WO2007063693A1 - ワイヤレスアクチュエータ - Google Patents

Abstract

　可動テーブル(2)に給電ケーブルや信号ケーブルを接続することなく、ベース部(1)上における可動テーブルの移動を制御することが可能であり、しかも複数の可動テーブルを設けた場合であっても、個々の可動テーブルを独立して制御することが可能なワイヤレスアクチュエータであり、軌道レール(30,80)と、この軌道レールに沿って移動自在なスライド部材(31,81)と、このスライド部材に搭載されて該スライド部材を軌道レールに対して走行させる駆動手段(4)と、前記スライド部材に搭載され前記駆動手段に対する駆動制御信号を受信する無線受信部(70)と、前記駆動制御信号を生成して前記無線受信部へ送信する制御ユニット(6)と、前記軌道レールに設けられる一次側部材(50)及びスライド部材に設けられる二次側部材(51)を備え、前記スライド部材に搭載された駆動手段及び無線受信部に対して軌道レール側から電力を供給する非接触給電手段(5)とを備えている。

Description

明 細 書

ワイヤレスァクチユエータ 技術分野

[0001] 本発明は、各種搬送機械、工作機械、計測機器、産業用ロボット等に利用され、リ ニァモータ等の駆動手段を搭載した可動テーブルが制御信号に応じてベース部上 を自在に走行するァクチユエータに関する。

背景技術

[0002] 従来、ベース部上で移動自在に支承された可動テーブルに対し、 目的とする制御 量に応じて任意の往復運動を行わせるァクチユエータが知られており、各種搬送機 械、工作機械、計測機器、産業用ロボット等に広く利用されている。かかるァクチユエ ータとしては種々のものが提案されている力 前記可動テーブルに推力を与える構 造の違いにより大きく 2つのタイプに分類することができる。一方は、ベース部上に回 転モータ、リニアモータ、等の駆動源を配設し、ベース部側から可動テーブルに対し て推進力を与えるタイプであり、他方は、可動テーブルに対して前記駆動源を搭載し 、可動テーブルをベース部に対して自走させるタイプである。

[0003] 前者のタイプでは、制御量が異なる複数の可動テーブルが必要とされる場合、可動 テーブルの数だけ駆動源をベース部上に設ける必要があり、ベース部上における同 一の運動経路内に制御量の異なる複数の可動テーブルを存在させることが非常に 困難である。また、ベース部上における可動テーブルの移動経路の全域にわたって 、前記駆動源で発生した動力を可動テーブルに伝達する必要があり、可動テーブル の移動範囲が広い場合、ベース部の加工に手間とコストがかかるといった問題点が ある。これに対し、後者の自走タイプでは駆動源そのものが可動テーブルに搭載され ていることから、ベース部上における同一の運動経路内に複数の可動テーブルが存 在する場合であっても、個々の可動テーブルに対して独立した制御量を与えることが 可能である。また、ベース部の加工は比較的容易なものとなり、可動テーブルの移動 経路が長い場合であっても、ベース部の加工手間やコスト増加を抑えることができる といった利点がある。 [0004] しかし、後者の自走式タイプでは、可動テーブルに搭載した駆動源に対して電力を 供給すると共に目的とする制御量に応じた制御信号を供給する必要があることから、 給電ケーブルや信号ケーブルを可動テーブルに接続する必要が生じる。このため、 可動テーブルは常にケーブルを引っ張りながらベース部上を移動せざるを得ず、か 力る可動テーブルの移動経路が長 、場合には、前記ケーブルが可動テーブルの運 動を阻害し易 、と 、つた問題点がある。

[0005] 一方、駆動源を可動テーブルに搭載した自走式のァクチユエータでありながら、給 電ケーブル及び信号ケーブルを用いることなく前記可動テーブルに目的とする制御 量を与えることが可能な所謂ワイヤレスァクチユエータとして、特開 2000— 159306 号公報に開示される荷移載装置が知られている。この荷移載装置では、ベース部に 対して移動自在に設けられた可動フォークに対してリニアモータが搭載されており、 力かるリニアモータを駆動することで前記可動フォークをベース部上で任意に進退さ せることが可能となっている。そして、可動フォーク上のリニアモータに対する電力の 供給は、ベース部と可動フォークとの間に設けた非接触給電手段によって行われて いる。具体的には、前記ベース部に非接触給電手段を構成する一次側コアが設けら れる一方、前記可動フォークに非接触給電手段を構成する二次側コアが設けられ、 一次側コアへの通電によって生じた二次側コアの誘導起電力を前記リニアモータへ 供給するように構成されて 、る。

