CN114128104B - 致动器 - Google Patents

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Abstract

致动器具备:轴;使轴移动的驱动部;固定部,其设置于轴的周围,供轴相对地移动;检测部,其在比固定部靠驱动部侧的位置检测向轴施加的力;以及控制装置,其在轴向工件施加力之前,在轴移动的期间中的规定期间求取作为检测部检测的力的第一力,在规定期间之后,基于由检测部检测的力及第一力来控制驱动部。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及致动器。
背景技术
通过在将中空的轴按压到工件的状态下使轴内为负压,能够将工件吸附于轴而拾取工件。在此,在将工件吸附于轴时,若在工件与轴之间存在间隙,则存在工件猛烈碰撞轴而使工件破损、无法吸住工件的可能性。另一方面,当按压工件的载荷过大时,工件有可能破损。因此,期望以恰当的载荷将轴向工件按压。另外,若在轴与工件相接时轴的速度高,则有可能因轴与工件碰撞而使工件破损,因此期望缓和该冲击。以往,轴主体的前端隔着弹簧等缓冲构件而设置有吸附构件(例如,参照专利文献1。)。即,在吸附构件与工件相接时,通过弹簧收缩来缓和冲击。之后,轴进一步朝向工件移动时,以与弹簧常数相应的载荷按压工件。
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
发明所要解决的技术问题
在此,例如,考虑通过设置检测向轴施加的力的力传感器,来检测在轴与工件之间产生的载荷。而且,考虑基于该检测值来使轴移动,由此控制在轴与工件之间产生的载荷。然而,当轴在引导件等上滑动时,有时产生摩擦力而使力传感器的检测值发生变化。因此,有时力传感器的检测值不示出在轴与工件之间产生的实际的载荷。这样,在基于力传感器的检测值使轴移动的情况下,也有在轴与工件之间产生的实际的载荷与要求的值不符的情形。也考虑预先求取由摩擦力引起的影响,但摩擦力根据轴等的时效变化、温度、湿度等而变化。
本发明是鉴于上述这样的各种实际情况而完成的,其目的在于在致动器中恰当地控制向轴及工件施加的载荷。
用于解决技术问题的方案
本发明的方案之一是一种致动器,其具备:轴,其通过中心轴方向上的移动来向工件施加力;驱动部,其使所述轴在所述中心轴的方向上移动;固定部,其设置于所述轴的周围,并在所述驱动部使所述轴移动时供所述轴相对地移动;检测部,其在比所述固定部靠所述驱动部侧的位置检测向所述轴施加的力;以及控制装置,其控制所述驱动部,所述控制装置在所述轴向所述工件施加力之前,在所述轴移动的期间中的规定期间求取作为所述检测部检测的力的第一力,在所述规定期间之后,基于由所述检测部检测的所述力及所述第一力来控制所述驱动部。
发明效果
根据本发明,能够在致动器中恰当地控制向轴及工件施加的载荷。
附图说明
图1是实施方式的致动器的外观图。
图2是示出了实施方式的致动器的内部构造的简要结构图。
图3是示出了实施方式的轴壳体和轴的前端部的简要结构的剖视图。
图4是示出了实施方式的应变仪的检测值的推移的时序图。
图5是示出了第一实施方式的工件的拾取时的应变仪的检测值的推移的时序图。
图6是示出了第一实施方式的拾取处理的流程的流程图。
图7是示出了第一实施方式的放置处理的流程的流程图。
图8是示出了第二实施方式的工件的拾取时的应变仪的检测值的推移的时序图。
具体实施方式
本发明的方案之一的致动器中,在驱动部的作用下,轴在轴的中心轴方向上移动。轴在拾取工件、按压工件、或放置工件时在驱动部的作用下移动。驱动部例如可以是线性马达等直线运动马达。另外,也可以是,在驱动部与轴之间夹设有其他构件。另外,也可以是,轴以能够绕中心轴旋转的方式被支承。在轴在中心轴方向上移动时,轴相对于固定部进行相对移动。固定部例如可以固定于致动器的框体,也可以是框体本身。固定部例如可以是有可能与轴接触的构件,也可以是供轴滑动的构件。另外,固定部例如也可以是引导轴的引导件,也可以是具备向轴供给负压的负压供给机构的构件。也可以在固定部与轴之间设置有间隙,以使轴能够在驱动部的作用下移动。
在轴例如拾取工件、按压工件、或放置工件时,当从轴向工件施加力时,在轴与工件之间产生载荷。检测部检测此时的力。以下也将检测部检测的力称作检测值。需要说明的是,检测部只要是能够检测向轴施加的力的结构即可,其结构任意。检测部例如可以是利用了应变仪的传感器,也可以是压电式的传感器。另外,检测部也可以是测力传感器。
控制装置控制驱动部。此时,例如,基于检测部的检测值来实施控制。然而,当轴相对于固定部滑动时,检测部的检测值会根据此时产生的摩擦力而变化。例如,即使以轴不与固定部相接的方式制造了致动器,也有时因公差、时效变化的影响,轴相对于固定部接触而滑动。这样,在轴以靠近工件的方式移动的情况下,对轴产生离开工件的方向上的摩擦力,在轴以离开工件的方式移动的情况下,对轴在靠近工件的方向上产生摩擦力。因此,在轴与工件相接时,轴向工件施加的力与检测部的检测值会发生偏移。
于是,控制装置进一步基于与摩擦力相关联的第一力来控制驱动部。第一力在轴向工件施加力之前的轴移动的期间中的规定期间求取。若是轴向工件施加力之前的期间,则检测部的检测值不受来自工件的反作用力的影响,因此能够更准确地检测摩擦力的影响。另外,若轴处于移动中,则检测部的检测值受动摩擦力的影响,因此能够检测动摩擦力的影响。“轴向工件施加力之前”例如可以是在工件的拾取时、工件的按压时,设为轴与工件接触之前,也可以是在工件的放置时,设为工件接地之前、或者工件与其他构件接触之前。需要说明的是,规定期间也可以设为检测部的检测值稳定的期间。例如,在轴刚开始移动之后,检测部的检测值受轴的加速度的影响,因此有时检测部的检测值不稳定。因此,通过在检测部的检测值稳定时求取第一力,能够求取与摩擦力关联性高的值。需要说明的是,第一力例如也可以设为使规定期间中的检测值平滑化而得到的值,也可以设为将规定期间中的检测值平均而得到的值,也可以设为对规定期间中的检测值进行规定的模拟退火处理(日文:なまし処理)而得到的值,也可以设为规定期间中的任意时间点的瞬时值。
而且,通过在规定期间后基于检测部的检测值及第一力来进行驱动部的控制,能够进行考虑了摩擦力的控制。由此,能够向工件施加恰当的载荷,因此能够在抑制工件的破损的同时,更可靠地拾取工件、按压工件、或放置工件。需要说明的是,例如每当拾取工件、每当按压工件、或每当放置工件时,能够求取第一力。这样,即使是摩擦力根据温度、湿度而变化了的情况,也能够迅速应对。
需要说明的是,控制装置在规定期间以前例如也可以基于检测部的检测值来控制驱动部,也可以基于其他传感器(例如检测轴的位置的传感器)的检测值来控制驱动部。
另外,也可以是,所述控制装置在所述规定期间,在所述轴向靠近所述工件的方向移动时求取所述第一力。
摩擦力作用的方向根据轴的移动方向的不同而发生变化。通过在轴向靠近工件的方向移动时检测第一力,能够在拾取工件时、按压工件时或放置工件时求取与向轴施加的力的方向相同的方向的第一力。另外,若是轴移动时,则能够得到动摩擦力。
也可以是,所述控制装置将所述规定期间设定为由所述检测部检测的力的变动量处于规定的范围内的状态持续的期间。
