JP4800052B2 - リニアモータ式単軸ロボット - Google Patents

Description

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。

従来から、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マグネットシャフトと、このマグネットシャフト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マグネットシャフトの軸に沿った方向に直線的に移動するように構成されたリニアモータは一般に知られている。

この種のリニアモータは各種分野において物品の搬送等に用いられ、単軸ロボットにも適用されている。この場合には、ロボット本体に上記マグネットシャフトとリニアガイドが設けられ、前記リニアガイドに可動部材がスライド可能に装着されるとともに、この可動部材にマグネットシャフトを遊嵌するようにコイルが装備され、前記可動部材に各種作業用の部材が着脱可能に取り付けられる。
特開平５−３４９０２号公報

ところで、この種のリニアモータを用いた単軸ロボットでは、マグネットシャフトとコイルとの接触を防止してそれらの間の絶縁を確保することが求められる。他方、この単軸ロボットでは、マグネットシャフトとその周辺に配置される磁性体（例えばリニアガイド等）との間に発生する磁気吸引力や同シャフトの自重によりマグネットシャフトが変形（撓み）することが考えられる。そのため、マグネットシャフトの変形による同シャフトとコイルとの接触を防止してそれらの間の絶縁を適切に確保することが求められる。

なお、この種の単軸ロボットでは、マグネットシャフトとコイルとの間のクリアランスを一定に保つべく、可動部材にマグネットシャフトの外周面上を摺動する樹脂製の滑り軸受けを受けることも行われている。ところが、このような構成では、同シャフトとコイルとの接触を防止することは可能となるが、可動部材以外の部分でマグネットシャフトの変形（撓み）が起きていると、この変形により滑り軸受けの摺動抵抗が増加し、可動部材の滑らかな移動が大きく妨げられるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑み、可動部材の滑らかな移動を損なうことなく、マグネットシャフトとコイルとの間に適切に一定のクリアランを保つことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の永久磁石が軸方向に配列されかつ水平に配置されたマグネットシャフトを有するロボット本体と、前記マグネットシャフトが遊嵌されるコイルを具備し、かつ前記ロボット本体に対して前記マグネットシャフトの軸方向と平行な方向に移動可能に支持される可動部材とを備えたリニアモータ式単軸ロボットにおいて、前記ロボット本体は、前記マグネットシャフトの上下両側にそれぞれ配置され、かつ前記マグネットシャフトと平行に延びて前記可動部材を案内するガイドレールを備え、これらガイドレールはそれぞれ磁性体からなり、前記永久磁石との間に生じる磁気的吸引力により前記マグネットシャフトに対して上向きの軸矯正力を生じさせるように、上側のガイドレールと前記マグネットシャフトとの間隔が下側のガイドレールと前記マグネットシャフトとの間隔に比べて狭く設定されているものである（請求項１）。

この構成によれば、マグネットシャフトの撓みを防止（矯正）する方向の軸矯正力を積極的に同シャフトに付与することが可能となり、これによって同シャフトをより真っ直ぐな状態に保つことが可能となる。しかも、マグネットシャフトを構成する永久磁石の磁力を利用して前記軸矯正力を発生させるため、簡単、かつ合理的な構成でマグネットシャフトの変形（撓み）を矯正することが可能となる。

なお、各ガイドレールは、マグネットシャフトの長手方向全域に対応して配置されているのがより好適である（請求項２）。

すなわち、マグネットシャフトにはその支点間で自重による撓み（変形）が発生するため、上記構成によると、分布荷重となる自重に対して、分布荷重をそれぞれの個所で打ち消すように分布する軸矯正力をマグネットシャフトの長手方向全域に渡って作用させることが可能となり、これによって自重による撓みの発生をその長手方向全体に亘って防止（矯正）することが可能となる。