特許文献 1 :特開 2000— 159306号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかし、特開 2000— 159306号公報に開示される荷移載装置では、可動フォーク に設けられた二次側コアとリニアモータのコイル部材とが直接結合されており、ベース 部に設けられた一次側コアへの通電方向を変化させることで、二次側コアに生じる誘 導起電力の方向が逆転し、これに伴ってリニアモータのコイル部材に流れる電流の 方向が変化し、ベース部材に対する可動フォークの移動方向が逆転するように構成 されている。すなわち、前記非接触給電手段は可動フォークのリニアモータに対する 電力の供給を行いながら、力かるリニアモータの制御も同時に行っているのである。 [0007] このため、ベース部上に複数の可動テーブルを設けるのであれば、個々の可動テ 一ブル毎に非接触給電手段を設ける必要が生じ、ベース部上における同一の運動 経路内に制御量の異なる複数の可動テーブルを存在させることが極めて困難である 。また、複数の可動テーブルを存在させたとしても、ァクチユエータそのものが大型化 してしまうといった問題点もある。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、可 動テーブルに給電ケーブルや信号ケーブルを接続することなぐベース部上におけ る可動テーブルの移動を制御することが可能であり、し力も複数の可動テーブルを設 けた場合であっても、個々の可動テーブルを独立して制御することが可能なワイヤレ スァクチユエータを提供することにある。

[0009] 前記目的を達成する本発明のワイヤレスァクチユエータは、ベース部とこのベース 部上を移動自在な可動テーブルを備えている。前記ベース部は所定経路に沿って 配設された軌道レールを含む一方、前記可動テーブルは多数のボールを介して前 記軌道レールに組み付けられるスライド部材を含んで 、る。前記可動テーブルには、 力かる可動テーブルを軌道レールに対して走行させる駆動手段と、この駆動手段に 対する駆動制御信号を受信する無線受信部とが搭載されている。また、前記駆動手 段の駆動制御信号を生成する制御ユニットは前記可動テーブルには非搭載であり、 前記可動テーブルに搭載された無線受信部に対して前記駆動制御信号を無線送信 する。可動テーブルに搭載された前記駆動手段及び無線受信部に対する電力の供 給は非接触給電手段によって行われる。非接触供給手段は、前記ベース部に設けら れる一次側部材と、前記可動テーブルに設けられる二次側部材とから構成されて 、 る。

[0010] このような本発明のワイヤレスァクチユエータによれば、可動テーブルに搭載された 駆動手段及び無線受信部に対する電力の供給は前記非接触給電手段によって行 われており、可動テーブルに対して給電ケーブルを接続することなぐかかる可動テ 一ブルをベース部上で走行させることが可能となる。また、駆動手段を制御する駆動 制御信号は可動テーブルに搭載された無線受信部に対して無線送信されるので、 可動テーブルに対して信号ケーブルを接続することなぐ 目的とする制御量に応じて 可動テーブルをベース部上で走行させることが可能となる。すなわち、可動テーブル に対してはケーブル類を一切接続する必要がなぐ力かる可動テーブルの移動経路 が長い場合であっても、可動テーブルを障害なく走行させることができるものである。

[0011] 特に、駆動制御信号を可動テーブルに搭載された無線受信部に対して無線送信し ているので、ベース部上における同一の運動経路内に制御量の異なる複数の可動 テーブルを存在する場合であっても、個々の可動テーブルを独立して走行させること ができ、このァクチユエータを用いることで各種搬送機械等の小型化を図ることが可 能となる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明のワイヤレスァクチユエータの第一の実施形態を示す正面概略図である

[図 2]第一の実施形態における可動テーブルの案内構造を示す斜視図である。

[図 3]駆動手段の一例であるピエゾリ-ァモータを示す斜視図である。

[図 4]ピエゾリ-ァモータの動作を順を追って示す説明図である。

[図 5]第一の実施形態における可動テーブルの搭載要素を示すブロック図である。

[図 6]第一の実施形態における制御ユニットの構成を示すブロック図である。

[図 7]ベース部上におけるポジションセンサの配設例を示す平面図である。

[図 8]ベース部上の軌道レールに複数の可動テーブルが組み付けられた状態を示す 平面図である。

[図 9]第一の実施形態における可動テーブルに二次電池を搭載した例を示すブロッ ク図である。

[図 10]本発明のワイヤレスァクチユエータの第二の実施形態における可動テーブル の搭載要素を示すブロック図である。

[図 11]本発明のワイヤレスァクチユエータの第三の実施形態における可動テーブル の案内構造を示す斜視図である。

[図 12]第三の実施形態における可動テーブルの搭載要素を示すブロック図である。

[図 13]第三の実施形態における制御ユニットの構成を示すブロック図である。 [図 14]本発明のワイヤレスァクチユエ一タの第四の実施形態を示す斜視図である。 符号の説明

[0013] 1…ベース部、 2…可動テーブル、 4…駆動手段、 5…非接触給電手段、 6…制御 ユニット、 9· ··二次電池、 30, 80· ··軌道レール、 31, 81· ··スライド部材、 50…一次側 部材、 51…二次側部材、 70· ··無線受信部

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、添付図面に沿って本発明のワイヤレスァクチユエータを詳細に説明する。

