JP6117281B2 - 電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置及びエアポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、気体の負圧及び／又は正圧を利用して、空圧機器を作動させる電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置及びエアポンプシステムに関する。

吸着パッド、エアチャック等の空圧機器は、圧縮空気をエネルギ源にして作動する。圧縮空気は、コンプレッサが大気を圧縮することで作られた後、必要とされる空圧機器に配管を通って供給される。

工場等の生産設備において、吸着パッド、エアチャック等の空圧機器は、これらをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させる３軸ロボットと組み合わせて使用されることがある。近年、省エネルギのため、３軸ロボットを、エアシリンダ又は油圧シリンダから電動モータを用いた電動アクチュエータに置き換えることが行われている（例えば特許文献１参照）。

特開2014-213437号公報

しかし、３軸ロボットを電動アクチュエータで置き換えても、吸着パッド、エアチャック等の空圧機器が圧縮空気を必要とする。エアーが使用できない環境下（例えば検査室等）では、新たにコンプレッサ、圧縮空気の配管等の大型設備を設置する必要があるという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、エアチャック、吸着パッド等の空圧機器を電動で作動させることができる電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ピストンが内蔵され、前記ピストンによって区画される第一室及び第二室に吸気と排気を兼用する吸排気ポートが設けられるエアシリンダと、電動モータを駆動源として用いて、前記エアシリンダに対して前記ピストンを相対的に直線運動させる電動アクチュエータと、を備え、前記電動アクチュエータが前記ピストンを直線運動させることによって発生する負圧及び正圧の空気を利用して、前記吸排気ポートに接続される空圧機器を作動させる電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置である。

本発明によれば、電動アクチュエータによってエアシリンダを作動させることで、空気の負圧及び／又は正圧を発生させることができ、吸着パッド、エアチャック等の空圧機器を電動で作動させることができる。

本発明の実施形態のエアポンプシステムの斜視図である。 本発明の実施形態のエアポンプ装置の斜視図である。 本実施形態のエアポンプ装置の側面図である。 本実施形態のエアポンプ装置の電動アクチュエータの側面図である。 本実施形態のエアポンプ装置のエアシリンダの断面図である。 本実施形態のエアポンプ装置に接続される空圧機器の斜視図である（図６（ａ）は吸着パッドの斜視図であり、図６（ｂ）はエアチャックの斜視図である）。 本発明の実施形態のエアポンプシステムの制御システムの構成を示す図である。 図７に示す制御システムの制御装置の機能ブロック図である。 図７に示す制御システムで行われるアクチュエータの制御のフローを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置及びエアポンプシステムの実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明の電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置及びエアポンプシステムは、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、本発明の実施形態のエアポンプシステムの斜視図である。本実施形態のエアポンプシステムは、エアポンプ装置１と、３軸ロボット２と、を備える。３軸ロボット２は、エアポンプ装置１にホース３を介して接続される吸着パッド４又はエアチャック５（図６（ａ）（ｂ）参照）をＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動させる。なお、以下においては、説明の便宜上、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚ軸方向（エアポンプ装置１の電動アクチュエータＡ４の作動する方向がＺ軸方向である）を用いて、エアポンプシステムの構成を説明する。

エアポンプ装置１の構成は、以下のとおりである。図２はエアポンプ装置１の斜視図を示し、図３はエアポンプ装置１の側面図を示す。図２に示すように、エアポンプ装置１は、電動アクチュエータＡ４（以下、単にアクチュエータＡ４という）と、アクチュエータＡ４の端部に連結部材としての連結板７を介して連結されるエアシリンダ６と、を備える。アクチュエータＡ４は、電動モータＭ４と、電動モータＭ４が取り付けられるアクチュエータ本体８と、アクチュエータ本体８にＺ軸方向に直線運動可能に支持されるスライダ９と、電動モータＭ４の出力軸の回転をスライダ９の直線運度に変換する運動変換機構としてのねじ装置１４と、を備える。電動モータＭ４を回転させると、スライダ９がアクチュエータ本体８に対してＺ軸方向に直線運動する。

