CN112867588B - 致动器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明在进行工件的拾取的致动器系统中，谋求生产节拍时间的缩短、工件的损伤减轻。致动器系统具备进行工件的拾取的致动器、用于检测与作用于工件的外力相关的物理量的外力探测传感器、不经由通信网与致动器以及外力探测传感器连接并用于在接收到作为请求工件的拾取的信号的拾取请求信号时基于外力探测传感器的感测结果控制致动器的头单元、经由通信网与头单元连接并用于对头单元发送拾取请求信号的控制装置。

Description

致动器系统
技术领域
本发明涉及致动器系统。
背景技术
作为进行工件的拾取和放置的致动器，已知有在使中空的轴件(shaft)的前端部与工件接触的状态下，使轴件内为负压，由此使轴件的前端部吸附工件的致动器(例如，参照专利文献1。)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-164347号公报
发明内容
发明要解决的课题
在通过如上述现有技术那样的致动器进行工件的拾取的情况下，需要感测轴件的前端部与工件接触、在轴件的前端部吸附有工件等，并基于这些感测结果，控制轴件的位置、轴件内的压力等。
然而，若经由通信网与致动器连接的PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)等控制装置控制轴件的位置、轴件内的压力，则各种传感器的感测结果会经由通信网从致动器向控制装置发送，并且基于各种传感器的感测结果而生成的控制信号经由通信网从控制装置向致动器发送，因此控制装置与致动器之间的各种信号的授受有可能花费时间。由此，存在从进行基于各种传感器的感测之后到与这些感测结果对应的控制内容反映到致动器的动作为止所花费的时间也变长的担忧。其结果是，有可能生产节拍时间变长或者对工件造成损伤。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种在进行工件的拾取的致动器的控制系统中，能够对生产节拍时间的缩短、工件的损伤减轻有贡献的技术。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的致动器系统，具备：
致动器，其具备在轴方向上能够移动的构件即其前端部构成为能够保持工件的可动构件，通过使所述可动构件向轴方向移动来使该可动构件的前端部向给定的位置移动，通过使所述可动构件的前端部产生保持力来使该前端部保持工件，从而进行该工件的拾取；
外力探测传感器，其用于检测与作用于所述工件的外力相关的物理量；
头单元，其不经由通信网与所述致动器以及所述外力探测传感器连接，并用于在接收到作为请求工件的拾取的信号的拾取请求信号时，基于所述外力探测传感器的感测结果，控制所述可动构件向轴方向的移动和/或所述轴件的前端部的保持力，由此使所述致动器进行工件的拾取动作；以及
控制装置，其经由通信网与所述头单元连接，并用于对所述头单元发送所述拾取请求信号。
发明效果
根据本发明，在进行工件的拾取的致动器的控制系统中，能够对生产节拍时间的缩短、工件的损伤减轻有贡献。
附图说明
图1是示出本实施方式所涉及的致动器系统的概略结构的图。
图2是实施方式所涉及的致动器的外观图。
图3是示出了实施方式所涉及的致动器的内部构造的概略结构图。
图4是示出了实施方式所涉及的轴件壳体和轴件的前端部的概略结构的剖视图。
图5是示出在致动器系统的各构成要素之间收发的数据的流程以及各构成要素进行的处理的流程的概略的流程图。
图6是示出在头电路中进行的拾取处理的流程的流程图。
图7是示出在头电路中进行的放置处理的流程的流程图。
具体实施方式
本发明所涉及的致动器系统具备致动器、外力探测传感器、头单元以及控制装置。致动器具备在轴方向上能够移动的可动构件。可动构件的前端部构成为能够保持工件。作为保持工件的方法，例如能够使用通过使可动构件的前端部产生负压来将工件吸附在该前端部的方法、在可动构件的前端部安装夹具(gripper)、机械手等而把持工件的方法等。此外，致动器设置有外力探测传感器，该外力探测传感器用于检测与在上述可动构件的前端部保持工件时作用于该工件的外力相关的物理量。致动器能够基于该外力探测传感器的感测结果，控制可动构件向轴方向的移动和/或可动构件的前端部的保持力。
在通过上述的致动器进行工件的拾取的情况下，通过使可动构件的前端部产生保持力，使该前端部保持工件。然后，在使可动构件的前端部保持工件的状态下，使该可动构件向轴方向上侧移动，由此达成工件的拾取。另外，在为了使可动构件的前端部保持工件而使该前端部的保持力增加的过程中，若从该前端部的保持力达到适当的保持力之后到使保持力的增加停止为止的时间变长，则有可能生产节拍时间变长，或者对可动构件的前端部、工件造成损伤。因此，在可动构件的前端部的保持力达到适当的保持力时，需要根据外力探测传感器的感测结果迅速判定可动构件的前端部的保持力达到了适当的保持力，而使保持力的增加迅速停止，并且使可动构件向轴方向上侧的移动迅速开始。
在此，假设若通过经由通信网与致动器连接的如PLC等那样的控制装置来控制可动构件向轴方向的移动、可动构件的前端部的保持力，则外力探测传感器的感测结果会经由通信网从致动器侧向控制装置发送，因此在控制装置获取外力探测传感器的感测结果之前有可能花费时间。由此，有可能生产节拍时间不必要地增加，或者可动构件的前端部、工件受到损伤。这样的问题在致动器通过使可动构件的前端部产生负压来将工件吸附在该前端部的结构中容易变得显著。
