JPH06210587A - ロボット動作を行うリニアモーターシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 リニアモーターにコードが随伴することによ
る問題点を解決し、コードの接続が負担にならないリニ
アモーターアッセンブリーを提供する。 【構成】 リニアモーター３０へ直にコード３４を接続
せず、コード３４の大半部分を一旦ストレインリリーフ
装置３６で支持し、このストレインリリーフ装置３６を
経由させてコード３４の先端部分をリニアモーター３０
に接続させたものであるからコード接続によるリニアモ
ーター３０の負担は、無視できるほどに大幅に軽減さ
れ、リニアモター３０移動の動作のとき、コード３４を
随伴しての動きの動作においては、コード３４の存在に
よる作用がリニアモーター３０に全く影響を与えず、リ
ニアモーター３０の正確で軽快な移動、位置決め動作を
行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リニアモーターシス
テム、特に、ロボット操作を行うリニアモーターシステ
ムにおいて、該リニアモーターシステムのリニアモータ
ーへ駆動力や操作指令などを伝達するコードをリニアモ
ーターへ接続したリニアモーターシステムの改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】リニアモーターは、各種の産業上の利用
があり、例えば、ロボット操作を行うために、リニアモ
ーターにロボットハンドなどの操作アームや各種の器
具、治具類を搭載させ、該リニアモーターを所望の位置
へ移動させて、部品類のピックアップ操作や取付操作、
ネジ締めつけ操作、穿孔作業、ハンダ付け作業などのロ
ボット操作を行わせることが実用化されている。

【０００３】このようなリニアモーターシステムは、米
国特許第4,867,595 号の特許明細書ならびに図面に開示
されていて、この技術においては、ロボットシステムに
より、リニアモーターがＸ，Ｙの二方向へ移動し、パー
ツフィーダーから部品類をピックアップしたり、パーツ
フィーダーから部品類を所定の位置へ移動させたりす
る。このようなロボットシステムにおいては、リニアモ
ーターが正確に移動して、所定の位置への移動を高精度
に行えることが必要になっており、リニアモーターの位
置決め精度が低下すれば、要求されるロボットシステム
の操作に粗誤を来す。

【０００４】前記した米国特許の技術によれば、リニア
モーターは、プラテンとして知られているステータに磁
力作用で吊り下げられながら、該ステータの面を駆動指
令によって平面移動し、前記のステータ（プラテン）の
下方に位置する作業面に位置するパーツ類などの直上に
位置決めされ、停止状態を保ちながら、操作指令に基づ
く操作、作業を行うもので、リニアモーター（またはモ
ーター）は、前記ステータの面に対向位置し、前記のよ
うに磁力作用で平面移動自由に吊り下げられる。このよ
うな可動のリニアモーターに組み込まれたフォーサー
（磁力駆動体）により作られる変化する電磁場（磁界）
が前記したステータの強磁性ワーク面（固定）に形成さ
れた格子状パターンの溝に作用して前記リニアモーター
をＸ，Ｙ方向の二方向のいずれかへ平面移動させ、指令
による指示位置へ移動し、該位置で停止し、指令された
動作作業を行う。前記リニアモーターによるロボット作
業が行われる対象物は、プリント配線回路板、電子部
品、パーツ容器、ネジ、組み立てパーツその他のワーク
ピースまたは半完成品などであり、これらは、パーツフ
ィーダーやベルトコンベヤなどで前記ステータの下位位
置にある作業面へ移送され、そのような移送位置の直上
に位置する前記リニアモーターによって、所要の作業が
行われる。このような作業を前記リニアモーターアッセ
ンブリーが行うためには、電気信号、電子信号、機械的
信号、空気圧作用のための信号、通電、加圧空気などを
伝達、移送する導管、ケーブルなどを一括したコードを
前記リニアモーターに接続し、前記リニアモーターを平
面移動させたり、前記リニアモーター組み込みのアーム
を動かしたり、ロボットハンドを動かしたり、または、
加圧空気を前記リニアモーター前記ステータのワーク面
との間に吹き込んで、両者の間に空気ベアリング層を形
成して、前記したようなワークピース処理作業やワーク
ピースのテストを行ったりする。

【０００５】前記したようなコードは、例えば、電気ケ
ーブル、スリーブ、導管などを束状に束ねたものであっ
て、電気エネルギー、機械エネルギー、空気圧力エネル
ギーなどの前記リニアモーターアッセンブリーならびに
リニアモーター自身を駆動したり、制御したり、操作し
たりするエネルギーとコマンドとを伝達、移送するもの
であり、場合により、前記のように束ねられたコード
は、適当なスリーブや保護鞘体に包まれる。そして、前
記コードは、先端部が前記リニアモーターに、そして、
基端部が前記エネルギーの源（駆動源）やコマンド発信
源（ＣＰＵ）などに接続され、前記リニアモーターは、
前記駆動源やコマンド発信源からのエネルギーとコマン
ドとを受て、前記ステータのワーク面にそって平面移動
し、所定の位置に停止し、前記のような種々の作業を行
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記したリニアモータ
ーアッセブリーにおけるリニアモータへのコード接続
は、該リニアモーターが比較的重量があり、長さも長
く、太さもあって、全体としてはフレキシビリティに欠
けるコードがリニアモーターの移動の際にリニアモータ
ーに常に随伴しするため、前記コードが前記リニアモー
ターを引っ張ったりしたり、または、押したりする現象
が発生し、前記リニアモーターの正確な移動や位置決め
に悪影響を及ぼすおそれがある。このような前記コード
による前記リニアモーターへの引張力や押圧力は、さほ
ど強いものではないにせよ、前記リニアモーターの移動
並びに停止位置の位置決めは、極めて高精度が要求され
るものであり、前記コードによって前記リニアモーター
が軽く引っ張られても、前記リニアモーターの移動並び
に停止位置の位置決めに狂いが発生するおそれがあり、
このような狂いが発生すると、前記リニアモーターによ
る作業性に信頼度が欠けてしまう。このような点が、こ
の発明の解決課題である。

