JPH07136877A - 自動組立において組立要素を位置決めする方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動組立において、脆弱軽量の部品をピックア
ップし、これを正確に移動し、位置決めすることができ
る方法および装置を提供する。 【構成】磁石が設けられた筐体と、磁石によって生成さ
れる磁界内で移動するように筐体に摺動可能に設けられ
たコイルピストンの周りに巻かれた電気コイルと、コイ
ルピストンに取り付けられて協動し、部品をグリップす
る部材を有するロッドと、を有するアクチュエータから
構成される。アクチュエータの動作中、電流は選択的に
コイルに流れる。このコイルを流れる電流はコイルピス
トンおよび付属グリップを移動させて部品を磁界の範囲
内で所望なように位置決めする。加えて、位置センサ
は、コイルピストンの位置を決定するため装置に設けら
れ、また、制御装置がアクチュエータに組み込まれてこ
の位置決定を利用してコイルピストンおよび付属グリッ
プの移動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は製品の自動組立に有効な装置およ
び方法に関し、より詳細には製品組立工程において要素
部分を検査、組立、位置決めするのに有効な装置および
方法に関する。本発明は、自動組立手順において、比較
的脆弱な要素部分に極めて弱い力を加えながら、該要素
部分を高速移動すると共に正確に位置決めするアクチュ
エータに特に有効であるが、これに限定されるものでは
ない。

【０００２】

【発明の背景】製品の自動組立に使用される多くの装置
が長年効果的に使用されてきた。各場合で、自動組立装
置は、完成品の製造および組立時の方法、手順および工
程の効率および精度向上という観点より採用されてき
た。実際、大多数の消費者製品は今や自動組立装置を組
み込んだ組立ラインに従って製造されている。

【０００３】製造される製品が複雑になるにつれ、該製
品を製造するのに必要な機械もそれに応じて複雑になる
であろうことは容易に理解できる。要素部分が傷つきや
すく、または、脆弱で精度が要求される場合には、特に
このとおりである。例えば、多くの製品は、その製造に
おいて、極めて小さくまた軽量の要素の正確な位置決め
と組立を要求する。より詳細には、これらの動作は要素
の位置決め運動と、該要素が移動され、また、他の要素
に組み付けるための力との両方において精度を要求す
る。さらに、品質制御のため、製品組立時に要素が位置
決めされる精度をリアルタイムで検査する何らかの方法
がしばしば必要となる。極めて小さく脆弱なまたは軽量
の要素が製造工程で使用されている場合、これらの考慮
は大変重要である。

【０００４】自動組立に典型的に使用されている既知の
装置の中で、空気圧装置は十分な精度を有しない。これ
は、空気圧システムによる不十分な制動に主として起因
する。他方、ソレノイドを組み込んだシステムは十分な
精度を有するものがある。ところが、ソレノイドが要素
処理時に要素に印加する力は、要素にとって破壊的かさ
もなければ容認できないものである。他の一般的な種類
の装置である公知のステップモータも言及すべき点があ
る。一般に、ステップモータはその動作において空間的
に精度が高く、それらが作り出す力は効果的に制御でき
る。しかし、ステップモータは場所を取り、十分小さな
力を作り出す性質を有しない。いくつかの製造手順で
は、これらのファクターは大きな問題となりうる。結果
として、本発明は、電気操作されたシステムが、上記種
類のシステムにみられる力および空間的な問題なしに、
組立中、製品要素を正確に位置決めするのに効果的であ
ると理解している。より詳細には、本発明は、ボイスコ
イルリニアモータがこれらの目的に適合しうると理解し
ている。スタウトの発明に発行された米国特許第４４９
８０２３号、名称「積分コンデンサを有するボイスコイ
ルリニアモータ」は本発明に関連する問題の幾つかに着
目しているが、すべての重要な問題に着目しているわけ
ではない。例えば、本発明は、アクチュエータ装置の各
部間でそれらが相対運動する際に正確な同心性を維持す
ることに関するが、スタウトはこの問題には正確には言
及していない。さらに、本発明はスタウトの装置に開示
された円筒コイルからは得られないコンパクトな配置の
アクチュエータを想定している。加えて、米国特許第４
４９８２０３号に開示されたような装置は、設けられた
磁石強度が設置されたセンサ精度に悪影響を及ぼし、そ
れによって装置が不能になるという熱発生問題を引き起
こすことが予想される。

