JP2021141802A - リニアアクチュエーター - Google Patents

Abstract

【課題】ベース、リニアモーター、回転モーター、ロードセルを備えるリニアアクチュエーターを提供する。【解決手段】リニアモーターがベースに設置され、且つ固定コイルモジュール２１と可動磁気バックプレーン２２とを備え、固定コイルモジュールがベースに固定され、且つ可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対して第１方向にスライドする。回転モーターは中心軸を中心に回転し、中心軸が第１方向に平行である。ロードセルは、互いに反対にする２つの側辺を備え、前記２つの側辺はそれぞれ第１方向に平行であり、リニアモーターの可動磁気バックプレーン及び回転モーターはそれぞれロードセルの互いに反対する２つの側辺に接続され、ロードセルは、回転モーターによって加えられた第１方向に平行な作用力を受け、且つ作用力を電気信号に変換する。【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエーターに関し、特に、リニアアクチュエーターによって生成された作用力を校正できる、ロードセルを備えたリニアアクチュエーターに関する。

現在、市場に出回っているほとんどの小型リニアアクチュエーターは垂直方向に使用されている。その高速かつ高精度の特性により、リニアアクチュエーター（ｌｉｎｅａｒ ａｃｔｕａｔｏｒ）は、半導体およびパネル産業で必要な部品である。しかし、半導体やパネル製品の仕様の変更に伴い、製造工程で部品を選んで配置するための技術的要求は複雑となった。各往復運動の位置精度の精度を維持することに加えて、力の再現性を確保することも重要である。リニアアクチュエーターに力のフィードバック機構がなく、且つ加工部品が壊れやすく耐圧性がないため、リニアアクチュエーターは部品のピッキングや配置動作を行うステップでは、過度の付勢やチッピングを引き起こす可能性は高い。そのため、製品の歩留まりが低下する場合がある。一方、市販されている従来のミニチュアリニアアクチュエーターは、装置の駆動部品を介して力補正を行うことができるが、従来のリニアアクチュエーターには、フィードバック機構がないため、使用前に設定調整を行う必要がある。ただし、リニアアクチュエーターは、動作中に温度の影響を受け、且つ、作動によって、温度が室温から１２０℃を超える場合もあるので、運転中の温度差の変化に伴い、機械部品の熱膨張や収縮が発生し、寸法にばらつきが生じる。また、磁石の磁力も温度変化の影響を受けやすい、このとき、磁場の不安定性や不均一な力の発生により、各力出力に誤動作が発生する可能性がある。

このような事情により、上記の問題を解決するためのリニアアクチュエーターを提供する必要がある。

本発明の目的は、リニアアクチュエーターによって生成された作用力を校正するためのロードセルを備えたリニアアクチュエーターを提供することである。リニアアクチュエーターのロードセルの２つの反対側はそれぞれリニアモーターと回転モーターに接続されているため、ロードセルとリニアモーターとをベースにおいて部分的に重なるように設置することで、リニアアクチュエーターの全体的なサイズを最小化にすることができる。リニアアクチュエーターのうちの少なくとも２つの構成要素が第１方向に沿って配置されることで、第１方向において、リニアアクチュエーターの全体構造が重心に対して最小の偏位量を有し、リニアアクチュエーターが第１方向に吊り下げられ、部品のピッキングおよび配置操作に適用されることができる。言い換えれば、ロードセルを備えた本発明のリニアアクチュエーターは、細長い配置に設置されている。リニアアクチュエーターが部品のピッキングおよび配置操作に適用される場合、リニアアクチュエーター全体の支持及びその重心は、部品のピッキングおよび配置操作の方向において偏り（偏位、ずれ）を生じる。本発明のように、細長い配置設計では、動きや力による揺れを防ぐことができる。

本発明のもう一つの目的は、部品のピッキングおよび配置操作に適用される、ロードセルを備えたリニアアクチュエーターを提供することである。ロードセルは、リニアアクチュエーターによって生成される作用力を校正する。リニアアクチュエーターが往復運動の方式で部品のピッキングおよび配置操作に適用される時、部品に加えられた作用力は、ロードセルによって測定し、往復運動中に作用力及び位置を校正することができる。これによって、往復運動中の位置精度を維持することができ、部品のピッキングおよび配置操作中、過度の圧縮およびチッピングを回避することができる。また、ロードセルは、例えば、弾性部材及び特定範囲内で作用力を測定するためのひずみケージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）のセットを備えるひずみケージ式ロードセル（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ ｌｏａｄ ｃｅｌｌ）であある。作用力がロードセルに加えると、ロードセル中の弾性部材がわずかに変形するが、過負荷になることはなく、変形後に元の形状に戻ることができる。弾性部材が変形すると、弾性部材に固定されるひずみケージも変形し、ひずみケージの変形が電気信号に変換される。電気信号は、リニアアクチュエーターに接続される駆動部品にフィードバックされる。即ち、作用力の測定値は、ロードセルの出力により算出でき、且つリニアアクチュエーターに接続される駆動部品にフィードバックすることができる。これにより、接続された駆動部品がリニアアクチュエーターを制御し、部品のピッキングおよび配置操作中に位置精度を維持するのに役立つ。さらに、操作中の温度変化による影響が排除でき、作用力の再現性が実現することができる。また、過負荷によるロードセルの不可逆的な永久変形や材料の損傷を回避するために、ロードセルの構造には、制限部の特殊な設計が導入されており、ロードセルが特定の空間に変形する。制限部の支持及び位置制限により、過負荷変形によるロードセルの損傷を防ぐことができる。

上記の目的を達成するために、本発明は、接続部品により第１方向に吊り下げられる、リニアアクチュエーターを提供する。前記リニアアクチュエーターはベースとリニアモーターとリニアエンコーダと回転モーターとロードセルとを備える。リニアモーターがベースに設けられ、且つ固定コイルモジュールと可動磁気バックプレーンとを備え、固定コイルモジュールがベースに固定され、且つ可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対して第１方向にスライドする。リニアエンコーダがベースとリニアモーターの可動磁気バックプレーンとの間に設けられ、ベースに対する可動磁気バックプレーンの線形変位距離を測定するように構成されている。回転モーターは中心軸を中心に回転し、中心軸が第１方向に平行である。ロードセルはは、互いに反対側にある２つの側辺を備え、２つの側辺はそれぞれ第１方向に平行であり、リニアモーターの可動磁気バックプレーン及び回転モーターはそれぞれロードセルの２つの側辺に接続され、ロードセルが回転モーターによって加えられた第１方向に平行な作用力を受け、且つ作用力を電気信号に変換するように構成されている。