図４は、カバーを取り外した状態のアクチュエータＡ４の側面図を示す。アクチュエータ本体８には、スライダ９が直線運動するのを案内するリニアガイド１１が配置される。リニアガイド１１は、アクチュエータ本体８に取り付けられる軌道部材１３と、軌道部材１３に沿って直線運動する摺動台１２と、を備える。軌道部材１３と摺動台１２との間には、転がり運動可能に多数の転動体が介在する。摺動台１２には、多数の転動体を循環させる循環路が設けられる。軌道部材１３に対して摺動台１２が移動するのに伴って、多数の転動体が循環路を循環する。摺動台１２には、ねじ装置１４を介してスライダ９が取り付けられる。スライダ９の直線運動は、ねじ装置１４を介してリニアガイド１１によって案内される。

スライダ９には、ねじ装置１４のナット１５が固定される。ナット１５には、ねじ装置１４のねじ軸１６が螺合する。ねじ軸１６のねじ溝とナット１５のねじ溝との間に、転がり運動可能に多数のボールを介在させることもできる。ねじ軸１６は、電動モータＭ４の出力軸に連結される。電動モータＭ４がねじ軸１６を回転させると、ナット１５に固定されるスライダ９が直線運動する。

電動モータＭ４には、電動モータＭ４の回転位置を検出するロータリーエンコーダ１７が搭載される。ロータリーエンコーダ１７は、電動モータＭ４の回転位置、ひいてはスライダ９のＺ軸方向の位置を検出する。後述するように、スライダ９にはエアシリンダ６のピストン２２（図５参照）が連結されるので、スライダ９の位置を検出することで、ピストン２２の位置を検出することができる。また、電動モータＭ４には、電動モータＭ４を制御する制御装置Ｄ４が取り付けられる。制御装置Ｄ４は、電動モータＭ４に電力を供給するドライバＲ４、このドライバＲ４に指令を送る制御部Ｃ４を有する（図７参照）。制御装置Ｄ４は、ロータリーエンコーダ１７からの信号に基づいて、スライダ９の位置が制御部Ｃ４の指令に一致するように電動モータＭ４を制御する。なお、ロータリーエンコーダ１７の替わりにスライダ９の位置を検出するリニアエンコーダを設けることも可能である。

図３に示すように、アクチュエータＡ４のＺ軸方向の端部には、板状の連結板７を介してエアシリンダ６が取り付けられる。連結板７のＺ軸方向の一方の面には、アクチュエータ本体８の一端部が固定され、連結板７のＺ軸方向の他方の面には、エアシリンダ６の一端部が片持ち支持される。

図５は、Ｚ軸方向に沿ったエアシリンダ６の断面図を示す。エアシリンダ６は、内部に円筒形のピストン収容空間を持つ本体２０と、本体２０の内部を往復するピストン２２と、ピストン２２に固定されるピストンロッド２１と、本体２０の一端部を塞ぐカバー２３と、本体２０の他端部をピストンロッド２１が摺動できるように塞ぐロッドカバー２４と、を備える。エアシリンダ６の内部は、ピストン２２によって第一室Ｓ１と第二室Ｓ２とに区画される。第一室Ｓ１及び第二室Ｓ２には、吸排気ポート２５，２６が設けられる。第一室Ｓ１の吸排気ポート２５には、フレキシブルなホース３（図１参照）を介して吸着パッド４又はエアチャック５が接続される。

図３に示すように、ピストンロッド２１とアクチュエータＡ４のスライダ９の移動方向とは平行である。エアシリンダ６及びアクチュエータＡ４を側方から見るとき、エアシリンダ６とアクチュエータＡ４とはＸ軸方向にオフセットしており（言い換えれば、エアシリンダ６の上下方向の中心線ＣＬ１とアクチュエータＡ４の上下方向の中心線ＣＬ２とはＸ軸方向にずれており）、ピストンロッド２１とアクチュエータＡ４とは、Ｚ軸方向に長さＬだけオーバーラップする。なお、図３には、ピストンロッド２１が縮んだ位置が示される。ピストンロッド２１が伸びた位置にあるとき、長さＬがより長くなる。図２に示すように、連結板７には、エアシリンダ６のピストンロッド２１が通過する孔７ａが空けられる。ピストンロッド２１の先端は、Ｌ字形のブラケット１８を介してスライダ９に連結されており、スライダ９が直線運動するとピストン２２が直線運動する。

