KR20220035126A - 액추에이터 - Google Patents

Abstract

샤프트와, 샤프트를 이동시키는 구동부와, 샤프트의 주위에 마련되어 샤프트가 상대적으로 이동하는 고정부와, 고정부보다도 구동부측에 있어서 샤프트에 가해지는 힘을 검출하는 검출부와, 샤프트가 워크에 힘을 가하기 전에 샤프트가 이동하고 있는 기간 중 소정 기간에 검출부가 검출하는 힘인 제1 힘을 구하고, 소정 기간 후에, 검출부에 의해 검출되는 힘 및 제1 힘에 기초하여 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비한다.

Description

액추에이터

본 발명은, 액추에이터에 관한 것이다.

중공의 샤프트를 워크에 압박한 상태로 샤프트 내를 부압으로 함으로써, 워크를 샤프트에 끌어당겨, 워크를 픽업할 수 있다. 여기서, 워크를 샤프트에 끌어당길 때, 워크와 샤프트 사이에 간극이 있으면, 워크가 샤프트에 급격하게 충돌하여 워크가 파손될 우려나, 워크를 끌어당길 수 없을 우려가 있다. 한편, 워크를 압박하는 하중이 너무 크면, 워크가 파손될 우려가 있다. 따라서, 샤프트를 워크에 적절한 하중으로 압박하는 것이 요망되고 있다. 또한, 샤프트가 워크에 접할 때 샤프트의 속도가 높으면, 샤프트가 워크에 충돌함으로써 워크가 파손될 우려가 있기 때문에, 이 충격을 완화하는 것이 요망되고 있다. 종래에는, 샤프트 본체의 선단에 스프링 등의 완충 부재를 개재하여 흡착 부재를 마련하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조.). 즉, 흡착 부재가 워크에 접한 때, 스프링이 수축함으로써 충격을 완화하고 있다. 그 후, 또한 샤프트가 워크를 향해 이동한 때는, 용수철 상수에 따른 하중으로 워크를 압박하고 있다.

일본 특허 공개 제2009-164347호 공보

여기서, 예를 들어 샤프트에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서를 마련함으로써, 샤프트와 워크 사이에 발생하는 하중을 검출하는 것을 생각할 수 있다. 그리고, 이 검출값에 기초하여 샤프트를 이동시킴으로써, 샤프트와 워크 사이에 발생하는 하중을 제어하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 샤프트가 가이드 등에 있어서 미끄럼 이동하고 있으면, 마찰력이 발생하여 힘 센서의 검출값이 변화되는 경우가 있다. 이 때문에, 힘 센서의 검출값이, 샤프트와 워크 사이에 발생하는 실제의 하중을 나타내지 않는 경우가 있다. 그렇게 하면, 힘 센서의 검출값에 기초하여 샤프트를 이동시킨 경우에, 샤프트와 워크 사이에 발생하는 실제의 하중이, 요구되는 값에 맞지 않는 경우도 있다. 마찰력에 의한 영향을 미리 구해 두는 것도 생각할 수 있지만, 마찰력은, 샤프트 등의 경년 변화, 온도, 습도 등에 따라 변화되어 버린다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 다양한 실정을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 액추에이터에 있어서, 샤프트 및 워크에 가해지는 하중을 적절하게 제어하는 데 있다.

본 발명의 양태의 하나는, 중심축 방향의 이동에 의해 워크에 힘을 가하는 샤프트와, 상기 샤프트를 상기 중심축의 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 샤프트의 주위에 마련되어 상기 구동부가 상기 샤프트를 이동시킬 때 상기 샤프트가 상대적으로 이동하는 고정부와, 상기 고정부보다도 상기 구동부측에 있어서 상기 샤프트에 가해지는 힘을 검출하는 검출부와, 상기 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 샤프트가 상기 워크에 힘을 가하기 전에 상기 샤프트가 이동하고 있는 기간 중 소정 기간에 상기 검출부가 검출하는 힘인 제1 힘을 구하고, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘 및 상기 제1 힘에 기초하여 상기 구동부를 제어하는 액추에이터이다.

본 발명에 따르면, 액추에이터에 있어서, 샤프트 및 워크에 가해지는 하중을 적절하게 제어할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관한 액추에이터의 외관도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 액추에이터의 내부 구조를 도시한 개략 구성도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 샤프트 하우징과 샤프트의 선단부의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 실시 형태에 관한 변형 게이지의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 워크의 픽업 시에 있어서의 변형 게이지의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 픽업 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 플레이스 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 워크의 픽업 시에 있어서의 변형 게이지의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다.

본 발명의 양태의 하나인 액추에이터에서는, 구동부에 의해, 샤프트가 샤프트의 중심축 방향으로 이동한다. 샤프트는, 워크를 픽업하거나, 워크를 압박하거나, 워크를 플레이스하거나 할 때 구동부에 의해 이동된다. 구동부는, 예를 들어 리니어 모터 등의 직동 모터여도 된다. 또한, 구동부와 샤프트 사이에는 다른 부재가 개재되어 있어도 된다. 또한, 샤프트는, 중심축 주위로 회전 가능하게 지지되어 있어도 된다. 샤프트가 중심축 방향으로 이동할 때는, 샤프트가 고정부에 대하여 상대적으로 이동한다. 고정부는, 예를 들어 액추에이터의 하우징에 고정되어 있어도 되고, 하우징 자체여도 된다. 고정부는, 예를 들어 샤프트에 접촉할 가능성이 있는 부재여도 되고, 샤프트가 미끄럼 이동하는 부재여도 된다. 또한, 고정부는, 예를 들어 샤프트를 안내하는 가이드여도 되고, 샤프트에 부압을 공급하는 부압 공급 기구를 구비한 부재여도 된다. 구동부에 의해 샤프트가 이동 가능하도록, 고정부와 샤프트 사이에는 간극이 형성되어 있어도 된다.

샤프트가, 예를 들어 워크를 픽업하거나, 워크를 압박하거나, 워크를 플레이스하거나 할 때, 샤프트로부터 워크로 힘을 가하면, 샤프트와 워크 사이에 하중이 발생한다. 검출부는 이때의 힘을 검출한다. 검출부가 검출하는 힘을 이하에는 검출값이라고도 한다. 또한, 검출부는, 샤프트에 가해지는 힘을 검출 가능하다면 그 구성은 상관없다. 검출부는, 예를 들어 변형 게이지를 이용한 센서여도 되고, 압전식의 센서여도 된다. 또한, 검출부는 로드셀로 해도 된다.

제어 장치는, 구동부를 제어한다. 이때, 예를 들어 검출부의 검출값에 기초한 제어를 실시한다. 그러나, 샤프트가 고정부에 대하여 미끄럼 이동하면, 검출부의 검출값은, 그때 발생하는 마찰력에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 샤프트가 고정부에 접하지 않도록 액추에이터를 제조했다고 해도, 공차나 경년 변화의 영향에 의해, 샤프트가 고정부에 대하여 접촉하여 미끄럼 이동하는 경우도 있다. 그렇게 하면, 샤프트가 워크에 접근하도록 이동하고 있는 경우에는, 샤프트에 대하여, 워크로부터 이격되는 방향의 마찰력이 발생하고, 샤프트가 워크로부터 이격되도록 이동하고 있는 경우에는, 샤프트에 대하여, 워크에 접근하는 방향으로 마찰력이 발생한다. 그 때문에, 샤프트가 워크에 접하고 있을 때는, 샤프트가 워크에 가하는 힘과, 검출부의 검출값에 어긋남이 발생할 수 있다.

