JP5260914B2

JP5260914B2 - 単軸ロボット

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Publication number: JP5260914B2
Application number: JP2007207826A
Authority: JP
Inventors: 良加茂川; 隆海江田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: JP2009044874A

Description

本発明は、一軸方向に延びるフレームと、このフレームに沿って配列された複数の磁石を有する固定子と、この固定子に対し相対移動可能に設けられた可動子と、この可動子と一体に移動可能に設けられたスライドテーブルとを備えたリニアモータ式の単軸ロボットに関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、固定台に移動可能に支持されたスライドテーブルを、複数の永久磁石等からなる固定子と、この固定子に対し対向配置された電機子コイル等からなる可動子とを備えたリニアモータにより駆動するリニアモータ式単軸ロボット（リニアスライダ）において、上記可動子およびこれと一体に移動する上記スライドテーブルを、その移動方向に沿って複数配置することが行われている。この特許文献１に開示された単軸ロボットによれば、移動可能なスライドテーブルが複数設けられているため、このスライドテーブルに複数の作業用機器を取り付けることにより、これら複数の作業用機器を同時に移動させながら所望の作業を効率よく行うことができるという利点がある。
特開２００１−２１１６３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された単軸ロボットでは、作業用機器を取り付け可能な複数のスライドテーブルが、その移動方向に並んで配置されているため、一方のスライドテーブルの可動範囲が、他方のスライドテーブルの移動によって影響されてしまい、これら各スライドテーブルと一体に移動する上記作業用機器の作業領域が制限されてしまうという問題がある。

もちろん、このような問題を解決するための手段として、単一のスライドテーブルを備えた単軸ロボットを並列に複数台並べて使用することも考えられるが、このようにした場合には、互いに別々の部品を有する独立した単軸ロボットを複数台用意する必要があるため、相対的により多くのコストがかかることが避けられないという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、比較的安価なコストで使い勝手を効果的に向上させることが可能なリニアモータ式の単軸ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、一軸方向に延びるフレームと、このフレームに沿って配列された複数の磁石を有する固定子と、この固定子に対し相対移動可能に設けられた可動子と、この可動子と一体に移動可能に設けられたスライドテーブルとを備えたリニアモータ式の単軸ロボットであって、上記フレームに、その長手方向に沿って延びる左右一対のガイドレールが設けられ、上記スライドテーブルが、上記フレームの左右に少なくとも１つずつ配置されるとともに、上記各ガイドレールに沿って個別に移動可能に支持され、上記各スライドテーブルに対応して設けられた複数の可動子に対し、上記固定子が共通に１列設けられ、上記スライドテーブルのうち、隣接する他のスライドテーブルと対向する側の側面部に、回転可能な転動体が設けられたことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明の単軸ロボットによれば、一軸方向に延びるフレームに対し、複数のスライドテーブルがフレームの左右に少なくとも１つずつ配置され、これら各スライドテーブルが、左右一対のガイドレールに沿ってフレームの長手方向に個別に移動可能に支持されているため、上記複数のスライドテーブルを移動させる際に、両者の可動範囲が互いに影響し合うことがなく、上記フレームの長手方向に亘って上記各スライドテーブルをそれぞれ自在に移動させることができる。このため、上記各スライドテーブルに用途に応じた所定の作業用機器をそれぞれ取り付けることにより、複数の作業用機器を自在に移動させながら所望の作業を効率よく行えるという利点がある。

しかも、上記複数のスライドテーブルに対応して設けられた複数の可動子に対し、固定子を共通に１列だけ設けた上記構成によれば、例えば上記複数の可動子に対して固定子を別々に設けることにより、並列独立に移動する上記複数の可動子と同数の固定子をフレームの内部に設けた場合と異なり、単軸ロボットの構造をより簡素化できるとともに、部品コストやその組立工数を効果的に削減できるという利点がある。

さらに、上記スライドテーブルのうち、隣接する他のスライドテーブルと対向する側の側面部に転動体が設けられているため、各スライドテーブルの側面部どうしが互いに摺動（当接）した場合でも、その摺動抵抗が、上記スライドテーブルの側面部に設けられた転動体の回転により効果的に低減される。これにより、上記のようなスライドテーブルどうしの摺動にかかわらず、これら各スライドテーブルを上記フレームに沿って円滑に移動させることができるという利点がある。

また、本発明においては、上記フレームに設けられた左右一対のガイドレールのうち少なくとも１つに、上記スライドテーブルが長手方向に複数並んだ状態で支持されることも、また好ましい（請求項２）。

