JP7223023B2 - アクチュエータシステム - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータシステムに関する。

ワークのピックアップとプレイスとを行うアクチュエータとして、中空のシャフトの先端部をワークに接触させた状態で、シャフト内を負圧することで、シャフトの先端部にワークを吸着させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００９－１６４３４７号公報

上記従来技術のようなアクチュエータによってワークのピックアップを行う場合には、シャフトの先端部がワークに接触していることや、シャフトの先端部にワークが吸着されていること等をセンシングし、それらのセンシング結果に基づいてシャフトの位置やシャフト内の圧力等を制御する必要がある。

ところで、アクチュエータと通信網を介して接続されるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御装置が、シャフトの位置やシャフト内の圧力を制御すると、各種センサのセンシング結果が通信網を介してアクチュエータから制御装置へ送信されるとともに、各種センサのセンシング結果に基づいて生成される制御信号が通信網を介して制御装置からアクチュエータへ送信されることになるため、制御装置とアクチュエータとの間における各種信号の授受に時間がかかる可能性がある。それにより、各種センサによるセンシングが行われてから、それらのセンシング結果に応じた制御内容がアクチュエータの動作に反映されるまでにかかる時間も長くなる虞がある。その結果、タクトタイムが長くなったり、ワークにダメージを与えたりする可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークのピックアップを行うアクチュエータの制御システムにおいて、タクトタイムの短縮やワークのダメージ軽減に寄与することができる技術を提供することにある。

本発明に係るアクチュエータシステムは、
軸方向に移動可能な部材であって、その先端部がワークを保持可能に構成される可動部材を備え、前記可動部材を軸方向へ移動させることで該可動部材の先端部を所定の位置へ移動させ、前記可動部材の先端部に保持力を発生させることで該先端部にワークを保持させて、該ワークのピックアップを行うアクチュエータと、
前記ワークに作用する外力に相関する物理量を検出するための外力検知センサと、
前記アクチュエータ、及び前記外力検知センサと通信網を介さずに接続され、ワークのピックアップを要求する信号であるピックアップ要求信号を受信したときに、前記外力検知センサのセンシング結果に基づいて前記可動部材の軸方向への移動およびまたは前記シャフトの先端部の保持力を制御することで、前記アクチュエータにワークのピックアップ動作を行わせるためのヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットと通信網を介して接続され、前記ヘッドユニットに対して前記ピックアップ要求信号を送信するための制御装置と、
を備える。

本発明によれば、ワークのピックアップを行うアクチュエータの制御システムにおいて、タクトタイムの短縮やワークのダメージ軽減に寄与することができる。

本実施形態に係るアクチュエータシステムの概略構成を示す図である。 実施形態に係るアクチュエータの外観図である。 実施形態に係るアクチュエータの内部構造を示した概略構成図である。 実施形態に係るシャフトハウジングとシャフトの先端部との概略構成を示した断面図である。 アクチュエータシステムの各構成要素間で送受信されるデータの流れ、及び各構成要素が行う処理の流れの概略を示すフロー図である。 ヘッド回路で行われるピックアップ処理の流れを示すフロー図である。 ヘッド回路で行われるプレイス処理の流れを示すフロー図である。

本発明に係るアクチュエータシステムは、アクチュエータ、外力検知センサ、ヘッドユニット、及び制御装置を備える。アクチュエータは、軸方向に移動可能な可動部材を備えている。可動部材の先端部は、ワークを保持可能に構成されている。ワークを保持する方法としては、例えば、可動部材の先端部に負圧を発生させることで該先端部にワークを吸着する方法や、可動部材の先端部にグリッパやマニピュレータ等を取り付けてワークを把持する方法等を用いることができる。また、アクチュエータは、上記可動部材の先端部がワークを保持する際に該ワークに作用する外力に相関する物理量を検出するための外力検知センサが設けられる。アクチュエータは、該外力検知センサのセンシング結果に基づいて、可動部材の軸方向への移動およびまたは可動部材の先端部の保持力を制御することができる。

上記したアクチュエータによってワークのピックアップが行われる場合には、可動部材の先端部に保持力を発生させることで、該先端部にワークを保持させる。そして、可動部材の先端部にワークを保持させた状態で、該可動部材を軸方向上側へ移動させることで、ワークのピックアップが達成される。なお、可動部材の先端部にワークを保持させるべく該先端部の保持力を増加させていく過程において、該先端部の保持力が適正な保持力に達してから保持力の増加を停止させるまでの時間が長くなると、タクトタイムが長くなったり、可動部材の先端部やワークにダメージを与えたりする可能性がある。そのため、可動部材の先端部の保持力が適正な保持力に達した際には、外力検知センサのセンシング結果から可動部材の先端部の保持力が適正な保持力に達したことを速やかに判定して、保持力の増加を速やかに停止させるとともに可動部材の軸方向上側への移動を速やかに開始させる必要がある。

ここで、仮にアクチュエータと通信網を介して接続される、ＰＬＣ等のような制御装置によって、可動部材の軸方向への移動や可動部材の先端部の保持力が制御されると、外力検知センサのセンシング結果が通信網を介してアクチュエータ側から制御装置へ送信されることになるため、制御装置が外力検知センサのセンシング結果を取得するまでに時間がかかる可能性がある。それにより、タクトタイムが不要に増加したり、可動部材の先端部やワークがダメージを受けたりする可能性がある。斯様な問題は、アクチュエータが可動部材の先端部に負圧を発生させることで該先端部にワークを吸着する構成において顕著になり易い。

可動部材の先端部に負圧を発生させることで該先端部にワークを吸着する構成においては、例えば、可動部材は、軸方向に移動可能なシャフトであって、その先端部に中空部を有するように構成される。その場合、アクチュエータは、例えば、シャフトを軸方向へ移動させることで該シャフトの先端部を該先端部がワークに接触する位置（所定の位置）へ移動させ、中空部に負圧を発生させることでシャフトの先端部にワークを吸着させて、該ワークのピックアップを行うように構成される。また、外力検知センサは、例えば、シャフトを軸方向へ移動させるための動力をシャフトに伝達するための部材である伝達部材に設けられ、シャフトに作用する荷重を検知するための荷重検知センサと、シャフトの中空部を負圧にする際に該中空部から吸い出される空気が流通する通路である空気通路に取り付けられ、シャフトの先端部にワークが吸着されていることを検知するための吸着検知センサと、を含むように構成される。

上記したように構成されるアクチュエータでは、荷重検知センサのセンシング結果に基づいてシャフトの先端部がワークに接触しているか等を判定することができる。また、上記したように構成されるアクチュエータでは、吸着検知センサのセンシング結果に基づいてシャフトの先端部にワークが吸着されているかを判定することができる。斯様なアクチュエータによってワークのピックアップが行われる場合には、先ず、ワークの置かれている場所の上方からシャフトを軸方向下側へ移動させて、シャフトの先端部をワークに接触させる。なお、シャフトの先端部がワークに接触した後もシャフトの軸方向下側への移動が継続されると、シャフトの先端部やワークに過大な荷重がかかることで、シャフトの先端部やワークにダメージを与えてしまう虞がある。そのため、シャフトの先端部がワークに接触した際には、荷重検知センサのセンシング結果からシャフトの先端部とワークとの接触を速やかに判定するとともに、シャフトの軸方向下側への移動を速やかに停止させる必要がある。