在此,当轴移动时的速度发生变化时,检测部的检测值受加速度的影响。例如,在轴刚开始移动之后,检测部的检测值大幅变动。另一方面,随着检测部的检测值中的加速度的影响变小,检测值的变动量变小。因此,若检测部的检测值的变动量处于规定的范围内,则判断为检测部的检测值稳定,此时求取第一力。即,在此所说的规定的范围例如是可以说检测部的检测值稳定的变动量的范围、摩擦力的检测精度成为允许范围内的变动量的范围。需要说明的是,也可以对检测值的变动量连续处于规定的范围内的期间进行计数,在该期间达到阈值的情况下,将该期间设定为规定期间。在该情况下,也可以将规定的期间中的检测值的平均值或对规定的期间中的检测值进行了模拟退火处理而得到的值设为第一力。这样,通过在检测值稳定时求取第一力,能够更准确地得到摩擦力的影响,因此能够更恰当地进行之后的驱动部的控制。
另外,也可以是,所述控制装置将所述规定期间设定为所述轴的速度的变动量处于规定的范围内的状态持续的期间。
例如,通过由位置传感器等检测轴的速度,能够求取轴的速度作为其时间变化。而且,若轴的速度稳定,则检测部的检测值的变动量变小。因此,也可以是,若轴的速度的变动量处于规定的范围内,则判断为轴的速度稳定,并在此时求取第一力。即,在此所说的规定的范围例如是可以说轴的速度稳定的变动量的范围、摩擦力的检测精度成为允许范围内的变动量的范围。需要说明的是,也可以对轴的速度的变动量连续成为规定的范围内的期间进行计数,在该期间达到了阈值的情况下,将该期间设定为规定期间。在该情况下,也可以将规定的期间中的检测值的平均值或对规定的期间中的检测值进行模拟退火处理而得到的值设为第一力。这样,通过在轴的速度稳定时求取第一力,能够更准确地得到摩擦力的影响,因此能够更恰当地进行其后的驱动部的控制。
另外,也可以是,所述控制装置在所述规定期间之后,当由所述检测部检测的所述力成为规定值以上时进行停止控制,该停止控制是使所述驱动部停止的控制,所述控制装置在所述停止控制中,通过将所述第一力加于所述规定值来修正所述规定值,或者通过从由所述检测部检测的所述力减去所述第一力来修正由所述检测部检测的所述力。
需要说明的是,也可以是,规定值设为在工件的拾取时或工件的按压时判定为轴接触到工件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的拾取时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地拾取工件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的按压时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地按压工件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的放置时例如判定为工件接地了的力或判定为工件接触了其他构件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的放置时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地将工件向其他构件按压的力。规定值也能够根据工件的种类来变更。通过在检测部的检测值为规定值以上的情况下使驱动部停止,能够在轴与工件相接时使轴立刻停止,或者在工件接地时、工件与其他构件相接时使轴立刻停止。另外,在拾取时或放置时,进一步在工件的按压时,能够向工件施加恰当的力。然而,考虑在因固定部而产生有摩擦力的情况下,向工件施加的实际的力从检测部的检测值偏移第一力。与此相对,通过使进行停止控制时的检测部的检测值或规定值错开第一力,能够消除向工件施加的实际的力与检测部的检测值之间的偏差。即,也可以是,由于检测部的检测值增大第一力,因此通过从检测部的检测值减去第一力来修正检测部的检测值。另一方面,在停止控制中,通过在规定值加上第一力,也能够得到相同的效果。通过像这样进行停止控制,能够进行考虑了摩擦力的影响的停止控制,因此例如能够更可靠地检测向工件的接触。需要说明的是,也考虑根据轴及固定部的状态的不同而轴不与固定部接触的情况。在这样的情况下,也可以是,在停止控制中使第一力例如为0。
另外,也可以是,所述控制装置在所述规定期间之后进行所述驱动部的反馈控制,以使由所述检测部检测的所述力成为规定值,所述控制装置在所述反馈控制中,通过将所述第一力加于所述规定值来修正所述规定值,或者通过从由所述检测部检测的所述力减去所述第一力来修正由所述检测部检测的所述力。
需要说明的是,也可以是,规定值设为在工件的拾取时要求的力、在工件的按压时要求的力、或者在工件的放置时要求的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的拾取时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地拾取工件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的按压时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地按压工件的力。另外,也可以是,规定值设为在工件的放置时能够在抑制工件的破损的同时更可靠地将工件向其他构件按压的力。规定值也能够根据工件的种类来变更。通过对驱动部进行反馈控制,以使检测部的检测值成为规定值,从而例如能够更可靠地执行工件的拾取、工件的按压或工件的放置。然而,考虑在因固定部而产生有摩擦力的情况下,向工件施加的实际的力从检测部的检测值偏移第一力。与此相对,通过使在进行反馈控制时的检测部的检测值或规定值错开第一力,能够消除向工件施加的实际的力与检测部的检测值之间的偏差。即,也可以是,由于检测部的检测值增大第一力,因此通过从检测部的检测值减去第一力来修正检测部的检测值。另一方面,在反馈控制中,通过在规定值加上第一力,也能够得到相同的效果。通过像这样进行反馈控制,能够进行考虑了摩擦力的影响的反馈控制,因此能够向工件施加恰当的力。需要说明的是,也考虑根据轴及固定部的状态的不同而轴不与固定部接触的情况。在这样的情况下,也可以是,在反馈控制中将第一力例如设为0。
以下,参照附图来说明本发明的具体实施方式。但是,记载于本实施方式的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等若无特殊记载并不意在将本发明的范围仅限定于此。另外,以下的实施方式只要是在可实现的限度内就能够组合。
<第一实施方式>
图1是本实施方式的致动器1的外观图。致动器1的外形具有大致长方体的壳体2,在壳体2安装有盖200。图2是示出了本实施方式的致动器1的内部构造的简要结构图。在壳体2的内部收容有轴10的一部分。该轴10的前端部10A侧形成为中空。轴10及壳体2的材料能够使用例如金属(例如铝),但也能够使用树脂等。需要说明的是,在以下的说明中,设定XYZ正交坐标系,参照该XYZ正交坐标系的同时说明各构件的位置。将壳体2的最大的面的长边方向且是轴10的中心轴100的方向设为Z轴方向,将壳体2的最大的面的短边方向设为X轴方向,将与壳体2的最大的面正交的方向设为Y轴方向。Z轴方向也是铅垂方向。需要说明的是,以下,将图2中的Z轴方向的上侧设为致动器1的上侧,将图2中的Z轴方向的下侧设为致动器1的下侧。另外,将图2中的X轴方向的右侧设为致动器1的右侧,将图2中的X轴方向的左侧设为致动器1的左侧。另外,将图2中的Y轴方向的跟前侧设为致动器1的跟前侧,将图2中的Y轴方向的里侧设为致动器1的里侧。壳体2在Z轴方向上的尺寸比在X轴方向上的尺寸长,在X轴方向上的尺寸比在Y轴方向上的尺寸长。壳体2的相当于与Y轴方向正交的一个面(图2中的跟前侧的面)的部位开口,由盖200封闭该开口。盖200通过例如螺钉固定于壳体2。
