JP2004328846A - Load controller, load control type actuator, and load control method - Google Patents

Load controller, load control type actuator, and load control method Download PDF

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JP2004328846A JP2003117337A JP2003117337A JP2004328846A JP 2004328846 A JP2004328846 A JP 2004328846A JP 2003117337 A JP2003117337 A JP 2003117337A JP 2003117337 A JP2003117337 A JP 2003117337A JP 2004328846 A JP2004328846 A JP 2004328846A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To offer a load controller which is easy in setting for lessening a load added to a part by bringing a contact part into contact with it and the maintenance of its state, a load control type actuator, and a load control method. <P>SOLUTION: This load controller is equipped with a contact part 2 which contacts with a small part 11, a thrust generator 3 which is coupled with the contact part 2 and generates thrust in a direction parallel to the direction 4a of contact between the small part 11 and the contact part 2, and a control unit 5 which performs a control command to the thrust generator 3 to generate thrust equal in magnitude to energizing a load added to the small part 11 in the direction of negating it. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品の実装や組立て時において、部品に対する付勢荷重を制御することが可能な荷重制御装置、荷重制御式アクチュエータ及び荷重制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
部品に接触部を接触させて、接触させた部品を吸着して保持可能なハンドリング装置や、接触部を部品に接触させて、その部品の電気的特性等を測定する特性測定装置等において、部品と接触部とを接触させる際に生じる荷重を小さくするための荷重制御型アクチュエータが、例えば特許文献1で提案されている。この特許文献1で提案されている荷重制御型アクチュエータは、部品(ワーク)と接触させる接触部(ノズル)をばね等の弾性体を介して支持するものである。即ち、この提案においては、弾性体のばね定数をノズルの重量に応じた適正な値に設定しておくことで、部品(ワーク)に対する衝撃荷重を小さくしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−10613号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献1の手法によって接触部の部品に対する荷重を小さくするためには、弾性体のばね定数を接触部の重量に応じて正確に選定又は調整しておく必要がある。しかしながら、ばね定数は、製造時におけるばらつき等のために正確に選定することは困難であり、また、調整などの手間も非常にかかる。また、接触部にも製造時の重量ばらつきが生じるので、ばね定数の選定又は調整が更に手間のかかるものとなる。
【0005】
更に、経時変化により弾性体のばね定数が変化してしまった場合には、弾性体又は接触部のいずれかを交換する以外に調整の方法がないので、部品に対する荷重を小さい状態に維持することは困難であり、また、弾性体や接触部の交換を行う場合には余計なコストがかかってしまうことになる。
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、接触部を接触させることによって部品に加わる荷重を小さくするための設定やその状態の維持が容易な荷重制御装置、荷重制御式アクチュエータ及び荷重制御方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様の荷重制御装置は、被接触部材に接触させる接触部と、前記接触部に連結され、前記被接触部材と前記接触部との接触方向に対して平行な方向に推力を発生させる推力発生手段と、前記接触部と前記被接触部材との接触時に前記被接触部材に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記推力発生手段に対して制御指令を行う制御手段とを具備する。
ここで、第1の態様の被接触部材は第1〜第4の実施形態における微小部品11に対応し、第1の態様の接触部は接触部2に対応する。また、第1の態様の推力発生手段は第1の推力発生部3及び第2〜第4の実施形態のVCM31に対応する。更に、第1の態様の制御手段は第1〜第4の実施形態の制御部5に対応する。
【0008】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第2の態様の荷重制御式アクチュエータは、部品に接触させる接触部と、前記接触部に連結され、前記部品と前記接触部との接触方向に対して平行な方向に推力を発生させる推力発生手段と、前記推力発生手段に連結され、前記推力発生手段及び前記接触部を、前記接触方向に対して平行な方向に移動させる移動手段と、前記接触部と前記部品との接触時に前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記推力発生手段に対して制御指令を行う制御手段とを具備する。
ここで、第2の態様の部品は第1〜第4の実施形態における微小部品11に対応し、第2の態様の接触部は接触部2に対応し、第2の態様の移動手段が移動部4に対応する。また、第2の態様の推力発生手段は第1の推力発生部3及び第2〜第4の実施形態のVCM31に対応する。更に、第2の態様の制御手段は第1〜第4の実施形態の制御部5に対応する。
【0009】
これら第1及び第2の態様においては、部品などの被接触部材に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、制御手段で推力発生手段に推力発生指令を行うことで、接触部と被接触部材との接触時の荷重を小さくする。
【0010】
即ち、推力発生手段の推力は、制御手段により自在に設定できるので、接触部の重量ばらつきがあっても、接触部の重量毎に荷重を小さくするように設定を行うことが容易である。更に経時変化の影響は殆どなく、万が一予期せぬ要因により荷重が変化しても、制御手段の指令により推力を再設定することが容易である。このため、荷重が非常に小さい状態を維持することも容易である。
【0011】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第3の態様の荷重制御式アクチュエータは、第2の態様において、前記推力発生手段は、ボイスコイルモータであり、前記制御手段は、前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記ボイスコイルモータに通電する電流値を制御する電流制御手段を有する。
ここで、第3の態様のボイスコイルモータが第2〜第4の実施形態のVCM31に対応し、電流制御装置51が電流制御手段に対応する。
【0012】
この第3の態様においては、部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力が発生するように、電流制御手段でボイスコイルモータに所定の向き及び大きさの電流を通電し、接触部の部品接触時の衝撃荷重を小さくする。
【0013】
ここで、ボイスコイルモータによって発生する推力は、ボイスコイルに通電する電流と、磁気回路の磁束密度と、コイル導体長によってのみ決まるので、コイル磁束密度とコイル導体長がある範囲内では、ボイスコイルモータに連結された接触部の位置が変化してもボイスコイルモータで発生する推力は、電流値でのみ決まる。このため、接触部の重さと等しい大きさの推力を電流値の調整により設定することができる。即ち、ボイスコイルモータの推力を電流値のみで調整できるので、接触部の部品接触時の初期荷重を容易に限りなくゼロに近づけることができ、接触時の荷重を小さくすることができる。
【0014】
また、ボイスコイルモータは応答性に優れており、移動手段の動作に合わせて、電流制御装置によりボイスコイルモータに通電する電流値を変更すれば、必要な荷重を移動手段の動作に合わせて高速で設定することが可能である。このため、より繊細な荷重制御がリアルタイムで可能である。
【0015】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第4の態様の荷重制御式アクチュエータは、第2または第3の態様において、前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を検出する位置検出手段を更に具備し、前記制御手段は、前記位置検出手段で検出された相対位置が所定値を維持するように、前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する。
ここで、第4の態様の位置検出手段が第3の実施形態における位置検出センサ6に対応する。
【0016】
この第4の態様においては、位置検出手段の値の変化が所定値以内となるように、制御手段が、推力発生手段又は移動手段を制御する。即ち、位置検出手段で検出された相対位置の値により、接触部が部品に接触する瞬間などを検出しながら、推力発生手段の動作制御を行うことができるので、実際の部品と接触部の状態に即した荷重制御を行うことができ、部品の大きさなどがばらついても、正確な荷重制御を行うことができる。
【0017】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第5の態様の荷重制御式アクチュエータは、第2〜第4の態様において、前記接触部に作用している荷重を検出する荷重検出手段を更に具備し、前記制御手段は、前記荷重検出手段で検出された荷重が所定値を維持するように、前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する。
ここで、第5の態様の荷重検出手段が第4の実施形態の荷重検出部7に対応する。
【0018】
この第5の態様においては、荷重検出手段で検出された荷重に基づいて、制御手段は、推力発生手段又は移動手段を制御する。即ち、荷重検出手段で検出された荷重により、接触部と部品の間に作用している荷重を検出しながら、推力発生手段の動作制御を行うことができるので、実際に部品と接触部の間に作用している荷重を直接制御することができる。このため、部品や接触部等に、温度変化による寸法変化などの誤差要因が生じても、正確な荷重制御をリアルタイムで実行することができる。
【0019】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第6の態様の荷重制御方法は、接触部が部品に接触する前又は接触時に、前記接触部が前記部品に与える付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記接触部に連結された推力発生手段に推力発生指令を行う推力発生工程と、前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記推力発生手段に連結された移動手段によって前記推力発生部及び前記接触部を移動させて、前記接触部を前記部品に接触させる接触工程とにより構成される。
ここで、第6の態様の推力発生工程は第1の実施形態のステップS1に対応する。また、接触工程はステップS2〜S7に対応する。
【0020】
この第6の態様においては、部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、制御手段で推力発生手段に推力発生指令を行うことで、接触部と部品の接触時の衝撃荷重を小さくする。即ち、推力発生手段の推力は、制御手段により自在に設定できるので、接触部の重量ばらつきがあっても、接触部の重量毎に荷重が小さくなるような設定を行うことが容易である。更に経時変化の影響は殆どなく、万が一予期せぬ要因により荷重が変化しても、制御手段の指令により再設定することが容易である。このため、荷重が非常に小さい状態を維持することも容易である。
【0021】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第7の態様の荷重制御方法は、第6の態様において、前記推力発生手段はボイスコイルモータであり、前記推力発生工程は、前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように前記ボイスコイルモータに通電する電流値の調整を行う。
【0022】
この第7の態様においては、部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力が発生するように、電流制御手段でボイスコイルモータに所定の向き及び大きさの電流を通電し、接触部の部品接触時の衝撃荷重を小さくする。
【0023】
ここで、ボイスコイルモータによって発生する推力は、ボイスコイルに通電する電流と、磁気回路の磁束密度と、コイル導体長によってのみ決まるので、コイル磁束密度とコイル導体長がある範囲内では、ボイスコイルモータに連結された接触部の位置が変化してもボイスコイルモータで発生する推力は、電流値でのみ決まる。このため、接触部の重さと等しい大きさの推力を電流値の調整により設定することができる。即ち、ボイスコイルモータの推力を電流値のみで調整できるので、接触部の部品接触時の初期荷重を容易に限りなくゼロに近づけることができ、接触時の荷重を小さくすることができる。
