特開 2024-176662 リニア搬送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176662

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】リニア搬送システム

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/06 20060101AFI20241212BHJP

   H02K 41/02 20060101ALI20241212BHJP

   H02K 41/03 20060101ALI20241212BHJP

   B65G 54/02 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F16C29/06

H02K41/02 C

H02K41/03 A

B65G54/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095390

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114498

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100222243

【弁理士】

【氏名又は名称】庄野 友彬

(72)【発明者】

【氏名】海野 旭弘

【テーマコード（参考）】

3F021

3J104

5H641

【Ｆターム（参考）】

3F021AA01

3F021BA02

3F021CA06

3F021DA04

3F021DA06

3F021DA08

3J104AA02

3J104AA64

3J104AA69

3J104AA74

3J104AA76

3J104AA79

3J104BA07

3J104BA69

3J104BA72

3J104DA13

3J104DA18

3J104EA01

5H641BB06

5H641GG02

5H641GG07

5H641HH03

5H641JA02

5H641JA09

(57)【要約】

【課題】
機械装置の取付け面に対して複数のモジュールベースを組付けてリニア搬送システムを構築するに際して、熟練作業者でなくても互いに隣接して配置されたモジュールベースの位置決めを短時間で容易に行うことができると共に、配置されるリニアモジュールの基数を容易に変更可能であり、製品の生産ラインの組み換えを容易に行うことが可能なリニア搬送システムを提供する。
【解決手段】
各モジュールベースの底面には、隣接するモジュールベースに向けて開放されると共に前記軌道レールの長手方向に合致して延びる位置合わせ溝が形成される一方、互いに隣接するモジュールベースに跨って前記位置合わせ溝に嵌合する棒状の軸決め部材が設けられ、各モジュールベースは前記軸決め部材を前記位置合わせ溝に嵌合させた状態で前記取付け面に固定されている。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアガイドの軌道レールが位置決め固定された複数のモジュールベースを機械装置の取付け面に対して直列に配置し、一の軌道レールに組付けられたスライダが複数の軌道レールを順次乗り移りながら移動可能なリニア搬送システムであって、
各モジュールベースの底面には、隣接するモジュールベースに向けて開放されると共に前記軌道レールの長手方向に合致して延びる位置合わせ溝が形成される一方、
互いに隣接するモジュールベースに跨って前記位置合わせ溝に嵌合する棒状の軸決め部材が設けられ、
各モジュールベースは前記軸決め部材を前記位置合わせ溝に嵌合させた状態で前記取付け面に固定されることを特徴とするリニア搬送システム。

【請求項2】

各モジュールベースの底面には、隣接するモジュールベースに向けて開放されると共に前記軌道レールの幅方向に合致して延びる隙間調整溝が形成される一方、
互いに隣接するモジュールベースに跨って前記隙間調整溝に嵌合する棒状の間隔調整部材が設けられ、
各モジュールベースは前記レール間隔調整部材を前記隙間調整溝に嵌合させた状態で前記取付け面に固定され、互いに隣接するモジュールベース間に所定の隙間が形成されることを特徴とする請求項１記載のリニア搬送システム。

【請求項3】

前記軸決め部材及び前記間隔調整部材には互いに直交して組み合わせるための凹所が設けられていることを特徴とする請求項２記載のリニア搬送システム。

【請求項4】

前記スライダにはワークテーブルとなるキャリッジが固定され、
各モジュールベースには複数のコイルユニットが前記軌道レールの長手方向に沿って配列される一方、前記キャリッジにはマグネット部材が設けられ、
これら複数のコイルユニットとマグネット部材が対向して前記キャリッジに推力を与えるリニアモータが構成されることを特徴とする請求項１記載のリニア搬送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架台等の機械装置の取付け面に対して複数のモジュールベースを直列に配置することで設置規模を容易に変更することが可能なリニア搬送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、架台上に設けられた取付け面に対して複数のモシーュールベースを直列に配置し、リニア搬送システムを構築する例が開示されている。前記モジュールベースにはリニアガイドの軌道レールが位置決めされると共に、かかる軌道レールに沿ってリニアモータ固定子が配置されている。また、前記軌道レールにはリニアガイドのスライダが組付けられると共に、当該スライダにはリニアモータ可動子を備えたキャリッジが装着されている。