[0015] 図 1は本発明のワイヤレスァクチユエータの第一の実施形態を示す正面図である。

この第一の実施形態のワイヤレスァクチユエータは、ベース部 1と、このベース部 1に 対して移動自在な可動テーブル 2とから構成されており、図 2に示すように、可動テー ブル 2は互いに並行に配設された 2軸のリニアガイド 3を用いてベース部 1に対して支 承されている。力かるリニアガイド 3は、前記ベース部 1に対してボルトで固定された軌 道レール 30と、多数のボールを介して前記軌道レール 30に組み付けられたスライド 部材 31とから構成され、前記スライド部材 31が軌道レール 30に沿って自在に往復 運動を行えるようになって!/、る。前記スライド部材 31は各軌道レール 30に対して 2個 ずつ組み付けられており、前記可動テーブル 2は 4個のスライド部材 31に固定され、 軌道レール 30に沿って自在に直線往復運動を行う。

[0016] 尚、可動テーブル 2に要求される負荷荷重や必要とされる可動テーブル 2の大きさ によって、前記スライド部材 31の個数は各軌道レール 30に対して 1個ずっとしても良 い。また、軌道レール 30の条数についても、可動テーブル 2に要求される負荷荷重 に応じてその条数を適宜変更して差し支えな 、。

[0017] 一対のリニアガイド 3の間における可動テーブル 2の下面には、かかる可動テープ ル 2を軌道レール 30に沿って走行させるための駆動手段 4が設けられている。この駆 動手段 4は軌道レール 30の長手方向に沿った推進力を発揮し、可動テーブル 2をべ ース部 1に対して進退させるものであり、例えば、図 3に示すようなピエゾリ-ァモータ 40と、力かるピエゾリ-ァモータ 40の動作を制御するドライバ回路 41とから構成され ている。

[0018] このピエゾリ-ァモータ 40は、絶縁基板 42上に圧電セラミクス力 なる駆動脚 43を 4脚備えており、前記絶縁基板 42を可動テーブル 2の下面に固定する一方、前記駆 動脚 43の先端部を前記ベース部 1に接触させている。 4脚の駆動脚 43はベース部 1 に対する可動テーブル 2の移動方向に沿って並べられている。各駆動脚 43は絶縁 シート 44を介して一対の圧電セラミクス 45a, 45bを貼り合わせ、それによつてバイモ ルフを構成したものであり、絶縁シート 44の両側に位置した圧電セラミクス 45a, 45b に対する電圧の印加タイミングをずらすことにより、各駆動脚 43を一対の圧電セラミク ス 45a, 45bの貼り合わせ方向へ自在に屈曲させることができるようになつている。こ のピエゾリ-ァモータ 40としては、例えば、ピエゾモータ社製のピエゾレツグズ（商品 名）を利用することができる。

図 4は前記駆動脚 43がベース部 1上を進行する様子を描いたものである。前記圧 電セラミクス 45a, 45bは電圧の印加によって伸長する力 図 4 (a)に示すように、駆 動脚 43を構成する一対の圧電セラミクス 45a, 45bのうち、一方の圧電セラミクス 45a に対して電圧を印加すると、力かる駆動脚 43は電圧が印加された圧電セラミクス 45a とは反対の方向へ屈曲し、その先端がベース部 1に接触することになる。次に、両方 の圧電セラミクス 45a, 45bに対して電圧を印加すると、図 4 (b)に示すように、駆動脚 43は伸長しながら屈曲状態力 復元し、力かる駆動脚 43はベース部 1をその面方向 へ押圧する。また、最初に電圧が印加された圧電セラミクス 45aに対する電圧の印加 を停止すると、図 4 (c)に示すように、駆動脚 43は分図（a)の状態とは反対方向へ屈 曲することになり、ベース部 1は図 4 (b)の場合と同一方向へ更に押圧されることにな る。そして、両方の圧電セラミクス 45a, 45bに対する電圧の印加を中止すると、図 4 ( d)に示すように、駆動脚 43は本来の形状に縮まりながらその屈曲状態を解消するの で、力かる駆動脚 43の先端部はベース部 1から離間する。従って、分図（a)〜(d)に 示されたサイクルを繰り返すことにより、ベース部 1を一方向へ押圧することができ、 駆動脚 43がベース部 1に対して進行することになる。また、駆動脚 43を構成する一 対の圧電セラミクス 45a, 45bに対する電圧の印加順序を変更することにより、ベース 部 1を逆方向へも押圧することができる。更に、一つの駆動脚 43でベース部 1を押圧 した場合には、かかるベース部 1が図 4に示したサイクルに基づいて間欠的に押圧さ れることになる力 この実施例のピエゾリ-ァモータ 40には 4つの駆動脚 43が設けら れているので、これらの駆動脚 43に対する電圧印加の位相をずらすことにより、ベー ス部 1を間断なく連続的に一方向へ押圧することが可能となる。

[0020] 従って、このピエゾリ-ァモータ 40に具備された 4脚の駆動脚 43に対する電圧の印 カロタイミングを調整することにより、可動テーブル 2に固定されたピエゾリ-ァモータ 4 0が軌道レール 1の長手方向に沿った推力を発生し、可動テーブル 2をベース部 1に 対して自在に進退させることが可能となる。このとき、前記ドライバ回路 41は目的とす る制御量、すなわち可動テーブル 2の移動距離、移動方向、移動速度等に応じて、 各駆動脚 43を構成する圧電セラミクス 45a, 45bへの電圧の印加タイミングを制御す る。