【0024】
また、ボイスコイルモータは応答性に優れており、移動手段の動作に合わせて、電流制御装置によりボイスコイルモータに通電する電流値を変更すれば、必要な荷重を移動手段の動作に合わせて高速で設定することが可能である。このため、より繊細な荷重制御がリアルタイムで可能である。
【0025】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第8の態様の荷重制御方法は、第6または第7の態様において、前記推力発生工程が完了した時の前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を位置検出手段で検出する位置検出工程を含み、前記接触工程は、前記位置検出手段で相対位置を検出し、この相対位置が変化した場合には、元の相対位置を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する位置監視工程と、前記位置監視工程において、前記位置検出手段で検出した相対位置が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部と前記部品とが接触した瞬間として検出する第1の接触時検出工程と、前記第1の接触時検出工程の後、前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記接触部を前記部品に安定して接触させる安定接触工程とを含む。
ここで、第8の態様の位置監視工程は第3の実施形態のステップS14〜S18に対応する。また、第1の接触時検出工程がステップS19に対応し、安定接触工程がステップS20〜S21に対応する。
【0026】
この第8の態様においては、位置検出手段で検出された相対位置により、接触部が部品に接触する瞬間などを検出しながら、推力発生手段の動作制御を行うことができるので、実際の部品と接触部の状態に即した荷重制御を行うことができ、部品の大きさなどがばらついても、正確な荷重制御を行うことができる。
【0027】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第9の態様の荷重制御方法は、第6または第7の態様において、前記推力発生工程が完了した時の前記接触部に作用している荷重を荷重検出手段で検出する荷重検出工程を含み、前記接触工程は、前記荷重検出工程において検出した荷重が一定値を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する荷重調整工程と、前記荷重調整工程において、前記荷重検出手段で検出した荷重が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部が前記部品に接触した瞬間として検出する第2の接触時検出工程とを含む。
ここで、第9の態様の荷重調整工程は第4の実施形態のステップS33〜S37に対応する。また、第2の接触時検出工程がステップS38に対応する。
【0028】
この第9の態様においては、荷重検出手段で検出された荷重により、接触部と部品の間に作用している荷重を検出しながら、推力発生手段の動作制御を行うことができるので、実際に部品と接触部の間に作用している荷重を直接制御することができる。このため、部品や荷重制御式アクチュエータ自身に、温度変化による寸法変化などの誤差要因が生じても、正確な荷重制御をリアルタイムに行うことができる。
【0029】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第10の態様の荷重制御方法は、第6または第7の態様において、前記推力発生工程が完了した時の前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を位置検出手段で検出する位置検出工程と、前記推力発生工程が完了した時の前記接触部に作用している荷重を荷重検出手段で検出する荷重検出工程を含み、前記接触工程は、前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記接触部を前記部品に安定して接触させる安定接触工程と、前記位置検出手段で検出した相対位置又は前記荷重検出手段で検出した荷重少なくともいずれかが変化した場合に、初期値を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する位置及び荷重調整工程と、前記位置及び荷重調整工程において、前記位置検出手段の検出値又は前記荷重検出手段の検出値が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部が前記部品に接触した瞬間として検出する接触時検出工程とを含む。
【0030】
この第10の態様においては、位置検出手段による相対位置検出と荷重検出手段による荷重検出とを併用して荷重制御を行うことで、より正確な荷重制御をリアルタイムに行うことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。即ち、荷重制御式アクチュエータ1において、微小部品11と接触させる接触部2は、推力発生部3を介して移動部4に連結されている。ここで、接触部2は、微小部品11を保持可能な図示しない保持力発生手段を有して構成されている。
【0032】
移動部4は、微小部品11と接触部2の接触方向(図中、接触方向4a)に移動可能であり、移動部4が接触方向4a方向に移動することで、接触部2及び推力発生部3は、移動部4と一体的に接触方向4a方向に移動する。更に、推力発生部3は、接触部2と微小部品11との接触方向4aと平行な方向の推力を発生させる。この推力により、接触部2は、接触方向4a方向に、移動部4に対する相対移動が可能である。
【0033】
また、推力発生部3及び移動部4は、制御部5に接続されている。この制御部5は、接触部2と微小部品11との接触時に、微小部品11に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向(図では重力と逆向きの方向)に推力を発生させるように、推力発生部3に対して推力発生指令を行う。更に、制御部5は、移動部4に対して移動量や移動速度の指令を行う。
【0034】
次に、このような構成を有する荷重制御式アクチュエータ1の荷重制御について図2のフローチャートを参照して説明する。
制御部5は、プッシュプルゲージなどの荷重計測装置により、接触部2が発生している荷重を測定しながら推力発生指令を調整する。即ち、荷重計測装置により接触部2の付勢荷重(=接触部2の重量=初期荷重)を測定し、この測定した付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、推力発生部3に推力発生指令を送る(ステップS1)。例えば、図1では、図面上方向(重力と逆向き)に推力を発生させる。制御部5から推力発生指令を受けた推力発生部3は、推力を発生させる。前述したように、接触部2は、推力発生部3に連結されているので、推力発生部3で発生した推力により、接触部2で発生する付勢荷重が、限りなくゼロに近い値となる。以後、推力発生部3は、指令された推力を維持する。
【0035】
次に、制御部5は、移動部4を以下の3つの異なる態様で下降駆動させ、ステップS1で発生させた推力を維持したまま、接触部2と微小部品11とを接触させる。
まず、第1の下降駆動として、制御部5は、移動部4により接触部2と推力発生部3とを一体的に下降駆動させる(ステップS2)。このときの移動部4の移動速度は任意である。ここでは、動作時間を短くするために、移動部4の移動速度を高速にして下降駆動させるものとする。下降駆動を開始した後、制御部5は、接触部2が微小部品11と接する直前の位置である第1の所定位置まで下降したか否かを判定する(ステップS3)。これは、例えば移動部4の移動量が所定量まで達したか否かを判定すればよい。ステップS3の判定において、接触部2が、第1の所定位置まで下降していないと判定した場合には、上記ステップS3に戻り下降駆動を続ける。一方、ステップS3の判定において、接触部2が第1の所定位置まで下降したと判定した場合に、制御部5は、移動部4による下降駆動を停止させる(ステップS4)。
【0036】
移動部4を停止させた後、第2の下降駆動として、制御部5は、移動部4の移動速度を低速へ切り換えて、再び接触部2及び推力発生部3の下降駆動を開始させる(ステップS5)。次に、制御部5は、接触部2が、予め設定しておいた微小部品11と接する位置である第2の所定位置まで下降したか否かを判定し(ステップS6)、この判定において、接触部2が、第2の所定位置まで下降していないと判定した場合には、上記ステップS5に戻り下降駆動を続ける。
【0037】
一方、ステップS6の判定において、接触部2が第2の所定位置まで下降した、即ち、接触部2と微小部品11とが接触したと判定した場合に、制御部5は、第3の下降駆動を開始させる。ここで、接触部2と微小部品11とが接触した瞬間、接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量=初期荷重)と接触部2の移動速度(=移動部4の移動速度)との積が、衝撃荷重となって微小部品11にかかることになるが、推力発生部3で発生している推力により、接触部2の付勢荷重が、限りなくゼロに近い値になっているので、接触時の衝撃荷重を低減することができる。
【0038】
第3の下降駆動では、微小部品11と接触部2とを確実に接触させるために、移動部4を微小量下降させて接触部2及び推力発生部3を下降させ、微小部品11と接触部2が確実に接するようにする(ステップS7)。このとき、接触部2が微小部品11により押し込まれ、接触部2と移動部4との相対位置が変化する。即ち、微小部品11には、接触部2の付勢荷重が押し込み荷重として作用するが、接触部2の付勢荷重は、限りなくゼロに近い値であるので、微小部品11にかかる押し込み荷重を低減することができる。
【0039】
最後に、図示しない保持力発生手段が発生する保持力により、微小部品11を接触部2で保持させる(ステップS8)。この後は、微小部品11を接触部2にて保持した状態で、移動部4を上昇駆動するなどして次の作業に移る。ここで、次の作業が、保持された微小部品11を、他の部品等に接触させるような場合であっても、前述と同様の作用が働き、接触部2の付勢荷重が限りなくゼロに近い値となるので、微小部品11や他の部品等への衝撃荷重や押し込み荷重を低減することができる。なお、保持力発生手段として用いる保持方法としては、真空吸着や静電吸着、あるいは把持機構によるものなどが考えられるが、そのいずれかに特定する必要はない。なお、複数の同一の部品を連続して処理する場合には、荷重の測定は、最初の一回のみ行ってもよいし、毎回行っても構わない。
【0040】
以上説明したように第1の実施形態では、弾性体を用いずに付勢荷重をゼロにすることが可能である。
なお、第1の実施形態では、接触部2の付勢荷重を限りなくゼロに近づけるように、まず接触部2の荷重を測定し、これを打ち消すように推力発生部3の推力を設定した後、第1の下降駆動を行っているが、第1の下降駆動の後、実際に接触部2と微小部品11とを接触させる前に、先に測定した荷重に応じて接触部2の付勢荷重をゼロに近づけるように推力発生部3の推力を制御してもよい。
【0041】
また、第1の実施形態は、移動部4が重力方向に移動する場合について述べているが、移動部4が他の方向、例えば、重力方向と直交する方向に移動する場合でも応用できる。この場合には、接触部2の付勢荷重は、重力によるものではなく、移動部4と接触部2との相対位置を決めるための付勢力となるが、推力発生部3に付勢力と逆方向の推力を発生させることで、微小部品11への衝撃荷重や押し込み荷重を小さくすることができる。更に、第1の実施形態では接触部2を移動させて微小部品11に接触させる構成について述べているが、逆に微小部品11を移動させて接触部2に接触させるような構成を用いてもよい。
【0042】
なお、第1の実施形態の接触部2は、微小部品11を保持することが可能な機構を有しているが、当然のことながらこれに限定されるものではない。例えば、微小部品11を接触部2で保持せずに微小部品11を移動させるような構造や、何らかの測定のために接触部2を微小部品11に接触させるような構造でもよい。このような場合でも、推力発生部3を用いて微小部品11への衝撃荷重や押し込み荷重を非常に小さくすることができる。
【0043】
更に、微小部品11や各部の形状や大きさなどは第1の実施形態のものに限るものではないことは言うまでもない。
【0044】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態は、推力発生手段としてボイスコイルモータ(VCM)を用いるものである。図3は本発明の第2の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図であり、図4は荷重制御式アクチュエータの右側面断面図である。
【0045】
以下、第1の実施形態と同様の構成に関しては説明を省略し、VCM31について説明する。図3に示すように、VCM31は、接触部2を連結するVCMベッド311と、VCMベッド311に取り付けられたボイスコイル(コイル)312と、コイル312の中空部を貫通するように配置された鉄心313と、VCMベッド311を移動部4の移動方向(接触方向)4aと平行に移動可能に案内するための直動案内314とにより構成されている。ここで、鉄心313の接触方向4aの長さは、VCMベッド311の移動可能なストロークとコイル312の長さの和よりも長く設定されている。
【0046】
制御部5は、コイル312に接続された電流制御装置51を含んで構成されている。この電流制御装置51はコイル312に通電する電流値、即ち電流の向き及び大きさの設定を行う。VCM31において、コイル312に電流を通電すると、コイルに流れる電流値I、VCM内部の磁気回路で発生する磁束密度B、及びコイル導体長Lの積に比例した推力が発生する。この推力によって、コイル312は、図3の接触方向4aに移動可能である。また、このコイル312(即ち、VCMベッド311)の移動により、VCMベッド311に取り付けられた接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量)を限りなくゼロに近づけることが可能である。
【0047】