그래서, 제어 장치는, 또한, 마찰력과 관련한 제1 힘에 기초하여, 구동부를 제어한다. 제1 힘은, 샤프트가 워크에 힘을 가하기 전의 샤프트가 이동하고 있는 기간 중 소정 기간에 구한다. 샤프트가 워크에 힘을 가하기 전의 기간이라면, 검출부의 검출값은 워크로부터의 반력의 영향을 받지 않기 때문에, 마찰력의 영향을 더 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 샤프트가 이동 중이라면, 검출부의 검출값은 운동 마찰력의 영향을 받기 때문에, 운동 마찰력의 영향을 검출할 수 있다. 「샤프트가 워크에 힘을 가하기 전」은, 예를 들어 워크의 픽업 시나 워크의 압박 시에 있어서, 샤프트가 워크에 접촉하기 전으로 해도 되고, 워크의 플레이스 시에 있어서, 워크가 접지하기 전, 또는 워크가 다른 부재에 접촉하기 전으로 해도 된다. 또한, 소정 기간은, 검출부의 검출값이 안정되어 있는 기간으로 해도 된다. 예를 들어, 샤프트가 이동을 개시한 직후에는, 검출부의 검출값이 샤프트의 가속도의 영향을 받기 때문에, 검출부의 검출값이 안정되지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 검출부의 검출값이 안정된 때 제1 힘을 구함으로써, 마찰력에 관련성이 높은 값을 구할 수 있다. 또한, 제1 힘은, 예를 들어 소정 기간에 있어서의 검출값을 평활화한 값으로 해도 되고, 소정 기간에 있어서의 검출값을 평균한 값으로 해도 되고, 소정 기간에 있어서의 검출값에 대하여 소정의 증감 처리를 행한 값으로 해도 되고, 소정 기간 중의 어느 시점에 있어서의 순시값으로 해도 된다.

그리고, 소정 기간 후에, 검출부의 검출값 및 제1 힘에 기초하여 구동부의 제어를 행함으로써, 마찰력을 고려한 제어가 가능하게 된다. 이에 의해, 워크에 적절한 하중을 가할 수 있으므로, 워크의 파손을 억제하면서, 더 확실하게 워크를 픽업하거나, 워크를 압박하거나, 워크를 플레이스하거나 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 힘은, 예를 들어 워크를 픽업할 때, 워크를 압박할 때, 또는 워크를 플레이스할 때마다 구할 수 있다. 그렇게 하면, 온도나 습도에 따라 마찰력이 변화된 경우라도, 빠르게 대응할 수 있다.

또한, 제어 장치는, 소정 기간 이전에는, 예를 들어 검출부의 검출값에 기초하여 구동부를 제어해도 되고, 다른 센서(예를 들어, 샤프트의 위치를 검출하는 센서)의 검출값에 기초하여 구동부를 제어해도 된다.

또한, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간에 있어서, 상기 샤프트가 상기 워크에 접근하는 방향으로 이동하고 있을 때, 상기 제1 힘을 구해도 된다.

샤프트의 이동 방향에 따라 마찰력이 작용하는 방향이 변화된다. 샤프트가 워크에 접근하는 방향으로 이동하고 있을 때 제1 힘을 검출함으로써, 워크를 픽업할 때, 워크를 압박할 때, 또는 워크를 플레이스할 때, 샤프트에 가해지는 힘의 방향과 동일한 방향의 제1 힘을 구하는 것이 가능하게 된다. 또한, 샤프트가 이동하고 있을 때라면, 운동 마찰력을 얻을 수 있다.

상기 제어 장치는, 상기 검출부에 의해 검출되는 힘의 변동량이 소정의 범위 내의 상태가 계속되는 기간으로서 상기 소정 기간을 설정해도 된다.

여기서, 샤프트가 이동할 때의 속도가 변화되면, 검출부의 검출값이 가속도의 영향을 받는다. 예를 들어, 샤프트가 이동을 개시한 직후에는, 검출부의 검출값이 크게 변동된다. 한편, 검출부의 검출값에 있어서의 가속도의 영향이 작아지는 것에 따라, 검출값의 변동량은 작아진다. 따라서, 검출부의 검출값의 변동량이 소정의 범위 내로 되면, 검출부의 검출값이 안정된 것이라고 판단하여, 그때 제1 힘을 구한다. 즉, 여기서 말하는 소정의 범위는, 예를 들어 검출부의 검출값이 안정되어 있다고 할 수 있는 변동량의 범위이고, 마찰력의 검출 정밀도가 허용 범위 내로 되는 변동량의 범위이다. 또한, 검출값의 변동량이 연속해서 소정의 범위 내로 되어 있는 기간을 카운트하여, 이 기간이 역치에 도달한 경우에, 이 기간을 소정 기간으로서 설정해도 된다. 이 경우, 소정의 기간에 있어서의 검출값의 평균값 또는 소정의 기간에 있어서의 검출값에 증감 처리를 행한 값을 제1 힘이라고 해도 된다. 이와 같이, 검출값이 안정된 때 제1 힘을 구함으로써, 마찰력의 영향을 더 정확하게 얻을 수 있으므로, 그 후의 구동부의 제어를 더 적절하게 행할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는, 상기 샤프트의 속도의 변동량이 소정의 범위 내의 상태가 계속되는 기간으로서 상기 소정 기간을 설정해도 된다.

예를 들어, 샤프트의 속도를 위치 센서 등에 의해 검출함으로써, 그 시간 변화로서 샤프트의 속도를 구할 수 있다. 그리고, 샤프트의 속도가 안정되어 있으면, 검출부의 검출값의 변동량은 작아진다. 따라서, 샤프트의 속도의 변동량이 소정의 범위 내로 되면, 샤프트의 속도가 안정된 것이라고 판단하고, 그때 제1 힘을 구해도 된다. 즉, 여기서 말하는 소정의 범위는, 예를 들어 샤프트의 속도가 안정되어 있다고 할 수 있는 변동량의 범위이고, 마찰력의 검출 정밀도가 허용 범위 내로 되는 변동량의 범위이다. 또한, 샤프트의 속도의 변동량이 연속해서 소정의 범위 내로 되어 있는 기간을 카운트하여, 이 기간이 역치에 도달한 경우에, 이 기간을 소정 기간으로서 설정해도 된다. 이 경우, 소정의 기간에 있어서의 검출값의 평균값 또는 소정의 기간에 있어서의 검출값에 증감 처리를 행한 값을 제1 힘으로 해도 된다. 이와 같이, 샤프트의 속도가 안정된 때 제1 힘을 구함으로써, 마찰력의 영향을 더 정확하게 얻을 수 있으므로, 그 후의 구동부의 제어를 더 적절하게 행할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘이 소정값 이상으로 되면 상기 구동부를 정지시키는 제어인 정지 제어를 행하고, 상기 제어 장치는, 상기 정지 제어에 있어서, 상기 제1 힘을 상기 소정값에 가산함으로써 상기 소정값을 보정하거나, 또는 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘으로부터 상기 제1 힘을 감산함으로써 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘을 보정해도 된다.