ある実施形態では、ロードセル、可動磁気バックプレーン及び固定コイルモジュールのうちの少なくとも２つが第２方向に沿ってベースに積み重ねられ、第２方向が第１方向に垂直である。

ある実施形態では、ベースにおけるロードセルの投影とベースにおける可動磁気バックプレーンの投影とが少なくとも部分的に重なっている。

ある実施形態では、ベースにおける可動磁気バックプレーンの投影とベースにおける固定コイルモジュールの投影とが少なくとも部分的に重なっている。

ある実施形態では、可動磁気バックプレーンが空間的に前記固定コイルモジュールに対向し、且つ第１群の磁気部材と第２群の磁気部材とを備え、第１群の磁気部材及び第２群の磁気部材はそれぞれ可動磁気バックプレーンの互いに反対側にある２つの内表面に設置され、且つ前記固定コイルモジュールの互いに反対側にある２つの外表面に空間的に対向する。

ある実施形態では、第１群の磁気部材は第１方向に沿って配置され、第２群の磁気部材は、第１方向に沿って配置される。

ある実施形態では、固定コイルモジュールは第１方向に沿って順に配置される複数のコイル部材を備える。

ある実施形態では、ベースはリニアガイドを備え、前記リニアモーターは、可動磁気バックプレーンに取り付けられるスライド部材を備え、スライド部材は、スライド可能にリニアガイドに接続され、且つ、リニアガイドの長手方向に沿って自由に往復運動する。

ある実施形態では、回転モーターは接続部材を備え、前記回転モーターが接続部材を介してロードセルに取り付けられる。

ある実施形態では、回転モーターの前記接続部材及びリニアモーターの可動磁気バックプレーンはそれぞれロードセルの互いに反対側にある２つの側辺に取り付けられる。

ある実施形態では、回転モーターは作業フロントエンドを備え、前記作業フロントエンドが回転モーターの一端に取り付けられ、且つ部品のピッキングおよび配置操作を実行するように構成される。

ある実施形態では、リニアアクチュエーターは、ベースとリニアモーターの可動磁気バックプレーンとの間に設けられる落下防止モジュールを更に備える。

ある実施形態では、リニアアクチュエーターは、ベースと回転モーターとの間に設けられる落下防止モジュールを更に備える。

ある実施形態では、通信プリント回路基板及び接続回路基板を備え、通信プリント回路基板がベースに取り付けられ、接続回路基板がリニアモーターの可動磁気バックプレーンに取り付けられ、通信プリント回路基板が接続回路基板に電気的に接続される。

ある実施形態では、リニアモーター、ロードセル、通信プリント回路基板、接続回路基板及び回転モーターのうちの少なくとも２つが第１方向に沿って配置される。

ある実施形態では、リニアアクチュエーター蓋部材を更に備え、前記蓋部材とベースとが組み立てることで、リニアモーター、ロードセル、回転モーター、通信プリント回路基板及び接続回路基板を収容する。

ある実施形態では、リニアアクチュエーターが駆動部品に外部接続され、駆動部品がリニアモーター及び回転モーターに電気的に接続され、且つリニアモーター及び回転モーターをそれぞれ制御するように構成される。

ある実施形態では、ロードセル及び回転モーターは、接続回路基板及び通信プリント回路基板を介して駆動部品に電気的に接続される。

ある実施形態では、弾性部材と少なくとも１つのひずみケージと中空部とを備え、前記少なくとも１つのひずみケージが弾性部材に固定され、且つ中空部が弾性部材に貫通され、ロードセルが回転モーターによって加えられた作用力を受けると、弾性部材が変形し、少なくとも１つのひずみケージが変形することで、回転モーターによって生成された作用力を測定及び標準化する。

ある実施形態では、ロードセルは少なくとも１つの位置制限部を備え、前少なくとも１つの位置制限部は中空部内に延在し、且つ、弾性部材と位置制限部とが第１方向に少なくとも１つの隙間を有する。

ある実施形態では、リニアモーター、ロードセル及び回転モーターのうちの少なくとも２つが第１方向に沿って配置される。

ある実施形態では、接続部品は、リニアアクチュエーターが駆動部品に接続される電纜である。

本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの電気回路接図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの動作を示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの動作を示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの動作を示す概念図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキング及び配置動作に適用される一例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキング及び配置動作に適用されるもう一つの例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキング及び配置動作に適用されるもう一つの例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキング及び配置動作に適用されるもう一つの例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキング及び配置動作に適用されるもう一つの例を示す図である。 本発明のリニアアクチュエーターに使用されるロードセルの第１例の構造を示す図である。 本発明のロードセルに使用されるひずみケージの一例の構造を示す図である。 本発明のロードセルの回路図である。 本発明のロードセルが応力によって変形を示す概念図である。 ロードセルに応力がかかった時、ひずみケージが延伸された形状を示す図である。 ロードセルに応がかかった時、ひずみケージが圧縮された形状を示す図である。 本発明のリニアアクチュエーターに使用されているロードセルの第２例の構造を示す概念図である。 本発明のリニアアクチュエーターに使用されているロードセルの第３例の構造を示す概念図である。 本発明のリニアアクチュエーターに使用されているロードセルの第３例の構造を他の角度から見た構造概念図である。 図２１に示すロードセルの正面図である。 図２３の領域Ｐ１の拡大図である。 本発明のリニアアクチュエーターに使用されているロードセルの第４例の構造を示す概念図である。 図２５に示すロードセルの正面図である。 本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。 本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。 本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。 本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。 本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。 本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。 本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。 本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。

本発明は、以下の実施形態を参照して詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態は、本発明を説明するために例示されており、開示された詳細な内容は、本発明を限定するためのものではない。

