(57)【要約】【課題】  重量物体の位置決め作業を容易に行うことのできるカム式電動直動ユニットを備えた位置決めシステムを提案すること。【解決手段】  重量物体の位置決めシステム１は、カム式電動直動ユニット２と制御装置３とを備え、カム式電動直動ユニット２は、電動モータ５と、ここからの回転を減速する減速機６と、減速回転７を当該回転中心線に直交する方向の直動動作に変換するカム機構７と、カム機構７によって往復運動する移動体８とを有している。制御装置３は移動体８の位置を位置センサ１０から検出し、ユニット２を駆動制御し、重量物体Ｗの位置決めを行う。【選択図】  図１
2005104606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの回転を減速する減速機と、
前記減速機の減速回転を当該回転の中心線に直交する方向の直動動作に変換するカム機構と、
前記カム機構によって往復運動する移動体とを有しているカム式電動直動ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記移動体の位置を検出する位置センサを有しているカム式電動直動ユニット。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記移動体に作用する負荷を測定するためのロードセルを有しているカム式電動直動ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記移動体に取り付けた振動計を有しているカム式電動直動ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記移動体を前記カム機構に付勢している押し付けばねを有しているカム式電動直動ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
前記移動体が交換可能であるカム式電動直動ユニット。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
前記移動体の荷重点と前記カム機構の作用点が荷重作用方向に延びる同一直線上に位置しているカム式電動直動ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
前記電動モータは無励磁作動ブレーキ付きのモータであるカム式電動直動ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、
前記電動モータのドライバが搭載されているカム式電動直動ユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちのいずれかの項において、
直交する設置面を備えたユニットケースを有しており、
一方の前記設置面は前記移動体の移動方向に平行であり、他方の前記設置面は前記移動体の移動方向に直交しているカム式電動直動ユニット。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記ユニットケースの前記設置面には、アクセサリ取付用の溝およびねじ穴が形成されているカム式電動直動ユニット。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記ユニットケースは防塵・防水構造であるカム式電動直動ユニット。
【請求項１３】
請求項１０、１１または１２において、
前記ユニットケースには配線接続用のコネクタが取り付けられているカム式電動直動ユニット。
【請求項１４】
複数台のカム式電動直動ユニットと、
前記カム式電動直動ユニットが取り付けられている取付盤と、
前記カム式電動直動ユニットを駆動制御する制御装置とを有し、
前記カム式電動直動ユニットは、請求項１ないし１３のうちのいずれかの項に記載のものである重量物体の位置決めシステム。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記カム式電動直動ユニットには、
重量物体を第１の方向に移動するための複数台のカム式電動直動ユニットと、
重量物体を、前記第１の方向とは直交する第２の方向に移動するための複数台のカム式電動直動ユニットとが含まれている重量物体の位置決めシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量物体の位置決めに用いるカム式電動直動ユニットおよび、当該カム式電動直動ユニットを複数台備えた重量物体の位置決めシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重量物体の位置決めを行うために、従来においては油圧ジャッキやねじジャッキが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、重量物体の位置決め作業を容易に行うことのできるカム式電動直動ユニットを提案することにある。
【０００４】
また、本発明の課題は、かかるカム式電動直動ユニットを用いた重量物体の位置決めシステムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のカム式電動直動ユニットは、電動モータと、前記電動モータの回転を減速する減速機と、前記減速機の減速回転を当該回転の中心線に直交する方向の直動動作に変換するカム機構と、前記カム機構によって往復運動する移動体とを有していることを特徴としている。
