【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つのアーム間でワークを挟持するチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のチャック装置としては、電磁ソレノイド（双安定リニヤーソレノイド）のコイルに通電してプランジャを直線移動させ、リンク機構を介して一対の平行アームを開閉させる構成とすることにより、それら平行アーム間でワークを挟持する構成としたものが公知である（例えば、特許文献１）。このものにおいては、プランジャが移動する際に、渦電流によって逆方向の力を発生させて平行アームの動作を緩慢にし、ソフトチャックする構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３９７７０号公報（段落番号［０００６］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した構成のものでは、各平行アームの位置を検出するものがないため、アームの細かな位置制御を行うことができない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アームの細かな位置制御が可能なチャック装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、対向配置された一対の電磁コイルと、これら一対の電磁コイル間に移動可能に配設され前記電磁コイルの通電に基づく電磁作用により移動される可動磁石と、この可動磁石と共に移動されるように設けられたアームとを有し、互いに対向した両アーム間でワークを挟持する２組のリニアアクチュエータと、磁気検出素子からなると共に前記各リニアアクチュエータに設けられ、前記可動磁石の移動に伴う磁気変化を検出することに基づき前記アームの位置を検出するアーム位置検出素子と、これらアーム位置検出素子の検出結果に基づき前記電磁コイルを制御して前記アームを移動させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記した手段によれば、各リニアアクチュエータにおいて、電磁コイルの通電に基づき可動磁石と共にアームが移動する。このとき、アーム位置検出素子が可動磁石の移動に伴う磁気変化を検出することに基づきアームの位置を検出する。制御手段は、そのアーム位置検出素子の検出結果に基づき電磁コイルを制御してアームの位置を制御するので、アームの細かな位置制御が可能である。また、各アーム位置検出素子は、可動磁石の移動に伴う磁気変化を検出する磁気検出素子により構成しているので、省スペースで、正確な位置検出が可能となる。
【０００８】
この場合、各リニアアクチュエータに、アームがワークに到達したことを検出するワーク検出手段を設けることが好ましい（請求項２の発明）。これによれば、ワーク検出手段により、アームがワークに到達したことを検出することで、ワークに対してアームが行き過ぎてしまうことを防止することが可能となる。
【０００９】
上記ワーク検出手段としては、アームとワークとの間の距離に応じて変化する電気信号を利用したものとすることもできる（請求項３の発明）。これによれば、アームがワークに接触する前に、アームとワークとの間の距離を検出することが可能となる。
請求項４の発明は、アームの目標位置をデジタルにて設定可能であることを特徴とする。これによれば、制御手段による制御が簡単にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図１０を参照して説明する。まず、図１及び図２には、チャック装置の全体の構成が示されている。これら図１及び図２において、２組のリニアアクチュエータ１，２が対向する状態で配置されている。これら２組のリニアアクチュエータ１，２は、基本的には同じ構成であるので、図１及び図２の左側のリニアアクチュエータ１を代表して、図３ないし図７も参照して説明する。
【００１１】
リニアアクチュエータ１は、基本的には、図５に示す固定子３と、図４に示す可動子４とから構成される。このうち、固定子３は、図５に示すように、上下のヨーク５，６と、前後のバックヨーク７，８と、これらバックヨーク７，８の内面側にプリント基板９を介して装着された一対の電磁コイル１０，１０とから構成されている。一対の電磁コイル１０，１０は、それぞれ小判状に巻回されていて、所定の隙間を介して対向配置されている。上下のヨーク５，６の内面には、当該ヨーク５，６に固定されたスライダガイド１１と、このスライダガイド１１に対してスライドするスライダ１２が設けられている。各スライダ１２は、一対の電磁コイル１０間に配置されて、図１の左右方向にスライド可能である。