図１は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。図４は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの回路接続図である。図１〜図５に示すように、本実施形態におけるリニアアクチュエーター１は、例えば、接続部品を介して第１方向に懸架することができ、第１方向は、例えば、Ｚ軸方向であるが、これには限定されない。接続部品は、リニアアクチュエーター１を駆動部品８０に接続するための電纜８１または電纜８２であるが、これには限定されない。接続部品は、実際の応用に応じて変更することもできる。本発明はこれに限定されない。本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、ベース１０と、リニアモーター２０と、リニアエンコーダ７４と、ロードセル３０と、回転モーター４０とを備える。リニアモーター２０は、ベース１０上に設置されている。リニアモーター２０は、固定コイルモジュール２１と、可動磁気バックプレーン２２とを備える。固定コイルモジュール２１がベース１０に固定され、かつ、可動磁気バックプレーン２２が固定コイルモジュール２１に対して第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿ってスライドすることができる。固定コイルモジュール２１は複数のコイル部材２１１を備える。複数のコイル部材２１１は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って１つずつ配列されている。可動磁気バックプレーン２２は、固定コイルモジュール２１と空間的に対向しており、かつ可動磁気バックプレーン２２は第１群の磁気部材２２１と第２群の磁気部材２２２とを備える。第１群の磁気部材２２１及び第２群の磁気部材２２２は、それぞれ可動磁気バックプレーン２２の２つの対向する内面に配置され、かつ固定コイルモジュール２１の２つの外面と空間的に対向する。本実施形態では、ベース１０は例えばリニアガイド１２を備え、リニアモーター２０はスライド部材２３を備え、スライド部材２３が可動磁気バックプレーン２２上に取り付けられている。スライド部材２３は、リニアガイド１２にスライド可能に接続されており、例えば、リニアガイド１２の長手方向に沿って自由に往復移動することができる。本実施形態では、リニアガイド１２の長手方向は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）と同じであっても平行であっても良いが、これには限定されない。本実施形態では、複数のコイル部材２１１が一列に配置され、且つリニアガイド１２に平行である。好ましくは、第１群の磁気部材２２１は一列に配置され、且つリニアガイド１２に平行である。また、第２群の磁気部材２２２が一列に配置され、且つリニアガイド１２に平行である。また、複数のコイル部材２１１と第１群の磁気部材２２１と第２群の磁気部材２２２とが第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配列される。各第１群の磁気部材２２１は、Ｎ磁極またはＳ磁極を有する。各第２群の磁気部材２２２は、Ｎ磁極またはＳ磁極を有する。ある実施形態では、第１群の磁気部材２２１は、Ｎ磁極とＳ磁極が交互に配置されて構成され、第２群の磁気部材２２２は、Ｎ磁極とＳ磁極とが交互に配置されて構成されている。本実施形態では、可動磁気バックプレーン２２の第１群の磁気部材２２１と第２群の磁気部材２２２とは、磁場を生成するために組み立てられる。可動磁気バックプレーン２２の第１群の磁気部材２２１及び第２群の磁気部材２２２に対応して設置される固定コイルモジュール２１のコイル部材２１１は、ＡＣ電流が固定コイルモジュール２１のコイル部材２１１を通過する時に、バイアス磁場を形成する。その結果、反発力または磁気引力が発生することで駆動力が形成され、可動磁気バックプレーン２２を押して移動させる。それにより、可動磁気バックプレーン２２は、第１方向似沿って固定コイルモジュール２１に対してスライドすることができる。

本実施形態では、リニアエンコーダ７４は、ベース１０とリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２との間に配置され、且つ固定コイルモジュール２１及びベース１０に対する可動磁気バックプレーン２２の線形変位距離を検出するように組み立てられている。

本実施形態では、ロードセル（ｌｏａｄ ｃｅｌｌ）３０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行な２つの対向する側辺を備える。回転モーター４０及びリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２は、ロードセル３０の対向する側辺に接続されている。即ち、ロードセル３０が回転モーター４０と可動磁気バックプレーン２２との間に取り付けられている。ロードセル３０、可動磁気バックプレーン２２及び固定コイルモジュール２１のうちの少なくとも２つは、第２方向に沿ってベース１０に重ねられ、第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。第２方向が第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直である。本実施形態では、ベース１０におけるロードセル３０の投影と、ベース１０におけるリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２の投影とは、少なくとも部分的に重なっている。ベース１０における可動磁気バックプレーン２２の投影と、ベース１０における固定コイルモジュール２１の投影とは、少なくとも部分的に重なっている。このような設計では、リニアアクチュエーター１が全体のサイズを最小化するのに役立つ。本実施形態では、ロードセル３０が力センサーである。可動磁気バックプレーン２２は、ロードセル３０及び回転モーター４０を一緒に動かすように駆動する。回転モーター４０の端部が第１方向に加えられた力を受けると、ロードセル３０は、回転モーター４０に加えられた作用力を電気信号に変換するように構成され、その結果、回転モーター４０によって生成される作用力を測定及び標準化することができる。ロードセル３０に加えられた作用力が増加するにつれて、電気信号も比例して変化する。本実施形態では、ロードセル３０は、例えば、高精度、良好な汎用性、および良好な費用効果を有するひずみケージ式ロードセルである。ロードセル３０の構造については、後述する。

本実施形態では、回転モーター４０は、中心軸Ｃを中心に回転し、中心軸Ｃは、第１方向に平行であり、且つ接続部材４１を備える。回転モーター４０は、接続部材４１によって、ロードセル３０に取り付けられ、且つ、回転モーター４０は、ロードセル３０及びリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２と組み合わされて、Ｚ軸方向の第１方向に移動する。好ましくは、接続部材４１は、例えばＬ字型構造を有するが、本発明はこれに限定されない。回転モーター４０は、中心軸Ｃを中心に回転し、中心軸Ｃが第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行である。本実施形態では、回転モーター４０は、作業フロントエンド４２を備え、作業フロントエンド４２が回転モーター４０の一端に設けられ、且つ構成要素のピッキングおよび配置動作を実行するように組み立てられているが、本発明はこれに限定されない。

本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、落下防止モジュール５０を備える。落下防止モジュール５０は、例えば、ベース１０とリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２との間に配置され、可動磁気バックプレーン２２が落下するのを防止するために用いられる。なお、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、落下防止モジュール５０は、例えば、両端がベース１０及びリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２のに接続されるバネであっても良い。他の実施形態では、例えば、落下防止モジュール５０がベース１０と回転モーター４０との間に配置され、回転モーター４０が落下するのを防止するために用いられても良い。なお、本発明はこれに限定されない。