図６（ａ）（ｂ）は、エアポンプ装置１が作動させる空圧機器を示す。空圧機器には、例えば図６（ａ）に示す吸着パッド４、図６（ｂ）に示すエアチャック５を用いることができる。吸着パッド４は、内部に真空を発生させてワークを吸着する一方、内部の真空を破壊してワークを離す。吸着パッド４に接続されるホース３の内部圧力を測定することで、吸着パッド４がワークを吸着しているか否かを検出することができる。エアチャック５は、例えば圧縮空気を駆動源として内部のピストンを往復させ、ピストンの往復を一対のフィンガ５ａ，５ｂの開閉に変換する。一対のフィンガ５ａ，５ｂに発生する圧力を測定することで、一対のフィンガ５ａ，５ｂがワークを掴んでいるか否かを検出することができる。

図５に示すように、アクチュエータＡ４がピストン２２を一方向にロッドカバー２４に向かって移動させると、第一室Ｓ１が負圧になり、第二室Ｓ２が正圧になる。第一室Ｓ１の負圧によって、吸着パッド４に真空が発生し、吸着パッド４がトレイ１９上のワークＷ（図１参照）を吸着できるようになる。このとき、第二室Ｓ２の吸排気ポート２６からは圧縮空気が排気される。これとは逆に、アクチュエータＡ４がピストン２２を他方向にカバー２３に向かって移動させると、第一室Ｓ１が正圧になり、第二室Ｓ２が負圧になる。第一室Ｓ１の正圧によって、吸着パッド４の真空が破壊され、吸着パッド４がトレイ１９上にワークＷを離すことができるようになる。このとき、第二室Ｓ２には吸排気ポート２６から大気が吸い込まれる。なお、この実施形態では、第一室Ｓ１の吸排気ポート２５のみに吸着パッド４又はエアチャック５を接続しているが、第一室Ｓ１及び第二室Ｓ２の両方の吸排気ポート２５，２６に吸着パッド４又はエアチャック５を接続することもできる。

図１に示すように、３軸ロボット２は、吸着パッド４又はエアチャック５を所定の位置に搬送する。３軸ロボット２の構成は、以下のとおりである。３軸ロボット２は、支柱３１に固定されるＸ軸アクチュエータＡ１と、Ｘ軸アクチュエータＡ１のスライダ３２に固定されるＹ軸アクチュエータＡ２と、Ｙ軸アクチュエータＡ２のスライダ３３に固定されるＺ軸アクチュエータＡ３と、を備える。各軸のアクチュエータＡ１〜Ａ３は、一軸方向に細長いアクチュエータ本体３５，３６，３７と、アクチュエータ本体３５，３６，３７に取り付けられる電動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、アクチュエータ本体３５，３６，３７に一軸方向に直線運動可能に支持されるスライダ３２，３３，３４と、電動モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の出力軸の回転をスライダ３２，３３，３４の直線運動に変換する運動変換機構と、を備える。運動変換機構は、例えばベルト及びプーリ、ねじ軸及びナット、ラック及びピニオン等から構成される。

Ｚ軸アクチュエータＡ３のスライダ３４には、吸着パッド４又はエアチャック５が取り付けられる。エアポンプ装置１は、Ｚ軸アクチュエータＡ３の負担を軽減するために、Ｘ軸アクチュエータＡ１のスライダ３２に取り付けられる。Ｘ軸アクチュエータＡ１のスライダ３２にはモーメントのバランスをとるように、Ｘ軸方向から見て一方の側にＹ軸アクチュエータＡ２が取り付けられ、他方の側にエアポンプ装置１が取り付けられる。

エアポンプ装置１を制御する制御装置Ｄ４、３軸ロボット２の各軸のアクチュエータＡ１〜Ａ３を制御する制御装置Ｄ１〜Ｄ３の構成は、以下のとおりである。図７に示すように、制御装置Ｄ４は、電動モータＭ４に電力を供給するドライバＲ４と、このドライバＲ４に指令を送る制御部Ｃ４と、を備える。制御装置Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれも、電動モータＭ１〜Ｍ３に電力を供給するドライバＲ１〜Ｒ３と、このドライバＲ１〜Ｒ３に指令を送る制御部Ｃ１〜Ｃ３と、を備える。制御装置Ｄ１〜Ｄ４の制御部Ｃ１〜Ｃ４は、プロセッサ及びそこで実行されるプログラム等によって構成される。