【0003】

このため、複数のモジュールベースを前記取付け面上で直列に配置して、各モジュールベースに含まれる軌道レールを繋ぎ合わせることで、リニアモータによって推進されるキャリッジが複数のモジュールベースの上を連続的に移動可能なリニア搬送システムが構築される。このようなリニア搬送システムは例えば製品の生産ラインにおけるワークの搬送などに使用される。その際、組み合わせるモジュールベースの数を任意に変更することにより、リニア搬送システムの規模を容易に変更することが可能であり、製品の生産ラインの組み換えを容易に行うことが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０２１－１２４４２６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

その一方、取付け面上に複数のモジュールベースを組付ける際には、互いに隣接して配置された二基のモジュールベースの位置決めが極めて重要である。仮に前記取付け面上におけるモジュールベースの位置決め精度が低い場合には、一方のモジュールベースに含まれる軌道レールの端部と他方のモジュールベースに含まれる軌道レールの端部とが正しく接続されず、前記キャリッジの円滑な移動が損なわれてしまう。

【0006】

また、製品の生産ラインの組み換えを容易に行えるといった観点からすれば、熟練作業者でなくても互いに隣接して配置された二基のモジュールベースの位置決めを短時間で容易に行えることが重要である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、機械装置の取付け面に対して複数のモジュールベースを組付けてリニア搬送システムを構築するに際して、熟練作業者でなくても互いに隣接して配置されたモジュールベースの位置決めを短時間で容易に行うことができると共に、配置されるリニアモジュールの基数を容易に変更可能であり、製品の生産ラインの組み換えを容易に行うことが可能なリニア搬送システムを提供することにある。

【0008】

すなわち、本発明は、リニアガイドの軌道レールが位置決め固定された複数のモジュールベースを機械装置の取付け面に対して直列に配置し、一の軌道レールに組付けられたスライダが複数の軌道レールを順次乗り移りながら移動可能なリニア搬送システムであって、各モジュールベースの底面には、隣接するモジュールベースに向けて開放されると共に前記軌道レールの長手方向に合致して延びる位置合わせ溝が形成される一方、互いに隣接するモジュールベースに跨って前記位置合わせ溝に嵌合する棒状の軸決め部材が設けられ、各モジュールベースは前記軸決め部材を前記位置合わせ溝に嵌合させた状態で前記取付け面に固定されている。

【発明の効果】

【0009】

このような本発明によれば、機械装置の取付け面に対して複数のモジュールベースを組付けてリニア搬送システムを構築するに際して、熟練作業者でなくても互いに隣接して配置されたモジュールベースの位置決めを短時間で容易に行うことができると共に、そのリニア搬送システムの規模を容易に変更可能であり、製品の生産ラインの組み換えを容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のリニアリニア搬送システムを構築するリニアモジュールの一例を示す分解斜視図である。

【図2】図１に示すリニアモジュールの正面図である。

【図3】三基のリニアモジュールを直列に配置して構成したリニア搬送システムを示す側面図である。

【図4】連結部材を用いて二基のリニアモジュールを直列に配置する様子を示す斜視図である。

【図5】軸決め部材及び間隔調整部材の組み合わせを示す斜視図である。

【図6】各リニアモジュールと軸決め部材及び間隔調整部材の組み合わせ状態を示す分解斜視図である。

【図7】図３に示すリニア搬送システムを架台ユニットのベースプレート上に構築した一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を用いながら本発明のリニア搬送システムを詳細に説明する。

【0012】

図１及び図２は本発明のリニア搬送システムを構築するためのリニアモジュールの一例を示す斜視図及び正面図である。前記リニア搬送システム１は図1に示すリニアモジュール２の複数基を機械装置の取付け面に対して直列に配置して構成される。