【０００７】

【課題を解決するための具体的手段】前記のような課題
を解決するために、この発明は、前記リニアモーターに
コードが随伴することによる問題点を解決し、前記コー
ドの接続が負担にならない前記リニアモーターアッセン
ブリーを提供することを主たる目的とする。

【０００８】さらに、この発明は、ストレインリリーフ
装置をリニアモーターと前記コードとの間に介在させ、
該ストレインリリーフ装置に前記コードの先端部寄りの
中間部分を掛け止めし、前記コードによる前記リニアモ
ーターへの負担を無くして前記問題点を解決することを
目的とする。

【０００９】さらにまた、この発明は、ストレインリリ
ーフ装置をリニアモーターと前記コードとの間に介在さ
せ、該ストレインリリーフ装置に前記コードの先端部寄
りの中間部分を掛け止めし、前記ストレインリリーフ装
置を前記リニアモーターに合体連結させたり、または、
合体連結を解除したりできるように前記リニアモーター
に連結し、前記ストレインリリーフ装置と前記リニアモ
ーターとの合体連結を解除した際には、前記ストレイン
リリーフ装置を前記ステータに着脱自由に連結させ、前
記コードによる前記リニアモーターへの負担を無くして
前記問題点を解決することを目的とする。

【００１０】この発明は、前記したストレインリリーフ
装置の活用で、前記リニアモータへの前記コード接続の
負担をなくしたものである。

【００１１】前記ストレインリリーフ装置に前記コード
の一部を掛け止めする手段としては、適当なクランプ手
段が採用され、このクランプ手段で前記リニアモータの
プラグインターフェースに接続する前記コードの先端部
を接続し、この先端部から中間部へ至る適当な長さの部
分を見計らって、この部分を前記クランプ手段に掛け止
めし、このクランプ手段に掛け止めされた前記コードの
部分と前記リニアモーターに接続された前記コードの先
端部との間に、前記リニアモーターの動きに全く支障が
ないような遊びをもたせ、前記コードの接続による負担
を前記リニアモータに掛けないようになっている。

【００１２】実際の操作においては、前記リニアモータ
ーは、前記ステータのワーク面にそって平面移動する。
前記したストレインリリーフ装置は、通常の場合、前記
リニアモーターに接続されていて、前記リニアモーター
に随伴して移動する。そして、前記リニアモーターが所
望の位置に正確に位置決めされて位置したとき、それま
で前記リニアモーターに合体連結されていた前記ストレ
インリリーフ装置は、前記リニアモーターとの合体連結
が解除され、前記ストレインリリーフ装置は、前記リニ
アモーターから完全に離れることがない態様で前記リニ
アモーターの規制を受けない自由な動きを行える態勢と
なり、磁力作用、減圧吸引作用で前記ステータに吸着
し、前記コードの全重量のほぼすべてが前記ストレイン
リイーフ装置に作用し、これによって、前記リニアモー
ターは、軽快に、かつ、正確に移動し、位置決めされ
る。

【００１３】一例ではあるが、前記リニアモーターは、
前記ステーターに対し、約５０ポンドのオーダーの力を
加える。そして、前記したコードによる前記リニアモー
ターへの負担は、数ポンドのものである。このような僅
か数ポンドにしかすぎない負担であっても、ロボットシ
ステムにおけるリニアモーターにおける位置決め精度に
１インチの千分の一または、それ以下の誤差しか認めら
れないので、前記コードによる負担が常識的に見れば、
僅かなものであっても、前記リニアモーターへ要求され
る精度からみれば、無視できないものである。

【００１４】この発明の一実施例においては、前記スト
レインリリーフ装置は、前記リニアモーターに設けられ
た空間部にスライド自由に設置されたブロック体を有
し、このブロック体に永久磁石、電磁石または減圧吸引
装置を設け、こような手段で前記ステータに前記ブロッ
ク体を着脱自由に固定させるようにして、前記リニアモ
ーターを自由に動けるようにした構成が含まれている。

【００１５】また、この発明の他の実施例によれば、前
記ストレインリリーフ装置の位置決め手段として、ピン
と孔部との作用によって、前記ストレインリリーフ装置
を正確に移動させる構成が採用されている。この構成に
おいては、可動のプレートにピンが植設され、前記スト
レインリリーフ装置に形成された孔部に前記ピンが挿入
され、前記ピンが挿入されたときは、前記ストレインリ
リーフ装置は、前記リニアモーターとの合体連結が解除
され、前記ピンが前記孔部から離脱したときは、前記ス
トレインリリーフ装置は、前記リニアモーターと合体連
結する。

【００１６】

【実施例】図１は、この発明の実施に適したロボットシ
ステムの構成を示すもので、前記ロボットシステムは、
適当な支持フレーム（図面を分かりやすくするために図
示省略）により作業面１４の上方に支持されたハウジン
グ１２を備えている。このハウジング１２には、エレク
トロニクス機能を果たす電子部品類が内蔵され、作業面
１４の上に架設され、オーバーヘッド取付タイプとして
床スペースの節減を図ることができるようになってい
る。ハウジング１２は、操作制御パネル１８を有し、タ
ッチスクリーンディスプレイ１８ａその他のコントロー
ル部材類１８ｂが前記パネルに設けられていて、ロボッ
トシステムの操作、制御が行えるようになっている。