在壳体2内收容有使轴10绕其中心轴100旋转的旋转马达20、使轴10在沿着其中心轴100的方向(即Z轴方向)上相对于壳体2进行相对直线运动的直线运动马达30、以及空气控制机构60。另外,在壳体2的Z轴方向上的下端面202安装有供轴10穿过的轴壳体50。在壳体2以从下端面202朝向壳体2的内部凹陷的方式形成有凹部202B,向该凹部202B插入轴壳体50的一部分。在该凹部202B的Z轴方向上的上端部沿Z轴方向形成有贯通孔2A,轴10穿过该贯通孔2A及轴壳体50。轴10的Z轴方向上的下侧的前端部10A从轴壳体50向外部突出。轴10设置于壳体2的X轴方向上的中心且Y轴方向上的中心。即,以壳体2上的、穿过X轴方向上的中心及Y轴方向上的中心而在Z轴方向上延伸的中心轴与轴10的中心轴100重合的方式设置有轴10。轴10在直线运动马达30的作用下在Z轴方向上直线运动,并且在旋转马达20的作用下绕中心轴100旋转。需要说明的是,直线运动马达30是驱动部的一例。
轴10的与前端部10A相反一侧的端部(Z轴方向的上侧的端部)即基端部10B侧收容于壳体2内,并与旋转马达20的输出轴21连接。该旋转马达20将轴10支承为能够旋转。旋转马达20的输出轴21的中心轴与轴10的中心轴100一致。旋转马达20除了输出轴21之外还具有定子22、在定子22的内部旋转的转子23、以及检测输出轴21的旋转角度的旋转编码器24。通过转子23相对于定子22旋转,输出轴21及轴10也相对于定子22连动而旋转。
直线运动马达30具有固定于壳体2的定子31、相对于定子31在Z轴方向上相对移动的可动件32。直线运动马达30是例如线性马达。在定子31设置有多个线圈31A,在可动件32设置有多个永久磁铁32A。线圈31A在Z轴方向上以规定间距配置、且将U、V、W相三个线圈31A设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相线圈31A而产生以直线运动的方式移动的移动磁场,使可动件32相对于定子31以直线运动的方式移动。在直线运动马达30设置有检测可动件32相对于定子31的相对位置的线性编码器38。需要说明的是,也能够代替上述结构而在定子31设置永久磁铁,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的定子22经由直线运动台33连结。直线运动台33伴随直线运动马达30的可动件32的移动而能够移动。直线运动台33的移动被直线运动引导装置34在Z轴方向上引导。直线运动引导装置34具有固定于壳体2的导轨34A和组装于导轨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。
直线运动台33固定于滑块34B,能够与滑块34B一同在Z轴方向上移动。直线运动台33与直线运动马达30的可动件32经由两个连结臂35连结。两个连结臂35将可动件32在Z轴方向上的两端部与直线运动台33在Z轴方向上的两端部连结。另外,直线运动台33在比两端部靠中央侧的位置,经由两个连结臂36而与旋转马达20的定子22连结。需要说明的是,将Z轴方向上侧的连结臂36称作第一臂36A,将Z轴方向下侧的连结臂36称作第二臂36B。另外,在不将第一臂36A与第二臂36B区别的情况下,仅称作连结臂36。直线运动台33经由该连结臂36而与旋转马达20的定子22连结,因此伴随直线运动台33的移动,旋转马达20的定子22也移动。另外,连结臂36的截面为四角。在各连结臂36中的朝向Z轴方向的上侧的面固定有应变仪37。需要说明的是,将固定于第一臂36A的应变仪37称作第一应变仪37A,将固定于第二臂36B的应变仪37称作第二应变仪37B。在不将第一应变仪37A与第二应变仪37B区别的情况下,仅称作应变仪37。需要说明的是,本实施方式的两个应变仪37分别设置在连结臂36的朝向Z轴方向的上侧的面,但也可以代替于此而分别设置在连结臂36的朝向Z轴方向的下侧的面。应变仪37是检测部的一例。
空气控制机构60是用于使轴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,通过吸引轴10内的空气,使该轴10的前端部10A产生负压。由此工件W被吸附于轴10的前端部10A。另外,通过向轴10内送入空气,使该轴10的前端部10A产生正压。由此使工件W容易地从轴10的前端部10A脱离。
空气控制机构60具有供正压的空气流通的正压通路61A(参照单点划线。)、供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的一端与设置于壳体2在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(以下称作正压电磁阀63A。)连接。正压电磁阀63A通过后述的控制器7而开闭。需要说明的是,正压通路61A的一端侧的部分由管道610构成,另一端侧的部分由在块体600上开设的孔构成。正压用连接器62A贯通壳体2在Z轴方向上的上端面201,与喷出空气的泵等相连的管道从外部连接于正压用连接器62A。
负压通路61B的一端与设置于壳体2在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(以下称作负压电磁阀63B。)连接。负压电磁阀63B通过后述的控制器7而开闭。需要说明的是,负压通路61B的一端侧的部分由管道620构成,另一端侧的部分由在块体600上开设的孔构成。负压用连接器62B贯通壳体2在Z轴方向上的上端面201,与吸引空气的泵等相连的管道从外部连接于负压用连接器62B上。
共用通路61C由在块体600上开设的孔构成。共用通路61C的一端分支为两个并与正压电磁阀63A及负压电磁阀63B连接,共用通路61C的另一端与形成于壳体2的贯通孔即空气流通路202A连接。空气流通路202A与轴壳体50相通。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。这样,经由空气流通路202A从轴壳体50内吸引空气。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。这样,经由空气流通路202A向轴壳体50内供给空气。在共用通路61C设置有检测共用通路61C内的空气的压力的压力传感器64及检测共用通路61C内的空气的流量的流量传感器65。
需要说明的是,在图2所示的致动器1中,正压通路61A及负压通路61B的一部分由管道构成,其他部分由在块体600上开设的孔构成,但不限定于此,也能够由管道构成全部通路,也能够由在块体600上开设的孔构成全部通路。关于共用通路61C也同样,也能够全部由管道构成,也能够并用管道构成。需要说明的是,管道610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。另外,也可以代替使用正压通路61A向轴壳体50供给正压,而供给大气压。
另外,在壳体2在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(以下称作入口连接器91A。)及成为来自壳体2的空气的出口的连接器(以下称作出口连接器91B。)。入口连接器91A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。与喷出空气的泵等相连的管道从壳体2的外部连接于入口连接器91A,排出从壳体2流出的空气的管道从壳体2的外部连接于出口连接器91B。在壳体2的内部设置有供用于冷却旋转马达20的空气流通的金属制的管(以下称作冷却管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,并在该下端面202附近弯曲而另一端侧趋向旋转马达20。通过这样从Z轴方向的下侧向壳体2内供给空气,能够进行高效的冷却。另外,冷却管92贯通该定子31的内部,以从直线运动马达30的线圈31A吸走热。在冷却管92的周围配置有线圈31A,以从设置于定子31的线圈31A吸走更多的热。