[0021] 可動テーブル 2をベース部 1に対して推進するための駆動手段 4はこのピエゾリ- ァモータ 40に限られず、公知のリニア同期モータ、リニア誘導モータ、リニアステツピ ングモータ等を利用することも可能である。また、モータによって回転を与えられる駆 動ホイールを可動テーブル 2に搭載し、力かる駆動ホイールをベース部 1に圧接させ ると共に、モータの回転をドライバ回路によって制御するように構成しても良い。

[0022] 前記ドライバ回路 41がピエゾリ-ァモータ 40を駆動するためには、かかるドライバ 回路 41に対して電力を供給する必要がある。このため、ベース部 1と可動テーブル 2 との間には非接触給電手段 5が設けられている。この非接触給電手段 5は、ベース部 1に設けられた一次側部材 50と、可動テーブル 2の下面に固定された二次側部材 5 1とからなり、これら一次側部材 50と二次側部材 51とを接触させることなぐ所謂電磁 誘導方式によって両者の間で電力を移送することができるようになつている。図 2に示 すように、前記一次側部材 50は鉄心入りのコイルを軌道レール 30の長手方向に沿 つて配列したものであり、各コイル 50が交流電源に対して並列的に接続されている。 また、各コイル 50は、これらに通電した際に磁束がベース部 1の上面に対して垂直に 発生するように配置されている。一方、図 5に示すように、前記二次側部材 51は一次 側部材 50と対向する位置で可動テーブル 2に固定された単一の鉄心入りコイルであ り、可動テーブル 2かベース部 1上を移動しても、一次側部材 50のいずれかのコイル と対向するように配置されて 、る。

[0023] 一次側部材 50の各コイルに対して交流電圧を印可すると、磁束がベース部 1の上 面に対して垂直方向に発生することから、一次側部材 50のコイルと対向する二次側 部材 51のコイルにはファラデーの法則により起電力が生じ、二次側部材 51のコイル 力も交流電圧を取り出すことができる。但し、前記ドライバ回路 41には直流電源が必 要なので、図 5のブロック図に示すように、二次側部材 51のコイルには整流回路 52 が接続され、交流電圧を直流電圧に変換し、所定の大きさの直流電圧に調整した後 に該直流電圧を前記ドライバ回路 41に印加している。尚、図 5中の矢線は可動テー ブルの往復動の方向を示している。

[0024] また、前記一次側部材 50はベース部 1上における可動テーブル 2の移動経路の全 長にわたって設けられており、可動テーブル 2がベース部 1上を移動しても、常にべ ース部 1側力 可動テーブル 2側へ電力を移送し、力かる電力を駆動手段 4のドライ バ回路 41に対して供給することが可能となっている。もっとも、一次側部材 50を構成 する複数のコイルはベース部 1上に繰り返し配列されていることから、ベース部 1上に おける可動テーブル 2の走行位置によっては、二次側部材 51のコイルが一次側部材 50のコイルと正対しない場合も生じるが、前記整流回路 52内に平滑コンデンサを設 けることにより、安定した直流電圧を取り出すことが可能となる。

[0025] また、ベース部 1から可動テーブル 2に移送される電力量を高めるため、二次側部 材 51として複数のコイルを可動テーブル 2に配列するようにしても良い。

[0026] 一方、前記駆動手段 4のドライバ回路 41がピエゾリ-ァモータ 40の動作を制御する ためには、目的とする制御量、すなわち可動テーブル 2の移動方向、移動距離、移 動速度等に関する情報をドライバ回路 41に入力する必要がある。これらの情報は、 可動テーブル 2とは別個に設けられた制御ユニット 6によって駆動制御信号として生 成され、力かる制御ユニット 6から無線送信される。可動テーブル 2には前記駆動制 御信号を受信する無線受信部 70が搭載されており、力かる無線受信部 70によって 受信された駆動制御信号は前記ドライバ回路 41に入力される。ドライバ回路 41はこ の駆動制御信号に基づいてピエゾリ-ァモータ 40に対する電圧の印加を制御する。 前記無線受信部 70に対しては前記非接触給電手段 5の整流回路 52から直流電圧 が印加されており、これによつて無線受信部 70は無線受信した駆動制御信号を検波 し、前記ドライバ回路 41に対して送出するようになって 、る。 [0027] 図 6は前記制御ユニット 6の構成の概略を示すブロック図である。かかる制御ュ-ッ ト 6は、ユーザによる可動テーブル 2の走行指示が入力されるユーザインターフェース 60と、予め格納されている所定のプログラムを実行し、前記ユーザインターフェース 6 0から入力された可動テーブル 2の走行指示情報に基づいて前記駆動制御信号を 生成する MCU (Micro Controller Unit) 61と、この MCU61によって生成された 駆動制御信号を送信する無線送信部 62とから構成されている。また、この制御ュ- ット 6に対しては、ベース部 1上における可動テーブル 2の走行位置を検出するポジ シヨンセンサ 63の出力信号が入力されており、前記 MCU61はユーザによって入力 された走行指示情報と前記ポジションセンサ 63の出力信号を基に駆動制御信号を 生成する。前記走行指示情報はユーザインターフェース 60としてのキーボードを介し て入力される。また、入力された走行指示情報や前記ポジションセンサ 63によって検 出された可動テーブル 2の走行位置情報は、ユーザによる確認のため、ユーザインタ 一フェース 60としての CRTや液晶表示パネルなどの表示装置に出力することが可 能である。