또한, 소정값은, 워크의 픽업 시 또는 워크의 압박 시에 있어서, 샤프트가 워크에 접촉했다고 판정되는 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 픽업 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 워크를 더 확실하게 픽업하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 압박 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 워크를 더 확실하게 압박하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 플레이스 시에 있어서, 예를 들어 워크가 접지했다고 판정되는 힘, 또는 워크가 다른 부재에 접촉했다고 판정되는 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 플레이스 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 더 확실하게 워크를 다른 부재에 압박하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 소정값은, 워크의 종류에 따라 변경할 수도 있다. 검출부의 검출값이 소정값 이상인 경우에 구동부를 정지시킴으로써, 샤프트가 워크에 접한 때 샤프트를 즉시 정지시키거나, 워크가 접지한 때나 워크가 다른 부재에 접한 때 샤프트를 즉시 정지시키거나 할 수 있다. 또한, 픽업 시 또는 플레이스 시, 나아가 워크의 압박 시에 있어서, 워크에 적절한 힘을 가하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 고정부에 의해 마찰력이 발생하는 경우에는, 워크에 가해지는 실제의 힘이, 검출부의 검출값으로부터 제1 힘만큼 어긋나 있다고 생각된다. 이에 비해, 정지 제어를 행할 때의 검출부의 검출값 또는 소정값을 제1 힘만큼 어긋나게 함으로써, 워크에 가해지는 실제의 힘과 검출부의 검출값의 어긋남을 해소할 수 있다. 즉, 검출부의 검출값이, 제1 힘만큼 크게 되어 있으므로, 검출부의 검출값으로부터 제1 힘을 감산함으로써, 검출부의 검출값을 보정해도 된다. 한편, 정지 제어에 있어서는, 소정값에 제1 힘을 가하는 것에 의해서도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여, 정지 제어를 행함으로써, 마찰력의 영향을 고려한 정지 제어가 가능하게 되기 때문에, 예를 들어 워크로의 접촉을 더 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 샤프트 및 고정부의 상태에 따라서는, 샤프트가 고정부에 접촉하지 않는 경우도 생각할 수 있다. 이러한 경우에는, 정지 제어에 있어서, 제1 힘을 예를 들어 0으로 해도 된다.

또한, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘이 소정값으로 되도록 상기 구동부의 피드백 제어를 행하고, 상기 제어 장치는, 상기 피드백 제어에 있어서, 상기 제1 힘을 상기 소정값에 가산함으로써 상기 소정값을 보정하거나, 또는 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘으로부터 상기 제1 힘을 감산함으로써 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘을 보정해도 된다.

또한, 소정값은, 워크의 픽업 시에 요구되는 힘, 워크의 압박 시에 요구되는 힘, 또는 워크의 플레이스 시에 요구되는 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 픽업 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 워크를 더 확실하게 픽업하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 압박 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 워크를 더 확실하게 압박하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 또한, 소정값은, 워크의 플레이스 시에 있어서, 워크의 파손을 억제하면서 더 확실하게 워크를 다른 부재에 압박하는 것이 가능한 힘으로 해도 된다. 소정값은, 워크의 종류에 따라 변경할 수도 있다. 검출부의 검출값이 소정값으로 되도록 구동부를 피드백 제어함으로써, 예를 들어 워크의 픽업, 워크의 압박 또는 워크의 플레이스를 더 확실하게 실행할 수 있다. 그러나, 고정부에 의해 마찰력이 발생하는 경우에는, 워크에 가해지는 실제의 힘이, 검출부의 검출값으로부터 제1 힘만큼 어긋나 있다고 생각된다. 이에 비해, 피드백 제어를 행할 때의 검출부의 검출값 또는 소정값을 제1 힘만큼 어긋나게 함으로써, 워크에 가해지는 실제의 힘과 검출부의 검출값의 어긋남을 해소할 수 있다. 즉, 검출부의 검출값이, 제1 힘만큼 크게 되어 있으므로, 검출부의 검출값으로부터 제1 힘을 감산함으로써, 검출부의 검출값을 보정해도 된다. 한편, 피드백 제어에 있어서는, 소정값에 제1 힘을 가함으로써도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여, 피드백 제어를 행함으로써, 마찰력의 영향을 고려한 피드백 제어가 가능하게 되기 때문에, 워크에 적절한 힘을 가할 수 있다. 또한, 샤프트 및 고정부의 상태에 따라서는, 샤프트가 고정부에 접촉하지 않는 경우도 생각할 수 있다. 이러한 경우에는, 피드백 제어에 있어서, 제1 힘을 예를 들어 0으로 해도 된다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다. 단, 이 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것들에만 한정하는 취지의 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태는 가능한 한 조합할 수 있다.

<제1 실시 형태>

도 1은, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)의 외관도이다. 액추에이터(1)는 외형이 대략 직육면체의 하우징(2)을 갖고 있고, 하우징(2)에는, 덮개(200)가 설치되어 있다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)의 내부 구조를 도시한 개략 구성도이다. 하우징(2)의 내부에, 샤프트(10)의 일부를 수용하고 있다. 이 샤프트(10)의 선단부(10A)측은, 중공으로 되도록 형성되어 있다. 샤프트(10) 및 하우징(2)의 재료에는, 예를 들어 금속(예를 들어, 알루미늄)을 사용할 수 있지만, 수지 등을 사용할 수도 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치에 대하여 설명한다. 하우징(2)의 가장 큰 면의 긴 변 방향이며 샤프트(10)의 중심축(100)의 방향을 Z축 방향으로 하고, 하우징(2)의 가장 큰 면의 짧은 변 방향을 X축 방향으로 하고, 하우징(2)의 가장 큰 면과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 한다. Z축 방향은 연직 방향이기도 한다. 또한, 이하에는, 도 2에 있어서의 Z축 방향의 상측을 액추에이터(1)의 상측으로 하고, 도 2에 있어서의 Z축 방향의 하측을 액추에이터(1)의 하측으로 한다. 또한, 도 2에 있어서의 X축 방향의 우측을 액추에이터(1)의 우측으로 하고, 도 2에 있어서의 X축 방향의 좌측을 액추에이터(1)의 좌측으로 한다. 또한, 도 2에 있어서의 Y축 방향의 전방측을 액추에이터(1)의 전방측으로 하고, 도 2에 있어서의 Y축 방향의 안측을 액추에이터(1)의 안측으로 한다. 하우징(2)은, Z축 방향의 치수가 X축 방향의 치수보다도 길고, X축 방향의 치수가 Y축 방향의 치수보다도 길다. 하우징(2)은, Y축 방향과 직교하는 하나의 면(도 2에 있어서의 전방측의 면)에 상당하는 개소가 개구되어 있고, 이 개구를 덮개(200)에 의해 폐색하고 있다. 덮개(200)는, 예를 들어 나사에 의해 하우징(2)에 고정된다.

하우징(2) 내에는, 샤프트(10)를 그 중심축(100) 주위로 회전시키는 회전 모터(20)와, 샤프트(10)를 그 중심축(100)을 따른 방향(즉, Z축 방향)으로 하우징(2)에 대하여 상대적으로 직선 이동시키는 직동 모터(30)와, 에어 제어 기구(60)가 수용되어 있다. 또한, 하우징(2)의 Z축 방향의 하단부면(202)에는, 샤프트(10)가 삽입 관통된 샤프트 하우징(50)이 설치되어 있다. 하우징(2)에는, 하단부면(202)으로부터 하우징(2)의 내부를 향해 오목해지도록 오목부(202B)가 형성되어 있고, 이 오목부(202B)에 샤프트 하우징(50)의 일부가 삽입된다. 이 오목부(202B)의 Z축 방향의 상단부에는, Z축 방향으로 관통 구멍(2A)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(2A) 및 샤프트 하우징(50)을 샤프트(10)가 삽입 관통된다. 샤프트(10)의 Z축 방향의 하측의 선단부(10A)는, 샤프트 하우징(50)으로부터 외부로 돌출되어 있다. 샤프트(10)는, 하우징(2)의 X축 방향의 중심 또한 Y축 방향의 중심에 마련되어 있다. 즉, 하우징(2)에 있어서의, X축 방향의 중심 및 Y축 방향의 중심을 지나 Z축 방향으로 연장되는 중심축과, 샤프트(10)의 중심축(100)이 겹치도록, 샤프트(10)가 마련되어 있다. 샤프트(10)는, 직동 모터(30)에 의해 Z축 방향으로 직동함과 함께, 회전 모터(20)에 의해 중심축(100)의 주위를 회전한다. 또한, 직동 모터(30)는 구동부의 일례이다.