ここで、仮にアクチュエータと通信網を介して接続される制御装置によって、シャフトの軸方向への移動が制御されると、荷重検知センサのセンシング結果が通信網を介してアクチュエータ側から制御装置へ送信されることになるため、制御装置が荷重検知センサのセンシング結果を取得するまでに時間がかかる可能性がある。それにより、シャフトの先端部がワークに接触した時点から、シャフトの先端部とワークとの接触を制御装置が判定する時点までのタイムラグが大きくなる可能性がある。さらに、制御装置がシャフトの先端部とワークとの接触を判定した後に、シャフトの軸方向下側への移動を停止させるための制御信号（停止要求）が制御装置からアクチュエータへ通信網を介して送信されると、アクチュエータが上記停止要求を受け取るまでに時間がかかる可能性がある。それにより、シャフトの先端部とワークとの接触を制御装置が判定した時点から、上記停止要求に応じた動作をアクチュエータが開始する時点までのタイムラグが大きくなる可能性もある。よって、アクチュエータと通信網を介して接続される制御装置によってシャフトの軸方向への移動が制御されると、シャフトの先端部がワークに接触した時点から、シャフトの軸方向下側への移動が停止される時点までの時間が長くなることで、シャフトの先端部がワークに接触した後もシャフトの軸方向下側への移動が継続されてしまい、シャフトの先端部やワークがダメージを受ける可能性がある。

また、上記アクチュエータによってワークのピックアップが行われる場合には、シャフトの先端部をワークに接触させた状態において該先端部に負圧を発生させることで、該先端部にワークを吸着させる。そして、シャフトの先端部にワークを吸着させた状態で、該シャフトを軸方向上側へ移動させることで、ワークのピックアップが達成される。なお、シャフトの先端部がワークに接触した時点から中空部内の空気の吸引が開始される時点までの時間や、シャフトの先端部にワークが吸着された時点からシャフトの軸方向上側への移動が開始される時点までの時間が長くなると、タクトタイムが不要に長くなる虞がある。そのため、シャフトの先端部がワークに接触した際には、荷重検知センサのセンシング結果からシャフトの先端部とワークとの接触を速やかに判定するとともに、中空部内の空気の吸引を速やかに開始させる必要がある。そして、シャフトの先端部にワークが吸着された際には、吸着検知センサのセンシング結果からシャフトの先端部とワークとの吸着を速やかに判定するとともに、シャフトの軸方向上側への移動を速やかに開始させる必要がある。

ここで、アクチュエータと通信網を介して接続される制御装置によってシャフトの軸方向への移動や中空部の圧力が制御されると、前述したように、シャフトの先端部がワークに接触した時点から、シャフトの先端部とワークとの接触を制御装置が判定する時点までのタイムラグが大きくなり、さらに、シャフトの先端部とワークとの接触を制御装置が判定した時点から、アクチュエータが中空部内の空気の吸引を開始する時点までのタイムラグも大きくなる可能性がある。また、吸着検知センサのセンシング結果が通信網を介してアクチュエータ側から制御装置へ送信されることになるため、制御装置が吸着検知センサのセンシング結果を取得するまでに時間がかかる可能性がある。それにより、シャフトの先端部にワークが吸着された時点から、シャフトの先端部とワークとの吸着を制御装置が判定する時点までのタイムラグが大きくなる可能性がある。そして、制御装置がシャフトの先端部とワークとの吸着を判定した後に、シャフトの軸方向上側への移動を開始させるための制御信号（上昇要求）が制御装置からアクチュエータへ通信網を介して送信されると、アクチュエータが上記上昇要求を受け取るまでに時間がかかる可能性がある。それにより、シャフトの先端部とワークとの吸着を制御装置が判定した時点から、上記上昇要求に応じた動作をアクチュエータが開始する時点までのタイムラグが大きくなる可能性もある。よって、アクチュエータと通信網を介して接続される制御装置によってシャフトの軸方向への移動や中空部の圧力が制御されると、タクトタイムが不要に増加する可能性がある。

上記した種々の問題に対し、本発明に係るアクチュエータシステムでは、アクチュエータ、荷重検知センサ、及び吸着検知センサと通信網を介さずに接続されるヘッドユニットを、アクチュエータと制御装置との間に配置し、該ヘッドユニットが、荷重検知センサ及び吸着検知センサのセンシング結果に基づいて、シャフトの軸方向への移動及び中空部の圧力を制御するようにした。これに伴い、制御装置は、シャフトの軸方向への移動及び中空部の圧力を制御する機能を有さず、ワークのピックアップを要求する信号（ピックアップ要求信号）を、通信網を介してヘッドユニットへ送信する機能を有するようにした。斯様に構成されるアクチュエータシステムによれば、アクチュエータ側とヘッドユニットとの間で信号を授受することで、ワークのピックアップを行うことが可能になるため、前述した種々のタイムラグを小さく抑えることができる。それにより、ワークをピックアップすべくシャフトが軸方向下側へ移動させられる場合には、シャフトの先端部がワークに接触した時点からシャフトの軸方向下側への移動が停止される時点までの時間が短くなることで、シャフトの先端部がワークに接触した後もシャフトの軸方向下側への移動が継続されることが抑制され、シャフトの先端部やワークがダメージを受けることも抑制される。また、シャフトがワークに接触した時点から中空部内の空気の吸引が開始される時点までの時間を短く抑えることができるとともに、シャフトの先端部にワークが吸着された時点からシャフトの軸方向上側への移動が開始される時点までの時間も短く抑えることもできるため、タクトタイムの不要な増加を抑制することも可能になる。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態＞
（システム構成）
図１は、本発明に係わるアクチュエータシステム８００の概略構成を示す図である。アクチュエータシステム８００は、ワークのピックアップとプレイスを行うためのアクチュエータ１と、アクチュエータ１の位置を変更するための移動装置８０１と、移動装置８０１を制御するための制御装置（ＰＬＣ）８０２と、アクチュエータ１を制御するためのコントローラ８０３と、を備える。

（移動装置８０１）
移動装置８０１は、アクチュエータ１を第１の水平軸方向及び第１の水平軸方向に直行する第２の水平軸方向に移動自在に支持するための運動案内装置である。なお、以下では、第１の水平軸を「Ｘ軸」と称し、第２の水平軸を「Ｙ軸」と称する。移動装置８０１は、図１に示すように、Ｘ軸方向に延在する第１レール８０１ａと、第１レール８０１ａに対してＸ軸方向に相対移動可能に組み付けられる第１キャリッジ８１０ａと、第１キャリッジ８１０ａを第１レール８０１ａに対してＸ軸方向へ相対移動させるための第１駆動装置８１１ａと、を備える。さらに、移動装置８０１は、Ｙ軸方向に延在する第２レール８０１ｂと、第２レール８０１ｂに対してＹ軸方向に相対移動可能に組み付けられる第２キャリッジ８１０ｂと、第２キャリッジ８１０ｂを第２レール８０１ｂに対してＹ軸方向へ相対移動させるための第２駆動装置８１１ｂと、を備える。そして、第１キャリッジ８１０ａには、アクチュエータ１が固定される一方で、第２キャリッジ８１０ｂには、第１レール８０１ａの基端側が固定される。移動装置８０１の第１駆動装置８１１ａ及び第２駆動装置８１１ｂは、ネットワークＮ１を介して、ＰＬＣ８０２と接続される。ここでいうネットワークＮ１は、例えば、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）の通信網である。ＰＬＣ８０２が通信網を介して第１駆動装置８１１ａ及び第２駆動装置８１１ｂを制御することにより、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置を変更することができる。なお、移動装置８０１の構成は、図１に示す例に限定されるものではなく、例えば、第２レール８０１ｂの代わりに、第１レール８０１ａを回動させるための装置を用いることで、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置を変更してもよい。要するに、移動装置８０１は、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置を変更可能な構成であれば、周知の装置を用いる他の構成を採用してもよい。