在壳体2在Z轴方向上的上端面201连接有连接器41,该连接器41包括供给电力的电线、信号线。另外,在壳体2设置有控制器7。从连接器41引入壳体2内的电线、信号线与控制器7连接。控制器7具备CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM),它们通过总线相互连接。在EPROM中保存各种程序、各种表等。CPU将保存于EPROM的程序向RAM的作业区域加载而执行,并通过该程序的执行,来控制旋转马达20、直线运动马达30、正压电磁阀63A、负压电磁阀63B等。由此,CPU实现与规定的目的符合的功能。另外,压力传感器64、流量传感器65、应变仪37、旋转编码器24、线性编码器38的输出信号向控制器7输入。需要说明的是,不需要控制器7进行旋转马达20、直线运动马达30、正压电磁阀63A、负压电磁阀63B等的控制的全部,也可以是,它们的一部分由与连接器41连接的其他控制设备来控制。另外,也可以是,经由连接器41从外部的控制设备向控制器7供给程序。需要说明的是,控制器7是控制装置的一例。
图3是示出了轴壳体50与轴10的前端部10A的简要结构的剖视图。轴壳体50具有壳体主体51、两个环52、过滤器53及过滤器止挡件54。需要说明的是,轴壳体50或环52是固定部的一例。在壳体主体51形成有供轴10穿过的贯通孔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于壳体2的贯通孔2A相通。贯通孔51A的直径比轴10的外径大。因此,在贯通孔51A的内表面与轴10的外表面之间设置有间隙。在贯通孔51A的两端部设置有孔的直径扩大而得到的扩径部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10的外径大一些。因此,轴10能够在环52的内部沿Z轴方向移动。因此,在环52的内表面与轴10的外表面之间也形成有间隙。因此,轴10能够在环52的内部沿Z轴方向移动,且轴10能够在环52的内部绕中心轴100旋转。但是,在环52的内表面与轴10的外表面之间形成的间隙比在除了扩径部51B之外的贯通孔51A的内表面与轴10的外表面之间形成的间隙更小。需要说明的是,将Z轴方向上侧的环52称作第一环52A,将Z轴方向下侧的环52称作第二环52B。在不将第一环52A与第二环52B区别的情况下,仅称作环52。环52的材料能够使用例如金属或树脂。
在壳体主体51在Z轴方向上的中央部形成有向X轴方向的左右两方向伸出的伸出部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、且是在将轴壳体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。另外,在向壳体2安装了轴壳体50时,轴壳体50的一部分且是比安装面511A在Z轴方向上靠上侧的部分512形成为嵌在形成于壳体2的凹部202B。
如上述那样,在贯通孔51A的内表面与轴10的外表面之间设置有间隙。其结果是,在壳体主体51的内部形成有由贯通孔51A的内表面、轴10的外表面、第一环52A的下端面及第二环52B的上端面包围而得到的空间即内部空间500。另外,在轴壳体50形成有控制通路501,该控制通路501将形成于壳体2的下端面202的空气流通路202A的开口部与内部空间500连通而成为空气的通路。控制通路501具有在X轴方向上延伸的第一通路501A、在Z轴方向上延伸的第二通路501B、以及过滤部501C,该过滤部501C是将第一通路501A及第二通路501B连接的空间、且是配置过滤器53的空间。第一通路501A的一端与内部空间500连接,另一端与过滤部501C连接。第二通路501B的一端在安装面511A开口,并以与空气流通路202A的开口部连接的方式进行对位。
另外,第二通路501B的另一端与过滤部501C连接。在过滤部501C设置有形成为圆筒状的过滤器53。过滤部501C以中心轴与第一通路501A的中心轴一致的方式形成为在X轴方向上延伸的圆柱形状的空间。过滤部501C的内径与过滤器53的外径大致相等。过滤器53在X轴方向上向过滤部501C插入。在过滤器53插入过滤部501C之后,由过滤器止挡件54封闭成为过滤器53的插入口的过滤部501C的端部。第二通路501B的另一端从过滤器53的外周面侧与过滤部501C连接。另外,第一通路501A的另一端与过滤器53的中心侧相通。因此,在第一通路501A与第二通路501B之间流通的空气通过过滤器53。因此,例如,在使前端部10A产生了负压时,即使与空气一起向内部空间500吸入了异物,该异物也被过滤器53捕集。在第二通路501B的一端形成有槽501D,以保持密封剂。
在伸出部511在X轴方向上的两端部附近形成有两个螺栓孔51G,在使用螺栓将该轴壳体50固定于壳体2时,该螺栓孔51G供该螺栓穿过。螺栓孔51G在Z轴方向上贯通伸出部511并在安装面511A上开口。
在轴10的前端部10A侧以使轴10成为中空的方式形成有中空部11。中空部11的一端在前端部10A开口。另外,在中空部11的另一端形成有将内部空间500与中空部11在X轴方向上连通的连通孔12。以轴10在直线运动马达30的作用下在Z轴方向上移动时的行程的整个范围中内部空间500与中空部11连通的方式形成连通孔12。因此,轴10的前端部10A与空气控制机构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而连通。需要说明的是,也可以是,连通孔12除了在X轴方向上之外也在Y轴方向上形成。
根据这样的结构,在驱动直线运动马达30使轴10在Z轴方向上移动时,无论轴10处于Z轴方向上的任何位置,连通孔12始终将内部空间500与中空部11连通。另外,在驱动旋转马达20使轴10绕中心轴100旋转时,无论轴10的旋转角度为绕中心轴100的任何角度,连通孔12始终将内部空间500与中空部11连通。因此,无论轴10处于任何状态,都维持中空部11与内部空间500之间的连通状态,因此中空部11始终与空气控制机构60相通。因此,无论轴10的位置如何,当在空气控制机构60中关闭正压电磁阀63A并打开负压电磁阀63B时,经由空气流通路202A、控制通路501、内部空间500及连通孔12吸引中空部11内的空气。其结果是,能够使中空部11产生负压。即,能够使轴10的前端部10A产生负压,因此能够将工件W吸附于轴10的前端部10A。需要说明的是,如上所述,在环52的内表面与轴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10的外表面之间形成的间隙)小。因此,即使通过在空气控制机构60中关闭正压电磁阀63A并打开负压电磁阀63B而从内部空间500内吸引空气,也能够抑制在环52的内表面与轴10的外表面之间的间隙流通的空气的流量。由此,能够使轴10的前端部10A产生能够拾取工件W这样的负压。另一方面,无论轴10的位置如何,当在空气控制机构60中打开正压电磁阀63A并关闭负压电磁阀63B时,都能够使中空部11产生正压。即,能够使轴10的前端部10A产生正压,因此能够使工件W快速从轴10的前端部10A脱离。