【００１７】ロボットシステムは、例えば、図示のよう
に、第１ロボット２４ａと第２ロボット２４ｂとを有
し、これらロボットは、それぞれの操作アーム２６ａ，
２６ｂを有している。各ロボットは、Ｘ−Ｙ方向の二方
向へ移動するリニアモーターを備え、これによって各ロ
ボットは、極めて高速度で、精度よくＸ−Ｙ方向の二方
向へ平面移動して所定の位置に達し、所望のロボット操
作を行う。また、各ロボットには、操作アーム２６ａ，
２６ｂをＺ方向（垂直方向）に昇降させ、停止させる駆
動制御機構と、処理する部品を掴んだり、釈放したりす
る操作機構を駆動制御する駆動制御機構とが設けられて
いる。システム１０と支持フレームは、ワークピースや
製品搬送のコンベヤを通すことができるようになってお
り、これによりコンベヤの一部が占有する床面積の節減
とコンベヤに載せられてくるワークピースや製品にアク
セスしやすくなっている。

【００１８】ロボット２４ａ，２４ｂは、それぞれに搭
載のリニアモーターによりプラテンＰの下面にそって該
プラテンの下面一杯を相互の衝突を防ぎながら、また
は、障害物を避けながらＸ，Ｙの方向へステップ移動ま
たは連続移動して、所望の位置まで移動するものであ
る。

【００１９】製品やパーツ類を前記ロボットの下方へ搬
送し、そこで前記ロボットの操作で掴みあげられたり、
加熱されたり、ネジを締め上げられたり、加圧空気の吹
き出しによるネジの締めやエアーブローによる清掃のた
めに、パーツフィーダーＦにより矢印Ａ方向へ製品やパ
ーツ類が搬送される。

【００２０】前記のロボットを駆動、操作するパワーの
すべては、好ましくは、ハウジング１２に内蔵された駆
動源から図示のようなコードＣ１，Ｃ２により各ロボッ
トへ供給される。これらのコードは、複数本のケーブ
ル、絶縁された電線を内蔵する導管またはスリーブ、圧
縮空気送気または吸引空気導管、プランジャーなどの機
械的駆動を行うケーブルなどを一括して有する索体であ
る。各ロボットは、例えば、図１に示す静止位置Ｒ１か
らパーツフィーダーＦで送られてくるパーツを掴み上げ
るためのピックアップ位置Ｒ１’（図示点線の位置）へ
と移動し、そこでアームまたはピックアップツール（掴
み上げ、または、吸着取り上げ治具）２６ａによりパー
ツをパーツフィーダーＦから掴み上げる。このような動
作は、まず最初に、ロボットがＸまたはＹ方向へ動いて
ピックアップ位置へ移動し、そこで引き上げられている
前記アームまたはピックアップツールがパーツフィーダ
ー上の掴むべきパーツに向けて垂直方向へ下降され（−
Ｚ方向）、前記アームまたはピックアップツールに設け
られている掴みハンドなどの治具またはヴァキュウム吸
着治具などによって前記パーツを掴んだり、吸引したり
して前記パーツをパーツフィーダーから取り上げ、つい
で、該パーツを保持した状態で前記アームまたはピック
アップツールを前記パーツフィーダーから離陸させるた
めに、垂直方向（＋Ｚ方向）へ上昇させて前記ロボット
の本体に引き寄せ、ついで、前記ロボットをＸまたはＹ
方向へ動かして組み立てラインにおける組み立て作業位
置へ移動させ、前記パーツを保持した前記アームまたは
ピックアップツールを前記組み立て作業位置に位置する
組み立て未完成の製品または部品方向へ垂直に下降（−
Ｚ方向）させ、保持したパーツを組み立て未完成の製品
または部品に取り付けるシーケンシャルなロボット動作
が行われる。

【００２１】前記したようなロボットの移動は、搭載し
たリニアモーターの駆動力と好ましくは強磁性素材で形
成されたプラテンＰとの共同作用で達成されるもので、
前記プラテンＰのロボットと対面する面には、実質的に
方形桝形のティース（駒）を形成するグリッドが設けら
れていて、該グリッドは、互いに直交する線または溝に
より作られ、前記ロボット２４ａにおけるリニアモータ
ーにより発生される電磁場によって、前記ロボットは、
前記プラテンの面にそい移動し、ＣＰＵからの制御コマ
ンドを受けて、前記プラテンの面の所望のティース位置
に移動し、停止する。

【００２２】前記したプラテンとリニアモーターの構成
は、１９８９年４月１８日に特許された米国特許第4,82
3,062 号特許明細書ならびに図面に開示されており、詳
しくは、前記特許明細書と図面とを参照されたい。した
がって、本明細書においては、プラテンとリニアモータ
ーの詳細な説明は、これを割愛する。

【００２３】前記したように種々の機能をもつ電線ケー
ブル、圧縮空気送気または吸引空気導管、索条などを一
括したコードＣは、前記ロボットに接続されて、前記ロ
ボット本体のＸ，Ｙ方向への駆動、前記ロボットのアー
ムなどの±Ｚ方向への駆動、さらには、パーツ類などの
取り上げ動作を行う空気送気または減圧吸引などを行う
ものであるが、前記コードが前記ロボット本体に直接に
接続されているために、接続された前記コードの抵抗力
や重量などによる力が前記ロボットに作用し、この作用
によって前記ロボットの動きに悪影響を及ぼし、前記ロ
ボットに高精度の動作を期待できなくなるおそれが多分
にある。

【００２４】このような前記ロボットの正確な動作、動
きを阻害する前記コードの接続関係の問題点を解消する
ため、この発明では、図２，図３に示すようなストレイ
ンリリーフ装置（前記コードによる引張応力緩衝装置）
を提案し、これによって前記問題点を解消しようとする
ものであり、図２，図３に示すように、ロボットのリニ
アモータ３０のハウジング３０ａの上面を図１に示すよ
うにプラテンＰの下面に近接させ、例えば、前記ロボッ
トのリニアモーターへ空気流または加圧空気流を供給
し、前記上面に設けた複数の微細な噴出口から空気また
は加圧空気流を噴出させるなどの適当な手段により、前
記リニアモーターの上面３０ａと、この面と対面するプ
ラテンＰの面との間に空気膜または空気層を介在させ
て、エアーベアリングを構成させている。リニアモータ
ーと、前記プラテンＰのワーク面の格子状または碁盤目
状に区画されたティースとが共同して作る電磁場は、Ｘ
またはＹ方向に移動し、前記米国特許第4,823,062 号に
開示されているように、リニアモーターを前記プラテン
のワーク面にそってＸまたはＹ方向へ移動させる。

