JP7349378B2

JP7349378B2 - 移動停止機構およびその移動停止機構を備えた移動装置

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Publication number: JP7349378B2
Application number: JP2020011760A
Authority: JP
Inventors: 信悟藤原; 順司大野; 順平久野
Original assignee: JFE Advantech Co Ltd
Current assignee: JFE Advantech Co Ltd
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: JP2021116175A

Description

特許法第３０条第２項適用平成３１年３月１８日に北斗理研株式会社に販売

本発明は、移動停止機構に関し、詳しくは、機械的に駆動部に直結されずに磁力を利用して移動する対象物を目標停止位置に停止させる技術に関する。

対象物を移動させるための機構において磁力を利用することは、従来から試みられている。例えば特許文献１(特開２０１８－５８６６０号公報)では、３組の磁石とガイドレールを設けることにより、チャンバー内の対象物を移動させる構成が開示されている。

特開２０１８－５８６６０号公報

前記特許文献１の構成では、隔壁を介して対象物がある従動側に停止位置センサを設けられない場合、駆動側に停止位置センサを設けることになる。

このように駆動側に停止位置センサを設けた場合、対象物が重いか、あるいは摩擦が大きい等のように負荷が大きい場合、対象物の移動が駆動側に追従できず、停止位置センサが反応しているにも関わらず、対象物が停止すべきでない位置を移動中であることがある。

このような場合、対象物が停止すべきでない位置を移動中に停止位置センサが反応すれば、装置が誤動作する。

本発明は、対象物の移動が駆動側に追従しない場合であっても、対象物を正確に停止位置に停止させることができる移動停止機構およびその移動停止機構を備えた移動装置を提供することを課題とする。

この発明の一態様に係る移動停止機構は、
従動体と、
前記従動体を案内するガイドと、
前記従動体を目標停止位置で停止させるストッパーと、
前記ガイドに対して所定の間隔をあけて前記ガイドに沿って移動可能であって、かつ、前記従動体と磁力により互いに引き合う駆動体と、
前記駆動体を駆動する駆動源と、
前記従動体及び前記駆動体を隔てており、前記従動体及び前記駆動体から離間している、隔壁と
を備え、
前記従動体は、前記駆動体よりも遅れて移動し、
前記従動体の移動方向における前記目標停止位置に対応する位置に前記駆動体が到達したときの、前記目標停止位置に到達していない前記従動体と、前記駆動体との移動方向における第１距離をＬ１とするとき、前記駆動体は、前記目標停止位置に対応する位置から第１距離Ｌ１よりも長い第２距離Ｌ２の位置で停止することを特徴とする。

本構成によれば、駆動源により駆動された駆動体がガイドに対して所定の間隔をあけてガイドに沿って移動することにより、駆動体と磁力により互いに引き合う従動体がガイドに案内される。ここで、従動体の負荷が大きいと、従動体の移動が駆動体よりも遅れて、従動体の移動方向における目標停止位置に対応する位置に駆動体が到達したとき、移動が遅れた従動体と駆動体との差が移動方向における第１距離Ｌ１となる。その後、駆動体が前記目標停止位置に対応する位置から第１距離Ｌ１よりも長い第２距離Ｌ２の位置で停止することによって、駆動体が停止したときは従動体がストッパーにより目標停止位置に確実に停止している。したがって、従動体の移動が駆動体に追従しない場合であっても、従動体である対象物を停止位置に正確に停止させることができる。

また、好ましくは、前記第２距離Ｌ２は、前記従動体が前記磁力により前記ストッパーに付勢可能な距離である。

本構成によれば、従動体がストッパーに当接して目標停止位置に停止したときの第２距離Ｌ２を、従動体が磁力によりストッパーに付勢可能な距離とすることによって、従動体を安定した状態で目標停止位置に停止させることができる。

また、この発明の一態様に係る移動装置は、
前記の移動停止機構と、
前記移動停止機構における前記従動体の負荷と
を備え、
前記従動体の負荷に抵抗源が含まれていることを特徴とする。

本構成によれば、従動体の負荷に摩擦抵抗などを含む抵抗源が含まれていることで、従動体の移動が駆動体よりも遅れが生じて従動体が駆動体に追従しないような場合であっても、従動体を停止位置に正確に停止させることができる。

本発明によれば、対象物の移動が駆動側に追従しない場合であっても、対象物を停止位置に正確に停止させることができる。これにより、対象物が移動中に停止位置を誤った状態で次工程に進むようなことがない。