この構成によれば、コンパクトな構成でありながらより多くの作業用機器を移動させることが可能な単軸ロボットを実現できる等の利点がある。

また、本発明において、上記フレームに対し横並びに配置された上記複数のスライドテーブルの間に、これら各スライドテーブルどうしを隔てる隔壁部材が設けられる場合には、上記スライドテーブルのうちこの隔壁部材と対向する部分に、回転可能な転動体が設けられることも、また好ましい（請求項３）。

この構成によれば、上記スライドテーブルがその移動時に隔壁部材と摺動（当接）した場合でも、その摺動抵抗を低減して上記スライドテーブルを円滑に移動させることができるという利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、比較的安価なコストで使い勝手を効果的に向上させることが可能なリニアモータ式の単軸ロボットを提供することができる。

図１〜図３は、本発明のリニアモータ式単軸ロボットの第１実施形態を示している。これらの図に示すように、当実施形態のリニアモータ式単軸ロボット１（以下、単軸ロボット１と略称する）は、一軸方向（図１および図３に示されるＸ軸方向）に延びるように設置されたフレーム２と、このフレーム２に沿って移動可能な２つのスライドテーブル３，４とを備える。なお、当明細書では以後、フレーム２の長手方向（Ｘ軸方向）を前後方向、フレーム２の幅方向（Ｘ軸方向と直交する方向）を左右方向として説明を進める。

上記フレーム２は、断面略Ｃ字状に形成されており、その開口部が上方を向く状態で設置されている。すなわち、上記フレーム２は、水平向きに設置された底壁部１１と、この底壁部１１の左右両端部から上方に延びる左右一対の側壁部１２と、これら一対の側壁部１２の上端部からそれぞれ水平方向に延びる左右一対の上壁部１３とを有している。このようなフレーム２は、例えばアルミニウム合金製の押出し材等によって構成することが可能である。

また、上記フレーム２の内部には、その底壁部１１の左右両側部において前後方向に延びる左右一対のガイドレール１４，１５が配置されているとともに、この左右のガイドレール１４，１５の内側に位置する上記底壁部１１の中央部には、前後方向に延びる固定子５が配置されている。

上記固定子５は、前後方向に延びる平板状の固定ヨーク１７と、この固定ヨーク１７の上面に設けられ、交互に極性が異なるように（表面側の磁極がＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓ…となるように）前後方向に配列された複数の磁石１６とから構成されている。

上記磁石１６は、上面視長方形をなす板状の永久磁石からなり、互いに平行に、かつ一定ピッチで前後方向に一列に並ぶように配置されている。なお、当実施形態における磁石１６は、上記フレーム２の前後軸に対し所定角度傾いた状態（磁石１６の短辺がフレーム２の前後軸と非平行な状態）で配置されている。

上記左右一対のガイドレール１４，１５には、それぞれ、レールスライダ１８が摺動自在に嵌合しており、これら各レールスライダ１８の上面には、上記２つのスライドテーブル３，４の下部を構成するベース部１９が、それぞれボルト締結等の手段により固定されている。すなわち、上記各ガイドレール１４，１５上には、上記レールスライダ１８を介して各スライドテーブル３，４が移動可能に支持されている。

上記スライドテーブル３，４は、上記フレーム２の上方側において左右方向に並ぶように配置されているとともに、上記各ガイドレール１４，１５に沿って個別に前後移動可能に支持されている。具体的に、これら左右一対のスライドテーブル３，４は、上記レールスライダ１８に固定されたベース部１９と、このベース部１９の上面にボルト締結等の手段により固定されたテーブル本体２１と、このテーブル本体２１の上面を覆うテーブルカバー２２とをそれぞれ有している。そして、このうちのベース部１９に、上記固定子５に対して相対移動可能な左右一対の可動子６（詳細は後述する）がそれぞれ取り付けられることにより、これら各可動子６と一体に、上記スライドテーブル３，４が上記各ガイドレール１４，１５に沿って個別に移動するように構成されている。なお、図１では、左右のスライドテーブル３，４のうちの一方側のテーブル４を、テーブルカバー２２を取り外した状態で示している。

上記スライドテーブル３，４のテーブル本体２１は、その左右両側辺部に、前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム部２４を有している。これら各サイドフレーム部２４の前後方向２箇所には、他の部分よりも上方に突出した取付座２４ａが設けられており、この取付座２４ａの上面に、用途に応じた各種の作業用機器が、ボルト締結等の手段により固定されるようになっている。