本発明のリニアモータ式単軸ロボットによると、マグネットシャフトに対して上向きの力（軸矯正力）を積極的に付与し得るように構成されているので、自重による撓みを効果的に矯正することができる。従って、マグネットシャフトをより真っ直ぐな状態に保つことが可能となり、その結果、可動部材の滑らかな移動を損なうことなく、マグネットシャフトとコイルとの間に適切に一定のクリアランを保つことできるようになる。

本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１〜図３は、本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットを概略的に示しており、図１はそれぞれ断面図で当該単軸ロボットを示している。

これらの図に示すように、リニアモータ式単軸ロボット（以下、単軸ロボットと略す）は、ロボット本体１と、このロボット本体１に一定方向に直線的に移動可能に支持される可動部材２とを備えている。

上記ロボット本体１は、フレーム１１と一対のカバー部材１２とを有し、このフレーム１１とカバー部材１２とで一軸方向に延びる横長枠状に形成されている。このロボット本体１は、上記フレーム１１が上記カバー部材１２の下方に位置した状態（図示した姿勢）で設置されるものである。なお、当実施形態では、説明の便宜のためにロボット本体１の延びる一軸方向（図１の左右方向）を前後方向とし、ロボット本体１の幅方向（図２の左右方向）を左右方向として説明する。

上記フレーム１１は、所定厚みを有する底壁部１１ａと、この底壁部１１ａの左右両側で底壁部１１ａよりも上方に突出する側壁部１１ｂとからなり、上方に開口する断面略コ字状で前後方向に延びている。このフレーム１１は、例えばアルミニウム合金等の押出し材で構成することが可能である。

上記一対のカバー部材１２は、それぞれが互いに対象な断面略Ｌ字状をなし、水平部１２ａと垂直部１２ｂとを有している。そして、垂直部１２ｂの下端部が上記フレーム１１の側壁部１１ｂにおける外側の側面の上端部にボルトで固着されて、垂直部１２ｂ及び水平部１２ａが全長にわたって側壁部１１ｂの上方の空間を外側から覆っているとともに、両水平部１２ａの間に一定幅の開口が形成されている。また、上記両水平部１２ａ上には、当該両水平部１２ａの間に形成される開口を塞ぐ上部カバー１３が載置可能となっている。

上記ロボット本体１内には、上記フレーム１１の側壁部１１ｂ上に前後方向に延びる左右一対のガイドレール３が配置されているとともに、両側壁部１１ｂの間に前後方向に延びるマグネットシャフト４が配置されている。

上記マグネットシャフト４は、Ｎ，Ｓの磁極が交互に逆向きになるように軸方向に配列された多数個の永久磁石４ａが非磁性体からなるスリーブ内に収容されたものであり、断面円形状に形成されている。このマグネットシャフト４は、その両端部がフレーム１１の前後方向両端部に固定された支持部材１４とその上方に配設された固定部材１５とで挟み込まれて固定されている。なお、ロボット本体１の両端部は端部カバー１６で覆われている。

また、上記フレーム１１の側壁部１１ｂのうち一方側（図２では右側）の側壁部１１ｂの上面には、上記ガイドレール３に沿ってその外側に細長のプレート状の磁気スケール１７が側壁部１１ｂの略全長にわたって設けられている。この磁気スケール１７は、後述するＭＲヘッド２５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。

上記可動部材２は、スライドテーブル２１とこのスライドテーブル２１の下面に連結された可動ブロック２２とを有している。

上記スライドテーブル２１は、上記一対のガイドレール３を跨ぐ形状に形成され、その下面の左右両端部には、上記ガイドレール３に係合する被ガイド部３１が前後２箇所に取付けられており、これにより当該スライドテーブル２１がガイドレール３に摺動自在に支持されている。そして、このスライドテーブル２１下面の中央部分に上記可動ブロック２２が連結されている。