制御装置Ｄ１〜Ｄ４は、直列にデイジーチェイン４１で接続されており、制御装置Ｄ１〜Ｄ４間でＣＡＮ（Controller Area Network）通信が可能になっている。制御装置Ｄ１〜Ｄ４のそれぞれには制御装置Ｄ１〜Ｄ４を識別するためのＩＤ１〜ＩＤ４が設定され、制御部Ｃ１〜Ｃ３には該当するＩＤが格納される。制御装置Ｄ１〜Ｄ４のドライバＲ１〜Ｒ４には、ドライバＲ１〜Ｒ４に電力を供給するための電源線が接続される。

従来の一般的な制御システムにおいては、一台のマスター制御装置に複数のドライバを接続し、一台のマスター制御装置から複数のドライバに指令を送る。これに対して、本実施形態の制御システムにおいては、システム全体の制御を担うマスター制御装置が存在せず、システム全体の制御が各制御装置Ｄ１〜Ｄ４に分散して割り当てられる。そして、制御装置Ｄ１〜Ｄ４の制御部Ｃ１〜Ｃ４は、自らの制御装置Ｄ１〜Ｄ４のドライバＲ１〜Ｒ４にも指令を送ることができ、他の制御装置Ｄ１〜Ｄ４のドライバＲ１〜Ｒ４にも指令を送ることができる。

制御装置Ｄ１〜Ｄ４には、スクリプト（アクチュエータＡ１〜Ａ４を制御するためのプログラム）を書き換えるＰＣ等のスクリプト書換装置４２がＣＡＮ通信を介して接続可能である。もちろん、スクリプトの書き換えが必要でないときは、スクリプト書換装置４２と制御装置Ｄ１〜Ｄ４とを接続する必要はない。

図８は、制御装置Ｄ１〜Ｄ４を代表して、制御装置Ｄ４の制御部Ｃ４において実現される機能をイメージ化した機能ブロック図を示す。当該機能は、制御部Ｃ４のプロセッサ、入出力ポート、メモリ等のハードウェア、制御部Ｃ４のプロセッサで実行されるプログラムによって実現される。

制御装置Ｄ４の制御部Ｃ４には、入力部５１、出力部５２、ＩＤ保持部５３、座標データ保持部５４、スクリプト保持部５５、スクリプト書換受付部５６、プログラム実行部５７が形成される。入力部５１には、制御装置Ｄ４の入力ポートを介して、制御装置Ｄ４が直接的に対応するアクチュエータＡ４の駆動制御に必要なデータが入力される。入力部５１には、後述するように制御装置Ｄ４以外の制御装置（すなわち制御装置Ｄ１〜Ｄ３）から、アクチュエータＡ４用の指令も入力される。出力部５２は、入力部５１とは反対に、制御装置Ｄ４の出力ポートを介して、制御装置Ｄ４を除く制御装置（すなわち制御装置Ｄ１〜Ｄ３）に直接的に関連付けられたアクチュエータＡ１〜Ａ３を駆動するための指令を、各制御装置Ｄ１〜Ｄ３の制御部Ｃ１〜Ｃ３へと出力する。したがって、制御装置Ｄ４の制御部Ｃ４の出力部５２から出力された指令は、他の制御装置Ｄ１〜Ｄ３の制御部Ｃ１〜Ｃ３の入力部５１に入力される。ＩＤ保持部５３は、上記のとおり制御装置Ｄ１〜Ｄ４毎に設定されている識別用のＩＤを保持する。制御装置Ｄ４上のメモリには、当該識別用ＩＤ（制御装置Ｄ４の場合はＩＤ４）が保持される。座標データ保持部５４は、アクチュエータＡ４の駆動に関して該アクチュエータＡ４が取り得る座標データを格納する。後述するスクリプト保持部５５内のプログラムには、アクチュエータＡ４の移動先の座標を直接指定するコマンドが準備されており、当該コマンドの引数として座標データ保持部５４に保持されている座標データが利用される。なお、本実施形態では、座標データ保持部５４には、例えば最大で２５５個の座標データが保持される。