【００１２】
これに対して可動子４は、図４に示すように、図示のように着磁された永久磁石からなる可動磁石１５と、この可動磁石１５を上下から保持するマグネットホルダ１６，１７と、下側のマグネットホルダ１７に連結部１８，１８を介して連結されたアーム１９とから構成されている。このうち、上下のマグネットホルダ１６，１７は、上記スライダ１２にこれと一体にスライドするように取り付けられている。可動磁石１５は、一対の電磁コイル１０間に配置され、スライダ１２と一体に図１の左右方向に移動可能とされている。
【００１３】
上記アーム１９は、上記固定子３の下側のヨーク６の下方に配置されている。アーム１９の右側面には、図７に示すように、一対の電極２０，２０が絶縁体２１を介して設けられていると共に、一対の電極２０間に溝部２２が形成されている。一対の電極２０，２０は、これらが導電性を有するワーク５０に接触した際に、そのワーク５０を介して導通することで、アーム１９がワーク５０に到達したことを検出するワーク検出手段を構成する。なお、図７において、各電極２０からはリード線２０ａが導出されている。この場合、ワーク５０は六角柱状のブロックとなっている。
【００１４】
そして、前後のバックヨーク７，８の左側部には、ストッパ２３が固定状態に設けられていて、このストッパ２３の内面側に、図６に示すように、磁気検出素子、例えばホール素子からなるアーム位置検出素子２４が設けられている。このアーム位置検出素子２４は、可動磁石１５の左側方に位置していて、その可動磁石１５が左右方向（矢印Ａ方向及び反矢印Ａ方向）へ移動することに伴い、可動磁石１５からの磁束が変化し、その磁束の変化を検出することに基づきアームの位置を検出する。
【００１５】
右側のリニアアクチュエータ２は、左側の上記リニアアクチュエータ１に対して次の点が異なっている。すなわち、図１及び図７において、右側のリニアアクチュエータ２のアーム２５の左側面には、溝部２２は形成されているが、電極２０は設けられていない。
ここで、左右のリニアアクチュエータ１，２は、互いのアーム１９，２５を対向させ状態で、それぞれの固定子３が所定の位置に固定される。
【００１６】
一方、図８には、チャック装置の電気的構成がブロックによって示されている。この図８において、制御手段を構成する制御装置２６は、例えばマイクロコンピュータを含んだ構成のもので、左右のリニアアクチュエータ１，２に共通のものである。この制御装置２６は、目標値などを入力するための入力手段２７と、リニアアクチュエータ１，２の各アーム位置検出素子２４と、左側のリニアアクチュエータ１の電極２０の各信号が入力されると共に、それらの信号と予め備えた制御プログラムに基づき、リニアアクチュエータ１，２の各電磁コイル１０を制御すると共に、表示手段２８を制御する機能を有している。
【００１７】
このとき、各アーム位置検出素子２４の検出信号は、図示しない増幅回路により増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されて制御装置２６に入力され、この値をアーム１９，２５の位置データとする。
【００１８】
ここで、例えば左側のリニアアクチュエータ１において、アーム１９（可動子４）の左右方向の可動幅（移動可能寸法）は、０．５ｍｍに規制されている。電磁コイル１０に一方向の電流を流し、アーム１９を左端に移動させたときの位置データをＰ０とし、次に、電磁コイル１０に電流を逆方向に流し、アーム１９を右端まで移動させたときの位置データをＰ１とする。そして、位置制御の分解能を上記可動幅の１／４０９６とした場合、図１０に示すように、アーム１９を移動させたい位置をＮとすると、目標となるアーム１９の位置データ（目標位置）ＰＮは、次式により求められる。
【００１９】
ＰＮ＝｛Ｎ×（Ｐ１−Ｐ０）／４０９６｝＋Ｐ０
上記構成において、ワーク５０を挟持すべく、入力手段２７によりアーム１９，２５の目標位置を入力しておく。制御装置２６は、その入力に基づき各リニアアクチュエータ１，２の電磁コイル１０に、アーム１９，２５が互いにワーク５０に向かうように通電する。すると、各可動磁石１５がスライダ１２と共に図１及び図２の矢印Ａ方向へ移動し、これに伴い各アーム１９，２５が同方向へ移動する。
【００２０】