【０００５】上記で付言した利点に加え、電子システム
は、最終製品の自動組立に使用さるべき装置に対し利点
を有する。例えば、ある電子システムはコンパクトな配
置にむしろ向いている。さらに、電子システムは応答性
が良く、システム動作を監視および制御するのに使用さ
れる信号を供給するよう構成することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これより、本発明は、
自動組立において、脆弱軽量の部品をピックアップし、
移動および位置決めすることができるような、位置決め
装置および方法を提供することを目的とする。本発明の
他の目的は、自動組立において、極めて小さい力を効果
的に制御し、該力を比較的速い応答時間内で制御するよ
うな、部品の移動、位置決め装置および方法を提供する
ことである。さらに、本発明の他の目的は、部品の位置
決め動作の終わりで、最小の跳ね返りで（すなわち、も
しあるとしても、移動線方向の非常に小さい変化で）、
部品を移動できる装置を提供することである。本発明の
さらなる目的は、自動組立において、動作精度の確認が
リアルタイムで効率的に監視されるような、部品の移
動、検査および位置決め装置を提供することである。本
発明の他の目的は比較的簡単に使用でき、比較的簡単に
製造でき、そして、比較的安価な自動組立装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、自動組立にお
いて、筐体と、該筐体の中に磁界を形成する該筐体に固
定的に設けられた磁石を有する。加工品を移送および位
置決めするアクチュエータよりなる。磁石は希土類磁石
で、前記筐体の中央室を延在する突起と共に形成される
ことが望ましい。開通路に形成されたコイルピストン
は、筐体上に摺動可能に設けられ、通路に延在する磁石
の突起と該磁石を覆うように配置される。導電線はコイ
ルピストンの周りに巻かれてコイル体を形成する。

【０００８】本発明によれば、アクチュエータは、コイ
ルピストン上に設けられたグリップをさらに有し、加工
品または製造要素を、供給源から製造組立用位置まで移
送する間保持する。グリップは、コイルピストンと線形
運動すると共にコイルピストン上で回転するため、コイ
ルピストンに載置された中空ロッドであることが望まし
い。アクチュエータの第１実施例では、グリップは、移
動されるべき加工品または要素を保持するよう動作しう
るエンドピースを持つことができる。アクチュエータの
他の実施例では、ロッドを真空源に操作的に接続でき、
中空ロッドを通じてサクションを形成し、移送中に、加
工品または製造要素をロッドに対して保持する。

【０００９】本発明のアクチュエータの動作において
は、電流源が設けられてコイル体のコイルに直接接続さ
れる。オペレータが望むならばこの電流源からの電流は
コイルを流れる。コイルは磁石の作り出す磁界内に置か
れているので電流がコイルを流れてコイルピストンに力
を与える。この力がコイルピストンとグリップを筐体と
相対的に動かす。加えて、アクチュエータそれ自体は、
当業者に周知のいかなる方法によっても移動でき、アク
チュエータの動作と、アクチュエータの残りの部分に相
対的なグリップの動作との協調的作用をワークピースま
たは製品の部品をある位置から他の位置に移送するのに
使用できる。

【００１０】アクチュエータの筐体には、コイルピスト
ンとグリッドの、筐体に関する位置を検出するための位
置センサを載置することができる。本発明で意図された
ように、センサは複雑でないコンデンサタイプのセンサ
または、望ましくは、より高級な光学エンコーダとする
ことができる。ともかく、位置センサはグリップの運動
を測定したりそのスタート停止位置を画定するのに使用
される。さらに、位置センサにより生成された信号はコ
イルピストンの動作および運動を制御し、アクチュエー
タの動作結果を検査するのに使用できる。こうすること
により、アクチュエータを、（位置センサが表示した）
コイルピストンの実際の位置を（プログラム入力に従っ
て）、コイルピストンのプリセットされた所望の位置と
比較するマイクロプロセッサを有するように変形でき
る。この比較は誤差信号を生成する。この誤差信号の大
きさにより、コイルピストンは、誤差信号を０にするよ
うにコイルピストンを移動させて制御できる。勿論、こ
のことは制御が目標であれば達成されうる。他方、もし
検査および品質制御が目的であれば誤差信号は維持さ
れ、組み立てられた製品は誤差信号が所定の許容誤差を
越えれば排除される。

【００１１】本発明の新規な特徴は、本発明それ自身同
様、その構成および作用の両方に関して、以下の説明に
対応した添付図面により非常によく理解できるであろ
う。なお、同様の参照番号は同一部材を表す。