在通过使可动构件的前端部产生负压来将工件吸附在该前端部的结构中，例如，可动构件为在轴方向上能够移动的轴件，构成为在其前端部具有中空部。在该情况下，致动器例如构成为通过使轴件向轴方向移动从而使该轴件的前端部向该前端部与工件接触的位置(给定的位置)移动，并通过使中空部产生负压来使轴件的前端部吸附工件，从而进行该工件的拾取。此外，外力探测传感器例如构成为包含：载荷探测传感器，其设置在作为用于向轴件传达用于使轴件向轴方向移动的动力的构件的传递构件，并用于探测作用于轴件的载荷；以及吸附探测传感器，其安装在作为在使轴件的中空部为负压时从该中空部吸出的空气流通的通路的空气通路，并用于探测在轴件的前端部吸附有工件。
在如上述的那样构成的致动器中，能够基于载荷探测传感器的感测结果，判定轴件的前端部是否与工件接触等。此外，在如上述的那样构成的致动器中，能够基于吸附探测传感器的感测结果，判定在轴件的前端部是否吸附有工件。在通过这样的致动器进行工件的拾取的情况下，首先，从放置有工件的位置的上方使轴件向轴方向下侧移动，使轴件的前端部与工件接触。另外，若轴件向轴方向下侧的移动在轴件的前端部与工件接触之后还继续，则对轴件的前端部、工件施加过大的载荷，由此存在对轴件的前端部、工件造成损伤的担忧。因此，在轴件的前端部与工件接触时，需要根据载荷探测传感器的感测结果迅速判定轴件的前端部与工件的接触，并且使轴件向轴方向下侧的移动迅速停止。
在此，假设若通过经由通信网与致动器连接的控制装置来控制轴件向轴方向的移动，则载荷探测传感器的感测结果会经由通信网从致动器侧向控制装置发送，因此在控制装置获取载荷探测传感器的感测结果之前有可能花费时间。由此，从轴件的前端部与工件接触的时刻起到控制装置判定轴件的前端部与工件的接触的时刻为止的时滞有可能变大。进而，在控制装置判定了轴件的前端部与工件的接触之后，若用于使轴件向轴方向下侧的移动停止的控制信号(停止请求)经由通信网从控制装置向致动器发送，则在致动器接收上述停止请求之前有可能花费时间。由此，从控制装置判定了轴件的前端部与工件的接触的时刻起到致动器开始进行与上述停止请求对应的动作的时刻为止的时滞也有可能变大。因而，若通过经由通信网与致动器连接的控制装置来控制轴件向轴方向的移动，则由于从轴件的前端部与工件接触的时刻起到轴件向轴方向下侧的移动停止的时刻为止的时间变长，所以轴件向轴方向下侧的移动在轴件的前端部与工件接触之后还继续，从而轴件的前端部、工件有可能受到损伤。
此外，在通过上述致动器进行工件的拾取的情况下，在使轴件的前端部与工件接触的状态下，使该前端部产生负压，由此使该前端部吸附工件。然后，在使轴件的前端部吸附工件的状态下，使该轴件向轴方向上侧移动，由此达成工件的拾取。另外，若从轴件的前端部与工件接触的时刻起到中空部内的空气的抽吸开始的时刻为止的时间、从工件被吸附在轴件的前端部的时刻起到轴件向轴方向上侧的移动开始的时刻为止的时间变长，则存在生产节拍时间不必要地变长的担忧。因此，在轴件的前端部与工件接触时，需要根据载荷探测传感器的感测结果，迅速判定轴件的前端部与工件的接触，并且使中空部内的空气的抽吸迅速开始。然后，在工件被吸附在轴件的前端部时，需要根据吸附探测传感器的感测结果，迅速判定轴件的前端部与工件的吸附，并且使轴件向轴方向上侧的移动迅速开始。
在此，若通过经由通信网与致动器连接的控制装置来控制轴件向轴方向的移动、中空部的压力，则如前所述，从轴件的前端部与工件接触的时刻起到控制装置判定轴件的前端部与工件的接触的时刻为止的时滞有可能变大，进而，从控制装置判定了轴件的前端部与工件的接触的时刻起到致动器开始进行中空部内的空气的抽吸的时刻为止的时滞也有可能变大。此外，吸附探测传感器的感测结果会经由通信网从致动器侧向控制装置发送，因此在控制装置获取吸附探测传感器的感测结果之前有可能花费时间。由此，从工件被吸附在轴件的前端部的时刻起到控制装置判定轴件的前端部与工件的吸附的时刻为止的时滞有可能变大。而且，在控制装置判定了轴件的前端部与工件的吸附之后，若用于使轴件向轴方向上侧的移动开始的控制信号(上升请求)经由通信网从控制装置向致动器发送，则在致动器接收上述上升请求之前有可能花费时间。由此，从控制装置判定了轴件的前端部与工件的吸附的时刻起到致动器开始进行与上述上升请求对应的动作的时刻为止的时滞也有可能变大。因而，若通过经由通信网与致动器连接的控制装置来控制轴件向轴方向的移动、中空部的压力，则有可能生产节拍时间不必要地增加。
针对上述的各种问题，在本发明所涉及的致动器系统中，将不经由通信网而与致动器、载荷探测传感器以及吸附探测传感器连接的头单元配置在致动器与控制装置之间，使得该头单元基于载荷探测传感器以及吸附探测传感器的感测结果，控制轴件向轴方向的移动以及中空部的压力。与此相伴地，使控制装置不具有控制轴件向轴方向的移动以及中空部的压力的功能，而具有将请求工件的拾取的信号(拾取请求信号)经由通信网向头单元发送的功能。根据这样构成的致动器系统，通过在致动器侧与头单元之间授受信号，能够进行工件的拾取，因此能够将前述的各种时滞抑制得较小。由此，在为了拾取工件而使轴件向轴方向下侧移动的情况下，从轴件的前端部与工件接触的时刻起到轴件向轴方向下侧的移动停止的时刻为止的时间变短，由此抑制轴件向轴方向下侧的移动在轴件的前端部与工件接触之后还继续，也抑制轴件的前端部、工件受到损伤。此外，能够将从轴件与工件接触的时刻起到中空部内的空气的抽吸开始的时刻为止的时间抑制得较短，并且能够将从工件被吸附在轴件的前端部的时刻起到轴件向轴方向上侧的移动开始的时刻为止的时间也抑制的较短，因此也能够抑制生产节拍时间的不必要的增加。
以下，基于附图对本发明的具体的实施例进行说明。本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，则主旨并不在于将发明的技术的范围仅限定于这些。
<实施方式>
(系统结构)
图1是示出本发明所涉及的致动器系统800的概略结构的图。致动器系统800具备：致动器1，其用于进行工件的拾取和放置；移动装置801，其用于变更致动器1的位置；控制装置(PLC)802，其用于控制移动装置801；以及控制器803，其用于控制致动器1。
(移动装置801)