このとき、制御装置２６は、アーム位置検出素子２４の検出信号によりアーム１９，２５の現在位置を検出し、その現在位置の位置データと、目標位置の位置データＰＮとの差がなくなるように電磁コイル１０に流す電流を制御する。これにより、両リニアアクチュエータ１，２の両アーム１９，２５間でワーク５０を挟持することができる（図９参照）。この場合、アーム１９，２５がワーク５０（目標位置）へ近づくにつれて、アーム１９，２５の移動速度（駆動トルク）を低下させることで、ワーク５０をソフトに挟持することが可能となる。
【００２１】
また、アーム１９の一対の電極２０がワーク５０に接触すると、これら電極２０間がワーク５０を介して導通するので、その信号を制御装置２６が受けることで、アーム１９がワーク５０に到達したことを検出する。制御装置２６は、アーム１９がワーク５０に到達したことを検出すると、電磁コイル１０に流す電流を小さくし、ワーク５０を保持するための電流に切り替える。なお、ワーク５０を挟持した後、その挟持を解放する際には、各電磁コイル１０に上記とは逆方向の電流を流すことで、アーム１９，２５がそれぞれワーク５０から離れる方向へ移動される。
【００２２】
上記した実施例によれば、各リニアアクチュエータ１，２において、アーム位置検出素子２４によりアーム１９，２５の位置を検出する構成としているので、それらアーム１９，２５の細かな位置制御が可能である。また、各アーム位置検出素子２４は、可動磁石１５の移動に伴う磁気変化を検出する磁気検出素子により構成しているので、省スペースで、正確な位置検出が可能となる。
【００２３】
また、一方のアーム１９に一対の電極２０を設け、この一対の電極２０により、アーム１９がワーク５０に到達したことを検出することで、ワーク５０に対してアーム１９が行き過ぎてしまうことを防止することが可能となる。
さらに、アーム１９，２５の目標位置をデジタルにて設定可能な構成としたので、制御装置２６の制御が簡単にできる。
【００２４】
図１１は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例は上記した第１実施例とは次の点が異なっている。すなわち、アーム１９の右側面部に、ワーク検出手段として、一対の電極２０に代えて、例えば渦電流変位センサ３０を設けている。
【００２５】
この渦電流変位センサ３０は、周知のように、励起用コイルと検出コイルとを備えていて、励起用コイルによってつくられた磁界により導電性のワーク５０に渦電流が発生する。この渦電流が発生する磁界と、励起用コイルの電流によってつくられた磁界と逆方向であり、これら２つの磁界が重なり合って、検出コイルの出力が変化する。その出力は、アーム１９とワーク５０との間の距離が小さいほど大きく、逆に距離が大きいほど小さくなるので、その検出コイルの出力からアーム１９とワーク５０との間の距離を非接触で検出することができる。つまり、この渦電流変位センサ３０は、アーム１９とワーク５０との間の距離に応じて変化する電気信号を利用したものである。
この場合、渦電流変位センサ３０に代えて、静電容量型変位センサを用いることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各リニアアクチュエータにおいて、アーム位置検出素子によりアームの位置を検出する構成としているので、それらアームの細かな位置制御が可能である。また、各アーム位置検出素子は、可動磁石の移動に伴う磁気変化を検出する磁気検出素子により構成しているので、省スペースで、正確な位置検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す縦断正面図
【図２】斜視図
【図３】リニアアクチュエータの要部の分解斜視図
【図４】リニアアクチュエータにおける可動子の斜視図
【図５】リニアアクチュエータにおける固定子の斜視図
【図６】アーム位置検出素子部分の斜視図
【図７】アーム及びワークの破断斜視図
【図８】電気的構成を示すブロック図
【図９】両アームによりワークを挟持した状態での斜視図
【図１０】アームの位置の割合と位置データとの関係を示す図
【図１１】本発明の第２実施例を示す図７相当図
【符号の説明】
図面中、１，２はリニアアクチュエータ、３は固定子、４は可動子、１０は電磁コイル、１５は可動磁石、１９はアーム、２０は電極（ワーク検出手段）、２２はワーク、２４はアーム位置検出素子、２５はアーム、２６は制御装置（制御手段）、５０はワークを示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a chuck device for holding a work between two arms.