次に、第2の実施形態の荷重制御について説明する。なお、この第2の実施形態は、第1の実施形態における推力発生部3を、VCM31により実現したものである。即ち、この第2の実施形態における荷重制御は、図2のフローチャートを参照して説明することができる。ここで、VCM31に電流を流していない状態では、接触部2は、重力によって直動案内314で動き得る下端位置まで降下している。このときの重力により発生している接触部2の重量に相当する荷重が、接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量=初期荷重)となる。即ち、この状態は、接触部2の付勢荷重を直動案内314の下端部品で支えている状態である。このときの付勢荷重をゼロに近づける場合には、VCM31に重力と逆向きの推力が発生するように、電流制御装置51からコイル312に電流を流す。
【0048】
このVCM31を用いた荷重制御において、まず、制御部5は、プッシュプルゲージなどの荷重計測装置を用いて、接触部2が発生している荷重を測定しながら電流値を調整する。即ち、接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量=初期荷重)と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向(図3では重力と逆方向)に推力を発生させるように電流の向き及び大きさを設定する。
【0049】
このとき、接触部2は、VCM31の推力で支えられ、直動案内314の下端部品と接触あるいは僅かに浮き上がった状態になる。このとき、接触部2の付勢荷重は、限りなくゼロに近い値となる。以上の制御が、図2のステップS1に対応する。
【0050】
次に、制御部5は、移動部4を3つの異なる態様で駆動し、接触部2を下降駆動させて微小部品11と接触させる。この制御が図2のステップS2〜S7に対応する。
第1の下降駆動において、制御部5は、接触部2をVCM31ごと下降駆動させる。そして、接触部2が、予め設定した微小部品11と接触部2とが接する直前の位置である第1の所定位置で停止するように、制御部5は、移動部4に対して移動量や移動速度の指令を行う。なお、移動部4の移動速度は任意であるが、なるべく速く駆動することで、動作時間を短くすることが好ましい。
【0051】
次の第2の下降駆動において、制御部5は、移動部4の移動速度を低速に切り換えて、予め設定した微小部品11と接触部2とが接する位置である第2の所定位置まで接触部2を下降駆動させる。ここで、接触部2と微小部品11とが接触した瞬間、接触部2の付勢荷重と、接触部2の移動速度との積が、衝撃荷重となって微小部品11にかかることになるが、接触部2の付勢荷重は、限りなくゼロに近い値であるので、衝撃荷重を低減することができる。
【0052】
次の第3の下降駆動では、微小部品11と接触部2とを確実に接触させるために、移動部4を微小量下降させる。この時、接触部2が、微小部品11により押し込まれるので、接触部2の移動部4に対する相対位置が直動案内314方向で変化する。このとき、微小部品11には、接触部2の付勢荷重が押し込み荷重として作用するが、接触部2の付勢荷重は、限りなくゼロに近い値であるので、微小部品11にかかる押し込み荷重を低減することができる。
【0053】
以上説明したように、第2の実施形態では、ボイスコイルモータ(VCM)を用いて接触部と微小部品との間の衝撃荷重を低減することができる。
【0054】
なお、第2の実施形態で用いるVCM31において、コイルや直動案内等の形状、配置及び数等は、図3及び図4で図示した方式に限るものではない。また、第2の実施形態のVCM31では鉄心313を固定して、コイル312を移動させているが、逆にコイル312を固定して、鉄心313を移動させるようにしてもよい。この場合には、鉄心313にVCMベッド311が連結されることになる。
【0055】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。この第3の実施形態は、接触部の移動部に対する相対位置を検出する位置検出手段としての位置検出センサが設けられている。ここで、図5は第3の実施形態の荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図であり、図6は第3の実施形態の荷重制御式アクチュエータの上面図である。
【0056】
以下、第1及び第2の実施形態と同様の構成に関しては説明を省略して、位置検出センサ6について説明する。即ち、移動部4には位置検出センサ6の検出ヘッド61が設置され、また、VCMベッド311の側面部には位置計測用のスケール62が連結されている。即ち、スケール62の目盛りを検出ヘッド61で読み取ることによって相対位置の検出が可能である。この位置検出センサ6の出力信号は、制御部5に入力され、制御部5は、入力された相対位置情報に基づいて、移動部4の移動指令と、VCM31に流す電流の向き及び大きさの指令を行う。
【0057】
次に、第3の実施形態における荷重制御について図7を参照して説明する。まず、制御部5は、プッシュプルゲージなどの荷重計測装置を用いて、接触部2が発生している荷重を測定してVCM31に通電する電流値を調整する。即ち、接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量=初期荷重)とVCM31が発生する推力の大きさが等しくかつそれを打ち消す方向(図5では接触方向4aに対して平行な方向で重力と逆方向)に推力が発生するように電流値を設定する(ステップS11)。
【0058】
次に、電流値の設定が完了した時の接触部2の移動部4に対する相対位置を位置検出センサ6により検出し、この検出値を制御部5の図示しない記憶部で記憶させる(ステップS12)。次に、制御部5は、移動部4を3つの異なる態様で駆動し、ステップS11で発生させた推力を維持したまま、接触部2を下降駆動させて微小部品11と接触させる。
【0059】
第1の下降駆動では、接触部2及びVCM31を高速で下降駆動させる(ステップS13)。次に、制御部5は、接触部2が微小部品11と接する直前の位置である第1の所定位置まで下降したか否かを判定する(ステップS14)。この判定において、まだ、第1の所定位置に下降していないと判定した場合に、制御部5は、位置検出センサ6の値から、接触部2の移動部4に対する相対位置が変化したか否かを判定する(ステップS15)。この判定において、相対位置が変化したと判定した場合に、制御部5は、ステップS12で記憶させておいた相対位置を維持するようにVCM31又は移動部4を制御する(ステップS16)。例えば、移動部4の移動速度が速すぎてVCM31のコイルが追従しきれなくなった場合などに、制御部5は、移動部4の移動速度を低下させて相対位置を維持させる。逆に、コイル312側の移動速度を上昇させるようにしてもよい。一方、ステップS15の判定において、相対位置が変化していないと判定した場合にはステップS14に戻る。また、ステップS14の判定において、接触部2が第1の所定位置まで下降したと判定した場合に、制御部5は、移動部4を停止させる(ステップS17)。
【0060】
次に、制御部5は、第2の下降駆動として、接触部2及びVCM31を低速で下降駆動させる(ステップS18)。この第2の下降駆動の際、制御部5は、位置検出センサ6の検出値に基づいて、接触部2の移動部4に対する相対位置の変化が所定値を超えたか否かを判定し(ステップS19)、相対位置の変化が所定値を超えた瞬間を、接触部2と微小部品11とが接触した瞬間として検出する。このとき、制御部5は、接触部2と移動部4との相対位置の変化を所定値以下に保つようにVCM31又は移動部4を制御する(ステップS20)。このような制御により、接触部2の付勢荷重が、限りなくゼロに近い値になるので、接触時の衝撃荷重を低減することができる。そして、このような制御を行いつつ、第3の下降駆動として、接触部2と微小部品11を確実に接触させるために、前記検出時点の位置より更に移動部4を所定の微小量下降させる(ステップS21)。この時、接触部2が微小部品11により押し込まれて、接触部2と移動部4の相対位置が変化する。即ち、微小部品11には、接触部2の付勢荷重が押し込み荷重として作用するが、制御部5の電流制御装置51によりVCM31に通電する電流を一定に保つと共に、位置検出センサ6で検出している接触部2と移動部4との相対位置が所定値以内を保つように、移動部4の移動速度や移動量を制御することで、接触部2の付勢荷重をより正確にゼロに近い値に保つことができるので、微小部品11にかかる押し込み荷重を確実に低減することができる。
【0061】
最後に、図示しない保持力発生手段が発生する保持力により、微小部品11を接触部2で保持させる(ステップS22)。
【0062】
以上説明したように、第3の実施形態によれば、位置検出センサにより移動部と接触部との相対位置を検出しながら荷重制御を行うので、より正確な荷重制御を行うことができる。
なお、位置検出センサ6について、第3の実施形態ではVCMベッド311に取り付けたスケール62の目盛りを検出ヘッド61が読み取るような方式について説明したが、この方式に限るものではない。
【0063】
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。この第4の実施形態は、接触部の荷重を検出する荷重検出手段としての荷重検出部が設けられている。ここで、図8は第4の実施形態の荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図であり、図9は荷重制御式アクチュエータの右側面断面図である。
【0064】
以下、第1及び第2の実施形態と同様の構成に関しては説明を省略して、荷重検出部について説明する。図8に示すように、荷重検出部7は、接触部2に連結されている。ここで、荷重検出部7としては、例えば、梁状の形状で構成された歪みゲージなどの荷重検出素子71を用いる。この歪みゲージの変形による抵抗変化を電気信号として検出することで接触部2に作用している荷重を検出することが可能である。この荷重検出部7の出力信号は、制御部5に入力され、この入力された信号に基づいて制御部5は、移動部4の駆動指令やVCM31に通電する電流の向き及び大きさの指令を行う。
【0065】
次に、第4の実施形態における荷重制御について図10を参照して説明する。まず、制御部5は、荷重検出部7を用いて、接触部2が発生している荷重を測定してVCM31に通電する電流値を調整する。即ち、接触部2の付勢荷重(=接触部2の見かけの重量=初期荷重)とVCM31が発生する推力とで、大きさが等しくかつそれを打ち消す方向(図では重力と逆方向)に推力が発生するように電流値を設定する(ステップS31)。
【0066】
次に、制御部5は、移動部4を3つの異なる態様で駆動し、ステップS11で発生させた推力を維持したまま、接触部2を下降させて微小部品11と接触させる。
【0067】
第1の下降駆動では、接触部2及びVCM31を高速で下降駆動させる(ステップS33)。次に、制御部5は、接触部2を微小部品11と接する直前の位置である第1の所定位置まで下降したか否かを判定する(ステップS33)。この判定において、まだ、第1の所定位置に下降していないと判定した場合に、制御部5は、荷重検出部7の値から、接触部2に作用する荷重が変化したか否かを判定する(ステップS34)。この判定において、荷重が変化したと判定した場合に、制御部5は、ステップS31で設定した荷重を維持するようにVCM31又は移動部4を制御する。例えば、接触部2の寸法誤差などにより、想定しない荷重の上昇傾向が見られた場合などでは、制御部5は、移動部4の移動速度を遅くするように制御する。一方、ステップS35の判定において、荷重が変化していないと判定した場合にはステップS32に戻る。
【0068】
また、ステップS33の判定において、接触部2が第1の所定位置まで下降したと判定した場合に、制御部5は、移動部4を停止させる(ステップS36)。
【0069】
次に、制御部5は、第2の下降駆動として、接触部2及びVCM31を低速で下降駆動させる(ステップS37)。この第2の下降駆動の際、制御部5は、荷重検出部7の検出値より、荷重の変化が所定値を超えたか否かを判定し(ステップS38)、相対位置の変化が所定値を超えた瞬間を、接触部2と微小部品11とが接触した瞬間として検出する。このとき、制御部5は、接触部2が微小部品11に作用する荷重を所定値以下に保つようにVCM31又は移動部4を制御する(ステップS39)。これにより、微小部品11や接触部2の寸法誤差などにより、想定しない荷重の上昇傾向が見られた場合でも、適切な荷重制御が行われるので、微小部品11にかかる衝撃荷重を確実に低減することができる。そして、このような制御を行いつつ、第3の下降駆動として、接触部2と微小部品11を確実に接触させるために、前記検出時点の位置より更に移動部4を所定の微小量下降させる(ステップS40)。この時、接触部2が微小部品11により押し込まれて、接触部2と移動部4の相対位置が変化する。即ち、微小部品11には、接触部2の付勢荷重が押し込み荷重として作用するが、制御部5の電流制御装置51によりVCM31に通電する電流を一定に保つと共に、荷重検出部7で検出している荷重が所定値以内を保つように、移動部4の移動速度や移動量を制御することで、接触部2の付勢荷重を、より正確にゼロに近い値に保つことができるので、微小部品11にかかる押し込み荷重を確実に低減することができる。
【0070】
最後に、図示しない保持力発生手段が発生する保持力により、微小部品11を接触部2で保持させる(ステップS41)。
【0071】
以上説明したように、第4の実施形態によれば、荷重検出部により実際に荷重を検出しながら荷重制御を行うので、より正確でリアルタイムに荷重制御を行うことができる。
【0072】
なお、荷重検出部7は、梁状の形状に荷重検出素子71を設置する方式を例としたが、荷重検出素子71の設置位置や数など、これに限るものではない。また、第4の実施形態の構成に位置検出センサ6を組み合わせて荷重制御を行ってもよいことは言うまでもない。
【0073】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【0074】
更に、上記した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接触部を接触させることによって部品に加わる荷重を小さくするための設定やその状態の維持が容易な荷重制御装置、荷重制御式アクチュエータ及び荷重制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る荷重制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの右側面断面図である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの上面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る荷重制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第4の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。