移动装置801是用于在第1水平轴方向以及与第1水平轴方向正交的第2水平轴方向上移动自由地支承致动器1的运动引导装置。另外，以下，将第1水平轴称为“X轴”，将第2水平轴称为“Y轴”。如图1所示，移动装置801具备：第1导轨801a，其在X轴方向上延伸；第1托架810a，其组装为能够相对于第1导轨801a在X轴方向上相对移动；以及第1驱动装置811a，其用于使第1托架810a相对于第1导轨801a向X轴方向相对移动。进而，移动装置801具备：第2导轨801b，其在Y轴方向上延伸；第2托架810b，其组装为能够相对于第2导轨801b在Y轴方向上相对移动；以及第2驱动装置811b，其用于使第2托架810b相对于第2导轨801b向Y轴方向相对移动。而且，在第1托架810a固定致动器1，另一方面，在第2托架810b固定第1导轨801a的基端侧。移动装置801的第1驱动装置811a以及第2驱动装置811b经由网络N1，与PLC802连接。在此所说的网络N1例如为WAN(Wide Area Network，广域网)、LAN(Local AreaNetwork，局域网)的通信网。PLC802经由通信网控制第1驱动装置811a以及第2驱动装置811b，由此能够变更X-Y轴方向上的致动器1的位置。另外，移动装置801的结构并不限定于图1所示的例子，例如也可以代替第2导轨801b，使用用于使第1导轨801a转动的装置，由此变更X-Y轴方向上的致动器1的位置。总而言之，移动装置801只要是能够变更X-Y轴方向上的致动器1的位置的结构，也可以采用使用公知的装置的其他结构。
(致动器1)
图2是本实施方式所涉及的致动器1的外观图。致动器1具有外形为大致长方体的壳体2，在壳体2安装有盖200。图3是示出了本实施方式所涉及的致动器1的内部构造的概略结构图。在壳体2的内部收容有轴件10的一部分。该轴件10的前端部10A侧形成为中空。轴件10以及壳体2的材料例如能够使用金属(例如铝)，但是也能够使用树脂等。另外，在以下的说明中，设定X-Y-Z正交坐标系，参照该X-Y-Z正交坐标系对各构件的位置进行说明。将壳体2的最大的面的长边方向即轴件10的中心轴100的方向作为Z轴方向，将壳体2的最大的面的短边方向作为X轴方向，将与壳体2的最大的面正交的方向作为Y轴方向。使这些X轴方向以及Y轴方向表示与前述的图1所示的X轴方向以及Y轴方向相同的方向。此外，Z轴方向为相对于包含X轴以及Y轴的面垂直的方向，在本例子中设为表示铅垂方向。另外，以下，将图2、3中的Z轴方向上的上侧作为致动器1的上侧，将图2、3中的Z轴方向上的下侧作为致动器1的下侧。此外，将图2、3中的X轴方向上的右侧作为致动器1的右侧，将图2、3中的X轴方向上的左侧作为致动器1的左侧。此外，将图2、3中的Y轴方向上的跟前侧作为致动器1的跟前侧，将图2、3中的Y轴方向上的里侧作为致动器1的里侧。壳体2的Z轴方向上的尺寸比X轴方向上的尺寸长，X轴方向上的尺寸比Y轴方向上的尺寸长。在壳体2中，相当于与Y轴方向正交的一个面(图2中的跟前侧的面)的部位开口，将该开口通过盖200闭塞。盖200例如通过螺钉固定在壳体2。
在壳体2内收容有使轴件10绕其中心轴100旋转的旋转马达20、使轴件10在沿着其中心轴100的方向(即，Z轴方向)上相对于壳体2相对地直线运动的直线运动马达30、空气控制机构60。此外，在壳体2的Z轴方向上的下端面202安装有轴件壳体50，该轴件壳体50插通有轴件10。在壳体2形成有凹部202B，使得从下端面202朝向该壳体2的内部凹陷，轴件壳体50的一部分被插入该凹部202B。在该凹部202B的Z轴方向上的上端部，在Z轴方向上形成有贯通孔2A，轴件10插通该贯通孔2A以及轴件壳体50。轴件10的Z轴方向下侧的前端部10A从轴件壳体50向外部突出。轴件10设置在壳体2的X轴方向上的中心且Y轴方向上的中心。也就是说，轴件10被设置为，通过壳体2的X轴方向上的中心以及Y轴方向上的中心并在Z轴方向上延伸的中心轴与轴件10的中心轴100重叠。轴件10通过直线运动马达30在Z轴方向上直线运动，并且通过旋转马达20绕中心轴100旋转。
作为轴件10的前端部10A的相反侧的端部(Z轴方向上的上侧的端部)的基端部10B侧收容在壳体2内，与旋转马达20的输出轴21连接。该旋转马达20将轴件10支承为能够旋转。旋转马达20的输出轴21的中心轴与轴件10的中心轴100一致。旋转马达20除了输出轴21以外，还具有固定件22、在固定件22的内部旋转的旋转件23、检测输出轴21的旋转角度的旋转编码器24。通过旋转件23相对于固定件22旋转，输出轴21以及轴件10也相对于固定件22连动地旋转。
直线运动马达30具有固定在壳体2的固定件31、相对于固定件31相对地在Z轴方向上移动的可动件32。直线运动马达30例如为线性马达。在固定件31设置有多个线圈31A，在可动件32设置有多个永磁32A。线圈31A在Z轴方向上以给定间距配置，并且以U、V、W相的三个线圈31A为一组而设置有多个。在本实施方式中，通过使三相电枢电流流过这些U、V、W相的线圈31A，从而产生直线运动地移动的移动磁场，使可动件32相对于固定件31直线运动地移动。在直线运动马达30设置有检测相对于固定件31的可动件32的相对位置的线性编码器38。另外，也可以代替上述结构，在固定件31设置永磁，在可动件32设置多个线圈。
直线运动马达30的可动件32与旋转马达20的固定件22经由直线运动工作台33连结。直线运动工作台33能够伴随着直线运动马达30的可动件32的移动而移动。直线运动工作台33的移动由直线运动引导装置34在Z轴方向上进行引导。直线运动引导装置34具有固定在壳体2的导轨34A和组装在导轨34A的滑块34B。导轨34A在Z轴方向上延伸，滑块34B构成为能够沿着导轨34A在Z轴方向上移动。