[0002]
[Prior art]
This type of chuck device has a configuration in which a coil of an electromagnetic solenoid (a bistable linear solenoid) is energized to linearly move a plunger and open and close a pair of parallel arms via a link mechanism. 2. Description of the Related Art A configuration in which a work is sandwiched between them is known (for example, Patent Document 1). In this configuration, when the plunger moves, a force in the opposite direction is generated by eddy current to slow down the operation of the parallel arm and perform soft chucking.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-39770 (paragraph number [0006], FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration described above, there is no means for detecting the position of each parallel arm, so that it is not possible to perform fine position control of the arm.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a chuck device capable of finely controlling the position of an arm.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a pair of electromagnetic coils disposed to face each other, and is movably disposed between the pair of electromagnetic coils and moved by an electromagnetic action based on energization of the electromagnetic coils. And two sets of linear actuators having a movable magnet and an arm provided so as to be moved together with the movable magnet, and holding the work between the two arms facing each other. An arm position detecting element provided on a linear actuator for detecting a position of the arm based on detecting a magnetic change accompanying the movement of the movable magnet, and controlling the electromagnetic coil based on a detection result of the arm position detecting element. And control means for moving the arm.
[0007]
According to the above-described means, in each linear actuator, the arm moves together with the movable magnet based on the energization of the electromagnetic coil. At this time, the position of the arm is detected based on the fact that the arm position detecting element detects a magnetic change accompanying the movement of the movable magnet. Since the control means controls the position of the arm by controlling the electromagnetic coil based on the detection result of the arm position detecting element, fine control of the position of the arm is possible. Further, since each arm position detecting element is constituted by a magnetic detecting element for detecting a magnetic change due to the movement of the movable magnet, space-saving and accurate position detection is possible.
[0008]
In this case, it is preferable that each linear actuator is provided with a work detecting means for detecting that the arm has reached the work (the invention of claim 2). According to this, by detecting that the arm has reached the work by the work detection means, it is possible to prevent the arm from going too far with respect to the work.
[0009]
The work detection means may use an electric signal that changes according to the distance between the arm and the work (the invention of claim 3). According to this, it is possible to detect the distance between the arm and the work before the arm comes into contact with the work.
The invention according to claim 4 is characterized in that the target position of the arm can be set digitally. According to this, control by the control means can be easily performed.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIGS. 1 and 2 show the overall configuration of the chuck device. 1 and 2, two sets of linear actuators 1 and 2 are arranged to face each other. Since these two sets of linear actuators 1 and 2 have basically the same configuration, the linear actuator 1 on the left side in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS.
[0011]
The linear actuator 1 basically includes a stator 3 shown in FIG. 5 and a mover 4 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the stator 3 is mounted on the upper and lower yokes 5 and 6, the front and rear back yokes 7 and 8, and the printed yokes 9 on the inner surfaces of the back yokes 7 and 8. And a pair of electromagnetic coils 10 and 10. Each of the pair of electromagnetic coils 10 is wound in an oval shape, and is opposed to each other with a predetermined gap therebetween. On the inner surfaces of the upper and lower yokes 5, 6, a slider guide 11 fixed to the yokes 5, 6 and a slider 12 that slides with respect to the slider guide 11 are provided. Each slider 12 is disposed between a pair of electromagnetic coils 10 and is slidable in the left-right direction in FIG.