上記可動ブロック２２は、前後方向に延び、その両端部は前後方向に開口する筒状に形成され、中間部分は上方に開口する断面略コ字状に形成されており、当該可動ブロック２２を上記マグネットシャフト４が挿通可能となっている。そして、この可動ブロック２２内の中間部分には、電機子を構成するコイル２３が設けられ、両端部には、当該可動ブロック２２と上記マグネットシャフト４とが同シャフト４の径方向において相対的に変位することを防止する後記滑り軸受け５２等が装着されている。

上記コイル２３は、上記マグネットシャフト４が遊嵌可能な内径を有しており、可動部材２がロボット本体１に組み付けられた状態で、マグネットシャフト４を径方向外側から囲繞するようになっている。すなわち、２つのガイドレール３によって図２に示す左右方向及び上下方向（各々正負の２方向）にスライドテーブル２１が位置決めされることにより、マグネットシャフト４とコイル２３との間に周方向にわたって一定のクリアランスが形成されている。また、上記コイル２３は、その上方に設けられた基板２４に接続され、この基板２４及び当該基板２４に接続されたケーブルＷを介して図外の電源及び制御回路に電気的に接続されるようになっている。なお、ロボット本体１の外部には可撓性ダクトＤが配備され、上記ケーブルＷはこのダクトＤに収容されるようになっている。

上記スライドテーブル２１の右側部には、磁気ヘッドとしてのＭＲヘッド２５が設けられている。このＭＲヘッド２５は、上記磁気スケール１７に対向し、可動部材２の移動中に上記磁気スケール１７を読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。

また、スライドテーブル２１の上方には、作業部材支持用のテーブル２７が配設され、このテーブル２７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。このテーブル２７は、断熱板２６を介して上記スライドテーブル２１の上面に載置された状態で、複数箇所においてボルトＢにより断熱板２６と一緒にスライドテーブル２１に固定されている。

上記テーブル２７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２７ａが設けられ、この取付け座２７ａを除く部分でテーブル２７が蓋カバー２８により覆われている。

また、上記テーブル２７は、その内部を上記上部カバー１３が通過可能な形状に形成され、適所にはローラ２７ｂが設けられている。上記ローラ２７ｂは、当該テーブル２７が位置する部分では上部カバー１３を上方に凸となるように案内するとともに当該テーブル２７が位置しない部分では可撓性を有する上部カバー１３を上記カバー部材１２の水平部１２ａ上に位置させるようになっている。これにより、上記両水平部１２ａ間の開口を上部カバー１３で塞いだ状態のままで可動部材２を移動させることが可能になっている。

上記可動ブロック２２のうち、その前後両端部には、上記マグネットシャフト４に接触して当該マグネットシャフト４の外周面上を転動するローラ５３と、上記マグネットシャフト４に接触して当該マグネットシャフト４の外周面上を摺動する滑り軸受け５２とが設けられている。

これらのローラ５３及び滑り軸受け５２は、上記マグネットシャフト４に接触することでマグネットシャフト４の径方向における同シャフト４と上記可動ブロック２２との相対的な変位を防止し、これにより可動ブロック２２に設けられたコイル２３とマグネットシャフト４とのクリアランスを保ってそれらの間の絶縁を確保するものである。すなわち、マグネットシャフト４が自重で重力方向に撓もうとする場合、あるいは後述するように磁力の影響でマグネットシャフト４が撓もうとする場合でも、ローラ５３や滑り軸受け５２がマグネットシャフト４を支持することにより、可動ブロック２２の部分における同シャフト４の撓みが有効に防止され、その結果、コイル２３とマグネットシャフト４とのクリアランスが一定に保たれるようになっている。

上記滑り軸受け５２は、合成樹脂等からなり、上記マグネットシャフト４の下側部分を開放してその他の部分を覆うように断面略Ｃ字状に形成されている。これにより滑り軸受け５２の内周面がマグネットシャフト４の上側外周面であってその周方向略１８０°にわたって同シャフトに接触している。この滑り軸受け５２は、上記可動ブロック２２の両端部の筒状部分に固定された端部材５１に内嵌されており、当該端部材５１に固定される固定プレート５６により前後外側から抜け止め固定されている。