また、上記サイドフレーム部２４のうち、上記取付座２４ａに隣接した前後方向２箇所には、この取付座２４ａよりも小さい突出量で上方に突出し、かつ上記テーブルカバー２２の載置面を構成するテーブル固定部２４ｂが設けられている。上記テーブルカバー２２は、上記取付座２４ａの設置部を除くテーブル本体２１の上面を覆うように形成されており、上記テーブル固定部２４ｂに載置された状態でテーブル本体２１に固定される。

このようなテーブル本体２１およびこれを覆うテーブルカバー２２等からなる上記スライドテーブル３，４は、図１に示すように、その外形が上面視で略矩形状を呈している。ただし、この矩形状のスライドテーブル３（または４）のうち、隣接する他のスライドテーブル４（または３）と対向する側の側面部（つまりフレーム２の幅方向内側に位置する側面部）には、その前後端部に、上記テーブルカバー２２の角部を面取りしてなる面取り部２２ａが形成されている。

また、上記面取り部２２ａが設置されるのと同じ側のスライドテーブル３，４の側面部には、テーブル本体２１に保持されて上下軸回りに回転可能な複数のローラ２３（本発明にかかる転動体に相当）が設けられている。具体的に、このローラ２３は、テーブル本体２１側部の凹部２１ｂ（図２参照）に収容された状態で回転可能に取り付けられており、上記スライドテーブル３，４の側面から外側にわずかに突出するように設けられている。

上記可動子６は、上記ベース部１９の下面に沿って前後方向に一列に並ぶように配置された複数の板状体からなる電機子コア２５と、この電機子コア２５に巻装されたコイル２６と、これら電機子コア２５およびコイル２６の周囲を覆うような形状に充填されて型成形された樹脂製の保護部２７とを有している。このような可動子６は、上記左右一対のガイドレール１４，１５に対しフレーム２の幅方向中心側に位置するように設けられているとともに、上記可動子５の磁石１６に対し所定隙間を隔てて上方側に対向配置されている。

そして、このような構造を有する可動子６において、そのコイル２６に図外の制御装置から電流が供給されると、これに応じて各コイル２６の周りに磁束が生じるとともに、この磁束と、上記固定子５の磁石１６との相互作用により、上記可動子６を固定子５に対し相対移動させる推力が発生し、この推力によって上記可動子６が前後方向に駆動されることになる。

図１および図２に示すように、上記フレーム２の幅方向中心部には、上記左右一対のスライドテーブル３，４（およびこれに対応して設けられる左右一対の可動子６）どうしを隔てる隔壁部材７が立設されている。この隔壁部材７は、上記固定子５の設置部の前後方向外側に位置して上記フレーム２の底壁部１１に固定される脚部３２と、この脚部３２に支持され、上記固定子５の上方を前後方向に亘って延びるように設置された縦壁部３１と、この縦壁部３１の上端部から左右両側に向かって延びる上壁部３３とを有している。

このような隔壁部材７が設けられたフレーム２の上面には、図２に示すように、その左右の上壁部１３と上記隔壁部材７の上壁部３３との間に、それぞれ開口部３５が形成される。そして、これら左右の開口部３５を介して、上記一対のスライドテーブル３，４が、フレーム２の上方に突出するように設けられている。

また、上記フレーム２の開口部３５は、その開口幅と略同一の幅を有して前後方向に延びるシャッター部材３７によって覆われている。このシャッター部材３７は、可撓性を有する帯状体からなり、その一部が上記スライドテーブル３，４の内部を通過するように設けられている。

すなわち、上記スライドテーブル３，４のテーブル本体２１には、その前後方向複数個所にローラ３９が設けられており、このローラ３９によって上側に凸となるように案内された上記シャッター部材３７の一部が、上記スライドテーブル３，４の内部、すなわち、上記テーブル本体２１およびテーブルカバー２２の間を通過するように構成されている。そして、このようにスライドテーブル３，４の内部に導入されたシャッター部材３７が、上記複数のローラ３９のうちテーブル本体２１の前後端部に位置するローラによって下方に案内されることにより、上記スライドテーブル３，４の前後において、上記シャッター部材３７がフレーム２の開口部３５を覆う高さに再び戻されるようになっている。

ここで、フレーム２の上壁部１３と接する高さに位置して上記開口部３５を覆う上記シャッター部材３７が、ローラ３９により案内されて上方に遊離する（フレーム２に対し上方に離間する）位置は、上記スライドテーブル３，４の移動に伴い前後方向に変化する。そして、このようなシャッター部材３７の遊離部では、その側方部が、上記サイドフレーム部２４の内側壁部２４ｃによって左右から塞がれることにより、上記のようなシャッター部材３７の遊離にかかわらず、フレーム２の内部空間が外部から遮断されるように構成されている。