【０００６】
前記移動体の位置を検出する位置センサを有していれば、移動体によって移動させられる重量物体の位置決めを正確に行うことができる。また、前記移動体に作用する負荷を測定するためのロードセルを有していれば、移動体に作用する負荷をフィードバックし、これに基づき重量物体の位置決め動作を適切に行うことができる。さらに、前記移動体に取り付けた振動計を有していれば、移動体によって移動される位置決め対象の重量物体の状態を把握できる。
【０００７】
次に、前記移動体を前記カム機構に付勢している押し付けばねを有していれば、移動体の双方向移動を実現できる。また、前記移動体を交換可能にすれば、位置決め対象の重量物体の移動量の相違などの様々な状況の変化に対応可能になる。さらに、前記移動体の荷重点と前記カム機構の作用点を荷重作用方向に延びる同一直線上に位置させることにより、移動体のかじりなどの弊害を回避できる。
【０００８】
一方、前記電動モータを無励磁作動ブレーキ付きのモータとすれば、移動体の移動時にしか電力を必要としないので省電力化を図ることができる。また、前記電動モータのドライバが搭載された構成とすることも可能である。
【０００９】
次に、カム式電動直動ユニットのユニットケースとして、直交する設置面を備えたユニットケースを採用し、一方の前記設置面を前記移動体の移動方向に平行とし、他方の前記設置面を前記移動体の移動方向に直交する方向にすることができる。この構成によれば、移動体の移動方向を、例えば上下および左右の双方に対応できるように、カム式電動直動ユニットを設置可能である。この場合、前記ユニットケースの前記設置面に、アクセサリ取付用の溝およびねじ穴を形成しておくことが望ましい。また、前記ユニットケースを防塵・防水構造とすることが望ましい。さらに、結線作業を簡単に行うことできるように、前記ユニットケースに配線接続用のコネクタを取り付けておくことが望ましい。
【００１０】
次に、本発明は重量物体の位置決めシステムに関するものであり、複数台のカム式電動直動ユニットと、前記カム式電動直動ユニットが取り付けられている取付盤と、前記カム式電動直動ユニットを駆動制御する制御装置とを有し、前記カム式電動直動ユニットが上記構成のものであることを特徴としている。
【００１１】
ここで、重量物体を二方向、例えば垂直方向および水平方向に位置決めするためには、重量物体を第１の方向に移動するための複数台のカム式電動直動ユニットと、重量物体を、前記第１の方向とは直交する第２の方向に移動するための複数台のカム式電動直動ユニットとを配置すればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のカム式電動直動ユニットは、電動モータの回転を減速機により減速した後にカム機構を介して、その回転中心線に直交する方向に移動体を移動させる直動運動に変換し、移動体によって重量物の位置決めを行う構成となっている。したがって、従来の油圧ジャッキやねじジャッキに比べて、位置決め制御を簡単かつ正確に行うことができる。よって、このカム式電動直動ユニットを用いれば、重量物体の位置決め作業を容易に行うことのできる位置決めシステムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明を適用した重量物体の位置決めシステムの例を説明する。
【００１４】
図１は、重量物体の位置決めシステムの構成を示す模式図である。位置決めシステム１は、カム式電動直動ユニット２と、このカム式電動直動ユニット２を駆動制御する制御装置３と、位置決め対象の重量物体Ｗ（ワーク）を支持するために用いる固定支持部品４とを有している。カム式電動直動ユニット２は、電動モータ５と減速機６とカム機構７と移動体８を備えており、これらがユニットケース９に内蔵されている。また、ユニットケース９には主軸軸受（図示せず）が配置され、これによって、ユニットケース９内において減速機出力軸（図示せず）が回転自在の状態で支持されている。
【００１５】
本例では、カム式電動直動ユニット２が水平に設置され、移動体８をカム機構７に付勢している押し付けばね（図４（ｂ）に示すコイルばね２５）を有しているので、移動体８がカム機構７によって垂直方向に往復移動可能である。この移動体８と固定支持部品４によって、位置決め対象の重量物体Ｗが支持される。電動モータ５を駆動すると、その回転が減速機６によって減速された後に、カム機構７を介して、移動体８の上下運動に変換される。従って、一方の端が当該移動体８によって支持されている重量物体Ｗの一方向のレベリング作業が行われる。
【００１６】
ここで、図に示すように、移動体８の位置を検出する位置センサ１０を有しているので、位置センサ１０の出力に基づき、制御装置３の制御の下で、移動体８によって昇降する重量物体Ｗの位置決めを正確に行うことができる。また、検出機構として、移動体８に作用する負荷を測定するためのロードセルを有していれば、移動体８に作用する負荷をフィードバックし、これに基づき重量物体Ｗの位置決め動作を適切に行うことができる。さらに、移動体８に振動計を搭載しておけば、移動体８によって移動される位置決め対象の重量物体Ｗの状態を把握できるので好ましい。
【００１７】