（アクチュエータ１）
図２は、本実施形態に係るアクチュエータ１の外観図である。アクチュエータ１は外形が略直方体のハウジング２を有しており、ハウジング２には、蓋２００が取り付けられている。図３は、本実施形態に係るアクチュエータ１の内部構造を示した概略構成図である。ハウジング２の内部には、シャフト１０の一部が収容されている。このシャフト１０の先端部１０Ａ側は、中空となるよう形成されている。シャフト１０及びハウジング２の材料には、例えば金属（例えばアルミニウム）を用いることができるが、樹脂等を用いることもできる。なお、以下の説明においては、Ｘ－Ｙ－Ｚ直交座標系を設定し、このＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系を参照しつつ各部材の位置について説明する。ハウジング２の最も大きな面の長辺方向であってシャフト１０の中心軸１００の方向をＺ軸方向とし、ハウジング２の最も大きな面の短辺方向をＸ軸方向とし、ハウジング２の最も大きな面と直交する方向をＹ軸方向とする。これらＸ軸方向及びＹ軸方向は、前述の図１に示したＸ軸方向及びＹ軸方向と同方向を示すものとする。また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸及びＹ軸を含む面に対して垂直な方向であり、本例では鉛直方向を示すものとする。なお、以下では、図２、３におけるＺ軸方向の上側をアクチュエータ１の上側とし、図２，３におけるＺ軸方向の下側をアクチュエータ１の下側とする。また、図２、３におけるＸ軸方向の右側をアクチュエータ１の右側とし、図２、３におけるＸ軸方向の左側をアクチュエータ１の左側とする。また、図２、３におけるＹ軸方向の手前側をアクチュエータ１の手前側とし、図２、３におけるＹ軸方向の奥側をアクチュエータ１の奥側とする。ハウジング２は、Ｚ軸方向の寸法がＸ軸方向の寸法よりも長く、Ｘ軸方向の寸法がＹ軸方向の寸法よりも長い。ハウジング２は、Ｙ軸方向と直交する一つの面（図２における手前側の面）に相当する箇所が開口しており、この開口を蓋２００によって閉塞している。蓋２００は、例えばネジによってハウジング２に固定される。

ハウジング２内には、シャフト１０をその中心軸１００回りに回転させる回転モータ２０と、シャフト１０をその中心軸１００に沿った方向（すなわち、Ｚ軸方向）にハウジング２に対して相対的に直動させる直動モータ３０と、エア制御機構６０とが収容されている。また、ハウジング２のＺ軸方向の下端面２０２には、シャフト１０が挿通されたシャフトハウジング５０が取り付けられている。ハウジング２には、下端面２０２から該ハウジング２の内部に向かって凹むように凹部２０２Ｂが形成されており、この凹部２０２Ｂにシャフトハウジング５０の一部が挿入される。この凹部２０２ＢのＺ軸方向の上端部には、Ｚ軸方向に貫通孔２Ａが形成されており、この貫通孔２Ａ及びシャフトハウジング５０をシャフト１０が挿通される。シャフト１０のＺ軸方向下側の先端部１０Ａは、シャフトハウジング５０から外部へ突出している。シャフト１０は、ハウジング２のＸ軸方向の中心且つＹ軸方向の中心に設けられている。つまり、ハウジング２における、Ｘ軸方向の中心及びＹ軸方向の中心を通ってＺ軸方向に延びる中心軸と、シャフト１０の中心軸１００とが重なるように、シャフト１０が設けられている。シャフト１０は、直動モータ３０によってＺ軸方向に直動すると共に、回転モータ２０によって中心軸１００の回りを回転する。

シャフト１０の先端部１０Ａと逆側の端部（Ｚ軸方向の上側の端部）である基端部１０Ｂ側は、ハウジング２内に収容されており、回転モータ２０の出力軸２１に接続されている。この回転モータ２０は、シャフト１０を回転可能に支持している。回転モータ２０の出力軸２１の中心軸は、シャフト１０の中心軸１００と一致する。回転モータ２０は、出力軸２１の他に、固定子２２と、固定子２２の内部で回転する回転子２３と、出力軸２１の回転角度を検出するロータリエンコーダ２４とを有する。回転子２３が固定子２２に対して回転することにより、出力軸２１及びシャフト１０も固定子２２に対して連動して回転する。

直動モータ３０は、ハウジング２に固定された固定子３１、固定子３１に対して相対的にＺ軸方向に移動する可動子３２を有する。直動モータ３０は、例えばリニアモータである。固定子３１には複数のコイル３１Ａが設けられ、可動子３２には複数の永久磁石３２Ａが設けられている。コイル３１Ａは、Ｚ軸方向に所定ピッチで配置され、且つ、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイル３１Ａを一組として複数設けられている。本実施形態では、これらＵ、Ｖ、Ｗ相のコイル３１Ａに三相電機子電流を流すことによって直動的に移動する移動磁界を発生させ、固定子３１に対して可動子３２を直動的に移動させる。直動モータ３０には固定子３１に対する可動子３２の相対位置を検出するリニアエンコーダ３８が設けられている。なお、上記構成に代えて、固定子３１に永久磁石を設け、可動子３２に複数のコイルを設けることもできる。

直動モータ３０の可動子３２と回転モータ２０の固定子２２とは、直動テーブル３３を介して連結されている。直動テーブル３３は、直動モータ３０の可動子３２の移動に伴って移動可能である。直動テーブル３３の移動は、直動案内装置３４によってＺ軸方向に案内されている。直動案内装置３４は、ハウジング２に固定されたレール３４Ａと、レール３４Ａに組み付けられたスライダブロック３４Ｂとを有する。レール３４Ａは、Ｚ軸方向に延びており、スライダブロック３４Ｂは、レール３４Ａに沿ってＺ軸方向に移動可能に構成されている。

直動テーブル３３は、スライダブロック３４Ｂに固定されており、スライダブロック３４Ｂと共にＺ軸方向に移動可能である。直動テーブル３３は、直動モータ３０の可動子３２と２つの連結アーム３５を介して連結されている。２つの連結アーム３５は、可動子３２のＺ軸方向の両端部と、直動テーブル３３のＺ軸方向の両端部とを連結している。また、直動テーブル３３は、両端部よりも中央側において、２つの連結アーム３６（本発明の伝達部材に相当）を介して回転モータ２０の固定子２２と連結されている。なお、Ｚ軸方向上側の連結アーム３６を第一アーム３６Ａといい、Ｚ軸方向下側の連結アーム３６を第二アーム３６Ｂという。また、第一アーム３６Ａと第二アーム３６Ｂとを区別しない場合には、単に連結アーム３６という。直動テーブル３３と回転モータ２０の固定子２２とが、該連結アーム３６を介して回転モータ２０の固定子２２と連結されているために、直動テーブル３３の移動に伴って回転モータ２０の固定子２２も移動する。また、連結アーム３６は、断面が四角である。各連結アーム３６におけるＺ軸方向の上側を向く面には、ひずみゲージ３７（本発明の荷重検知センサに相当）が固定されている。なお、第一アーム３６Ａに固定されるひずみゲージ３７を第一ひずみゲージ３７Ａといい、第二アーム３６Ｂに固定されるひずみゲージ３７を第二ひずみゲージ３７Ｂという。第一ひずみゲージ３７Ａと第二ひずみゲージ３７Ｂとを区別しない場合には、単にひずみゲージ３７という。なお、本実施形態の２つのひずみゲージ３７は、連結アーム３６のＺ軸方向の上側を向く面に夫々設けられているが、これに代えて、連結アーム３６のＺ軸方向の下側を向く面に夫々設けられていてもよい。