図２に示すように、上記フレーム２の底壁部１１には、その左右両側部に設けられた上記ガイドレール１４，１５と平行に前後方向に延びる板状の磁気スケール４２が、底壁部１１の略全長に亘って設けられている。一方、上記スライドテーブル３，４１のベース部１９には、その幅方向外側の側面部から側方かつ下方に突出するＭＲヘッド４３が設けられている。このＭＲヘッド４３は、上記磁気スケール４２の上方に対向配置されており、上記スライドテーブル３，４の移動中に上記磁気スケール４２を読取ることにより、スライドテーブル３，４の前後位置を検出するように構成されている。

上記のように一軸方向に延びるフレーム２と、このフレーム２に沿って配列された複数の磁石１６を有する固定子５と、この固定子５に対し相対移動可能に設けられた可動子６と、この可動子６と一体に移動可能に設けられたスライドテーブル３，４とを備えた単軸ロボット１において、上記フレーム２に、その長手方向に沿って延びる左右一対のガイドレール１４，１５を設け、上記フレーム２の左右にそれぞれ１つずつ上記スライドテーブル３，４を配置するとともに、これら左右一対のスライドテーブル３，４を上記各ガイドレール１４，１５に沿って個別に移動可能に支持し、上記各スライドテーブル３，４に対応して設けられた一対の可動子６に対し上記固定子５を共通に１列設けた上記第１実施形態の構成によれば、単軸ロボット１の使い勝手をより安価なコストで効果的に向上させることができるという利点がある。

すなわち、上記構成の単軸ロボット１によれば、一軸方向に延びるフレーム２に対し、２つのスライドテーブル３，４が左右方向（フレーム２の幅方向）に並ぶように配置され、これら各スライドテーブル３，４が、左右一対のガイドレール１４，１５に沿って前後方向（フレーム２の長手方向）に個別に移動可能に支持されているため、上記２つのスライドテーブル３，４を前後移動させる際に、両者の可動範囲が互いに影響し合うことがなく、上記フレーム２の長手方向に亘って上記各スライドテーブル３，４をそれぞれ自在に移動させることができる。このため、上記各スライドテーブル３，４に用途に応じた所定の作業用機器をそれぞれ取り付けることにより、複数の作業用機器を自在に前後移動させながら所望の作業を効率よく行えるという利点がある。

しかも、上記２つのスライドテーブル３，４に対応して設けられた一対の可動子６に対し、前後方向に延びる固定ヨーク１７およびその上面に配列された複数の磁石１６からなる固定子５を、共通に１列だけ設けた上記構成によれば、例えば上記一対の可動子６に対して固定子５を別々に設けることにより、フレーム２の内部に２列の固定子５を設けた場合と異なり、単軸ロボット１の構造をより簡素化できるとともに、部品コストやその組立工数を効果的に削減できるという利点がある。

もちろん、上記構成の単軸ロボット１に代えて、単一のスライドテーブルを備えた単軸ロボットを並列に２つ並べて使用した場合でも、これら２つの単軸ロボットによって個別に作業用機器を駆動しながら効率よく作業を行うことが可能である。しかしながら、このようにした場合には、フレーム２やその内部の固定子５等の部品を別々に備える独立した２つの単軸ロボットを用意する必要があるため、上記構成の単軸ロボット１と異なり、より多くの部品コスト等がかかることが避けられないという問題がある。これに対し、上記のように単一のフレーム２に対し２つのスライドテーブル３，４を個別に移動可能に設け、しかもこれらスライドテーブル３，４に取り付けられる一対の可動子６に対し、１列の固定子５を共通に設けた上記第１実施形態の構成によれば、単軸ロボット１の使い勝手をより安価なコストで効果的に向上させることができるという利点がある。

さらに、上記実施形態の単軸ロボット１は、左右一対のスライドテーブル３，４が、共通のフレーム２に設けられた左右一対のガイドレール１４，１５に沿って移動可能に支持される構成であるため、単軸ロボット１の製造時に、上記各スライドテーブル３，４の平行度が精度よく確保されるという利点がある。このため、上記のように単一のスライドテーブルを備えた単軸ロボットを２つ並べて使用した場合と異なり、各スライドテーブル３，４の移動時の位置精度を効果的に向上させることができ、これら各スライドテーブル３，４に取り付けられる作業用機器の駆動制御をより精度よく行えるという利点がある。