샤프트(10)의 선단부(10A)와 반대측의 단부(Z축 방향의 상측의 단부)인 기단부(10B)측은, 하우징(2) 내에 수용되어 있고, 회전 모터(20)의 출력축(21)에 접속되어 있다. 이 회전 모터(20)는, 샤프트(10)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 회전 모터(20)의 출력축(21)의 중심축은, 샤프트(10)의 중심축(100)과 일치한다. 회전 모터(20)는, 출력축(21) 외에, 고정자(22)와, 고정자(22)의 내부에서 회전하는 회전자(23)와, 출력축(21)의 회전 각도를 검출하는 로터리 인코더(24)를 갖는다. 회전자(23)가 고정자(22)에 대하여 회전함으로써, 출력축(21) 및 샤프트(10)도 고정자(22)에 대하여 연동하여 회전한다.

직동 모터(30)는, 하우징(2)에 고정된 고정자(31), 고정자(31)에 대하여 상대적으로 Z축 방향으로 이동하는 가동자(32)를 갖는다. 직동 모터(30)는, 예를 들어 리니어 모터이다. 고정자(31)에는 복수의 코일(31A)이 마련되고, 가동자(32)에는 복수의 영구 자석(32A)이 마련되어 있다. 코일(31A)은, Z축 방향으로 소정 피치로 배치되고, 또한 U, V, W상의 3개의 코일(31A)을 1조로 하여 복수 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이들 U, V, W상의 코일(31A)에 삼상 전기자 전류를 흘림으로써 직동적으로 이동하는 이동 자계를 발생시켜, 고정자(31)에 대하여 가동자(32)를 직동적으로 이동시킨다. 직동 모터(30)에는 고정자(31)에 대한 가동자(32)의 상대 위치를 검출하는 리니어 인코더(38)가 마련되어 있다. 또한, 상기 구성 대신에, 고정자(31)에 영구 자석을 마련하고, 가동자(32)에 복수의 코일을 마련할 수도 있다.

직동 모터(30)의 가동자(32)와 회전 모터(20)의 고정자(22)는, 직동 테이블(33)을 통해 연결되어 있다. 직동 테이블(33)은, 직동 모터(30)의 가동자(32)의 이동에 수반하여 이동 가능하다. 직동 테이블(33)의 이동은, 직동 안내 장치(34)에 의해 Z축 방향으로 안내되어 있다. 직동 안내 장치(34)는, 하우징(2)에 고정된 레일(34A)과, 레일(34A)에 부착된 슬라이더 블록(34B)을 갖는다. 레일(34A)은 Z축 방향으로 연장되어 있고, 슬라이더 블록(34B)은, 레일(34A)을 따라 Z축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

직동 테이블(33)은, 슬라이더 블록(34B)에 고정되어 있고, 슬라이더 블록(34B)과 함께 Z축 방향으로 이동 가능하다. 직동 테이블(33)은, 직동 모터(30)의 가동자(32)와 2개의 연결 암(35)을 통해 연결되어 있다. 2개의 연결 암(35)은, 가동자(32)의 Z축 방향의 양단부와, 직동 테이블(33)의 Z축 방향의 양단부를 연결하고 있다. 또한, 직동 테이블(33)은, 양단부보다도 중앙측에 있어서, 2개의 연결 암(36)을 통해 회전 모터(20)의 고정자(22)와 연결되어 있다. 또한, Z축 방향 상측의 연결 암(36)을 제1 암(36A)이라고 하고, Z축 방향 하측의 연결 암(36)을 제2 암(36B)이라고 한다. 또한, 제1 암(36A)과 제2 암(36B)을 구별하지 않는 경우에는, 단순히 연결 암(36)이라고 한다. 직동 테이블(33)과 회전 모터(20)의 고정자(22)가, 해당 연결 암(36)을 통해 회전 모터(20)의 고정자(22)와 연결되어 있기 때문에, 직동 테이블(33)의 이동에 수반하여 회전 모터(20)의 고정자(22)도 이동한다. 또한, 연결 암(36)은 단면이 사각이다. 각 연결 암(36)에 있어서의 Z축 방향의 상측을 향하는 면에는, 변형 게이지(37)가 고정되어 있다. 또한, 제1 암(36A)에 고정되는 변형 게이지(37)를 제1 변형 게이지(37A)라고 하고, 제2 암(36B)에 고정되는 변형 게이지(37)를 제2 변형 게이지(37B)라고 한다. 제1 변형 게이지(37A)와 제2 변형 게이지(37B)를 구별하지 않는 경우에는, 단순히 변형 게이지(37)라고 한다. 또한, 본 실시 형태의 2개의 변형 게이지(37)는, 연결 암(36)의 Z축 방향의 상측을 향하는 면에 각각 마련되어 있지만, 이것 대신에, 연결 암(36)의 Z축 방향의 하측을 향하는 면에 각각 마련되어 있어도 된다. 변형 게이지(37)는, 검출부의 일례이다.

에어 제어 기구(60)는, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 정압이나 부압을 발생시키기 위한 기구이다. 즉, 에어 제어 기구(60)는, 워크 W의 픽업 시에 있어서, 샤프트(10) 내의 공기를 흡인함으로써, 해당 샤프트(10)의 선단부(10A)에 부압을 발생시킨다. 이에 의해 워크 W가 샤프트(10)의 선단부(10A)에 끌어당겨진다. 또한, 샤프트(10) 내로 공기를 송입함으로써, 해당 샤프트(10)의 선단부(10A)에 정압을 발생시킨다. 이에 의해 샤프트(10)의 선단부(10A)로부터 워크 W를 용이하게 탈리시킨다.

에어 제어 기구(60)는, 정압의 공기가 유통하는 정압 통로(61A)(일점 쇄선 참조.)와, 부압의 공기가 유통하는 부압 통로(61B)(이점 쇄선 참조.)와, 정압의 공기 및 부압의 공기에서 공용되는 공용 통로(61C)(파선 참조.)를 갖는다. 정압 통로(61A)의 일단은 하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)에 마련된 정압용 커넥터(62A)에 접속되고, 정압 통로(61A)의 타단은 정압용의 전자 밸브(이하, 정압 전자 밸브(63A)라고 한다.)에 접속되어 있다. 정압 전자 밸브(63A)는, 후술하는 컨트롤러(7)에 의해 개폐된다. 또한, 정압 통로(61A)의 일단측의 부분은 튜브(610)에 의해 구성되고, 타단측의 부분은 블록(600)에 개방된 구멍에 의해 구성되어 있다. 정압용 커넥터(62A)는, 하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)을 관통하고 있고, 정압용 커넥터(62A)에는 에어를 토출하는 펌프 등에 연결되는 튜브가 외부로부터 접속된다.

부압 통로(61B)의 일단은 하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)에 마련된 부압용 커넥터(62B)에 접속되고, 부압 통로(61B)의 타단은 부압용의 전자 밸브(이하, 부압 전자 밸브(63B)라고 한다.)에 접속되어 있다. 부압 전자 밸브(63B)는, 후술하는 컨트롤러(7)에 의해 개폐된다. 또한, 부압 통로(61B)의 일단측의 부분은 튜브(620)에 의해 구성되고, 타단측의 부분은 블록(600)에 개방된 구멍에 의해 구성되어 있다. 부압용 커넥터(62B)는, 하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)을 관통하고 있고, 부압용 커넥터(62B)에는 에어를 흡인하는 펌프 등에 연결되는 튜브가 외부로부터 접속된다.