直线运动工作台33固定在滑块34B，能够与滑块34B一起在Z轴方向上移动。直线运动工作台33经由两个连结臂35与直线运动马达30的可动件32连结。两个连结臂35将可动件32的Z轴方向上的两端部和直线运动工作台33的Z轴方向上的两端部连结。此外，直线运动工作台33在比两端部靠中央侧，经由两个连结臂36(相当于本发明的传递构件)与旋转马达20的固定件22连结。另外，将Z轴方向上侧的连结臂36称为第1臂36A，将Z轴方向下侧的连结臂36称为第2臂36B。此外，在不区分第1臂36A和第2臂36B的情况下，简称为连结臂36。由于直线运动工作台33和旋转马达20的固定件22经由该连结臂36与旋转马达20的固定件22连结，所以旋转马达20的固定件22也伴随着直线运动工作台33的移动而移动。此外，连结臂36的剖面为四边形。在各连结臂36的朝向Z轴方向上的上侧的面固定有应变计37(相当于本发明的载荷探测传感器)。另外，将固定在第1臂36A的应变计37称为第1应变计37A，将固定在第2臂36B的应变计37称为第2应变计37B。在不区分第1应变计37A和第2应变计37B的情况下，简称为应变计37。另外，本实施方式的两个应变计37分别设置在连结臂36的朝向Z轴方向上的上侧的面，但是也可以代替于此，分别设置在连结臂36的朝向Z轴方向上的下侧的面。
空气控制机构60是用于使轴件10的前端部10A产生正压、负压的机构。即，空气控制机构60在工件W的拾取时，通过抽吸轴件10内的空气，使该轴件10的前端部10A产生负压。由此，工件W被吸附在轴件10的前端部10A。此外，空气控制机构60在工件W的放置时，通过将空气送入轴件10内，使该轴件10的前端部10A产生正压。由此，吸附在轴件10的前端部10A的工件W从前端部10A脱离。
空气控制机构60具有正压的空气流通的正压通路61A(参照单点划线。)、负压的空气流通的负压通路61B(参照双点划线。)、由正压的空气以及负压的空气共用的共用通路61C(参照虚线。)。正压通路61A的一端与设置在壳体2的Z轴方向上的上端面201的正压用连接器62A连接，正压通路61A的另一端与正压用的电磁阀(以下，称为正压电磁阀63A。)连接。正压电磁阀63A由后述的头电路7开闭。另外，正压通路61A的一端侧的部分通过管道610构成，另一端侧的部分通过开设在块600的孔构成。正压用连接器62A贯通壳体2的Z轴方向上的上端面201，与排出空气的泵等相连的管道从外部连接在正压用连接器62A。
负压通路61B的一端与设置在壳体2的Z轴方向上的上端面201的负压用连接器62B连接，负压通路61B的另一端与负压用的电磁阀(以下，称为负压电磁阀63B。)连接。负压电磁阀63B由后述的头电路7开闭。另外，负压通路61B的一端侧的部分通过管道620构成，另一端侧的部分通过开设在块600的孔构成。负压用连接器62B贯通壳体2的Z轴方向上的上端面201，与抽吸空气的泵等相连的管道从外部连接在负压用连接器62B。
共用通路61C通过开设在块600的孔构成。共用通路61C的一端分岔为两个而与正压电磁阀63A以及负压电磁阀63B连接，共用通路61C的另一端与作为形成在壳体2的贯通孔的空气流通路202A连接。空气流通路202A与轴件壳体50连通。通过打开负压电磁阀63B且关闭正压电磁阀63A，负压通路61B与共用通路61C连通，因此在共用通路61C内产生负压。于是，经由空气流通路202A从轴件壳体50内抽吸空气。另一方面，通过打开正压电磁阀63A且关闭负压电磁阀63B，正压通路61A与共用通路61C连通，因此在共用通路61C内产生正压。于是，经由空气流通路202A向轴件壳体50内供给空气。
在上述的共用通路61C设置有本发明所涉及的吸附探测传感器。即，在上述的共用通路61C设置有检测该共用通路61C内的空气的压力的压力传感器64和检测该共用通路61C内的空气的流量的流量传感器65。另外，压力传感器64以及流量传感器65未必一定要配置在共用通路61C，也可以设置在空气流通路202A。总而言之，压力传感器64以及流量传感器65只要配置在负压电磁阀63B与轴件10的前端部10A之间的空气流通的路径(空气通路)即可。另外，本发明所涉及的吸附探测传感器也可以仅由压力传感器64和流量传感器65中任一者构成。
在此，在图3所示的致动器1中，正压通路61A以及负压通路61B的一部分通过管道构成，另一部分通过开设在块600的孔构成，但是并不限于此，也能够将全部的通路通过管道构成，也能够将全部的通路通过开设在块600的孔构成。对于共用通路61C也同样，也能够全部通过管道构成，也能够并用管道而构成。另外，管道610以及管道620的材料可以是树脂等具有柔软性的材料，也可以是金属等不具有柔软性的材料。此外，也可以代替使用正压通路61A来向轴件壳体50供给正压，而供给大气压。
此外，在壳体2的Z轴方向上的上端面201设置有成为用于冷却旋转马达20的空气的入口的连接器(以下，称为入口连接器91A。)以及成为来自壳体2的空气的出口的连接器(以下，称为出口连接器91B。)。入口连接器91A以及出口连接器91B分别贯通壳体2的上端面201，以使空气能够流通。与排出空气的泵等相连的管道从壳体2的外部连接在入口连接器91A，排出从壳体2流出的空气的管道从壳体2的外部连接在出口连接器91B。在壳体2的内部设置有用于冷却旋转马达20的空气流通的金属制的管(以下，称为冷却管92。)，该冷却管92的一端与入口连接器91A连接。冷却管92形成为从入口连接器91A在Z轴方向上延伸至壳体2的下端面202附近，在该下端面202附近弯曲，另一端侧朝向旋转马达20。这样，通过从Z轴方向上的下侧向壳体2内供给空气，能够进行高效的冷却。此外，冷却管92贯通该固定件31的内部，以使从直线运动马达30的线圈31A夺取热。在冷却管92的周围配置有线圈31A，以使从设置在固定件31的线圈31A夺取更多的热。