一方、上記ローラ５３は、その軸５４が左右方向に延びる状態で上記マグネットシャフト４の下方であって滑り軸受け５２と対向する位置に配置されている。このローラ５３は、マグネットシャフト４の外径寸法よりも大きな長さ寸法を有しており、上記軸５４にベアリング５５を介して回動可能に支持される中空円筒状のスリーブ５３ｂと、このスリーブ５３ｂの外周面に被設された樹脂層５３ａとで構成され、この樹脂層５３ａの中央部に形成された円弧状断面をもつ接触部５３ｃでマグネットシャフト４をその下側から支持するようになっている。

なお、フレーム１１の両側壁部１１ｂのうち磁気スケール１７が配設される側とは反対側の側壁部１１ｂ（図２では左側の側壁部１１ｂ）には、可動ブロック２２の可動領域に対向する面にシャフト矯正部材３５が固定されている。

このシャフト矯正部材３５は、マグネットシャフト４（永久磁石４ａ）との相互作用により同シャフト４がその磁力によって撓むのを防止（撓みを矯正）するための部材で鉄等の強磁性体から構成されている。例えば当実施形態では、このシャフト矯正部材３５は断面矩形の鉄製プレートから構成されており、側壁部１１ｂの前後方向全体に亘って連続的に、あるいは一定のピッチで断続的に図外のボルト等により固定されている。

すなわち、この単軸ロボットでは、上記の通りフレーム１１の両側壁部１１ｂにそれぞれ鉄製（強磁性体）のガイドレール３が設けられるが、これらガイドレール３のうち一方側のもの（同図では右側のガイドレール３）は、図２に示すように磁気スケール１７との関係で内側に偏ったレイアウト設計とされており、その結果、右側のガイドレール３とマグネットシャフト４との間隔Ｌ１（左右方向の距離）が左側のガイドレール３との同間隔Ｌ２よりも狭くなっている。そのため、マグネットシャフト４の磁力（磁気吸引力）が右側のガイドレール３に対してより強く作用することとなり、その結果、反力としてマグネットシャフト４に略右向きの力が働いて同シャフト４が右方向に変形（撓む）する傾向がある。そこで、この単軸ロボットでは、マグネットシャフト４を挟んで上記撓みの方向とは反対側の位置、つまり左側の側壁部１１ｂに強磁性体からなる上記シャフト矯正部材３５を固定して当該部材３５とマグネットシャフト４との間に磁気吸引作用を生じさせ、これにより同マグネットシャフト４に対して左向きの力（軸矯正力）を付与することによりマグネットシャフト４に働く左右各方向の力のバランスを図り、その結果、マグネットシャフト４が撓むのを防止するようになっている。

シャフト矯正部材３５は側壁１１ｂの前後方向全体に亘って連続的に配置する場合、軸方向に分布しマグネットシャフト４に作用して変形させようとする前記反力に対し、マグネットシャフト４の軸方向の各位置において、変形させようとする前記反力を打ち消すように、軸矯正力をマグネットシャフト４に作用させることができ、マグネットシャフト４の撓みは軸方向の各位置において矯正することができる。これにより、マグネットシャフト４の軸方向どの位置に可動部材２があっても、コイル２３とマグネットシャフト４との間のクリアランスは一定に保たれる。なお、側壁１１ｂの前後方向全体に亘って一定のピッチで断続的にシャフト矯正部材３５が配置される場合でも、あるいは、マグネットシャフト４の撓みが最も大きくなる中央にのみシャフト矯正部材３５を配置する場合でも、マグネットシャフト４の剛性が所定以上確保できれば、コイル２３とマグネットシャフト４との間のクリアランスは、前後方向で一定に保たれることはないが、コイル２３とマグネットシャフト４とが直接接触することは、無くすことができる。