本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、通信プリント回路基板６０及び接続回路基板７０を更に備えている。通信プリント回路基板６０は、固定部材（例えば、ネジ）によって、ベース１０上に取り付けられることで、通信プリント回路基板６０をベース１０に固定して接続している。接続回路基板７０は、固定部材（例えば、ネジ）によって、リニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２上に取り付けられることで、接続回路基板７０を可動磁気バックプレーン２２に固定して接続しいている。通信プリント回路基板６０は、通信プリント回路基板６０の表面に設けられる、第１フレキシブルプリント回路基板６１と、第１コネクタ６２と、第２コネクタ６３と、第３コネクタ６４とを備える。接続回路基板７０は、接続回路基板７０の表面に設けられる、第４コネクタ７１と、第５コネクタ７２と、第６コネクタ７３とを備える。リニアアクチュエーター１のリニアエンコーダ７４は、可動磁気バックプレーン２２に固定されて接続されている接続回路基板７０と、ベース１０に固定されて接続されている通信プリント回路基板６０との間に配置され、固定コイルモジュール２１及びベース１０に対する可動磁気バックプレーン２２の線形変位距離を検出する。本実施形態では、リニアエンコーダ７４は、例えば、光学定規（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｕｌｅｒ）であっても良いが、これには限定されない。通信プリント回路基板６０が接続回路基板７０に電気的に接続されるために、第１フレキシブルプリント回路基板６１が接続回路基板７０の第６コネクタ７３に接続されている。第６コネクタ７３は、例えば、１４−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。第４コネクタ７１は、例えば、回転モーター４０のエンコーダと接続するように組み立てられた６−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。ロードセル３０は、接続回路基板７０の第５コネクタ７２に接続されている第２フレキシブル回路基板３１を備える。第５コネクタ７２は、例えば、８−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。第１コネクタ６２は、例えば、回転モーター４０のエンコーダの出力のための６−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。第２コネクタ６３は、例えば、通信出力用の６−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。第３コネクタ６４は、例えば、ホールセンサまたは負の温度係数（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、ＮＴＣ）センサのための８−ＰＩＮコネクタであっても良いが、これには限定されない。

本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、例えば、蓋部材１１を備え、蓋部材１１がベース１０とが組み立てることで、リニアモーター２０、ロードセル３０、回転モーター４０、落下防止モジュール５０、通信プリント回路基板６０、及び接続回路基板７０を収容する。

本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、更に駆動部品８０に外部接続されており、駆動部品８０は、例えば、リニアモーター２０及び回転モーター４０に電気的に接続され、リニアモーター２０及び回転モーター４０を制御するように構成されている。リニアガイド１２は、例えば、Ｚ軸方向に沿って設置され、可動磁気バックプレーン２２は、駆動部品８０の制御によって、固定コイルモジュール２１に対してスライドできるように構成されている。本実施形態では、リニアモーター２０は、電力及び制御信号をリニアモーター２０に提供するために、例えば、電纜８１を介して駆動部品８０に電気的に接続されている。

本実施形態では、通信プリント回路基板６０は、例えば、電纜８２を介して駆動部品８０に電気的に接続されている。ロードセル３０及び回転モーター４０は、接続回路基板７０及び通信プリント回路基板６０を介して、駆動部品８０に電気的に接続されており、これによって、駆動部品８０がロードセル３０のフィードバック及び回転モーター４０情報を受け取ることができる。更に、回転モーター４０は、例えば、電力電纜８３を介して駆動部品８０に電気的に接続されているので、電力が電力電纜８３を介して回転モーター４０に供給されることができる。なお、本発明はこれに限定されない。

リニアアクチュエーター１の構造全体の重心に対して、各構成要素の第１方向（即ち、Ｚ軸方向）での偏り（偏位量）を最小にするために、リニアモーター２０、ロードセル３０、通信プリント回路基板６０、接続回路基板７０、及び回転モーター４０のうちの少なくとも２つが第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って一列に配置される。本実施形態では、ロードセル３０、接続回路基板７０及び通信プリント回路基板６０は、第１方向に沿って一列に配置されている。リニアモーター２０及び通信プリント回路基板６０も、第１方向に沿って一列に配置されている。また、本実施形態では、ベース１０におけるロードセル３０の投影と、ベース１０におけるリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２の投影とが部分的に重なっている。ベース１０における可動磁気バックプレーン２２の投影と、ベース１０における固定コイルモジュール２１の投影とも、部分的に重なっている。即ち、ロードセル３０、可動磁気バックプレーン２２及び固定コイルモジュール２１のうちの少なくとも２つが第２方向に沿ってベース１０上に積み重ねられている。第２方向は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直なＹ軸方向であっても良いが、これには限定されない。この構造によって、リニアアクチュエーター１が第１方向に沿って吊るして部品のピッキングおよび配置動作に適用する必要がある場合、リニアアクチュエーター１を容易に吊るすことができる。

図６〜図８は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターの動作を示す概念図である。図５〜図７に示すように、リニアモーター２０が駆動部品８０によって駆動された時、可動磁気バックプレーン２２が固定コイルモジュール２１に対してスライドし、可動磁気バックプレーン２２のさらなる駆動では、回転モーター４０が第１方向に移動される。ここでの第１方向は、例えば、Ｚ軸方向であっても良いが、これには限定されない。リニアアクチュエーター１は、作業フロントエンド４２によって、部品９０のピッキングおよび配置動作を実行することができる。図５、図７及び図８に示すように、回転モーター４０が駆動部品８０に駆動された時、回転モーター４０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行な中心軸Ｃを中心にして回転する。それによって、作業フロントエンド４２がピッキングした部品９０を回転させることができる。

本実施形態では、リニアアクチュエーター１は、例えば、部品のピッキングおよび配置動作を実行するために適用される。図９は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキングおよび配置動作を実行するために適用される一例を示している。本実施形態では、複数のリニアアクチュエーター１が、例えば、Ｙ軸方向の一例に配置されているが、これには限定されない。複数のリニアアクチュエーター１は、対応する駆動部品８０によって駆動され（図５を参照）、第１プラットフォーム９１の第１受け座９２に配置された部品９０をスムーズに拾い上げて配置する。