エア制御機構６０は、シャフト１０の先端部１０Ａに正圧や負圧を発生させるための機構である。すなわち、エア制御機構６０は、ワークＷのピックアップ時において、シャフト１０内の空気を吸引することで、該シャフト１０の先端部１０Ａに負圧を発生させる。これによりワークＷがシャフト１０の先端部１０Ａに吸着される。また、エア制御機構６０は、ワークＷのプレイス時において、シャフト１０内に空気を送り込むことで、該シャフト１０の先端部１０Ａに正圧を発生させる。これによりシャフト１０の先端部１０Ａに吸着されていたワークＷが先端部１０Ａから脱離される。

エア制御機構６０は、正圧の空気が流通する正圧通路６１Ａ（一点鎖線参照。）と、負圧の空気が流通する負圧通路６１Ｂ（二点鎖線参照。）と、正圧の空気及び負圧の空気で共用される共用通路６１Ｃ（破線参照。）と、を有する。正圧通路６１Ａの一端は、ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１に設けられた正圧用コネクタ６２Ａに接続され、正圧通路６１Ａの他端は正圧用の電磁弁（以下、正圧電磁弁６３Ａという。）に接続されている。正圧電磁弁６３Ａは、後述するヘッド回路７によって開閉される。なお、正圧通路６１Ａの一端側の部分はチューブ６１０によって構成され、他端側の部分はブロック６００に開けられた穴により構成されている。正圧用コネクタ６２Ａは、ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１を貫通しており、正圧用コネクタ６２Ａにはエアを吐出するポンプ等に繋がるチューブが外部から接続される。

負圧通路６１Ｂの一端は、ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１に設けられた負圧用コネクタ６２Ｂに接続され、負圧通路６１Ｂの他端は負圧用の電磁弁（以下、負圧電磁弁６３Ｂという。）に接続されている。負圧電磁弁６３Ｂは、後述するヘッド回路７によって開閉される。なお、負圧通路６１Ｂの一端側の部分はチューブ６２０によって構成され、他端側の部分はブロック６００に開けられた穴により構成されている。負圧用コネクタ６２Ｂは、ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１を貫通しており、負圧用コネクタ６２Ｂにはエアを吸引するポンプ等に繋がるチューブが外部から接続される。

共用通路６１Ｃはブロック６００に開けられた穴により構成されている。共用通路６１Ｃの一端は、２つに分岐して正圧電磁弁６３Ａ及び負圧電磁弁６３Ｂに接続されており、共用通路６１Ｃの他端は、ハウジング２に形成されている貫通孔であるエア流通路２０２Ａに接続されている。エア流通路２０２Ａは、シャフトハウジング５０に通じている。負圧電磁弁６３Ｂを開き且つ正圧電磁弁６３Ａを閉じることにより、負圧通路６１Ｂと共用通路６１Ｃとが連通されるため、共用通路６１Ｃ内に負圧が発生する。そうすると、エア流通路２０２Ａを介してシャフトハウジング５０内から空気が吸引される。一方、正圧電磁弁６３Ａを開き且つ負圧電磁弁６３Ｂを閉じることにより、正圧通路６１Ａと共用通路６１Ｃとが連通されるため、共用通路６１Ｃ内に正圧が発生する。そうすると、エア流通路２０２Ａを介してシャフトハウジング５０内に空気が供給される。

上記の共用通路６１Ｃには、本発明に係る吸着検知センサが設けられている。すなわち、上記の共用通路６１Ｃには、該共用通路６１Ｃ内の空気の圧力を検出する圧力センサ６４と、該共用通路６１Ｃ内の空気の流量を検出する流量センサ６５とが設けられている。なお、圧力センサ６４及び流量センサ６５は、必ずしも共用通路６１Ｃに配置される必要はなく、エア流通路２０２Ａに設けられてもよい。要するに、圧力センサ６４及び流量センサ６５は、負圧電磁弁６３Ｂとシャフト１０の先端部１０Ａとの間において空気が流通する経路（空気通路）に配置されればよい。なお、本発明に係る吸着検知センサは、圧力センサ６４と流量センサ６５の何れか一方のみで構成されてもよい。

ここで、図３に示したアクチュエータ１では、正圧通路６１Ａ及び負圧通路６１Ｂの一部がチューブで構成され、他部がブロック６００に開けられた穴により構成されているが、これに限らず、全ての通路をチューブで構成することもできるし、全ての通路をブロック６００に開けられた穴により構成することもできる。共用通路６１Ｃについても同様で、全てチューブで構成することもできるし、チューブを併用して構成することもできる。なお、チューブ６１０及びチューブ６２０の材料は、樹脂等の柔軟性を有する材料であってもよく、金属等の柔軟性を有さない材料であってもよい。また、正圧通路６１Ａを用いてシャフトハウジング５０に正圧を供給する代わりに、大気圧を供給してもよい。

また、ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１には、回転モータ２０を冷却するための空気の入口となるコネクタ（以下、入口コネクタ９１Ａという。）及びハウジング２からの空気の出口となるコネクタ（以下、出口コネクタ９１Ｂという。）が設けられている。入口コネクタ９１Ａ及び出口コネクタ９１Ｂは、夫々空気が流通可能なようにハウジング２の上端面２０１を貫通している。入口コネクタ９１Ａにはエアを吐出するポンプ等に繋がるチューブがハウジング２の外部から接続され、出口コネクタ９１Ｂにはハウジング２から流出するエアを排出するチューブがハウジング２の外部から接続される。ハウジング２の内部には、回転モータ２０を冷却するための空気が流通する金属製のパイプ（以下、冷却パイプ９２という。）が設けられており、この冷却パイプ９２の一端は、入口コネクタ９１Ａに接続されている。冷却パイプ９２は、入口コネクタ９１ＡからＺ軸方向にハウジング２の下端面２０２付近まで延び、該下端面２０２付近において湾曲して他端側が回転モータ２０に向くように形成されている。このように、Ｚ軸方向の下側からハウジング２内に空気を供給することにより、効率的な冷却が可能となる。また、冷却パイプ９２は、直動モータ３０のコイル３１Ａから熱を奪うように、該固定子３１の内部を貫通している。固定子３１に設けられているコイル３１Ａからより多くの熱を奪うように、冷却パイプ９２の周りにコイル３１Ａが配置されている。

ハウジング２のＺ軸方向の上端面２０１には、電力を供給する電線や信号線を含んだコネクタ４１が接続されている。また、ハウジング２には、ヘッド回路７が設けられている。コネクタ４１からハウジング２内に引き込まれる電線や信号線は、ヘッド回路７に接続されている。ヘッド回路７には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）が備わり、これらはバスにより相互に接続される。ＣＰＵは、後述するコントローラ８０３から提供される各種プログラムをＲＡＭの作業領域にロードして実行し、このプログラムの実行を通じて、回転モータ２０、直動モータ３０、正圧電磁弁６３Ａ、負圧電磁弁６３Ｂ等を制御することで、ワークＷのピックアップやプレイスを実現させる。また、圧力センサ６４、流量センサ６５、ひずみゲージ３７、ロータリエンコーダ２４、及びリニアエンコーダ３８の出力信号がヘッド回路７に入力されるようになっている。

