DE112019005202T5 - Stellantrieb - Google Patents

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DE112019005202T5
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linear motion
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Katsuya Fukushima
Masashi Ishii
Hiroki Niwa
Akira Suzuki
Kazuto Oga
Shogo Wakuta
Satoshi Hara
Tomofumi Mizuno
Shigeki Hayashi
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THK Co Ltd
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THK Co Ltd
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Abstract

Bei einem Stellantrieb wird verhindert, dass eine unnötig große Belastung auf eine Welle und ein Werkstück ausgeübt wird. Es sind ein Kraftsensor, dessen Ausgang einer Kraft entspricht, die auf ein mit der Welle verbundenes Verbindungselement ausgeübt wird, ein Verstärker, der den Ausgang des Kraftsensors verstärkt, und ein Tiefpassfilter enthalten, wobei eine auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgang des Verstärkers erfasst wird, bis die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, worauf die auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgang des Tiefpassfilters erfasst wird.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb.
  • [Hintergrund der Erfindung]
  • Ein Werkstück kann an eine Hohlwelle gesaugt und aufgenommen werden, indem ein Unterdruck auf das Innere der Welle ausgeübt wird, während die Welle gegen das Werkstück gedrückt wird. Sofern hier ein Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Welle vorhanden ist, wenn das Werkstück an die Welle gesaugt wird, könnte das Werkstück heftig mit der Welle kollidieren und beschädigt werden, oder das Werkstück könnte nicht angesaugt werden. Andererseits könnte das Werkstück beschädigt werden, sofern die Kraft zum Andrücken des Werkstücks zu groß ist. Daher ist es wünschenswert, die Welle mit einer angemessenen Belastung gegen das Werkstück zu drücken. Sofern außerdem die Drehzahl der Welle hoch ist, wenn die Welle mit dem Werkstück in Kontakt kommt, könnte das Werkstück aufgrund eines Stoßes, der durch die Kollision der Welle mit dem Werkstück verursacht wird, beschädigt werden, weshalb es wünschenswert ist, diesen Stoß zu reduzieren. Bisher war ein Futterelement an einer Spitze eines Wellenkörpers über ein Dämpfungselement, wie z.B. eine Feder, vorgesehen (siehe z.B. Patentdokument 1). Insbesondere zieht sich die Feder zusammen, um den Aufprall zu reduzieren, wenn das Futterelement mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Wenn sich die Welle danach weiter auf das Werkstück zubewegt, wird das Werkstück mit einer Belastung entsprechend einer Federkonstante gedrückt.
  • [Literatu rverzeichnis]
  • [Patentliteratur]
  • (Patentliteratur 1) Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-164347
  • [Übersicht über die Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Eine geeignete Belastung, die auf ein Werkstück ausgeübt werden muss, kann je nach Art des Werkstücks variieren, wobei jedoch in einem Fall, in dem ein Dämpfungselement wie oben beschrieben vorgesehen ist, die auf das Werkstück aufgebrachte Belastung in Übereinstimmung mit einer Federkonstanten bestimmt wird, weshalb es schwierig ist, die auf das Werkstück aufgebrachte Belastung in Abhängigkeit des Werkstücks zu verändern. Hier ist es denkbar, eine Belastung, die auf die Welle und das Werkstück ausgeübt wird, mit einem Kraftsensor zu erfassen und einen Motor, der die Welle antreibt, basierend auf einem erfassten Wert zu steuern. Ein Ausgang des Kraftsensors ist sehr klein, weshalb der Ausgang des Kraftsensors durch einen Verstärker verstärkt wird. Ein Ausgang des Verstärkers wird jedoch leicht durch das Rauschen eines handelsüblichen Netzteils beeinflusst. Es ist denkbar, ein Filter zu verwenden, um die Wirkung des Rauschens zu reduzieren, wobei jedoch, wenn der Ausgang des Verstärkers durch ein Filter verarbeitet wird, eine Phasenverzögerung verursacht wird. Das heißt, wenn eine Belastung, die an das Werkstück und die Welle angelegt wird, basierend auf dem Ausgang des Filters erfasst wird, ändert sich der erkannte Wert nach einer tatsächlichen Änderung der Belastung. Sofern eine Phasenverzögerung in dem Ausgang des Filters verursacht wird, wenn sich die Welle mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück zubewegt, kann sich der Zeitpunkt des Anhaltens der Welle verzögern, wobei möglicherweise eine unnötig große Belastung auf das Werkstück ausgeübt wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Hinblick auf verschiedene oben beschriebene tatsächliche Situationen gemacht wurde, ist es, in Bezug auf einen Stellantrieb zu verhindern, dass eine unnötig große Belastung auf eine Welle und ein Werkstück ausgeübt wird.
  • [Lösung des Problems]
  • Einer der Aspekte der vorliegenden Erfindung ist ein Stellantrieb, umfassend: eine Welle; einen Linearbewegungsmotor mit einem Stator und einem Läufer, wobei eine Bewegung des Läufers parallel zu einer Mittelachse der Welle relativ zu dem Stator des Linearbewegungsmotors bewirkt, dass sich die Welle in einer Richtung der Mittelachse bewegt; ein Verbindungselement, das wenigstens ein Teil eines Elementes ist, das den Läufer des Linearbewegungsmotors und die Welle verbindet; einen Kraftsensor, der in dem Verbindungselement vorgesehen ist, wobei einen Ausgang des Kraftsensors einer auf das Verbindungselement ausgeübten Belastung entspricht; einen Verstärker, der dien Ausgang des Kraftsensors verstärkt; ein Tiefpassfilter, das Komponenten von Frequenzen, die höher als eine Grenzfrequenz sind, unter Komponenten von Frequenzen, die in einem Ausgang aus dem Verstärker enthalten sind, reduziert; und eine Steuervorrichtung, die eine auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf dem Ausgang aus dem Verstärker erfasst, bis die Welle oder ein mit der Welle verbundenes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, und die die auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgangs aus dem Tiefpassfilter erfasst, nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element kommt.
  • Darüber hinaus ist einer der Aspekte der vorliegenden Erfindung ein Stellantrieb, umfassend: eine Welle; einen Linearbewegungsmotor mit einem Stator und einem Läufer, wobei eine Bewegung des Läufers parallel zu einer Mittelachse der Welle relativ zu dem Stator des Linearbewegungsmotors bewirkt, dass sich die Welle in einer Richtung der Mittelachse bewegt; ein Verbindungselement, das wenigstens ein Teil eines Elementes ist, das den Läufer des Linearbewegungsmotors und die Welle verbindet; einen Kraftsensor, der in dem Verbindungselement vorgesehen ist, wobei ein Ausgang des Kraftsensors einer auf das Verbindungselement ausgeübten Kraft entspricht; einen Verstärker, der den Ausgang des Kraftsensors verstärkt; ein Tiefpassfilter, das Komponenten von Frequenzen, die höher als eine Grenzfrequenz sind, unter Komponenten von Frequenzen, die in einem Ausgang von dem Verstärker enthalten sind, reduziert; und eine Steuervorrichtung, die eine an die Welle angelegte Belastung basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Tiefpassfilter erfasst, wobei die Grenzfrequenz erhöht wird, bis die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, als nach dem Kontakt.
  • (Vorteilhafte Effekte der Erfindung)
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Aufbringung einer unnötig großen Belastung auf eine Welle und ein Werkstück in Bezug auf einen Stellantrieb verhindert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht eines Stellantriebs gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine schematische Konfigurationsansicht, die einen inneren Aufbau des Stellantriebs gemäß der Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Beziehung zwischen einem Dehnungsmessstreifen und einer Steuereinheit gemäß der Ausführungsform darstellt.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration mit einem Wellengehäuse und einer Spitze einer Welle gemäß der Ausführungsform zeigt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Aufnahmeverarbeitung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Ablegeverarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Aufnahmeverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Ablegeverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • (Ausführungsart der Erfindung)
  • Bei einem Stellantrieb gemäß einem der Aspekte der vorliegenden Erfindung wird eine Welle in einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch einen Linearbewegungsmotor bewegt. Die Bewegungsrichtung des Läufers des Linearbewegungsmotors ist parallel zu einer Mittelachsenrichtung der Welle, wobei infolgedessen der Linearbewegungsmotor angetrieben wird, um die Welle in der Mittelachsenrichtung zu bewegen. Ein Beispiel für einen Linearbewegungsmotor ist ein Linearmotor. Ein Verbindungselement ist ein Element, das den Läufer und die Welle verbindet und eine Vielzahl von Elementen umfassen kann. Außerdem kann der Läufer des Linearmotors mit dem Verbindungselement integriert sein. Die Welle kann drehbar gelagert sein.
  • Wenn beim Aufnehmen oder Ablegen eines Werkstücks die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element durch den Antrieb des Linearbewegungsmotors mit einem anderen Element in Kontakt kommt, wird eine Belastung auf die Welle ausgeübt. Das heißt, eine Kraft in einer Richtung zum Absenken der Welle wirkt auf eine Stirnseite (eine Seite des Linearbewegungsmotors) des Verbindungselementes, und eine Kraft in einer Richtung zum Anheben der Welle wirkt auf die andere Stirnseite (eine Wellenseite) des Verbindungselementes, wodurch eine Kraft auf das Verbindungselement ausgeübt wird. Diese Kraft steht in Korrelation mit einer zwischen der Welle und dem Werkstück erzeugten Belastung. Daher ermöglicht die Erfassung dieser Kraft durch einen Kraftsensor die Erfassung der auf die Welle und das Werkstück wirkenden Belastung. Der Kraftsensor kann ein Sensor sein, der einen Dehnungsmessstreifen verwendet, oder er kann beispielsweise ein piezoelektrischer Sensor sein. Durch die Krafteinwirkung auf das Verbindungselement wird beispielsweise eine Dehnung in dem Verbindungselement erzeugt. Diese Dehnung steht im Zusammenhang mit der zwischen der Welle und dem Werkstück erzeugten Belastung. Die Erfassung dieser Dehnung durch einen Dehnungsmessstreifen ermöglicht daher die Erfassung der auf die Welle und das Werkstück wirkenden Belastung. Basierend auf der so erfassten Belastung wird der Linearmotor derart gesteuert, dass zum Zeitpunkt des Aufnehmens oder des Ablegens eine geeignete Belastung auf das Werkstück ausgeübt werden kann. Darüber hinaus ist ein Element, das mit der Welle assoziiert ist, beispielsweise ein Adapter, der an einer Spitze der Welle vorgesehen ist, oder ein Werkstück, das an die Welle angesaugt wird. Darüber hinaus ist das andere Element ein Werkstück in Bezug auf die Welle und ist beispielsweise ein Element, an dem ein Werkstück in Bezug auf das Werkstück angeordnet ist.
  • Wenn ein Verstärker verwendet wird, um den Ausgang des Kraftsensors zu verstärken, kann der Ausgang des Kraftsensors nach der Verstärkung (ein Ausgang aus dem Verstärker) Rauschen entsprechend einer Frequenz einer handelsüblichen Stromversorgung enthalten, die den Verstärker mit Strom versorgt. Dieses Rauschen kann durch ein Tiefpassfilter reduziert werden. Wenn der Ausgang des Verstärkers jedoch durch das Tiefpassfilter verarbeitet wird, entsteht eine Phasenverzögerung. Das heißt, eine Änderung des Ausgangs des Tiefpassfilters ist relativ zu einer Änderung des Ausgangs des Verstärkers verzögert. Wenn es hier eine Phasenverzögerung in dem Ausgang des Kraftsensors gibt, der durch das Tiefpassfilter verarbeitet wird (d.h. der Ausgang des Tiefpassfilters), während die Welle durch den Linearbewegungsmotor abgesenkt wird, kann es eine Verzögerung beim Stoppen der Welle geben, nachdem die Welle zum Zeitpunkt des Aufnehmens des Werkstücks in Kontakt mit einem Werkstück kommt, wobei möglicherweise beispielsweise eine unnötig hohe Belastung auf das Werkstück ausgeübt wird.
  • Dementsprechend wird die auf die Welle ausgeübte Belastung auf der Grundlage des Ausgangs des Verstärkers erfasst, bis die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element kommt, wobei die auf die Welle ausgeübte Belastung auf der Grundlage des Ausgangs des Tiefpassfilters erfasst wird, nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element kommt.