【００２５】前記リニアモーターには、図１に示すよう
なパーツフィーダーＦで送られてくるパーツなどをピッ
クアップしたり、エアーブローしたり、ネジ締めした
り、穿孔したりする所定のロボット作業を行う適当な操
作子、操作腕などのアーム３２が設けられている。そし
て、前記ロボットならびにアームを駆動する駆動力は、
前記のようにコード３４で供給されるもので、該コード
３４の基端３４ａが前記駆動力の供給源（図示省略）に
接続し、自由端がリニアモーターのハウジングに接続
し、該ハウジングに内蔵されているリニアモーターや前
記アームへ適当な駆動力を伝える。

【００２６】ストレインリリーフ装置３６は、カップリ
ング手段３８を介してリニアモーター３０に連結されて
いるもので、図２は、連結状態を示し、図３は、連結が
解除された状態を示す。

【００２７】ストレインリリーフ装置３６は、クランプ
手段４０を備え、このクランプ手段により前記したコー
ド３４が前記ストレインリリーフ装置３６にクランプさ
れる。クランプ手段４０とコード３４のロボットに接続
の自由端３４ｂとの間におけるコード３４の部分は、十
分なたるみを持つ長さになっており、したがって、スト
レインリリーフ装置３６とリニアモーター３０との間に
は、ゆとりが残されていて、コード３４の前記部分でリ
ニアモーター３０が引っ張られるおそれがなく、リニア
モーター３０の自由な動きが確保される。

【００２８】図４は、カップリング手段４０の一例を示
す。このカップリング手段は、一対のシリンダー４２，
４４を備え、これらシリンダーは、リニアモーター３０
内に設けられていて、ピストンロッド４２ａ，４４ａを
それぞれ有し、これらピストンロッドは、リニアモータ
ーハウジング３０ａの開口から突き出て、カップリング
手段のハウジング３８ａの開口部３８ｂ，３８ｃに挿通
され、前記ロッドの端部に形成された拡大頭部４２ｂ，
４４ｂが前記ハウジング３８ａのチャンバ３８ｄ，３８
ｅに位置している。前記頭部は、独楽状の形状を持ち、
前記チャンバも同じ形状の室内形状であって、図示のよ
うに前記頭部を余裕をもって内蔵できるような形状、容
積になっている。

【００２９】図２ｃに示すように、カップリング手段に
より連結された状態にあるとき、シリンダー４２，４４
が前記頭部４２ｂ，４４ｂを図示矢印Ａ１，Ａ２方向へ
引き寄せる。前記頭部４２ｂ，４４ｂは、前記チャンバ
３８ｄ，３８ｅのテーパーのついた壁３８ｄ−１，３８
ｅ−１に当接し、ストレインリリーフ装置３６をリニア
モーター３０側へ引き寄せ、図２ｃに示すように、側壁
３０ｂと側壁３０ｆとが緊密に合体し、リニアモーター
とストレインリリーフ装置が連結する。

【００３０】前記連結を解除するには、シリンダー４
２，４４を作動して前記動作の逆を行えばよく、シリン
ダー４２，４４により前記頭部４２ｂ，４４ｂを図５で
図示された矢印Ｂ１，Ｂ２方向へ押しやれば、前記頭部
４２ｂ，４４ｂは、前記チャンバの反対側の壁３８ｄ−
２，３８ｅ−２に当接し、これによって、それまで合体
していた側壁３０ｂと側壁３０ｆとが離れ、ハウジング
部分３０ａ，３８ａが分離される。ハウジング部分３８
ａとストレインリリーフ装置３６とは、リニアモーター
３０から離れると共に図５に示すような位置へ上昇し、
ストレインリリーフ装置３６は、永久磁石４６ａ，４６
ｂ，４６ｃ（図２，図３，図４参照）の磁力作用により
プラテンＰに吸引され、吸着される。図から明らかなよ
うに、ピストンロッド４２ａ，４４ａは、該ピストンロ
ッドが挿通されている開口部（挿通孔）３８ｂ，３８ｃ
の下位内側面に接近し、同様に、頭部４２ｂ，４４ｂも
チャンバ３８ｄ，３８ｅの下位内側面に接近する。前記
した連結解除の状態においては、前記コード３４の引張
力または押す力は、ストレインリリーフ装置３６とリニ
アモーター３６との間に遊びが残されるので、専らスト
レインリリーフ装置３６のみに作用する。また、チャン
バ３８ｄ，３８ｅとピストンロッドの頭部４２ｂ，４４
ｂ両者の間にも遊びがあるので、リニアモーター３０と
ストレインリリーフ装置３６との連結解除に役立つ。こ
のようにして、ストレインリリーフ装置３６がプラテン
Ｐに吸着固定されている間は、コード３４の重力作用や
引張力作用は、すべて前記ストレインリリーフ装置に作
用し、前記リニアモーターは、前記プラテンのワーク面
にそって軽快に移動し、極めて正確に所望の位置への移
動ならびに該位置における停止動作を行うことになる。