[0028] MCU61が生成した駆動制御信号は無線送信部 62から発信され、可動テーブル 2 の無線受信部 70によって受信された後に、駆動手段 4のドライバ回路 41に伝達され るので、前記制御ユニット 6は可動テーブル 2のラジオコントローラとして使用すること ができる。すなわち、可動テーブル 2に対しては駆動手段 4を制御するための信号ケ 一ブルを接続する必要がなぐ可動テーブル 2はその移動距離が長い場合であって も、信号ケーブルに邪魔されることなぐ軌道レール 1に沿って自在に移動することが 可能となる。このとき、前記制御ユニット 6はベース部 1に対して固定されていても良い し、ユーザが携帯して使用できるようにしても良い。

[0029] ベース部 1上における可動テーブル 2の走行位置を検出するポジションセンサ 63は 、例えば、図 7に示すように、ベース部 1上における可動テーブル 2の移動経路内の 一乃至複数箇所に設けることができる。このポジションセンサ 63としては、フォトセン サ、磁気センサ、近接センサ等の公知のセンサを用いることができる。可動テーブル 2がポジションセンサ 63の設置位置を通過ある!/、は到達した場合に、かかるポジショ ンセンサ 63の出力信号が反転することにより、前記 MCU61は可動テーブル 2の走 行位置を把握することができ、それに基づ 、て駆動制御信号を生成することができる

[0030] そして、以上のように構成されたァクチユエータによれば、可動テーブル 2に搭載さ れた駆動手段 4に対して電力や駆動制御信号を供給するためのケーブルが不要とな り、可動テーブル 2に対して何らケーブルを接続することなぐかかる可動テーブル 2 をベース部 1上で自走させることが可能となる。従って、可動テーブル 2の移動距離 が長 ヽ場合であっても、ケープノレを引きずることなく円滑に可動テーブル 2を走行さ せることが可能となる。

[0031] 特に、電力と駆動制御信号は互いに分離された状態で可動テーブル 2の駆動手段 4に供給されるので、例えば図 8に示すように、ベース部 1上の軌道レール 30に対し て複数の可動テーブル 2a, 2bを組み付けた場合であっても、非接触給電手段の一 次側部材は共用しながらも、個々の可動テーブル 2a, 2bの走行を別々に制御するこ とができ、このァクチユエータを搬送装置等の用途に用いる場合に非常に有益である 。また、この場合、無線送信部 62と無線受信部 70との間の送信電波の周波数を可 動テーブル毎に異ならせて設定することにより、一つの制御ユニット 6を用いて複数 の可動テーブル 2a, 2bを制御することも可能となる。

[0032] 尚、以上説明してきたワイヤレスァクチユエータの例ではベース部 1に対して可動テ 一ブル 2が直線往復運動を行うものであった力 これに限定されるものではなぐ可動 テーブル 2がベース部 1上を曲線の移動経路に沿って走行し、あるいは直線と曲線と が混在する移動経路に沿って走行するものであっても差し支えない。

[0033] また、図 6に示したブロック図では、非接触給電手段 5の二次側部材 51に発生した 起電力を整流回路 52によって直流電圧に変換した後、駆動手段 4のドライバ回路 41 や無線受信部 70に対して直接供給している力 図 9に示すように、可動テーブル 2に ノ ックアップ用の二次電池 9を搭載するように構成することもできる。すなわち、前記 整流回路 52に対して二次電池 9を接続し、この二次電池 9を非接触給電手段 5によ つて移送された電力で充電する一方、力かる二次電池 9からも駆動手段 4のドライバ 回路 41や無線受信部 70に対して直流電圧を印加できるように構成する。このように ノ ックアップ用の二次電池 9を可動テーブル 2に搭載し、それを常に非接触給電手 段 5によって充電するように構成すれば、例えば不意の停電によってベース部 1から 可動テーブル 2への電力の移送が断たれても、駆動手段 4に電力を供給し続けること ができ、可動テーブル 2をベース部 1上の初期位置に退避させる等の処置を自動的 に行わせることが可能となる。