공용 통로(61C)는 블록(600)에 개방된 구멍에 의해 구성되어 있다. 공용 통로(61C)의 일단은, 둘로 분기하여 정압 전자 밸브(63A) 및 부압 전자 밸브(63B)에 접속되어 있고, 공용 통로(61C)의 타단은, 하우징(2)에 형성되어 있는 관통 구멍인 에어 유통로(202A)에 접속되어 있다. 에어 유통로(202A)는, 샤프트 하우징(50)에 통하고 있다. 부압 전자 밸브(63B)를 개방하고 또한 정압 전자 밸브(63A)를 폐쇄함으로써, 부압 통로(61B)와 공용 통로(61C)가 연통되기 때문에, 공용 통로(61C) 내에 부압이 발생한다. 그렇게 하면, 에어 유통로(202A)를 통해 샤프트 하우징(50) 내로부터 공기가 흡인된다. 한편, 정압 전자 밸브(63A)를 개방하고 또한 부압 전자 밸브(63B)를 폐쇄함으로써, 정압 통로(61A)와 공용 통로(61C)가 연통되기 때문에, 공용 통로(61C) 내에 정압이 발생한다. 그렇게 하면, 에어 유통로(202A)를 통해 샤프트 하우징(50) 내에 공기가 공급된다. 공용 통로(61C)에는, 공용 통로(61C) 내의 공기의 압력을 검출하는 압력 센서(64) 및 공용 통로(61C) 내의 공기의 유량을 검출하는 유량 센서(65)가 마련되어 있다.

또한, 도 2에 도시한 액추에이터(1)에서는, 정압 통로(61A) 및 부압 통로(61B)의 일부가 튜브로 구성되고, 기타부가 블록(600)에 개방된 구멍에 의해 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 모든 통로를 튜브로 구성할 수도 있고, 모든 통로를 블록(600)에 개방된 구멍에 의해 구성할 수도 있다. 공용 통로(61C)에 대해서도 마찬가지로, 모두 튜브로 구성할 수도 있고, 튜브를 병용하여 구성할 수도 있다. 또한, 튜브(610) 및 튜브(620)의 재료는, 수지 등의 유연성을 갖는 재료여도 되고, 금속 등의 유연성을 갖지 않는 재료여도 된다. 또한, 정압 통로(61A)를 사용하여 샤프트 하우징(50)에 정압을 공급하는 대신에, 대기압을 공급해도 된다.

또한, 하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)에는, 회전 모터(20)를 냉각하기 위한 공기의 입구가 되는 커넥터(이하, 입구 커넥터(91A)라고 한다.) 및 하우징(2)으로부터의 공기의 출구가 되는 커넥터(이하, 출구 커넥터(91B)라고 한다.)가 마련되어 있다. 입구 커넥터(91A) 및 출구 커넥터(91B)는, 각각 공기가 유통 가능하도록 하우징(2)의 상단부면(201)을 관통하고 있다. 입구 커넥터(91A)에는 에어를 토출하는 펌프 등에 연결되는 튜브가 하우징(2)의 외부로부터 접속되고, 출구 커넥터(91B)에는 하우징(2)으로부터 유출되는 에어를 배출하는 튜브가 하우징(2)의 외부로부터 접속된다. 하우징(2)의 내부에는, 회전 모터(20)를 냉각하기 위한 공기가 유통하는 금속제의 파이프(이하, 냉각 파이프(92)라고 한다.)가 마련되어 있고, 이 냉각 파이프(92)의 일단은, 입구 커넥터(91A)에 접속되어 있다. 냉각 파이프(92)는, 입구 커넥터(91A)로부터 Z축 방향으로 하우징(2)의 하단부면(202) 부근까지 연장되고, 해당 하단부면(202) 부근에 있어서 만곡되고 타단측이 회전 모터(20)를 향하도록 형성되어 있다. 이와 같이, Z축 방향의 하측으로부터 하우징(2) 내로 공기를 공급함으로써, 효율적인 냉각이 가능하게 된다. 또한, 냉각 파이프(92)는, 직동 모터(30)의 코일(31A)로부터 열을 빼앗도록, 해당 고정자(31)의 내부를 관통하고 있다. 고정자(31)에 마련되어 있는 코일(31A)로부터 더 많은 열을 빼앗도록, 냉각 파이프(92)의 주위에 코일(31A)이 배치되어 있다.

하우징(2)의 Z축 방향의 상단부면(201)에는, 전력을 공급하는 전선이나 신호선을 포함한 커넥터(41)가 접속되어 있다. 또한, 하우징(2)에는, 컨트롤러(7)가 마련되어 있다. 커넥터(41)로부터 하우징(2) 내로 인입되는 전선이나 신호선은, 컨트롤러(7)에 접속되어 있다. 컨트롤러(7)에는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM)이 구비되고, 이들은 버스에 의해 서로 접속된다. EPROM에는, 각종 프로그램, 각종 테이블 등이 저장된다. EPROM에 저장된 프로그램을 CPU가 RAM의 작업 영역에 로드하여 실행하고, 이 프로그램의 실행을 통해, 회전 모터(20), 직동 모터(30), 정압 전자 밸브(63A), 부압 전자 밸브(63B) 등이 제어된다. 이에 의해, 소정의 목적에 합치한 기능을 CPU가 실현한다. 또한, 압력 센서(64), 유량 센서(65), 변형 게이지(37), 로터리 인코더(24), 리니어 인코더(38)의 출력 신호가 컨트롤러(7)에 입력된다. 또한, 회전 모터(20), 직동 모터(30), 정압 전자 밸브(63A), 부압 전자 밸브(63B) 등의 제어를 모두 컨트롤러(7)가 행할 필요는 없고, 커넥터(41)에 접속되는 다른 제어 기기에 의해 이들의 일부가 제어되어도 된다. 또한, 커넥터(41)를 통해 외부의 제어 기기로부터 컨트롤러(7)로 프로그램이 공급되어도 된다. 또한, 컨트롤러(7)는 제어 장치의 일례이다.

도 3은, 샤프트 하우징(50)과 샤프트(10)의 선단부(10A)의 개략 구성을 도시한 단면도이다. 샤프트 하우징(50)은, 하우징 본체(51)와, 2개의 링(52)과, 필터(53)와, 필터 고정부(54)를 갖는다. 또한, 샤프트 하우징(50) 또는 링(52)은, 고정부의 일례이다. 하우징 본체(51)에는, 샤프트(10)가 삽입 관통되는 관통 구멍(51A)이 형성되어 있다. 관통 구멍(51A)은, Z축 방향으로 하우징 본체(51)를 관통하고 있고, 해당 관통 구멍(51A)의 Z축 방향의 상단은, 하우징(2)에 형성된 관통 구멍(2A)에 통하고 있다. 관통 구멍(51A)의 직경은 샤프트(10)의 외경보다도 크다. 그 때문에, 관통 구멍(51A)의 내면과 샤프트(10)의 외면에는 간극이 형성되어 있다. 관통 구멍(51A)의 양단부에는, 구멍의 직경이 확대된 확경부(51B)가 마련되어 있다. 2개의 확경부(51B)에는, 각각 링(52)이 감입되어 있다. 링(52)은 통 형상으로 형성되어 있고, 링(52)의 내경은 샤프트(10)의 외경보다도 약간 크다. 따라서, 샤프트(10)가 링(52)의 내부를 Z축 방향으로 이동 가능하다. 그 때문에, 링(52)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에도 간극이 형성된다. 따라서, 샤프트(10)가 링(52)의 내부를 Z축 방향으로 이동 가능하고, 또한 샤프트(10)가 링(52)의 내부를 중심축(100) 주위로 회전 가능하다. 단, 확경부(51B)를 제외한 관통 구멍(51A)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에 형성되는 간극보다도, 링(52)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에 형성되는 간극의 쪽이 작다. 또한, Z축 방향 상측의 링(52)을 제1 링(52A)이라고 하고, Z축 방향 하측의 링(52)을 제2 링(52B)이라고 한다. 제1 링(52A)과 제2 링(52B)을 구별하지 않는 경우에는, 단순히 링(52)이라고 한다. 링(52)의 재료에는, 예를 들어 금속 또는 수지를 사용할 수 있다.