【００１２】

【実施例】まず図１を参照して、自動組立において組立
要素を位置決めする本発明のアクチュエータ装置１０を
その意図された環境中に示す。図示するように、装置１
０は自動組立機１２に操作的に積載され、装置（１０で
示す）がコンベア１６から部品１４を取り上げ、装置
（１０で示す）が部品１４を他の部品１８の他端と係合
するように配置する位置との間で部品１４を移送する。
それらが組み立てられた後、部品１４と１８との結合体
はコンベア２０により次段のワークステーションに運ば
れて包装または他の要素（図示せず）とさらに結合され
る。装置１０とその動作に関する限り、図１に示された
機械１２は単なる例示でしかないということを理解すべ
きである。実際、装置１０は様々な機械（図示せず）に
搭載されて、複数の予め定められた位置の間を移動でき
る。

【００１３】図２では、アクチュエータ装置１０が比較
的小型で、比較的平坦となるように配置され寸法を決め
られている筐体２２を有しているのが見える。重要なこ
とは、図示されていないが、この配置により、アクチュ
エータ装置１０は、自動組立動作において、効率改良の
ため他のそのような装置に簡単に積み重ねられるという
ことである。図２はまた、グリップ（またはロッド）２
４が筐体２２に載置されていることを示す。特に、本発
明では、ロッド２４は、筐体２２に摺動可能に載置され
て、図示するように、実質的に、筐体２２を通って延び
る細長い管状部材であることが望ましい。筐体２２がア
タッチメント２６、電気コネクタ２８およびセンサコネ
クタ３０に備わっていることは図２にも示されている。
ロッド２４について特に言えば、ロッド２４は、アタッ
チメント２６と、該アタッチメント２６と反対の筐体２
２に配置された軸受２７（図４参照のこと）との間で、
摺動可能に筐体２２に設けられている。さらに、このよ
うに載置されているので、ロッド２４は、必要があれ
ば、その長手方向の軸周りに回転しうる。

【００１４】図３を参照するに、本発明の好ましい実施
例のアクチュエータが図示され、全体的に１００で示さ
れている。本実施例のアクチュエータ１００は、ここで
は実質的に偏平に構成されたように示された電気コイル
１０２を有する。しかし、コイル１０２の実際の形状は
さほど重要ではなく、大部分、製造者の所望により決定
されるものである。実際、コイル１０２は円筒状とする
ことも可能である。とにかく、コイル１０２の巻線は少
なくとも中空空間を囲むように配置されなければならな
い。

【００１５】図３はコイルピストン１０６の拡張部１０
４周りに巻かれたコイル１０２を示している。本実施例
のアクチュエータ１００はコイル１０２が巻かれた特別
の構成を示しているが、当業者ならばかかる構成を要し
ないコイルが商業的に可能であるということが理解でき
よう。かかるコイルは勿論本発明に使用できる。それと
は無関係に、コイル１０２は物理的にコイルピストン１
０６に取り付けられてコイルピストン１０６と共に移動
しうることが重要である。さらに、本発明にとって、グ
リップ２４がコイルピストン１０６に操作的に取り付け
られてコイルピストン１０６と共に移動しうることが重
要である。

【００１６】磁石１０８はアクチュエータ１００の筐体
２２に取り付けられ、磁石戻り１１０も筐体２２に取り
付けられ、磁石１０８とは離れているので効果的な磁束
界がコイル１０２の周りに形成される。磁石１０８は３
５メガエールステッドの永久磁石性能を有する希土類磁
石であることが望ましい。本発明に意図されたように、
コイル１０２は実際に磁石１０８を覆う。これにより、
コイル１０２と、磁石１０８および磁石戻り１１０を協
働させ、コイル１０２の一部は磁石１０８および磁石戻
り１１０の間を移動しうる。

【００１７】コイルピストン１０６は線形軸受１１２に
固定的に取り付けられ、線形軸受１１２は軸受レール１
１４に摺動可能に載置されている。また、軸受レール１
１４は、筐体２２に固定的に載置されている。この配置
によりコイルピストン１０６とコイル１０２を有する線
形軸受１１２が筐体２２内で摺動可能に移動できる。そ
の結果、コイル１０２の巻線は磁石１０８によって形成
された磁束界に実質的に垂直となるので、電流をコイル
１０２に印加することによりコイル体（すなわち、コイ
ル１０２およびコイルピストン１０６）を筐体２２内で
移動させる力をコイルピストン上に生成することができ
る。