【図9】本発明の第4の実施形態に係る荷重制御式アクチュエータの右側面断面図である。
【図10】本発明の第4の実施形態に係る荷重制御方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】1…荷重制御式アクチュエータ、2…接触部、3…推力発生部、31…VCM、311…VCMベッド、312…コイル、313…鉄心、314…直動案内、4…移動部、5…制御部、51…電流制御装置、6…位置検出センサ、61…検出ヘッド、62…スケール、7…荷重検出部、71…荷重検出素子、11…微小部品
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a load control device, a load control type actuator, and a load control method capable of controlling an urging load on a component when mounting or assembling the component.
[0002]
[Prior art]
In a handling device capable of contacting a contact portion with a component and adsorbing and holding the contacted component, and a property measuring device for measuring an electrical property of the component by contacting the contact portion with the component, etc. For example, Patent Document 1 proposes a load control type actuator for reducing a load generated when the contact member is brought into contact with the contact portion. The load control type actuator proposed in Patent Document 1 supports a contact portion (nozzle) that comes into contact with a component (work) via an elastic body such as a spring. That is, in this proposal, the impact load on the component (work) is reduced by setting the spring constant of the elastic body to an appropriate value according to the weight of the nozzle.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-10613
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to reduce the load on the component of the contact portion by the method of Patent Document 1, it is necessary to accurately select or adjust the spring constant of the elastic body according to the weight of the contact portion. However, it is difficult to accurately select the spring constant due to variations at the time of manufacturing and the like, and much time and effort are required for adjustment and the like. In addition, since the contact portion also varies in weight during manufacturing, the selection or adjustment of the spring constant becomes more troublesome.
[0005]
Furthermore, if the spring constant of the elastic body has changed due to aging, there is no other method of adjustment except to replace either the elastic body or the contact part. Is difficult, and when an elastic body or a contact portion is replaced, an extra cost is required.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a load control device, a load control-type actuator, and a load control device that can easily set and maintain a state for reducing a load applied to a component by contacting a contact portion. An object of the present invention is to provide a load control method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a load control device according to a first aspect of the present invention includes a contact portion that makes contact with a contacted member, and a contact portion that is connected to the contact portion and that makes contact between the contacted member and the contact portion. A thrust generating means for generating a thrust in a direction parallel to the direction, and a thrust in a direction equal in magnitude to an urging load applied to the contacted member at the time of contact between the contact portion and the contacted member and canceling the same. And control means for issuing a control command to the thrust generating means so as to generate the thrust force.
Here, the contacted member of the first aspect corresponds to the micro component 11 in the first to fourth embodiments, and the contact part of the first aspect corresponds to the contact part 2. Further, the thrust generating means of the first aspect corresponds to the first thrust generating unit 3 and the VCM 31 of the second to fourth embodiments. Further, the control means of the first mode corresponds to the control unit 5 of the first to fourth embodiments.
[0008]
Further, in order to achieve the above object, a load control type actuator according to a second aspect of the present invention includes a contact portion that contacts a component, and a contact direction connected to the contact portion, the contact direction between the component and the contact portion. A thrust generating means for generating a thrust in a direction parallel to, and a moving means coupled to the thrust generating means for moving the thrust generating means and the contact portion in a direction parallel to the contact direction, Control means for giving a control command to the thrust generating means so as to generate a thrust in a direction in which the magnitude of the urging load applied to the part at the time of contact between the contact part and the part is equal and cancels it. Have.
Here, the component of the second mode corresponds to the micro component 11 in the first to fourth embodiments, the contact portion of the second mode corresponds to the contact portion 2, and the moving means of the second mode moves. Corresponds to part 4. Further, the thrust generating means of the second mode corresponds to the first thrust generating unit 3 and the VCM 31 of the second to fourth embodiments. Further, the control means of the second aspect corresponds to the control unit 5 of the first to fourth embodiments.
[0009]
In these first and second aspects, the control means causes the thrust generating means to instruct the thrust generating means to generate a thrust in a direction equal to and equal to the urging load applied to the contacted member such as a component. Is performed, the load at the time of contact between the contact portion and the contacted member is reduced.
[0010]
That is, since the thrust of the thrust generating means can be freely set by the control means, it is easy to set the load so as to reduce the load for each weight of the contact part even if the weight of the contact part varies. Further, there is almost no influence of the change with time, and even if the load changes due to an unexpected factor, it is easy to reset the thrust by a command from the control means. For this reason, it is also easy to maintain a state where the load is very small.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a load control type actuator according to the second aspect, wherein the thrust generating unit is a voice coil motor, and the control unit is Current control means for controlling a current value to be supplied to the voice coil motor so as to generate a thrust in a direction which is equal in magnitude to an urging load applied to the voice coil and cancels the same.