スクリプト保持部５５は、制御装置Ｄ４が直接関連付けられたアクチュエータＡ４の駆動制御に関するプログラム又は自らの制御装置Ｄ４以外の制御装置Ｄ１〜Ｄ３が直接関連付けられたアクチュエータＡ１〜Ａ３の駆動制御に関するプログラムを含むスクリプトを、制御装置Ｄ４内のメモリに保持する。スクリプトの詳細については後述するが、本実施形態で特筆すべきは、制御装置Ｄ４は、自らの制御装置Ｄ４以外の制御装置Ｄ１〜Ｄ３が直接関連付けられたアクチュエータＡ１〜Ａ３に対しても指令を出すことができることである。スクリプト書換受付部５６は、制御システムの外部からスクリプト書換装置４２によってスクリプトの書き換えが行われるとき、その書換指示を受け付ける。プログラム実行部５７は、スクリプト保持部５５が保持する駆動制御用のプログラム（スクリプト）を実行し、実際にアクチュエータＡ４の駆動制御を行う。当該プログラムでは、駆動対象となるアクチュエータＡ１〜Ａ４を制御装置Ｄ１〜Ｄ４の識別用ＩＤで指定することが可能であり、これによりプログラム実行部５７によって駆動制御の対象となるアクチュエータは、デイジーチェイン接続されている全てのアクチュエータＡ１〜Ａ４となる。

なお、図８には制御装置Ｄ４に関する機能ブロックを示しているが、他の制御装置Ｄ１〜Ｄ３についても実質的に同様の機能ブロックを有している。したがって、制御システム全体としては、それぞれの制御装置Ｄ１〜Ｄ４の制御部Ｃ１〜Ｃ４の入力部５１と出力部５２を介して、自らの制御装置Ｄ１〜Ｄ４が直接関連付けられたアクチュエータＡ１〜Ａ４だけではなく、自らの制御装置Ｄ１〜Ｄ４を除く他の制御装置Ｄ１〜Ｄ４の全部または一部に対して指令の送信が可能である。

アクチュエータＡ１、Ａ２，Ａ４の駆動制御について、図９に基づいて説明する。なお、説明を簡便にするために、図９ではアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ４の駆動制御に関して言及している。図９は、制御装置Ｄ１、Ｄ２それぞれの制御部Ｃ１，Ｃ２が有するスクリプト、および制御装置Ｄ２、Ｄ３それぞれの制御部Ｃ２，Ｃ３が有するポイントテーブルを図式化したものである。なお、図９では、制御装置Ｄ１についてはポイントテーブルが示されておらず、制御装置Ｄ４についてはスクリプトが示されてはいないが、これは本実施形態の説明の都合によるものであり、各制御装置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４は、必要に応じてスクリプト、ポイントテーブルのそれぞれを備えればよい。スクリプトは、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ４を駆動するための制御プログラムを複数行にわたって記載したプログラム群であり、一つの制御装置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４の制御部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４には、スクリプトが最大で８つ格納され、各スクリプトは最大で例えば２５５行の制御プログラムを含む。また、ポイントテーブルは、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ４を駆動させる際の、移動位置とその移動に要する移動時間との組み合わせからなる表である。本願発明の実施形態では、ポイントテーブルには、例えば最大で２５５個の移動位置と移動時間の組み合わせを含めることができる。当該スクリプトは、上記スクリプト保持部５５が保持しており、当該ポイントテーブルは、上記座標データ保持部５４が保持している。

図９に示される制御装置Ｄ１の制御部Ｃ１が実行するスクリプトＳｃ１は、Ｓ１１〜Ｓ１７までの７行の制御プログラムからなるスクリプトであり、制御装置Ｄ２の制御部Ｃ２が実行するスクリプトＳｃ２は、Ｓ２１〜Ｓ２５までの５行の制御プログラムからなるスクリプトである。スクリプトＳｃ１が実行されると、先ず、ステップＳ１１で、励磁処理が行われる。この励磁処理は、処理が行われる制御装置Ｄ１に直接関連付けられているアクチュエータＡ１に対してのみ行われる処理である。そのため、励磁処理では、処理の対象となるアクチュエータＡ１に直接関連付けられた制御装置Ｄ１のＩＤ情報を指定する。したがって、ステップＳ１１によって、アクチュエータＡ１が励磁起動される。次にステップＳ１２では、時間・相対位置移動の処理が行われる。ここで言う相対位置移動とは、現時点の位置を基準として行う相対的な移動を意味する。当該処理も、上記励磁処理と同様に、制御装置Ｄ１に直接関連付けられているアクチュエータＡ１に対してのみ行われる。そこで、当該処理の引数には、相対位置移動に関する時間と移動距離（パルス数）が設定される。図９のステップＳ１２では、アクチュエータＡ１に対して、２００ｍｓの時間で１０００ｐ（パルス）の相対移動を行う処理が行われる。