次に、本例では、移動体８がユニットケース９に対して交換可能な状態で取り付けられている。従って、位置決め対象の重量物体Ｗおよびその移動量に応じて、最適な移動体８を用いることができ、様々な状況の変化に対応可能である。また、本例では、移動体８の荷重点とカム機構７の作用点を荷重作用方向に延びる同一直線上に位置させてある。本例では鉛直方向の同一直線上に位置させてある（図４（ｂ）に示す垂線Ｌ）。これにより、移動体８のかじりなどの弊害を回避できる。
【００１８】
一方、電動モータ５を無励磁作動ブレーキ付きのモータとすれば、移動体８の移動時以外は電力を必要としないので省電力化を図ることができる。また、モータドライバ内蔵型のものにすることもできる。さらに、電動モータ５は、モータ軸位置センサを有していないステッピングモータ、モータ軸位置センサを有しているサーボモータのいずれであってもよい。
【００１９】
図２は本例のカム式電動直動ユニット２を前方側から見た場合の外観斜視図であり、図３は後方側から見た場合の外観斜視図である。これらの図に示すように、カム式電動直動ユニット２のユニットケース９は、前側の矩形筒状部分１１と後側の矩形筒状部分１２と前側の矩形筒状部分１１の上面１１ａから垂直に延びている円筒状部分１３とを備えている。前側の矩形筒状部分１１の内部には減速機６、主軸軸受およびカム機構７が内蔵されている。この矩形筒状部分１１の左右の側面１１ｂ、１１ｃには装置軸線方向に延びるアクセサリ取付溝２１と、この溝２１の両側に沿って配列された複数のねじ穴２２からなるアクセサリ取付部が形成されている。また、この矩形筒状部分１１における左右の側面１１ｂ、１１ｃと、これらに直交する底面１１ｄとが、カム式電動直動ユニット２の設置面とされており、これらの面が不図示の取付盤などの固定側部材に固定される。
【００２０】
前側の矩形筒状部分１１の上面１１ａに取り付けられている円筒状部分１３には同軸状態で、上端面８ａの中心にネジ穴８ｂが形成された円柱状の移動体８が昇降自在の状態で内蔵され、その上端面８ａが上側に露出している。この円筒状部分１３には、移動体８をカム機構７に押し付けているばね（図４（ｂ）のコイルばね２５）が内蔵されている。また、円筒状部分１３はその下端に円環状の取付フランジ１３ａが形成され、この取付フランジ１３ａが複数本の固定ねじ１４によって矩形筒状部分１１の上面１１ａに固定されている。固定ねじ１４を外すことにより、円筒状部分１３および内蔵の移動体８を取り外すことができる。
【００２１】
一方、後側の矩形筒状部分１２には電動モータ５およびモータドライバ（図４（ｂ）の符号２４で示す部分）が内蔵されている。また、その後端面１２ａには配線接続用のコネクタ１６が取り付けられ、結線作業が容易となっている。さらに、本例ではユニットケース９は防塵・防水構造とされている。
【００２２】
次に、図４はカム式電動直動ユニット２の平面図および、ｂ−ｂ線で切断した部分を示す縦断面図である。ユニットケース９の後側の矩形筒状部分１２には電動モータ５が同軸状態に内蔵されており、前側の矩形筒状部分１１にはカム機構７が内蔵されている。また、電動モータ５とカム機構７の間には波動歯車式の減速機６が配置されている。さらに、電動モータ５の後側にはモータドライバ２４が内蔵されており、外部からの給電や信号の授受がコネクタ１６を介して行われる。
【００２３】
波動歯車式の減速機６は、モータ出力軸５ａに連結された楕円形輪郭の波動発生器６１と、カップ形状の可撓性外歯歯車６２と、円環状の剛性内歯歯車６３とを備えている。可撓性外歯歯車６２は波動発生器６１によって楕円形に撓められ、その長軸方向の両端部分が剛性内歯歯車６３に噛み合っている。電動モータ５によって波動発生器６１が回転すると、両歯車６２、６３の噛み合い位置が円周方向に移動して、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。剛性内歯歯車６３がユニットケース９に固定されているので、可撓性外歯歯車６２が減速回転する。
【００２４】
カム機構７は、主軸７１と、この主軸７１の先端部分に偏心状態に固定されたカムフォロワ７２と、カムフォロワ７２によって昇降する昇降部材７３とを備えている。主軸７１は、ローラベアリング７４と一対のボールベアリング７５、７６からなる主軸軸受を介してユニットケース９によって回転自在の状態で支持されている。この主軸７１の後端は可撓性外歯歯車６２に同軸状態で連結固定されている。従って、可撓性外歯歯車６２が減速回転すると、主軸７１も一体となって回転し、その先端に取り付けられているカムフォロワ７２が回転中心線７１ａを中心として偏心回転する。カムフォロワ７２は円形外周面７２ａを備えており、この円形外周面７２ａによって昇降部材７３が支持されている。よって、カムフォロワ７２が偏心回転すると、その円形外周面７２ａにおける昇降部材７３との接触部分が昇降するので、昇降部材７３も一体となって昇降する。昇降部材７３の昇降位置は、リミットセンサからなる位置センサ１０によって検出される。
【００２５】
昇降部材７３の直上には、円筒状部分１３に同軸状態で内蔵された円筒状の移動体８が位置している。移動体８の外周面下端部分には上向き状態で円環状のばね座８ｃが形成されており、これよりも上方における円筒状部分１３の内周面には下向き状態で円環状のばね座１３ｂが形成されており、これらのばね座８ｃ、１３ｂの間に、圧縮状態でコイルばね２５が挿入されている。従って、移動体８は常にコイルばね２５のばね力によって下方に付勢され、カム機構７の昇降部材７３との当接状態が保持されている。よって、カム機構７の昇降部材７３と一体となって移動体８が所定のストロークで昇降する。
