(57)【要約】【課題】リニアモータ式単軸ロボットにおいて、位置検出のための磁気ヘッドをコンパクトに組み込み得るようにしつつ、磁気ヘッドがコイル等からの磁気の影響を受けて誤検出することを防止する。【解決手段】ロボット本体１と、このロボット本体１に対して一定方向に直線的に移動可能な可動部材２とを備え、上記ロボット本体１には、永久磁石１０ａを軸方向に配列したシャフト状のステータ部１０が設けられるとともに、磁気スケール１４が設けられ、一方、可動部材２には、ステータ部１０を囲繞するコイル１８が装備されるとともに、上記磁気スケール１４に対向する磁気ヘッド２１が設けられている。さらに、磁気ヘッド２１とコイル１８との間の位置に磁気シールド２２が配置されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を軸方向に配列したシャフト状のステータ部を有するロボット本体と、上記ステータ部を囲繞するコイルを有して、上記ロボット本体に対して一定方向に直線的に移動可能となった可動部材とを備え、
位置検出のための磁気スケールが上記ロボット本体に設けられるとともに、この磁気スケールを読取る磁気ヘッドが可動部材に設けられているリニアモータ式単軸ロボットにおいて、
上記可動部材における磁気ヘッドとコイルとの間の位置に磁気シールドが配置されていることを特徴とするリニアモータ式単軸ロボット。
【請求項２】
上記ロボット本体に上記可動部材を摺動可能に支持するリニアガイドが設けられ、このリニアガイドの側方に上記磁気スケールが配置され、一方、上記可動部材の側方下端部に、上記磁気スケールに対向するように磁気ヘッドが配置されるとともに、この磁気ヘッドの上方に磁気シールドが配置されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ式単軸ロボット。
【請求項３】
上記ロボット本体のステータ部の下方に、上記可動部材を摺動可能に支持するリニアガイドが設けられ、このリニアガイドの上面部に非磁性体層を介して磁気スケールが設けられる一方、上記可動部材のコイルの下方に、磁気ヘッド及び磁気シールドが配置されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ式単軸ロボット。
【請求項４】
上記磁気シールドは、磁性層と非磁性層とを交互に積層してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアモータ式単軸ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータを用いた単軸ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１に示されるように、永久磁石を軸方向に配列したシャフト状のステータ部と、このステータ部を囲繞するコイルが設けられた可動部材とを備え、上記コイルに対する通電が制御されることにより可動部材がステータ部の軸に沿った方向に直線的に移動するようになっているリニアモータは一般に知られている。このようなリニアモータは各種分野において物品の搬送などに用いられ、単軸ロボットにも適用可能である。
【０００３】
この種のリニアモータでは、移動位置や移動速度の制御のため、ステータ部が設けられている本体に取付けられたスケールと、可動部材に装備されて上記スケールを読取るヘッドとで構成される位置検出手段が設けられ、例えば磁気スケールとこれを読取る磁気ヘッドとで位置検出手段が構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平５−３４９０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記磁気スケール及び磁気ヘッドを配備する場合に、磁気ヘッドがステータ部の永久磁石やコイルからの磁気の影響を受けると誤検出を生じるおそれがあり、従来ではこのような事態を避けるため、可動部材の側方に突出させたブラケットに磁気ヘッドを取付ける等、コイルから充分に遠い位置に磁気ヘッドを配置するようにしていたが、このようにすると磁気ヘッド配置部分が余分な場所を取り、コンパクトに磁気ヘッドを組み込むことができない。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、磁気ヘッドをコンパクトに可動部材に組み込み得るようにしつつ、磁気ヘッドがコイル等からの磁気の影響を受けることを避け、誤検出を防止することができるリニアモータ式単軸ロボットを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、永久磁石を軸方向に配列したシャフト状のステータ部を有するロボット本体と、上記ステータ部を囲繞するコイルを有して、上記ロボット本体に対して一定方向に直線的に移動可能となった可動部材とを備え、位置検出のための磁気スケールが上記ロボット本体に設けられるとともに、この磁気スケールを読取る磁気ヘッドが可動部材に設けられているリニアモータ式単軸ロボットにおいて、上記可動部材における磁気ヘッドとコイルとの間の位置に磁気シールドが配置されているものである。