また、上記第１実施形態のように、スライドテーブル３（または４）のうち、隣接する他のスライドテーブル４（または３）と対向する側の側面部に、回転可能な転動体としてのローラ２３を設けた場合には、スライドテーブル３，４がその移動時に幅方向に傾く等により、各スライドテーブル３，４の側面部どうしが互いに摺動（当接）したとしても、その摺動抵抗が上記ローラ２３の回転により効果的に低減されるため、上記のようなスライドテーブル３，４どうしの摺動にかかわらず、これら各スライドテーブル３，４を上記フレーム２に沿って円滑に前後移動させることができるという利点がある。

なお、上記第１実施形態では、左右一対のスライドテーブル３，４の両方に上記ローラ２３を設けたが、このうちの一方側のスライドテーブル３（または４）についてはローラ２３を省略してもよい。

また、上記第１実施形態では、上記スライドテーブル３（または４）のうち、隣接する他のスライドテーブル４（または３）と対向する側の側面部に、その前後両端の角部を面取りしてなる面取り部２２ａを設けたため、これら各スライドテーブル３，４のすれ違い時に仮に衝突が起きたとしても、この衝突により上記スライドテーブル３，４の移動が阻害されるという事態を効果的に防止できるという利点がある。

すなわち、スライドテーブル３，４に上記のような面取り部２２ａが設けられていない場合には、例えば一方のスライドテーブル３が幅方向に傾いた状態で他方のスライドテーブル４とすれ違おうとしたときに、両者の角部どうしが衝突する等により、これら各スライドテーブル３，４に大きな衝撃が加わり、各スライドテーブル３，４がそれ以上移動できなくなってしまうおそれがある。これに対し、上記のようにスライドテーブル３，４の角部に面取り部２２ａが設けられている場合には、上記のような衝突が起きたとしても、その衝撃が効果的に緩和されるとともに、面取り部２２ａのテーパ面によってスライドテーブル３，４の軌道が修正されるため、スライドテーブル３，４の衝突時にその前後移動が阻止されるという事態を効果的に防止できるという利点がある。

なお、上記第１実施形態において、スライドテーブル３，４のベース部１９のうち、その下方のレールスライダ１８よりも隔壁部材７側に突出するように形成された部分（可動子６が取り付けられる部分）が、上記隔壁部材７側にさらに大きく突出するように形成されている場合には、このベース部１９の突出部と上記隔壁部材７とが、スライドテーブル３，４の移動時に当接するおそれがある。そこで、このような場合には、図４に示すように、上記隔壁部材７の縦壁部３１と対向する部分である上記ベース部１９の突出部の先端に、上記テーブル本体２１に設けられたローラ２３と同様のローラ４５を設けるとよい。このようにすれば、上記スライドテーブル３，４の移動時にそのベース部１９が上記隔壁部材７と摺動（当接）した場合でも、その摺動抵抗を低減して上記スライドテーブル３，４を円滑に移動させることができるという利点がある。

（実施形態２）
上記第１実施形態では、フレーム２の長手方向に沿って移動可能なスライドテーブル３，４を、フレーム２の左右にそれぞれ１つずつ配置したが、例えばフレーム２の左右いずれか一方側に、複数のスライドテーブル３，４を前後方向（フレーム２の長手方向）に並べるように配置してもよい。図５は、このように構成した場合の具体例を、本発明の単軸ロボットの第２実施形態として示したものである。

この図５に示される単軸ロボット１００では、フレーム２の幅方向一側（図中では＋Ｙ側）に、１つのスライドテーブル１３１が設けられる一方、上記フレーム２の幅方向反対側（図中では−Ｙ側）には、前後方向（Ｘ軸方向）に並べられた２つのスライドテーブル１３２，１３３が配置されている。このうち、＋Ｙ側に設けられたスライドテーブル１３１は、上記第１実施形態のスライドテーブル３，４と同様に、フレーム２の内部に設けられた左右一対のガイドレール１４，１５のうち一方側（＋Ｙ側）のレール１４に沿って前後移動可能に支持されている。一方、−Ｙ側に設けられた２つのスライドテーブル１３２，１３３は、ともに、上記とは反対の−Ｙ側のガイドレール１５に沿って前後移動可能に支持されている。