【００１８】コイル１０２の移動制御およびグリップ２
４の制御は筐体２２に相対的なコイルピストン１０６の
位置を監視することにより達成される。これは筐体２２
に固定的に取り付けられたエンコーダ１２２、例えば、
ダイナミックリサーチコーポレーション社により製造さ
れたモデルＳＲＬエンコーダ４を使用することにより達
成される。より詳細には、アクチュエータ１００にとっ
て、ブラケット１１６は線形軸受１１２に固定的に取り
付けられ、ガラスエンコーダスライド１１８は、それに
エッチングまたはプリントされた目盛１２０と共に、ブ
ラケット１１６に固定的に取り付けられる。従って、ガ
ラスエンコーダスライド１１８は線形軸受１１２および
コイルピストン１０６と協働して移動する。詳しくは後
述される方法により、アクチュエータ１００はエンコー
ダ１２２からガラススライド１１８の位置に関する情報
を得て、筐体２２に相対的なコイルピストン１０６の位
置およびグリップ２４の位置を正確に固定する。この配
置により、１００分の５ミリメートルのオーダー精度で
ロッド２４の実際の位置を決定できる。また、ロッド２
４は、それと協働する磁石（図示せず）をロッド２４上
に持つことができる。筐体２２に固定的に載置された別
の磁石１２４は、電気的に起動されて、ロッド２４上の
磁石と磁力的に係合し、アクチュエータ１００の遊び時
間に移動止めまたは退避した配置でロッド２４とその協
働コイル体を保持する。ロッド２４の磁石または磁石１
２４の位置はロッド２４をロッド２４の移動止め位置で
筐体２２とうまく係合するために調節しうる。

【００１９】他の実施例のアクチュエータ１０は、（好
ましい実施例のコイルピストン１０６同様）装置１０
が、中空３４に形成されたボビン３２を有することを示
した図４を参照すると詳細に理解できる。実際、ほとん
どの点が他の実施例と同様で、目的は同一である。図示
のごとく、ボビン３２は、筐体２２同様、比較的偏平
で、一般に箱型である。さらに、ボビン３２は、それ自
体筐体２２に固定的に取り付けられているスライド機構
３６に摺動可能に取り付けられている。この機構３６
は、ボビン３２が移動する間、最小の摩擦力を生成する
大変高精度なものであることが望ましい。機構３６は当
業者に周知の幾つかの方法のどれで形成されてもよい
し、機構３６にそってボビン３２が移動しうる距離を制
限する移動停止に設けてもよい。この移動範囲は５から
１０センチの範囲であることが望ましい。その結果、ボ
ビン３２は機構３６に沿って自由に摺動でき、この距離
だけ筐体２２内で往復運動できる。グリップ２４がボビ
ン３２の線形運動のためボビン３２に取り付けられてい
る点を理解することもまた重要である。

【００２０】図４は磁石３８が筐体２２内に設けられて
いることも示している。特に、磁石３８は突起４０と共
に形成されて筐体２２内に配置されるので、磁石３８の
突起はボビン３２の中空３４の中に延びている。特に、
磁石３８は希土類元素製で商業的に入手できるものであ
る。例えば、メガエールステッド磁石のネオデニウム３
５を使用することは本発明に適当である。さらに、磁石
３８は、約３５メガエールステッド（３５ＭＯｅ）のオ
ーダーの磁石強度を有する永久磁石であることが望まし
い。図４に示されるように磁石３８が筐体２２内に配置
されると、当業者であれば、磁石３８の極が筐体２２上
に配置されて、ボビン３２が筐体２２内で往復運動する
方向に実質的に垂直に並んだ磁束線を有する磁界を効果
的に発生させることが十分理解できる。