本発明の第１実施形態に係わる移動停止機構を備えた移動装置の概略模式図である。前記移動停止機構において従動体の移動の遅れを説明するための図である。前記移動停止機構において従動体が目標停止位置に停止した状態を説明するための図である。前記移動停止機構において駆動体が停止した状態を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係わる移動停止機構を備えた移動装置の一例としての吸光度測定装置の斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図１～図４は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係わる移動停止機構を備えた移動装置１の概略模式図で移動開始前の状態である。移動装置１は、図１に示すように、隔壁１０で隔たれた駆動部２０と従動部３０とを備える。

駆動部２０は、駆動部材２１と、駆動部材２１に固定された駆動側磁石２２と、駆動源の一例としてモータ２４と、停止位置センサ２５とを有する。駆動部材２１と駆動側磁石２２で駆動体２３を構成している。第１実施形態では、停止位置センサ２５は、光学式の非接触センサ(透過型フォトセンサや反射型フォトセンサなど)を用いたが、接触式のセンサを用いてもよい。

また、駆動部２０は、駆動体２３を移動させるネジ軸４１と、ネジ軸４１の一端を回転可能に支持する第１支持部４２と、ネジ軸４１の他端を回転可能に支持する第２支持部４３とを有する。モータ２４によりネジ軸４１が回転駆動される。駆動体２３は、モータ２４の回転方向に応じて、ネジ軸４１の一端側から他端側または他端側から一端側へ移動する。

従動部３０は、従動部材３１と、従動部材３１に固定された従動側磁石３２と、ストッパー３４とを有する。従動部材３１と従動側磁石３２で従動体３３を構成している。

また、従動部３０は、従動体３３を案内するガイドレール５１と、ガイドレール５１の一端を支持する第３支持部５２と、ガイドレール５１の他端を支持する第４支持部５３とを有する。ガイドレール５１は、従動体３３を案内するガイドの一例である。

従動体３３とストッパー３４と駆動体２３とモータ２４(駆動源)で移動停止機構を構成している。

従動部３０側の負荷が小さければ、駆動体２３と従動体３３は、それぞれの駆動側磁石２２,従動側磁石３２が互いに引き合う磁力により、移動方向において同位置を保ちながら移動する。

一方、従動部３０側の負荷が大きければ、図２に示すように、駆動体２３の位置に対して従動体３３の位置に移動方向において差が生じる。

図２において、従動体３３の移動方向における目標停止位置Ｐ１に対応する位置に駆動体２３が到達したときの従動体３３と駆動体２３との移動方向における第１距離はＬ１である。

図３は、従動体３３がストッパー３４により停止した状態を示しており、従動体３３の右側の端部がストッパー３４に当接している位置を目標停止位置Ｐ１とする。

ここで、停止位置センサ２５は、ストッパー３４から移動方向における第１距離Ｌ１より大きい第２距離Ｌ２に配置している。図１～図３の状態では、停止位置センサ２５は反応していない。

さらに、図４は、従動体３３がストッパー３４により停止した状態のまま駆動体２３が停止位置Ｐ２まで移動して停止した状態を示しており、駆動体２３が停止位置センサ２５により検出されたときの駆動体２３の右側の端部の位置を停止位置Ｐ２とする。

なお、目標停止位置Ｐ１は、従動体３３の右側の端部の位置に限らず、従動体３３の中心点の位置としてもよく。それに応じて、停止位置Ｐ２を従動体３３の中心点の位置としてもよい。

図４に示すように、駆動体２３が移動して停止位置Ｐ２に駆動体２３が到達して、停止位置センサ２５により駆動体２３が停止位置Ｐ２に到達したことを検出すると、モータ２４(駆動源)を停止する。この実施形態では、モータ２４を制御する制御部(図示せず)が、停止位置センサ２５からの検出信号を受けてモータ２４を停止する。

停止位置センサ２５からの検出信号は、従動体３３が目標停止位置Ｐ１に確実に停止した後に発せられるので、従動体３３が磁力によりストッパー３４に付勢されて安定した状態で従動体３３を目標停止位置Ｐ１に停止でき、従動体３３の停止状態が不安定になって移動装置１が誤動作するということはない。