図１０〜図１３は、本発明の第１実施形態におけるリニアアクチュエーターが部品のピッキングおよび配置動作に適用される一例を示している。図４、図５及び図１０に示すように、本発明のリニアアクチュエーター１では、駆動により、可動磁気バックプレーン２２が固定コイルモジュール２１に対してスライドでき、且つ可動磁気バックプレーン２２のさらなる駆動で、回転モーター４０を第１方向の下方に向いて移動させることができる。第１方向は、例えば、Ｚ軸方向であるが、これには限定されない。作業フロントエンド４２が変位でき、且つ部品９０の表面に応力を作用し、部品９０が第１プラットフォーム９１の第１受け座９２でピックアップできる。図４、図５及び図１１に示すように、部品９０が第１プラットフォーム９１の第１受け座９２でピックアップされた後、リニアアクチュエーター１の可動磁気バックプレーン２２が固定コイルモジュール２１に対してスライドするように駆動され、且つ可動磁気バックプレーン２２が更に回転モーター４０を駆動して第１方向の上方に移動する。第１方向は、例えば、Ｚ軸方向であるが、これには限定されない。これによって、作業フロントエンド４２は、ピックアップされた部品９０と上方に変位する。この場合では、回転モーター４０を作動させ、作業フロントエンド４２でピックアップされた部品９０を回転させることができる。また、リニアアクチュエーター１が駆動されて変位し、部品９０を移送することができる。図４、図５及び図１２に示すように、リニアアクチュエーター１の全体が第２プラットフォーム９３の複数の第２受け座９４の上方にまで移動すると、回転モーター４０が駆動されて部品９０を回転させ、部品９０を対応する第２受け座９４ｂに取り付けることができる。次に、図４、図５及び図１３に示すように、リニアアクチュエーター１の可動磁気バックプレーン２２が駆動されて固定コイルモジュール２１に対してスライドし、可動磁気バックプレーン２２が回転モーター４０を駆動して第１方向の下方に移動させる。第１方向は、例えば、Ｚ軸方向であるが、これには限定されない。部品９０が対応の第２受け座９４に取り付けられると、作業フロントエンド４２は部品９０を解放し、部品９０が第２プラットフォーム９３における対応の第２受け座９４に配置される。なお、本発明はこれに限定されず、ここでは詳細を省略する。

ロードセル３０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行な互いに反対側にある２つの側辺を有し、回転モーター４０及びリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２は、ロードセル３０の２つの反対側にある側辺にそれぞれ接続される。このようにして、ピックアップ期間中に、第１方向に作業フロントエンド４２と部品９０との間に発生する作用力を校正することができる。本実施形態では、ロードセル３０は、例えば、力センサである。リニアアクチュエーター１を第１方向に往復運動方式で部品ののピッキングおよび配置操作に適用する時に、部品９０にかかった作用力は、ロードセル３０によって測定し、且つ第１方向を往復運動中に作用力及び位置を校正することができる。これによって、往復運動中の位置精度を維持することができ、部品９０のピッキングおよび配置操作中の過度の圧縮（付勢）およびチッピングを回避することができる。

本実施形態では、ロードセル３０は、例えば、ひずみケージ式ロードセルである。図１４は、本発明のリニアアクチュエーターに使用されるロードセルの第１使用例の構造を示している。図１５は、本発明のロードセルに使用されるひずみケージの一例の構造を示している。図１６は、本発明ロードセルの回路図を示している。図１７は、本発明のロードセルが応力による変形することを示す概念図である。図１８は、ロードセルに応力がかかった時にひずみケージが延伸された形状を示す図である。図１９は、ロードセルに応力がかかった時にひずみケージが圧縮された形状を示す図である。本実施形態では、ロードセル３０ａは、弾性部材３２と、４つのひずみケージＳ１〜Ｓ４と、中空部３３とを備える。弾性部材３２は、第１側辺３０１、第２側辺３０２、第３側辺３０３及び第４側辺３０４を備え、第１側辺３０１と第２側辺３０２とが互いに反対側であり、第３側辺３０３と第４側辺３０４とが互いに反対側であり、第３側辺３０３と第４側辺３０４とは、第１側辺３０１と第２側辺３０２との間に接続されている。中空部３３は、第１側辺３０１、第２側辺３０２、第３側辺３０３、第４側辺３０４の間に構成されている。好ましくは、第１側辺３０１は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行であり、第２側辺３０２は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行である。また、第３側辺３０３は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直であり、第４側辺３０４は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直である。なお、本発明はこれに限定されない。４つのひずみケージＳ１〜Ｓ４は、弾性部材３２の第３側辺３０３及び第４側辺３０４に固定されている。好ましくは、ひずみケージＳ１とひずみケージＳ４とは、空間的に互いに対向する２つのひずみケージであり、且つ、第３側辺３０３及び第４側辺３０４のそれぞれに配置されている。また、ひずみケージＳ２とひずみケージＳ３とは、空間的に互いに対向する２つのひずみケージであり、且つ第３側辺３０３及び第４側辺３０４のそれぞれに配置されている。本実施形態では、ロードセル３０ａの弾性部材３２は、例えば、アルミニウム、合金鋼、またはステンレス鋼で構成されるが、これには限定されない。弾性部材３２が中空部３３を貫通する。作用力が第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿ってロードセル３０ａの第２側辺３０２に作用すると、第２側辺３０２は第１側辺３０１に対して変位し、弾性部材３２がわずか変形する。ただし、過負荷は発生せず、変形後に元の形状に戻すことができる。弾性部材３２が変形すると、弾性部材３２上に固定されたひずみケージＳ１〜Ｓ４も変形するので、特定の範囲内で前記作用力を測定し、標準化することができる。本実施形態では、各ひずみケージＳ１〜Ｓ４は、例えば、金属線Ｗ０または金属シートで構成され、且つグリッドパターンのように弾性部材３２に取り付けられる。本実施形態では、図１６に示すように、４つのひずみケージＳ１〜Ｓ４は、ブリッジ回路として配置されている。ひずみケージＳ１〜Ｓ４が変形すると、対応の抵抗Ｒ１〜Ｒ４も変化する。ひずみケージＳ１〜Ｓ４に対応する抵抗Ｒ１〜Ｒ４の変化の結果として電圧Ｖを検出することができる。この電圧Ｖの変化は、ロードセル３０ａにかかった作用力に比例する。したがって、加えられた作用力の大きさは、ロードセル３０ａによって算出することができる。図１７〜図１９に示すように、ロードセル３０ａの一端部に回転モーター４０からの作用力を加えると、ロードセル３０ａは、回転モーター４０に加えられた作用力を電気信号に変換し、回転モーター４０によって生成された作用力を測定し、且つ標準化することができる。ロードセル３０ａに加えられた作用力が増加すると、電気信号も比例して変化する。本実施形態では、ロードセル３０ａの端部に加えられた作用力により、ひずみケージＳ１及びＳ３が張力下で引き伸ばされると、ひずみケージＳ１及びＳ３の金属線Ｗ１が長くなり、ひずみケージＳ１及びＳ３が対応する抵抗Ｒ１及びＲ３が増加する。圧力がかかっている場合、変化が逆になる。ロードセル３０ａの端部に加えられた作用力により、ひずみケージＳ２及びＳ４が圧力により圧縮されると、ひずみケージＳ２及びＳ４の金属線Ｗ２が短くなり、ひずみケージＳ２及びＳ４に対応する抵抗Ｒ２及びＲ４が減少する。ひずみケージＳ１〜Ｓ４が弾性部材３２に取り付けられることによって、ロードセル３０ａがわずかに変化した測定値を反映し、前記の力を特定の範囲で測定・標準化することが有利である。なお、本発明はこれに限定されない。