【００２１】装置１０はボビン３２の周りに巻かれた電
導線４４からなるコイル４２をさらに有する。重要なの
は、ボビン３２周りのコイル４２の巻線は、コイル４２
をボビン３２に効果的に結合するのに十分固くなければ
ならないということである。電導線４４の両端４４ａお
よび４４ｂはコネクタ２８に電気的に取り付けられてい
るので（図７に示す）、外部電圧源４６はコイル４２を
励起するのに使用できる。当業者であれば十分理解でき
るように、磁石３８によって形成された磁界内に配置さ
れたコイル４２により、電圧源４６から電流がコイル４
２に流れると、ボビン３２に力が印加されてボビン３２
を筐体２２内で移動させる。コイル４２に通電される電
流の量、方向および継続期間によりボビン３２に形成さ
れる力は制御できる。ボビン３２上に形成される力の大
きさは０から１万グラムの範囲（０−１００００ｇ）で
あることが望ましい。本発明に意図されたように、アク
チュエータ１００（図３）同様、アクチュータ１０（図
２および図４）は、約０から２０００グラム（０−２０
００ｇ）の間で変化可能な力が±１グラムだけの偏差で
選択的に印加される範囲で動作する。さらに、上記のよ
うに関連技術で周知なように、ボビン３２の移動位置お
よび距離はコイル４２を流れる電流の大きさと方向によ
り制御できる。

【００２２】装置１０の動作では、ボビン３２と筐体２
２との位置関係を決定できることが重要である。このた
めに、幾つかの位置センサが設置されうる。図７をしば
し参照するに、センサ４８は装置１０に組み込まれ、ラ
イン５０を通って、装置１０の筐体２２に配置されたセ
ンサコネクタ３０に操作的に接続されていることがわか
る。さらに、ライン５０はセンサコネクタ３０とマイク
ロプロセッサ７０とを接続する。ある実施例では、位置
検知機能は図５に示されるような容量インダクタンス
（ＬＶＤＴ）センサを使用することにより達成される。
装置１０は、筐体２２内のボビン３２を移動するために
ボビン３２に固定的に載置された中間プレート５２を有
することがわかる。この中間プレート５２は、装置１０
の筐体２２に固定的に接続されたプレート５４とプレー
ト５６との間に配置される。さらに、プレート５４およ
び５６は、各々、本実施例のライン５０を形成するライ
ン５８および６０に接続される。その結果、中間プレー
ト５２がボビン３２と共に移動するにつれて、プレート
５４と５６間の電気容量は変化する。この容量変化は、
筐体２２に相対的なボビン３２の位置を画定する、当業
者に周知の手段であるセンサ４８で決定されうる。平板
は同心性の問題を除去し、コイル（熱源）から離れて配
置されるので、センサの精度は維持される。

【００２３】センサ４８の別の実施例では、プレート５
２、５４および５６を有する容量素子が取り除かれてい
て、代わりに、アクチュエータ１００と関連して既述し
たエンコーダ１２２によく似た光電システムが組み込ま
れている。特に、目盛６２は筐体２２に固定的に取り付
けられ、参照する図５および図６に示すように、目盛６
２は、センサ４８で既述した実施例におけるプレート５
４と一般に同一位置に配置される。また、光電検出器６
４はボビン３２に固定的に載置されてそれと協動する。
関連技術で周知なように、検出器６４は、個々または集
合的に、目盛６２と相互作用して筐体２２と相対的なボ
ビン３２の位置情報を供給するフォトダイオード素子６
６と６８を有する。

【００２４】

【作用】アクチュエータ装置１０と１００の一般動作は
図７および図８を参照することによって最も良く理解で
きるであろう。図７では、関連技術で周知などの種類の
ものでもよいマイクロプロセッサ７０が電圧源４６とセ
ンサ４８との両方に接続されているのがわかる。また、
マイクロプロセッサ７０は、グリップ２４に操作的に接
続されている真空ポンプ７２に接続されている。これら
の接続を通して、マイクロプロセッサ７０は電圧源４
６、センサ４８およびポンプ７２とプログラムされた命
令に従って相互作用する。ここでの基準は、図２および
図４に示す実施例の装置１０に導かれるかもしれない
が、アクチュエータ１００の対応要素は実質的に同一の
方法で動作することを理解すべきである。これらの動作
は均等であると考えられる。

【００２５】まず、装置１０（アクチュエータ１００）
は自動組立機１２に組み込まれることができ、コンベア
１６から予め定められた距離でグリップ２４の端部７４
を配置するよう測定される。これにより、グリップの移
動が測定されうるサイクルの基準情報を形成する。実
際、当業者ならば容易に理解できるように、本目的のた
めに他のどんな基準を用いてもよい。どんな基準が使用
されても、それに基づいて測定がなされる基準情報が一
旦選択されると、センサ４８はこの情報に合わせてセッ
トされる。プログラムされた命令に従って、マイクロプ
ロセッサ７０は電圧源４６を駆動して電流をコイル４２
に供給する。コイル４２は磁石３８の磁界内にあるの
で、コイル４２を通る電流はボビン３２を（またはアク
チュエータ１００のコイルピストン１０６を）、電流の
量、継続期間および方向により比例的に決定され制御さ
れた距離だけ移動させる。例えば、この開示された配置
により、グリップ２４は、約７０ミリ秒（７０ｍｓ）の
間に約５センチの距離だけ線移動でき、その行程の端部
ではなんの跳ね返りもおきない。別の言い方をすれば、
この性質の移動は、動作の終わりで線移動の方向には無
視できる変化でなされうる。