Here, the voice coil motor of the third aspect corresponds to the VCM 31 of the second to fourth embodiments, and the current control device 51 corresponds to a current control unit.
[0012]
In the third aspect, the current control means supplies a current of a predetermined direction and magnitude to the voice coil motor by the current control means so that the bias load applied to the component is equal to the magnitude and a thrust is generated in a direction to cancel the bias load. In addition, the impact load at the time of contact between parts at the contact portion is reduced.
[0013]
Here, the thrust generated by the voice coil motor is determined only by the current flowing through the voice coil, the magnetic flux density of the magnetic circuit, and the coil conductor length. Even if the position of the contact portion connected to the motor changes, the thrust generated by the voice coil motor is determined only by the current value. Therefore, a thrust having a magnitude equal to the weight of the contact portion can be set by adjusting the current value. That is, since the thrust of the voice coil motor can be adjusted only by the current value, the initial load at the time of contact of the contact portion with the component can be easily made as close to zero as possible, and the load at the time of contact can be reduced.
[0014]
Also, the voice coil motor has excellent responsiveness, and if the current value to be supplied to the voice coil motor is changed by the current control device in accordance with the operation of the moving means, the necessary load can be adjusted at high speed in accordance with the operation of the moving means. It is possible to set with. For this reason, more delicate load control is possible in real time.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a load control type actuator according to the second or third aspect, wherein the position detecting means detects a relative position of the contact portion with respect to the moving means. And the control unit controls the thrust generating unit or the moving unit such that the relative position detected by the position detecting unit maintains a predetermined value.
Here, the position detection means of the fourth mode corresponds to the position detection sensor 6 in the third embodiment.
[0016]
In the fourth aspect, the control means controls the thrust generating means or the moving means such that the change in the value of the position detecting means is within a predetermined value. In other words, the operation of the thrust generating means can be controlled while detecting the moment at which the contact portion contacts the component based on the value of the relative position detected by the position detecting device. And load control can be performed accurately even if the size of parts or the like varies.
[0017]
In order to achieve the above object, the load control type actuator according to a fifth aspect of the present invention, in the second to fourth aspects, includes a load detection unit configured to detect a load acting on the contact portion. Furthermore, the control means controls the thrust generating means or the moving means such that the load detected by the load detection means maintains a predetermined value.
Here, the load detecting means of the fifth mode corresponds to the load detecting section 7 of the fourth embodiment.
[0018]
In the fifth aspect, the control means controls the thrust generating means or the moving means based on the load detected by the load detecting means. In other words, the operation of the thrust generating means can be controlled while detecting the load acting between the contact part and the component based on the load detected by the load detection means. Can be directly controlled. Therefore, even if an error factor such as a dimensional change due to a temperature change occurs in a part, a contact portion, or the like, accurate load control can be performed in real time.
[0019]
In order to achieve the above object, a load control method according to a sixth aspect of the present invention provides a method for controlling a load applied to a component by the contact portion before or during contact with the component. A thrust generating step of giving a thrust generating command to the thrust generating means connected to the contact portion so as to generate a thrust in a direction in which the thrusts are equal and cancel each other, while maintaining the thrust instructed in the thrust generating step, A contact step of moving the thrust generating unit and the contact unit by a moving unit connected to the thrust generating unit to bring the contact unit into contact with the component.
Here, the thrust generation process of the sixth mode corresponds to step S1 of the first embodiment. The contact step corresponds to steps S2 to S7.
[0020]
In the sixth aspect, the thrust generating command is issued to the thrust generating means by the control means so that the thrust is generated in the direction equal to the magnitude of the biasing load applied to the component and in a direction to cancel the magnitude of the biasing load. Reduce the impact load when parts come into contact. That is, since the thrust of the thrust generating means can be freely set by the control means, it is easy to set such that the load is reduced for each weight of the contact part even if the weight of the contact part varies. Further, there is almost no influence of the change with time, and even if the load changes due to unexpected factors, it is easy to reset the load by a command from the control means. For this reason, it is also easy to maintain a state where the load is very small.
[0021]
In order to achieve the above object, in the load control method according to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the thrust generating means is a voice coil motor, and the thrust generating step includes: The value of the current supplied to the voice coil motor is adjusted so that the applied load is equal to the applied load and a thrust is generated in a direction to cancel the applied load.
[0022]
In the seventh aspect, the current control means supplies a current of a predetermined direction and magnitude to the voice coil motor by the current control means so that the bias load applied to the component is equal to the magnitude of the load and a thrust is generated in a direction to cancel the magnitude. In addition, the impact load at the time of contact between parts at the contact portion is reduced.
[0023]
Here, the thrust generated by the voice coil motor is determined only by the current flowing through the voice coil, the magnetic flux density of the magnetic circuit, and the coil conductor length. Even if the position of the contact portion connected to the motor changes, the thrust generated by the voice coil motor is determined only by the current value. Therefore, a thrust having a magnitude equal to the weight of the contact portion can be set by adjusting the current value. That is, since the thrust of the voice coil motor can be adjusted only by the current value, the initial load at the time of contact of the contact portion with the component can be easily made as close to zero as possible, and the load at the time of contact can be reduced.
[0024]
Also, the voice coil motor has excellent responsiveness, and if the current value to be supplied to the voice coil motor is changed by the current control device in accordance with the operation of the moving means, the necessary load can be adjusted at high speed in accordance with the operation of the moving means. It is possible to set with. For this reason, more delicate load control is possible in real time.
[0025]
In order to achieve the above object, in the load control method according to the eighth aspect of the present invention, the load control method according to the sixth or seventh aspect may be such that the contact portion is moved with respect to the moving means when the thrust generating step is completed. A position detecting step of detecting a relative position by position detecting means, wherein the contacting step detects a relative position by the position detecting means, and when the relative position changes, maintains the original relative position. A position monitoring step of controlling the thrust generating means or the moving means, and in the position monitoring step, when the relative position detected by the position detection means has changed by a certain value or more from an initial value, the contact part and the component A first contact detection step for detecting as the moment of contact, and after the first contact detection step, while maintaining the thrust commanded in the thrust generation step, stabilize the contact portion with the component Contact Causes and a stable contacting step.
Here, the position monitoring step of the eighth mode corresponds to steps S14 to S18 of the third embodiment. In addition, the first contact time detection step corresponds to step S19, and the stable contact step corresponds to steps S20 to S21.
[0026]
In the eighth aspect, the operation control of the thrust generating means can be performed while detecting the moment or the like at which the contact portion comes into contact with the component based on the relative position detected by the position detecting means. Load control can be performed in accordance with the state of the contact portion, and accurate load control can be performed even if the size of components or the like varies.
[0027]
In order to achieve the above object, the load control method according to the ninth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, acts on the contact portion when the thrust generating step is completed. A load detecting step of detecting a load by load detecting means, wherein the contacting step is a load adjusting step of controlling the thrust generating means or the moving means so that the load detected in the load detecting step maintains a constant value. A second contact time detecting step of detecting when the load detected by the load detecting means has changed by a predetermined value or more from an initial value in the load adjusting step as an instant when the contact portion contacts the component. .
Here, the load adjustment step of the ninth aspect corresponds to steps S33 to S37 of the fourth embodiment. Further, the second contact time detecting step corresponds to step S38.
[0028]
In the ninth aspect, the operation of the thrust generating means can be controlled while detecting the load acting between the contact portion and the component based on the load detected by the load detecting means. The load acting between the part and the contact can be directly controlled. Therefore, accurate load control can be performed in real time even if an error factor such as a dimensional change due to a temperature change occurs in the component or the load control type actuator itself.
[0029]
In order to achieve the above object, a load control method according to a tenth aspect of the present invention provides the load control method according to the sixth or seventh aspect, wherein the contact portion is moved with respect to the moving means when the thrust generating step is completed. A position detection step of detecting a relative position by position detection means, and a load detection step of detecting by a load detection means a load acting on the contact portion when the thrust generation step is completed, wherein the contact step includes: While maintaining the thrust instructed in the thrust generation step, a stable contact step of stably bringing the contact portion into contact with the component, and at least a relative position detected by the position detection means or a load detected by the load detection means. In the case where any of them has changed, in the position and load adjusting step of controlling the thrust generating means or the moving means so as to maintain the initial value, and in the position and load adjusting step, When the detected value of the detection value or the load detecting means detecting means has changed more than a certain value from the initial value, the contact portion and a contact time detection step of detecting a moment of contact with the component.
[0030]
In the tenth aspect, more accurate load control can be performed in real time by performing load control using both the relative position detection by the position detection means and the load detection by the load detection means.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an external perspective view showing the configuration of the load control type actuator according to the first embodiment. That is, in the load control type actuator 1, the contact portion 2 that makes contact with the micro component 11 is connected to the moving portion 4 via the thrust generating portion 3. Here, the contact portion 2 is configured to include a holding force generating unit (not shown) capable of holding the micro component 11.
[0032]
The moving unit 4 can move in the contact direction (the contact direction 4a in the figure) between the micro component 11 and the contact unit 2, and when the moving unit 4 moves in the contact direction 4a, the contact unit 2 and the thrust generating unit 3 moves integrally with the moving unit 4 in the contact direction 4a. Further, the thrust generator 3 generates a thrust in a direction parallel to the contact direction 4a between the contact part 2 and the micro component 11. With this thrust, the contact portion 2 can move relative to the moving portion 4 in the contact direction 4a.
[0033]
Further, the thrust generating unit 3 and the moving unit 4 are connected to the control unit 5. The control unit 5 generates a thrust in a direction equal to the urging load applied to the micro component 11 and in a direction to cancel the same (in the figure, a direction opposite to gravity) when the contact unit 2 contacts the micro component 11. A thrust generation command is issued to the thrust generation unit 3 so that the thrust is generated. Further, the control unit 5 instructs the moving unit 4 about a moving amount and a moving speed.