次に、ステップＳ１３では、スクリプト実行処理が行われる。当該処理は、自らの制御装置（本実施例の場合は制御装置Ｄ１）だけでなく、他の制御装置Ｄ２の制御部Ｃ２にもスクリプトを実行させるための処理である。そのため、当該処理の引数としては、実行されるスクリプトが保持されている制御装置Ｄ２のＩＤ２と、当該ＩＤ２によって指定された制御装置Ｄ２が実行するスクリプトの番号が設定される。図９に示す実施形態では、ステップＳ１３では、ＩＤ２で特定される制御装置Ｄ２の制御部Ｃ２のスクリプトＳｃ２の実行が行われる。なお、次のステップＳ１４は、動作完了待ちの処理を行うステップである。この動作完了待ち処理は、それまでに行われている処理（この場合はステップＳ１３の処理）が完了するまで、次のステップには進まず、待機する処理である。したがって、ステップＳ１３によって、スクリプトＳｃ２が実行され、それが完了するまでは、ステップＳ１５以降の処理は行われない。

ここで、スクリプトＳｃ２について簡潔に説明する。図９の右側に示すように、スクリプトＳｃ２は、Ｓ２１〜Ｓ２５までの５行の制御プログラムからなるスクリプトである。ステップＳ２１では、制御装置Ｄ２に直接関連付けられているアクチュエータＡ２の励磁起動処理が行われる。そして、ステップＳ２２では、同様にアクチュエータＡ２の時間・相対位置移動処理（１０００ｍｓの時間で５０００ｐの相対移動）が行われる。次に、ステップＳ２３では、「ポイントＧｏ」と称される処理が行われる。当該「ポイントＧｏ」処理は、指定されたＩＤを有する制御装置Ｄ４に関連付けられたアクチュエータＡ４において、指定されたポイントテーブルに従って、当該アクチュエータＡ４の移動処理を行う。当該処理では、自らの制御装置Ｄ２以外の制御装置Ｄ４をＩＤで指定することが可能であるため、自らの制御装置Ｄ２以外の制御装置Ｄ４に直接関連付けられたアクチュエータＡ４についても、ポイントテーブルに従った駆動処理が可能である。このポイントテーブルは、制御装置Ｄ１〜Ｄ４ごとに設定されているため、ユーザは、該制御装置Ｄ１〜Ｄ４に直接関連付けられたアクチュエータＡ１〜Ａ４の駆動状況を把握しやすく、当該アクチュエータＡ１〜Ａ４の駆動制御が容易となる。ステップＳ２３では、「ポイントＧｏ」処理の引数として、制御装置Ｄ４のＩＤであるＩＤ４と、制御装置Ｄ４が有するポイントテーブルを指定するＰＴ１が設定されている。これにより、制御装置Ｄ２側から、制御装置Ｄ４に直接関連付けられているアクチュエータＡ４が、指定されたポイントテーブルＰＴ１に従って駆動制御される。ポイントテーブルＰＴ１は、アクチュエータＡ４の絶対位置と到達時間をテーブルに表したものであり、最大２５５ポイントまで記録可能である。

次に、ステップＳ２４では、ステップＳ２３による「ポイントＧｏ」処理が完了するまでの待機処理が行われ、当該「ポイントＧｏ」処理が完了するとステップＳ２５に移行し、アクチュエータＡ２の励磁遮断処理が行われる。以上までの一連の処理によって、スクリプトＳｃ２で特定されるアクチュエータＡ２の駆動制御が完了する。上記のとおり、このＳｃ２の実行は、制御装置Ｄ１側でのスクリプトＳｃ１に含まれるステップＳ１３によって起動されたものであるから、上記スクリプトＳｃ２による一連の処理が完了すると、ステップＳ１４での動作完了確認の後にステップＳ１５の処理が行われる。

ステップＳ１５では、上述した「ポイントＧｏ」と称される処理が行われる。ここでは、「ポイントＧｏ」処理の引数として、制御装置Ｄ２のＩＤであるＩＤ２と、制御装置Ｄ２が有するポイントテーブルを指定するＰＴ２が設定されている。これにより、制御装置Ｄ１側から、制御装置Ｄ２に直接関連付けられているアクチュエータＡ２が、ポイントテーブルＰＴ２に従って駆動制御される。