在壳体2的Z轴方向上的上端面201连接有包含供给电力的电线、信号线的连接器41。此外，在壳体2设置有头电路7。从连接器41引入到壳体2内的电线、信号线与头电路7连接。头电路7具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、EPROM(ErasableProgrammable ROM，可擦可编程ROM)，它们通过总线相互连接。CPU将从后述的控制器803提供的各种程序加载到RAM的作业区域并执行，通过该程序的执行，控制旋转马达20、直线运动马达30、正压电磁阀63A、负压电磁阀63B等，由此使工件W的拾取、放置实现。此外，使得压力传感器64、流量传感器65、应变计37、旋转编码器24以及线性编码器38的输出信号输入到头电路7。
图4是示出了轴件壳体50和轴件10的前端部10A的概略结构的剖视图。轴件壳体50具有壳体主体51、两个环52、过滤器53、过滤器止动件54。在壳体主体51形成有插通轴件10的贯通孔51A。贯通孔51A在Z轴方向上贯通壳体主体51，该贯通孔51A的Z轴方向上的上端与形成在壳体2的贯通孔2A连通。贯通孔51A的直径比轴件10的外径大。因此，在贯通孔51A的内表面与轴件10的外表面设置有间隙。在贯通孔51A的两端部设置有扩大了孔的直径的扩径部51B。在两个扩径部51B分别嵌入有环52。环52形成为筒状，环52的内径比轴件10的外径稍微大。因此，在环52的内表面与轴件10的外表面之间也形成有间隙。因此，轴件10能够在环52的内部在Z轴方向上移动，并且轴件10能够在环52的内部绕中心轴100旋转。其中，在环52的内表面与轴件10的外表面之间形成的间隙比在除了扩径部51B以外的贯通孔51A的内表面与轴件10的外表面之间形成的间隙小。另外，将Z轴方向上侧的环52称为第1环52A，将Z轴方向下侧的环52作为第2环52B。在不区分第1环52A和第2环52B的情况下，简称为环52。环52的材料例如能够使用金属或树脂。
在壳体主体51的Z轴方向上的中央部形成有在X轴方向上的左右两方向上伸出的伸出部511。在伸出部511形成有安装面511A，该安装面511A是与壳体2的下端面202平行的面，并且是在将轴件壳体50向壳体2的下端面202安装时，与该下端面202相接的面。安装面511A是与中心轴100正交的面。此外，在将轴件壳体50安装在壳体2时，作为轴件壳体50的一部分的比安装面511A靠Z轴方向上的上侧的部分512形成为嵌入到形成在壳体2的凹部202B。
如上所述，在贯通孔51A的内表面与轴件10的外表面设置有间隙。其结果是，在壳体主体51的内部形成有内部空间500，该内部空间500是通过贯通孔51A的内表面、轴件10的外表面、第1环52A的下端面、第2环52B的上端面包围的空间。此外，在轴件壳体50形成有将在壳体2的下端面202形成的空气流通路202A的开口部和内部空间500连通而成为空气的通路的控制通路501。控制通路501具有在X轴方向上延伸的第1通路501A、在Z轴方向上延伸的第2通路501B、连接第1通路501A以及第2通路501B的空间即配置过滤器53的空间即过滤器部501C。第1通路501A的一端与内部空间500连接，另一端与过滤器部501C连接。第2通路501B的一端在安装面511A开口，对位为与空气流通路202A的开口部连接。
此外，第2通路501B的另一端与过滤器部501C连接。在过滤器部501C设置有形成为圆筒状的过滤器53。过滤器部501C形成为在X轴方向上延伸的圆柱形状的空间，以使中心轴与第1通路501A一致。过滤器部501C的内径与过滤器53的外径大致相等。过滤器53在X轴方向上向过滤器部501C插入。过滤器53在被插入过滤器部501C之后，成为过滤器53的插入口的过滤器部501C的端部通过过滤器止动件54闭塞。第2通路501B的另一端从过滤器53的外周面侧与过滤器部501C连接。此外，第1通路501A的另一端与过滤器53的中心侧连通。因此，在第1通路501A与第2通路501B之间流通的空气通过过滤器53。因此，例如在使前端部10A产生负压时，即使在内部空间500与空气一起吸入了异物，该异物也被过滤器53捕集。在第2通路501B的一端形成有槽501D，以使保持密封剂。
在伸出部511的X轴方向上的两端部附近形成有两个螺栓孔51G，该螺栓孔51G在使用螺栓将该轴件壳体50固定在壳体2时，使该螺栓插通。螺栓孔51G在Z轴方向上贯通伸出部511而在安装面511A开口。
在轴件10的前端部10A侧形成有中空部11，以使轴件10成为中空。中空部11的一端在前端部10A开口。此外，中空部11的另一端形成有将内部空间500和中空部11在X轴方向上连通的连通孔12。连通孔12形成为在轴件10通过直线运动马达30在Z轴方向上移动时的行程的全范围内，内部空间500与中空部11连通。因此，轴件10的前端部10A和空气控制机构60经由中空部11、连通孔12、内部空间500、控制通路501、空气流通路202A连通。另外，连通孔12除了X轴方向上以外，还可以形成在Y轴方向上。
根据如上述的那样构成的轴件10以及轴件壳体50，在驱动直线运动马达30来使轴件10在Z轴方向上移动时，无论轴件10位于Z轴方向上的哪个位置，通孔12也始终将内部空间500和中空部11连通。此外，在驱动旋转马达20来使轴件10绕中心轴100旋转时，无论轴件10的旋转角度为绕中心轴100的哪个角度，连通孔12也始终将内部空间500和中空部11连通。因此，无论轴件10是怎样的状态，也维持中空部11与内部空间500的连通状态，因此中空部11始终会与空气控制机构60连通。因此，通过在空气控制机构60中关闭正压电磁阀63A且打开负压电磁阀63B，与轴件10的位置无关地，能够将中空部11内的空气经由连通孔12、内部空间500、控制通路501、空气流通路202A以及共用通路61C(这些路径相当于本发明的空气通路)，向负压通路61B抽吸。其结果是，与轴件10的位置无关地，能够使中空部11产生负压。即，与轴件10的位置无关地，能够使轴件10的前端部10A产生负压，由此，能够使轴件10的前端部10A吸附工件W。另外，如上所述，在环52的内表面与轴件10的外表面之间也形成有间隙。然而，该间隙比形成内部空间500的间隙(即，在贯通孔51A的内表面与轴件10的外表面之间形成的间隙)小。因此，通过在空气控制机构60中关闭正压电磁阀63A、打开负压电磁阀63B，即使内部空间500内的空气被抽吸，也能够抑制在环52的内表面与轴件10的外表面之间的间隙流通的空气的流量。由此，能够使轴件10的前端部10A产生能够使轴件10的前端部10A吸附工件W的负压。另一方面，与轴件10的位置无关地，若在空气控制机构60中打开正压电磁阀63A、关闭负压电磁阀63B，则能够使中空部11产生正压。即，由于能够使轴件10的前端部10A产生正压，所以能够使工件W从轴件10的前端部10A迅速脱离。