하우징 본체(51)의 Z축 방향의 중앙부에는, X축 방향의 좌우 양방향으로 돌출된 돌출부(511)가 형성되어 있다. 돌출부(511)에는, 하우징(2)의 하단부면(202)과 평행한 면이며, 샤프트 하우징(50)을 하우징(2)의 하단부면(202)에 설치할 때, 해당 하단부면(202)과 접하는 면인 설치면(511A)이 형성되어 있다. 설치면(511A)은 중심축(100)과 직교하는 면이다. 또한, 하우징(2)에 샤프트 하우징(50)을 설치할 때, 샤프트 하우징(50)의 일부이며 설치면(511A)보다도 Z축 방향의 상측 부분(512)은, 하우징(2)에 형성된 오목부(202B)에 끼워지도록 형성되어 있다.

상기한 바와 같이, 관통 구멍(51A)의 내면과 샤프트(10)의 외면에는 간극이 형성되어 있다. 그 결과, 하우징 본체(51)의 내부에는, 관통 구멍(51A)의 내면과, 샤프트(10)의 외면과, 제1 링(52A)의 하단부면과, 제2 링(52B)의 상단부면에 의해 둘러싸인 공간인 내부 공간(500)이 형성되어 있다. 또한, 샤프트 하우징(50)에는, 하우징(2)의 하단부면(202)에 형성되는 에어 유통로(202A)의 개구부와, 내부 공간(500)을 연통하여 공기의 통로가 되는 제어 통로(501)가 형성되어 있다. 제어 통로(501)는 X축 방향으로 연장되는 제1 통로(501A), Z축 방향으로 연장되는 제2 통로(501B), 제1 통로(501A) 및 제2 통로(501B)가 접속되는 공간이며 필터(53)가 배치되는 공간인 필터부(501C)를 갖는다. 제1 통로(501A)의 일단은 내부 공간(500)에 접속되고, 타단은 필터부(501C)에 접속되어 있다. 제2 통로(501B)의 일단은, 설치면(511A)에 개구되어 있고, 에어 유통로(202A)의 개구부에 접속되도록 위치가 맞추어져 있다.

또한, 제2 통로(501B)의 타단은 필터부(501C)에 접속된다. 필터부(501C)에는, 원통 형상으로 형성된 필터(53)가 마련되어 있다. 필터부(501C)는, 제1 통로(501A)와 중심축이 일치하도록 X축 방향으로 연장된 원주 형상의 공간이 되도록 형성되어 있다. 필터부(501C)의 내경과 필터(53)의 외경은 대략 동등하다. 필터(53)는, X축 방향으로 필터부(501C)로 삽입된다. 필터부(501C)에 필터(53)가 삽입된 후에, 필터 고정부(54)에 의해 필터(53)의 삽입구로 된 필터부(501C)의 단부가 폐색된다. 제2 통로(501B)의 타단은, 필터(53)의 외주면측으로부터 필터부(501C)에 접속되어 있다. 또한, 제1 통로(501A)의 타단은 필터(53)의 중심측과 통하고 있다. 그 때문에, 제1 통로(501A)와 제2 통로(501B) 사이를 유통하는 공기는 필터(53)를 통과한다. 따라서, 예를 들어 선단부(10A)에 부압을 발생시킨 때, 내부 공간(500)에 공기와 함께 이물을 흡입했다고 해도, 이 이물은 필터(53)에 의해 포집된다. 제2 통로(501B)의 일단에는, 시일제를 보유하도록 홈(501D)이 형성되어 있다.

돌출부(511)의 X축 방향의 양단부 부근에는, 해당 샤프트 하우징(50)을 하우징(2)에 볼트를 사용하여 고정할 때, 해당 볼트를 삽입 관통시키는 볼트 구멍(51G)이 2개 형성되어 있다. 볼트 구멍(51G)은, Z축 방향으로 돌출부(511)를 관통하여 설치면(511A)에 개구되어 있다.

샤프트(10)의 선단부(10A)측에는, 샤프트(10)가 중공으로 되도록 중공부(11)가 형성되어 있다. 중공부(11)의 일단은, 선단부(10A)에서 개구되어 있다. 또한, 중공부(11)의 타단에는, 내부 공간(500)과 중공부(11)를 X축 방향으로 연통하는 연통 구멍(12)이 형성되어 있다. 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)가 Z축 방향으로 이동한 때의 스트로크의 전 범위에 있어서, 내부 공간(500)과 중공부(11)가 연통되도록 연통 구멍(12)이 형성되어 있다. 따라서, 샤프트(10)의 선단부(10A)와, 에어 제어 기구(60)는, 중공부(11), 연통 구멍(12), 내부 공간(500), 제어 통로(501), 에어 유통로(202A)를 통해 연통되어 있다. 또한, 연통 구멍(12)은, X축 방향에 더하여 Y축 방향에도 형성되어 있어도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 직동 모터(30)를 구동하여 샤프트(10)를 Z축 방향으로 이동시킬 때, 샤프트(10)가 Z축 방향의 어느 위치에 있어도, 연통 구멍(12)은 항상 내부 공간(500)과 중공부(11)를 연통한다. 또한, 회전 모터(20)를 구동하여 샤프트(10)를 중심축(100) 주위로 회전시킬 때, 샤프트(10)의 회전 각도가 중심축(100) 주위의 어느 각도라도, 연통 구멍(12)은 항상 내부 공간(500)과 중공부(11)를 연통한다. 따라서, 샤프트(10)가 어떤 상태라도, 중공부(11)와 내부 공간(500)의 연통 상태가 유지되기 때문에, 중공부(11)는 항상 에어 제어 기구(60)에 통해 있게 된다. 그 때문에, 샤프트(10)의 위치에 관계 없이, 에어 제어 기구(60)에 있어서 정압 전자 밸브(63A)를 폐쇄하고, 부압 전자 밸브(63B)를 개방하면, 에어 유통로(202A), 제어 통로(501), 내부 공간(500) 및 연통 구멍(12)을 통해, 중공부(11) 내의 공기가 흡인되게 된다. 그 결과, 중공부(11)에 부압을 발생시킬 수 있다. 즉, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 부압을 발생시킬 수 있으므로, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 워크 W를 끌어당길 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 링(52)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에도 간극이 형성되어 있다. 그러나, 이 간극은, 내부 공간(500)을 형성하는 간극(즉, 관통 구멍(51A)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에 형성되는 간극)보다도 작다. 그 때문에, 에어 제어 기구(60)에 있어서 정압 전자 밸브(63A)를 폐쇄하고, 부압 전자 밸브(63B)를 개방함으로써, 내부 공간(500) 내로부터 공기가 흡인되어도, 링(52)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이의 간극을 유통하는 공기의 유량을 억제할 수 있다. 이에 의해, 워크 W를 픽업할 수 있는 부압을 샤프트(10)의 선단부(10A)에 발생시킬 수 있다. 한편, 샤프트(10)의 위치에 관계 없이, 에어 제어 기구(60)에 있어서 정압 전자 밸브(63A)를 개방하고, 부압 전자 밸브(63B)를 페쇄하면, 중공부(11)에 정압을 발생시킬 수 있다. 즉, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 정압을 발생시킬 수 있으므로, 샤프트(10)의 선단부(10A)로부터 워크 W를 빠르게 탈리시킬 수 있다.

(픽 앤드 플레이스 동작)

액추에이터(1)를 사용한 워크 W의 픽 앤드 플레이스에 대하여 설명한다. 픽 앤드 플레이스는, 컨트롤러(7)가 소정의 프로그램을 실행함으로써 행해진다. 워크 W의 픽업 시에 있어서, 샤프트(10)가 워크 W에 접촉할 때까지는, 정압 전자 밸브(63A) 및 부압 전자 밸브(63B)는 모두 폐쇄한 상태로 한다. 이 경우, 샤프트(10)의 선단부(10A)의 압력은 대기압으로 된다. 그리고, 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)를 Z축 방향 하측으로 이동시킨다. 샤프트(10)가 워크 W에 접촉하면, 직동 모터(30)를 정지시킨다. 직동 모터(30)를 정지 후에 부압 전자 밸브(63B)를 개방함으로써, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 부압을 발생시켜, 워크 W를 샤프트(10)의 선단부(10A)에 끌어당긴다. 그 후, 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)를 Z축 방향 상측으로 이동시킨다. 이때, 필요에 따라, 회전 모터(20)에 의해 샤프트(10)를 회전시킨다. 이와 같이 하여, 워크 W를 픽업할 수 있다.