なお、第１実施形態では、駆動体２３と従動体３３それぞれに駆動側磁石２２,従動側磁石３２を固定しているが、どちらか一方のみに磁石を固定し、他方は磁性体であってもよい。

第１実施形態では、従動部３０側にストッパー３４を設けているが、駆動部２０側にもストッパーを設けてもよい。この場合、停止位置センサを用いずに、駆動部がストッパーに当接したときに駆動源の過負荷検知により駆動部を停止するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、図１～図４の右側のみにストッパー３４と停止位置センサ２５を設けているが、図１～図４の左側にもストッパーと停止位置センサを設けてもよい。

また、第１実施形態では、駆動体２３と従動体３３が直線運動をしているが、駆動体と従動体は、回転運動、螺旋運動、曲線運動でもよい。

また、第１実施形態では、隔壁１０を介して駆動部２０と従動部３０を設けているが、隔壁はなくてもよい。

第１実施形態の移動停止機構によれば、モータ２４(駆動源)により駆動された駆動体２３(駆動部材２１,駆動側磁石２２)がネジ軸４１に沿って移動することにより、駆動体２３と磁力により互いに引き合う従動体３３(従動部材３１,従動側磁石３２)がガイドレール５１に案内される。このとき、駆動体２３(駆動部材２１,駆動側磁石２２)は、ガイドレール５１(ガイド)に対して所定の間隔をあけてガイドレール５１に沿って移動する。

ここで、従動体３３の負荷が大きいと、従動体３３の移動が駆動体２３よりも遅れて、従動体３３の移動方向における目標停止位置Ｐ１に対応する位置に駆動体２３が到達したとき、移動が遅れた従動体３３と駆動体２３との差が移動方向における第１距離Ｌ１となる。その後、駆動体２３が目標停止位置Ｐ１に対応する位置から第１距離Ｌ１よりも長い第２距離Ｌ２の停止位置Ｐ２で停止することによって、駆動体２３が停止したときは従動体３３がストッパー３４に当接して目標停止位置Ｐ１に確実に停止している。したがって、従動体３３の移動が駆動体２３に追従しない場合であっても、従動体３３である対象物を停止位置に正確に停止させることができる。

また、前記移動停止機構では、目標停止位置Ｐ１から停止位置Ｐ２までの第２距離Ｌ２を、従動体３３と駆動体２３とが互いに引き合う磁力により従動体３３がストッパー３４に付勢可能な距離に設定しているので、従動体３３がストッパー３４に当接して目標停止位置Ｐ１に停止したとき、従動体３３が磁力によりストッパー３４に付勢された安定した状態で目標停止位置Ｐ１に停止させることができる。

なお、前記移動停止機構では、マイクロコンピュータなどの制御装置による制御なしに機械的な構成で簡単に実現することができ、コストを低減できる。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態に係わる移動停止機構を備えた移動装置の一例としての吸光度測定装置１００の斜視図である。この吸光度測定装置１００は、吸光光度法により試料中の含有物による吸光度を測定する装置であって、製品名はＵＶ計である。

第２実施形態の吸光度測定装置１００は、図５に示すように、下側円板部１０１と、上側円板部１０２と、下側円板部１０１と上側円板部１０２とを連結する円筒カバー１０３と、円筒カバー１０３内に配置され、下側円板部１０１と上側円板部１０２により支持されたフレーム部材１０４と、フレーム部材１０４に取り付けられたモータ支持部１０５と、フレーム部材１０４に取り付けられた制御基板１０６とを備えている。制御基板１０６は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御部(図示せず)を有する。

また、吸光度測定装置１００は、モータ支持部１０５の上側に取り付けられたモータ１１０と、モータ１１０の出力軸(図示せず)にカップリング１１１を介して連結されたネジ軸１１２と、ネジ軸１１２が螺合するナット受け部１１３と、ナット受け部１１３が上端に固定された円筒状の駆動部材１１４と、円筒状の駆動部材１１４の下端側かつ外周に固定された４つの駆動側磁石１１５とを備えている。４つの駆動側磁石１１５は、円筒状の駆動部材１１４の外周の対向する位置に２つずつ配置されている。