(控制器803)
控制器803具备通信部803a、存储部803b、控制部803c。通信部803a是用于将控制器803连接到网络N1的通信接口。在本实施方式中，通信部803a通过网络N1接收从PLC802发送的拾取请求信号、放置请求信号。此外，存储部803b存储使致动器1的头电路7执行的各种程序。例如，存储部803b存储规定了进行工件W的拾取时的致动器1(旋转马达20、直线运动马达30以及空气控制机构60)的控制过程的程序(拾取用程序)、规定了进行工件W的放置时的致动器1的控制过程的程序(放置用程序)等。控制部803c是用于管理致动器1的动作的装置。例如，在通信部803a接收到来自PLC802的拾取请求信号时，控制部803c从存储部803b提取拾取用程序，将提取的拾取用程序向致动器1的头电路7发送。此外，在通信部803a接收到来自PLC802的放置请求信号时，控制部803c从存储部803b提取放置用程序，将提取的放置用程序向致动器1的头电路7发送。如前所述，从控制部803c向致动器1的头电路7发送的程序加载到头电路7的RAM的作业区域，由此通过该头电路7的CPU执行。然后，若头电路7通过执行拾取用程序、放置用程序来完成工件W的拾取、放置，则使得表示完成了工件W的拾取的信号(拾取完成信号)、表示完成了工件W的放置的信号(放置完成信号)从控制器803的通信部803a经由网络N1向PLC802发送。另外，在本实施方式中，控制器803与头电路7的组合相当于本发明所涉及的头单元。
(系统的动作)
基于图5对本实施方式所涉及的致动器系统800的动作进行说明。图5是示出在致动器系统800的各构成要素之间收发的数据的流程以及各构成要素进行的处理的流程的概略的流程图。
在图5中，PLC802为了使X-Y轴方向上的致动器1的位置移动到给定的拾取位置(轴件10的前端部10A的位置成为工件W的正上方的位置)，控制移动装置801的第1驱动装置811a以及第2驱动装置811b(S11)。此时，由PLC802进行的第1驱动装置811a以及第2驱动装置811b的控制通过网络N1进行。然后，若X-Y轴方向上的致动器1的位置向给定的拾取位置移动，则PLC802将拾取请求信号向控制器803发送(S12)。
若来自PLC802的拾取请求信号由控制器803的通信部803a接收，则控制器803的控制部803c从存储部803b提取拾取用程序(S13)，将提取的拾取用程序发送到致动器1的头电路7(S14)。
头电路7通过将从控制器803接收到的拾取用程序加载到RAM的作业区域并执行，进行工件W的拾取处理。本实施方式中的拾取处理基于图6所示的处理流程进行。另外，在进行工件W的拾取处理的情况下，使轴件10的前端部10A装配具有与工件W的大小对应的口径的吸附吸嘴70。然后，在工件W的拾取时，在吸附吸嘴70与工件W接触之前，使正压电磁阀63A以及负压电磁阀63B均为关闭的状态。
在图6中，头电路7首先使直线运动马达30驱动，由此开始进行轴件10向Z轴方向下侧的移动(下降)(S101)。另外，在该时刻，如前所述，正压电磁阀63A以及负压电磁阀63B都维持关闭的状态。
头电路7判别吸附吸嘴70是否与工件W接触(S102)。吸附吸嘴70是否与工件W接触的判别基于应变计37的感测结果进行。在轴件10向Z轴方向下侧下降时，若吸附吸嘴70与工件W接触，则工件W被吸附吸嘴70按压，由此外力作用于工件W。与此相伴地，作为该外力的反作用，从工件W会向轴件10施加载荷。即，通过轴件10被按压在工件W时的反作用，会从工件W向轴件10施加载荷。该载荷作用在对于连结臂36使产生应变的方向上。也就是说，若从工件W向轴件10施加载荷，则连结臂36会产生应变。连结臂36的应变由应变计37检测。而且，应变计37检测的应变与轴件10从工件W受到的载荷具有相关关系。因此，基于应变计37的感测结果，能够检测从工件W向轴件10作用的载荷。而且，若从工件W向轴件10作用的载荷成为给定载荷以上，则能够判定吸附吸嘴70接触了工件W。另外，给定载荷是判定为吸附吸嘴70接触了工件W的阈值。此外，也可以将给定载荷设定为在抑制工件W的破损的同时更可靠地拾取工件W的载荷。此外，给定载荷也能够根据工件W的种类进行变更。
在此，在吸附吸嘴70与工件W未接触的情况(在S102中判定为否定的情况)下，头电路7反复执行该步骤S102的处理。另一方面，在吸附吸嘴70与工件W接触的情况(在S102中判定为肯定的情况)下，头电路7向S103的处理前进。
在S103中，头电路7使直线运动马达30停止，由此使轴件10向Z轴方向下侧的下降停止。接下来，头电路7在将正压电磁阀63A维持在关闭的状态的同时将负压电磁阀63B从关闭的状态向打开的状态切换(S104)。在该情况下，从中空部11向负压通路61B吸出的空气的流动被允许，因此在轴件10的前端部10A以及吸附吸嘴70产生负压。由此，抽吸工件W的力(作用于工件W的外力)会作用于吸附吸嘴70。