이어서, 워크 W의 플레이스 시에는, 워크 W가 선단부(10A)에 흡착되어 있는 상태의 샤프트(10)를 직동 모터(30)에 의해 Z축 방향의 하측으로 이동시킨다. 워크 W가 접지하면, 직동 모터(30)를 정지시킴으로써, 샤프트(10)의 이동을 정지시킨다. 또한, 부압 전자 밸브(63B)를 폐쇄하고 또한 정압 전자 밸브(63A)를 개방함으로써, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 정압을 발생시킨다. 그 후, 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)를 Z축 방향의 상측으로 이동시킴으로써, 샤프트(10)의 선단부(10A)가 워크 W로부터 이격된다.

여기서, 워크 W의 픽업 시에 있어서, 샤프트(10)의 선단부(10A)가 워크 W에 접촉한 것을 변형 게이지(37)를 사용하여 검출한다. 이하에는, 이 방법에 대하여 설명한다. 또한, 워크 W의 플레이스 시에 있어서 워크 W가 접지한 것도 마찬가지로 하여 검출할 수 있다. 샤프트(10)의 선단부(10A)가 워크 W에 접촉하여 선단부(10A)가 워크 W를 누르면, 샤프트(10)와 워크 W 사이에 하중이 발생한다. 즉, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가한 때의 반작용에 의해, 샤프트(10)가 워크 W로부터 힘을 받는다. 이 샤프트(10)가 워크 W로부터 받는 힘은, 연결 암(36)에 대하여 변형을 발생시키는 방향으로 작용한다. 즉, 이때 연결 암(36)에 변형이 발생한다. 이 변형은, 변형 게이지(37)에 의해 검출된다. 그리고, 변형 게이지(37)가 검출하는 변형은, 샤프트(10)가 워크 W로부터 받는 힘과 상관 관계에 있다. 이 때문에, 변형 게이지(37)의 검출값에 기초하여, 워크 W로부터 샤프트(10)가 받는 힘, 즉, 샤프트(10)와 워크 W 사이에 발생한 하중을 검출할 수 있다. 변형 게이지(37)의 검출값과 하중의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다. 또한, 이하에는, 변형 게이지(37)의 검출값이라고 하는 경우에는, 변형 게이지(37)에 의해 검출되는 하중을 포함하는 것으로 한다.

이와 같이, 변형 게이지(37)의 검출값에 기초하여 샤프트(10)와 워크 W 사이에 발생한 하중을 검출할 수 있기 때문에, 예를 들어 검출된 하중이 소정 하중 이상인 경우에, 샤프트(10)의 선단부(10A)가 워크 W에 접촉했다고 판단해도 된다. 또한, 소정 하중은, 샤프트(10)가 워크 W에 접촉했다고 판정되는 하중으로 미리 설정해 둔다. 또한, 소정 하중을 워크 W의 파손을 억제하면서 워크 W를 더 확실하게 픽업하는 것이 가능한 하중으로서 설정해도 된다. 소정 하중은, 워크 W의 종류에 따라 변경할 수도 있다. 또한, 소정 하중은 소정값의 일례이다.

여기서, 변형 게이지(37)의 변형에 의한 저항값 변화는 극히 미소하기 때문에, 휘트스톤 브리지 회로를 이용하여, 전압 변화로서 취출하고 있다. 액추에이터(1)에서는, 제1 변형 게이지(37A)에 관한 브리지 회로의 출력과, 제2 변형 게이지(37B)에 관한 브리지 회로의 출력을 병렬로 접속하고 있다. 이와 같이, 양 브리지 회로의 출력을 병렬로 접속함으로써, 이하와 같은 온도의 영향을 제거한 전압 변화를 얻고 있다.

여기서, 온도의 영향에 의한 연결 암(36)의 변형이 없다고 가정한 경우에는, 제1 변형 게이지(37A)와 제2 변형 게이지(37B)의 각각에서 검출되는 하중은 대략 동일해진다. 그러나, 예를 들어 직동 모터(30)의 작동 빈도가 높고, 또한 회전 모터(20)의 작동 빈도가 낮은 경우에는, 직동 모터(30)측의 온도가 회전 모터(20)측의 온도보다도 높아지기 때문에, 제1 암(36A)과 제2 암(36B) 사이에서는, 직동 테이블(33)의 Z축 방향의 팽창량이, 회전 모터(20)의 Z축 방향의 팽창량보다도 커진다. 이에 의해, 제1 암(36A)과 제2 암(36B)이 평행하지 않게 되고, 회전 모터(20)측보다도 직동 모터(30)측의 쪽이, 제1 암(36A)과 제2 암(36B)의 거리가 커진다. 이때에는, 제1 변형 게이지(37A)는 수축하고, 제2 변형 게이지(37B)는 연신된다. 이 경우, 제1 변형 게이지(37A)의 출력은, 외관상, 하중의 발생을 나타내고, 제2 변형 게이지(37B)의 출력은, 외관상, 부의 하중의 발생을 나타낸다. 이때에는, 제1 암(36A) 및 제(2)암(36B)에, 직동 테이블(33)의 Z축 방향의 팽창량과 회전 모터(20)의 Z축 방향의 팽창량의 차에 의해 발생하는 힘이 역방향으로 동등하게 가해져 있기 때문에, 제1 변형 게이지(37A)의 출력과, 제2 변형 게이지(37B)의 출력은, 절댓값이 동등하고 정부가 다르다. 그 때문에, 양 변형 게이지의 출력을 병렬로 접속함으로써, 온도의 영향에 의한 출력을 서로 상쇄할 수 있기 때문에, 별도 온도에 따른 보정을 행할 필요가 없다. 그 때문에, 간이하고 또한 고정밀도로 하중을 검출할 수 있다. 이와 같이, 양 브리지 회로의 출력을 병렬로 접속함으로써, 온도의 영향을 제거한 전압 변화를 얻을 수 있고, 이 전압 변화는 샤프트(10)와 워크 W 사이에 발생하는 하중에 따른 값으로 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 변형 게이지(37)를 2개 마련하고 있지만, 이것 대신에, 제1 변형 게이지(37A) 또는 제2 변형 게이지(37B)의 어느 한쪽만을 마련하고 있어도 된다. 이 경우, 변형 게이지의 검출값을 주지의 기술을 사용하여 온도에 따라 보정한다. 변형 게이지(37)를 1개 마련한 경우라도, 변형 게이지(37)의 출력은 샤프트(10)와 워크 W 사이에 발생하는 하중에 따른 값으로 되기 때문에, 변형 게이지(37)의 출력에 기초하여, 샤프트(10)와 워크 W 사이에 발생하는 하중을 검출할 수 있다.