【0013】

前記リニアモジュール２は、前記取付け面に対してボルト固定されるモジュールベース３と、このモジュールベース３に対して固定された軌道レール４と、前記軌道レール４に組付けられたスライダ５と、前記スライダ５に固定されたキヤリッジ６と、を備えている。前記軌道レール４と前記スライダ５はリニアガイドを構成しており、当該スライダ５は多数の転動体を介して前記軌道レール４に組付けられると共に、前記多数の転動体の無限循環路を備えている。このため、前記スライダ５は前記軌道レール４の長手方向へ自在に往復運動可能であり、当該スライダ５に固定されたキャリッジ６は前記モジュールベース３上を前記軌道レール４の長手方向へ沿って自在に移動可能である。また、前記軌道レール４は前記モジュールベース３に対して位置決めされており、当該モジュールベース３を機械装置の取付け面に対して位置決め固定すると、前記軌道レール４が前記取付け面に対して位置決めされ、前記キャリッジ６を前記取付け面上で高精度に移動させることが可能である。尚、これら軌道レール４とスライダ５の組み合わせとしては、必要とされる前記キャリッジ６の移動精度、荷重負荷能力に応じて公知のリニアガイドを任意に選択して使用することができる。

【0014】

また、この実施形態におけるリニア搬送システム１では前記キャリッジ６対してリニアモータ７によって前記軌道レール４の長手方向に沿った推力が与えられる。前記モジュールベース３にはリニアモータ７の固定子としてのコイル部材７ａが前記軌道レール４に沿って配列される一方、前記キャリッジ６にはリニアモータ７の可動子としてのマグネット部材７ｂが設けられている。前記マグネット部材７ｂは前記キャリッジ６の移動方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配列した構造となっている。

【0015】

更に、前記キャリッジ６にはリニアスケール８ａが設けられる一方、前記モジュールベース３には前記リニアスケール８ａと対向する位置にエンコーダ８ｂが設けられており、前記モジュールベース３に対する前記キャリッジ６の移動量に応じた出力信号を前記エンコーダ８ｂから得られるようになっている。従って、前記リニアモータ７に印加する駆動信号を前記エンコーダ８ｂの出力信号に基づいて制御することにより、前記モジュールベース３上での前記キャリッジ６の移動量を任意に制御することが可能である。尚、これらリニアスケール８ａとエンコーダ８ｂの組み合わせは、磁気式や光学式等の任意の方式を選択することができる。

【0016】

図３は三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを前記軌道レールの長手方向に沿って直列に配置して構成したリニア搬送システム１を示す側面図である。同図に示したリニア搬送システム１では、三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち、前記キャリッジ６及び前記スライダ５は一基のリニアモジュール２Ａにのみ設けられており、前記スライダ５は各リニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃに配設された軌道レール４を乗り移りながら、このリニア搬送システム１の全長にわたって往復運動することが可能である。尚、図３では三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを直列に配置した例を示しているが、配置するリニアモジュールの基数は必要とするリニア搬送システムの規模に応じて任意に決定することが可能である。

【0017】

図１に示されるように、各リニアモジュール２ではモジュールベース３の全長よりも軌道レール４の全長の方がわずかに短く設定されており、当該モジュールベース３の両端にはレール取付け面３０の一部が露出している。このため、二基のリニアモジュール２を直列に配置して機械装置の取付け面に固定した場合に、一方のリニアモジュール２の軌道レール４の端部と他方のリニアモジュール２の軌道レール４の端部とは隙間を介して離間した状態となる。図３に示すリニア搬送システムでは、リニアモジュール２Ａとリニアモジュール２Ｂの境界部、リニアモジュール２Ｂとリニアモジュール２Ｃの境界部に対して連結レール９が配置され、当該連結レール９は互いに隣接する二基のリニアモジュールを跨ぐようにして各リニアモジュール２のレール取付け面３０に固定される。これにより、直列に配置された三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの軌道レールが一本の案内軌道として構成される。

【0018】

このようにして三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを直列に配置して位置決め固定すると、各モジュールベース３に固定された軌道レール４が前記連結レール９を介して直列に結合され、長尺な一本の案内軌道が構成される。いずれかのリニアモジュール２に組付けられたキャリッジ６は当該案内軌道に沿って三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの上を連続的に移動することが可能となる。このため、各リニアモジュール２に設けられたコイル部材７ａに通電すると、前記スライダ５に固定されたキャリッジ６はリニアモータ７によって推進され、三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃによって構成された経路内を自在に往復運動することになる。従って、直列に配置するリニアモジュール２の基数を増減することにより、経路長を任意に変更してリニア搬送システム１を構築することができる。尚、複数のリニアモジュール２によって構成されたリニア搬送システム１は複数基のキャリッジ６を含むことも可能であり、その場合は各キャリッジ６に対して他のキャリッジ６から独立した個別の運動を与えることも可能である。