[0034]
Next, load control of the load control type actuator 1 having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
The control unit 5 adjusts the thrust generation command while measuring the load generated by the contact unit 2 using a load measuring device such as a push-pull gauge. That is, the urging load of the contact part 2 (= weight of the contact part 2 = initial load) is measured by the load measuring device, and a thrust is generated in a direction equal to the measured urging load and canceling the same. Then, a thrust generation command is sent to the thrust generation unit 3 (step S1). For example, in FIG. 1, a thrust is generated in the upward direction of the drawing (the direction opposite to gravity). The thrust generator 3 that has received the thrust generation command from the controller 5 generates a thrust. As described above, since the contact portion 2 is connected to the thrust generating portion 3, the thrust generated at the thrust generating portion 3 causes the biasing load generated at the contact portion 2 to have a value as close to zero as possible. . Thereafter, the thrust generator 3 maintains the commanded thrust.
[0035]
Next, the control unit 5 drives the moving unit 4 to descend in the following three different modes, and brings the contact unit 2 into contact with the micro component 11 while maintaining the thrust generated in step S1.
First, as the first descending drive, the control unit 5 causes the moving unit 4 to integrally lower the contact unit 2 and the thrust generating unit 3 (Step S2). The moving speed of the moving unit 4 at this time is arbitrary. Here, in order to shorten the operation time, the moving speed of the moving unit 4 is set to be high and the moving unit 4 is driven to descend. After starting the descent drive, the control unit 5 determines whether or not the contact unit 2 has been lowered to a first predetermined position which is a position immediately before contact with the micro component 11 (Step S3). This may be determined, for example, by determining whether the moving amount of the moving unit 4 has reached a predetermined amount. If it is determined in step S3 that the contact portion 2 has not descended to the first predetermined position, the process returns to step S3 to continue the descending drive. On the other hand, when it is determined in step S3 that the contact unit 2 has been lowered to the first predetermined position, the control unit 5 stops the lowering drive by the moving unit 4 (step S4).
[0036]
After stopping the moving unit 4, as a second descent drive, the control unit 5 switches the moving speed of the moving unit 4 to low speed, and starts the descent drive of the contact unit 2 and the thrust generating unit 3 again (step S5). Next, the control unit 5 determines whether or not the contact unit 2 has been lowered to a second predetermined position, which is a position where the contact unit 2 comes into contact with the micro component 11 set in advance (step S6). If it is determined that the contact portion 2 has not descended to the second predetermined position, the process returns to step S5 to continue the descending drive.
[0037]
On the other hand, if it is determined in step S6 that the contact portion 2 has moved down to the second predetermined position, that is, if the contact portion 2 has come into contact with the micro component 11, the control unit 5 performs the third descent drive. To start. Here, at the moment when the contact part 2 comes into contact with the micro component 11, the urging load of the contact part 2 (= apparent weight of the contact part 2 = initial load) and the moving speed of the contact part 2 (= movement of the moving part 4) The product of the velocity and the velocity) is applied to the micro component 11 as an impact load. However, the thrust generated by the thrust generating unit 3 causes the urging load of the contact unit 2 to become a value close to zero as much as possible. Therefore, the impact load at the time of contact can be reduced.
[0038]
In the third descent drive, the moving part 4 is lowered by a very small amount to lower the contact part 2 and the thrust generating part 3 in order to bring the micropart 11 and the contact part 2 into reliable contact with each other. 2 are surely touched (step S7). At this time, the contact part 2 is pushed by the micro component 11, and the relative position between the contact part 2 and the moving part 4 changes. That is, the biasing load of the contact portion 2 acts as a pushing load on the micro component 11, but the biasing load of the contact portion 2 is an infinitely close value to zero. Can be reduced.
[0039]
Finally, the micro component 11 is held by the contact portion 2 by the holding force generated by the holding force generating means (not shown) (step S8). Thereafter, the next operation is performed by, for example, driving the moving unit 4 upward while holding the micropart 11 at the contact unit 2. Here, even if the next operation involves bringing the held micropart 11 into contact with another part or the like, the same operation as described above works, and the urging load of the contact part 2 is infinitely reduced to zero. Therefore, the impact load and the pushing load on the micro component 11 and other components can be reduced. In addition, as a holding method used as the holding force generating means, vacuum suction, electrostatic suction, a gripping mechanism, or the like can be considered, but it is not necessary to specify any of them. In the case where a plurality of the same components are continuously processed, the measurement of the load may be performed only once at the beginning, or may be performed every time.
[0040]
As described above, in the first embodiment, it is possible to reduce the urging load to zero without using an elastic body.
In the first embodiment, first, the load of the contact portion 2 is measured so that the biasing load of the contact portion 2 approaches zero as much as possible, and the thrust of the thrust generating portion 3 is set so as to cancel the load. , The first descending drive is performed, but after the first descending drive, before the contact part 2 and the micro component 11 are actually brought into contact with each other, the contact part 2 is urged according to the previously measured load. The thrust of the thrust generator 3 may be controlled so that the load approaches zero.
[0041]
In the first embodiment, the case where the moving unit 4 moves in the direction of gravity is described. However, the first embodiment can be applied to a case where the moving unit 4 moves in another direction, for example, a direction orthogonal to the direction of gravity. In this case, the biasing load of the contact portion 2 is not due to gravity but is a biasing force for determining a relative position between the moving portion 4 and the contact portion 2. By generating a thrust in the direction, it is possible to reduce the impact load and the pushing load on the micro component 11. Further, in the first embodiment, a configuration in which the contact portion 2 is moved to contact the micro component 11 is described, but a configuration in which the micro component 11 is moved to contact the contact portion 2 may be used. Good.
[0042]
In addition, although the contact part 2 of 1st Embodiment has the mechanism which can hold | maintain the micro component 11, it is not limited to this naturally. For example, a structure in which the micro component 11 is moved without holding the micro component 11 by the contact portion 2 or a structure in which the contact portion 2 is brought into contact with the micro component 11 for some measurement may be used. Even in such a case, the impact load and the pushing load on the minute component 11 can be extremely reduced by using the thrust generating unit 3.
[0043]
Furthermore, it goes without saying that the shape and size of the micro component 11 and each part are not limited to those of the first embodiment.
[0044]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment uses a voice coil motor (VCM) as the thrust generating means. FIG. 3 is an external perspective view showing a configuration of a load control type actuator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a right side sectional view of the load control type actuator.
[0045]
Hereinafter, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and the VCM 31 will be described. As shown in FIG. 3, the VCM 31 includes a VCM bed 311 connecting the contact portions 2, a voice coil (coil) 312 attached to the VCM bed 311, and an iron core arranged to penetrate a hollow portion of the coil 312. 313 and a linear motion guide 314 for guiding the VCM bed 311 movably in parallel with the moving direction (contact direction) 4a of the moving unit 4. Here, the length of the contact direction 4 a of the iron core 313 is set to be longer than the sum of the movable stroke of the VCM bed 311 and the length of the coil 312.
[0046]
The control unit 5 includes a current control device 51 connected to the coil 312. The current control device 51 sets the value of the current flowing through the coil 312, that is, the direction and magnitude of the current. When a current flows through the coil 312 in the VCM 31, a thrust proportional to the product of the current value I flowing through the coil, the magnetic flux density B generated in the magnetic circuit inside the VCM, and the coil conductor length L is generated. With this thrust, the coil 312 can move in the contact direction 4a in FIG. Further, by the movement of the coil 312 (that is, the VCM bed 311), the biasing load (= the apparent weight of the contact portion 2) of the contact portion 2 attached to the VCM bed 311 can be reduced to almost zero. is there.
[0047]
Next, load control according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, the thrust generator 3 in the first embodiment is realized by the VCM 31. That is, the load control in the second embodiment can be described with reference to the flowchart of FIG. Here, in the state where no current is flowing through the VCM 31, the contact portion 2 has been lowered to the lower end position where the linear motion guide 314 can move due to gravity. The load corresponding to the weight of the contact portion 2 generated by gravity at this time is the urging load of the contact portion 2 (= apparent weight of the contact portion 2 = initial load). That is, this state is a state in which the biasing load of the contact portion 2 is supported by the lower end component of the linear guide 314. When the biasing load at this time is brought close to zero, a current is supplied from the current control device 51 to the coil 312 so that a thrust in a direction opposite to gravity is generated in the VCM 31.
[0048]
In the load control using the VCM 31, first, the control unit 5 adjusts the current value while measuring the load generated by the contact unit 2 using a load measuring device such as a push-pull gauge. That is, the current is generated so as to generate a thrust in a direction equal to the urging load of the contact portion 2 (= apparent weight of the contact portion 2 = initial load) and in a direction to cancel the same (in FIG. 3, opposite to gravity). Set the direction and size.
[0049]
At this time, the contact portion 2 is supported by the thrust of the VCM 31 and comes into contact with or slightly floats on the lower end component of the linear guide 314. At this time, the urging load of the contact portion 2 becomes a value as close to zero as possible. The above control corresponds to step S1 in FIG.
[0050]
Next, the control unit 5 drives the moving unit 4 in three different modes, and drives the contact unit 2 downward to contact the micro component 11. This control corresponds to steps S2 to S7 in FIG.
In the first descent drive, the control unit 5 drives the contact unit 2 to descent together with the VCM 31. Then, the control unit 5 controls the moving unit 4 so that the contact unit 2 stops at the first predetermined position which is a position immediately before the contact between the micro component 11 and the contact unit 2. Command the moving speed. The moving speed of the moving unit 4 is arbitrary, but it is preferable to shorten the operation time by driving as fast as possible.
[0051]
In the next second descending drive, the control unit 5 switches the moving speed of the moving unit 4 to a low speed, and moves the contact unit to a second predetermined position which is a position where the micro component 11 and the contact unit 2 come into contact with each other. 2 is driven downward. Here, at the moment when the contact portion 2 comes into contact with the micro component 11, the product of the urging load of the contact portion 2 and the moving speed of the contact portion 2 becomes an impact load and is applied to the micro component 11. Since the biasing load of the contact portion 2 is as close as possible to zero, the impact load can be reduced.