図２０は、本発明のリニアアクチュエーターに使用されるロードセルの第２使用例の構造を示している。本実施形態では、ロードセル３０ｂは、図１４に示すロードセル３０ａと同様であり、同じ構成要素番号は、同じ構成要素、構造および機能を表し、ここでは繰り返さない。本実施形態では、ロードセル３０ｂは、弾性部材３２に接続され且つ第１側辺３０１から第２側辺３０２の方向（即ち、Ｘ軸方向の反対方向）に向かって中空部３３に延在し、空間的にひずみケージＳ２及びひずみケージＳ３に対向する一対の位置制限部３４を更に備える。弾性部材３２と一対の位置制限部３４とは、第１方向において一対の隙間ｇを形成する（例えば、弾性部材３２と位置制限部３４との間は弧形を形成する）。ロードセル３０ｂに過度の力が加えられると、弾性部材３２は、弾性部材３２と位置制限部３４とが当接し、対応の隙間ｇが消えるまで変形する。この時、ロードセル３０ｂの変形は、特定の空間に制限される。位置制限部３４の支持及び位置制限により、ロードセル３０ｂの過度の力および変形による損傷を防ぐことができる。他の実施形態では、中空部３３及び位置制限部３４の輪郭は、実際の必要性に従って調整することができる。なお、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、ロードセル３０ｂは、２つの第１固定孔３５及び２つの第２固定孔３６を備える。２つの第１固定孔３５は、ネジまたはボルトでロードセル３０ｂを可動磁気バックプレーン２２に取り付けるために用いられる。２つの第２固定孔３６は、ネジまたはボルトでロードセル３０ｂを回転モーター４０の接続部材４１に取り付けるために用いられる。これによって、リニアモーター２０及び回転モーター４０はそれぞれロードセル３０ｂの第１側辺３０１及び第２側辺３０２に接続され、ロードセル３０ｂは、リニアモーター２０と回転モーター４０との間の第１方向での力センサとして機能し、回転モーター４０によって加えられた第１方向に平行な作用力を電気信号に変換する。

図２１及び図２２は、本発明のリニアアクチュエーターに使用されるロードセルの第３使用例の構造を示している。図２３は、図２１に示すロードセルの正面図である。図２４は、図２３の領域Ｐ１の拡大図である。本実施形態では、ロードセル３０ｃは、図２０に示すロードセル３０ｂと同様であり、同じ構成要素番号は、同じ構成要素、構造および機能を表し、ここでは繰り返さない。本実施形態では、ロードセル３０ｃは、弾性部材３２に接続され且つ第１側辺３０１から第２側辺３０２の方向（即ち、Ｘ軸方向の反対方向）に向かって中空部３３に延在する一対の位置制限部３４を備える。一対の位置制限部３４は、空間的に一対のひずみケージＳ２及びＳ３に対応する。一対の位置制限部３４の位置は、ひずみケージＳ２及びひずみケージＳ３の位置に隣接する。本実施形態では、弾性部材３２と前記一対の位置制限部３４は、例えば、一体化に構成され、更に、例えば、アルミニウム、合金鋼、またはステンレス鋼で構成されている。第１方向では、一対の隙間ｇは、弾性部材３２と前記一対の位置制限部３４との間に形成されている。前記一対の隙間ｇは、空間的に、一対のひずみケージＳ２及びＳ３。本実施形態では、各隙間ｇは、例えば、Ｚ軸方向の第１方向における、弾性部材（バネ部材）３２と位置制限部３４との間に間隔距離Ｄを有する。作用力は、例えば、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）または第１方向に反対する方向に、ロードセル３０ｃに加えると、バネ部材３２が変形し、且つ対応する隙間ｇの間隔距離Ｄが小さくなる。一方の隙間ｇの間隔距離Ｄが完全に消失するまで、ロードセル３０ｃは、特定の範囲内でロードセル３０ｃに加えられた作用力を正確に測定することができる。一方で、ロードセル３０ｃに加えられた作用力が特定の範囲を超えると、前記一対の隙間ｇのうちの一つの間隔距離Ｄが完全に消失し、位置制限部３４によって、ロードセル３０ｃの弾性部材３２の変形を特定の空間内に制限する。言い換えれば、間隔距離Ｄは、作用力に反比例する。一対の隙間ｇのうちの一つの間隔距離Ｄが０である場合、作用力はロードセル３０ｃが測定可能な特定の範囲よりも大きいことを意味している。この時、位置制限部３４が弾性部材３２を支持し、弾性部材３２の変形を制限することができる。本実施形態では、ロードセル３０ｃの位置制限部３４と弾性部材３２との間の隙間ｇは、例えば、０．２ ｍｍの間隔距離Ｄであり、５ｋｇ未満の力を測定するように構成されている。位置制限部３４と弾性部材３２との間に隙間ｇが設けられることによって、ロードセル３０ｃの弾性部材３２を制限することなく、ロードセル３０ｃが５０ｋｇより過度の力に耐えられる。位置制限部３４の支持及び位置制限により、ロードセル３０ｃの弾性部材３２が過度の作用力による変形で破損することを防ぐことができる。他の実施形態では、中空部３３及び位置制限部３４の輪郭は、実際の需要に従って調整することができる。本発明はこれに限定されない。

図２５は、本発明のリニアアクチュエーターに使用されるロードセルの第４使用例の構造を示す図である。図２６は、図２５に示すロードセルの正面図である。本実施形態では、ロードセル３０ｄは図２０図に示すロードセル３０ｂと同様であり、同じ構成要素番号は、同じ構成要素、構造および機能を表し、ここでは繰り返さない。本実施形態では、ロードセル３０ｄは接続部３７を更に備え、接続部３７は、弾性部材３２の第１側辺３０１と位置制限部３４との間に接続されている。本実施形態では、弾性部材３２及び接続部３７は、例えば、変形に必要な伸縮性を提供できるアルミニウムで構成されるが、これには限定されない。好ましくは、位置制限部３４は、例えば、支持及び変位制限に必要な剛性を提供できるステンレス鋼で構成されるが、これには限定されない。また、図２３のロードセル３０ｃと比較して、ロードセル３０ｄによって、位置制限部３４の体積をさらに減少させ、且つ、ロードセル３０ｄの中空部３３の体積を増大させることができる。ロードセル３０ｄにおける各隙間ｇは、ロードセル３０ｃの隙間ｇと同じ間隔距離Ｄを有する。位置制限部３４に対する中空部３３の体積比を大きくすることにより、ロードセル３０ｄの全体重量を低減することができる。他の実施形態では、中空部３３と位置制限部３４との輪郭は、実際の適用要件に従って調整することができ、本発明はこれに限定されない。