[0034] 一方、図 10は本発明のワイヤレスァクチユエータの第二の実施形態を示すもので ある。前述した第一の実施形態では、非接触給電手段 5の一次側部材 50となるコィ ルを軌道レール 30に沿ってベース部 1に配列し、可動テーブル 2がベース部 1上を 移動した場合であっても、可動テーブル 2に搭載した二次側部材 51が常に一次側部 材 50と対向するように構成した。これにより、第一の実施形態では、可動テーブル 2 がベース部 1上の何処を走行して 、ても、ベース部 1側から可動テーブル 2側へ電力 を移送することが可能である。しかし、軌道レール 30に沿って一次側部材 50を連続 的に配列したのでは、可動テーブル 2の移動経路が長い場合にベース部 1の製作に 手間がかかり、コスト高を招くと!、つた弊害がある。

[0035] そこで、図 10に示す第二の実施形態では、可動テーブル 2に二次電池 9を搭載す ると共に、非接触給電手段 5の一次側部材 50をベース部 1上の一乃至複数の特定 箇所にのみ設け、力かる特定箇所に可動テーブル 2が停止した場合に前記二次電 池 9を充電するように構成して 、る。それ以外の構成は前記第一の実施形態と同一 である。すなわち、可動テーブル 2に対する搭載物は図 9を用いて説明した例と全く 同一である。

[0036] 図 10に示すように、ベース部 1上における可動テーブル 2の充電位置 Pに対応し、

0 力かるベース部 1上には非接触給電手段 5の一次側部材 50が設けられている。この ため、可動テーブル 2が充電位置 Pに設定されている最中は、ベース部 1に設けられ

0

た一次側部材 50と可動テーブル 2に搭載された二次側部材 51とが互いに対向して おり、一次側部材 50に交流電圧を印加することで二次側部材 51に起電力が発生し 、整流回路 52を介して二次電池 9に直流電圧を印加することができる。これにより、 可動テーブル 2が充電位置 Pに停止して 、る間は二次電池 9に対して充電を行うこと

0

が可能となる。そして、このようにして二次電池 9が充電されれば、二次電池 9から駆 動手段 4のドライバ回路 41及び無線受信部 70に対して電力を供給することにより、 可動テーブル 2を軌道レール 30に沿って充電位置 P力 他の位置へ走行させること

0

ができる。

[0037] 例えば、工作機械や搬送装置におけるァクチユエータの使用方法としては、前記 可動テーブル 2に特定のプロセス力もなるジョブを繰り返し行わせる場合が殆どであり 、前後するジョブの間では可動テーブル 2が原点である初期位置に設定し直されるこ とが多い。また、ジョブの最中であっても、可動テーブル 2上に積まれた搬送物に対し て作業が行われるため、かかる可動テーブル 2が特定の位置に短時間だけ停止する 場合も多々ある。このため、そのように可動テーブル 2がベース部 1上で頻繁に停止 する一乃至複数の位置を前述の充電位置 Pとすれば、可動テーブル 2に搭載した二

0

次電池 9を頻繁に充電することができ、二次電池力も供給される電力のみをもって可 動テーブル 2をベース部 1上で走行させ続けることが可能である。

[0038] そして、このように構成された第二の実施形態のワイヤレスァクチユエータによれば 、非接触給電手段 5の一次側部材 50をベース部 1上の一乃至複数箇所にのみ設け ることで、可動テーブル 2を走行させることができるので、前述の第一の実施形態のァ クチユエータと比較してベース部 1の加工が容易となり、低コストで製作することが可 能となる。

[0039] 次に、本発明のワイヤレスァクチユエータの第三の実施形態について説明する。前 述した第一の実施形態では可動テーブル 2の走行位置を検出するポジションセンサ 63をベース部 1の一乃至複数箇所に設けた力 そのような構成だと、可動テーブル 2 の走行位置を断続的にしカゝ把握することができず、可動テーブル 2にはポジションセ ンサ 63の設置位置に対応した一種類のジョブしか行わせることができな!/、。すなわち 、走行プロセスの異なるジョブを可動テーブル 2に行わせるためには、予めポジション センサ 63の設置位置を変更する段取りが必要となってしまう。

[0040] このような問題点に鑑み、これ力も説明する第三の実施形態のァクチユエータでは 、図 11に示すように、ベース部 1上にスケール 64を設ける一方、可動テーブル 2には 前記スケール 64を読み取るエンコーダ 65を搭載し、エンコーダ 65の出力信号を制 御ユニット 6に無線送信するように構成した。

[0041] 前記スケール 64は光学スケール、磁気スケール等のように所定のピッチで繰り返し ラダーパターンが連続するものであれば良ぐ軌道レール 30に沿ってベース部 1上 に固定的に設けられている。前記エンコーダ 65は可動テーブル 2に固定されており、 力かる可動テーブル 2の移動に伴って前記スケール 64に形成されたラターパターン を読み取り、力かるラダーパターンに対応したパルス信号を出力する。