図４は、シャフトハウジング５０とシャフト１０の先端部１０Ａとの概略構成を示した断面図である。シャフトハウジング５０は、ハウジング本体５１と、２つのリング５２と、フィルタ５３と、フィルタ止め５４とを有する。ハウジング本体５１には、シャフト１０が挿通される貫通孔５１Ａが形成されている。貫通孔５１Ａは、Ｚ軸方向にハウジング本体５１を貫通しており、該貫通孔５１ＡのＺ軸方向の上端は、ハウジング２に形成された貫通孔２Ａに通じている。貫通孔５１Ａの直径はシャフト１０の外径よりも大きい。そのため、貫通孔５１Ａの内面とシャフト１０の外面とには隙間が設けられている。貫通孔５１Ａの両端部には、孔の直径が拡大された拡径部５１Ｂが設けられている。２つの拡径部５１Ｂには、夫々リング５２が嵌め込まれている。リング５２は筒状に形成されており、リング５２の内径はシャフト１０の外径よりも若干大きい。そのため、リング５２の内面とシャフト１０の外面との間にも隙間が形成される。したがって、シャフト１０がリング５２の内部をＺ軸方向に移動可能であり、且つ、シャフト１０がリング５２の内部を中心軸１００回りに回転可能である。ただし、拡径部５１Ｂを除く貫通孔５１Ａの内面とシャフト１０の外面との間に形成される隙間よりも、リング５２の内面とシャフト１０の外面との間に形成される隙間の方が小さい。なお、Ｚ軸方向上側のリング５２を第一リング５２Ａといい、Ｚ軸方向下側のリング５２を第二リング５２Ｂとする。第一リング５２Ａと第二リング５２Ｂとを区別しない場合には、単にリング５２という。リング５２の材料には、例えば金属又は樹脂を用いることができる。

ハウジング本体５１のＺ軸方向の中央部には、Ｘ軸方向の左右両方向に張り出した張出部５１１が形成されている。張出部５１１には、ハウジング２の下端面２０２と平行な面であって、シャフトハウジング５０をハウジング２の下端面２０２へ取り付けるときに、該下端面２０２と接する面である取付面５１１Ａが形成されている。取付面５１１Ａは、中心軸１００と直交する面である。また、ハウジング２にシャフトハウジング５０を取り付けたときに、シャフトハウジング５０の一部であって取付面５１１ＡよりもＺ軸方向の上側の部分５１２は、ハウジング２に形成された凹部２０２Ｂに嵌るように形成されている。

上記のとおり、貫通孔５１Ａの内面とシャフト１０の外面とには隙間が設けられている。その結果、ハウジング本体５１の内部には、貫通孔５１Ａの内面と、シャフト１０の外面と、第一リング５２Ａの下端面と、第二リング５２Ｂの上端面とによって囲まれた空間である内部空間５００が形成されている。また、シャフトハウジング５０には、ハウジング２の下端面２０２に形成されるエア流通路２０２Ａの開口部と、内部空間５００とを連通して空気の通路となる制御通路５０１が形成されている。制御通路５０１は、Ｘ軸方向に延びる第一通路５０１Ａ、Ｚ軸方向に延びる第二通路５０１Ｂ、第一通路５０１Ａ及び第二通路５０１Ｂが接続される空間であってフィルタ５３が配置される空間であるフィルタ部５０１Ｃを有する。第一通路５０１Ａの一端は内部空間５００に接続され、他端はフィルタ部５０１Ｃに接続されている。第二通路５０１Ｂの一端は、取付面５１１Ａに開口しており、エア流通路２０２Ａの開口部に接続されるように位置が合わされている。

また、第二通路５０１Ｂの他端はフィルタ部５０１Ｃに接続される。フィルタ部５０１Ｃには、円筒状に形成されたフィルタ５３が設けられている。フィルタ部５０１Ｃは、第一通路５０１Ａと中心軸が一致するようにＸ軸方向に延びた円柱形状の空間となるように形成されている。フィルタ部５０１Ｃの内径とフィルタ５３の外径とは略等しい。フィルタ５３は、Ｘ軸方向にフィルタ部５０１Ｃへ挿入される。フィルタ部５０１Ｃにフィルタ５３が挿入された後に、フィルタ止め５４によってフィルタ５３の挿入口となったフィルタ部５０１Ｃの端部が閉塞される。第二通路５０１Ｂの他端は、フィルタ５３の外周面側からフィルタ部５０１Ｃに接続されている。また、第一通路５０１Ａの他端はフィルタ５３の中心側と通じている。そのため、第一通路５０１Ａと第二通路５０１Ｂとの間を流通する空気は、フィルタ５３を通過する。したがって、例えば、先端部１０Ａに負圧を発生させたときに、内部空間５００に空気と一緒に異物を吸い込んだとしても、この異物はフィルタ５３によって捕集される。第二通路５０１Ｂの一端には、シール剤を保持するように溝５０１Ｄが形成されている。

張出部５１１のＸ軸方向の両端部付近には、該シャフトハウジング５０をハウジング２にボルトを用いて固定するときに、該ボルトを挿通させるボルト孔５１Ｇが２つ形成されている。ボルト孔５１Ｇは、Ｚ軸方向に張出部５１１を貫通して取付面５１１Ａに開口している。

シャフト１０の先端部１０Ａ側には、シャフト１０が中空となるように中空部１１が形成されている。中空部１１の一端は、先端部１０Ａで開口している。また、中空部１１の他端には、内部空間５００と中空部１１とをＸ軸方向に連通する連通孔１２が形成されている。直動モータ３０によってシャフト１０がＺ軸方向に移動したときのストロークの全範囲において、内部空間５００と中空部１１とが連通するように連通孔１２が形成されている。したがって、シャフト１０の先端部１０Ａと、エア制御機構６０とは、中空部１１、連通孔１２、内部空間５００、制御通路５０１、エア流通路２０２Ａを介して連通している。なお、連通孔１２は、Ｘ軸方向に加えてＹ軸方向にも形成されていてもよい。

上記のように構成されるシャフト１０及びシャフトハウジング５０によれば、直動モータ３０を駆動してシャフト１０をＺ軸方向に移動させたときに、シャフト１０がＺ軸方向のどの位置にあっても、連通孔１２は常に内部空間５００と中空部１１とを連通する。また、回転モータ２０を駆動してシャフト１０を中心軸１００回りに回転させたときに、シャフト１０の回転角度が中心軸１００回りのどの角度であっても、連通孔１２は常に内部空間５００と中空部１１とを連通する。したがって、シャフト１０がどのような状態であっても、中空部１１と内部空間５００との連通状態が維持されるため、中空部１１は常にエア制御機構６０に通じていることになる。そのため、エア制御機構６０において正圧電磁弁６３Ａを閉じ且つ負圧電磁弁６３Ｂを開くことで、シャフト１０の位置にかかわらず、中空部１１内の空気を、連通孔１２、内部空間５００、制御通路５０１、エア流通路２０２Ａ、及び共用通路６１Ｃ（これらの経路が本発明の空気通路に相当）を介して、負圧通路６１Ｂへ吸引することができる。その結果、シャフト１０の位置にかかわらず、中空部１１に負圧を発生させることができる。すなわち、シャフト１０の位置にかかわらず、シャフト１０の先端部１０Ａに負圧を発生させることができ、それにより、シャフト１０の先端部１０ＡにワークＷを吸着することができる。なお、上述したように、リング５２の内面とシャフト１０の外面との間にも隙間が形成されている。しかしながら、この隙間は、内部空間５００を形成する隙間（すなわち、貫通孔５１Ａの内面とシャフト１０の外面との間に形成される隙間）よりも小さい。そのため、エア制御機構６０において正圧電磁弁６３Ａを閉じ、負圧電磁弁６３Ｂを開くことで、内部空間５００内の空気が吸引されても、リング５２の内面とシャフト１０の外面との間の隙間を流通する空気の流量を抑制することができる。これにより、ワークＷをシャフト１０の先端部１０Ａに吸着させ得る負圧をシャフト１０の先端部１０Ａに発生させることができる。一方、シャフト１０の位置にかかわらず、エア制御機構６０において正圧電磁弁６３Ａを開き、負圧電磁弁６３Ｂを閉じると、中空部１１に正圧を発生させることができる。すなわち、シャフト１０の先端部１０Ａに正圧を発生させることができるので、シャフト１０の先端部１０ＡからワークＷを速やかに脱離させることができる。