(拾放动作)
说明使用了致动器1的工件W的拾放。拾放通过控制器7执行规定的程序来进行。在工件W的拾取时,在轴10与工件W接触之前,正压电磁阀63A及负压电磁阀63B均设为关闭的状态。在该情况下,轴10的前端部10A的压力成为大气压。而且,通过直线运动马达30使轴10向Z轴方向下侧移动。当轴10与工件W接触时,使直线运动马达30停止。通过在使直线运动马达30停止后打开负压电磁阀63B,使轴10的前端部10A产生负压,使工件W吸附于轴10的前端部10A。之后,通过直线运动马达30来使轴10向Z轴方向上侧移动。此时,根据需要,通过旋转马达20来使轴10旋转。这样,能够拾取工件W。
接着,在工件W的放置时,通过直线运动马达30使在前端部10A吸附有工件W的状态的轴10向Z轴方向的下侧移动。当工件W接地时,通过使直线运动马达30停止,来使轴10的移动停止。而且,通过关闭负压电磁阀63B且打开正压电磁阀63A,使轴10的前端部10A产生正压。之后,通过直线运动马达30使轴10向Z轴方向的上侧移动,由此轴10的前端部10A从工件W离开。
在此,在工件W的拾取时,使用应变仪37来检测轴10的前端部10A与工件W接触了的情况。以下,对其方法进行说明。需要说明的是,能够同样地检测在工件W的放置时工件W接地了的情况。当轴10的前端部10A接触工件W从而前端部10A按压工件W时,在轴10与工件W之间产生载荷。即,由于轴10向工件W施加了力时的反作用,轴10从工件W接受力。该轴10从工件W接受的力对连结臂36在使应变产生的方向上进行作用。即,此时在连结臂36产生应变。该应变由应变仪37检测。而且,应变仪37检测的应变与轴10从工件W接受的力存在相关关系。因此,能够基于应变仪37的检测值,来检测轴10从工件W接受的力、即在轴10与工件W之间产生的载荷。应变仪37的检测值与载荷之间的关系能够预先通过实验或模拟等求取。需要说明的是,以下,在称作应变仪37的检测值的情况下,包括由应变仪37检测的载荷。
这样,能够基于应变仪37的检测值来检测在轴10与工件W之间产生的载荷,因此也可以例如在检测到的载荷为规定载荷以上的情况下,判断为轴10的前端部10A接触到工件W。需要说明的是,预先设定规定载荷是判定为轴10接触到工件W的载荷。另外,也可以将规定载荷设定为能够在抑制工件W的破损的同时更可靠地拾取工件W的载荷。规定载荷也能够根据工件W的种类来变更。需要说明的是,规定载荷是规定值的一例。
在此,由应变仪37的应变引起的电阻值变化极其微少,因此利用惠斯通电桥电路,作为电压变化而取出。在致动器1中,将第一应变仪37A的电桥电路的输出与第二应变仪37B的电桥电路的输出并联连接。这样,通过将两电桥电路的输出并联连接,得到去除了以下那样的温度的影响的电压变化。
在此,在假定为不存在由温度的影响带来的连结臂36的应变的情况下,由第一应变仪37A与第二应变仪37B分别检测的载荷大致相同。然而,例如,在直线运动马达30的工作频率高、且旋转马达20的工作频率低的情况下,直线运动马达30侧的温度比旋转马达20侧的温度高,因此在第一臂36A与第二臂36B之间,直线运动台33在Z轴方向上的膨胀量比旋转马达20在Z轴方向上的膨胀量大。由此,第一臂36A与第二臂36B不平行,与旋转马达20侧相比,直线运动马达30侧的第一臂36A与第二臂36B之间的距离变大。此时,第一应变仪37A收缩,第二应变仪37B拉伸。在该情况下,第一应变仪37A的输出表观上示出载荷的产生,第二应变仪37B的输出表观上示出负的载荷的产生。此时,在第一臂36A及第二臂36B上,由直线运动台33在Z轴方向上的膨胀量与旋转马达20在Z轴方向上的膨胀量之差产生的力沿逆向相等地施加,因此第一应变仪37A的输出与第二应变仪37B的输出成为绝对值相等而正负不同。因此,通过将两应变仪的输出并联连接,能够将由温度的影响产生的输出互相抵消,因此不需要另外进行与温度相应的修正。因此,能够简易且高精度地检测载荷。这样,通过将两电桥电路的输出并联连接,能够得到去除了温度的影响的电压变化,该电压变化成为与在轴10与工件W之间产生的载荷相应的值。
需要说明的是,在本实施方式中,设置有两个应变仪37,但也可以代替于此而仅设置第一应变仪37A及第二应变仪37B中的任一方。在该情况下,使用周知的技术根据温度来修正应变仪的检测值。即使在设置了一个应变仪37的情况下,应变仪37的输出也成为与在轴10与工件W之间产生的载荷相应的值,因此能够基于应变仪37的输出来检测在轴10与工件W之间产生的载荷。
通过这样在连结臂36设置应变仪37,能够检测轴10与工件W相接了的情况。另外,在工件W的拾取时、工件W的按压时及工件W的放置时,能够向工件W施加恰当的力,因此能够更可靠地执行工件W的拾取、按压及放置。例如,在拾取工件W时,在将工件W按压于轴10的前端部10A的状态下使中空部11产生负压,由此能够更可靠地拾取工件W,并且能够抑制在吸引到工件W时工件W猛烈碰撞轴10而破损这一情况。另一方面,当按压工件W的载荷过大时,工件W有可能破损。因此,通过在检测向工件W施加的力的同时向工件W施加恰当的载荷,能够在抑制工件W的破损的同时,实现更可靠的工件W的拾取。另外,在不伴随工件W的拾取的按压时,也通过在检测向工件W施加的力的同时向工件W施加恰当的载荷,从而能够在抑制工件W的破损的同时,实现更可靠的按压。另外,也有时在放置时也求取向工件W施加的恰当的载荷。例如,在使用粘接剂将工件W粘接于其他构件的情况下,需要施加与粘接的特性相应的载荷。此时,也能够通过恰当地控制向工件W施加的力,来实现更可靠的粘接。
在此,为了轴10能够在环52的内部沿Z轴方向移动,从而在环52的内表面与轴10的外表面之间形成有间隙。当该间隙大时,气体易于在该间隙流通,因此给轴10的前端部10A中的负压的产生带来影响。因此,希望该间隙小。然而,当该间隙小时,例如,即使在轴10形成为不与轴壳体50接触的情况下,也因公差、时效变化、温度等而存在轴10与轴壳体50接触的情况。而且,轴10在中心轴方向上移动时,当轴10接触轴壳体50时,轴10相对于轴壳体50滑动。因此,有时产生摩擦力。应变仪37安装在比轴壳体50更靠直线运动马达30侧的位置,因此在应变仪37的检测值中包含在轴壳体50与轴10之间产生的摩擦力。
在此,图4是示出了应变仪37的检测值的推移的时序图。在图4中,是轴10在不与工件W接触的范围移动的情况的图。L1示出了轴10向Z轴的负方向(图2的下方向)移动的情况、且温度比较低的情况下的应变仪37的检测值。L2示出了轴10向图2的下方向移动的情况、且温度比L1高的情况(例如常温的情况)下的应变仪37的检测值。另一方面,L3示出了轴10向Z轴的正方向(图2的上方向)移动的情况、且与L2相同的温度的情况下的应变仪37的检测值。L4示出了轴10向图2的上方向移动的情况、且与L1相同的温度的情况下的应变仪37的检测值。
在L1及L2中,轴10向图2的下方向移动,因此与轴壳体50之间的摩擦阻力对轴10向图2的上方向作用。另一方面,在L3及L4中,轴10在图2向上方向移动,因此与轴壳体50之间的摩擦阻力对轴10向图2的下方向作用。如图4所示,根据温度、轴10的移动方向的不同而摩擦阻力不同。另外,这些摩擦阻力也会根据湿度、时效变化而变化。