モータ１１０は、駆動源の一例であり、この実施形態ではＤＣモータを用いている。また、円筒状の駆動部材１１４と駆動側磁石１１５で駆動体を構成している。

また、吸光度測定装置１００は、下側円板部１０１に挿通されたフィルタ支持軸１２１と、フィルタ支持軸１２１の上端側に設けられた従動側磁石１２２と、下側円板部１０１に取り付けられ、フィルタ支持軸１２１を上下方向に移動可能に内周面で支持するガイドパイプ１２３とを備えている。ガイドパイプ１２３の上端は、閉鎖されている。ガイドパイプ１２３は、吸光度測定装置１００の内部と外部とを仕切る隔壁の一例である。

フィルタ支持軸１２１と従動側磁石１２２で従動体を構成している。

さらに、吸光度測定装置１００は、フィルタ支持軸１２１の下端に取り付けられたフィルタ本体１３０と、下側円板部１０１の下面に所定の間隔をあけて立設された第１支持部１３１,第２支持部１３２とを備えている。フィルタ本体１３０は、下方に移動させられて第１支持部１３１と第２支持部１３２との間に挿入された挿入位置で、フィルタ本体１３０の校正フィルタ(図示せず)を用いて吸光度の測定の校正が行われる。

制御部は、外部からの指令信号に基づいてモータ１１０などを制御する。まず、フィルタ本体１３０が上側の退避位置にあるときに、モータ１１０によりネジ軸１１２を回転駆動して、ナット受け部１１３と共に円筒状の駆動部材１１４を下方に移動させる。これにより、駆動部材１１４の駆動側磁石１１５とフィルタ支持軸１２１の従動側磁石１２２とが磁力により互いに引き合って、従動体(フィルタ支持軸１２１,従動側磁石１２２)がガイドパイプ１２３に案内されて、下方に移動する。

これにより、フィルタ支持軸１２１の下端に取り付けられたフィルタ本体１３０が下方に移動して、第１支持部１３１と第２支持部１３２との間の所定の挿入位置に停止する。フィルタ本体１３０が挿入位置に停止したとき、従動体の従動側磁石１２２が目標停止位置に到達したものとする。

ここで、フィルタ本体１３０には、第２支持部１３２側に向かって突出する第１ストッパー１３３が設けられている。また、第２支持部１３２には、第２ストッパー１３４が設けられており、フィルタ本体１３０に設けられた第１ストッパー１３３が第２支持部１３２に設けられた第２ストッパー１３４に当接して、フィルタ支持軸１２１が停止する。

フィルタ本体１３０の第１ストッパー１３３が第２ストッパー１３４に当接するまで、従動体の従動側磁石１２２の位置は、移動方向において駆動体の駆動側磁石１１５の位置よりも上側にあり、従動体の従動側磁石１２２の位置と駆動体の駆動側磁石１１５の位置との間に差(第１距離)が生じる。

従動体(フィルタ支持軸１２１,従動側磁石１２２)と第１ストッパー１３３,第２ストッパー１３４と駆動体(駆動部材１１４,駆動側磁石１１５)とモータ１１０(駆動源)で移動停止機構を構成している。

第１支持部１３１と第２支持部１３２は、それぞれ対向する位置に検出用窓(図示せず)を有する。フィルタ本体１３０の下方への移動によって、フィルタ本体１３０に設けられたワイパー(図示せず)により第１支持部１３１と第２支持部１３２の検出用窓を清掃する。

その後、さらに、円筒状の駆動部材１１４が下方に移動し、第１ストッパー１３３が第２ストッパー１３４に当接して、フィルタ本体１３０が停止する。この停止位置によって、第１支持部１３１と第２支持部１３２に設けられた検出用窓(図示せず)とフィルタ本体１３０の設けられた校正用透過部材(図示せず)の位置関係が適切なものとなる。

その後、さらに、円筒状の駆動部材１１４が下方に移動し、位置検出用アーム部材１１６が第２センサ１０８により検出されて制御部によりモータ１１０を停止する。第２センサ１０８は、駆動体の駆動側磁石１１５の停止位置を検出する停止位置センサの一例である。

駆動体の駆動側磁石１１５の停止位置において、従動体の従動側磁石１２２の位置は、移動方向において駆動体の駆動側磁石１１５の停止位置よりも上側にあり、従動体の従動側磁石１２２の目標停止位置と駆動体の駆動側磁石１１５の停止位置との間に差(第２距離)が生じる。

次に、制御部によりモータ１１０を逆回転させることによって、フィルタ本体１３０が下側円板部１０１に設けられた第３ストッパー(図示せず)に当接するまで、挿入位置から上方に移動させて元の退避位置に戻す。