（コントローラ８０３）
コントローラ８０３は、通信部８０３ａと記憶部８０３ｂと制御部８０３ｃとを備える。通信部８０３ａは、コントローラ８０３をネットワークＮ１に接続されるための通信インタフェースである。本実施形態では、通信部８０３ａは、ＰＬＣ８０２から送信されるピックアップ要求信号やプレイス要求信号を、ネットワークＮ１を通じて受信する。また、記憶部８０３ｂは、アクチュエータ１のヘッド回路７に実行させる各種プログラムを記憶するものである。例えば、記憶部８０３ｂは、ワークＷのピックアップを行う際におけるアクチュエータ１（回転モータ２０、直動モータ３０、及びエア制御機構６０）の制御手順を規定したプログラム（ピックアップ用プログラム）や、ワークＷのプレイスを行う際におけるアクチュエータ１の制御手順を規定したプログラム（プレイス用プログラム）等を記憶する。制御部８０３ｃは、アクチュエータ１の動作を管理するための装置である。例えば、ＰＬＣ８０２からのピックアップ要求信号を通信部８０３ａが受信したときには、制御部８０３ｃは、記憶部８０３ｂからピックアップ用プログラムを抽出し、抽出されたピックアップ用プログラムをアクチュエータ１のヘッド回路７へ送る。また、ＰＬＣ８０２からのプレイス要求信号を通信部８０３ａが受信したときには、制御部８０３ｃは、記憶部８０３ｂからプレイス用プログラムを抽出し、抽出されたプレイス用プログラムをアクチュエータ１のヘッド回路７へ送る。制御部８０３ｃからアクチュエータ１のヘッド回路７へ送られたプログラムは、前述したように、ヘッド回路７のＲＡＭの作業領域にロードされることで、該ヘッド回路７のＣＰＵによって実行される。そして、ヘッド回路７がピックアップ用プログラムやプレイス用プログラムを実行することで、ワークＷのピックアップやプレイスが完了すると、ワークＷのピックアップが完了したことを示す信号（ピックアップ完了信号）やワークＷのプレイスが完了したことを示す信号（プレイス完了信号）が、コントローラ８０３の通信部８０３ａからネットワークＮ１を介してＰＬＣ８０２へ送信されるようになっている。なお、本実施形態においては、コントローラ８０３とヘッド回路７との組合せが、本発明に係るヘッドユニットに相当する。

（システムの動作）
本実施形態に係るアクチュエータシステム８００の動作について図５に基づいて説明する。図５は、アクチュエータシステム８００の各構成要素間で送受信されるデータの流れ、及び各構成要素が行う処理の流れの概略を示すフロー図である。

図５では、ＰＬＣ８０２が、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置を、所定のピックアップ位置（シャフト１０の先端部１０Ａの位置がワークＷの真上となる位置）に移動させるべく、移動装置８０１の第１駆動装置８１１ａ及び第２駆動装置８１１ｂを制御する（Ｓ１１）。その際、ＰＬＣ８０２による第１駆動装置８１１ａ及び第２駆動装置８１１ｂの制御は、ネットワークＮ１を通じて行われる。そして、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置が所定のピックアップ位置へ移動すると、ＰＬＣ８０２が、ピックアップ要求信号をコントローラ８０３へ送信する（Ｓ１２）。

ＰＬＣ８０２からのピックアップ要求信号がコントローラ８０３の通信部８０３ａで受信されると、コントローラ８０３の制御部８０３ｃが、ピックアップ用プログラムを記憶部８０３ｂから抽出し（Ｓ１３）、抽出されたピックアップ用プログラムをアクチュエータ１のヘッド回路７に送る（Ｓ１４）。

ヘッド回路７は、コントローラ８０３から受け取ったピックアップ用プログラムをＲＡＭの作業領域にロードして実行することで、ワークＷのピックアップ処理を行う。本実施形態におけるピックアップ処理は、図６に示す処理フローに基づいて行われる。なお、ワークＷのピックアップ処理が行われる場合には、ワークＷの大きさに応じた口径を持つ吸着ノズル７０がシャフト１０の先端部１０Ａに装着されるものとする。そして、ワークＷのピックアップ時において、吸着ノズル７０がワークＷに接触するまでは、正圧電磁弁６３Ａ及び負圧電磁弁６３Ｂは共に閉じた状態にされるものとする。

図６では、ヘッド回路７は、先ず、直動モータ３０を駆動させることで、シャフト１０のＺ軸方向下側への移動（降下）を開始する（Ｓ１０１）。なお、この時点では、前述したように、正圧電磁弁６３Ａ及び負圧電磁弁６３Ｂは共に閉じた状態に維持される。

ヘッド回路７は、吸着ノズル７０がワークＷに接触したかを判別する（Ｓ１０２）。吸着ノズル７０がワークＷに接触したか否かの判別は、ひずみゲージ３７のセンシング結果に基づいて行われる。シャフト１０がＺ軸方向下側へ降下しているときに、吸着ノズル７０がワークＷに接触すると、吸着ノズル７０にワークＷが押しつけられることで、ワークＷに外力が作用する。これに伴い、その外力の反作用として、ワークＷからシャフト１０へ荷重がかかることになる。すなわち、シャフト１０がワークＷに押しつけられるときの反作用によって、ワークＷからシャフト１０へ荷重がかかることになる。この荷重は、連結アーム３６に対してひずみを発生させる方向に作用する。つまり、ワークＷからシャフト１０へ荷重がかかると、連結アーム３６にひずみが発生することになる。連結アーム３６のひずみは、ひずみゲージ３７によって検出される。そして、ひずみゲージ３７が検出するひずみは、シャフト１０がワークＷから受ける荷重と相関関係にある。このため、ひずみゲージ３７のセンシング結果に基づいて、ワークＷからシャフト１０へ作用する荷重を検出することができる。そして、ワークＷからシャフト１０へ作用する荷重が所定荷重以上になると、吸着ノズル７０がワークＷに接触したと判定することができる。なお、所定荷重は、吸着ノズル７０がワークＷに接触したと判定される閾値である。また、所定荷重をワークＷの破損を抑制しつつワークＷをより確実にピックアップすることが可能な荷重として設定してもよい。また、所定荷重は、ワークＷの種類に応じて変更することもできる。

ここで、吸着ノズル７０がワークＷに接触していない場合（Ｓ１０２で否定判定された場合）は、ヘッド回路７は、該ステップＳ１０２の処理を繰り返し実行する。一方、吸着ノズル７０がワークＷに接触している場合（Ｓ１０２で肯定判定された場合）は、ヘッド回路７は、Ｓ１０３の処理へ進む。

Ｓ１０３では、ヘッド回路７は、直動モータ３０を停止させることで、シャフト１０のＺ軸方向下側への降下を停止させる。続いて、ヘッド回路７は、正圧電磁弁６３Ａを閉じた状態に維持しつつ、負圧電磁弁６３Ｂを閉じた状態から開いた状態へ切り換える（Ｓ１０４）。その場合、中空部１１から負圧通路６１Ｂへ吸い出される空気の流れが許容されるため、シャフト１０の先端部１０Ａ及び吸着ノズル７０に負圧が発生する。これにより、ワークＷを吸引する力（ワークＷに作用する外力）が吸着ノズル７０に働くことになる。