【００３１】所望の位置へ前記リニアモーターが移動し
終えれば、ピストン４２，４４が図２ｃに示すように、
矢印Ａ１，Ａ２方向へ動き、頭部４２ｂ，４４ｂが図に
おいて左方向へ動き、前記チャンバ３８ｄ，３８ｅのテ
ーパーがついた傾斜した図示左側の壁面３８ｄ−１，３
８ｅ−１に当接し、前記頭部の左方向への移動作用によ
り、それまでプラテンＰに磁力作用で吸着していたスト
レインリリーフ装置３６を、磁力作用に抗しながらプラ
テンＰの下方へ引き下げ、これによってプラテンＰから
引き離し、リニアモーターのハウジングの対向壁面３０
ｂとカップリング手段のハウジングの対向壁面３８ｆそ
れぞれの対角線状の斜めに傾斜している係合壁面３０ｂ
−１，３８ｆ−１同士の係合で、ストレインリリーフ装
置２３６は、プラテンＰから引き離された状態で保持さ
れ、リニアモーター側と合体し、次の位置へのリニアモ
ーターの移動に備える。

【００３２】リニアモーターの位置決めの精度は、０．
００１インチのオーダーであるから、リニアモーターへ
の極く僅かな外力作用も微妙に影響し、所望の位置決め
精度が得られないものであるが、この発明によるストレ
インリリーフ装置によれば、コード３４によるリニアモ
ーターの位置決めへの悪影響を防ぐことができ、前記し
た０．００１インチのオーダーでリニアモーターを位置
決めすることができる。

【００３３】図６，図７，図８は、この発明の他の実施
例を示すもので、リニアモーター５０は、シングルのプ
ラグインターフェース５２を備えている。このプラグイ
ンターフェース５２にコード５４の自由端部５４ａが接
続し、コード５４の基端側５４ｂは、リニアモーターと
前記ストレインリリーフ装置を駆動、操作する各種の駆
動源と接続する。前記プラグインターフェース５２は、
前記駆動源からのパワーによって駆動、操作されるリニ
アモーターの装置すべてへ駆動力、操作指令などを伝達
する。リニアモーターは、プラテンＰのワーク面（プラ
テンＰの下面）から磁力作用による懸架状態で垂下し、
リニアモーターと前記ワーク面との間に加圧空気層が介
在し、前記リニアモーターは、前記ワーク面に対し無接
触の状態で前記ワーク面にそってＸ−Ｙ方向へ移動す
る。前記加圧空気層は、前記リニアモーター側からの加
圧空気流の噴出によって形成される。

【００３４】ストレインリリーフ装置は、複数の永久磁
石を内蔵するブロック５６を有していて、これら永久磁
石は、ストレインリリーフ装置５６の頂部面５６ａに近
接して配置されている。

【００３５】ブロック５６に固定されたワイヤクランプ
６０でコード５４の一部を保持する。クランプ６０とコ
ード５４の自由端部５４ａとのコード部分の長さは、充
分にゆとりのある長さになっていて、該コード部分は、
充分な弛みをもって垂れ下がり、該コード部分が接続す
るリニアモーター５０とストレインリリーフ装置５６と
の間に遊びが残され、このような遊びによってリニアモ
ーター５０には、前記コードによる引張力が作用せず、
リニアモーターの動きに影響を与えない。

【００３６】リニアモーターも保持ブロック６２を有
し、この保持ブロックに設けられた凹陥部６２ａにスト
レインリリーフ装置５６が摺動自由に配置されている。
さらに、保持ブロック６２には、腕部６２ｂ，６２ｃが
設けてあり、これら腕部の下面６２ｄ，６２ｅに一対の
エアーシリンダー６４，６６が設けられている。これら
のエアーシリンダー６４，６６は、前記腕部６２ｂ，６
２ｃに固定され、該シリンダーのピストンロッド６４
ａ，６６ａが支持板６８に連結されている。支持板６８
は、その下面にエアーシリンダー７０を備えている。こ
のエアーシリンダー７０のピストンロッド７０ａと該ピ
ストンロッドのＴ字状の頭部７０ｂは、ストレインリリ
ーフ装置のＴ字状のチャンバ５６ｂ（前記頭部よりも一
回り大きなサイズのもの）内に入り込み、ブロック５６
をリニアモーター５０から釈放させるのに十分なゆとり
をもつことができるようになっている。保持プレート６
８の上面には、垂直の複数の位置決めピン７２が立設さ
れている。これらのピンの自由先端部には、テーパーが
ついており、ストレインリリーフ装置５６の本体内の前
記ピンの自由先端部に見合った内面形状の孔部５６ｃに
挿入される。

【００３７】図３ａ，３ｂ，３ｃに示されたリニアモー
ターとストレインリリーフ装置の動作態様は、以下の通
りである。

【００３８】図３ａ，３ｂ，３ｃは、ストレインリリー
フ装置をリニアモーターに合体させた状態を示す。

【００３９】リニアモーターがある特定の動作を行う場
合、信号がリニアモーターへ送られて、リニアモーター
は、プラテンＰにそって所望の位置へ移動する。リニア
モーターが所望の位置へ到着すると直ちにエアーシリン
ダー７０が動作して、そのピストン７０ａを上方へ押し
上げ、ストレインリリーフ装置５６を上方へ押し上げ
る。ストレインリリーフ装置５６がある程度押し上げら
れると、永久磁石５８が強磁性素材のプラテンＰへ磁力
作用で吸引され、プラテンＰに吸着される。その後、シ
リンダー６４，６６が同時に動作して保持プレート６８
を押し下げ、ピン７２をストレインリリーフ装置５６の
孔部５６ｃから引き抜き、ストレインリリーフ装置５６
をリニアモーター５０から引き離す。この時点では、コ
ード５４による引張力または押す力は、リニアモーター
５０から遮断されるもので、コードによる引張力は、ス
トレインリリーフ装置のみに作用し、リニアモーター５
０は、前記コードの引張力の作用を受けない。この理由
は、前記したように、リニアモーターとストレインリリ
ーフ装置との間のコードの部分は、前記クランプ６０と
プラグインターフェース５２との間で充分なゆとりをも
って垂れ下がり、しかも、その垂れ下がる部分の長さ
は、リニアモーターにテンションを与えるほどの重量も
なく、さらにまた、ストレインリリーフ装置のブロック
とピストンロッド７０ａとの遊びを残した連結関係とに
よるものである。前記したコード部分の垂れ下がり長さ
は、さほど厳格にする必要はないが、垂れ下がり長さが
長過ぎてクランプ６０とプラグインターフェース５２に
負担をかけないように、ひいてはリニアモーターへ負担
をかけないようにすることが肝要である。