  • Das heißt, die auf die Welle ausgeübte Belastung wird unter Verwendung des Ausgangs des Verstärkers erfasst, bis die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt kommt, ohne den Ausgang des Tiefpassfilters zu verwenden. Die Belastung wird also mit einem Ausgang erfasst, der keine durch das Tiefpassfilter verursachte Phasenverzögerung enthält. Um die Taktzeit zu verkürzen, ist die Drehzahl der Welle vorzugsweise so lange hoch, bis die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt kommt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Belastung basierend auf dem Ausgang des Tiefpassfilters erfasst wird, wird aufgrund einer Ansprechverzögerung möglicherweise eine unnötig große Belastung auf das Werkstück ausgeübt. Wird die auf die Welle ausgeübte Belastung hingegen auf der Grundlage des Ausgangs des Verstärkers erfasst, bis die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt kommt, kann eine auf das Werkstück ausgeübte Belastung in einem Zustand erfasst werden, in dem es keine Phasenverzögerung gibt. Dementsprechend kann, wenn die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt kommt, ein derartiger Zustand schnell erfasst und die Welle angehalten werden. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Werkstücks verhindert werden. Zu diesem Zeitpunkt ist Rauschen entsprechend der Frequenz einer handelsüblichen Stromversorgung in dem Ausgang des Verstärkers enthalten, wobei jedoch die Wirkung des enthaltenen Rauschens gering ist, da es ausreicht, wenn ein Kontakt zwischen der Welle oder dem mit der Welle assoziierten Element und dem anderen Element erfasst werden kann.
  • Nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt gekommen ist, wird die auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf dem Ausgang des Tiefpassfilters erfasst, wobei die Belastung dadurch genauer erfasst werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird der Linearbewegungsmotor so gesteuert, dass die auf die Welle ausgeübte Belastung beispielsweise konstant gehalten wird. In diesem Fall muss die Bewegungsgeschwindigkeit der Welle nicht erhöht werden, so dass selbst bei einer Phasenverzögerung in dem Ausgang des Tiefpassfilters der Effekt gering ist. Dementsprechend kann das Ausüben einer unnötig großen Belastung auf das Werkstück verhindert werden.
  • Des Weiteren wird bei einem Stellantrieb gemäß einem der Aspekte der vorliegenden Erfindung eine auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgangssignal des Tiefpassfilters erfasst, wobei die Grenzfrequenz erhöht wird, bis die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, als nach dem Kontakt. Dementsprechend kann die Belastung in einem Zustand erfasst werden, in dem die Phasenverzögerung relativ klein ist, bis die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element kommt. Das heißt, der Kontakt der Welle mit dem Werkstück kann schneller erfasst werden. Nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt gekommen ist, wird die Grenzfrequenz gesenkt, um die Auswirkungen des Rauschens zu verringern, und die Belastung kann genauer erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Phasenverzögerung erhöht, wobei jedoch der Effekt gering ist, da die Bewegungsgeschwindigkeit der Welle nicht erhöht werden muss. Dementsprechend kann das Ausüben einer unnötig großen Belastung auf das Werkstück verhindert werden.
  • Außerdem kann die Steuervorrichtung in einem Fall, in dem die erfasste Belastung gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, bestimmen, dass die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element ist. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung in einem Fall, in dem die erfasste Belastung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, den Linearmotor anhalten. Der Schwellenwert ist eine Belastung, anhand derer festgestellt werden kann, dass die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt ist. Der Schwellenwert wird beispielsweise als eine Belastung festgelegt, die größer ist als eine Obergrenze eines Bereichs, in dem ein erfasster Wert der Belastung möglicherweise aufgrund von Rauscheffekten aufgrund einer Frequenz einer Stromversorgung erhöht ist. Der Schwellenwert kann in Abhängigkeit von der Art des Werkstücks geändert werden. Durch eine derartige Einstellung des Schwellenwerts kann beispielsweise der Kontakt der Welle oder des mit der Welle assoziierten Elementes mit dem anderen Element schnell erfasst werden, selbst wenn eine Rauscheinwirkung vorliegt.
  • Außerdem kann die Steuervorrichtung, nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element mit dem anderen Element in Kontakt gekommen ist, eine Regelung des Linearbewegungsmotors ausführen, um die erfasste Belastung näher an eine vorgegebene Belastung zu bringen. Diese Regelung wird auf der Grundlage des Ausgangs des Tiefpassfilters ausgeführt, die eine Phasenverzögerung enthält, aber wenig von Rauschen beeinflusst wird. Die vorgegebene Belastung ist beispielsweise eine Belastung, mit der es möglich ist, das Werkstück sicherer aufzunehmen und gleichzeitig die Beschädigung des Werkstücks beim Aufnehmen des Werkstücks zu verhindern, oder eine Belastung, die in Bezug auf das Werkstück notwendig ist und gleichzeitig die Beschädigung des Werkstücks beim Ablegen des Werkstücks verhindert. Die Drehzahl der Welle muss zu diesem Zeitpunkt nicht erhöht werden, und somit ist die Auswirkung der Phasenverzögerung gering, selbst wenn die Belastung mit Hilfe des Ausgangs des Tiefpassfilters einschließlich einer Phasenverzögerung erfasst wird. Da die auf das Werkstück und die Welle ausgeübte Belastung genauer erfasst werden kann, kann außerdem eine geeignete Belastung auf die Welle und das Werkstück ausgeübt werden.
  • Darüber hinaus kann die Welle einen hohlen Teil umfassen, der an einer Spitzenseite der Welle ausgebildet ist, so dass ein Innenraum der Welle hohl ist, kann der Stellantrieb weiterhin einen Versorgungsteil enthalten, der dem hohlen Teil einen Unterdruck zuführt, und kann die Steuervorrichtung bewirken, dass der Unterdruck von dem Versorgungsteil zu dem hohlen Teil zu einem Zeitpunkt der Aufnahme während der Ausführung der Regelung zugeführt wird. So wird die geeignete Belastung auf das Werkstück ausgeübt und dann der Unterdruck dem hohlen Teil zugeführt. Folglich kann die Beschädigung des Werkstücks durch die Kollision des Werkstücks mit der Welle verhindert werden. Des Weiteren kann verhindert werden, dass ein Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Welle entsteht, indem die Welle gegen das Werkstück gedrückt wird. Somit ist ein sichereres Aufnehmen des Werkstücks möglich.
  • Darüber hinaus kann die Welle einen hohlen Teil umfassen, der an einer Spitzenseite der Welle ausgebildet ist, so dass ein Innenraum der Welle hohl ist, kann der Stellantrieb einen Versorgungsteil enthalten, der dem hohlen Teil einen atmosphärischen Druck oder einen Überdruck zuführt, und kann die Steuervorrichtung bewirken, dass der atmosphärische Druck oder der Überdruck von dem Versorgungsteil dem hohlen Teil zu einem Zeitpunkt des Ablegens während der Ausführung der Regelung zugeführt wird. Zum Beispiel muss in einem Fall, in dem das Werkstück mit dem anderen Bauteil unter Verwendung von Klebstoff verbunden werden soll, eine Belastung in Übereinstimmung mit den Merkmalen des Verbindens auf das Werkstück ausgeübt werden. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht das Zuführen des atmosphärischen Drucks oder des Überdrucks zu dem hohlen Teil, nachdem die auf das Werkstück ausgeübte Belastung eine vorbestimmte Belastung in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des Klebens erreicht hat, eine sicherere Verklebung.
  • Darüber hinaus kann das Verbindungselement ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, die in Richtung der Mittelachse der Welle versetzt angeordnet sind, und der Kraftsensor kann einen Dehnungsmessstreifen umfassen, der auf jeder der Oberflächen vorgesehen ist, die auf dem ersten Element bzw. dem zweiten Element vorgesehen sind, wobei die Oberflächen in dieselbe Richtung weisen und parallel zueinander und orthogonal zur Mittelachse der Welle sind.
  • Hier arbeitet der Linearbewegungsmotor, um Wärme zu erzeugen. Darüber hinaus kann eine weitere in dem Stellantrieb vorgesehene Vorrichtung Wärme erzeugen. Diese Wärme kann zu einer thermischen Ausdehnung des Linearmotors und des Verbindungselementes führen. In diesem Fall kann, auch wenn keine Belastung von dem Werkstück auf die Welle ausgeübt wird, eine Dehnung in dem ersten Element und in dem zweiten Element erzeugt werden. Wenn beispielsweise ein Temperaturunterschied zwischen einem Element, mit dem das erste Element und das zweite Element an einer Stirnseite verbunden sind, und einem Element, mit dem die Elemente an der anderen Stirnseite verbunden sind, besteht, kann ein Unterschied in dem Ausdehnungsbetrag erzeugt werden. Im Folgenden wird das Element, mit dem das erste Element und das zweite Element an der einen Stirnseite verbunden sind, als ein Element mit einem großen thermischen Ausdehnungsbetrag (ein Element mit hoher Ausdehnung) dargestellt, und das Element, mit dem die Elemente an der anderen Stirnseite verbunden sind, als ein Element mit einem kleinen thermischen Ausdehnungsbetrag (ein Element mit geringer Ausdehnung) dargestellt. In einem Fall, in dem das erste Element und das zweite Element auf diese Weise mit dem Element mit hoher Ausdehnung und dem Element mit niedriger Ausdehnung verbunden sind, kann der Abstand zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element auf der Seite des Elementes mit hoher Ausdehnung größer sein als auf der Seite des Elementes mit niedriger Ausdehnung. Außerdem werden auf das erste Element und das zweite Element jeweils Kräfte in entgegengesetzter Richtung ausgeübt, um das erste Element und das zweite Element auf der Seite der hohen Ausdehnung zu trennen. Folglich wird eine Dehnung in einer kontrahierenden Richtung in einer der Oberflächen erzeugt, die auf dem ersten Element bzw. dem zweiten Element vorgesehen sind, in dieselbe Richtung weisen und parallel zueinander und orthogonal zu der Mittelachse der Welle sind, und eine Dehnung in einer ausdehnenden Richtung auf der anderen Oberfläche erzeugt. Folglich hat einer der Dehnungsmessstreifen, der in dem ersten Element vorgesehen ist, und der Dehnungsmessstreifen, der in dem zweiten Element vorgesehen ist, einen Ausgang, die der Dehnung in der kontrahierenden Richtung entspricht, und der andere Dehnungsmessstreifen einen Ausgang, der der Dehnung in der ausdehnenden Richtung entspricht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kräfte mit der gleichen Größe auf das erste Element und das zweite Element in den jeweils entgegengesetzten Richtungen ausgeübt, weshalb sich der Ausgang des einen Dehnungsmessstreifens und der Ausgang des anderen Dehnungsmessstreifens in positivem oder negativem Vorzeichen unterscheiden und ungefähr den gleichen absoluten Betrag haben. Die Ausgänge der beiden Dehnungsmessstreifen sind also parallel geschaltet, so dass sich die Einflüsse der thermischen Ausdehnung gegenseitig aufheben. Folglich ist es nicht notwendig, eine separate Korrektur in Übereinstimmung mit der Temperatur auszuführen. Das heißt, die Belastung, die nur auf die Welle und das Werkstück wirkt, kann einfach und genau erfasst werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Abmessung, ein Material, eine Form, eine relative Anordnung und dergleichen eines in dieser Ausführungsform beschriebenen Bauteils schränken jedoch den Umfang der Erfindung nicht ein, sofern nicht anders beschrieben. Darüber hinaus können die folgenden Ausführungsformen so weit wie möglich kombiniert werden.
  • <Erste Ausführungsform>
  • 1 ist eine Ansicht eines Stellantriebs 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Stellantrieb 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einer im Wesentlichen rechteckigen, parallelepipedischen Außenform, wobei ein Deckel 200 an dem Gehäuse 2 befestigt ist. 2 ist eine schematische Konfigurationsansicht, die einen inneren Aufbau des Stellantriebs 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Teil einer Welle 10 untergebracht. Die Welle 10 ist an einer Spitzenseite 10A hohl ausgebildet. Als Material der Welle 10 und des Gehäuses 2 kann beispielsweise ein Metall (beispielsweise Aluminium) verwendet werden, oder es kann ein Harz oder dergleichen verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung ein orthogonales XYZ-Koordinatensystem festgelegt ist, wobei die Positionen der jeweiligen Elemente mit Bezug auf dieses orthogonale XYZ-Koordinatensystem beschrieben sind. Eine Längsseitenrichtung der größten Oberfläche des Gehäuses 2, d.h. eine Richtung einer Mittelachse 100 der Welle 10 ist eine Z-Achsenrichtung, eine Kurzseitenrichtung der größten Oberfläche des Gehäuses 2 ist eine X-Achsenrichtung, und eine Richtung, die orthogonal zur größten Oberfläche des Gehäuses 2 ist, ist eine Y-Achsenrichtung. Die Z-Achsenrichtung ist ebenfalls eine senkrechte Richtung. Es wird darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Oberseite in der Z-Achsenrichtung in 2 eine Oberseite des Stellantriebs 1 ist, und eine Unterseite in der Z-Achsenrichtung in 2 eine Unterseite des Stellantriebs 1 ist. Weiterhin ist eine rechte Seite in X-Achsenrichtung in 2 eine rechte Seite des Stellantriebs 1 und eine linke Seite in X-Achsenrichtung in 2 eine linke Seite des Stellantriebs 1. Zusätzlich ist eine Vorderseite in Y-Achsenrichtung in 2 eine Vorderseite des Stellantriebs 1, und eine Rückseite in Y-Achsenrichtung in 2 eine Rückseite des Stellantriebs 1. Das Gehäuse 2 ist derart ausgebildet, dass eine Abmessung in Z-Achsenrichtung größer ist als eine Abmessung in X-Achsenrichtung und eine Abmessung in X-Achsenrichtung größer ist als eine Abmessung in Y-Achsenrichtung. In dem Gehäuse 2 ist ein Bereich, der einer Oberfläche (einer vorderen Oberfläche in 2) orthogonal zur Y-Achsenrichtung entspricht, offen, wobei diese Öffnung mit dem Deckel 200 verschlossen ist. Der Deckel 200 ist beispielsweise mit Schrauben an dem Gehäuse 2 befestigt.