若轴10移动,则通过轴10滑动而产生的摩擦力在轴10与工件W相接之后也产生。因此,在基于应变仪37的检测值来判定轴10是否接触到工件W时,应变仪37的检测值中包含有摩擦力。即使基于这样的应变仪37的检测值来控制直线运动马达30,使向轴10和工件W施加的实际的载荷与规定载荷匹配也会变得困难。该摩擦力会根据温度、湿度、时效变化等而变化,因此即使预先设定了修正值,修正的精度也可能变低。
与此相对,在本实施方式中,在轴10向工件W施加力之前(例如,轴10与工件W接触之前),轴10向靠近工件W的方向移动时的应变仪37的检测值同在轴10与轴壳体50之间产生的摩擦力存在相关,利用这一情况来修正之后的应变仪37的检测值或规定载荷。即,在轴10向工件W施加力之前,轴10朝向工件W移动时的应变仪37的检测值示出了摩擦力,因此在轴10向工件W施加力之前事先由应变仪37检测摩擦力。动摩擦力在轴10向工件W施加力的前后不发生变化,因此考虑在轴10向工件W施加力之前检测到的摩擦力在轴10向工件W施加了力之后也同样施加于轴10。因此,能够基于在轴10向工件W施加力之前检测到的摩擦力,来修正轴10向工件W施加了力之后的应变仪37的检测值,或者修正成为直线运动马达30的控制时的阈值的规定载荷。用于修正的摩擦力的检测例如每当拾取工件W时,在即将拾取工件W之前实施。另外,例如,每当按压工件W时,在即将按压工件W之前实施。另外,例如,每当放置工件W时,在即将放置工件W之前实施。
图5是示出了工件W的拾取时的应变仪37的检测值的推移的时序图。在图5中,实线示出了轴10在轴壳体50上滑动时的摩擦力比较大的情况,单点划线示出了摩擦力比较小的情况。例如,即使由相同的致动器1进行了相同的动作的情况下,摩擦力也会根据温度、湿度、时效变化等而变化。另外,在图5中,T1是轴10开始移动的时期。T1以前,轴10停止。另外,在图5中,T2是轴10的速度稳定的时期。另外,T3是轴10开始与工件W接触的时期。需要说明的是,T3也可以设为轴10的一部分开始与工件W接触的时期。T4是向轴10及工件W施加的载荷达到规定载荷的时期。T4也可以设为检测到轴10接触到工件W的时期、或者由于轴10接触到工件W而使轴10的移动停止的时期。另外,在T4中可以实施停止轴10的停止控制,在T4中也可以开始反馈控制,以使应变仪37的检测值成为规定载荷。
在此,在T1到T3的期间轴10与工件W分离,因此考虑此时的应变仪37的检测值起因于轴10从轴壳体50接受的摩擦力。另一方面,在T3以后轴10的至少一部分与工件W相接,因此考虑起因于轴10按压到工件W时的反作用力、以及轴10从轴壳体50接受的摩擦力这两方。
T1以前的检测值是0(N)。需要说明的是,也可以事先进行应变仪37的校准,以使T1以前的检测值成为0。从T1到T2的期间是伴随轴10的速度上升而摩擦力变动的期间。该期间由于受轴10的加速度的影响,也可以说是应变仪37的检测值不稳定的期间。在从T2到T3的期间,虽然轴10移动,但是摩擦力稳定。此时,轴10不与工件W接触,因此能够考虑为此时的应变仪37的检测值是由摩擦力引起的。于是,在本实施方式中,将从T2到T3的期间中的应变仪37的检测值设为轴10从轴壳体50接受的摩擦力,并基于该摩擦力来修正T3以后的应变仪37的检测值或控制的阈值(例如规定载荷)。需要说明的是,从T2到T3的期间是规定期间的一例。即,轴10在T3以后也移动时,与从T2到T3的期间相同的摩擦力施加于轴10,因此使用从T2到T3的期间中的检测值作为修正量。例如,在修正T3以后的应变仪37的检测值的情况下,从检测值中减去修正量。另一方面,在修正T3以后的控制中的规定载荷的情况下,在规定载荷加上修正量。以下,说明修正规定载荷的情况。
例如,当说明由图5的实线示出的情况时,求取从T2到T3之间的检测值作为第一修正量。而且,通过在修正前的规定载荷加上第一修正量,得到修正后的规定载荷。将修正后的规定载荷作为目标,执行反馈控制、停止控制。同样地,当说明由图5的虚线示出的情况时,求取从T2到T3之间的检测值作为第二修正量。而且,通过在修正前的规定载荷加上第二修正量,得到修正后的规定载荷。将修正后的规定载荷作为目标,执行反馈控制、停止控制。例如,每当拾取及每当放置工件W时,通过修正应变仪37的检测值或规定载荷,能够对由温度等的变化引起的摩擦力的变化也快速应对,实施更恰当的控制。即,在停止控制中,能够在更恰当的时机使轴10停止。另外,在反馈控制中,能够将更恰当的载荷向工件W施加。需要说明的是,也可以将从T2到T3的全部的期间设为对象来求取修正量,也可以将从T2到T3的期间中的更短的期间设为对象来求取修正量。
(拾放控制)
接着,说明拾放的具体的控制。该拾放通过控制器7执行规定的程序来进行。需要说明的是,在本实施方式中,将应变仪37的输出置换为载荷,并基于该载荷来控制直线运动马达30,但也可以代替于此而基于应变仪37的输出来直接控制直线运动马达30。首先,说明拾取处理。图6是示出了拾取处理的流程的流程图。本流程图由控制器7每隔规定的时间来执行。该规定的时间根据生产节拍时间而设定。在初始状态下,轴10距工件W充分地存在距离。
在步骤S101中,设为将正压电磁阀63A及负压电磁阀63B均关闭的状态。即,将轴10的前端部10A的压力设为大气压。在步骤S102中,使轴10下降。即,使直线运动马达30驱动,以使轴10向Z轴方向的下侧移动。在步骤S103中,由应变仪37检测向轴10施加的载荷。在步骤S104中,判定向轴10施加的载荷是否稳定。即,判定是否为图5所示的从T2到T3的期间。在步骤S104中,也可以是,例如若应变仪37的检测值的变动量处于规定范围内的状态持续规定时间,则判定为向轴10施加的载荷稳定。在以轴10移动的状态向轴10施加的载荷稳定的情况下,能够判断为此时的应变仪37的检测值示出了摩擦力。规定时间及规定范围预先通过实验或模拟等求取,以能够稳定地检测检测值。这样,通过判定向轴10施加的载荷是否稳定,能够抑制轴10的加速度的影响。需要说明的是,在本步骤S104中,也可以一并使用检测轴10的位置的位置传感器,事先确认轴10是否处于不与工件W接触的位置。
在此,在轴10移动时,存在应变仪37的检测值发生变动的情况。因此,也存在应变仪37的检测值不严格恒定的情况。然而,即使是应变仪37的检测值变动的情况,例如通过进行使检测值平滑化的处理,也能够得到轴10接受的摩擦力。需要说明的是,检测值的平滑化能够采用公知的处理。此时,例如也可以求取检测值的平均值,或者进行检测值的模拟退火处理。上述的规定时间及规定范围也可以通过进行使应变仪37的检测值平滑化的处理来设定,以便能够精度良好地求取轴10接受的摩擦力、即摩擦力的算出精度成为允许范围内。在步骤S104中进行了肯定判定的情况下,进入步骤S105,在进行了否定判定的情况下,返回步骤S103。
在步骤S105中,算出规定载荷的修正量。例如,算出在步骤S104中在规定时间检测出的载荷的平均值作为修正量。在此所说的规定载荷例如被设定为判定为轴10接触到工件W的载荷、或者能够在抑制工件W的破损的同时更可靠地拾取工件W的载荷。在步骤S106中,修正规定载荷。修正前的规定载荷例如预先存储于存储器。而且,通过在修正前的规定载荷加上在步骤S105算出的修正量,来算出修正后的规定载荷。修正后的规定载荷存储于存储器,并在之后的控制中使用。
在步骤S107中,由应变仪37检测向轴10施加的载荷。在步骤S108中,判定向轴10施加的载荷是否为规定载荷以上。该规定载荷是在步骤S106算出的修正后的规定载荷。在步骤S108中进行了肯定判定的情况下,进入步骤S109,在进行了否定判定的情况下,返回步骤S107。因此,直至向轴10施加的载荷成为规定载荷以上为止,直线运动马达30使轴10向Z轴方向的下侧移动。