【００４０】所望のワーク位置でのリニアモーターによ
る操作が完了すれば、直ちにシリンダ６４，６６が動作
して支持プレート６８を上昇させ、ピン２が孔部５６ｃ
へ再度挿通される。その後、シリンダ７０が動作してス
トレインリリーフ装置５６を強磁性プラテンＰから引き
離すべく、前記永久磁石の吸着力に抗しながら前記装置
を下方へ引き下げ、支持プレート６８に落ち着かせる。
このようにして、前記ストレインリリーフ装置は、前記
プラテンから離れ、リニアモーターと連結状態となっ
て、リニアモーターの次の移動、停止位置へ随行し、リ
ニアモーターが所定の位置に正確に位置決めされるや、
リニアモーターが有する諸機能によるロボット動作、ロ
ボット作業が行われる。前記ピン７２と孔部５６ｃと
は、ストレインリリーフ装置５６の上昇、下降動作の案
内と位置決めの作用を行うものである。

【００４１】前記したように、この発明は、ロボット操
作を行うリニアモーターの正確な位置決めと軽快で確実
な動きを可能にする方法と装置とを提供するものであ
る。

【００４２】前記した実施例は、この発明を限定するも
のではなく、例えば、図２乃至図８で示したストレイン
リリーフ装置における永久磁石は、ストレインリリーフ
装置がプラテンに吸着される場合に動作する電磁石やヴ
ァキュウム吸引手段で代替できるものであり、また、図
９に示すように、ストレインリリーフ装置のブロック体
５６’に上下方向に貫通する貫通孔５６ｄ，５６ｅを設
け、これらの下端に導管８０，８２を接続し、前記貫通
孔の上方部５６ｆ，５６ｇをラッパ状に拡開し、これら
上方部のブロック体５６’の上面５６ｈで開口する口部
まわりに０リングのような環状のクッション性をもった
シール材を配置し、ヴァキュム作用による減圧吸引力を
コード５４、プラグインターフェース５２、導管８０，
８２、貫通孔５６ｄ，５６ｅを介してプラテンＰに作用
させ、ストレインリリーフ装置のブロック体５６’をプ
ラテンＰに吸着させる手段も採用できる。

【００４３】

【発明の効果】前記したように、従来の技術によれば、
ロボット作業を行うために、リニアモーター作用でプラ
テンの面にそって移動し、所望、所定の作業位置に位置
決めされて、ロボット作業を行うリニアモーターは、該
リニアモーターへの駆動力、動作指令その他のパワー、
コマンドを前記リニアモーターへ伝達するコードを随伴
して移動、停止する態様になっていて、前記随伴のコー
ドによる引張力、押圧力が前記リニアモーターへ作用し
て、前記リニアモーターの移動、位置決めに悪影響を与
え、正確な移動、位置決めが行えない欠点を改めるため
に、この発明によれば、前記リニアモーターへ直に前記
コードを接続せず、前記コードの大半部分を一旦ストレ
インリリーフ装置で支持し、このストレインリリーフ装
置を経由させて前記コードの先端部分を前記リニアモー
ターに接続させたものであるから前記コード接続による
前記リニアモーターの負担は、無視できるほどに大幅に
軽減され、前記リニアモター移動の動作のとき、前記コ
ードを随伴しての動きの動作においては、前記コードの
存在による作用が前記リニアモーターに全く影響を与え
ず、前記リニアモーターの正確で軽快な移動、位置決め
動作が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を実施するに適したロボットシステ
ムの一例を示す説明図である。

【図２】 ストレインリリーフ装置がリニアモーター側
に連結している状態を示す斜視図である。

【図３】 ストレインリリーフ装置がリニアモーター側
から離脱している状態を示す斜視図である。

【図４】前記実施例における側面方向から見た説明図
で、ストレインリリーフ置がリニアモーター側に連結し
ている状態を示す。

【図５】 ストレインリリーフ装置がリニアモーター側
から離脱している状態を示す。

【図６】この発明の他の実施例を示す平面図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す側面図である。

【図８】この発明の他の実施例を示す正面図である。

【図９】 この発明の他の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ ロボットシステム １２ ハウジング １４ 作業面 １８ 操作制御パネル １８ａ タッチスクリーンディスプレイ１８ａ １８ｂ コントロール部材類 ２４ａ 第１ロボット ２４ｂ 第２ロボット ２６ａ，２６ｂ 操作アーム Ｐ プラテン Ｆ パーツフィーダー Ｃ 電線ケーブル、圧縮空気送気または吸引空気導
管、索条などを一括したコード Ｃ１，Ｃ２ コード Ｒ１ ロボットの静止位置 Ｒ１’ ロボットによるピックアップ位置 ３０ ロボットのリニアモータ ３０ａ リニアモーターのハウジング ３０ｂ，３０ｆ 側壁 ３０ｂ−１，３８ｆ−１ 係合壁面 ３２ アーム ３４ コード ３４ａ コード３４の基端 ３４ｂ コードのロボットに接続の自由端 ３６ ストレインリリーフ装置 ３８ カップリング手段 ３８ａ ハウジング ３８ｂ，３８ｃ ハウジングの開口部 ３８ｄ，３８ｅ ハウジングのチャンバ ３８ｄ−１，３８ｅ−１ 壁 ３８ｄ−２，３８ｅ−２ 壁 ４０ クランプ手段 ４２，４４ シリンダ ４２ａ，４４ａ ピストンロッド ４２ａ，４２ｂ，４４ｂ ピストンロッドの拡大頭部 ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ 永久磁石 ５０ リニアモーター ５２ シングルのプラグインターフェース ５４ コード ５４ａ コードの自由端部 ５４ｂ コードの基端側 ５６ ストレインリリーフ装置 ５６’ ブロック ５６ａ ストレインリリーフ装置の頂部面 ５６ｂ ストレインリリーフ装置のＴ字状のチャンバ５
６ｂ ５６ｃ 孔部 ５６ｄ，５６ｅ 貫通孔 ５６ｆ，５６ｇ 拡開部分 ６０ ワイヤクランプ ６２ 保持ブロック ６２ａ 凹陥部 ６２ｂ，６２ｃ 腕部 ６２ｄ，６２ｅ 腕部の下面 ６４，６６ エアーシリンダー ６４ａ，６６ａ シリンダーのピストンロッド ６８ 支持板 ７０ エアーシリンダー ７０ａ エアーシリンダーのピストンロッド ７０ｂ ピストンロッドのＴ字状の頭部 ７２ 位置決めピン ８０，８２ 導管