  • Das Gehäuse 2 nimmt in sich einen Rotationsmotor 20, der die Welle 10 um die Mittelachse 100 dreht, einen Linearbewegungsmotor 30, der die Welle 10 relativ gerade in einer Richtung entlang der Mittelachse 100 (d.h. in Z-Achsenrichtung) relativ zum Gehäuse 2 bewegt, und einen Luftsteuermechanismus 60 auf. Weiterhin ist an einer unteren Stirnfläche 202 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung ein Wellengehäuse 50 angebracht, in das die Welle 10 eingesetzt ist. In dem Gehäuse 2 ist eine Aussparung 202B derart ausgebildet, dass sie von der unteren Stirnfläche 202 in Richtung eines Innenraums des Gehäuses 2 ausgespart ist, wobei ein Teil des Wellengehäuses 50 in die Aussparung 202B eingesetzt ist. In einem oberen Ende der Aussparung 202B ist ein Durchgangsloch 2A in Z-Achsenrichtung ausgebildet, wobei die Welle 10 in das Durchgangsloch 2A und das Wellengehäuse 50 eingesetzt ist. Die Spitze 10A der Welle 10 auf der in Z-Achsenrichtung Unterseite ragt aus dem Wellengehäuse 50 heraus. Die Welle 10 ist in X-Achsenrichtung in einer Mitte des Gehäuses 2 und in Richtung der Y-Achse in einer Mitte des Gehäuses vorgesehen. Das heißt, die Welle 10 ist so vorgesehen, dass eine Mittelachse, die sich in Z-Achsenrichtung durch die Mitte des Gehäuses 2 in X-Achsenrichtung und die Mitte des Gehäuses in Y-Achsenrichtung erstreckt, mit der Mittelachse 100 der Welle 10 überlagert ist. Die Welle 10 wird durch den Linearmotor 30 gerade in Z-Achsenrichtung bewegt und durch den Rotationsmotor 20 um die Mittelachse 100 gedreht.
  • Eine Seite des Basisendes 10B der Welle 10, das ein Ende auf einer der Spitze 10A gegenüberliegenden Seite ist (ein oberes Ende in Z-Achsenrichtung), ist in dem Gehäuse 2 untergebracht und mit einer Abtriebswelle 21 des Rotationsmotors 20 verbunden. Der Rotationsmotor 20 lagert die Welle 10 drehbar. Eine Mittelachse der Abtriebswelle 21 des Rotationsmotors 20 fällt mit der Mittelachse 100 der Welle 10 zusammen. Der Rotationsmotor 20 umfasst neben der Abtriebswelle 21 einen Stator 22, einen Rotor 23, der sich in dem Stator 22 dreht, und einen Drehgeber 24, der einen Drehwinkel der Abtriebswelle 21 erfasst. Der Rotor 23 dreht sich relativ zu dem Stator 22, wobei sich die Abtriebswelle 21 und die Welle 10 ebenfalls in Verbindung mit dem Stator 22 drehen.
  • Der Linearbewegungsmotor 30 umfasst einen Stator 31, der an dem Gehäuse 2 befestigt ist, und einen Läufer 32, der sich relativ zu dem Stator 31 in Z-Achsenrichtung bewegt. Der Linearbewegungsmotor 30 ist beispielsweise ein Linearmotor. Der Stator 31 ist mit einer Vielzahl von Spulen 31A versehen, und der Läufer 32 ist mit einer Vielzahl von Dauermagneten 32A versehen. Die Spulen 31A sind in einem vorgegebenen Abstand in Z-Achsenrichtung angeordnet, wobei mehrere Sätze von drei Spulen 31A mit U-, V- und W-Phasen vorgesehen sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein dreiphasiger Ankerstrom an die Spulen 31A der U-, V- und W-Phasen angelegt, um ein geradlinig bewegliches Magnetfeld zu erzeugen, wobei der Läufer 32 relativ zu dem Stator 31 gerade bewegt wird. Der Linearbewegungsmotor 30 ist mit einem Lineargeber 38 versehen, der eine relative Position des Läufers 32 zu dem Stator 31 erfasst. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle der obigen Konfiguration der Stator 31 mit einem Dauermagneten und der Läufer 32 mit einer Vielzahl von Spulen versehen sein kann.
  • Der Läufer 32 des Linearbewegungsmotors 30 ist über einen Linearbewegungstisch 33 mit dem Stator 22 des Rotationsmotors 20 gekoppelt. Der Linearbewegungstisch 33 ist mit der Bewegung des Läufers 32 des Linearbewegungsmotors 30 beweglich. Die Bewegung des Linearbewegungstisches 33 wird in Z-Achsenrichtung durch eine Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 34 geführt. Die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 34 umfasst eine an dem Gehäuse 2 angebrachte Schiene 34A und einen an der Schiene 34A angebrachten Gleitblock 34B. Die Schiene 34A ist so beschaffen, dass sie sich in Z-Achsenrichtung erstreckt, und der Gleitblock 34B ist so beschaffen, dass er entlang der Schiene 34A in Z-Achsenrichtung beweglich ist.
  • Der Linearbewegungstisch 33 ist fest mit dem Gleitblock 34B verbunden und zusammen mit dem Gleitblock 34B in Z-Achsenrichtung beweglich. Der Linearbewegungstisch 33 ist über zwei Kopplungsarme 35 mit dem Läufer 32 des Linearbewegungsmotors 30 gekoppelt. Die beiden Kopplungsarme 35 koppeln gegenüberliegende Enden des Läufers 32 in Z-Achsenrichtung mit gegenüberliegenden Enden des Linearbewegungstisches 33 in Z-Achsenrichtung. Außerdem ist der Linearbewegungstisch 33 an einer mittleren Seite der gegenüberliegenden Enden über zwei Kopplungsarme 36 mit dem Stator 22 des Rotationsmotors 20 gekoppelt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Kopplungsarm 36 auf der Oberseite in Z-Achsenrichtung als erster Arm 36A und der Kopplungsarm 36 auf der Unterseite in Z-Achsenrichtung als zweiter Arm 36B bezeichnet wird. Darüber hinaus werden der erste Arm 36A und der zweite Arm 36B einfach als die Kopplungsarme 36 bezeichnet, wenn die Arme nicht unterschieden werden. Da der Lineartisch 33 über die Kopplungsarme 36 mit dem Stator 22 des Rotationsmotors 20 gekoppelt ist, bewegt sich auch der Stator 22 des Rotationsmotors 20 mit der Bewegung des Linearbewegungstisches 33. Der Kopplungsarm 36 hat einen viereckigen Querschnitt. Ein Dehnungsmessstreifen 37 ist an einer Oberfläche jedes Kopplungsarms 36 befestigt, die in Z-Achsenrichtung nach oben zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass der an dem ersten Arm 36A befestigte Dehnungsmessstreifen 37 als erster Dehnungsmessstreifen 37A und der an dem zweiten Arm 36B befestigte Dehnungsmessstreifen 37 als zweiter Dehnungsmessstreifen 37B bezeichnet wird. Der erste Dehnungsmessstreifen 37A und der zweite Dehnungsmessstreifen 37B werden einfach als die Dehnungsmessstreifen 37 bezeichnet, wenn die Messgeräte nicht unterschieden werden. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Dehnungsmessstreifen 37 auf Flächen der Kopplungsarme 36 vorgesehen sind, die jeweils in Z-Achsenrichtung nach oben weisen. Anstelle der Flächen können die Dehnungsmessstreifen auch an Flächen der Kopplungsarme 36 vorgesehen sein, die in Z-Achsenrichtung nach unten weisen. Der Dehnungsmessstreifen 37 ist ein Beispiel für einen Kraftsensor.
  • Der Luftsteuermechanismus 60 ist ein Mechanismus zum Erzeugen eines Überdrucks oder eines Unterdrucks an der Spitze 10A der Welle 10. Das heißt, der Luftsteuermechanismus 60 saugt während der Aufnahme eines Werkstücks W Luft in die Welle 10, um den Unterdruck an der Spitze 10A der Welle 10 zu erzeugen. Folglich wird das Werkstück W an die Spitze 10A der Welle 10 gesaugt. Weiterhin wird Luft in die Welle 10 zugeführt, um den Überdruck an der Spitze 10A der Welle 10 zu erzeugen. Dadurch kann das Werkstück W leicht von der Spitze 10A der Welle 10 abgezogen werden.
  • Der Luftsteuermechanismus 60 umfasst einen Überdruckdurchgang 61A (siehe Strichpunktlinie), durch den Überdruckluft strömt, einen Unterdruckdurchgang 61B (siehe Doppelpunkt-Strichlinie), durch den Unterdruckluft strömt, und einen gemeinsamen Durchgang 61C (siehe Strichlinie), der von der Überdruckluft und der Unterdruckluft gemeinsam genutzt wird. Ein Ende des Überdruckdurchgangs 61A ist mit einem Überdruckanschluss 62A verbunden, der an einer oberen Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung vorgesehen ist, und das andere Ende des Überdruckdurchgangs 61A ist mit einem Solenoidventil für Überdruck (im Folgenden als Überdruck-Solenoidventil 63A bezeichnet) verbunden. Das Überdruck-Solenoidventil 63A wird von einer nachstehend erwähnten Steuereinheit 7 geöffnet und geschlossen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Überdruckdurchgang 61A einen Endabschnitt hat, der aus einem Rohr 610 besteht, und der andere Endabschnitt aus einem Loch in einem Block 600 besteht. Der Überdruckanschluss 62A erstreckt sich durch die obere Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung, wobei der Überdruckanschluss 62A mit einem externen Rohr verbunden ist, das mit einer Luftabgabepumpe oder dergleichen verbunden ist.
  • Der Unterdruckdurchgang 61B ist an einem Ende mit einem Unterdruckanschluss 62B verbunden, der an der oberen Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in der Z-Achsenrichtung vorgesehen ist, wobei der Unterdruckdurchgang 61B an dem anderen Ende mit einem Solenoidventil für Unterdruck (im Folgenden als Unterdruck-Solenoidventil 63B bezeichnet) verbunden ist. Das Unterdruck-Solenoidventil 63B wird durch die nachstehend erwähnte Steuereinheit 7 geöffnet und geschlossen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Unterdruckdurchgang 61B einen Endabschnitt hat, der aus einem Rohr 620 besteht, und dass der andere Endabschnitt aus einem Loch in dem Block 600 besteht. Der Unterdruckanschluss 62B erstreckt sich durch die obere Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung, wobei der Unterdruckanschluss 62B mit einem externen Rohr verbunden ist, das mit einer Luftansaugpumpe oder dergleichen verbunden ist.
  • Der gemeinsame Durchgang 61C besteht aus einem Loch in dem Block 600. Der gemeinsame Durchgang 61C hat ein Ende, das sich in zwei verzweigt, um mit dem Überdruck-Solenoidventil 63A und dem Unterdruck-Solenoidventil 63B verbunden zu werden, wobei bei dem gemeinsamen Durchgang 61C das andere Ende mit einem Luftstromdurchgang 202A verbunden ist, der ein in dem Gehäuse 2 ausgebildetes Durchgangsloch ist. Der Luftstromdurchgang 202A steht mit dem Wellengehäuse 50 in Verbindung. Das Unterdruck-Solenoidventil 63B wird geöffnet und das Überdruck-Solenoidventil 63A wird geschlossen, um eine Verbindung zwischen dem Unterdruckdurchgang 61B und dem gemeinsamen Durchgang 61C herzustellen, wodurch der Unterdruck in dem gemeinsamen Durchgang 61C erzeugt wird. Anschließend wird Luft aus dem Wellengehäuse 50 durch den Luftstromdurchgang 202A angesaugt. Andererseits wird das Überdruck-Solenoidventil 63A geöffnet und das Unterdruck-Solenoidventil 63B geschlossen, um eine Verbindung zwischen dem Überdruckdurchgang 61A und dem gemeinsamen Durchgang 61C herzustellen, wodurch der Überdruck in dem gemeinsamen Durchgang 61C erzeugt wird. Daraufhin wird Luft in das Wellengehäuse 50 durch den Luftstromdurchgang 202A zugeführt. Der gemeinsame Durchgang 61C ist mit einem Drucksensor 64, der den Luftdruck in dem gemeinsamen Durchgang 61C erfasst, und einem Durchflusssensor 65, der den Luftdurchfluss im gemeinsamen Durchgang 61C erfasst, ausgestattet.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass bei dem in 2 dargestellten Stellantrieb 1 der Überdruckdurchgang 61A und der Unterdruckdurchgang 61B zum einen aus einem Rohr und zum anderen aus einem Loch in dem Block 600 bestehen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, wobei sämtliche Durchgänge aus Rohren bestehen können, oder sämtliche Durchgänge aus Löchern in dem Block 600 bestehen können. Dies gilt auch für den gemeinsamen Durchgang 61C, wobei der Durchgang vollständig aus einem Rohr bestehen kann, oder durch kombinierte Verwendung des Rohres ausgebildet sein kann. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Material des Rohrs 610 und des Rohrs 620 ein Material wie ein Harz sein kann, das Flexibilität aufweist, oder ein Material wie ein Metall sein kann, das keine Flexibilität aufweist. Darüber hinaus kann ein atmosphärischer Druck zugeführt werden, anstatt den Überdruck dem Wellengehäuse 50 durch Verwendung des Überdruckdurchgangs 61A zuzuführen.