【0019】

前記リニアモジュール２を機械装置の取付け面に対して固定する際には、図４に示すように、互いに隣接する二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂの相互間の位置ずれを所定の範囲内に収めるために、連結部材１０が用いられる。図５に示すように、この連結部材１０は、二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂの連結方向に沿って配置される棒状の軸決め部材１１と、前記軸決め部材１１と直交する方向へ延びる棒状の間隔調整部材１２と、から構成されている。前記軸決め部材１１及び前記間隔調整部材１２のそれぞれは長手方向に直交する断面が長方形状に形成された角柱状の部材であり、長手方向の中央付近には凹所１３が形成されて、前記軸決め部材１１及び前記間隔調整部材１２の両者を直交させて組み合わせることが可能となっている。

【0020】

一方、図６に示すように、前記モジュールベース３の底面には前記軸決め部材１１が嵌合する位置合わせ溝１４が形成されている。この位置合わせ溝１４は前記モジュールベース３に固定された軌道レール４の長手方向と合致して延びており、当該位置合わせ溝１４の一端は前記モジュールベース３の端面に開放されている。従って、二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂを直列に配置した場合に、一方のリニアモジュール２Ａのモジュールベース３に形成された位置合わせ溝１４と他方のリニアモジュール２Ｂのモジュールベース３に形成されたそれとが一つの溝として配置され、当該溝に前記軸決め部材１１を二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂに跨った状態で嵌合させることが可能となる。

【0021】

また、前記モジュールベース３の底面には前記位置合わせ溝１４と直行する隙間調整溝１５が形成されている。この隙間調整溝１５は前記モジュールベース３の長手方向の端部、すなわち隣接配置される他のモジュールベース３に面した位置に設けられており、前記軌道レール４の幅方向に合致して延びている。そして、二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂを前記キャリッジ６の移動方向に沿って直列に配置した場合に、それぞれのモジュールベース３に形成された隙間調整溝１５が互いに向かい合い、前記間隔調整部材１２を収容する溝が形成されるようになっている。

【0022】

そして、機械装置の取付け面に対してリニア搬送システム１を組付ける際には、図６に示すように、軌道レール５の長手方向に沿って直列に配置される二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂのそれぞれのモジュールベース３の間に前記軸決め部材１１及び前記間隔調整部材１２を配置して、前記取付け面に対するこれらリニアモジュール２Ａ，２Ｂの相互の固定位置を調整する。すなわち、二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂに跨って前記軸決め部材１１を前記位置合わせ溝１４に嵌合させると、一方のリニアモジュール２Ａの軌道レール４の軸心と他方のリニアモジュール２Ｂの軌道レール４の軸心とを所定の誤差の範囲内で正対させ、その上で各リニアモジュール２Ａ，２Ｂを機械装置の取付け面に対して固定することができ、直列に配置された二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂの間における前記キャリッジ６の乗り移りを円滑に行うことが可能となる。

【0023】

また、二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂに跨って前記間隔調整部材１２を前記隙間調整溝１５に嵌合させ、かかる間隔調整部材１２を挟み込むようにしてこれらリニアモジュール２Ａ，２Ｂを前記取付け面に固定すると、一方のリニアモジュール２Ａの軌道レール４の端面と他方のリニアモジュール２Ｂの軌道レール４の端面との間隔を適切に設定することができ、一方のリニアモジュール２Ａと他方のリニアモジュール２Ｂとの境界に前記連結レール９を配置した場合に、直列に配置された二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂの軌道レール４を前記連結レール９で適切に接続して、前記キャリッジ６の円滑な移動を確保することが可能となる。