【０００８】
この発明によると、動作中に上記磁気ヘッドで磁気スケールが読取られることにより位置の検出が行われ、この検出に基づいて可動部材の位置や移動速度の制御が行われる。
【０００９】
この場合、上記磁気シールドにより、ステータ部の永久磁石やコイルからの磁気の影響が磁気ヘッドに及ぶことが抑制され、磁気ヘッドの誤検出が防止される。
【００１０】
本発明において、上記ロボット本体に上記可動部材を摺動可能に支持するリニアガイドが設けられ、このリニアガイドの側方に上記磁気スケールが配置され、一方、上記可動部材の側方下端部に、上記磁気スケールに対向するように磁気ヘッドが配置されるとともに、この磁気ヘッドの上方に磁気シールドが配置されていればよい。
【００１１】
あるいは、上記ロボット本体のステータ部の下方に、上記可動部材を摺動可能に支持するリニアガイドが設けられ、このリニアガイドの上面部に非磁性体層を介して磁気スケールが設けられる一方、上記可動部材のコイルの下方に、磁気ヘッド及び磁気シールドが配置されているものであってもよい。このようにすると、可動ブロックの傾きが生じても、磁気スケールと磁気ヘッドとの相対位置のずれが極力小さく抑えられて、検出精度が高められる。
【００１２】
また、上記磁気シールドは、磁性層と非磁性層とを交互に積層してなるものであることが好ましい。このようにすると、磁気シールド効果が高められる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態による単軸ロボットの縦断正面図、図２は同ロボットの横断面図、図３は要部の縦断平面図である。これらの図において、単軸ロボットは、ロボット本体１と、このロボット本体１に対して一定方向に直線的に移動可能な可動部材２とを備えている。
【００１５】
上記ロボット本体１は、ベース部３と一対のカバー部材４とからなり、一軸方向に延びる横長枠状に形成されている。上記一対のカバー部材４は、ロボット本体１の両側壁部分を構成するもので、全長にわたって互いに平行に対向し、ベース部３の両側部から上方に突出した状態で、下端部がベース部３にボルトで固着されている。上記両カバー部材４の上端には内方に突出する縁部４ａが形成され、この両カバー部材４の上端縁部４ａの間に一定幅の開口部６が形成されている。
【００１６】
上記ロボット本体１内には、一定幅のガイドレール８がベース部３上に設けられるとともに、その上方にステータ部１０が配置されている。このステータ部１０は、Ｎ，Ｓの磁極が交互に逆向きに位置するように軸方向に配列された多数個の環状の永久磁石１０ａを有し、これらの永久磁石１０ａが中心軸１０ｂ上に保持され、非磁性体からなるスリーブ１０ｃ内に収容されている。そして、ステータ部１０全体が円形断面のシャフト状に形成されており、このステータ部１０の両端が、ロボット本体１内の両端部においてベース部３上に立設された支持部材１１に、取付け部材１２を介して支持されている。ロボット本体１の両端部は端部カバー１３で覆われている。
【００１７】
上記ガイドレール８の一側方において上記ベース部３の上面には、細長のプレート状の磁気スケール１４がベース部３の略全長にわたって設けられている。この磁気スケール１４は、後述のＭＲヘッド２１により読取可能なように磁気的に目盛りを記録したものである。
【００１８】
また、可動部材２は、上記ステータ部１０を挿通させる中空の可動ブロック１５を有し、この可動ブロック１５の下端に、上記ガイドレール８に係合する被ガイド部１６が設けられることにより、上記可動ブロック１５がガイドレール８に摺動自在に支持されている。
【００１９】
上記可動ブロック１５の中空部内周には、電機子を構成するコイル１８が固定されている。そして、可動部材２がロボット本体１に組み付けられた状態で、コイル１８がステータ部１０を囲繞するようになっている。また、上記コイル１８の軸方向両側において上記可動ブロック１５の内周には、環状の滑り軸受２０が設けられ、その内周面がステータ部１０に摺接している。
【００２０】
上記可動ブロックの一側部下端には、磁気ヘッドとしてのＭＲヘッド２１が設けられている。このＭＲヘッド２１は、上記磁気スケール１４に対向し、可動部材２の移動中に上記磁気スケール１４を読み取ることにより可動部材２の位置を検出するものである。このＭＲヘッド２１の上方には磁気シールド２２が設けられている。この磁気シールド２２は、ＭＲヘッド２１とコイル１２との間に位置して、上記ステータ部１０及びコイル１２からの磁気的影響がＭＲヘッド２１に及ぶことを防止するものである。
【００２１】
上記磁気シールド２２の具体的構造の一例を図４に示す。この図のように、磁気シールド２２は、磁性層２２ａと非磁性層２２ｂとを交互に積層させた多層構造となっている。
【００２２】
図１及び図２に戻って、可動部材２の上部には作業部材支持用のテーブル２４が設けられ、このテーブル２４に、用途に応じた各種の作業部材が取付けられるようになっている。上記テーブル２４の上面複数箇所には、作業部材をボルト止め等で取付けるための取付け座２５が設けられ、この取付け座２５を除く部分でテーブル２４が上部カバー２６により覆われている。