その後、さらに、円筒状の駆動部材１１４が上方に移動し、位置検出用アーム部材１１６が第１センサ１０７により検出されて制御部によりモータ１１０を停止する。

第１センサ１０７および第２センサ１０８は、フォトインタラプタである。

このように、第２実施形態の吸光度測定装置１００では、第１実施形態の移動停止機構と同様、従動体の従動側磁石１２２の目標停止位置に駆動体の駆動側磁石１１５が到達したときの従動体の従動側磁石１２２と駆動体の駆動側磁石１１５との差である上下方向における第１距離よりも、従動体の従動側磁石１２２が目標停止位置に到達した後の駆動体の駆動側磁石１１５の停止位置と目標停止位置との上下方向における第２距離を長くしている。

第２実施形態の吸光度測定装置１００では、従動体(フィルタ支持軸１２１,従動側磁石１２２)の移動が駆動体(フィルタ支持軸１２１,従動側磁石１２２)に追従していなくとも、移動停止機構によってフィルタ本体１３０を所定の挿入位置に正確に停止させることができる。

第２実施形態の吸光度測定装置１００の移動停止機構は、第１実施形態の移動停止機構と同様の効果を有する。

また、従動体(フィルタ支持軸１２１,従動側磁石１２２)の負荷に、検出用窓を清掃するワイパーの摩擦抵抗を含む抵抗源が含まれていることで、従動体の移動が駆動体(駆動部材１１４,駆動側磁石１１５)よりも遅れが生じて、従動体が駆動体に追従しないが、従動体を停止位置に正確に停止させることができる。

第２実施形態では、移動停止機構を備えた吸光度測定装置１００について説明したが、移動停止機構はこれに限らず、機械的に駆動部に直結されずに磁力を利用して移動する対象物を目標停止位置に停止させる他の構成の装置に適用してもよい。

第１,第２実施形態では、駆動源としてモータを用いた移動停止機構について説明したが、駆動源はこれに限らず、駆動体を移動させるための駆動手段であればよい。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…移動装置
１０…隔壁
２０…駆動部
２１…駆動部材
２２…駆動側磁石
２３…駆動体
２４…モータ(駆動源)
２５…停止位置センサ
３０…従動部
３１…従動部材
３２…従動側磁石
３３…従動体
３４…ストッパー
４１…ネジ軸
４２…第１支持部
４３…第２支持部
５１…ガイドレール(ガイド)
５２…第３支持部
５３…第４支持部
１００…吸光度測定装置
１０１…下側円板部
１０２…上側円板部
１０３…円筒カバー
１０４…フレーム部材
１０５…モータ支持部
１０６…制御基板
１０７…第１センサ
１０８…第２センサ
１１０…モータ
１１１…カップリング
１１２…ネジ軸
１１３…ナット受け部
１１４…円筒状の駆動部材
１１５…駆動側磁石
１１６…位置検出用アーム部材
１２１…フィルタ支持軸
１２２…従動側磁石
１２３…ガイドパイプ
１３０…フィルタ本体
１３１…第１支持部
１３２…第２支持部
１３３…第１ストッパー
１３４…第２ストッパー

Claims

従動体と、
前記従動体を案内するガイドと、
前記従動体を目標停止位置で停止させるストッパーと、
前記ガイドに対して所定の間隔をあけて前記ガイドに沿って移動可能であって、かつ、前記従動体と磁力により互いに引き合う駆動体と、
前記駆動体を駆動する駆動源と、
前記従動体及び前記駆動体を隔てており、前記従動体及び前記駆動体から離間している、隔壁と
を備え、
前記従動体は、前記駆動体よりも遅れて移動し、
前記従動体の移動方向における前記目標停止位置に対応する位置に前記駆動体が到達したときの、前記目標停止位置に到達していない前記従動体と、前記駆動体との移動方向における第１距離をＬ１とするとき、前記駆動体は、前記目標停止位置に対応する位置から第１距離Ｌ１よりも長い第２距離Ｌ２の位置で停止することを特徴とする移動停止機構。
前記第２距離Ｌ２は、前記従動体が前記磁力により前記ストッパーに付勢可能な距離であることを特徴とする請求項１に記載の移動停止機構。
請求項１または２に記載の移動停止機構と、
前記移動停止機構における前記従動体の負荷と
を備え、
前記従動体の負荷に抵抗源が含まれていることを特徴とする移動装置。