なお、上記各スライドテーブル１３１〜１３３を上記各ガイドレール１４，１５に沿って移動させるための機構は、上記第１実施形態と同様である。すなわち、上記各スライドテーブル１３１〜１３３の下面側には、上記第１実施形態と同様の可動子（図示省略）がそれぞれ設けられており、これら各可動子が、前後方向に一列に配置された複数の磁石１６等からなる固定子５との相互作用で推力を得ることにより、上記各スライドテーブル１３１〜１３３が上記各ガイドレール１４，１５に沿って前後方向に移動するように構成されている。

また、上記各スライドテーブル１３１〜１３３には、上記第１実施形態と同様に、面取り部４１が設けられている。なお、図５ではその図示を省略しているが、上記スライドテーブル１３１の内側（−Ｙ側）の側面部、およびこれに対向する側のスライドテーブル１３２，１３３の側面部には、上記第１実施形態と同様に、転動体としてのローラ（図１等の符号２３相当）が設けられることが好ましい。

以上のような構成の本発明の第２実施形態によれば、フレーム２の幅寸法を大きく拡大することなく、スライドテーブル１３１〜１３３の数を増やすことができるため、コンパクトな構成でありながらより多くの作業用機器を移動させることが可能な単軸ロボット１００を実現できるという利点がある。また、上記各スライドテーブル１３１〜１３３に取り付けられる３つの可動子（図２等の符号６相当）に対し、固定子５を共通に１列設けたため、より簡単かつ安価な構成で、上記単軸ロボット１００の使い勝手を向上させることができる。

さらに、この第２実施形態の構成によれば、単軸ロボット１００の用途をより多様化できるという利点がある。すなわち、例えば可動範囲を長く確保したい作業用機器を、＋Ｙ側に設けられた単一のスライドテーブル１３１（つまり、他のスライドテーブルの移動とは関係なく広範囲に移動可能なスライドテーブル１３１）に取り付けるとともに、可動範囲がある程度制限されても問題のない作業用機器を、−Ｙ側に設けられた２つのスライドテーブル１３２，１３３にそれぞれ取り付ければ、より多くの作業用機器を用途に応じた適正な可動範囲内で移動させながら、これらの作業用機器によって所望の作業を効率よく行うことができる。また例えば、−Ｙ側に設けられた２つのスライドテーブル１３２，１３３のうちの一方を、フレーム２の長手方向一端部に固定した状態で、残りのスライドテーブル（１３２，１３３のいずれか）と、＋Ｙ側に設けられた上記スライドテーブル１３１とにそれぞれ作業用機器を取り付ければ、これら２つの作業用機器を、上記第１実施形態と同様に、ともに十分な可動範囲内で自在に移動させることができる。

（実施形態３）
上記第１実施形態では、前後方向に延びるフレーム２に対し、２つのスライドテーブル３，４を左右方向に並べるように配置したが、３つ以上のスライドテーブル３，４を左右方向に並設することも当然に可能である。図６および図７は、このように構成した場合の具体例を、本発明の単軸ロボットの第３実施形態として示したものである。

これら図６および図７に示される単軸ロボット２００では、フレーム２２０が、比較的大きな幅寸法をもって前後方向（図中のＸ軸方向）に延びるように設置されており、このフレーム２２０に対し、４つのスライドテーブル２３１〜２３４が左右方向（図中のＹ軸方向）に並ぶように配置されている。これら４つのスライドテーブル２３１〜２３４の下面側には、上記第１実施形態と同様の可動子２０６がそれぞれ設けられている。一方、フレーム２２０の底壁部２２１上には、平板状の固定ヨーク２０９およびその上面に沿って前後方向に１列に並べられた複数の磁石２０８からなる固定子２０５が設けられている。そして、上記各可動子２０６が、これに対向する上記固定子２０５との相互作用で推力を得ることにより、上記各スライドテーブル２３１〜２３４が上記可動子２０６とともに前後方向に移動するように構成されている。

上記フレーム２２０は、上記固定子２０５が上面に設置された底壁部２２１と、この底壁部２２１の左右両側辺部に沿って立設された左右一対の側壁部２２２と、上記底壁部２２１の前後辺部に沿って立設された前壁部２２３および後壁部２２４と、これら前壁部２２３および後壁部２２４の上端面に両端部が載置・固定された前後方向に延びる４枚の天井壁部２２５〜２２８とを有している。各天井壁部２２５〜２２８は、上記４つのスライドテーブル２３１〜２３４の設置部に対応してＹ軸方向に並ぶように配置されており、これら各天井壁部２２５〜２２８の下面には、前後方向に延びる４本のガイドレール２１４〜２１７がそれぞれ取り付けられている。そして、これら各ガイドレール２１４〜２１７に、上記スライドテーブル２３１〜２３４の上面の前後２箇所に設けられたスライダ２１８が摺動自在に嵌合することにより、上記スライドテーブル２３１〜２３４が、上記ガイドレール２１４〜２１７に沿って前後移動可能に吊り下げられている。なお、上記４枚の天井壁部２２５〜２２８は互いに隙間を空けて配置されており、後述するステー２８１が上記隙間を通って上方に突出するように設けられている。