在步骤S109中,使直线运动马达30停止。需要说明的是,也可以对向直线运动马达30的通电进行反馈控制,以对轴10持续施加规定载荷。
在步骤S110中,打开负压电磁阀63B。需要说明的是,正压电磁阀63A维持闭阀状态。由此,使轴10的前端部10A产生负压,将工件W吸附于轴10的前端部10A。在步骤S111中,使轴10上升。此时,通过直线运动马达30使轴10向Z轴方向上侧移动规定距离。此时,也可以根据需要,通过旋转马达20使轴10旋转。这样,能够拾取工件W。需要说明的是,图6所示的处理能够也适用于按压工件W的情况。在该情况下,省略步骤S101及步骤S110的处理。
接着,说明放置处理。图7是示出了放置处理的流程的流程图。放置处理在图6所示的拾取处理之后由控制器7执行。在放置处理的开始时,在轴10的前端吸附有工件W。即,成为正压电磁阀63A关闭、且负压电磁阀63B打开的状态。在步骤S201中,使轴10下降。即,使直线运动马达30驱动,以使轴10向Z轴方向的下侧移动。
在步骤S202中,由应变仪37检测向轴10施加的载荷。在步骤S203中,判定向轴10施加的载荷是否稳定。在此,执行与步骤S104同样的处理。在步骤S203中进行了肯定判定的情况下,进入步骤S204,在进行了否定判定的情况下,返回步骤S202。
在步骤S204中,算出第二规定载荷的修正量。例如,算出在步骤S203中在规定时间检测出的载荷的平均值作为修正量。在此所说的第二规定载荷是判定为工件W接地了的载荷、或者判定为工件W接触到其他构件的载荷。需要说明的是,也可以将第二规定载荷设定为能够在抑制工件W的破损的同时更可靠地放置工件W的载荷。在步骤S205中,修正第二规定载荷。修正前的第二规定载荷例如预先存储于存储器。而且,通过在修正前的第二规定载荷加上在步骤S204中算出的修正量,来算出修正后的第二规定载荷。修正后的第二规定载荷存储于存储器,并在之后的控制中使用。
在步骤S206中,由应变仪37检测向轴10施加的载荷。在步骤S207中,判定向轴10施加的载荷是否为第二规定载荷以上。该第二规定载荷是在步骤S205中修正后的第二规定载荷。在步骤S207中进行了肯定判定的情况下,进入步骤S208,在进行了否定判定的情况下,返回步骤S206。因此,直至向轴10施加的载荷成为第二规定载荷以上为止,直线运动马达30使轴10向Z轴方向的下侧移动。
在步骤S208中,使直线运动马达30停止。需要说明的是,也可以是,即使在直线运动马达30停止了的情况下,也对向直线运动马达30的通电进行反馈控制,以对轴10持续施加第二规定载荷。
在步骤S209中,打开正压电磁阀63A,关闭负压电磁阀63B。由此,使轴10的前端部10A产生正压,使工件W从轴10脱离。在步骤S210中,使轴10上升。即,通过直线运动马达30来使轴10向Z轴方向上侧移动规定距离。此时,也可以根据需要,通过旋转马达20使轴10旋转。这样,能够放置工件W。
根据如以上所说明那样本实施方式的致动器1,通过在考虑向轴10施加的摩擦力的影响的同时基于向轴10施加的载荷来控制直线运动马达30,能够向工件W施加恰当的载荷,因此能够在抑制工件W的破损的同时更可靠地拾取工件W,或者按压工件W,或者放置工件W。
<第二实施方式>
在本实施方式中,说明轴10向Z轴的正方向(图2中的上方向)移动时的摩擦力。其他装置等与第一实施方式相同,因此省略说明。图8是示出了工件W的拾取时的应变仪37的检测值的推移的时序图。例如,是在轴10向图2的Z轴的正方向移动时拾取工件W的情况。图8中的T1、T2、T3、T4是与图5中的T1、T2、T3、T4同样的时期。与图5相比,在图8中,力的朝向成为逆向,因此检测值成为负值,但是想法与图5相同。
例如,求取从T2到T3之间的检测值作为修正量。而且,通过在修正前的规定载荷加上修正量,来得到修正后的规定载荷。将修正后的规定载荷作为目标来执行直线运动马达50的反馈控制、停止控制。需要说明的是,也可以代替修正规定载荷而修正应变仪37的检测值。这样,例如每当拾取及每当放置工件W时,通过修正应变仪37的检测值或规定载荷,能够对由温度等的变化引起的摩擦力的变化也快速应对,实施更恰当的控制。
这样,通过在轴10向上方向移动时求取在轴壳体50上滑动时的摩擦力,能够算出应变仪37的检测值或规定载荷的修正量。由此,即使是轴10向上方向移动的情况,也能够进行更恰当的控制。
<其他实施方式>
在上述致动器1中,在连结臂36设置有应变仪37,但也能够代替于此而在连结臂35设置有应变仪37。另外,在上述实施方式中,使用应变仪37来检测向轴10及工件W施加的载荷,但也能够使用其他传感器等。在该情况下,在检测因轴10在轴壳体50上滑动而引起的摩擦力的位置,检测向轴10及工件W施加的载荷。即,在比轴壳体50靠直线运动马达30侧的位置检测载荷。例如,在轴10的前端部10A设置有力传感器的情况下,轴10移动时的摩擦力不会给该力传感器的检测值带来影响,因此不需要适用本发明。即,在比轴壳体50靠直线运动马达30侧(即,比固定部靠驱动部侧)的位置设置检测力的传感器等的情况下,适用本发明。该传感器也可以是测力传感器,也可以是压电式的传感器。这样的传感器能够设置于比轴壳体50靠上侧的轴10、连结臂36、连结臂35、可动件32、直线运动台33、旋转马达20等。即,能够在从比轴壳体50靠上侧的轴10到直线运动马达30之间夹设的构件设置传感器。
另外,在上述实施方式中,求取应变仪37的检测值稳定时的检测值作为修正量,但也可以代替于此而在轴10的速度的变化量处于规定的范围内的状态持续了规定期间的情况下,设为轴10的速度稳定而求取修正量。在轴10的移动刚开始之后,由于轴10加速而轴10的速度不稳定。因此,应变仪37的检测值也不稳定。另一方面,考虑若轴10的速度稳定,则应变仪37的检测值也稳定,因此也可以将此时的应变仪37的检测值作为修正量。即,能够代替应变仪37的检测值而使用轴10的速度的检测值,来得到求取修正量的时期。轴10的速度例如也可以由设置于直线运动马达30的传感器来检测。另外,也可以在应变仪37的检测值及轴10的速度均稳定的情况、或任一方稳定的情况下,求取修正量。这样,也能够基于轴10的速度来决定求取修正量的时期。由此,能够抑制受轴10的加速度的影响的情况。
附图标记说明
1…致动器、2…壳体、10…轴、10A…前端部、11…中空部、20…旋转马达、22…定子、23…转子、30…直线运动马达、31…定子、32…可动件、36…连结臂、37…应变仪、50…轴壳体、60…空气控制机构。

Claims (6)

1.一种致动器,其中,
所述致动器具备:
轴,其通过中心轴方向上的移动来向工件施加力;
驱动部,其通过使所述轴在所述中心轴的方向上滑动而使所述轴移动;
固定部,其设置于所述轴的周围,并在所述驱动部使所述轴移动时供所述轴相对地移动;
检测部,其在比所述固定部靠所述驱动部侧的位置检测向所述轴施加的力;以及
控制装置,其控制所述驱动部,
所述控制装置在所述轴向所述工件施加力之前,在所述轴移动的期间中的规定期间求取作为所述检测部检测的力的第一力,在所述规定期间之后,基于由所述检测部检测的所述力及所述第一力来控制所述驱动部,所述第一力与所述轴滑动时产生的摩擦力相关联。
2.根据权利要求1所述的致动器,其中,
所述控制装置在所述规定期间,在所述轴向靠近所述工件的方向移动时求取所述第一力。
3.根据权利要求1所述的致动器,其中,
所述控制装置将所述规定期间设定为由所述检测部检测的力的变动量处于规定的范围内的状态持续的期间。