ステップＳ１５の次は、ステップＳ１６にて動作完了待ちの処理が行われる。したがって、ステップＳ１５での「ポイントＧｏ」処理が完了するまでＳ１７以降の処理が行われない。制御装置Ｄ２からアクチュエータＡ２の「ポイントＧｏ」処理が完了したことが制御装置Ｄ１へ伝えられると、ステップＳ１６で動作完了の判断を行い、ステップＳ１７の処理が行われる。ステップＳ１７では、アクチュエータＡ１の励磁遮断処理が行われる。

このように本実施形態のアクチュエータの駆動制御では、制御装置Ｄ１は、自らの制御装置Ｄ１に直接関連付けられているアクチュエータＡ１の駆動制御だけではなく、ステップＳ１３やステップＳ１５の処理に示すように、デイジーチェインで接続されている制御装置Ｄ２を介してアクチュエータＡ２の駆動も制御可能である。一方で、制御装置Ｄ２においても、自らの制御装置Ｄ２に直接関連付けられているアクチュエータＡ２の駆動制御だけではなく、ステップＳ２３の処理に示すように、デイジーチェインで接続されている制御装置Ｄ４を介してアクチュエータＡ４の駆動も制御可能である。すなわち、自らの制御装置Ｄ２を除く他の制御装置Ｄ４に対して、アクチュエータＡ４の駆動制御を行うための指令の送信が可能である。これにより、制御システムに含まれる制御装置Ｄ１〜Ｄ４のそれぞれが全てのアクチュエータＡ１〜Ａ４に対してその駆動制御が可能となるようにシステム構築がなされている。

以上に本発明のエアポンプシステムの構成を詳細に説明した。本実施形態のエアポンプシステムによれば以下の効果を奏する。

電動アクチュエータＡ４によってエアシリンダ６を作動させることで、空気の負圧及び／又は正圧を発生させることができ、吸着パッド４又はエアチャック５を電動で作動させることができる。吸着パッド４又はエアチャック５を作動させるための大掛かりなコンプレッサが不要であり、コンパクトなエアポンプ装置１にすることができる。

電動アクチュエータＡ４にエンコーダ１７を搭載し、エアシリンダ６のピストン２２の位置を制御するので、エアシリンダ６に発生する負圧及び／又は正圧の大きさを調節することができる。したがって、吸着パッド４の吸着の強さ又はエアチャック５の把持の強さをワークに合わせて調節することができる。

エアシリンダ６及び電動アクチュエータＡ４を側方から見るとき、エアシリンダ６のピストンロッド２１と電動アクチュエータＡ４とがオフセットするように連結板７を介して連結され、ピストンロッド２１とアクチュエータ本体８とがオーバーラップするので、エアポンプ装置１をＺ軸方向にコンパクトにすることができる。

電動アクチュエータＡ４を、電動モータＭ４と、アクチュエータ本体８と、アクチュエータ本体８に直線運動可能に支持されるスライダ９と、電動モータＭ４の出力軸の回転をスライダ９の直線運動に変換するねじ装置１４と、から構成するので、電動アクチュエータＡ４の機能とエアシリンダ６の機能とを分離することができる。したがって、電動アクチュエータＡ４及びエアシリンダ６の種類及びサイズの変更が容易になり、吐出空気量を変更することも容易になる。また、運動変換機構として、ねじ装置１４を用いるので、エアシリンダ６に発生する負圧及び正圧に負けずにピストン２２を移動させることができる。

エアポンプ装置１を少なくとも一軸のアクチュエータＡ１〜Ａ３に組み合わせることで、少なくとも一軸のアクチュエータＡ１〜Ａ３を制御するのと同様に吸着パッド４又はエアチャック５を制御することができる。空圧機器を制御するための専用の制御装置が不要になるので、制御システムを簡単に効率的に構築できる。

エアポンプ装置１を制御する制御装置Ｄ４の制御部Ｃ４が、自らの制御装置Ｄ４のドライバＲ４にも他の制御装置Ｄ１〜Ｄ３のドライバＲ１〜Ｒ３にも指令を送ることができ、また、少なくとも一軸のアクチュエータＡ１〜Ａ３を制御する制御装置Ｄ１〜Ｄ３の制御部Ｃ１〜Ｃ３が、自らのドライバＲ１〜Ｒ３にも他の制御装置Ｄ４のドライバＲ４にも指令を送ることができるので、制御システムをより簡単に効率的に構築できる。

なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に具現化可能である。例えば、上記実施形態のエアポンプシステムでは、エアポンプ装置を３軸ロボットと組み合わせているが、１軸又は２軸ロボットと組み合わせることもできるし、３軸以上のロボットと組み合わせることもできる。また、エアポンプ装置を複数設けて、複数の吸着パッド又はエアチャックでワークを掴むこともできる。

上記実施形態では、空圧機器として吸着パッド又はエアチャックを使用しているが、空圧機器の用途はワークを掴むことに限定されることはなく、例えば、空圧機器としてエアシリンダ又はエアロータリーアクチュエータを使用することもできる。

１…エアポンプ装置、２…３軸ロボット（少なくとも一軸のアクチュエータ）、４…吸着パッド（空圧機器）、５…エアチャック（空圧機器）、６…エアシリンダ、７…連結板（連結部材）、９…スライダ（移動体）、１４…ねじ装置（運動変換機構）、１７…ロータリーエンコーダ（エンコーダ）、２１…ピストンロッド、２２…ピストン、Ａ１…Ｘ軸アクチュエータ、Ａ２…Ｙ軸アクチュエータ、Ａ３…Ｚ軸アクチュエータ、Ａ４…電動アクチュエータ、Ｄ１〜Ｄ４…制御装置、Ｃ１〜Ｃ４…制御部、Ｒ１〜Ｒ４…ドライバ、Ｍ１〜Ｍ４…電動モータ、Ｗ…ワーク、

Claims (6)

1. ピストンが内蔵され、前記ピストンによって区画される第一室及び第二室に吸気と排気を兼用する吸排気ポートが設けられるエアシリンダと、
   電動モータを駆動源として用いて、前記エアシリンダに対して前記ピストンを相対的に直線運動させる電動アクチュエータと、を備え、
   前記電動アクチュエータが前記ピストンを直線運動させることによって発生する負圧及び正圧の空気を利用して、前記吸排気ポートに接続される空圧機器を作動させる電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置。
2. 前記電動アクチュエータには、前記ピストンの位置を制御するためのエンコーダが搭載されることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置。
3. 前記エアシリンダ及び前記電動アクチュエータを側方から見るとき、
   前記エアシリンダと前記電動アクチュエータとがオフセットするように連結部材を介して連結され、
   前記エアシリンダの前記ピストンが固定されるピストンロッドと前記電動アクチュエータとがオーバーラップすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置。
4. 前記電動アクチュエータは、前記電動モータが取り付けられるアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体に直線運動可能に支持される移動体と、前記電動モータの出力軸の回転を前記移動体の直線運動に変換するねじ装置と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータを用いたエアポンプ装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエアポンプ装置と、
   電動モータを駆動源として用いて、前記空圧機器を少なくとも一軸方向に移動させる少なくとも一軸のアクチュエータと、を備えることを特徴とするエアポンプシステム。
6. ピストンが内蔵されるエアシリンダと、電動モータを駆動源として用いて、前記エアシリンダに対して前記ピストンを相対的に直線運動させる電動アクチュエータと、を備え、前記電動アクチュエータが前記ピストンを直線運動させることによって発生する負圧及び／又は正圧の空気を利用して、空圧機器を作動させるエアポンプ装置と、
   電動モータを駆動源として用いて、前記空圧機器を少なくとも一軸方向に移動させる少なくとも一軸のアクチュエータと、
   前記エアポンプ装置を制御する制御装置と、
   前記少なくとも一軸のアクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
   前記エアポンプ装置を制御する前記制御装置は、前記エアポンプ装置の前記電動モータに電力を供給するドライバと、このドライバに指令を送る制御部と、を有し、
   前記少なくとも一軸のアクチュエータを制御する前記制御装置は、前記少なくとも一軸のアクチュエータの前記電動モータに電力を供給するドライバと、このドライバに指令を送る制御部と、を有し、
   前記エアポンプ装置を制御する前記制御装置の前記制御部が、前記少なくとも一軸のアクチュエータを制御する前記制御装置の前記ドライバにも指令を送ることができ、
   前記少なくとも一軸のアクチュエータを制御する前記制御装置の前記制御部が、前記エアポンプ装置を制御する前記制御装置の前記ドライバにも指令を送ることができるように構成されるエアポンプシステム。

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