Ｓ１０５では、ヘッド回路７は、吸着ノズル７０にワークＷが適切に吸着されているかを判別する。例えば、ヘッド回路７は、流量センサ６５によって検出される流量が所定流量以下まで減少していること、およびまたは圧力センサ６４によって検出される圧力が所定圧力以下まで低下していることを条件として、吸着ノズル７０にワークＷが適切に吸着されていると判定してもよい。ここでいう所定流量は、流量センサ６５によって検出される流量が該所定流量以下まで減少していれば、ワークＷを適切に吸着し得る負圧が吸着ノズル７０に発生していると判定することができる流量である。また、ここでいう所定圧力は、圧力センサ６４によって検出される圧力が該所定圧力以下であれば、ワークＷを適切に吸着し得る負圧が吸着ノズル７０に発生していると判定することができる圧力である。なお、吸着ノズル７０にワークＷが適切に吸着されていない場合（Ｓ１０５で否定判定された場合）は、ヘッド回路７は、該Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。一方、吸着ノズル７０にワークＷが適切に吸着されている場合は（Ｓ１０５で肯定判定された場合）は、ヘッド回路７は、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、ヘッド回路７は、直動モータ３０を駆動させることで、シャフト１０のＺ軸方向上側への移動（上昇）を開始させる。その際、ワークＷは、吸着ノズル７０とともに上昇する。これにより、ワークＷのピックアップが完了する。なお、ヘッド回路７は、シャフト１０をＺ軸方向上側へ上昇させた際に、回転モータ２０によりシャフト１０を回転させることで、ピックアップされたワークＷの向きを変更してもよい。

ここで図５に戻り、ワークＷのピックアップが完了すると、ヘッド回路７からコントローラ８０３へワークＷのピックアップが完了した旨が通知される（Ｓ１６）。

ヘッド回路７からのピックアップ完了通知をコントローラ８０３が受け取ると、制御部８０３ｃが、ピックアップ完了信号を通信部８０３ａからＰＬＣ８０２へ送信させる（Ｓ１７）。

コントローラ８０３から送信されるピックアップ完了信号をＰＬＣ８０２が受信すると、該ＰＬＣ８０２が、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置を、所定のプレイス位置（シャフト１０の先端部１０Ａの位置がワークＷをプレイスすべき場所の真上となる位置）に移動させるべく、移動装置８０１の第１駆動装置８１１ａ及び第２駆動装置８１１ｂを制御する（Ｓ１８）。そして、Ｘ－Ｙ軸方向におけるアクチュエータ１の位置が所定のプレイス位置へ移動すると、ＰＬＣ８０２が、プレイス要求信号をコントローラ８０３へ送信する（Ｓ１９）。

ＰＬＣ８０２からのプレイス要求信号がコントローラ８０３の通信部８０３ａによって受信されると、コントローラ８０３の制御部８０３ｃが、プレイス用プログラムを記憶部８０３ｂから抽出し（Ｓ２０）、抽出されたプレイス用プログラムをアクチュエータ１のヘッド回路７へ送る（Ｓ２１）。

ヘッド回路７は、コントローラ８０３から受け取ったプレイス用プログラムをＲＡＭの作業領域にロードして実行することで、ワークＷのプレイス処理を行う。本実施形態におけるプレイス処理は、図７に示す処理フローに基づいて行われる。なお、ワークＷがピックアップされてからプレイスされるまでは、正圧電磁弁６３Ａが閉じられ、且つ負圧電磁弁６３Ｂが開かれた状態にされるものとする。

図７では、ヘッド回路７は、先ず、直動モータ３０を駆動させることで、シャフト１０のＺ軸方向下側への移動（降下）を開始する（Ｓ２０１）。続いて、ヘッド回路７は、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地したかを判別する（Ｓ２０２）。具体的には、ヘッド回路７は、前述のピックアップ処理において吸着ノズル７０がワークＷに接触したかを判別する方法と同様に、ひずみゲージ３７のセンシング結果に基づいてシャフト１０に作用する荷重を検出し、検出された荷重が所定荷重以上であるかを判別する。そして、検出された荷重が所定荷重以上であれば、ヘッド回路７は、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地したと判定する。

ここで、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地していない場合（Ｓ２０２で否定判定された場合）は、ヘッド回路７は、該Ｓ２０２の処理を繰り返し実行する。一方、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地している場合（Ｓ２０２で肯定判定された場合）は、ヘッド回路７は、Ｓ２０３の処理へ進む。

Ｓ２０３では、ヘッド回路７は、直動モータ３０を停止させることで、シャフト１０のＺ軸方向下側への降下を停止させる。続いて、ヘッド回路７は、正圧電磁弁６３Ａを閉じた状態から開いた状態へ切り換えるとともに、負圧電磁弁６３Ｂを開いた状態から閉じた状態へ切り換える（Ｓ２０４）。その場合、中空部１１から負圧通路６１Ｂへ吸い出される空気の流れが遮断されるとともに、正圧通路６１Ａから中空部１１へ供給される空気の流れが許容されるため、シャフト１０の先端部１０Ａ及び吸着ノズル７０の圧力が負圧側から正圧側へ復帰する。これにより、ワークＷを吸着ノズル７０に吸い付ける力が小さくなる。

Ｓ２０５では、ヘッド回路７は、吸着ノズル７０からワークＷが脱離可能であるかを判別する。例えば、ヘッド回路７は、圧力センサ６４によって検出される圧力が正圧側に復帰していることを条件として、吸着ノズル７０からワークＷが脱離可能であると判定してもよい。なお、吸着ノズル７０からワークＷが脱離可能な状態ではない場合（Ｓ２０５で否定判定された場合）は、ヘッド回路７は、該Ｓ２０５の処理を繰り返し実行する。一方、吸着ノズル７０からワークＷが脱離可能な状態である場合（Ｓ２０５で肯定判定された場合）は、ヘッド回路７は、Ｓ２０６へ進む。

Ｓ２０６では、ヘッド回路７は、直動モータ３０を駆動させることで、シャフト１０のＺ軸方向上側への移動（上昇）を開始させる。その際、ワークＷは、吸着ノズル７０から脱離してその場所に残ることになる。これにより、ワークＷのプレイスが完了する。

ここで図５に戻り、ワークＷのプレイスが完了すると、ヘッド回路７からコントローラ８０３へワークＷのプレイスが完了した旨が通知される（Ｓ２３）。

ヘッド回路７からのプレイス完了通知をコントローラ８０３が受け取ると、制御部８０３ｃが、プレイス完了信号を通信部８０３ａからＰＬＣ８０２へ送信させる（Ｓ２４）。なお、ワークＷのピックアップ及びプレイスを連続して行う場合には、Ｓ１１～Ｓ２４の処理を繰り返し実行すればよい。

（本実施形態に係る構成の効果）
以上説明したように、本実施形態に係るアクチュエータシステム８００では、該アクチュエータシステム８００で行われる一連の処理のうち、ピックアップ処理とプレイス処理とをＰＬＣ８０２ではなくヘッド回路７に行わせることで、タクトタイムの短縮、及びワークＷのダメージ軽減を図ることができる。例えば、ひずみゲージ３７、圧力センサ６４、及び流量センサ６５のセンシング結果がヘッド回路７に入力されるまでのタイムラグは、それらセンサのセンシング結果がＰＬＣ８０２に入力されるまでのタイムラグより小さくなる。また、ヘッド回路７からの信号が直動モータ３０やエア制御機構６０に入力されるまでのタイムラグは、ＰＬＣ８０２からの信号がそれらの機器に入力されるまでのタイムラグより小さくなる。よって、ピックアップ処理及びプレイス処理がＰＬＣ８０２ではなくヘッド回路７で行われれば、ワークＷのピックアップやプレイスを行うべくシャフト１０をＺ軸方向下側へ移動させる際に、吸着ノズル７０がワークＷに接触（又は、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地）してからシャフト１０のＺ軸方向下側への移動が停止されるまでのタイムラグを小さく抑えることができるため、吸着ノズル７０がワークＷに接触（又は、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地）した後もシャフト１０のＺ軸方向下側への移動が継続されることが抑制され、吸着ノズル７０やワークＷがダメージを受けることを抑制することができる。また、吸着ノズル７０がワークＷに接触（又は、吸着ノズル７０に吸着されているワークＷが接地）してから吸着ノズル７０内の空気の吸引（又は、吸着ノズル７０への空気の供給）が開始されるまでのタイムラグを小さく抑えることができるとともに、吸着ノズル７０にワークＷが吸着（又は、吸着ノズル７０からワークＷが脱離）してからシャフト１０のＺ軸方向上側への移動が開始されるまでのタイムラグを小さく抑えることもできるため、ピックアップ処理及びプレイス処理にかかるタクトタイムの不要な増加を抑制することも可能になる。