  • Zusätzlich sind an der oberen Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung ein Anschluss (im Folgenden als Einlassanschluss 91A bezeichnet), der ein Lufteinlass zur Kühlung des Rotationsmotors 20 ist, und ein Anschluss (im Folgenden als Auslassanschluss 91B bezeichnet), der ein Luftauslass aus dem Gehäuse 2 ist, vorgesehen. Der Einlassanschluss 91A und der Auslassanschluss 91B erstrecken sich durch die obere Stirnfläche 201 des Gehäuses 2, so dass Luft hindurchströmen kann. An den Einlassanschluss 91A ist von außerhalb des Gehäuses 2 ein Rohr angeschlossen, das mit einer Luftabgabepumpe o.ä. verbunden ist, und an den Auslassstutzen 91B ist von außerhalb des Gehäuses 2 ein Rohr angeschlossen, das die aus dem Gehäuse 2 strömende Luft abführt. Das Innere des Gehäuses 2 ist mit einer Metallleitung (im Folgenden als Kühlleitung 92 bezeichnet) versehen, durch die Luft zur Kühlung des Rotationsmotors 20 strömt, wobei die Kühlleitung 92 ein Ende hat, das mit dem Einlassanschluss 91A verbunden ist. Die Kühlleitung 92 ist derart ausgebildet, dass sie sich von dem Einlassanschluss 91A in Z-Achsenrichtung bis in die Nähe der unteren Stirnfläche 202 des Gehäuses 2 erstreckt und sich in der Nähe der unteren Stirnfläche 202 so krümmt, dass die Leitung an dem anderen Ende dem Rotationsmotor 20 zugewandt ist. Auf diese Weise wird Luft von der Unterseite in Z-Achsenrichtung in das Gehäuse 2 zugeführt, wodurch eine effiziente Kühlung ermöglicht wird. Außerdem erstreckt sich die Kühlleitung 92 durch den Stator 31, um Wärme von den Spulen 31A des Linearmotors 30 abzuführen. Die Spulen 31A sind um die Kühlleitung 92 herum angeordnet, um mehr Wärme von den in dem Stator 31 vorgesehenen Spulen 31A abzuführen.
  • Die obere Stirnfläche 201 des Gehäuses 2 in Z-Achsenrichtung ist mit einem Anschluss 41 verbunden, der einen Stromversorgungsdraht und eine Signalleitung enthält. Weiterhin ist das Gehäuse 2 mit der Steuereinheit 7 versehen. Der von dem Anschluss 41 in das Gehäuse 2 gezogene Draht bzw. die Signalleitung ist mit der Steuereinheit 7 verbunden. Die Steuereinheit 7 ist mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festspeicher (ROM) und einem löschbaren programmierbaren ROM (EPROM) ausgestattet, die über einen Bus miteinander verbunden sind. In dem EPROM sind verschiedene Programme, diverse Tabellen und dergleichen gespeichert. Das in dem EPROM gespeicherte Programm wird von der CPU in einen Arbeitsbereich des RAM geladen und ausgeführt, wobei durch die Ausführung dieses Programms der Rotationsmotor 20, der Linearbewegungsmotor 30, das Überdruck-Solenoidventil 63A, das Unterdruck-Solenoidventil 63B und dergleichen gesteuert werden. So erreicht die CPU eine Funktion, die einen vorgegebenen Zweck erfüllt. Weiterhin werden Ausgangssignale des Drucksensors 64, des Durchflusssensors 65, des Dehnungsmessstreifens 37, des Drehgebers 24 und des Lineargebers 38 in die Steuereinheit 7 eingegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuereinheit 7 den Rotationsmotor 20, den linearen Bewegungsmotor 30, das Überdruck-Solenoidventil 63A, das Unterdruck-Solenoidventil 63B und dergleichen nicht vollständig steuern muss, und dass eine andere an den Anschluss 41 angeschlossene Steuervorrichtung einige dieser Komponenten steuern kann. Alternativ kann das Programm von einer externen Steuervorrichtung über den Anschluss 41 an die Steuereinheit 7 geliefert werden.
  • Ein Verstärker 71, der einen Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 verstärkt, und ein Tiefpassfilter 72, das das Rauschen in einem Ausgang des Verstärkers 71 reduziert, sind innerhalb des Gehäuses 2 vorgesehen. Der Verstärker 71 wird von einer handelsüblichen Stromversorgung 8 mit Strom versorgt, die über den Anschluss 41 angeschlossen ist. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Beziehung zwischen dem Dehnungsmessstreifen 37 und der Steuereinheit 7 veranschaulicht. Das Ausgangssignal des Dehnungsmessstreifens 37 wird in den Verstärker 71 eingegeben. An dem Verstärker 71 wird das Ausgangssignal des Dehnungsmessstreifens 37 mit der Leistung der handelsüblichen Stromversorgung 8 verstärkt. Ein Ausgangssignal des Verstärkers 71 wird in das Tiefpassfilter 72 eingegeben. Das Tiefpassfilter 72 reduziert das durch die handelsübliche Stromversorgung 8 verursachte Rauschen. Da der Verstärker 71 das Ausgangssignal des Dehnungsmessstreifens verstärkt, indem er die Leistung der handelsüblichen Stromversorgung 8 verwendet, wird der Effekt einer Frequenz der handelsüblichen Stromversorgung 8 auf einfache Art und Weise erzielt. Das heißt, das Ausgangssignal des Verstärkers 71 enthält Rauschen entsprechend der Frequenz der handelsüblichen Stromversorgung 8. Dadurch, dass das Ausgangssignal des Verstärkers 71 durch das Tiefpassfilter 72 geleitet wird, können die Komponenten des Rauschens reduziert werden. Zusätzlich wird das Tiefpassfilter 72 von der Steuereinheit 7 gesteuert. Die Steuereinheit 7 kann die Funktion des Tiefpassfilters 72 unterbinden. In diesem Fall wird das Ausgangsignal aus dem Verstärker 71 in die Steuereinheit 7 eingegeben. Das Tiefpassfilter 72 reduziert die Anteile von Frequenzen, die höher als eine Grenzfrequenz sind. Dementsprechend wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 so eingestellt, dass die Wirkung der Frequenz der handelsüblichen Stromversorgung 8 reduziert wird. Im Folgenden wird der Ausgang des Verstärkers 71 als „AMP-Ausgang“ und der Ausgang des Tiefpassfilters 72 als „LPF-Ausgang“ bezeichnet. Zusätzlich kann der Verstärker 71 und/oder das Tiefpassfilter 72 außerhalb des Gehäuses 2 vorgesehen sein. In diesem Fall können der Dehnungsmessstreifen 37 und der Verstärker 71 über den Anschluss 41 verbunden sein, oder der Verstärker und das Tiefpassfilter 72 können über den Anschluss 41 verbunden sein, oder das Tiefpassfilter 72 und die Steuereinheit 7 können über den Anschluss 41 verbunden sein.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration mit dem Wellengehäuse 50 und der Spitze 10A der Welle 10 zeigt. Das Wellengehäuse 50 umfasst einen Gehäusekörper 51, zwei Ringe 52, ein Filter 53 und einen Filteranschlag 54. In dem Gehäusekörper 51 ist ein Durchgangsloch 51A ausgebildet, in die die Welle 10 eingesetzt ist. Das Durchgangsloch 51A erstreckt sich durch den Gehäusekörper 51 in Z-Achsenrichtung, wobei ein oberes Ende des Durchgangslochs 51A in Z-Achsenrichtung mit dem in dem Gehäuse 2 ausgebildeten Durchgangsloch 2A in Verbindung steht. Ein Durchmesser des Durchgangslochs 51A ist größer als ein Außendurchmesser der Welle 10. Folglich ist ein Zwischenraum zwischen einer Innenfläche des Durchgangslochs 51A und einer Außenfläche der Welle 10 vorhanden. An gegenüberliegenden Enden des Durchgangslochs 51A sind vergrößerte Teile 51B vorgesehen, die jeweils einen vergrößerten Lochdurchmesser haben. Die Ringe 52 sind jeweils in zwei vergrößerte Teile 51B eingepasst. Jeder Ring 52 ist zylindrisch ausgebildet, wobei ein Innendurchmesser des Rings 52 etwas größer als der Außendurchmesser der Welle 10 ist. Daher ist die Welle 10 in Z-Achsenrichtung in dem Ring 52 beweglich. Folglich ist auch ein Zwischenraum zwischen einer Innenfläche des Rings 52 und der Außenfläche der Welle 10 ausgebildet. Daher ist die Welle 10 in Z-Achsenrichtung in dem Ring 52 beweglich und die Welle 10 um die Mittelachse 100 in dem Ring 52 drehbar. Der zwischen der Innenfläche des Rings 52 und der Außenfläche der Welle 10 ausgebildete Zwischenraum ist jedoch kleiner als der zwischen der Innenfläche des Durchgangslochs 51A ohne die vergrößerten Teile 51B und der Außenfläche der Welle 10 ausgebildete Zwischenraum. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ring 52 auf der Oberseite in Z-Achsenrichtung als erster Ring 52A und der Ring 52 auf der Unterseite in Z-Achsenrichtung als zweiter Ring 52B bezeichnet wird. Der erste Ring 52A und der zweite Ring 52B werden einfach als die Ringe 52 bezeichnet, wenn die Ringe nicht unterschieden werden. Als Material des Rings 52 kann beispielsweise ein Metall oder ein Kunststoff verwendet werden.
  • Ein Vorsprung 511, der in entgegengesetzte rechte und linke Richtungen in X-Achsenrichtung hervorsteht, ist in einem zentralen Teil des Gehäusekörpers 51 in Z-Achsenrichtung ausgebildet. In dem Vorsprung 511 ist eine Anbringungsfläche 511A ausgebildet, die eine Oberfläche parallel zu der unteren Stirnfläche 202 des Gehäuses 2 ist, wobei die Oberfläche mit der unteren Stirnfläche 202 in Kontakt kommt, wenn das Wellengehäuse 50 an der unteren Stirnfläche 202 des Gehäuses 2 angebracht wird. Die Anbringungsfläche 511A ist eine Oberfläche orthogonal zu der Mittelachse 100. Außerdem ist ein Teil 512, der ein Teil des Wellengehäuses 50 auf der Oberseite der Anbringungsfläche 511A in Z-Achsenrichtung ist, so ausgebildet, dass er in die in dem Gehäuse 2 ausgebildete Aussparung 202B passt, wenn das Wellengehäuse 50 an dem Gehäuse 2 angebracht ist.
  • Der Zwischenraum ist zwischen der Innenfläche des Durchgangslochs 51A und der Außenfläche der Welle 10 wie oben beschrieben vorgesehen. Infolgedessen ist in dem Gehäusekörper 51 ein Innenraum 500 ausgebildet, der ein Zwischenraum ist, der von der Innenfläche des Durchgangslochs 51A, der Außenfläche der Welle 10, einer unteren Stirnfläche des ersten Rings 52A, und einer oberen Stirnfläche des zweiten Rings 52B umgeben ist. Weiterhin ist in dem Wellengehäuse 50 ein Steuerdurchgang 501 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen einer Öffnung des in der unteren Stirnfläche 202 des Gehäuses 2 ausgebildeten Luftstromdurchgangs 202A und dem Innenraum 500 herstellt, um einen Luftdurchgang auszubilden. Der Steuerdurchgang 501 umfasst einen ersten Durchgang 501A, der sich in X-Achsenrichtung erstreckt, einen zweiten Durchgang 501B, der sich in Z-Achsenrichtung erstreckt, und einen Filterteil 501C, der ein Zwischenraum ist, in dem der erste Durchgang 501A und der zweite Durchgang 501B verbunden sind und der Filter 53 angeordnet ist. Der erste Durchgang 501A hat ein Ende, das mit dem Innenraum 500 verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem Filterteil 501C verbunden ist. Der zweite Durchgang 501B hat ein Ende, das in der Anbringungsfläche 511A geöffnet und so ausgerichtet ist, dass es mit der Öffnung des Luftstromdurchlasses 202A verbunden ist.