[0042] 図 12は可動テーブル 2の搭載物の構成を示すブロック図である。前記エンコーダ 6 5は可動テーブル 2に搭載されている力 このエンコーダ 65の出力信号は制御ュ-ッ ト 6の MCU61が駆動制御信号を生成する際に必要とされる。このため、可動テープ ル 2には無線送信部 71が設けられ、エンコーダ 65の出力信号はこの無線送信部 71 によって制御ユニット 6へ送信されるようになっている。また、前記無線送信部 71は前 述の無線受信部 70と相まって可動テーブル 2上で送受信機 7を構成して 、る。非接 触給電手段 5の整流回路 52によって形成された直流電圧は前記送受信機 7に印加 され、それによつて送受信機 7に含まれる無線送信部 71及び無線受信部 70が動作 を行う。可動テーブル 2の搭載物のその他の構成は前述の第一の実施形態と同一で ある。すなわち、非接触給電手段 5の二次側部材 51に発生した起電力が整流回路 5 2によって直流電圧に変換され、この直流電圧がドライバ回路 41に印可される。ドラ ィバ回路 41は無線受信部 70から駆動制御信号を受け取り、ピエゾリ-ァモータ 40に 対して適宜電圧を印加する。それにより、ピエゾリ-ァモータ 40が動作し、可動テー ブル 2がベース部 1上で軌道レール 30に沿って推進される。

[0043] 一方、図 13は第三の実施形態における制御ユニット 6aを示すブロック図である。こ の制御ユニット 6aは無線受信部 66を備え、可動テーブル 2から無線送信されるェン コーダ 65の出力信号を受信することができるようになつている。前記無線受信部 66 は前述の無線送信部 62と相まって制御ユニット 2内で送受信機 67を構成している。 無線受信部 66で受信されたエンコーダ 65の出力信号は MCU61に読み込まれる。 エンコーダ 65の出力信号はスケール 64のラダーパターンに対応したパルス信号で あるから、 MCU61は該パルス信号をカウントすることにより、可動テーブル 2の走行 距離、走行速度を把握することができる。また、前述の第一の実施形態と同様に、 M CU61に対してはユーザインターフェース 60から走行指示情報が入力され、 MCU6 1は無線受信部 66及びユーザインターフェース 60からの入力情報に基づいて駆動 制御信号を生成する。そして、 MCU61で生成された駆動制御信号は無線送信部 6 2を介して可動テーブル 2の無線受信部 70へ送信される。

[0044] これにより、可動テーブル 2の駆動手段 4の動作が制御され、何ら可動テーブル 2に 電力ケーブルや信号ケーブル等のケーブル類を接続することなぐ走行指示情報に 基づいて可動テーブル 2をベース部 1上で走行させることが可能となる。また、可動テ 一ブル 2の走行距離及び走行速度を示す情報が該可動テーブル 2から制御ユニット 6aへ無線送信されるので、制御ユニット 6aに入力する走行指示情報を変更すれば、 ベース部 1上における可動テーブル 2の動きを自由に変更することができる。このた め、ベース部 1や可動テーブル 2に対して何ら作業を行うことなぐ走行プロセスの異 なる数種類のジョブに対して当該ァクチユエータを柔軟に対応させることが可能とな る。

[0045] 図 14は、本発明のワイヤレスァクチユエ一タの第四の実施形態を示すものである。

前述した各実施形態では、ベース部 1上に配設されたリニアガイド 3を用いて可動テ 一ブル 2の運動を支承し、力かる可動テーブル 2及びベース部 1に対して駆動手段 4 、無線受信部 70、非接触給電手段 5を搭載した。しかし、この第四の実施形態ではヮ ィャレスァクチユエ一タの更なる小型化を図るため、軌道レール 80とスライド部材 81 力 構成されるリニアガイド 8そのものに前記駆動手段 4、無線受信部 70、非接触給 電手段 5を組み込んだ。すなわち、リニアガイド 8のスライド部材 81が本発明における 可動テーブルに、リニアガイド 8の軌道レール 80が本発明におけるベース部に相当 している。

[0046] 図 14に示すように、軌道レール 80はその両側面にボール転走面 82を備え、スライ ド部材 81は前記ボール転走面 82を転走する多数のボール（図示せず)を介して該 軌道レール 80に組み付けられている。これにより、スライド部材 81は軌道レール 80 の長手方向に沿って自在に移動可能となっている。前記軌道レール 80の上面にお ける幅方向の中央には長手方向に連続する溝が形成され、かかる溝の内部には非 接触給電手段 5の一次側部材 50を構成する多数のコイルが一列に配列されている。 一方、スライド部材 81には前記一次側部材 50と対向する位置に非接触給電手段の 二次側部材 51となるコイルが配設されており、スライド部材 81が軌道レール 80に沿 つて移動しても、かかる二次側部材 51がー次側部材 50と対向し続けるようになって いる。また、スライド部材 81には駆動手段 4としてピエゾリ-ァモータ 40及びそのドラ ィバ回路 41が搭載されており、力かるピエゾリ-ァモータ 4の駆動脚の先端は軌道レ ール 80の上面に接触している。更に、スライド部材 81には、二次側部材 51で発生し た起電力を直流電圧に変換する整流回路 52、制御ユニット 6から送信された駆動制 御信号を受信して前記ドライバ回路 41へ送出する無線受信部 70が搭載されている 。すなわち、スライド部材 81に搭載される要素は、図 5において可動テーブル 2に搭 載されている要素と同一である。