上記各スライドテーブル２３１〜２３４には、その後端部（−Ｘ側の端部）から上記各天井壁部２２５〜２２８間の隙間を通って上方に突出するステー２８１が取り付けられており、このステー２８１の上端部には、上記各天井壁部２２５〜２２８の上面に載置された屈曲自在なケーブルベア（登録商標）等からなるケーブル保持部材２８３の一端がブラケット２８２を介して接続されている。上記スライドテーブル２３１〜２３４の各可動子２０６からは、信号線２８４および動力線２８５が外部に延びており、これら信号線２８４および動力線２８５は、上記ステー２８１、ブラケット２８２、およびケーブル保持部材２８３の各部材の内部を通って不図示の制御装置や電源回路に接続される。

一方、上記各スライドテーブル２３１〜２３４の前端部（＋Ｘ側の端部）には、作業用機器の一部を構成する棒状部材２８６がそれぞれ取り付けられている。この棒状部材２８６は、上記フレーム２２０の前壁部２２３に形成された切欠部２２３ａを通ってフレーム２２０の外部に突出するように設けられている。そして、上記各スライドテーブル２３１〜２３４が上記ガイドレール２１４〜２１７に沿って前後移動するのに応じ、上記各棒状部材２８６がその軸方向に進退駆動されるように構成されている。

このような構成の本発明の第３実施形態によれば、４つのスライドテーブル２３１〜２３４にそれぞれ作業用機器を取り付けることにより、１つの単軸ロボット２００でより多くの作業用機器を個別に前後移動させることができるという利点がある。また、上記各スライドテーブル２３１〜２３４の信号線２８４および動力線２８５を、屈曲自在なケーブル保持部材２８３の内部に保持したため、上記各テーブル２３１〜２３４の移動時に上記信号線２８４および動力線２８５が他の部材と干渉するのを効果的に防止することができる。

さらに、上記第３実施形態では、４つのスライドテーブル２３１〜２３４の各可動子２０６に対し固定子２０５を共通に１列だけ設けたため、例えば上記各可動子２０６に対して固定子２０５を別々に設けることにより、並列独立に移動する上記４つの可動子２０６と同数の固定子２０５をフレーム２２０の内部に設けた場合と異なり、単軸ロボット２００の構造を簡素化してその部品コスト等を効果的に削減できるという利点がある。

なお、上記のような構成に代えて、４つのスライドテーブル２３１〜２３４のうち、隣接する２つまたは３つのスライドテーブルに対し、上記固定子２０５を共通に設け、その他のスライドテーブル用の固定子を個別に設けるようにしてもよい。または、上記スライドテーブル２３１〜２３４を複数の組に分けて、各組ごとに共通の固定子２０５を設けてもよい。すなわち、上記４つのスライドテーブル２３１〜２３４のうち、＋Ｙ側の２つのスライドテーブル２３１，２３２からなる組に対し１列の固定子２０５を設けるとともに、−Ｙ側の２つのスライドテーブル２３３，２３４からなる組に対し１列の固定子２０５を設けることにより、合計２列の固定子２０５を設けるようにしてもよい。このように構成した場合でも、各スライドテーブル２３１〜２３４に対し個別に１列ずつ固定子を設けた場合（つまり合計４列の固定子を設けた場合）と比べて、単軸ロボット２００の構造を簡素化することができる。

また、上記第３実施形態では、フレーム２２０のうち、固定子２０５が上面に設置された底壁部２２１と対向する各天井壁部２２５〜２２８に、上記各スライドテーブル２３１〜２３４用の４本のガイドレール２１４〜２１７を取り付けたため、これら各ガイドレール２１４〜２１７の設置場所を、上記固定子２０５に邪魔されることなく適正に確保できるという利点がある。

さらに、ガイドレール２１４〜２１７を天井壁部２２５〜２２８に設けた上記構成によれば、図５および図６に示すように、上記各ガイドレール２１４〜２１７を、各スライドテーブル２３１〜２３４用の可動子２０６と上面視で重複する位置に設けることができるため、例えば上記ガイドレール２１４〜２１７を上記可動子２０６に対し左右方向（Ｙ軸方向）にオフセットした位置に設けた場合と異なり、上記可動子２０６の推力により前後移動する上記スライドテーブル２３１〜２３４に対し前後軸回りの回転モーメントが生じることがなく、上記スライドテーブル２３１〜２３４をより円滑に前後移動させることができるという利点がある。