  • Außerdem ist bei dem zweiten Durchgang 501B das andere Ende mit dem Filterteil 501C verbunden. In dem Filterteil 501C ist das in einer zylindrischen Form ausgebildete Filter 53 vorgesehen. Der Filterteil 501C ist in einem säulenförmigen Zwischenraum ausgebildet, der sich in X-Achsenrichtung erstreckt, so dass eine Mittelachse mit der des ersten Durchgangs 501A zusammenfällt. Ein Innendurchmesser des Filterteils 501C ist im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Filters 53. Der Filter 53 wird in den Filterteil 501C in X-Achsenrichtung eingesetzt. Nach dem Einsetzen des Filters 53 in den Filterteil 501C wird ein Ende des Filterteils 501C, das eine Einführungsöffnung des Filters 53 ist, mit dem Filteranschlag 54 verschlossen. Das andere Ende des zweiten Durchgangs 501B ist mit dem Filterteil 501C von einer Seite einer äußeren Umfangsfläche des Filters 53 verbunden. Außerdem steht das andere Ende des ersten Durchgangs 501A mit einer Mittelseite des Filters 53 in Verbindung. Daher strömt Luft, die durch einen Zwischenraum zwischen dem ersten Durchgang 501A und dem zweiten Durchgang 501B strömt, durch den Filter 53. Daher werden Fremdkörper durch den Filter 53 aufgefangen, auch wenn die Fremdkörper zusammen mit Luft in den Innenraum 500 gesaugt werden, beispielsweise wenn der Unterdruck an der Spitze 10A erzeugt wird. In dem einen Ende des zweiten Durchgangs 501B ist eine Rille 501D zur Aufnahme von Dichtmittel ausgebildet.
  • In der Nähe gegenüberliegender Enden des Vorsprungs 511 in X-Achsenrichtung sind zwei Schraubenlöcher 51G ausgebildet, in die Schrauben eingesetzt sind, wenn das Wellengehäuse 50 mit Hilfe der Schrauben an dem Gehäuse 2 befestigt ist. Die Schraubenlöcher 51G erstrecken sich durch den Vorsprung 511 in Z-Achsenrichtung und öffnen sich in der Anbringungsfläche 511A.
  • Ein hohler Teil 11 ist an der Seite der Spitze 10A der Welle 10 ausgebildet, so dass die Welle 10 hohl ist. Der hohle Teil 11 hat ein an der Spitze 10A geöffnetes Ende. Außerdem ist an dem anderen Ende des hohlen Teils 11 ein Verbindungsloch 12 ausgebildet, das eine Verbindung zwischen dem Innenraum 500 und dem hohlen Teil 11 in X-Achsenrichtung herstellt. Das Verbindungsloch 12 ist so ausgebildet, dass es zwischen dem Innenraum 500 und dem hohlen Teil 11 in einem gesamten Hubbereich eine Verbindung herstellt, wenn die Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 in Z-Achsenrichtung bewegt wird. Daher steht die Spitze 10A der Welle 10 mit dem Luftsteuermechanismus 60 durch den hohlen Teil 11, das Verbindungsloch 12, den Innenraum 500, den Steuerdurchgang 501 und den Luftstromdurchgang 202A in Verbindung. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verbindungsloch 12 zusätzlich zu der X-Achsenrichtung auch in der Y-Achsenrichtung ausgebildet sein kann.
  • Gemäß dieser Konfiguration stellt das Verbindungsloch 12 immer eine Verbindung zwischen dem Innenraum 500 und dem hohlen Teil 11 selbst dann her, wenn sich die Welle 10 an einer beliebigen Position in der Z-Achsenrichtung befindet, wenn der Linearbewegungsmotor 30 angetrieben wird, um die Welle 10 in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Außerdem stellt das Verbindungsloch 12 immer eine Verbindung zwischen dem Innenraum 500 und dem hohlen Teil 11 selbst dann her, wenn ein Drehwinkel der Welle 10 ein beliebiger Winkel um die Mittelachse 100 ist, wenn der Rotationsmotor 20 angetrieben wird, um die Welle 10 um die Mittelachse 100 zu drehen. Daher wird ein Verbindungszustand zwischen dem hohlen Teil 11 und dem Innenraum 500 aufrechterhalten, auch wenn sich die Welle 10 in einem beliebigen Zustand befindet, weshalb der hohle Teil 11 immer mit dem Luftsteuermechanismus 60 in Verbindung steht. Aus diesem Grund wird Luft in dem hohlen Teil 11 durch den Luftstromdurchgang 202A, den Steuerdurchgang 501, den Innenraum 500 und die Verbindungsöffnung 12 angesaugt, wenn das Überdruck-Solenoidventil 63A geschlossen und das Unterdruck-Solenoidventil 63B in dem Luftsteuermechanismus 60 geöffnet ist, unabhängig von der Position der Welle 10. Infolgedessen kann der Unterdruck in dem Hohlkörper 11 erzeugt werden. Das heißt, der Unterdruck kann an der Spitze 10A der Welle 10 erzeugt werden, und somit kann das Werkstück W an die Spitze 10A der Welle 10 gesaugt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass auch zwischen der Innenfläche des Rings 52 und der Außenfläche der Welle 10 der oben beschriebene Zwischenraum ausgebildet ist. Dieser Zwischenraum ist jedoch kleiner als ein Zwischenraum, der den Innenraum 500 ausbildet (d.h. der Zwischenraum, der zwischen der Innenfläche des Durchgangslochs 51A und der Außenfläche der Welle 10 ausgebildet ist). Daher wird in dem Luftsteuermechanismus 60 das Überdruck-Solenoidventil 63A geschlossen und das Unterdruck-Solenoidventil 63B geöffnet, so dass eine Strömungsrate von Luft, die durch den Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Rings 52 und der Außenfläche der Welle 10 strömt, unterdrückt werden kann, selbst wenn Luft aus dem Innenraum 500 angesaugt wird. Folglich kann der Unterdruck, mit dem das Werkstück W aufgenommen werden kann, an der Spitze 10A der Welle 10 erzeugt werden. Andererseits kann der Überdruck in dem hohlen Teil 11 erzeugt werden, wenn das Überdruck-Solenoidventil 63A geöffnet und das Unterdruck-Solenoidventil 63B in dem Luftsteuermechanismus 60 geschlossen ist, unabhängig von der Position der Welle 10. Das heißt, da der Überdruck an der Spitze 10A der Welle 10 erzeugt werden kann, kann das Werkstück W schnell von der Spitze 10A der Welle 10 entfernt werden.
  • (Aufnahme-und-Ablage-Betrieb)
  • Es wird beschrieben, wie das Werkstück W mit Hilfe des Stellantriebs 1 aufgenommen und abgelegt wird. Die Steuereinheit 7 führt ein vorgegebenes Programm aus, um das Aufnehmen und Ablegen auszuführen. Während des Aufnehmens des Werkstücks W sind das Überdruck-Solenoidventil 63A und das Unterdruck-Solenoidventil 63B beide in einem geschlossenen Zustand, bis die Welle 10 mit dem Werkstück W in Kontakt kommt. In diesem Fall herrscht in der Spitze 10A der Welle 10 atmosphärischer Druck. Dann bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach unten. Bei Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W wird der Linearmotor 30 gestoppt. Dann wird das Unterdruck-Solenoidventil 63B geöffnet, um den Unterdruck an der Spitze 10A der Welle 10 zu erzeugen, während eine Regelung für die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung ausgeführt wird, wodurch das Werkstück W an die Spitze 10A der Welle 10 gesaugt wird. Danach bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach oben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Welle 10 durch den Rotationsmotor 20 wie gewünscht gedreht. So kann das Werkstück W aufgenommen werden.
  • Als nächstes wird während des Ablegens des Werkstücks W die Welle 10 in einem Zustand, in dem das Werkstück W an die Spitze 10A angesaugt wird, durch den Linearbewegungsmotor 30 in Z-Achsenrichtung nach unten bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Überdruck-Solenoidventil 63A geschlossen und das Unterdruck-Solenoidventil 63B geöffnet. Bei Kontakt des Werkstücks W mit dem anderen Element wird der Linearbewegungsmotor 30 angehalten. Dann wird das Unterdruck-Solenoidventil 63B geschlossen und das Überdruck-Solenoidventil 63A geöffnet, um den Überdruck an der Spitze 10A der Welle 10 zu erzeugen, während eine Regelung für die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung ausgeführt wird. Danach bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach oben, wobei die Spitze 10A der Welle 10 dadurch von dem Werkstück W getrennt wird. Somit kann das Werkstück W abgelegt werden.
  • Hier wird zum Zeitpunkt des Aufnehmens und Ablegens des Werkstücks W eine Belastung auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübt. Zum Beispiel wird zu dem Zeitpunkt des Aufnehmens des Werkstücks W der Unterdruck in der Spitze 10A in einem Zustand erzeugt, in dem die Welle 10 gegen das Werkstück W gedrückt wird, wobei das Werkstück W sicherer aufgenommen werden kann, und auch das Werkstück W zudem gehindert werden kann, stark mit der Spitze 10A zu kollidieren und beschädigt zu werden, wenn das Werkstück W angesaugt wird. Andererseits wird das Werkstück W möglicherweise beschädigt, wenn die auf das Werkstück W ausgeübte Belastung zum Zeitpunkt des Andrückens der Welle 10 gegen das Werkstück W zu groß ist. Das Ausüben einer angemessenen Belastung auf das Werkstück W durch die Erfassung der auf das Werkstück W ausgeübten Belastung verhindert, dass das Werkstück W beschädigt wird, und ermöglicht außerdem eine sicherere Aufnahme des Werkstücks W. Darüber hinaus ist es manchmal erwünscht, dass zum Zeitpunkt des Ablegens eine geeignete Belastung auf das Werkstück W ausgeübt wird. Zum Beispiel muss in einem Fall, in dem das Werkstück W mit einem anderen Element durch Verwendung von Klebstoff verbunden werden soll, eine Belastung entsprechend den Eigenschaften der Verbindung ausgeübt werden. Auch zu diesem Zeitpunkt ermöglicht die Steuerung der auf das Werkstück W ausgeübten Belastung eine sicherere Verklebung.
  • Darüber hinaus kann zum Zeitpunkt des Aufnehmens und Ablegens des Werkstücks W die auf das Werkstück W und die Welle 10 ausgeübte Belastung durch Verwendung des Dehnungsmessstreifens 37 erfasst werden. Zum Beispiel wird zum Zeitpunkt des Aufnehmens des Werkstücks W, wenn die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W kommt, eine Belastung zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugt, worauf, wenn die Spitze 10A der Welle 10 weiter auf das Werkstück W drückt, die auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübte Belastung erhöht wird. Das heißt, die Welle 10 erhält eine Belastung von dem Werkstück W aufgrund der Reaktion, wenn die Welle 10 die Belastung auf das Werkstück W ausübt. Die von dem Werkstück W durch die Welle 10 erfahrene Belastung wirkt in einer Richtung, um eine Dehnung relativ zu dem Kopplungsarm 36 zu erzeugen. Das heißt, die Dehnung wird zu diesem Zeitpunkt in dem Kopplungsarm 36 erzeugt. Diese Dehnung wird durch den Dehnungsmessstreifen 37 erfasst. Die vom Dehnungsmessstreifen 37 erfasste Dehnung korreliert dann mit der Kraft, die die Welle 10 von dem Werkstück W aufnimmt. Folglich kann die von dem Werkstück W durch die Welle 10 aufgenommene Kraft, d.h. die zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugte Belastung, auf der Grundlage eines erfassten Wertes des Dehnungsmessstreifens 37 erfasst werden. Eine Beziehung zwischen dem erfassten Wert des Dehnungsmessstreifens 37 und der Belastung kann im Voraus durch ein Experiment, eine Simulation oder Ähnliches ermittelt werden. Auch zu dem Zeitpunkt des Ablegens des Werkstücks W kann die auf das Werkstück W und die Welle 10 ausgeübte Belastung auf die gleiche Weise auf der Grundlage des erfassten Wertes des Dehnungsmessstreifens 37 erfasst werden. Da die zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugte Belastung auf der Grundlage des erfassten Wertes des Dehnungsmessstreifens 37 auf die oben beschriebene Weise erfasst werden kann, kann zum Zeitpunkt des Aufnehmens und Ablegens des Werkstücks W eine geeignete Belastung ausgeübt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Änderung des Widerstands des Dehnungsmessstreifens 37 aufgrund der Dehnung extrem klein ist, weshalb die Änderung als Spannungsänderung durch Verwendung einer Wheatstone-Brückenschaltung genommen wird. In dem Stellantrieb 1 sind ein Ausgang einer Brückenschaltung, die mit dem ersten Dehnungsmessstreifen 37A assoziiert ist, und ein Ausgang einer Brückenschaltung, die mit dem zweiten Dehnungsmessstreifen 37B assoziiert ist, parallel geschaltet. Somit sind die Ausgänge der beiden Brückenschaltungen parallel geschaltet, weshalb sich dementsprechend die Spannungsänderung ergibt, aus der der Einfluss der Temperatur wie folgt eliminiert wird.