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の構成を備えるロボット動作を行う
   リニアモーターシステム 磁性素材で形成された実質的に平らなワーク面を有する
   ステータ；前記ワーク面にそって移動できるもので、少
   なくとも一つのリニアモーターを備え、このリニアモー
   ターが前記ステータと共同して電磁場を発生させ、前記
   ステータのワーク面にそって所定の位置へ移動するリニ
   アモーターアッセンブリー；駆動源と前記リニアモータ
   ーとを結び、前記駆動源からのパワーを前記リニアモー
   ターへ伝達するための長いコード；ストレインリリーフ
   装置；前記ストレインリリーフ装置に前記コードの少な
   くとも中間部分をクランプするクランプ手段；前記スト
   レインリリーフ装置を前記リニアモーターに着脱自由に
   合体連結させるカップリング手段；前記リニアーモータ
   ーとの合体連結が解除されたときに、前記ステータに保
   持されて、前記リニアモーターアッセンブリーへ前記コ
   ードの引張力作用が作用しないようにする前記ストレイ
   ンリリーフ装置。
2. 【請求項２】 前記クランプ手段と前記リニアモーター
   との間に位置するコードの部分が長さに余裕があって、
   前記リニアモーターアッセンブリーと前記ストレインリ
   リーフ装置の間に遊びが存在し、前記ストレインリリー
   フ装置が前記リニアモーターから釈放されたとき、前記
   コードの部分がぴんと張らないようになっている請求項
   １のリニアモーターシステム。
3. 【請求項３】 前記コードが電気ケーブルを内蔵してい
   る請求項１のリニアモーターシステム。
4. 【請求項４】 前記コードが前記リニアモーターへ通電
   する電気ケーブルと前記リニアモーターへ加圧空気を送
   気する導管を内蔵している請求項１のリニアモーターシ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記コードが前記リニアモーターへ通電
   する電気ケーブルと、前記リニアモーターへ加圧空気を
   送気する導管と、前記リニアモーターへ機械的駆動力を
   伝達する機械的伝達手段と、コンピューター等のコマン
   ド指令機能部からの指令を伝達する手段とを内蔵してい
   る請求項１のリニアモーターシステム。
6. 【請求項６】 前記ステータのワーク面が下向きになっ
   ており、このワーク面の下方に所定の間隔をおいてワー
   クピースを受ける作業面が位置し、前記ワーク面に前記
   リニアモーターアッセンブリーが磁力で吸引されながら
   前記ワーク面に懸架されている請求項１によるリニアモ
   ーターシステム。
7. 【請求項７】 前記リニアモーターアッセンブリーにワ
   ークピースを前記作業面に極めて正確に置いたり、拾い
   上げたりするロボットハンド手段が設けられている請求
   項６のリニアモーターシステム。
8. 【請求項８】 前記リニアモーターを支持するプラット
   フォームを備え、前記プラットフォームには、前記スト
   レインリリーフ装置をスライド自由に納める空間部が設
   けられ、このストレインリリーフ装置は、前記空間部内
   で前記ステータから離れる第１の位置と、前記ステータ
   に接近する第２の位置とに選択的に移動し、前記第２の
   位置にあるときは、磁力作用により前記ステータに吸着
   される動きのもので、さらに、前記ストレインリリーフ
   装置を前記第１の位置に保持する手段が前記プラットフ
   ォームに設けられている請求項１のリニアモーターシス
   テム。
9. 【請求項９】 前記ストレインリリーフ装置には、位置
   決めのための孔部が設けられていて、該孔部に挿入され
   るピンが前記プラットフォームに形成され、前記ピン
   は、前記孔部に挿入される第１の位置と、該孔部から抜
   け出る第２の位置に移動するように構成され、さらに、
   前記ピンを前記第１の位置に位置させる手段が設けられ
   ている請求項８のリニアモーターシステム。
10. 【請求項１０】 複数の前記ピンが保持プレートに立設
    され、前記プラットフォームと前記保持プレートとの間
    にシリンダ手段が設けられ、このシリンダ手段により前
    記保持プレートを前記プラットフォームに対して接近さ
    せたり、離間させるように上下方向へ動かし、これによ
    って前記ピンを第１の位置と第２の位置のいずれかに位
    置するように移動させる請求項９のリニアモーターシス
    テム。
11. 【請求項１１】 前記ストレインリリーフ装置を納める
    前記空間部が前記ストレインリリーフ装置よりも広いサ
    イズであって、前記ストレインリリーフ装置と前記リニ
    アモーターアッセンブリーとの間に余裕が残され、前記
    ストレインリリーフ装置によって前記リニアモーターへ
    作用するコードの引張力を遮断する請求項８のリニアモ
    ーターシステム。
12. 【請求項１２】 前記ピンは、前記プレートに植設され
    た基部とテーパーがついた先端部とを有し、前記孔部
    は、前記テーパーつきの前記ピンが挿入できる内面形状
    をもつ請求項１０のリニアモーターシステム。
13. 【請求項１３】 前記ストレインリリーフ装置を動かす
    手段がシリンダ手段を備えている請求項８のリニアモー
    ターシステム。