在S105中，头电路7判别工件W是否适当地吸附在吸附吸嘴70。例如，头电路7也可以以由流量传感器65检测的流量减少到给定流量以下和/或由压力传感器64检测的压力降低到给定压力以下为条件，判定为工件W适当地吸附在吸附吸嘴70。在此所说的给定流量是如果由流量传感器65检测的流量减少到该给定流量以下，则能够判定为在吸附吸嘴70产生了能够适当地吸附工件W的负压的流量。此外，在此所说的给定压力是如果由压力传感器64检测的压力为该给定压力以下，则能够判定为在吸附吸嘴70产生了能够适当地吸附工件W的负压的压力。另外，在吸附吸嘴70未适当地吸附工件W的情况(在S105中判定为否定的情况)下，头电路7反复执行该S105的处理。另一方面，在吸附吸嘴70适当地吸附有工件W的情况(在S105中判定为肯定的情况)下，头电路7向S106前进。
在S106中，头电路7使直线运动马达30驱动，由此使轴件10向Z轴方向上侧的移动(上升)开始。此时，工件W与吸附吸嘴70一起上升。由此，完成工件W的拾取。另外，头电路7也可以在使轴件10向Z轴方向上侧上升时，通过旋转马达20使轴件10旋转，由此变更被拾取的工件W的朝向。
在此返回图5，若工件W的拾取完成，则从头电路7向控制器803通知工件W的拾取完成了的情况(S16)。
若控制器803接收来自头电路7的拾取完成通知，则控制部803c使拾取完成信号从通信部803a向PLC802发送(S17)。
若PLC802接收从控制器803发送的拾取完成信号，则该PLC802为了使X-Y轴方向上的致动器1的位置移动到给定的放置位置(轴件10的前端部10A的位置成为应该放置工件W的位置的正上方的位置)，控制移动装置801的第1驱动装置811a以及第2驱动装置811b(S18)。然后，若X-Y轴方向上的致动器1的位置向给定的放置位置移动，则PLC802将放置请求信号向控制器803发送(S19)。
若来自PLC802的放置请求信号由控制器803的通信部803a接收，则控制器803的控制部803c从存储部803b提取放置用程序(S20)，将提取的放置用程序向致动器1的头电路7发送(S21)。
头电路7通过将从控制器803接收到的放置用程序加载到RAM的作业区域并执行，进行工件W的放置处理。本实施方式中的放置处理基于图7所示的处理流程进行。另外，从工件W被拾取之后到放置为止，使正压电磁阀63A为关闭状态且负压电磁阀63B为打开状态。
在图7中，头电路7首先使直线运动马达30驱动，由此开始轴件10向Z轴方向下侧的移动(下降)(S201)。接下来，头电路7判别吸附在吸附吸嘴70的工件W是否触地(S202)。具体地，与在前述的拾取处理中判别吸附吸嘴70是否与工件W接触的方法同样地，头电路7基于应变计37的感测结果检测作用于轴件10的载荷，判别检测到的载荷是否为给定载荷以上。然后，如果检测到的载荷为给定载荷以上，则头电路7判定为吸附在吸附吸嘴70的工件W触地了。
在此，在吸附在吸附吸嘴70的工件W未触地的情况(在S202中判定为否定的情况)下，头电路7反复执行该S202的处理。另一方面，在吸附在吸附吸嘴70的工件W触地的情况(在S202中判定为肯定的情况)下，头电路7向S203的处理前进。
在S203中，头电路7使直线运动马达30停止，由此使轴件10向Z轴方向下侧的下降停止。接下来，头电路7将正压电磁阀63A从关闭的状态向打开的状态切换，并且将负压电磁阀63B从打开的状态向关闭的状态切换(S204)。在该情况下，从中空部11向负压通路61B吸出的空气的流动被阻断，并且从正压通路61A向中空部11供给的空气的流动被允许，因此轴件10的前端部10A以及吸附吸嘴70的压力从负压侧向正压侧恢复。由此，将工件W吸附在吸附吸嘴70的力变小。
在S205中，头电路7判别工件W是否能够从吸附吸嘴70脱离。例如，头电路7也可以以由压力传感器64检测的压力恢复到正压侧为条件，判定为工件W能够从吸附吸嘴70脱离。另外，在工件W不是能够从吸附吸嘴70脱离的状态的情况(在S205中判定为否定的情况)下，头电路7反复执行该S205的处理。另一方面，在工件W为能够从吸附吸嘴70脱离的状态的情况(在S205中判定为肯定的情况)下，头电路7向S206前进。
在S206中，头电路7使直线运动马达30驱动，由此使轴件10向Z轴方向上侧的移动(上升)开始。此时，工件W从吸附吸嘴70脱离而会留在该位置。由此，工件W的放置完成。
在此返回图5，若工件W的放置完成，则从头电路7向控制器803通知工件W的放置完成了的情况(S23)。
若控制器803接收来自头电路7的放置完成通知，则控制部803c将放置完成信号从通信部803a向PLC802发送(S24)。另外，在连续地进行工件W的拾取以及放置的情况下，只要反复执行S11～S24的处理即可。
(本实施方式所涉及的结构的效果)
如以上说明的那样，在本实施方式所涉及的致动器系统800中，在该致动器系统800中进行的一系列的处理之中，使拾取处理和放置处理不是在PLC802中而是在头电路7进行，由此能够谋求生产节拍时间的缩短以及工件W的损伤减轻。例如，应变计37、压力传感器64以及流量传感器65的感测结果被输入到头电路7为止的时滞比这些传感器的感测结果被输入到PLC802为止的时滞变小。此外，来自头电路7的信号被输入到直线运动马达30、空气控制机构60为止的时滞比来自PLC802的信号被输入到这些设备为止的时滞变小。因而，如果拾取处理以及放置处理不是在PLC802中而是在头电路7中进行，则在为了进行工件W的拾取、放置而使轴件10向Z轴方向下侧移动时，能够将从吸附吸嘴70与工件W接触(或吸附在吸附吸嘴70的工件W触地)之后到轴件10向Z轴方向下侧的移动停止为止的时滞抑制得较小，因此可抑制轴件10向Z轴方向下侧的移动在吸附吸嘴70与工件W接触(或吸附在吸附吸嘴70的工件W触地)之后还继续，能够抑制吸附吸嘴70、工件W受到损伤。此外，能够将从吸附吸嘴70与工件W接触(或吸附在吸附吸嘴70的工件W触地)之后到吸附吸嘴70内的空气的抽吸(或向吸附吸嘴70的空气的供给)开始为止的时滞抑制得较小，并且还能够将从工件W吸附在吸附吸嘴70(或工件W从吸附吸嘴70脱离)之后到轴件10向Z轴方向上侧的移动开始为止的时滞抑制得较小，因此也能够抑制拾取处理以及放置处理所涉及的生产节拍时间的不必要的增加。