[0012]
On the other hand, as shown in FIG. 4, the mover 4 includes a movable magnet 15 composed of a permanent magnet magnetized as shown, magnet holders 16 and 17 for holding the movable magnet 15 from above and below, And an arm 19 connected to the magnet holder 17 on the side via connecting portions 18 and 18. Of these, the upper and lower magnet holders 16 and 17 are attached to the slider 12 so as to slide integrally therewith. The movable magnet 15 is disposed between the pair of electromagnetic coils 10 and is movable integrally with the slider 12 in the left-right direction of FIG.
[0013]
The arm 19 is arranged below the yoke 6 below the stator 3. As shown in FIG. 7, a pair of electrodes 20, 20 are provided via an insulator 21 on the right side surface of the arm 19, and a groove 22 is formed between the pair of electrodes 20. The pair of electrodes 20, 20 constitutes a work detection means for detecting that the arm 19 has reached the work 50 by conducting through the work 50 when they come into contact with the work 50 having conductivity. I do. In FIG. 7, a lead wire 20a is led out from each electrode 20. In this case, the work 50 is a hexagonal column-shaped block.
[0014]
A stopper 23 is fixedly provided on the left sides of the front and rear back yokes 7 and 8, and includes a magnetic detecting element, for example, a Hall element, as shown in FIG. An arm position detecting element 24 is provided. The arm position detecting element 24 is located on the left side of the movable magnet 15, and moves as the movable magnet 15 moves in the left and right direction (the direction of the arrow A and the direction of the opposite arrow A). Changes, and the position of the arm is detected based on the detection of the change in the magnetic flux.
[0015]
The right linear actuator 2 is different from the left linear actuator 1 in the following points. That is, in FIGS. 1 and 7, the groove portion 22 is formed on the left side surface of the arm 25 of the linear actuator 2 on the right side, but the electrode 20 is not provided.
Here, the left and right linear actuators 1 and 2 have their stators 3 fixed at predetermined positions with their arms 19 and 25 facing each other.
[0016]
On the other hand, FIG. 8 shows a block diagram of an electric configuration of the chuck device. In FIG. 8, the control device 26 constituting the control means has, for example, a configuration including a microcomputer, and is common to the left and right linear actuators 1 and 2. This control device 26 receives input signals 27 for inputting a target value and the like, each arm position detecting element 24 of the linear actuators 1 and 2, and each signal of the electrode 20 of the left linear actuator 1, and Based on these signals and a control program provided in advance, it has a function of controlling the electromagnetic coils 10 of the linear actuators 1 and 2 and a function of controlling the display means 28.
[0017]
At this time, the detection signal of each arm position detection element 24 is amplified by an amplification circuit (not shown), converted into a digital signal by an A / D converter (not shown), and input to the control device 26, and this value is output to the arm 19. , 25.
[0018]
Here, in the left linear actuator 1, for example, the movable width (movable dimension) of the arm 19 (movable element 4) in the left-right direction is regulated to 0.5 mm. When a current in one direction is applied to the electromagnetic coil 10 and the position data when the arm 19 is moved to the left end is set to P0, and then a current is applied to the electromagnetic coil 10 in the opposite direction and the arm 19 is moved to the right end. Is position data P1. When the position control resolution is 1/4096 of the movable width, as shown in FIG. 10, assuming that the position at which the arm 19 is to be moved is N, position data (target position) PN of the target arm 19 is set. Is obtained by the following equation.
[0019]
PN = {N × (P1-P0) / 4096} + P0
In the above configuration, the input means 27 inputs the target positions of the arms 19 and 25 in order to hold the work 50. The controller 26 energizes the electromagnetic coils 10 of the linear actuators 1 and 2 based on the input so that the arms 19 and 25 move toward the work 50. Then, each movable magnet 15 moves together with the slider 12 in the direction of the arrow A in FIGS. 1 and 2, and accordingly each arm 19, 25 moves in the same direction.