4.根据权利要求1所述的致动器,其中,
所述控制装置将所述规定期间设定为所述轴的速度的变动量处于规定的范围内的状态持续的期间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的致动器,其中,
所述控制装置在所述规定期间之后,当由所述检测部检测的所述力成为规定值以上时进行停止控制,该停止控制是使所述驱动部停止的控制,
所述控制装置在所述停止控制中,通过将所述第一力加于所述规定值来修正所述规定值,或者通过从由所述检测部检测的所述力减去所述第一力来修正由所述检测部检测的所述力。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的致动器,其中,
所述控制装置在所述规定期间之后,进行所述驱动部的反馈控制,以使由所述检测部检测的所述力成为规定值,
所述控制装置在所述反馈控制中,通过将所述第一力加于所述规定值来修正所述规定值,或者通过从由所述检测部检测的所述力减去所述第一力来修正由所述检测部检测的所述力。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369484A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Denso Corp 2自由度アクチュエータ
JP2006032503A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Nidec Tosok Corp ツール駆動装置
EP2070616A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-17 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Processing apparatus
CN101562127A (zh) * 2008-04-16 2009-10-21 Thk株式会社 划线装置以及多轴划线装置
WO2010038750A1 (ja) * 2008-09-30 2010-04-08 Thk株式会社 直線・回転複合アクチュエータ
JP2010188504A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Yaskawa Electric Corp ロボットの制御装置およびロボット
JP2012086341A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Sharp Corp 自動組付け装置、自動組付け方法、およびプログラム
CA2831197A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-28 Patrick Mcfadden Electric linear actuator
CN104608128A (zh) * 2013-11-01 2015-05-13 精工爱普生株式会社 机器人、控制装置、机器人系统、以及机器人控制方法
JP2016080554A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社イシダ 質量測定装置
JP2017077051A (ja) * 2015-10-13 2017-04-20 Thk株式会社 リニアモータ装置及び制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4547647B2 (ja) * 2000-05-22 2010-09-22 Smc株式会社 推力制御可能なアクチュエータ
US7285968B2 (en) * 2005-04-19 2007-10-23 Formfactor, Inc. Apparatus and method for managing thermally induced motion of a probe card assembly
JP4385159B2 (ja) * 2005-07-25 2009-12-16 独立行政法人産業技術総合研究所 脚式ロボットの停止装置
JP4884537B2 (ja) * 2007-11-06 2012-02-29 パナソニック株式会社 部品実装機、部品装着ヘッド、および部品装着方法
JP5113534B2 (ja) 2008-01-07 2013-01-09 Juki株式会社 部品実装方法
JP5702157B2 (ja) * 2011-01-11 2015-04-15 Juki株式会社 電子部品実装装置
JP6472136B2 (ja) * 2015-02-25 2019-02-20 株式会社イシダ 質量計測装置
JP6653179B2 (ja) * 2016-01-14 2020-02-26 Thk株式会社 リニアモータの制御装置及び制御方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369484A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Denso Corp 2自由度アクチュエータ
JP2006032503A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Nidec Tosok Corp ツール駆動装置
EP2070616A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-17 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Processing apparatus
CN101562127A (zh) * 2008-04-16 2009-10-21 Thk株式会社 划线装置以及多轴划线装置
WO2010038750A1 (ja) * 2008-09-30 2010-04-08 Thk株式会社 直線・回転複合アクチュエータ
JP2010188504A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Yaskawa Electric Corp ロボットの制御装置およびロボット
JP2012086341A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Sharp Corp 自動組付け装置、自動組付け方法、およびプログラム
CA2831197A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-28 Patrick Mcfadden Electric linear actuator
CN104608128A (zh) * 2013-11-01 2015-05-13 精工爱普生株式会社 机器人、控制装置、机器人系统、以及机器人控制方法
JP2016080554A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社イシダ 質量測定装置
JP2017077051A (ja) * 2015-10-13 2017-04-20 Thk株式会社 リニアモータ装置及び制御方法

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