（変形例）
上記の実施形態では、本発明に係るヘッドユニットとして、コントローラとヘッド回路との組合せを例示したが、ヘッド回路に通信部を設けるとともに、ピックアップ用プログラム及びプレイス用プログラムをヘッド回路の記憶装置に記憶させることで、ヘッド回路単体で本発明に係るヘッドユニットを実現してもよい。

また、上記の実施形態では、本発明に係るアクチュエータとして、先端部側に中空部が形成されたシャフトを備え、前記中空部を負圧にすることでワークのピックアップを行うものを例示したが、先端部側にグリッパやマニピュレータが取り付けられたアーム等の可動部材を備え、グリッパやマニピュレータ等でワークを把持することでワークのピックアップを行うものを用いることもできる。その場合、本発明に係る外力検知センサとして、グリッパやマニピュレータ等の把持力を検出するセンサを用いればよい。

１・・・アクチュエータ、２・・・ハウジング、７・・・ヘッド回路、１０・・・シャフト、１０Ａ・・・先端部、１１・・・中空部、２０・・・回転モータ、２２・・・固定子、２３・・・回転子、３０・・・直動モータ、３１・・・固定子、３２・・・可動子、３６・・・連結アーム、３７・・・ひずみゲージ、５０・・・シャフトハウジング、６０・・・エア制御機構、６１Ｂ・・・負圧通路、６１Ｃ・・・共用通路、６３Ｂ・・・負圧電磁弁、６４・・・圧力センサ、６５・・・流量センサ、７０・・・吸着ノズル、２０２Ａ・・・エア流通路、５００・・・内部空間、５０１・・・制御通路、８００・・・アクチュエータシステム、８０１・・・移動装置、８０２・・・ＰＬＣ（制御装置）、８０３・・・コントローラ

Claims (5)

1. 軸方向に移動可能な部材であって、その先端部がワークを保持可能に構成される可動部材を備え、前記可動部材を軸方向へ移動させることで該可動部材の先端部を所定の位置へ移動させ、前記可動部材の先端部に保持力を発生させることで該先端部にワークを保持させて、該ワークのピックアップを行うアクチュエータと、
   前記可動部材の軸方向と直交する方向における所定のピックアップ位置と所定のプレイス位置との間で前記アクチュエータを移動させるための移動装置と、
   前記ワークに作用する外力に相関する物理量を検出するための外力検知センサと、
   前記アクチュエータ、及び前記外力検知センサと通信網を介さずに接続され、ワークのピックアップを要求する信号であるピックアップ要求信号を受信したときに、前記外力検知センサのセンシング結果に基づいて前記可動部材の軸方向への移動およびまたは前記可動部材の先端部の保持力を制御することで、前記アクチュエータにワークのピックアップ動作を行わせるためのヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニット及び前記移動装置と通信網を介して接続され、前記所定のピックアップ位置と前記所定のプレイス位置との間で前記アクチュエータを移動させるべく前記移動装置を制御することと、前記ヘッドユニットに対して前記ピックアップ要求信号を送信することと、を実行するための制御装置と、
   を備える、アクチュエータシステム。
2. 前記可動部材は、軸方向に移動可能なシャフトであって、その先端部側に中空部を有するシャフトであり、
   前記アクチュエータは、前記シャフトを軸方向へ移動させることで該シャフトの先端部を該先端部がワークに接触する位置である前記所定の位置へ移動させ、前記中空部に負圧を発生させることで前記シャフトの先端部にワークを吸着させて、該ワークのピックアップを行うものであり、
   前記外力検知センサは、前記シャフトを軸方向へ移動させるための動力を前記シャフトに伝達するための部材である伝達部材に設けられ、前記シャフトに作用する荷重を検知するための荷重検知センサと、前記シャフトの前記中空部を負圧にする際に該中空部から吸い出される空気が流通する通路である空気通路に取り付けられ、前記シャフトの先端部に
   ワークが吸着されていることを検知するための吸着検知センサと、を含む、
   請求項１に記載のアクチュエータシステム。
3. 前記制御装置から送信される前記ピックアップ要求信号を前記ヘッドユニットが受信したときに、前記ヘッドユニットが、
   前記シャフトを軸方向下側へ移動させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記荷重検知センサのセンシング結果に基づいて、前記シャフトの先端部がワークに接触したかを判定することと、
   前記シャフトの先端部がワークに接触したと判定された時点で、前記シャフトの軸方向下側への移動を停止させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記シャフトの前記中空部を負圧にすべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記吸着検知センサのセンシング結果に基づいて、前記シャフトの先端部にワークが吸着されているかを判定することと、
   前記シャフトの先端部にワークが吸着されていると判定された時点で、前記シャフトを軸方向上側へ移動させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記制御装置に対し、ワークのピックアップが完了したことを示す信号であるピックアップ完了信号を送信することと、
   を実行する、請求項２に記載のアクチュエータシステム。
4. 前記制御装置が、
   前記シャフトの軸方向と直交する方向における前記アクチュエータの位置を前記所定のピックアップ位置へ移動させるべく前記移動装置を制御することと、
   前記シャフトの軸方向と直交する方向における前記アクチュエータの位置が前記所定のピックアップ位置へ移動すると、前記ピックアップ要求信号を前記ヘッドユニットへ送信することと、
   前記ピックアップ要求信号を前記ヘッドユニットへ送信した後に、前記ピックアップ完了信号を前記ヘッドユニットから受信すると、前記シャフトの軸方向と直交する方向における前記アクチュエータの位置を前記所定のピックアップ位置から前記所定のプレイス位置へ移動させるべく前記移動装置を制御することと、
   を実行する、請求項３に記載のアクチュエータシステム。
5. 前記制御装置は、前記シャフトの軸方向と直交する方向における前記アクチュエータの位置が前記所定のプレイス位置にあるときに、ワークのプレイスを要求する信号であるプレイス要求信号を前記ヘッドユニットへ送信することを更に実行するものであり、
   前記制御装置から送信される前記プレイス要求信号を前記ヘッドユニットが受信したときに、該ヘッドユニットが、
   前記シャフトを軸方向下側へ移動させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記荷重検知センサのセンシング結果に基づいて、前記シャフトの先端部に吸着されているワークが接地したかを判定することと、
   前記シャフトの先端部に吸着されているワークが接地したと判定された時点で、前記シャフトの軸方向下側への移動を停止させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記シャフトの前記中空部の圧力を正圧側に戻すべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記吸着検知センサのセンシング結果に基づいて、前記シャフトの先端部からワークが脱離可能であるかを判定することと、
   前記シャフトの先端部からワークが脱離可能であると判定された時点で、前記シャフトを軸方向上側へ移動させるべく前記アクチュエータを制御することと、
   前記制御装置に対し、ワークのプレイスが完了したことを示す信号であるプレイス完了信号を送信することと、
   を実行する、請求項４に記載のアクチュエータシステム。

Images