[0047] 尚、可動テーブル 2の無線受信部 70に対して駆動制御信号を送信する制御ュ-ッ ト 6の構成は前記第一の実施形態と同一であり、その詳細な説明は省略する。

[0048] 従って、この第四の実施形態のワイヤレスァクチユエータでは、前記第一の実施形 態と同様、制御ユニット 6に対して可動テーブルの走行指示情報を入力することによ り、リニアガイド 8のスライド部材 81が軌道レール 80上を前記走行指示情報に従って 往復動することになる。し力し、総ての要素がリニアガイド 8の軌道レール 80及びスラ イド部材 81に組み込まれて 、るので、前記第一の実施形態のワイヤレスァクチユエ ータよりも極めてコンパクトに構成されており、例えば、各種検査装置等のように比較 的軽荷重の用途に使用する場合には、かかる装置の小型化に資することができる。

[0049] また、このようにリニアガイドそのものをワイヤレスァクチユエータとして構成する場合 、図 1乃至図 13を用いて説明してきた総ての実施形態はそのままリニアガイドに適用 することができる。すなわち、可動テーブル 2はスライド部材に、ベース部 1は軌道レ ールに置き換えて構成することができる。いずれの場合であっても、極めてコンパクト なワイヤレスァクチユエータを提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 所定経路に沿って配設された軌道レール (30,80)を含むベース部 (1)と、多数のボー ルを介して前記軌道レールに組み付けられるスライド部材 (31,81)を含み、前記軌道 レールに沿って移動自在な可動テーブル (2)と、この可動テーブルに搭載されると共 に該可動テーブルを軌道レールに対して走行させる駆動手段 (4)と、前記可動テープ ルに搭載されると共に前記駆動手段に対する駆動制御信号を受信する無線受信部 ( 70)と、前記駆動手段の駆動制御信号を生成すると共に前記無線受信部へ無線送信 する制御ユニット (6)と、前記ベース部に設けられる一次側部材 (50)及び可動テープ ルに設けられる二次側部材 (51)を備え、前記可動テーブルに搭載された駆動手段及 び無線受信部に対してベース部側力 電力を供給する非接触給電手段 (5)と、を備 えたことを特徴とするワイヤレスァクチユエータ。

[2] 前記非接触給電手段 (5)の一次側部材 (50)及び二次側部材 (51)は、夫々、互いに対 向して設けられたコイル部材力 なり、電磁誘導方式により前記一次側部材から二次 側部材に電力を供給することを特徴とする請求項 1記載のワイヤレスァクチユエータ。

[3] 前記非接触給電手段 (5)の一次側部材 (50)は、ベース部 (1)上における可動テーブル (2)の移動経路の全長にわたって設けられていることを特徴とする請求項 1記載のワイ ャレスァクチユエータ。

[4] 前記可動テーブル (2)には前記駆動手段及び無線受信部に対して電力を供給する 二次電池 (9)が搭載され、力かる二次電池は前記非接触給電手段 (5)により充電され ることを特徴とする請求項 1記載のワイヤレスァクチユエータ。

[5] ベース部 (1)上における可動テーブル (2)の移動経路内には前記二次電池 (9)の充電 位置が一乃至複数箇所設けられ、前記非接触給電手段 (5)の一次側部材 (50)は各充 電位置に設けられていることを特徴とする請求項 4記載のワイヤレスァクチユエータ。

[6] 前記ベース部 (1)上には該ベース部上における可動テーブル (2)の走行位置を検出 する位置検出センサ (63)が設けられ、前記制御ユニット (6)は前記位置検出センサの 出力信号を取り込んで駆動制御信号を生成することを特徴とする請求項 1記載のヮ ィャレスァクチユエータ。

[7] 前記ベース部 (1)には軌道レールに沿ってスケール (64)が設けられる一方、前記可動 テーブル (2)には該スケールを読み取るエンコーダ (65)が搭載され、更に、前記ェンコ ーダの出力信号を前記制御ユニット (6)へ送信する無線送信部 (71)が前記可動テー ブルに搭載され、前記制御ユニットは無線受信部 (70)を介して入力された前記ェンコ ーダの出力信号を取り込んで駆動制御信号を生成することを特徴とする請求項 1記 載のワイヤレスァクチユエータ。

[8] 前記ベース部 (1)上には同一経路に沿って移動自在な複数の可動テーブル (2)が設 けられ、これら可動テーブルはその走行が個別に制御されて 、ることを特徴とする請 求項 1記載のワイヤレスァクチユエータ。

[9] 前記駆動手段 (4)、無線受信部 (70)及び非接触給電手段 (5)の二次側部材 (51)が前 記スライド部材 (81)に組み込まれる一方、前記非接触給電手段 (5)の一次側部材 (50) が軌道レールに組み込まれていることを特徴とする請求項 1記載のワイヤレスァクチ ユエータ。