[0052]
In the next third lowering drive, the moving unit 4 is lowered by a very small amount in order to surely bring the micro component 11 and the contact unit 2 into contact with each other. At this time, since the contact part 2 is pushed by the micro component 11, the relative position of the contact part 2 with respect to the moving part 4 changes in the direction of the linear guide 314. At this time, the biasing load of the contact portion 2 acts as a pushing load on the micro component 11, but the biasing load of the contact portion 2 is a value close to zero as much as possible. Can be reduced.
[0053]
As described above, in the second embodiment, the impact load between the contact portion and the micro component can be reduced by using the voice coil motor (VCM).
[0054]
In the VCM 31 used in the second embodiment, the shapes, arrangements, numbers, and the like of the coils and the linear motion guides are not limited to those shown in FIGS. Further, in the VCM 31 of the second embodiment, the iron core 313 is fixed and the coil 312 is moved. Alternatively, the coil 312 may be fixed and the iron core 313 may be moved. In this case, the VCM bed 311 is connected to the iron core 313.
[0055]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a position detection sensor is provided as position detection means for detecting a relative position of the contact section with respect to the moving section. Here, FIG. 5 is an external perspective view showing the configuration of the load control type actuator of the third embodiment, and FIG. 6 is a top view of the load control type actuator of the third embodiment.
[0056]
Hereinafter, the description of the same configuration as the first and second embodiments will be omitted, and the position detection sensor 6 will be described. That is, a detection head 61 of the position detection sensor 6 is installed in the moving unit 4, and a scale 62 for position measurement is connected to a side surface of the VCM bed 311. That is, the relative position can be detected by reading the scale of the scale 62 with the detection head 61. The output signal of the position detection sensor 6 is input to the control unit 5, and based on the input relative position information, the control unit 5 issues a movement command for the movement unit 4 and the direction and magnitude of the current flowing to the VCM 31. Make a command.
[0057]
Next, load control according to the third embodiment will be described with reference to FIG. First, the control unit 5 measures the load generated by the contact unit 2 by using a load measuring device such as a push-pull gauge and adjusts a current value to be supplied to the VCM 31. That is, the urging load of the contact portion 2 (= apparent weight of the contact portion 2 = initial load) is equal to the thrust generated by the VCM 31 and the direction of canceling the same (in FIG. 5, parallel to the contact direction 4a). The current value is set so that a thrust is generated in the direction opposite to gravity (step S11).
[0058]
Next, the relative position of the contact part 2 with respect to the moving part 4 when the setting of the current value is completed is detected by the position detection sensor 6, and the detected value is stored in the storage unit (not shown) of the control unit 5 (step S12). . Next, the control unit 5 drives the moving unit 4 in three different modes, and drives the contact unit 2 downward to make contact with the micro component 11 while maintaining the thrust generated in step S11.
[0059]
In the first descending drive, the contact unit 2 and the VCM 31 are driven to descend at high speed (step S13). Next, the control unit 5 determines whether or not the contact unit 2 has been lowered to a first predetermined position, which is a position immediately before contacting the micro component 11 (Step S14). In this determination, when it is determined that the position of the contact part 2 has not changed to the first predetermined position, the control unit 5 determines whether the relative position of the contact unit 2 with respect to the moving unit 4 has changed from the value of the position detection sensor 6. Is determined (step S15). In this determination, when it is determined that the relative position has changed, the control unit 5 controls the VCM 31 or the moving unit 4 so as to maintain the relative position stored in step S12 (step S16). For example, when the moving speed of the moving unit 4 is too fast and the coil of the VCM 31 cannot follow completely, the control unit 5 lowers the moving speed of the moving unit 4 to maintain the relative position. Conversely, the moving speed of the coil 312 may be increased. On the other hand, if it is determined in step S15 that the relative position has not changed, the process returns to step S14. If it is determined in step S14 that the contact unit 2 has moved down to the first predetermined position, the control unit 5 stops the moving unit 4 (step S17).
[0060]
Next, the control unit 5 drives the contact unit 2 and the VCM 31 to move down at a low speed as a second down drive (Step S18). At the time of the second downward drive, the control unit 5 determines whether or not the change in the relative position of the contact unit 2 with respect to the moving unit 4 has exceeded a predetermined value based on the detection value of the position detection sensor 6 (step S19) The moment when the change in the relative position exceeds a predetermined value is detected as the moment when the contact part 2 and the micro component 11 come into contact with each other. At this time, the control unit 5 controls the VCM 31 or the moving unit 4 so as to keep the change in the relative position between the contact unit 2 and the moving unit 4 at or below a predetermined value (Step S20). By such control, the urging load of the contact portion 2 becomes a value close to zero as much as possible, so that the impact load at the time of contact can be reduced. Then, while performing such control, the moving unit 4 is further lowered by a predetermined minute amount from the position at the time of the detection in order to make the contact part 2 and the minute part 11 surely come into contact with each other as a third descending drive ( Step S21). At this time, the contact part 2 is pushed by the micro component 11, and the relative position between the contact part 2 and the moving part 4 changes. That is, although the urging load of the contact portion 2 acts as a pushing load on the micro component 11, the current supplied to the VCM 31 by the current control device 51 of the control portion 5 is kept constant and detected by the position detection sensor 6. By controlling the moving speed and the moving amount of the moving unit 4 so that the relative position between the contacting unit 2 and the moving unit 4 is kept within a predetermined value, the urging load of the contacting unit 2 can be more accurately reduced to zero. Since the values can be kept close to each other, the pushing load applied to the micro component 11 can be surely reduced.
[0061]
Finally, the micro component 11 is held by the contact portion 2 by a holding force generated by a holding force generating unit (not shown) (step S22).
[0062]
As described above, according to the third embodiment, since the load control is performed while the relative position between the moving unit and the contact unit is detected by the position detection sensor, more accurate load control can be performed.
Note that, in the third embodiment, the position detection sensor 6 is described as a method in which the detection head 61 reads the scale of the scale 62 attached to the VCM bed 311. However, the present invention is not limited to this method.
[0063]
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, a load detecting section is provided as load detecting means for detecting a load on the contact section. Here, FIG. 8 is an external perspective view showing the configuration of the load control type actuator of the fourth embodiment, and FIG. 9 is a right side sectional view of the load control type actuator.
[0064]
Hereinafter, the description of the same configuration as that of the first and second embodiments will be omitted, and the load detection unit will be described. As shown in FIG. 8, the load detecting section 7 is connected to the contact section 2. Here, as the load detecting unit 7, for example, a load detecting element 71 such as a strain gauge formed in a beam shape is used. The load acting on the contact portion 2 can be detected by detecting a change in resistance due to the deformation of the strain gauge as an electric signal. The output signal of the load detection unit 7 is input to the control unit 5, and based on the input signal, the control unit 5 issues a drive command for the moving unit 4 and a command for the direction and magnitude of the current to be supplied to the VCM 31. Do.
[0065]
Next, load control in the fourth embodiment will be described with reference to FIG. First, the control unit 5 uses the load detection unit 7 to measure the load generated by the contact unit 2 and adjust the value of the current supplied to the VCM 31. That is, the thrust generated by the urging load of the contact portion 2 (= the apparent weight of the contact portion 2 = initial load) and the thrust generated by the VCM 31 are equal in magnitude and cancel each other (the direction opposite to gravity in the figure). The current value is set so as to generate (step S31).
[0066]
Next, the control unit 5 drives the moving unit 4 in three different modes, and lowers the contact unit 2 to contact the micro component 11 while maintaining the thrust generated in step S11.
[0067]
In the first descending drive, the contact unit 2 and the VCM 31 are driven to descend at high speed (step S33). Next, the control unit 5 determines whether or not the contact unit 2 has been lowered to a first predetermined position which is a position immediately before contacting the micro component 11 (step S33). In this determination, when it is determined that it has not yet descended to the first predetermined position, the control unit 5 determines whether the load acting on the contact unit 2 has changed from the value of the load detection unit 7. (Step S34). In this determination, when it is determined that the load has changed, the control unit 5 controls the VCM 31 or the moving unit 4 so as to maintain the load set in step S31. For example, when an unexpected increase in the load is observed due to a dimensional error of the contact portion 2 or the like, the control portion 5 controls the moving speed of the moving portion 4 to be slow. On the other hand, if it is determined in step S35 that the load has not changed, the process returns to step S32.
[0068]
If it is determined in step S33 that the contact unit 2 has moved down to the first predetermined position, the control unit 5 stops the moving unit 4 (step S36).
[0069]
Next, the control unit 5 drives the contact unit 2 and the VCM 31 to move down at a low speed as a second down drive (Step S37). At the time of the second downward drive, the control unit 5 determines whether or not the change in the load exceeds a predetermined value based on the detection value of the load detection unit 7 (step S38), and determines whether the change in the relative position exceeds the predetermined value. The moment when the contact is exceeded is detected as the moment when the contact part 2 and the micro component 11 contact. At this time, the control unit 5 controls the VCM 31 or the moving unit 4 so that the load applied to the micro component 11 by the contact unit 2 is maintained at a predetermined value or less (Step S39). As a result, even when an unexpected increase in the load is observed due to a dimensional error of the micro component 11 or the contact portion 2, appropriate load control is performed, so that the impact load applied to the micro component 11 is reliably reduced. be able to. Then, while performing such control, the moving unit 4 is further lowered by a predetermined minute amount from the position at the time of the detection in order to make the contact part 2 and the minute part 11 surely come into contact with each other as a third descending drive ( Step S40). At this time, the contact part 2 is pushed by the micro component 11, and the relative position between the contact part 2 and the moving part 4 changes. That is, although the urging load of the contact portion 2 acts as a pushing load on the micro component 11, the current supplied to the VCM 31 by the current control device 51 of the control portion 5 is kept constant and detected by the load detection portion 7. By controlling the moving speed and moving amount of the moving unit 4 so that the applied load is kept within a predetermined value, the biasing load of the contact unit 2 can be more accurately maintained at a value close to zero. The pushing load applied to the micro component 11 can be reliably reduced.