14. 【請求項１４】 前記ピンを動かす手段が一対のシリン
    ダ手段を備えている請求項９のリニアモーターシステ
    ム。
15. 【請求項１５】 前記シリンダ手段がＴ字状の頭部をも
    つピストンロッドを備え、前記Ｔ字状の頭部を納める空
    間部が該頭部を余裕をもって内蔵できるもので、前記ピ
    ストンロッドの動きに余裕を持たせて前記コードによる
    引張力作用を前記リニアモーターへ作用させない構成で
    ある請求項１３のリニアモーターシステム。
16. 【請求項１６】 前記Ｔ字状のピストンロッド頭部がテ
    ーパーのついたコニカル形状の面を有し、前記空間部が
    前記頭部の前記テーパー面に合ったテーパーつき面を有
    している請求項１５のリニアモーターシステム。
17. 【請求項１７】 前記吸引を行う手段が磁石手段である
    請求項１のリニアモーターシステム。
18. 【請求項１８】 前記磁石手段が少なくとも一つの永久
    磁石である請求項１７のリニアモーターシステム。
19. 【請求項１９】 前記磁石手段が少なくとも一つの電磁
    石である請求項１７のリニアモーターシステム。
20. 【請求項２０】 前記吸引を行う手段が前記ストレイン
    リリーフ装置を前記ワーク面に保持するヴァキュム吸引
    手段である請求項１のリニアモーターシステム。
21. 【請求項２１】 前記ヴァキュム吸引手段がヴァキュム
    吸引源を含み、この吸引源が前記ストレインリリーフ装
    置の貫通孔に導管を介して接続し、該導管が前記コード
    の一部を形成している請求項２０のリニアモーターシス
    テム。
22. 【請求項２２】 前記貫通孔の下流開口部周りに弾性の
    ある気密性クッション材からなるシール材が位置し、前
    記ストレインリリーフ装置を前記ワーク面に吸着させる
    ための前記吸引減圧作用を効果的にするように構成して
    ある請求項２１のリニアモーターシステム。
23. 【請求項２３】 前記シール材がＯリングからなる請求
    項２２のリニアモーターシステム。
24. 【請求項２４】 ワーク面を有するステータ；コードに
    よって少なくとも一つの駆動源に接続し、前記ワーク面
    にそって移動するリニアモーター；前記ステータに着脱
    自由に吸着されるストレインリリーフ装置と、第１の状
    態においては、前記リニアモーターに前記ストレインリ
    リーフ装置を合体連結し、第２の状態においては、前記
    リニアモーターから前記ストレインリリーフ装置を離脱
    させるカップリング手段；前記コードの中間部分を前記
    ストレインリリーフ装置に連結させ、前記リニアモータ
    ーに前記コードの中間部分から先端の先端部を接続させ
    て、前記リニアモーターに前記コードの接続による負担
    を軽減させるクランプ手段；を備えた下記の構成からな
    るリニアモーター操作装置を以下の工程で操作する方
    法：前記カップリング手段によって前記リニアモーター
    に前記ストレインリリーフ装置を合体連結させる工程；
    前記リニアモーターへシグナルを与えて、前記リニアモ
    ーターを前記ステータのワーク面にそって、前記ストレ
    インリリーフ装置を随伴させながら所定の位置まで移動
    させる工程；前記リニアモーターが前記所定の位置に達
    したとき、前記カップリング手段により前記ストレイン
    リリーフ装置を前記リニアモーターから離脱させて前記
    ステータに吸着させ、前記リニアモーターに前記コード
    の負担がかからないようにする工程。
25. 【請求項２５】 前記ストレインリリーフ装置に設けた
    貫通孔を介して吸引減圧作用を前記ワーク面に作用さ
    せ、これによって前記ストレインリリーフ装置を前記ワ
    ーク面に吸着させる工程を含む請求項２４の方法。
26. 【請求項２６】 前記ストレインリリーフ装置に設けた
    磁石手段により磁力吸引作用を前記ワーク面に作用さ
    せ、これによって前記ストレインリリーフ装置を前記ワ
    ーク面に吸着させる工程を含む請求項２４の方法。
27. 【請求項２７】 前記磁石手段が電磁石であって、前記
    ストレインリリーフ装置が前記リニアモーターから離脱
    するときに前記電磁石を励起させて吸着作用を行わせる
    請求項２６の方法。
28. 【請求項２８】 前記ステータから離れた作業面にワー
    クピースを支持させ、前記リニアモーターを前記ワーク
    ピースを支持する作業面の上を走行させ、前記ワークピ
    ースに対する所要の動作を行わせるための動作信号など
    を前記コードを介して前記リニアモーターへ伝達し、前
    記ストレインリリーフ装置を前記ステーターから離し、
    前記ストレインリリーフ装置を再び前記リニアモーター
    へカップリングして、前記リニアモーターの次なる移動
    に備える請求項２４の方法。
29. 【請求項２９】 前記ストレインリリーフ装置を前記ス
    テータ側へ接近させ、前記ストレインリリーフ装置を前
    記ステータへ吸引させる工程を含む請求項２４の方法。
30. 【請求項３０】 前記ストレインリリーフ装置に設けた
    案内作用の孔部に可動のプラットフォームのピンを挿入
    し、前記ストレインリリーフ装置の動きの案内と位置決
    めとを前記孔部と前記ピンとによって行う請求項２４の
    方法。