以上のような構成のリニアモータ式単軸ロボットによると、可動部材２のコイル２３に流れる電流が制御されることにより、その電流とマグネットシャフト４の永久磁石４ａ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がマグネットシャフト４の軸方向に移動する。その際、可動ブロック２２の両端部に設けられたローラ５３がマグネットシャフト４の外周面上を転動するとともに滑り軸受け５２がマグネットシャフト４の外周面上を摺動し、これによりマグネットシャフト４の径方向におけるマグネットシャフト４と可動ブロック２２との相対的な変位が抑制されてコイル２３とマグネットシャフト４とのクリアランスが適切に保たれる。そのため、マグネットシャフト４とコイル２３との接触を確実に防止してそれらの間の絶縁を適切に確保することができる。

また、上記のようにマグネットシャフト４と左右のガイドレール３との間隔が不均一（Ｌ１＜Ｌ２）なレイアウト構成でありながらも、シャフト矯正部材３５が設けられることにより、当該レイアウト構成に起因したマグネットシャフト４の撓みが防止（矯正）されるようになっているので、マグネットシャフト４に沿った可動部材２の円滑な移動が適切に確保されることとなる。すなわち、この単軸ロボットでは、上記の通り可動ブロック２２に滑り軸受け５２やローラ５３が設けられてマグネットシャフト４とコイル２３との間が一定のクリアランスに保たれるようになっているため、マグネットシャフト４に変形（撓み）が起きていると、この変形によって滑り軸受け５２等の摺動抵抗が増加し、可動ブロック２２の滑らかな移動が大きく妨げられることとなるが、この単軸ロボットでは、上記の通りシャフト矯正部材３５とマグネットシャフト４（永久磁石４ａ）との相互作用により同シャフト４の撓みが有効に防止されて、同シャフト４がほぼ真っ直ぐな状態に適切に保たれ得るように構成されているので、マグネットシャフト４の撓みに伴う滑り軸受け５２等の摺動抵抗の増大が有効に防止され、その結果、マグネットシャフト４に沿った可動部材２の円滑な移動が確保されることとなる。従って、この単軸ロボットによると、可動ブロック２２の滑らかな移動を損なうことなく、可動ブロック２２とコイル２３との間に一定のクリアランを適切に保つことできる。

しかも、マグネットシャフト４の上記のような撓み矯正機能は、マグネットシャフト４を構成する永久磁石４ａの磁力を利用し、この永久磁石４ａと鉄製プレートからなるシャフト矯正部材３５との相互作用によって発揮されるため、簡単、かつ合理的な構成で上記のような効果を得ることができるという利点もある。

なお、この実施形態では、側壁部１１ｂの前後方向全体に亘って連続的に、あるいは一定のピッチで断続的にシャフト矯正部材３５を配置しているが、例えば、マグネットシャフト４の寸法がさほど長くなく撓みが比較的発生し難いような場合には、マグネットシャフト４の中央部分にのみシャフト矯正部材３５を設けるようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明する。

図４は、第２の実施形態に係る単軸ロボットを断面図で示している。なお、第２の実施の形態の単軸ロボットも、その基本構成は第１の実施形態のものと共通するので、共通する部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ以下に詳細に説明することにする。

第２の実施形態に係る単軸ロボットは、壁面等にロボット本体１を固定することにより当該壁面に沿ってテーブル２７を移動させるタイプ（壁掛仕様）のもので、基本的には、同図に示すように第１の実施形態の単軸ロボットを横向き（フレーム１１の側壁部１１ｂを設置させた状態）にし、可動部材２の滑り軸受け５２やローラ５３を、第１の実施形態のものに対して９０°だけマグネットシャフト４回りに変位させた構成となっている。