【００２６】マイクロプロセッサ７０は真空ポンプ７２
の動作を制御するのにも用いられる。このことは、管状
グリップ２４の管腔（図示せず）内を部分的真空にして
グリップ２４の端部７４に対して部品１４を保持する装
置１０の実施例として役立つであろう。他のグリップ配
置でもよいことは理解できるであろう。この部分的真空
システムはここでは単なる例示でしかない。

【００２７】本発明の動作の代表的なサイクルに意図さ
れているように、装置１０は、コンベア１６によって取
り上げ位置まで運ばれている部品１４に配置されたグリ
ップ２４により、図１に示すような初期位置に配置され
る。電圧源４６は、マイクロプロセッサ７０からのプロ
グラムされたシーケンスに従って起動され、グリップ２
４の端部７４の端部７４′で表示された位置まで下げ
る。前述したように、この移動はコイル４２に所定の電
流を通じることにより達成される。ポンプ７２はグリッ
プ２４の管腔内を部分的真空にするために起動され、端
部７４に対して部品１４を吸引保持する。コイル４２の
起動により、取り付けられた部品１４と共にグリップ２
４は、筐体２２内に退避し、装置１０′はコンベア２０
に位置決めされる。再度、コイル４２が電圧源４６によ
り駆動され、部品１４を所望の停止位置であって要素１
８上の位置まで正確に下げる。この配置は高精度で行う
ことができる。例えば、本発明の装置１０を使用するこ
とによって、１００分の１ミリメートル（０．０１ｍ
ｍ）のオーダーの許容誤差が得られる。重要なことは、
センサ４８がこの配置を監視し、それによって、適当な
組立のリアルタイム検査を行うのに使用されうるという
ことである。

【００２８】一旦部品１４が部品１８上で正しく位置決
めされると、マイクロプロセッサ７０はポンプ７２を制
御してグリップ２４内に形成された真空を解除して部品
１４をグリップ２４から開放するのに使用される。再度
グリップが筐体２２内に退避して、装置１０が別サイク
ル動作でコンベア１６上に再度載置される。

【００２９】一連のサイクル中、ロッド２４位置の実際
の経時的応答は図８に示され、１３０で示される。この
応答１３０は、実際は、例示でしかない。実際、ロッド
２４は多少の距離をずれて移動し、各サイクル時間は変
化する。それにも拘わらず、応答１３０は、アクチュエ
ータ１００の典型と考えられ、ここでの議論のために使
用できる。図８に示された特別な場合では、応答１３０
は１秒間で示され、アクチュエータ１００がロッド２４
を全４サイクルを通じてこの１秒間隔で移動してきたこ
とを示している。また、図８はロッド２４が、各サイク
ルで、約１．１インチ（２．７９センチ）の距離だけ往
復運動したことを示している。上記のように、ロッド２
４の位置はサイクルのどんなときでもエンコーダ１２２
により１０００分の５ミリメータ（０．００５ｍｍ）の
精度で決定されうる。その結果、プログラムされた寸法
の包絡線内でサイクルの完成が作業がうまく終了したか
どうかを示すのに使用できる。加えて、この制御により
またアクチュエータ１００の動作中動かされる質量が極
めて小さいことにより、アクチュエータ１００により処
理される加工品に印加される力は大変小さい。テストの
結果、５グラム（５ｇ）程度の力がアクチュエータ１０
０により印加され、この小さい力は±１グラムの精度で
生成されることがわかった。

【００３０】アクチュエータ１００の動作特性をより完
全に理解するには応答１３０の最初のサイクルに重ねら
れた理想曲線１３２を考慮する必要がある。このサイク
ルの曲線１３２は時刻０で、ロッド２４が退避位置にあ
るときに始まり、ロッド２４が退避位置に戻るまでの約
４分の１秒（０．２５ｓｅｃ）後に終了する。このサイ
クル動作については特別のサイクル内での各時間を考慮
しながら説明する。