  • Unter der Annahme, dass es hier keine Dehnung des Kopplungsarms 36 aufgrund des Temperatureinflusses gibt, sind die von dem ersten Dehnungsmessstreifen 37A bzw. dem zweiten Dehnungsmessstreifen 37B erfassten Belastungen ungefähr gleich. Wenn jedoch beispielsweise die Betriebsfrequenz des Linearmotors 30 hoch und die Betriebsfrequenz des Rotationsmotors 20 niedrig ist, ist die Temperatur auf der Seite des Linearmotors 30 höher als die Temperatur auf der Seite des Rotationsmotors 20. Daher ist ein Ausdehnungsbetrag in Z-Achsenrichtung des Linearbewegungstisches 33 größer als ein Ausdehnungsbetrag in Z-Achsenrichtung des Rotationsmotors 20 zwischen dem ersten Arm 36A und dem zweiten Arm 36B. Folglich ist der erste Arm 36A nicht parallel zum zweiten Arm 36B, wobei ein Abstand zwischen dem ersten Arm 36A und dem zweiten Arm 36B auf der Seite des Linearbewegungsmotors 30 größer ist als auf der Seite des Rotationsmotors 20. Zu diesem Zeitpunkt zieht sich der erste Dehnungsmessstreifen 37A zusammen, und der zweite Dehnungsmessstreifen 37B dehnt sich aus. In diesem Fall zeigt der Ausgang des ersten Dehnungsmessstreifens 37A offensichtlich die Erzeugung einer positiven Belastung an, und der Ausgang des zweiten Dehnungsmessstreifens 37B zeigt offensichtlich die Erzeugung einer negativen Belastung an. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Belastung, die aufgrund einer Differenz zwischen dem Ausdehnungsbetrag in der Z-Achsenrichtung des Linearbewegungstisches 33 und dem Ausdehnungsbetrag in der Z-Achsenrichtung des Rotationsmotors 20 erzeugt wird, gleichmäßig auf den ersten Arm 36A und den zweiten Arm 36B in entgegengesetzten Richtungen ausgeübt, weshalb der Ausgang des ersten Dehnungsmessstreifens 37A und der Ausgang des zweiten Dehnungsmessstreifens 37B einen gleichen absoluten Wert haben und sich im positiven oder negativen Vorzeichen unterscheiden.
  • Wenn die Ausgänge der beiden Dehnungsmessstreifen parallel geschaltet sind, können sich daher die Ausgänge infolge des Temperatureinflusses gegenseitig aufheben, weshalb es nicht notwendig ist, eine separate Korrektur in Übereinstimmung mit der Temperatur auszuführen. Daher kann die Belastung einfach und genau erfasst werden. So sind die Ausgänge der beiden Brückenschaltungen parallel geschaltet, so dass die Spannungsänderung, aus der der Temperatureinfluss eliminiert wird, bezogen werden kann, wobei diese Spannungsänderung einen Wert hat, der der zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugten Belastung entspricht.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Dehnungsmessstreifen 37 vorgesehen sind, wobei stattdessen auch nur einer des ersten Dehnungsmessstreifens 37A und des zweiten Dehnungsmessstreifens 37B vorgesehen sein kann. In diesem Fall wird der erfasste Wert des Dehnungsmessstreifens 37 in Übereinstimmung mit der Temperatur mit Hilfe bekannter Technik korrigiert. Selbst in einem Fall, in dem nur ein Dehnungsmessstreifen 37 vorgesehen ist, hat der Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 einen Wert, der der zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugten Belastung entspricht. Demzufolge kann die Belastung, die zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugt wird, auf der Basis des erfassten Wertes des Dehnungsmessstreifens 37 erfasst werden. Des Weiteren ist bei dem Stellantrieb 1 der Dehnungsmessstreifen 37 in dem Kopplungsarm 36 vorgesehen. Alternativ kann der Dehnungsmessstreifen 37 in einem anderen Element vorgesehen sein, solange das Element eine Dehnung in Übereinstimmung mit einer Belastung erzeugt, wenn die Belastung zwischen der Welle 10 und dem Werkstück W erzeugt wird. Beispielsweise kann der Dehnungsmessstreifen 37 in zwei Lagern vorgesehen sein, die die Abtriebswelle 21 des Rotationsmotors 20 lagern. Alternativ kann der Dehnungsmessstreifen 37 beispielsweise in dem Kopplungsarm 35 vorgesehen sein.
  • Somit sind die Dehnungsmessstreifen 37 in den Kopplungsarmen 36 vorgesehen, und somit kann erfasst werden, dass die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W kommt. Hier enthält der AMP-Ausgang Rauschen entsprechend der Frequenz der handelsüblichen Stromversorgung. Um die Belastung des Werkstücks W genau zu erkennen, muss das Rauschen daher durch das Tiefpassfilter 72 reduziert werden. Allerdings wird eine Phasenverzögerung in dem LPF-Ausgang relativ zu dem AMP-Ausgang verursacht. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem die Welle 10 abgesenkt wird, wenn die auf das Werkstück W ausgeübte Belastung basierend auf dem LPF-Ausgang erfasst wird, ein Zeitpunkt des Anhaltens des Linearbewegungsmotors 30 möglicherweise verzögert und eine unnötig große Belastung möglicherweise auf das Werkstück W ausgeübt. Wenn zudem eine Absenkgeschwindigkeit der Welle 10 unter Berücksichtigung der Phasenverzögerung des LFP-Ausgangs niedrig eingestellt wird, wird die Taktzeit erhöht. Wenn jedoch die Belastung unter Verwendung des AMP-Ausgangs erfasst wird, um die Phasenverzögerung zu eliminieren, wird aufgrund der Wirkung des Rauschens möglicherweise eine unnötig große Belastung auf das Werkstück W ausgeübt.
  • Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform zum Zeitpunkt der Aufnahme des Werkstücks W die auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübte Belastung basierend auf dem AMP-Ausgang erfasst, bis die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W kommt, wobei, nachdem die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W gekommen ist, die auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübte Belastung basierend auf dem LPF-Ausgang erfasst wird. Um zu bestimmen, ob die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W ist oder nicht, reicht es hier aus zu bestimmen, ob die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung erhöht ist oder nicht, womit die Genauigkeit der Belastung, die basierend auf dem AMP-Ausgang erfasst wird, ausreichend ist. Da der AMP-Ausgangs keine Phasenverzögerung enthält, ändert sich der AMP-Ausgang sofort, nachdem die Welle 10 mit dem Werkstück W in Kontakt kommt, wobei der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W somit erfasst werden kann. Dementsprechend wird die Welle 10 nicht weiter als nötig abgesenkt und es wird verhindert, dass eine unnötig große Belastung auf das Werkstück W ausgeübt wird. Auf der anderen Seite muss nach dem Auftreffen der Welle 10 auf das Werkstück W eine entsprechende Belastung auf das Werkstück W ausgeübt werden und somit muss die Belastung genau erfasst werden. Dementsprechend wird die Belastung mit Hilfe des LPF-Ausgangs erfasst, mit dem die Belastung mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann. Dann wird die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 unter Verwendung des LPF-Ausgangs ausgeführt. Selbst wenn der LPF-Ausgang eine Phasenverzögerung enthält, ist die Auswirkung der Phasenverzögerung gering, wenn die Welle 10 zum Zeitpunkt der Regelung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit bewegt wird, wobei verhindert werden kann, dass eine unnötig große Belastung auf die Welle 10 ausgeübt wird. Dasselbe gilt für den Fall des Ablegens des Werkstücks W. Das heißt, zum Zeitpunkt des Ablegens des Werkstücks W wird die auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübte Belastung basierend auf dem AMP-Ausgang erfasst, bis das Werkstück W in Kontakt mit dem anderen Element kommt, wobei, nachdem das Werkstück W in Kontakt mit dem anderen Element gekommen ist, die auf die Welle 10 und das Werkstück W ausgeübte Belastung basierend auf dem LPF-Ausgang erfasst wird.
  • (Aufnahm e-u nd-Ablage-Steuerung)
  • Als nächstes wird die spezifische Steuerung des Aufnehmens und Ablegens beschrieben. Die Steuereinheit 7 führt das vorgegebene Programm aus, um dieses Aufnehmen und Ablegen auszuführen. Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform der Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 (der AMP-Ausgang oder der LPF-Ausgang) durch die Belastung ersetzt und der Linearbewegungsmotor 30 basierend auf dieser Belastung gesteuert, wobei jedoch stattdessen der Linearbewegungsmotor 30 direkt basierend auf dem Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 (dem AMP-Ausgang oder dem LPF-Ausgang) gesteuert werden kann. Zunächst wird die Aufnahmeverarbeitung beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Aufnahmeverarbeitung veranschaulicht. Das vorliegende Flussdiagramm wird von der Steuereinheit 7 zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Diese vorbestimmte Zeit wird in Übereinstimmung mit der Taktzeit eingestellt. In einem Ausgangszustand befindet sich die Welle 10 in einem ausreichenden Abstand zu dem Werkstück W.
  • In Schritt S101 werden das Überdruck-Solenoidventil 63A und das Unterdruck-Solenoidventil 63B beide geschlossen. Das heißt, der Druck an der Spitze 10A der Welle 10 wird auf den Atmosphärendruck eingestellt. Außerdem wird die Funktion des Tiefpassfilters 72 gestoppt. Dementsprechend wird der AMP-Ausgang in die Steuereinheit 7 eingegeben. Das heißt, ein Signal ohne die durch das Tiefpassfilter 72 verursachte Phasenverzögerung wird in die Steuereinheit 7 eingegeben. In Schritt S102 wird die Welle 10 abgesenkt. Das heißt, der Linearbewegungsmotor 30 wird angetrieben, um die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach unten zu bewegen. Zusätzlich kann die Position des Läufers 32 durch den Lineargeber 38 erfasst werden, und die Welle 10 kann mit einer relativ hohen Geschwindigkeit abgesenkt werden, bis die Position des Läufers 32 eine vorbestimmte Position erreicht. Die vorbestimmte Position ist hier eine Position des Läufers 32 unmittelbar bevor die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W kommt. Diese vorbestimmte Position wird im Voraus für jedes Werkstück W eingestellt.
  • In Schritt S103 wird die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung basierend auf dem AMP-Ausgang erfasst. In Schritt S104 wird bestimmt, ob die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung gleich oder größer als die erste vorbestimmte Belastung ist. Die erste vorbestimmte Belastung ist hier die Belastung, bei der bestimmt wird, dass die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W kommt. Das heißt, in dem vorliegenden Schritt S104 wird bestimmt, ob die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die erste vorbestimmte Belastung dem Schwellenwert gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn in dem Schritt S104 eine positive Bestimmung erfolgt, wird zu Schritt S105 fortgefahren, und wenn eine negative Bestimmung erfolgt, wird zu Schritt S103 zurückgekehrt. Daher bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach unten, bis die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die erste vorbestimmte Belastung oder mehr erreicht.
  • In Schritt S105 wird das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 gestoppt. In Schritt S106 wird das Tiefpassfilter 72 in Funktion gesetzt. Dann wird der LPF-Ausgang in die Steuereinheit 7 eingegeben. In Schritt S107 wird dann die Regelung des Linearmotors 30 auf der Grundlage des LPF-Ausgangs gestartet. Bei dieser Regelung wird die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung basierend auf dem LPF-Ausgang erfasst und der Linearbewegungsmotor 30 so gesteuert, dass die Belastung nahe an eine zweite vorgegebene Belastung herankommt. Die zweite vorbestimmte Belastung ist eine Belastung, die größer ist als die erste vorbestimmte Belastung, und ist eine Belastung, die für die Aufnahme des Werkstücks W geeignet ist. Außerdem entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die zweite vorbestimmte Belastung der vorbestimmten Belastung gemäß der vorliegenden Erfindung. Für diese Steuerung kann eine bestehende Technik verwendet werden. Die zu diesem Zeitpunkt ermittelte Belastung ist, obwohl eine Phasenverzögerung enthalten ist, sehr genau, da das Rauschen reduziert ist. Darüber hinaus ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Welle 10 auch bei Vorhandensein einer Phasenverzögerung gering und die Auswirkung der Phasenverzögerung klein. Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 in Schritt S105 gestoppt, worauf die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 in Schritt S107 gestartet wird, wobei jedoch das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 nicht unbedingt gestoppt werden muss und auf die Verarbeitung des Schritts S107 verzichtet werden kann. Das heißt, die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 kann in dem Schritt S107 in einem Zustand gestartet werden, in dem der Linearbewegungsmotor 30 das Absenken ausführt.