また、各ガイドレール３は、第１の実施形態のような磁気スケール１７による配置制約は無いが、マグネットシャフト４に対して不均一なレイアウト構成となっている。具体的には、マグネットシャフト４とその上側に位置するガイドレール３との間隔Ｌ３が同下側のガイドレール３との間隔Ｌ４よりも狭くなるように、各ガイドレール３が側壁部１１ｂに組み付けられている（フレーム１１の底壁部１１ａ、側壁部１１ｂについても便宜上、第１実施形態のものをそのまま用いて説明する）。

また、シャフト矯正部材３５は、フレーム１１のうち、同図に示すようにマグネットシャフト４を挟んでガイドレール３の反対側、つまりフレーム１１の底壁部１１ａに組み付けられている。

このような第２の実施形態の単軸ロボットによると、可動ブロック２２に設けられた滑り軸受け５２及びローラ５３によりマグネットシャフト４とコイル２３とのクリアランスが適切に保たれる。そのため第１の実施形態と同様に、マグネットシャフト４とコイル２３との接触が防止されてそれらの間の絶縁が適切に確保されることとなる。

また、シャフト矯正部材３５がフレーム１１に設けられ、さらにマグネットシャフト４に対してガイドレール３が上記のようなレイアウトで配置されていることにより、マグネットシャフト４が撓むことが効果的に防止され、その結果、可動部材２の円滑な移動が確保されることとなる。

詳しくは、この第２の実施形態では、同図に示すように両方のガイドレール３がマグネットシャフト４を挟んで水平方向一方側（同図では右側）に配置されている結果、マグネットシャフト４の磁力（磁気吸引力）によって同シャフト４に右向きの力が作用するが、上記のように、フレーム１１の底壁部１１ａにシャフト矯正部材３５が固定され、これによって当該部材３５に対してマグネットシャフト４の磁気吸引力を作用させて同シャフト４に働く左右各向きの力をバランスさせるように構成されている。そのため、マグネットシャフト４の左右方向の変形（撓み）が有効に防止される。また、自重によってマグネットシャフト４に下向きの力が作用するが、上記のように、マグネットシャフト４に対して両ガイドレール３が配置されて（Ｌ３＜Ｌ４）、上側のガイドレール３に対してマグネットシャフト４の磁力（磁気吸引力）がより強く作用するようにされ、これによってマグネットシャフト４に働く上下各向きの力をバランスさせるように構成されている。そのため、マグネットシャフト４の上下方向の変形（撓み）、特に自重による撓みが有効に防止されることとなる。つまり、この構成によりマグネットシャフト４がほぼ真っ直ぐな状態に保たれてマグネットシャフト４の撓みに起因する滑り軸受け５２等の摺動抵抗の増大が有効に防止される結果、マグネットシャフト４に沿った可動部材２の円滑な移動が確保されることとなる。

従って、この第２の実施形態に係る単軸ロボットについても、第１の実施形態と同様に、可動ブロック２２の滑らかな移動を損なうことなく、可動ブロック２２とコイル２３との間に一定のクリアランスを適切に保つことができる。

ところで、以上説明した単軸ロボットは、本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットの好ましい一の実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第２の実施形態では、マグネットシャフト４とその上下両側に配置されるガイドレール３の間隔を上記のように設定（Ｌ３＜Ｌ４）することによりマグネットシャフト４に作用する上下方向の力のバランスを図るようにしているが、例えば、図５に模式的に示すように、マグネットシャフト４を上下に挟むように、それぞれ複数の永久磁石３６ａ、３７ｂかなるシャフト矯正部材３６，３７（上側矯正部材３６、下側矯正部材３７という）をフレーム１１（底壁部１１ａ）に組み付けるようにしてもよい。この場合、上側矯正部材３６については、各磁石３６ａの磁極がマグネットシャフト４を構成する各永久磁石４ａの磁極と逆向に並ぶように構成する一方、下側磁石３７については、各磁石３７ａの磁極が永久磁石４ａの磁極と一致するように構成する。