【００３１】図８にサイクルの始まりを曲線１３２のト
ップデッド中央部１３４により示す。実際には、トップ
デッド中央部１３４は図７に示す端部７４の位置に対応
し、図示のように、ロッド２４は、サイクルの約０．０
０−０．０４秒間この位置に留まる。曲線１３２に対す
る位置決め工程１３６は、トップデッド中央部１３４の
すぐ後に続き、ロッド２４が、サイクル間隔０．０４−
０．０９秒間だけ１インチすぐに移動することを示して
いる。ロッド２４は、ロッド２４と共に動くはずのアク
チュエータ１００の部品が比較的小さい質量を持つので
速く移動できる。サイクル間隔０．０９−０．１７秒間
の減速期間はロッド２４を、正確かつ最小の慣性力で、
確実に適当な位置に移動させるためのものである。

【００３２】一旦ロッド２４に運ばれた加工品と加工品
が載置される基盤の接触が実現された後、サイクルに
は、基盤に加工品を取り付けまたは位置決めする力が印
加されるための約０．１７−０．２１秒間の間隔が存在
する。この間隔は力印加期間１４０として図８に表示さ
れる。期間１４０中、その作業がうまく完成するかどう
かはエンコーダ１２２からの監視信号より確認できる。
特に、ワークサイクルにおけるこの位置でロッド２４の
実際の位置を示すエンコーダ１２２からの監視信号を、
うまく行ったワークサイクルのこの点でロッド２４のプ
ログラムされた位置の基準と比較することにより、動作
偏差が決定できる。もし、この比較がロッド２４の位置
における目立たない偏差であり、これらの偏差が許容誤
差内であれば、そのワークサイクルは成功であると考え
られる。

【００３３】力印加期間１４０後、ロッド２４は、サイ
クル間隔約０．２１−０．２５秒間においてトップデッ
ド中央位置まで退避する。このサイクルは必要があれば
繰り返され、同一間隔が使用される。上述したように、
理想曲線１３２との関連において本サイクルは単なる例
示でしかない。アクチュエータ１００および装置１０の
動作包絡線を形成するパラメータはオペレータの所望に
より変更できる。

【００３４】以上、図示および詳述した、自動組立にお
いて組立要素を位置決めする特別の装置は所期の目的を
十分達成していると共に既述の利点を有しているが、こ
の本発明の好ましい実施例は単なる例示であり、添付の
クレームで画定した以外に、ここで示した構成や設計の
細部には何ら限定を加えるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操作環境の斜視図である。

【図２】本発明の実施例の斜視図である。

【図３】本発明の好ましい実施例の部分分解斜視図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例の部分分解斜視図である。

【図５】本発明の実施例の装置の図２、５−５線に沿う
断面図である。

【図６】本発明の実施例の装置の図２、５−５線に沿う
断面図である。

【図７】本発明の装置の各部材間の電気配線の概略図で
ある。

【図８】アクチュエータのグリップ動作の位置と時間と
の関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１０…アクチュエータ装置 １２…自動組立機 １４、１８…部品 １６、２０…コンベア ２２…筐体 ２４…グリップ（またはロッド） ３２…ボビン ３４…中空 ３６…スライド機構 ３８…磁石 ４０…突起 ４２…コイル ４４ａ、４４ｂ…端部 ４４…電導線 ４６…外部電圧源

フロントページの続き (72)発明者 エリック ブイ．カント アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92262、パーム スプリングス 426 アレ ナス 106