図２７は、本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。図２８は、本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。図２９は、本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。図３０は、本発明の第２実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。本実施形態では、リニアアクチュエーター１ａは図１〜図５に示すリニアアクチュエーター１と同様であり、同じ構成要素番号は、同じ構成要素、構造および機能を表し、ここでは繰り返さない。本実施形態では、接続回路基板７０、ロードセル３０、及び回転モーター４０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って一列に配置される。また、ロードセル３０と回転モーター４０とは、例えば、Ｌ字型の接続部材４１によって、互いに組み立てられる。第１実施形態におけるリニアアクチュエーター１の配置設計と比較して、リニアアクチュエーター１ａの配置設定では、スペースを節約し、全体のサイズを最小化するという利点を有する。もちろん、リニアアクチュエーター１及びリニアアクチュエーター１ａの配置設計は、実際の適用要件に従って調整することができ、本発明に限定されず、ここでは詳細を省略する。

図３１は、本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの外観を示す概念図である。図３２は、本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの内部構造を示す概念図である。図３３は、本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの構造分解図である。図３４は、本発明の第３実施形態におけるリニアアクチュエーターの可動磁気バックプレーンが固定コイルモジュールに対してスライドすることを示す概念図である。本実施形態では、リニアアクチュエーター１ｂは、図１〜図５に示すリニアアクチュエーター１と同様であり、同じ構成要素番号は、同じ構成要素、構造および機能を表し、ここでは繰り返さない。本実施形態では、ロードセル３０は、例えば、第１方向に垂直な第２方向（例えばＹ軸方向）に沿って配置され、可動磁気バックプレーン２２に設置及び積み重ねられている。すなわち、ベース１０におけるロードセル３０の投影と、ベース１０における可動磁気バックプレーン２２の投影とは、部分的に重なっている。また、ロードセル３０及び回転モーター４０ａは、接続部材４１に隣接し、且つ接続部材４１に取り付けられている。それによって、ロードセル３０及び回転モーター４０ａは、例えば、Ｚ軸方向の第１方向に沿って一列に配置されている。しかし、これに限定されない。通信プリント回路基板６０ａは、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）において、リニアモーター２０とロードセル３０とに隣接して設置されている。接続回路基板７０ａは、リニアモーター２０に取り付けられている。その結果、リニアモーター２０、ロードセル３０、回転モーター４０ａ、通信プリント回路基板６０ａ及び接続回路基板７０ａは、例えば、Ｚ軸方向の第１方向に沿って一列に配置され、リニアアクチュエーター１ｂの細長い配置設計を実現することができる。しかし、これには限定されない。リニアアクチュエーター１ｂの細長い配置設計によって、リニアアクチュエーター１ｂが第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に懸架されると、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配置された各構成要素がリニアアクチュエーター１ｂの全体の重心に近い。リニアアクチュエーター１ｂが第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って部品のピッキングおよび配置動作に適用される場合、リニアアクチュエーター１ｂを吊るして、各構成要素がリニアアクチュエーター１ｂの全体構造の重心に対して最も小さい偏位量を有する。リニアアクチュエーター１ｂがＸ軸方向またはＹ軸方向に沿って移動する時、またはリニアアクチュエーター１ｂの回転モーター４０ａに第１方向の力を作用する時、この構造は振動の発生を低減するのに役立つ。さらに、ある実施形態では、通信プリント回路基板６０ａは集積コネクタ６１ａを備え、集積コネクタ６１ａは、電纜８２ａを介して駆動部品８０に電気的に接続され、ロードセル３０のフィードバック及び回転モーター４０ａの情報を駆動部品８０に伝送する。リニアモーター２０及び回転モーター４０ａは、電力電纜８１ａを介して駆動部品８０に電気的に接続され、電力をリニアモーター２０及び回転モーター４０ａに供給する。本実施形態では、回路基板７０ａは、可動磁気バックプレーン２２上に固定されて接続され、リニアエンコーダ７４ａは、リニアアクチュエーター１ｂの全体積を最小化にするため、接続回路基板７０ａの下方に接続するように設けられている。本実施形態では、落下防止モジュール５０は、ベース１０と接続部材４１との間に設けられている。回転モーター４０ａ、ロードセル３０及びリニアモーター２０の可動磁気バックプレーン２２は、接続部材４１上に取り付けられている。それによって、可動磁気バックプレーン２２、ロードセル３０及び回転モーター４０ａの落下を防ぐことができる。本実施形態では、落下防止モジュール５０は、例えば、ベース１０及び接続部材４１にそれぞれ接続された２つの対向する端部を有するバネであるが、これには限定されない。他の実施形態では、リニアモーター２０、ロードセル３０、回転モーター４０ａ、落下防止モジュール５０、通信プリント回路基板６０ａ及び接続回路基板７０ａの配置は、実際に応じて調整することができる。なお、本発明はこれに限定されず、ここでは詳細を省略する。

上述したように、本発明は、リニアアクチュエーターによって生成された作用力を校正するためのロードセルを備えたリニアアクチュエーターを提供している。リニアアクチュエーターのロードセルの２つの反対側はそれぞれリニアモーターと回転モーターとに接続されているため、ロードセルとリニアモーターとがベースにおいて部分的に重なり合っており、リニアアクチュエーターの全体的なサイズを最小限に抑えることができる。また、リニアアクチュエーターにおける少なくとも２つの構成要素が第１方向に沿って一列に配置されるので、リニアアクチュエーターの全体的な構造が第１方向の重心に対して最小の偏位量を有し、リニアアクチュエーターが第１方向に吊り下げられ、部品のピッキングおよび配置操作に適用されることができる。つまり、ロードセルを有する本発明のリニアアクチュエーターが一列に配置されるように構成されている。リニアアクチュエーターが部品のピッキングおよび配置操作に適用される場合、リニアアクチュエーター全体の支持及びその重心は、部品のピッキングおよび配置操作の方向に偏位量を生成する。本発明のように細長い形状のように配列することによって、動きや力による揺れを防ぐことができる。ロードセルを有する本発明のリニアアクチュエーターが部品のピッキングおよび配置操作に適用される時、ロードセルによって、リニアアクチュエーターで生成された作用力を校正することができる。リニアアクチュエーターが往復運動の方式で部品のピッキングおよび配置操作に適用される時、部品にかかった作用力はロードセルで測定でき、且つ、往復運動中の作用力及び位置の校正もできる。これによって、往復運動中の位置精度を維持することができ、部品のピッキングおよび配置操作中の過度の圧縮（付勢）及び衝撃を受けて破損するのを回避することができる。また、ロードセルは、例えば、弾性部材と特定範囲内で作用力を測定するひずみケージとを備えるひずみケージ式ロードセルである。作用力がロードセルにかかった時、ロードセルの弾性部材はわずかに変形するが、過負荷になることはなく、変更後に元の形状に戻ることができる。弾性部材が変形すると、弾性部材に固定されたひずみケージも変形し、ひずみケージの変形が電気信号に変換される。電気信号がリニアアクチュエーターに接続される駆動部品にフィードバックすることができる。つまり、作用力の大きさは、ロードセルの出力で算出でき、且つリニアアクチュエーターに接続された駆動部品にフィードバックすることができる。これにより、接続された駆動部品がリニアアクチュエーターを制御し、部品のピッキングおよび配置操作を実行するときに位置精度を維持するのに役立つ。また、操作中の温度差の影響を排除し、作用力の再現性も実現できる。さらに、過負荷によるロードセルの不可逆的な永久変形及び材料のチッピングを回避するために、ロードセルの構造に制限部の特殊な設計が導入され、ロードセルが一定の空間範囲内にしか変形できない。制限部の支持及び変位制限により、過負荷変形によるロードセルの損傷を防ぐことができる。