なお、上記第３実施形態では、４本のガイドレール２１４〜２１７の全てを天井壁部２２５〜２２８に設けたが、このうち、内側の２本のガイドレール２１５，２１６のみを、これに対応する天井壁部２２６，２２７に設けた上で、残りの外側のガイドレール、つまりＹ軸方向の両端部に位置する２本のガイドレール２１４，２１７を、上記底壁部２２１のうち固定子２０５の設置部の外側領域にあたる部分、もしくは、底壁部２２１の側辺部に立設された上記側壁部２２２に設けてもよい。このように構成した場合でも、上記第３実施形態と同様に、上記ガイドレール２１４〜２１７の設置場所を、上記固定子２０５に邪魔されることなく適正に確保できるという利点がある。

また、上記第３実施形態では、フレーム２２０に４つのスライドテーブル２３１〜２３４を移動可能に設けたが、スライドテーブルの数をさらに増やすことにより、より多数の作業用機器を駆動し得るように構成することも当然に可能である。もちろん、このようにした場合には、単軸ロボット２００が大型化するだけでなく、その構造が複雑化するといった問題が生じるが、さらにこの場合において、各スライドテーブルに対し個別に１列ずつ固定子を設けてしまうと、上記のような問題はより顕著となる。これに対し、上記第３実施形態では、複数のスライドテーブル２３１〜２３４の各可動子２０６に対向配置される固定子２０５を共通化したため、上記のような構造の複雑化等の問題を効果的に抑制することが可能である。特に、図１〜図３に示した上記第１実施形態の単軸ロボット１のように、左右一対のスライドテーブル３，４をフレーム２の幅方向に並べて配置するとともに、フレーム２の左右両側部に設けられた左右一対のガイドレール１４，１５に沿って上記各スライドテーブル３，４を前後方向に移動可能に支持し、これら各テーブル３，４に対応して設けられた一対の可動子６に対し、固定子５を共通に１列設けるようにした場合には、より簡単かつ合理的な構成で、単軸ロボット１の使い勝手を向上させることができる。

本発明の第１実施形態にかかる単軸ロボットの一部切欠き平面図である。図１のII−II線に沿った断面図である。図２のIII−III線に沿った断面図である。上記単軸ロボットの変形例を説明するための図である。本発明の単軸ロボットの第２実施形態を示す図である。本発明の単軸ロボットの第３実施形態を示す図である。図６のVII−VII線に沿った断面図である。

１，１００，２００単軸ロボット
２，２２０フレーム
３，４，１３１〜１３３，２３１〜２３４スライドテーブル
５，２０５固定子
６可動子
７隔壁部材
１４，１５，２１４〜２１７ガイドレール
１６，２６０磁石
２３，４５ローラ（転動体）
２２１底壁部
２２２側壁部
２２５天井壁部

Claims

一軸方向に延びるフレームと、このフレームに沿って配列された複数の磁石を有する固定子と、この固定子に対し相対移動可能に設けられた可動子と、この可動子と一体に移動可能に設けられたスライドテーブルとを備えたリニアモータ式の単軸ロボットであって、
上記フレームに、その長手方向に沿って延びる左右一対のガイドレールが設けられ、
上記スライドテーブルが、上記フレームの左右に少なくとも１つずつ配置されるとともに、上記各ガイドレールに沿って個別に移動可能に支持され、
上記各スライドテーブルに対応して設けられた複数の可動子に対し、上記固定子が共通に１列設けられ、
上記スライドテーブルのうち、隣接する他のスライドテーブルと対向する側の側面部に、回転可能な転動体が設けられたことを特徴とする単軸ロボット。
請求項１記載の単軸ロボットにおいて、
上記フレームに設けられた左右一対のガイドレールのうち少なくとも１つに、上記スライドテーブルが長手方向に複数並んだ状態で支持されたことを特徴とする単軸ロボット。
請求項１または２記載の単軸ロボットにおいて、
上記フレームに対し横並びに配置された上記複数のスライドテーブルの間に、これら各スライドテーブルどうしを隔てる隔壁部材が設けられ、上記スライドテーブルのうちこの隔壁部材と対向する部分に、回転可能な転動体が設けられたことを特徴とする単軸ロボット。