  • In Schritt S108 wird das Unterdruck-Solenoidventil 63B geöffnet. Es wird darauf hingewiesen, dass ein geschlossener Ventilzustand des Überdruck-Solenoidventils 63A beibehalten wird. Folglich wird der Unterdruck an der Spitze 10A der Welle 10 erzeugt, um das Werkstück W an die Spitze 10A der Welle 10 zu saugen. Dann wird die Regelung in Schritt S109 beendet und die Welle 10 in Schritt S110 angehoben. Zu diesem Zeitpunkt bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 um eine vorbestimmte Strecke in Z-Achsenrichtung nach oben. Zu diesem Zeitpunkt kann die Welle 10 durch den Rotationsmotor 20 wie erforderlich gedreht werden. Anschließend wird in Schritt S111 die Funktion des Tiefpassfilters 72 gestoppt. Somit kann das Werkstück W aufgenommen werden.
  • Zusätzlich kann die Verarbeitung des Schritts S109 nach einer vorbestimmten Zeit ausgeführt werden, nachdem die Verarbeitung des Schritts S108 beendet ist. Die vorbestimmte Zeit wird hier als eine Zeit festgelegt, über die der Druck an der Spitze 10A der Welle 10 im Wesentlichen gleich dem Unterdruck wird, der durch den Luftsteuermechanismus 60 bereitgestellt wird. Dadurch kann die Welle 10 angehoben werden, nachdem der Druck an der Spitze 10A auf einen Druck gefallen ist, bei dem das Werkstück W aufgenommen werden kann, wobei das Werkstück W sicherer aufgenommen werden kann. Darüber hinaus wird die Regelung von dem Schritt S107 bis zu dem Schritt S109 so ausgeführt, dass die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die zweite vorbestimmte Belastung erreicht, wobei stattdessen der Linearbewegungsmotor 30 gesteuert werden kann, bis die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die zweite vorbestimmte Belastung erreicht und der Linearbewegungsmotor 30 gestoppt werden kann, wenn die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die zweite vorbestimmte Belastung erreicht, worauf die Verarbeitung des Schritts S108 ausgeführt werden kann. Das heißt, zum Zeitpunkt der Aufnahme des Werkstücks W muss die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 basierend auf dem LPF-Ausgang nicht unbedingt ausgeführt werden.
  • Als nächstes wird die Ablegeverarbeitung beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Ablegeverarbeitung zeigt. Die Ablegeverarbeitung wird von der Steuereinheit 7 ausgeführt, nachdem die in 5 dargestellte Aufnahmeverarbeitung erfolgt ist. Zu Beginn der Ablegeverarbeitung wird das Werkstück W an die Spitze der Welle 10 gesaugt. Das heißt, das Überdruck-Solenoidventil 63A wird geschlossen und das Unterdruck-Solenoidventil 63B wird geöffnet. Außerdem wird die Funktion des Tiefpassfilters 72 durch die Verarbeitung des Schritts S111 gestoppt. In Schritt S201 wird die Welle 10 abgesenkt. Das heißt, der Linearbewegungsmotor 30 wird angetrieben, um die Welle 10 in Z-Achsenrichtung abwärts zu bewegen. Die Absenkgeschwindigkeit kann zu diesem Zeitpunkt auf dieselbe Geschwindigkeit wie die in Schritt S102 eingestellte Absenkgeschwindigkeit oder auf eine andere Absenkgeschwindigkeit eingestellt werden. In Schritt S202 wird die auf die Welle 10 wirkende Belastung auf der Grundlage des AMP-Ausgangs erfasst. In Schritt S203 wird bestimmt, ob die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung gleich oder größer als eine dritte vorbestimmte Belastung ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die dritte vorbestimmte Belastung die Belastung ist, durch die bestimmt wird, dass das Werkstück W mit einem anderen Element in Kontakt kommt. Die dritte vorbestimmte Belastung kann gleich oder verschieden von der ersten vorbestimmten Belastung in Schritt S104 sein. Außerdem entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die dritte vorbestimmte Belastung dem Schwellenwert gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn in Schritt S203 eine positive Bestimmung vorgenommen wird, schreitet die Verarbeitung zum Schritt S204 fort, und wenn eine negative Bestimmung vorgenommen wird, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S202 zurück. Daher bewegt der Linearbewegungsmotor 30 die Welle 10 in Z-Achsenrichtung nach unten, bis die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die dritte vorbestimmte Belastung oder mehr erreicht.
  • In Schritt S204 wird das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 gestoppt. In Schritt S205 wird das Tiefpassfilter 72 in Funktion gesetzt. Dann wird der LPF-Ausgang in die Steuereinheit 7 eingegeben. In Schritt S206 wird dann die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 auf der Grundlage des LPF-Ausgangs gestartet. Bei dieser Regelung wird die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung basierend auf dem LPF-Ausgang erfasst und der Linearmotor 30 so gesteuert, dass sich die Belastung einer vierten vorbestimmten Belastung nähert. Die vierte vorbestimmte Belastung ist eine Belastung, die größer ist als die dritte vorbestimmte Belastung, und ist eine Belastung, die für das Ablegen des Werkstücks W geeignet ist. Außerdem entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die vierte vorbestimmte Belastung der vorbestimmten Belastung gemäß der vorliegenden Erfindung. Für diese Regelung kann eine bestehende Technik verwendet werden. Die zu diesem Zeitpunkt erfasste Belastung ist, obwohl eine Phasenverzögerung enthalten ist, sehr genau, da das Rauschen reduziert ist. Darüber hinaus ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Welle 10 auch bei Vorhandensein einer Phasenverzögerung gering und die Auswirkung der Phasenverzögerung klein. Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30 in Schritt S204 gestoppt, worauf die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 in Schritt S206 gestartet wird, wobei jedoch das Absenken der Welle 10 durch den Linearbewegungsmotor 30nicht unbedingt gestoppt werden muss und auf die Verarbeitung des Schritts S204 verzichtet werden kann. Das heißt, die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 kann in Schritt S206 in einem Zustand gestartet werden, in dem der Linearbewegungsmotor 30 das Absenken durchführt.
  • In Schritt S207 wird das Überdruck-Solenoidventil 63A geöffnet und das Unterdruck-Solenoidventil 63B geschlossen. Folglich wird der Überdruck an der Spitze 10A der Welle 10 erzeugt, um das Werkstück W von der Welle 10 zu entfernen. Anschließend wird die Regelung in Schritt S208 beendet und die Welle 10 in Schritt S209 angehoben. Das heißt, der Linearbewegungsmotor 30 bewegt die Welle 10 um eine vorbestimmte Strecke in Z-Achsenrichtung nach oben. Zu diesem Zeitpunkt kann die Welle 10 bei Bedarf durch den Rotationsmotor 20 gedreht werden. Dann wird in Schritt S210 die Funktion des Tiefpassfilters 72 gestoppt. Somit kann das Werkstück W abgelegt werden.
  • Zusätzlich kann die Verarbeitung des Schritts S208 nach einer vorbestimmten Zeit ausgeführt werden, nachdem die Verarbeitung des Schritts S207 beendet ist. Die vorbestimmte Zeit wird hier als eine Zeit festgelegt, über die der Druck an der Spitze 10A der Welle 10 im Wesentlichen gleich dem Überdruck wird, der durch den Luftsteuermechanismus 60 bereitgestellt wird. Dadurch kann die Welle 10 angehoben werden, nachdem der Druck an der Spitze 10A auf einen Druck angestiegen ist, bei dem das Werkstück W entnommen werden kann, und das Werkstück W kann sicherer abgelegt werden. Außerdem wird die Regelung von Schritt S206 bis zu Schritt S208 so ausgeführt, dass die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die vierte vorbestimmte Belastung erreicht, wobei jedoch stattdessen der Linearbewegungsmotor 30 gesteuert werden kann, bis die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die vierte vorbestimmte Belastung erreicht und der Linearbewegungsmotor 30 gestoppt werden kann, wenn die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung die vierte vorbestimmte Belastung erreicht, worauf die Verarbeitung des Schrittes S207 ausgeführt werden kann. Das heißt, zum Zeitpunkt des Ablegens des Werkstücks W muss die Regelung des Linearbewegungsmotors 30 basierend auf dem LPF-Ausgang nicht unbedingt ausgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Stellantrieb 1 der vorliegenden Ausführungsform die auf die Welle 10 ausgeübte Belastung basierend auf dem Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 erfasst werden. Dann kann eine geeignete Belastung auf das Werkstück W ausgeübt werden, indem der Linearbewegungsmotor 30 auf der Grundlage der erfassten Belastung gesteuert wird, womit das Aufnehmen und Ablegen des Werkstücks W sicherer ausgeführt werden kann, während eine Beschädigung des Werkstücks W verhindert wird.
  • Außerdem kann verhindert werden, dass eine Phasenverzögerung in der erfassten Belastung verursacht wird, indem die Funktion des Tiefpassfilters 72 gestoppt wird, bis die Welle 10 mit dem Werkstück W in Kontakt kommt. Demzufolge kann schnell erfasst werden, dass die auf die Welle 10 wirkende Last erhöht wird. Das heißt, dass der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W zum Zeitpunkt des Aufnehmens oder der Kontakt des Werkstücks W mit dem anderen Element zum Zeitpunkt des Ablegens schnell erfasst werden kann. Die zu diesem Zeitpunkt erfasste Belastung wird durch das Rauschen der handelsüblichen Stromversorgung 8 beeinflusst, aber da es zu diesem Zeitpunkt ausreicht, wenn der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W erfasst wird, muss eine genaue Belastung nicht bestimmt werden. Das heißt, dass durch das Erfassen der Belastung auf der Grundlage des AMP-Ausgangs eine Änderung der Belastung ohne Phasenverzögerung erfasst werden kann, und dass verhindert werden kann, dass eine unnötig große Belastung auf das Werkstück W ausgeübt wird. Andererseits wird, nachdem die Welle 10 mit dem Werkstück W in Kontakt gekommen ist, das Tiefpassfilter 72 in Funktion gesetzt und die auf das Werkstück W aufgebrachte Belastung genauer erfasst, wodurch verhindert werden kann, dass das Werkstück W beispielsweise beschädigt wird. Zu diesem Zeitpunkt muss die Welle 10 nicht mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt werden, wobei der Effekt gering ist, selbst wenn eine Phasenverzögerung vorliegt.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • In der ersten Ausführungsform wird der Effekt einer Phasenverzögerung reduziert, indem die Funktion des Tiefpassfilters 72 gestoppt wird. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Phasenverzögerung durch Ändern der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 reduziert. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform wird zum Zeitpunkt der Aufnahme des Werkstücks W die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 abgesenkt, nachdem die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W gekommen ist, im Vergleich zu vor dem Kontakt. Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Ausführungsform zum Zeitpunkt des Ablegens des Werkstücks W die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 abgesenkt, nachdem das Werkstück W in Kontakt mit dem anderen Element gekommen ist, im Vergleich zu vor dem Kontakt mit dem anderen Element. In diesem Fall wird durch das Absenken der Grenzfrequenz die Phasenverzögerung erhöht, aber die Wirkung des Rauschens reduziert. Dementsprechend kann durch das Absenken der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72, nachdem die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W gekommen ist, im Vergleich zu vor dem Kontakt, das Rauschen, das in dem LPF-Ausgang enthalten ist, nachdem die Welle 10 in Kontakt mit dem Werkstück W gekommen ist, reduziert werden und die auf das Werkstück W ausgeübte Belastung genauer bestimmt werden. Außerdem ist die Phasenverzögerung klein, bevor die Welle 10 mit dem Werkstück W in Kontakt kommt, wobei der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W schneller erfasst werden kann. Das Gleiche gilt für das Ablegen des Werkstücks W.