[0070]
Finally, the micro component 11 is held by the contact portion 2 by the holding force generated by the holding force generating means (not shown) (step S41).
[0071]
As described above, according to the fourth embodiment, since the load control is performed while the load is actually detected by the load detection unit, the load control can be performed more accurately and in real time.
[0072]
Although the load detection unit 7 has an example in which the load detection elements 71 are installed in a beam-like shape, the present invention is not limited to the installation position and the number of the load detection elements 71. Needless to say, the load control may be performed by combining the position detecting sensor 6 with the configuration of the fourth embodiment.
[0073]
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the present invention. is there.
[0074]
Further, the embodiments described above include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent features. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiments, the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved and the effects described in the column of the effect of the invention can be solved. When the effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a load control device, a load control type actuator, and a load control method in which setting for reducing a load applied to a part by contacting a contact portion and maintaining the state thereof are easy. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view illustrating a configuration of a load control type actuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of a load control method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an external perspective view showing a configuration of a load control type actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a right side sectional view of a load control type actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external perspective view illustrating a configuration of a load control type actuator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a top view of a load control type actuator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of a load control method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an external perspective view showing a configuration of a load control type actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a right side sectional view of a load control type actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure of a load control method according to a fourth embodiment of the present invention.
[Description of Symbols] 1 ... Load control type actuator, 2 ... Contact part, 3 ... Thrust generating part, 31 ... VCM, 311 ... VCM bed, 312 ... Coil, 313 ... Iron core, 314 ... Linear guide, 4 ... Moving part Reference numeral 5: control unit, 51: current control device, 6: position detection sensor, 61: detection head, 62: scale, 7: load detection unit, 71: load detection element, 11: minute component

Claims (10)

被接触部材に接触させる接触部と、
前記接触部に連結され、前記被接触部材と前記接触部との接触方向に対して平行な方向に推力を発生させる推力発生手段と、
前記接触部と前記被接触部材との接触時に前記被接触部材に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記推力発生手段に対して制御指令を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする荷重制御装置。
A contact portion that contacts the contacted member;
Thrust generating means connected to the contact portion, for generating a thrust in a direction parallel to a contact direction between the contacted member and the contact portion,
A control command is issued to the thrust generating means so that a thrust is generated in a direction equal to and equal to the urging load applied to the contacted member at the time of contact between the contact portion and the contacted member. Control means;
A load control device comprising:
部品に接触させる接触部と、
前記接触部に連結され、前記部品と前記接触部との接触方向に対して平行な方向に推力を発生させる推力発生手段と、
前記推力発生手段に連結され、前記推力発生手段及び前記接触部を、前記接触方向に対して平行な方向に移動させる移動手段と、
前記接触部と前記部品との接触時に前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記推力発生手段に対して制御指令を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする荷重制御式アクチュエータ。
A contact portion for contacting the component;
Thrust generating means connected to the contact portion, for generating a thrust in a direction parallel to a contact direction between the component and the contact portion,
A moving means coupled to the thrust generating means, for moving the thrust generating means and the contact portion in a direction parallel to the contact direction;
Control means for issuing a control command to the thrust generating means, so as to generate a thrust in the direction in which the magnitude of the urging load applied to the part at the time of contact between the contact part and the part is equal and cancels it,
A load control type actuator comprising:
前記推力発生手段は、ボイスコイルモータであり、
前記制御手段は、前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記ボイスコイルモータに通電する電流値を制御する電流制御手段を有することを特徴とする請求項2に記載の荷重制御式アクチュエータ。
The thrust generating means is a voice coil motor,
The control means includes current control means for controlling a current value to be supplied to the voice coil motor so as to generate a thrust in a direction equal to and equal to an urging load applied to the component and to cancel the same. The load control type actuator according to claim 2, wherein
前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を検出する位置検出手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記位置検出手段で検出された相対位置が所定値を維持するように、前記推力発生手段又は前記移動手段を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の荷重制御式アクチュエータ。
Further comprising position detecting means for detecting a relative position of the contact portion with respect to the moving means,
4. The load control according to claim 2, wherein the control unit controls the thrust generating unit or the moving unit such that the relative position detected by the position detecting unit maintains a predetermined value. Type actuator.
前記接触部に作用している荷重を検出する荷重検出手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記荷重検出手段で検出された荷重が所定値を維持するように、前記推力発生手段又は前記移動手段を制御することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1つに記載の荷重制御式アクチュエータ。
Further comprising a load detecting means for detecting a load acting on the contact portion,
5. The apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls the thrust generating unit or the moving unit such that the load detected by the load detecting unit maintains a predetermined value. 6. The load control type actuator according to the above.
接触部が部品に接触する前又は接触時に、前記接触部が前記部品に与える付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように、前記接触部に連結された推力発生手段に推力発生指令を行う推力発生工程と、
前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記推力発生手段に連結された移動手段によって前記推力発生部及び前記接触部を移動させて、前記接触部を前記部品に接触させる接触工程と、
により構成されることを特徴とする荷重制御方法。
Before or at the time of contact of the contact portion with the component, a thrust generating means connected to the contact portion such that the contact portion generates a thrust in a direction equal to the urging load applied to the component and canceling the same. A thrust generating step of giving a thrust generating command to the means,
A contact step of moving the thrust generating section and the contact section by moving means connected to the thrust generating section while maintaining the thrust instructed in the thrust generating step, and contacting the contact section with the component. ,
A load control method characterized by comprising:
前記推力発生手段はボイスコイルモータであり、
前記推力発生工程は、前記部品に加わる付勢荷重と大きさが等しくかつそれを打ち消す方向に推力を発生させるように前記ボイスコイルモータに通電する電流値の調整を行うことを特徴とする請求項6に記載の荷重制御方法。
The thrust generating means is a voice coil motor,
The said thrust generating step adjusts a current value to be supplied to the voice coil motor so as to generate a thrust in a direction equal to the biasing load applied to the component and canceling the same. 7. The load control method according to 6.
前記推力発生工程が完了した時の前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を位置検出手段で検出する位置検出工程を含み、
前記接触工程は、
前記位置検出手段で相対位置を検出し、この相対位置が変化した場合には、元の相対位置を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する位置監視工程と、
前記位置監視工程において、前記位置検出手段で検出した相対位置が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部と前記部品とが接触した瞬間として検出する第1の接触時検出工程と、
前記第1の接触時検出工程の後、前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記接触部を前記部品に安定して接触させる安定接触工程と、
を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の荷重制御方法。
Including a position detecting step of detecting the relative position of the contact portion with respect to the moving means by the position detecting means when the thrust generating step is completed,
The contacting step includes:
A position monitoring step of detecting the relative position with the position detecting means, and controlling the thrust generating means or the moving means so as to maintain the original relative position when the relative position changes;
In the position monitoring step, a first contact time detection step of detecting when the relative position detected by the position detection means has changed by a predetermined value or more from an initial value as an instant when the contact portion and the component are in contact with each other,
After the first contact detection step, a stable contact step of stably bringing the contact portion into contact with the component while maintaining the thrust commanded in the thrust generation step,
The load control method according to claim 6, further comprising:
前記推力発生工程が完了した時の前記接触部に作用している荷重を荷重検出手段で検出する荷重検出工程を含み、
前記接触工程は、
前記荷重検出工程において検出した荷重が一定値を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する荷重調整工程と、
前記荷重調整工程において、前記荷重検出手段で検出した荷重が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部が前記部品に接触した瞬間として検出する第2の接触時検出工程と、
を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の荷重制御方法。
Including a load detection step of detecting the load acting on the contact portion when the thrust generating step is completed by load detection means,
The contacting step includes:
A load adjusting step of controlling the thrust generating means or the moving means so that the load detected in the load detecting step maintains a constant value,
In the load adjusting step, a second contact time detecting step of detecting when the load detected by the load detecting means has changed by a predetermined value or more from an initial value as an instant when the contact portion contacts the component,
The load control method according to claim 6, further comprising:
前記推力発生工程が完了した時の前記接触部の前記移動手段に対する相対位置を位置検出手段で検出する位置検出工程と、
前記推力発生工程が完了した時の前記接触部に作用している荷重を荷重検出手段で検出する荷重検出工程を含み、
前記接触工程は、
前記位置検出手段で検出した相対位置又は前記荷重検出手段で検出した荷重少なくともいずれかが変化した場合に、初期値を維持するように前記推力発生手段又は前記移動手段を制御する位置及び荷重調整工程と、
前記位置及び荷重調整工程において、前記位置検出手段の検出値又は前記荷重検出手段の検出値が初期値から一定値以上変化した時を、前記接触部が前記部品に接触した瞬間として検出する接触時検出工程と、
前記接触時検出工程の後、前記推力発生工程で指令された推力を維持したまま、前記接触部を前記部品に安定して接触させる安定接触工程と、
を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の荷重制御方法。
A position detecting step of detecting a relative position of the contact portion with respect to the moving means by the position detecting means when the thrust generating step is completed,
Including a load detection step of detecting the load acting on the contact portion when the thrust generating step is completed by load detection means,
The contacting step includes:
A position and load adjusting step of controlling the thrust generating means or the moving means so as to maintain an initial value when at least one of the relative position detected by the position detecting means or the load detected by the load detecting means changes; When,
In the position and load adjustment step, at the time of contact, when the detected value of the position detecting means or the detected value of the load detecting means has changed from an initial value by a certain value or more, as the moment when the contact portion contacts the component. A detection step;
After the contact time detecting step, while maintaining the thrust commanded in the thrust generating step, a stable contact step of stably contacting the contact portion with the component,
The load control method according to claim 6, further comprising:
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