このような構成によると、上側矯正部材３６とマグネットシャフト４との間に磁気吸引力が、また下側矯正部材３７とマグネットシャフト４との間に磁気排斥力がそれぞれ作用することとなり、その結果、マグネットシャフト４に上向きの力が作用して同シャフト４の自重による撓みが有効に防止されることとなる。

このような構成は、例えば設計上の制約等により、図４に示すようなガイドレール３のレイアウト構成（Ｌ３＜Ｌ４）を採用することができない場合に特に有効となるが、例えば、可動部材２の可動ストロークが大きく、長尺のマグネットシャフト４を設ける必要がある単軸ロボットについては、図４に示すガイドレール３のレイアウト構成と併用することにより、マグネットシャフト４の自重による撓みを有効に防止することが可能となる。

なお、図５の例では、マグネットシャフト４のうちその長手方向一部分に対応する箇所に上側矯正部材３６及び下側矯正部材３７を設けているが、勿論、マグネットシャフト４に沿ってその長手方向全体に亘って各矯正部材３６，３７を連続的に、あるいは断続的に設けるようにしてもよい。

また、図５に示す例では、各矯正部材３６、３７の磁石３６ａ，３７ａは、それぞれ磁極（Ｎ極、Ｓ極）が前後方向に並ぶように配列されているが、例えば、図６に示すように磁極（Ｎ極、Ｓ極）が上下方向に並ぶものであってもよい。この場合、上側矯正部材３６については、例えばＳ極をマグネットシャフト４に向けた状態で、各永久磁石４ａの突き合わせ部分のうちＮ極同士が突き合わされる部分に対応して各磁石３６ａを配置し、又はＮ極をマグネットシャフト４に向けた状態で、各永久磁石４ａの突き合わせ部分のうちＳ極同士が突き合わされる部分に対応して各磁石３６ａを配置する一方、下側矯正部材３７については、Ｎ極をマグネットシャフト４に向けた状態で、各永久磁石４ａのＮ極同士の突き合わせ部分に各磁石３７ａを配置するようにすればよい。このような構成の場合にも、図５に示したもの同様の作用効果を奏することが可能となる。

なお、このような図５および図６に示すような構成は、第１の実施形態についても有効である。すなわち、第１の実施形態の単軸ロボットの構成において、フレーム１１の底壁部１１ａに下側矯正部材３７に相当する部材を組み込むことによりマグネットシャフト４と当該磁石との間に磁気排斥力を生じさせ、これによりマグネットシャフト４に上向きの力を付与することによりマグネットシャフト４の自重による撓みを防止するようにしてもよい。

また、図５および図６に示す構成においては、各永久磁石４ａと各磁石３６ａ、さらに各永久磁石４ａと各磁石３７ａを、前後方向で位置が一致するように配置し、軸矯正力を軸方向と直交する方向成分のみとしているが、相対的に前後方向に僅かにずらしても良い。この場合には、各永久磁石４ａと各磁石３６ａの間、あるいは各永久磁石４ａと各磁石３７ａの間に作用する矯正力は、マグネットシャフトの軸方向と直交する方向成分だけでなく、軸方向の成分も有することになる。この内軸方向成分は、マグネットシャフト４から固定部材１５を介してロボット本体１に支持される。軸矯正力のうち、軸方向と直交する方向成分は、マグネットシャフトの変形（撓み）を打ち消すように作用する。

また、本発明に係るシャフト矯正部材としては、上記実施形態のように専用のシャフト矯正部材３５〜３７を設ける代わりに、ガイドレール３をシャフト矯正部材として兼用するようにしてもよい。これは、第２の実施形態で既に説明した構成、つまりマグネットシャフト４と各ガイドレール３との間隔をアンバランスに設定して（Ｌ３＜Ｌ４）、マグネットシャフト４に上向きの力を与えるものがその一つに該当するが、これ以外にも、例えばガイドレール３のうち一方側を磁性体で、他方側を非磁性体でそれぞれ構成したり、あるいは両ガイドレール３を磁性体で構成した上で、そのボリュームに差を持たせる等してガイドレール３と前記マグネットシャフト４（永久磁石４ａ）との相互作用により同シャフトに力（軸矯正力）を付与するものが考えられる。