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁界を発生する手段と、 導通される電流の流れに従って前記磁界内で移動するよ
   う配置された導電性の電気コイルと、 前記コイル接続され、組立要素と係合可能なグリップ
   と、 前記コイルに電気的に接続され、前記電流を供給して前
   記要素の位置決めを行う期間中に前記要素に大変小さく
   また大変正確な力を印加する手段とを有する、自動組立
   において組立要素を位置決めする装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、前記磁界を
   発生する手段は、筐体と、該筐体に載置された磁石とを
   有する、自動組立において組立要素を位置決めする装
   置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、前記要素の
   位置決め期間内に印加される前記力は、約０から２００
   ０グラム（０−２０００ｇ）の範囲内で可変である、自
   動組立において組立要素を位置決めする装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の装置において、前記装置は
   コイルピストンをさらに有し、前記コイルは前記コイル
   ピストンの周りに巻かれ、前記磁石は突起として、該突
   起の周りに摺動可能に配置されるボビンと共に形成され
   る、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の装置において、前記グリッ
   プの位置を検知する手段をさらに有する、自動組立にお
   いて組立要素を位置決めする装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の装置において、前記グリッ
   プの所望の停止位置を画定する手段と、 前記グリップの実際の位置と前記所望の停止位置との差
   を決定して誤差信号を生成し、該誤差信号が０よりも大
   きな絶対値を有する場合に前記コイルに電流を流す手段
   とをさらに有する、自動組立において組立要素を位置決
   めする装置。
7. 【請求項７】筐体と、 該筐体に設けられて磁界を発生する手段と、 前記筐体に摺動可能に載置されたボビンと、 前記ボビンと共に移動可能に取り付けられて組立要素を
   保持するグリップと、 前記磁界内で電流を生成する手段とを有し、該電流生成
   手段は前記ボビンに結合されて生成された電流に対応し
   て、前記組立要素の位置決め期間中に、該組立要素に大
   変小さくまた大変正確な力を印加する、自動組立におい
   て組立要素を位置決めする装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記電流生
   成手段は、前記ボビンの周りに巻かれたコイルと、該コ
   イルに電気的に接続された電流源とを有する、自動組立
   において組立要素を位置決めする装置。
9. 【請求項９】請求項７記載の装置において、前記磁界生
   成手段は、希土類磁石よりなる、自動組立において組立
   要素を位置決めする装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の装置において、前記磁石
    は突起として、該突起の周りに摺動可能に配置されるボ
    ビンと共に形成される、自動組立において組立要素を位
    置決めする装置。
11. 【請求項１１】請求項７記載の装置において、前記グリ
    ップは前記ボビンに取り付けられたロッドと、前記ロッ
    ドに取り付けられて前記組立要素を保持する手段とを有
    する、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
12. 【請求項１２】請求項７記載の装置において、前記グリ
    ップは、該グリップが退避する第１の位置と該グリップ
    が前記筐体から延在する第２の位置との間で移動可能で
    ある、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の装置において、前記第
    ２の位置に前記ボビンを選択的に保持する手段をさらに
    有する、自動組立において組立要素を位置決めする装
    置。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の装置において、前記第
    ２の位置に前記ボビンを選択的に保持する手段は磁石で
    ある、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の装置において、前記筐
    体に相対的な前記ボビンの位置を検知する手段をさらに
    有する、自動組立において組立要素を位置決めする装
    置。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の装置において、前記位
    置検知手段は前記筐体上に載置されたコンデンサよりな
    る、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
17. 【請求項１７】請求項１５記載の装置において、前記位
    置検知手段は光学エンコーダである、自動組立において
    組立要素を位置決めする装置。
18. 【請求項１８】請求項１５記載の装置において、前記ボ
    ビンの所望の停止位置を画定する手段と、前記ボビンの
    実際の位置と前記所望の停止位置との差を決定して誤差
    信号を生成し、該誤差信号が０よりも大きな絶対値を有
    する場合に前記コイルに電流を流す手段とをさらに有す
    る、自動組立において組立要素を位置決めする装置。
19. 【請求項１９】請求項１８記載の装置において、前記差
    決定手段はマイクロコンピュータである、自動組立にお
    いて組立要素を位置決めする装置。
20. 【請求項２０】請求項１９記載の装置において、前記ボ
    ビンはアルミニウム製で前記第１の位置は前記第２の位
    置から約１０センチ離れている、自動組立において組立
    要素を位置決めする装置。
21. 【請求項２１】磁界を発生する手段と、導通される電流
    の流れに従って前記磁界内で移動するよう配置された導
    電性の電気コイルと、前記コイル接続され、組立要素と
    係合可能で該要素の位置決め期間中に該要素に大変小さ
    くまた大変正確な力を印加するグリップとを有する装置
    を設ける工程と、 前記グリップの実際の位置と所望の停止位置との差を決
    定して誤差信号を生成し、該誤差信号が０よりも大きな
    絶対値を有する場合に前記コイルに電流を流す工程と、 前記退避位置と前記延在位置との間で前記コイルを選択
    的に移動するために前記コイルに電流を流す工程と、 前記誤差信号が所定値に達した場合に前記組立要素を排
    除するため前記誤差信号をマウントする工程とよりな
    る、自動組立において組立要素を位置決めする方法。