【0024】

尚、前記間隔調整部材１２は前記軸決め部材１１と組み合わせて前記モジュールベース３の下面側に配置する必要はない。例えば、機械装置の取付け面に二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂを仮固定した後に、前記隙間調整溝１５の長手方向の両端から当該隙間調整溝１５に対して前記間隔調整部材１２を挿入するようにしてもよい。この場合、当該間隔調整部材１２によって二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂの間隔を適切に設定した後に、これらリニアモジュール２Ａ，２Ｂを機械装置の取付け面へ本固定することで、直列に配置された二基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂを適切に配置して、前記キャリッジ６の円滑な移動を確保することが可能となる。

【0025】

図７は、複数の架台モジュール２０を連結して構成した架台ユニット２１に対して前記リニア搬送システム１を設置する様子を示す斜視図である。

【0026】

この架台ユニット２１は複数基の架台モジュール２０を一列に連結して使用することが可能であり、図７は二基の架台モジュール２０Ａ，２０Ｂを連結した状態を示している。各架台モジュール２０にはベースプレート２２が設けられており、当該ベースプレート２２に各種加工機やロボットアーム等を据え付けることによって、ワークに対する加工又は組立の工程のいずれかを分担させることが可能である。前記架台ユニット１には複数基の架台モジュール２０を貫くリニア搬送システム１を設けることが可能であり、このリニア搬送システム１を用いることで、加工や組み立ての対象となるワークを複数基の架台モジュール２０の連結方向に沿って自在に搬送することができる。

【0027】

すなわち、前記架台ユニット２１は複数基の架台モジュール２０の連結方向に沿ってワークを搬送しながら当該ワークに対して各種加工や組み立てを行うことが可能な生産ラインを構成するものである。また、複数基の架台モジュール２０の配列を組み替えることにより、ワークに対する各種加工や各種組立の順番を任意に入れ替え、生産ラインの構成の組み換えを容易に行えるようになっている。

【0028】

図７に示すように、各架台モジュール２０Ａ，２０Ｂのベースプレート２２には前記リニア搬送システム１のリニアモジュール２Ａ，２Ｃが同一直線状に位置するように予め固定されている。二基の架台モジュール２０Ａ，２０Ｂを連結すると、一方の架台モジュール２０Ａのベースプレート２２に固定されたリニアモジュール２Ａと他方の架台モジュール２０Ｂのベースプレート２２に固定されたリニアモジュール２Ｃの間には所定の間隔が生じるが、例えばこの間隔は前記リニアモジュール２Ｂの一基分となっている。このため、二基の架台モジュール２０Ａ，２０Ｂを相互に連結した後に、これら架台モジュールの境界を跨ぐようにしてリニアモジュール２Ｂをリニアモジュール２Ａとリニアモジュール２Ｃの間に挿入して、当該リニアモジュール２Ｂを各ベースプレート２２に固定すると、三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃが直列に結合される。

【0029】

前記リニアモジュール２Ｂの固定に際しては、前記連結部材１０を使用することにより、三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれに含まれる軌道レール４の軸心を所定の誤差の範囲内で正対させることができると共に、互いに対向する軌道レール４の端面の間に所定量のすき間を形成することができる。このため、直列に配置された三基のリニアモジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの間における前記キャリッジ６の乗り移りを円滑に行うことが可能となり、各リニアモジュール２に設けられたコイル部材７に通電すると、前記キャリッジ６はリニアモータ７によって推進されて、これら二基の架台モジュール２０Ａ，２０Ｂの上で往復運動することが可能となる。例えば、前記キャリッジ６にワークテーブルを固定すれば、複数基の架台モジュールを貫いてワークを搬送可能なリニア搬送システム１を構築することができる。

【0030】

尚、図を用いて説明した本発明の実施形態では、互いに隣接する二基のリニアモジュール２の間に前記軸決め部材１１と前記間隔調整部材１２の双方を配置した例を説明したが、前記モジュールベース３同士を互いに突き当てることで、互いに正対する軌道レール５の端面の間隔を適切に保つことができるのであれば、前記間隔調整部材１２は用いずに前記軸決め部材１１のみを用いるようにしても差し支えない。

【符号の説明】

【0031】

１… リニア搬送システム、２…リニアモジュール、３…モジュールベース、４…軌道レール、５…スライダ、６…キャリッジ、７…リニアモータ、１０…連結部材、１１…軸決め部材、１２…間隔調整部材、１３…凹所、１４…位置合わせ溝、１５…隙間調整溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】