本発明は、この技術に精通している人々によって多くの方法で改良することができるが、それらのいずれも、本特許出願の範囲の保護から逸脱していない。

１、１ａ、１ｂ：リニアアクチュエーター
１０：ベース
１１：蓋部材
１２：リニアガイド
２０：リニアモーター
２１：固定コイルモジュール
２１１：コイル部材
２２：可動磁気バックプレーン
２２１：第１群の磁気部材
２２２：第２群の磁気部材
２３：スライド部材
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ：ロードセル
３０１：第１側辺
３０２：第２側辺
３０３：第３側辺
３０４：第４側辺
３１：第２フレキシブル回路基板
３２：弾性部材
３３：中空部
３４：位置制限部
３５：第１固定孔
３６：第２固定孔
３７：接続部
４０、４０ａ：回転モーター
４１：接続部材
４２：作業フロントエンド
５０：落下防止モジュール
６０、６０ａ：通信プリント回路基板
６１：第１フレキシブルプリント回路基板
６１ａ：集積コネクタ
６２：第１コネクタ
６３：第２コネクタ
６４：第３コネクタ
７０、７０ａ：接続回路基板
７１：第４コネクタ
７２：第５コネクタ
７３：第６コネクタ
７４、７４ａ：リニアエンコーダ
８０：駆動部品
８１、８２、８２ａ：電纜
８１ａ、８３：電力電纜
９０：部品
９１：第１プラットフォーム
９２：第１受け座
９３：第２プラットフォーム
９４：第２受け座
ｇ：隙間
Ｃ：中心軸
Ｄ：間隔距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：抵抗
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：ひずみケージ
Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２：金属部材
Ｘ、Ｙ、Ｚ：軸

Claims (10)

1. 接続部品により第１方向に吊り下げられる、リニアアクチュエーターであって、
   前記リニアアクチュエーターは、ベースとリニアモーターとリニアエンコーダと回転モーターとロードセルとを備え、
   前記リニアモーターは、前記ベースに設置され、且つ、固定コイルモジュールと可動磁気バックプレーンとを備え、前記固定コイルモジュールが前記ベースに固定され、前記可動磁気バックプレーンが前記固定コイルモジュールに対して前記第１方向にスライド可能であり、
   前記リニアエンコーダは、前記ベースと前記リニアモーターの前記可動磁気バックプレーンとの間に設けられ、前記ベースに対する前記可動磁気バックプレーンの線形変位距離を測定し、
   前記回転モーターは、中心軸を中心に回転し、前記中心軸が前記第１方向に平行であり、
   前記ロードセルは、互いに反対側にある２つの側辺を備え、前記２つの側辺はそれぞれ前記第１方向に平行であり、前記リニアモーターの前記可動磁気バックプレーンと前記回転モーターはそれぞれ前記ロードセルの前記２つの側辺に接続され、前記ロードセルが前記回転モーターによって加えられた前記第１方向に平行な作用力を受け、且つ前記作用力を電気信号に変換するように構成される、ことを特徴とするリニアアクチュエーター。
2. 前記ロードセル、前記可動磁気バックプレーン、及び前記固定コイルモジュールのうちの少なくとも２つが第２方向に沿って前記ベースに積み重ねられ、前記第２方向が前記第１方向に垂直である、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
3. 前記ベースにおける前記ロードセルの投影と、前記ベースにおける前記可動磁気バックプレーンとが、少なくとも部分的に重なっており、前記ベースにおける前記可動磁気バックプレーンの投影と、前記ベースにおける前記固定コイルモジュールとが、少なくとも部分的に重なっている、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
4. 前記可動磁気バックプレーンは、空間的に前記固定コイルモジュールに対向し、且つ第１群の磁気部材と第２群の磁気部材とを備え、前記第１群の磁気部材及び前記第２群の磁気部材はそれぞれ前記可動磁気バックプレーンの互いに反対側にある２つの内表面に設置され、且つ前記固定コイルモジュールの互いに反対側にある２つの外表面に空間的に対向し、前記第１群の磁気部材が前記第１方向に沿って配置され、前記第２群の磁気部材が前記第１方向に沿って配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
5. 前記固定コイルモジュールは、前記第１方向に沿って順に配置される複数のコイル部材を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
6. 前記ベースは、リニアガイドを備え、前記リニアモーターは、前記可動磁気バックプレーンに取り付けられるスライド部材を備え、前記スライド部材は、スライド可能に前記リニアガイドに接続され、且つ、前記リニアガイドの長手方向に沿って自由に往復運動する、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
7. 前記回転モーターは接続部材を備え、前記回転モーターが前記接続部材を介して前記ロードセルに取り付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
8. 通信プリント回路基板及び接続回路基板を備え、前記通信プリント回路基板が前記ベースに取り付けられ、前記接続回路基板が前記リニアモーターの前記可動磁気バックプレーンに取り付けられ、前記通信プリント回路基板が前記接続回路基板に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
9. 前記リニアモーター、前記ロードセル、及び前記回転モーターのうちの少なくとも２つが前記第１方向に沿って配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。
10. 前記接続部品は、前記リニアアクチュエーターが駆動部品に接続される電纜である、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエーター。

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