【００２３】
このテーブル２４は、断熱板２７を介して上記可動ブロック１５上に載置された状態で、複数箇所においてボルト２８により断熱板２７と一緒に可動ブロック１５に固定されている。上記各ボルト２８の頭部とテーブル２４との間には断熱ワッシャー２９が介装されている。上記断熱板２７及び断熱ワッシャー２９は、断熱性の高い材料で形成され、コイル１８から可動ブロック１５に伝わる熱がテーブル２４にまで伝達されることを抑制するようになっている。
【００２４】
なお、上記可動部材２におけるテーブル２４の一側面部にはコネクタ３２が設けられ、このコネクタ３２に上記コイル１８及びＭＲヘッド２１が電線３３を介して接続されている。また、ロボット本体１の外部にはケーブル（図示せず）を収容する可撓性ダクト３４が配備され、そのケーブルの先端に設けられたコネクタ３５が上記コネクタ３２に接続されることにより、ケーブルを介して図外の電源及び制御回路に上記コイル１８及びＭＲヘッド２１が電気的に接続されるようになっている。３６，３７は上記可撓性ダクト３４を支持するステーである。
【００２５】
以上のような当実施形態の単軸ロボットによると、上記可動部材２のコイル１８に流れる電流が制御されることにより、その電流とステータ部１０の永久磁石１０ａによる磁界との相互作用によって生じる推力により、可動部材２が軸方向に移動する。
【００２６】
また、このような動作中に上記ＭＲヘッド２１で磁気スケール１４が読取られることにより位置の検出が行われ、この検出に基づいて可動部材２の位置や移動速度の制御が行われる。
【００２７】
この場合、ＭＲヘッド２１の上方には磁気シールド２２が設けられていることにより、ステータ部１０の永久磁石１０ａやコイル１８からの磁気の影響がＭＲヘッド２１に及ぶことが抑制され、ＭＲヘッド２１の誤検出が防止される。
【００２８】
とくに、磁気シールド２２が磁性層２２ａと非磁性層２２ｂとを交互に積層させた多層構造（図４参照）となっていると、各層で多重に磁気シールド作用が得られるため、全体として磁気シールド効果が大幅に高められる。従って、ＭＲヘッド２１による検出とそれに基づく制御の精度が高められる。
【００２９】
そして、このように磁気シールド２２を備えることにより、磁気的影響がＭＲヘッド２１に及ぶことを避けつつ、ＭＲヘッド２１をコイル１８に対して比較的近い位置に設け、可動部材２にＭＲヘッド２１をコンパクトに組み込むことができる。
【００３０】
なお、本発明のリニアモータ式単軸ロボットの具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００３１】
例えば、図５に示すように、ステータ部１０の略直下の位置に磁気スケール４２及びＭＲヘッド４３を配置するようにしてもよい。
【００３２】
すなわち、この図に示す例では、ステータ部１０の略直下の位置においてリニアガイド８に非磁性層４１が設けられ、この非磁性層４１上に磁気スケール４２が設けられる一方、可動部材２における可動ブロック１５の下端部の略中央部に、上記磁気スケール４２に対向するようにＭＲヘッド４３が取付けられている。また、この実施形態でも、磁気シールド４４が、コイル１８とＭＲヘッド４３との間に位置するように、ＭＲヘッド４３の上方に設けられている。
【００３３】
このようにすると、微視的に見てリニアガイド８の弾性変形により可動ブロック１５の傾きが生じても、磁気スケール４２とＭＲヘッド４３との相対位置のずれが極力小さく抑えられて、検出精度が高められる。そしてこの場合も、磁気シールド４４が設けられることにより、ＭＲヘッド４３に磁気的な影響が及ぶことが防止される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、位置検出のための磁気スケールがロボット本体に設けられるとともに、この磁気スケールを読取る磁気ヘッドが可動部材に設けられているリニアモータ式単軸ロボットにおいて、上記可動部材における磁気ヘッドとコイルとの間の位置に磁気シールドが配置されているため、磁気ヘッドに磁気的影響が及ぶことを抑制して磁気ヘッドの誤検出を防止することができる。しかも、磁気ヘッドをコイルから遠く離す必要がなく、可動部材に磁気ヘッドをコンパクトに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による単軸ロボットの縦断正面図である。
【図２】上記単軸ロボットの横断側面図である。
【図３】上記単軸ロボットの概略縦断平面図である。
【図４】要部の拡大断面図である。
【図５】別の実施形態を示す単軸ロボットの横断側面図である。
【符号の説明】
１  ロボット本体
２  可動部
８  リニアガイド
１０  ステータ部
１０ａ  永久磁石
１４，４２  磁気スケール
１５  可動ブロック
１８  コイル
２１，４３  ＭＲヘッド（磁気ヘッド）
２２，４４  磁気シールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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