[0020]
At this time, the control device 26 detects the current positions of the arms 19 and 25 based on the detection signal of the arm position detection element 24, and controls the electromagnetic waves so that the difference between the current position data and the target position data PN is eliminated. The current flowing through the coil 10 is controlled. Thus, the work 50 can be held between the arms 19 and 25 of the linear actuators 1 and 2 (see FIG. 9). In this case, as the arms 19 and 25 move closer to the work 50 (target position), the moving speed (drive torque) of the arms 19 and 25 is reduced, so that the work 50 can be softly held.
[0021]
When the pair of electrodes 20 of the arm 19 comes into contact with the work 50, conduction between the electrodes 20 is made via the work 50, so that the signal is received by the control device 26 so that the arm 19 reaches the work 50. Is detected. When detecting that the arm 19 has reached the work 50, the control device 26 reduces the current flowing through the electromagnetic coil 10 and switches to a current for holding the work 50. When the work 50 is released after the work 50 has been held, the arms 19 and 25 are moved in the directions away from the work 50 by flowing a current in the opposite direction to that described above to each electromagnetic coil 10. .
[0022]
According to the above-described embodiment, in each of the linear actuators 1 and 2, the position of the arms 19 and 25 is detected by the arm position detecting element 24, so that the positions of the arms 19 and 25 can be finely controlled. . Further, since each arm position detecting element 24 is constituted by a magnetic detecting element for detecting a magnetic change due to the movement of the movable magnet 15, space-saving and accurate position detection is possible.
[0023]
Further, a pair of electrodes 20 is provided on one arm 19, and by detecting that the arm 19 has reached the work 50, the pair of electrodes 20 prevents the arm 19 from going too far with respect to the work 50. It is possible to do.
Furthermore, since the target positions of the arms 19 and 25 are digitally set, the control of the control device 26 can be simplified.
[0024]
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in the following points. That is, for example, an eddy current displacement sensor 30 is provided on the right side surface of the arm 19 instead of the pair of electrodes 20 as a work detection unit.
[0025]
As is well known, the eddy current displacement sensor 30 includes an excitation coil and a detection coil, and an eddy current is generated in the conductive work 50 by a magnetic field generated by the excitation coil. The direction of the magnetic field generated by the eddy current is opposite to the direction of the magnetic field generated by the current of the excitation coil. These two magnetic fields overlap, and the output of the detection coil changes. The output increases as the distance between the arm 19 and the work 50 decreases, and decreases as the distance increases. Therefore, the distance between the arm 19 and the work 50 is detected from the output of the detection coil in a non-contact manner. can do. That is, the eddy current displacement sensor 30 uses an electric signal that changes according to the distance between the arm 19 and the work 50.
In this case, a capacitance type displacement sensor can be used instead of the eddy current displacement sensor 30.
[0026]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, in each linear actuator, the position of the arm is detected by the arm position detecting element, so that fine position control of these arms is possible. Further, since each arm position detecting element is constituted by a magnetic detecting element for detecting a magnetic change due to the movement of the movable magnet, accurate position detection is possible in a small space.
[Brief description of the drawings]
1 is a longitudinal sectional front view showing a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a perspective view; FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of a linear actuator; FIG. 4 is a perspective view of a mover in the linear actuator; FIG. 6 is a perspective view of a stator in a linear actuator. FIG. 6 is a perspective view of an arm position detecting element portion. FIG. 7 is a cutaway perspective view of an arm and a work. FIG. FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a work is held. FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a position ratio of an arm and position data. FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 7 showing a second embodiment of the present invention.
In the drawings, 1 and 2 are linear actuators, 3 is a stator, 4 is a mover, 10 is an electromagnetic coil, 15 is a movable magnet, 19 is an arm, 20 is an electrode (work detecting means), 22 is a work, and 24 is an arm. A position detecting element, 25 is an arm, 26 is a control device (control means), and 50 is a work.