  • (Steuerung des Aufnehmens und Ablegens)
  • Als nächstes wird die spezifische Steuerung des Aufnehmens und Ablegens beschrieben. Die Steuereinheit 7 führt ein vorgegebenes Programm aus, um dieses Aufnehmen und Ablegen auszuführen. Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform der Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 (der LPF-Ausgang) durch die Belastung ersetzt und der Linearmotor 30 basierend auf dieser Belastung gesteuert, wobei jedoch der Linearmotor 30 direkt basierend auf dem Ausgang des Dehnungsmessstreifens 37 (dem LPF-Ausgang) gesteuert werden kann. Zunächst wird die Aufnahmeverarbeitung beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Aufnahmeverarbeitung veranschaulicht. Das vorliegende Flussdiagramm wird von einer Steuereinheit 7 zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Diese vorbestimmte Zeit wird in Übereinstimmung mit der Taktzeit eingestellt. In einem Anfangszustand befindet sich die Welle 10 in einem ausreichenden Abstand zu dem Werkstück W. Ein Schritt, bei dem die gleiche Verarbeitung wie in dem in 5 dargestellten Flussdiagramm ausgeführt wird, ist mit demselben Bezugszeichen oder demselben Symbol gekennzeichnet, weshalb auf die Beschreibung verzichtet wird.
  • In Schritt S301 sind das Überdruck-Solenoidventil 63A und das Unterdruck-Solenoidventil 63B beide in einem geschlossenen Zustand. Das heißt, der Druck an der Spitze 10A der Welle 10 wird auf den atmosphärischen Druck eingestellt. Außerdem wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf eine relativ hohe Frequenz (im Folgenden „Hochfrequenz“) eingestellt. Der LFP-Ausgang wird in die Steuereinheit 7 eingegeben, wobei jedoch, da die Grenzfrequenz auf ein Hochfrequenz eingestellt ist, ein Signal in die Steuereinheit 7 eingegeben wird, das von der durch das Tiefpassfilter 72 verursachten Phasenverzögerung wenig beeinflusst wird. Die Grenzfrequenz ist zu diesem Zeitpunkt höher eingestellt als eine Grenzfrequenz, die in dem später beschriebenen Schritt S302 eingestellt wird. Dann wird der Schritt S102 ausgeführt.
  • Wenn die Verarbeitung des Schritts S105 abgeschlossen ist, wird außerdem der Schritt S302 ausgeführt. In Schritt S302 wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf eine relativ niedrige Frequenz (nachfolgend „Niederfrequenz“) eingestellt. Dann wird der Schritt S107 ausgeführt. Außerdem wird, nachdem die Welle 10 in Schritt S110 angehoben wurde, der Schritt S303 ausgeführt und die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Hochfrequenz eingestellt. Das Werkstück W kann somit aufgenommen werden.
  • Als nächstes wird die Ablegeverarbeitung beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Ablegeverarbeitung zeigt. Die Ablegeverarbeitung wird von der Steuereinheit 7 nach der in 7 dargestellten Aufnahmeverarbeitung ausgeführt. Zu Beginn der Ablegeverarbeitung wird das Werkstück W an die Spitze der Welle 10 gesaugt. Das heißt, das Überdruck-Solenoidventil 63A wird geschlossen und das Unterdruck-Solenoidventil 63B wird geöffnet. Außerdem wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 durch die Verarbeitung des Schritts S303 auf die Hochfrequenz eingestellt. Zusätzlich wird ein Schritt, in dem die gleiche Verarbeitung wie in dem in 6 dargestellten Flussdiagramm ausgeführt wird, mit demselben Bezugszeichen oder demselben Symbol bezeichnet und auf die Beschreibung verzichtet.
  • Wenn die Verarbeitung des Schritts S204 abgeschlossen ist, wird der Schritt S401 ausgeführt und die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Niederfrequenz eingestellt. Dann wird der Schritt S206 ausgeführt. Außerdem wird, wenn die Verarbeitung des Schrittes S209 abgeschlossen ist, der Schritt S402 ausgeführt und die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Hochfrequenz eingestellt. Das Werkstück W kann somit abgelegt werden.
  • Wie oben beschrieben, wird bei dem Stellantrieb 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Hochfrequenz eingestellt, bis die Welle 10 zum Zeitpunkt der Aufnahme mit dem Werkstück W in Kontakt kommt oder bis das Werkstück W zum Zeitpunkt des Ablegens mit dem anderen Element in Kontakt kommt, wodurch eine Phasenverzögerung in der erfassten Belastung reduziert werden kann. Dementsprechend kann der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W zum Zeitpunkt des Aufnehmens bzw. der Kontakt des Werkstücks W mit dem anderen Element zum Zeitpunkt des Ablegens schnell erfasst werden. Die zu diesem Zeitpunkt erfasste Belastung wird durch das Rauschen der handelsüblichen Stromversorgung 8 beeinflusst, aber da es zu diesem Zeitpunkt ausreicht, wenn der Kontakt der Welle 10 mit dem Werkstück W oder der Kontakt des Werkstücks W mit dem anderen Element erfasst wird, muss eine genaue Belastung nicht bestimmt werden. Das heißt, durch die Einstellung der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Hochfrequenz kann eine Belastung mit einer kleinen Phasenverzögerung erfasst werden, und es kann verhindert werden, dass eine unnötig große Belastung auf das Werkstück W ausgeübt wird. Andererseits wird die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 72 auf die Niederfrequenz eingestellt, nachdem die Welle 10 beim Aufnehmen mit dem Werkstück W in Kontakt kommt oder nachdem das Werkstück W beim Ablegen mit dem anderen Element in Kontakt kommt, um die auf das Werkstück W ausgeübte Belastung genauer zu erfassen, wodurch eine Beschädigung des Werkstücks W verhindert werden kann. Zu diesem Zeitpunkt muss die Welle 10 nicht mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, wobei der Effekt gering ist, selbst wenn eine Phasenverzögerung vorliegt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stellantrieb
    2
    Gehäuse
    10
    Welle
    10A
    Spitze
    11
    Hohler Teil
    20
    Rotationsmotor
    22
    Stator
    23
    Rotor
    30
    Linearbewegungsmotor
    31
    Stator
    32
    Läufer
    36
    Kopplungsarm
    37
    Dehnungsmessstreifen
    50
    Wellengehäuse
    60
    Luftsteuermechanismus

Claims (7)

  1. Stellantrieb, umfassend: eine Welle; einen Linearbewegungsmotor, der einen Stator und einen Läufer umfasst, wobei eine Bewegung des Läufers parallel zu einer Mittelachse der Welle relativ zu dem Stator des Linearbewegungsmotors eine Bewegung der Welle in einer Richtung der Mittelachse bewirkt; ein Verbindungselement, das wenigstens ein Teil eines Elementes ist, das den Läufer des Linearbewegungsmotors und die Welle verbindet; einen Kraftsensor, der in dem Verbindungselement vorgesehen ist, wobei ein Ausgang des Kraftsensors einer auf das Verbindungselement ausgeübten Kraft entspricht; einen Verstärker, der den Ausgang des Kraftsensors verstärkt; ein Tiefpassfilter, das Frequenzkomponenten, die höher als eine Grenzfrequenz sind, unter den Frequenzkomponenten reduziert, die in einem Ausgang des Verstärkers enthalten sind; und eine Steuervorrichtung, die eine auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf dem Ausgang des Verstärkers erfasst, bis die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, und die die auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgangssignal des Tiefpassfilters erfasst, nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element gekommen ist.
  2. Stellantrieb, umfassend: eine Welle; einen Linearbewegungsmotor, der einen Stator und einen Läufer umfasst, wobei eine Bewegung des Läufers parallel zu einer Mittelachse der Welle relativ zu dem Stator des Linearbewegungsmotors eine Bewegung der Welle in einer Richtung der Mittelachse bewirkt; ein Verbindungselement, das wenigstens ein Teil eines Elementes ist, das den Läufer des Linearbewegungsmotors und die Welle verbindet; einen Kraftsensor, der in dem Verbindungselement vorgesehen ist, wobei ein Ausgang des Kraftsensors einer auf das Verbindungselement ausgeübten Kraft entspricht; einen Verstärker, der den Ausgang des Kraftsensors verstärkt; ein Tiefpassfilter, das Frequenzkomponenten, die höher als eine Grenzfrequenz sind, unter den Frequenzkomponenten reduziert, die in einem Ausgang des Verstärkers enthalten sind; und eine Steuervorrichtung, die eine auf die Welle ausgeübte Belastung basierend auf einem Ausgang des Tiefpassfilters erfasst, wobei die Grenzfrequenz erhöht wird, bis die Welle oder ein mit der Welle assoziiertes Element in Kontakt mit einem anderen Element kommt, als nach dem Kontakt.
  3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in einem Fall, in dem die erfasste Belastung gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, die Steuervorrichtung erfasst, dass die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element ist.
  4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem, nachdem die Welle oder das mit der Welle assoziierte Element in Kontakt mit dem anderen Element kommt, die Steuervorrichtung eine Regelung des Linearbewegungsmotors ausführt, um die erfasste Belastung näher an eine vorgegebene Belastung zu bringen.
  5. Stellantrieb nach Anspruch 4, bei dem die Welle einen hohlen Teil aufweist, der an einer Spitzenseite der Welle ausgebildet ist, so dass ein Innenraum der Welle hohl ist, der Stellantrieb weiterhin einen Versorgungsteil umfasst, der dem hohlen Teil einen Unterdruck zuführt, und die Steuervorrichtung bewirkt, dass der Unterdruck bei der Ausführung der Regelung zu einem Zeitpunkt des Aufnehmens von dem Versorgungsteil dem hohlen Teil zugeführt wird.
  6. Stellantrieb nach Anspruch 4, bei dem die Welle einen hohlen Teil aufweist, der an einer Spitzenseite der Welle ausgebildet ist, so dass ein Innenraum der Welle hohl ist, der Stellantrieb weiterhin einen Versorgungsteil umfasst, der dem hohlen Teil einen atmosphärischen Druck oder einen Überdruck zuführt, und die Steuervorrichtung bewirkt, dass der atmosphärische Druck oder der Überdruck zum Zeitpunkt des Ablegens von dem Versorgungsteil dem hohlen Teil während der Ausführung der Regelung zugeführt wird.
  7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Verbindungselement ein erstes Element und ein zweites Element umfasst, die in Richtung der Mittelachse der Welle versetzt angeordnet sind, und der Kraftsensor einen Dehnungsmessstreifen umfasst, der auf jeder der Oberflächen vorgesehen ist, die auf dem ersten Element bzw. dem zweiten Element vorgesehen sind, wobei die Oberflächen in dieselbe Richtung weisen und parallel zueinander und orthogonal zur Mittelachse der Welle sind.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7193062B2 (ja) * 2018-08-01 2022-12-20 Thk株式会社 アクチュエータのセンシング装置及びアクチュエータの制御システム
CN113787540B (zh) * 2021-09-01 2022-10-21 韶关学院 一种基于安培力作用的夹紧驱动装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2520172A1 (fr) 1982-01-15 1983-07-22 Efcis Filtre passe-haut du premier ordre et application en telephonie
US4864552A (en) * 1986-08-29 1989-09-05 Laser Magnetic Storage International Company Driving signal for coarse servo employing sampled offset signal
JPH01140307A (ja) * 1987-11-27 1989-06-01 Fujitsu Ltd 力制御ロボット装置
JPH0425390A (ja) * 1990-05-20 1992-01-29 Fujitsu Ltd ロボット制御装置
JP3961162B2 (ja) * 1999-08-25 2007-08-22 松下電器産業株式会社 電子部品装着装置および電子部品装着方法
TWI224786B (en) * 2000-07-11 2004-12-01 Ricoh Kk Exposure apparatus for optical disc
JP2007190619A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Jtekt Corp テーブル送り装置
JP2009066739A (ja) * 2007-09-18 2009-04-02 Seiko Epson Corp 吸着搬送方法及び吸着装置
JP2009083017A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Optrex Corp ワーク吸着保持装置
JP5113534B2 (ja) 2008-01-07 2013-01-09 Ｊｕｋｉ株式会社 部品実装方法
JP4869392B2 (ja) * 2009-10-07 2012-02-08 Ｔｈｋ株式会社 リニアモータアクチュエータ
WO2011093281A1 (ja) * 2010-01-27 2011-08-04 三菱電機株式会社 モータ制御装置
JP5273575B2 (ja) * 2011-09-01 2013-08-28 株式会社安川電機 電動機制御装置
US10945612B2 (en) * 2014-04-03 2021-03-16 The Regents Of The University Of California Assessing endothelial function using a blood pressure cuff
US10288117B2 (en) * 2015-01-07 2019-05-14 Hitachi, Ltd. Motor system and compressor equipped therewith
DE102015004208B4 (de) * 2015-03-31 2016-12-22 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung eines Ultraschallmotors und entsprechende Steueranordnung
JP6598011B2 (ja) * 2015-10-13 2019-10-30 Ｔｈｋ株式会社 リニアモータ装置及び制御方法
JP6721331B2 (ja) * 2015-12-25 2020-07-15 Thk株式会社 リニアモータの制御装置及び制御方法
US10543574B2 (en) * 2016-03-16 2020-01-28 Mitsubishi Electric Corporation Machine motion trajectory measuring apparatus
ITUA20162445A1 (it) * 2016-04-08 2017-10-08 Ct Pack Srl Dispositivo di prelievo di articoli.

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