また、このように本発明に係るシャフト矯正部材３５としてガイドレール３を兼用する以外に、フレーム１１、カバー部材１２および上部カバー１３等の材質やボリュームを適宜考慮することにより、これらの部材をシャフト矯正部材として兼用するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、より詳細な構成、例えば第１、第２実施形態のシャフト矯正部材３５の具体的な材質、形状、寸法、あるいは第２実施形態における各ガイドレール３の間隔、さらに図５及び図６に示す上側矯正部材３６、および上側矯正部材３６の数、配置等は、具体的な単軸ロボットの構造に応じ、マグネットシャフト４の変形（撓み）をより効果的に防止（矯正）し得るように適宜選定すればよい。

また、当実施形態では、マグネットシャフト４の変形（撓み）要因がガイドレール３の配置、およびマグネットシャフト４の自重にある場合を例に、その撓みを防止（矯正）する場合の構成について説明したが、例えばロボット本体１を構成する他の構成部分にマグネットシャフト４の変形要因がある場合には、その変形を防止し得るように当該変形方向に応じてシャフト矯正部材３５〜３７等を配置するようにすればよい。

なお、上述した各実施形態では、部品としてのマグネットシャフト４単体の真直度が確保されていることを前提として説明したものであるが、例えば部品としてのマグネットシャフト４がその個体差として多少の変形（撓み）をもつものである場合にも本発明は有効である。すなわち、この場合には、マグネットシャフト４のうち当該変形箇所に対応する部分に上記のようなシャフト矯正部材３５〜３７等を適宜設けて同シャフト４に対して積極的に力を付与することでマグネットシャフト４を真っ直ぐな状態に矯正することが可能となる。そのため、マグネットシャフト４がその個体差として多少の変形をもつものである場合でも、マグネットシャフト４とコイル２３とのクリアランスを適切に保ちつつ可動部材２を円滑に移動させることができるようになる。

本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットの一実施形態を示す縦断側面図である。 リニアモータ式単軸ロボットを示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 リニアモータ式単軸ロボットを示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットの他の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットの他の実施形態を示す縦断側面図（要部）である。 本発明に係るリニアモータ式単軸ロボットの他の実施形態を示す縦断側面図（要部）である。

符号の説明

１ ロボット本体
２ 可動部材
３ ガイドレール
４ マグネットシャフト
１１ フレーム
１２ カバー部材
２１ スライドテーブル
２２ 可動ブロック
２３ コイル
２７ テーブル
３５ シャフト矯正部材
５２ 滑り軸受け
５３ ローラ

Claims (2)

1. 複数の永久磁石が軸方向に配列されかつ水平に配置されたマグネットシャフトを有するロボット本体と、前記マグネットシャフトが遊嵌されるコイルを具備し、かつ前記ロボット本体に対して前記マグネットシャフトの軸方向と平行な方向に移動可能に支持される可動部材とを備えたリニアモータ式単軸ロボットにおいて、
   前記ロボット本体は、前記マグネットシャフトの上下両側にそれぞれ配置され、かつ前記マグネットシャフトと平行に延びて前記可動部材を案内するガイドレールを備え、
   これらガイドレールはそれぞれ磁性体からなり、前記永久磁石との間に生じる磁気的吸引力により前記マグネットシャフトに対して上向きの軸矯正力を生じさせるように、上側のガイドレールと前記マグネットシャフトとの間隔が下側のガイドレールと前記マグネットシャフトとの間隔に比べて狭く設定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。
2. 請求項１に記載のリニアモータ式単軸ロボットにおいて、
   略マグネットシャフトの長手方向全域に対応して前記ガイドレールが組み込ま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。
   

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