【００２６】
前述のように、円筒状部分１３は固定ねじ１４によって前側の矩形筒状部分１１の上面１１ａに固定されている。したがって、固定ねじ１４を外すと、移動体８が内蔵されている円筒状部分１３を取り外すことができる。
【００２７】
図５は、複数台のカム式電動直動ユニットを備えた重量物体の位置決めシステムの別の構成例を示す説明図である。この図に示す位置決めシステム３０は、取付盤３１と、この上面３１ａに同心円状に９０度間隔に設置した４台のカム式電動直動ユニット２Ｈと、同じく取付盤上面３１ａに同心円状に９０度間隔に設置した４台のカム式電動直動ユニット２Ｖと、これらのカム式電動直動ユニット２Ｈ、２Ｖを駆動制御するための制御装置３２とを有している。
【００２８】
カム式電動直動ユニット２Ｖは重量物体Ｗを垂直方向に移動させるためのものであり、上記のカム式電動直動ユニット２と同一構成のものであり、移動体８が垂直方向に往復移動するように、そのユニットケース９の底面１１ｄが取付盤３１の水平な上面３１ａに固定されている。これに対して、カム式電動直動ユニット２Ｈは重量物体Ｗを水平方向に移動させるためのものであり、これも上記のカム式電動直動ユニット２と同一構成である。しかるに、これらのカム式電動直動ユニット２Ｈは、そのユニットケース９の側面１１ｂが取付盤３１の水平な上面３１ａに固定され、移動体８が水平方向に往復移動可能とされている。さらには、同心円状に配列されている各カム式電動直動ユニット２Ｈの移動体８はその同心円の中心に向かうように配列されている。
【００２９】
この位置決めシステム３０では、垂直方向移動用のカム式電動直動ユニット２Ｖの移動体８によって重量物体Ｗを支持し、水平方向移動用のカム式電動直動ユニット２Ｈの移動体８が重量物体Ｗの円形外周面に当接した状態とされる。制御装置３２によって各ユニット２Ｖ、２Ｈを駆動することにより、重量物体Ｗの上下方向の平面出し、水平方向の位置決めを行うことができる。
【００３０】
本例のカム式電動直動ユニットおよびそれを用いた重量物体の位置決めシステムでは、電動モータの回転を減速機により減速した後にカム機構を介して、その回転中心線に直交する方向に移動体を移動させる直動運動に変換し、移動体によって重量物の位置決めを行うようになっている。したがって、従来の油圧ジャッキやねじジャッキに比べて、位置決め制御を簡単かつ正確に行うことができる。よって、このカム式電動直動ユニットを用いれば、重量物体の位置決め作業を容易に行うことのできる位置決めシステムを実現できる。
【００３１】
また、減速機を用いることによるトルク増幅効果のため、小型のモータで重量物体の移動が可能である。さらに、減速機を用いることによる減速効果のために、高分解能・高精度な位置決めが可能である。さらに、従来の油圧ジャッキとは異なり、作動油を用いない分、環境負荷も低減できる。さらには、本例の機構を用いれば、重量物体の位置決め作業時間を短縮でき、工程のコストダウンを図ることもできる。
【００３２】
これに加えて、本例の機構を使用する場合には、作業者の熟練が必要とされないので、作業工程の自動化も図ることができる。また、無励磁作動ブレーキを組み込んだモータを備えている場合には、作動する際にしか通電する必要がないので、エネルギの節約になる。さらに、非作動時にはケーブルを外しておくことにより取り回しの問題も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用した重量物体の位置決めシステムの例を示す模式図である。
【図２】図１のカム式電動直動ユニットを前方から見た場合の斜視図である。
【図３】図１のカム式電動直動ユニットを後方から見た場合の斜視図である。
【図４】（ａ）はカム式電動直動ユニットの平面図であり、（ｂ）はそのｂ−ｂ線で切断した部分の縦断面図である。
【図５】本発明を適用した重量物体の位置決めシステムの例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、３０    位置決めシステム
２    カム式電動直動ユニット
３、３２    制御装置
４    固定支持部品
５    電動モータ
５ａ  出力軸
６    減速機
７    カム機構
７１  主軸
７２  カムフォロワ
７３  昇降部材
７４  ローラベアリング
７５、７６  ボールベアリング
８    移動体
９    主軸軸受
１０  位置センサ
１１  前側の矩形筒状部分
１１ａ  上面
１１ｂ、１１ｃ  側面（設置面）
１１ｄ  底面（設置面）
１２  後側の矩形筒状部分
１２ａ  後端面
１３  円筒状部分
１３ａ  取付フランジ
１４  固定ねじ
１６  コネクタ
２４  モータドライバ
２５  コイルばね
３１  取付盤
３１ａ  上面
【図１】
2005104606.tif 000003
【図２】
2005104606.tif 000004
【図３】
2005104606.tif 000005
【図４】
2005104606.tif 000006
【図５】
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