(变形例)
在上述的实施方式中，作为本发明所涉及的头单元，例示了控制器与头电路的组合，但是也可以通过在头电路设置通信部，并且使拾取用程序以及放置用程序存储在头电路的存储装置，从而由头电路单体来实现本发明所涉及的头单元。
此外，在上述的实施方式中，作为本发明所涉及的致动器，例示了具备在前端部侧形成有中空部的轴件，通过使所述中空部为负压来进行工件的拾取的致动器，但是也能够使用具备在前端部侧安装有夹具、机械手的臂等可动构件，通过用夹具、机械手等把持工件来进行工件的拾取的致动器。在该情况下，作为本发明所涉及的外力探测传感器，只要使用夹具、机械手等检测把持力的传感器即可。
符号说明
1：致动器，2：壳体，7：头电路，10：轴件，10A：前端部，11：中空部，20：旋转马达，22：固定件，23：旋转件，30：直线运动马达，31：固定件，32：可动件，36：连结臂，37：应变计，50：轴件壳体，60：空气控制机构，61B：负压通路，61C：共用通路，63B：负压电磁阀，64：压力传感器，65：流量传感器，70：吸附吸嘴，202A：空气流通路，500：内部空间，501：控制通路，800：致动器系统，801：移动装置，802：PLC(控制装置)，803：控制器。

Claims (5)

1.一种致动器系统，其特征在于，具备：
致动器，其具备在轴方向上能够移动的构件即其前端部构成为能够保持工件的可动构件，通过使所述可动构件向轴方向移动来使该可动构件的前端部向给定的位置移动，通过使所述可动构件的前端部产生保持力来使该前端部保持工件，从而进行该工件的拾取；
移动装置，其用于在与所述可动构件的轴方向正交的方向上的给定的拾取位置与给定的放置位置之间使所述致动器移动；
外力探测传感器，其用于检测与作用于所述工件的外力相关的物理量；
头单元，其不经由通信网与所述致动器以及所述外力探测传感器连接，并用于在接收到作为请求工件的拾取的信号的拾取请求信号时，基于所述外力探测传感器的感测结果，控制所述可动构件向轴方向的移动和/或所述可动构件的前端部的保持力，由此使所述致动器进行工件的拾取动作；以及
控制装置，其经由通信网与所述头单元以及所述移动装置连接，并用于执行如下处理：为了在所述给定的拾取位置与所述给定的放置位置之间使所述致动器移动而控制所述移动装置；和对所述头单元发送所述拾取请求信号，
在使所述致动器进行所述工件的拾取动作时，所述控制装置将所述拾取请求信号发送到所述头单元而不控制所述可动构件向轴方向的移动。
2.根据权利要求1所述的致动器系统，其特征在于，
所述可动构件是在轴方向上能够移动的轴件，是在其前端部侧具有中空部的轴件，
所述致动器使所述轴件向轴方向移动，由此使该轴件的前端部向该前端部与工件接触的位置即所述给定的位置移动，使所述中空部产生负压，由此使所述轴件的前端部吸附工件，从而进行该工件的拾取，
所述外力探测传感器包含：载荷探测传感器，其设置在作为用于向所述轴件传达用于使所述轴件向轴方向移动的动力的构件的传递构件，并用于探测作用于所述轴件的载荷；以及吸附探测传感器，其安装在作为在使所述轴件的所述中空部为负压时从该中空部吸出的空气流通的通路的空气通路，并用于探测在所述轴件的前端部吸附有工件。
3.根据权利要求2所述的致动器系统，其特征在于，
在所述头单元接收到从所述控制装置发送的所述拾取请求信号时，所述头单元如下执行：
为了使所述轴件向轴方向下侧移动而控制所述致动器；
基于所述载荷探测传感器的感测结果，判定所述轴件的前端部是否与工件接触；
在判定为所述轴件的前端部接触了工件的时刻，为了使所述轴件向轴方向下侧的移动停止而控制所述致动器；
为了使所述轴件的所述中空部为负压而控制所述致动器；
基于所述吸附探测传感器的感测结果，判定在所述轴件的前端部是否吸附有工件；
在判定为在所述轴件的前端部吸附有工件的时刻，为了使所述轴件向轴方向上侧移动而控制所述致动器；以及
对所述控制装置发送作为表示完成了工件的拾取的信号的拾取完成信号。
4.根据权利要求3所述的致动器系统，其特征在于，
所述控制装置如下执行：
为了使与所述轴件的轴方向正交的方向上的所述致动器的位置向所述给定的拾取位置移动而控制所述移动装置；
若与所述轴件的轴方向正交的方向上的所述致动器的位置向所述给定的拾取位置移动，则将所述拾取请求信号向所述头单元发送；以及
在将所述拾取请求信号向所述头单元发送之后，若从所述头单元接收所述拾取完成信号，则为了使与所述轴件的轴方向正交的方向上的所述致动器的位置从所述给定的拾取位置向所述给定的放置位置移动而控制所述移动装置。
5.根据权利要求4所述的致动器系统，其特征在于，
所述控制装置还如下执行：在与所述轴件的轴方向正交的方向上的所述致动器的位置处于所述给定的放置位置时，将作为请求工件的放置的信号的放置请求信号向所述头单元发送，
在所述头单元接收到从所述控制装置发送的所述放置请求信号时，该头单元如下执行：
为了使所述轴件向轴方向下侧移动而控制所述致动器；
基于所述载荷探测传感器的感测结果，判定吸附在所述轴件的前端部的工件是否触地；
在判定为吸附在所述轴件的前端部的工件触地的时刻，为了使所述轴件向轴方向下侧的移动停止而控制所述致动器，
为了使所述轴件的所述中空部的压力返回到正压侧而控制所述致动器；
基于所述吸附探测传感器的感测结果，判定工件是否能够从所述轴件的前端部脱离；
在判定为工件能够从所述轴件的前端部脱离的时刻，为了使所述轴件向轴方向上侧移动而控制所述致动器；以及
对所述控制装置发送作为表示完成了工件的放置的信号的放置完成信号。
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