이와 같이, 연결 암(36)에 변형 게이지(37)를 마련함으로써, 워크 W에 샤프트(10)가 접한 것을 검출할 수 있다. 또한, 워크 W의 픽업 시, 워크 W의 압박 시 및 워크 W의 플레이스 시에, 워크 W에 적절한 힘을 가하는 것이 가능하게 되기 때문에, 워크 W의 픽업, 압박 및 플레이스를 더 확실하게 실행할 수 있다. 예를 들어, 워크 W를 픽업할 때는, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 워크 W를 압박한 상태로 중공부(11)에 부압을 발생시킴으로써, 워크 W를 더 확실하게 픽업하는 것이 가능하게 됨과 함께, 워크 W를 흡인한 때 워크 W가 급격하게 샤프트(10)에 충돌하여 파손되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 워크 W를 압박하는 하중이 너무 크면, 워크 W가 파손될 우려가 있다. 따라서, 워크 W에 가해지는 힘을 검출하면서 워크 W에 적절한 하중을 가함으로써, 워크 W의 파손을 억제하면서, 더 확실한 워크 W의 픽업이 가능하게 된다. 또한, 워크 W의 픽업을 수반하지 않는 압박 시에도, 워크 W에 가해지는 힘을 검출하면서 워크 W에 적절한 하중을 가함으로써, 워크 W의 파손을 억제하면서, 더 확실한 압박이 가능하게 된다. 또한, 플레이스 시에 있어서도, 워크 W에 적절한 하중을 가하는 것이 요구되는 경우도 있다. 예를 들어, 워크 W를 다른 부재에 접착제를 사용하여 접착하는 경우에는, 접착의 특성에 따른 하중을 가할 필요가 있다. 이때에도, 워크 W에 가해지는 힘을 적절하게 제어함으로써, 더 확실한 접착이 가능하게 된다.

여기서, 샤프트(10)가 링(52)의 내부를 Z축 방향으로 이동 가능하게 하기 위해, 링(52)의 내면과 샤프트(10)의 외면 사이에 간극이 형성되어 있다. 이 간극이 크면, 이 간극을 가스가 유통하기 쉬워지기 때문에, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 있어서의 부압의 발생에 영향을 끼친다. 그 때문에, 이 간극은 작은 쪽이 바람직하다. 그러나, 이 간극을 작게 하면, 예를 들어 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)에 접촉하지 않도록 형성한 경우라도, 공차나, 경년 변화, 온도 등에 의해, 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)에 접촉하는 경우가 있다. 그리고, 샤프트(10)가 중심축 방향으로 이동할 때, 샤프트 하우징(50)에 샤프트(10)가 접촉하면, 샤프트 하우징(50)에 대하여, 샤프트(10)가 미끄럼 이동한다. 이 때문에, 마찰력이 발생하는 경우가 있다. 변형 게이지(37)는, 샤프트 하우징(50)보다도 직동 모터(30)측에 설치되어 있기 때문에, 변형 게이지(37)의 검출값에는, 샤프트 하우징(50)과 샤프트(10) 사이에서 발생하는 마찰력이 포함된다.

여기서, 도 4는, 변형 게이지(37)의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다. 도 4에서는, 샤프트(10)가 워크 W에 접촉하지 않는 범위에서 이동하고 있는 경우의 도면이다. L1은, 샤프트(10)가 Z축의 부의 방향(도 2의 하방향)으로 이동하고 있는 경우이며, 온도가 비교적 낮은 경우의 변형 게이지(37)의 검출값을 나타내고 있다. L2는, 샤프트(10)가 도 2의 하방향으로 이동하고 있는 경우이며, 온도가 L1보다도 높은 경우(예를 들어, 상온의 경우)의 변형 게이지(37)의 검출값을 나타내고 있다. 한편, L3은, 샤프트(10)가 Z축의 정의 방향(도 2의 상방향)으로 이동하고 있는 경우이며, L2와 동일한 온도인 경우의 변형 게이지(37)의 검출값을 나타내고 있다. L4는, 샤프트(10)가 도 2의 상방향으로 이동하고 있는 경우이며, L1과 동일한 온도인 경우의 변형 게이지(37)의 검출값을 나타내고 있다.

L1 및 L2에서는, 샤프트(10)가 도 2의 하방향으로 이동하고 있기 때문에, 샤프트 하우징(50)과의 마찰 저항은, 샤프트(10)에 대하여 도 2의 상방향으로 작용한다. 한편, L3 및 L4에서는, 샤프트(10)가 도 2의 상방향으로 이동하고 있기 때문에, 샤프트 하우징(50)과의 마찰 저항은, 샤프트(10)에 대하여 도 2의 하방향으로 작용한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 온도나 샤프트(10)의 이동 방향에 따라 마찰 저항이 다르다. 또한, 이들 마찰 저항은, 습도나 경년 변화에 따라서도 변화될 수 있다.

샤프트(10)가 미끄럼 이동하는 것에 의해 발생하는 마찰력은, 샤프트(10)가 이동하고 있으면, 샤프트(10)가 워크 W에 접한 후에도 발생한다. 따라서, 변형 게이지(37)의 검출값에 기초하여 샤프트(10)가 워크 W에 접촉했는지 여부를 판정할 때는, 변형 게이지(37)의 검출값에 마찰력이 포함되어 있게 된다. 이러한 변형 게이지(37)의 검출값에 기초하여 직동 모터(30)를 제어해도, 샤프트(10)와 워크 W에 가해지는 실제의 하중을 소정 하중에 맞추는 것이 곤란해질 수 있다. 이 마찰력은, 온도, 습도, 경년 변화 등에 따라 변화될 수 있기 때문에, 보정값을 미리 설정해 두었다고 해도 보정의 정밀도가 낮아질 수 있다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전(예를 들어, 샤프트(10)가 워크 W에 접촉하기 전)에 샤프트(10)가 워크 W에 접근하는 방향으로 이동하고 있을 때의 변형 게이지(37)의 검출값이, 샤프트(10)와 샤프트 하우징(50) 사이에 발생하는 마찰력과 상관이 있는 것을 이용하여, 그 후의 변형 게이지(37)의 검출값 또는 소정 하중을 보정한다. 즉, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전에 샤프트(10)가 워크 W를 향해 이동하고 있을 때의 변형 게이지(37)의 검출값은, 마찰력을 나타내고 있기 때문에, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전에 변형 게이지(37)에 의해 마찰력을 검출해 둔다. 운동 마찰력은, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전후에 있어서 변화되지 않기 때문에, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전에 검출한 마찰력이, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가한 후에 있어서도 마찬가지로 샤프트(10)에 가해지고 있다고 생각된다. 그 때문에, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가하기 전에 검출한 마찰력에 기초하여, 샤프트(10)가 워크 W에 힘을 가한 후의 변형 게이지(37)의 검출값을 보정하거나, 직동 모터(30)의 제어 시의 역치가 되는 소정 하중을 보정하거나 할 수 있다. 보정을 위한 마찰력의 검출은, 예를 들어 워크 W를 픽업할 때마다, 워크 W를 픽업하기 직전에 실시한다. 또한, 예를 들어 워크 W를 압박할 때마다, 워크 W를 압박하기 직전에 실시한다. 또한, 예를 들어 워크 W를 플레이스할 때마다, 워크 W를 플레이스하기 직전에 실시한다.

도 5는, 워크 W의 픽업 시에 있어서의 변형 게이지(37)의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다. 도 5에 있어서, 실선은 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)을 미끄럼 이동할 때의 마찰력이 비교적 큰 경우를 나타내고, 일점 쇄선은 마찰력이 비교적 작은 경우를 나타내고 있다. 예를 들어, 동일한 액추에이터(1)에서 동일한 동작을 한 경우라도, 온도, 습도, 경년 변화 등에 의해 마찰력은 변화될 수 있다. 또한, 도 5에 있어서, T1은 샤프트(10)가 이동을 개시하는 시기이다. T1 이전은, 샤프트(10)가 정지하고 있다. 또한, 도 5에 있어서, T2는 샤프트(10)의 속도가 안정되는 시기이다. 또한, T3은 샤프트(10)가 워크 W에 접촉을 개시하는 시기이다. 또한, T3은 샤프트(10)의 일부가 워크 W에 접촉을 개시하는 시기로 해도 된다. T4는 샤프트(10) 및 워크 W에 가해지는 하중이 소정 하중에 도달하는 시기이다. T4는 샤프트(10)가 워크 W에 접촉한 것을 검지하는 시기, 또는 샤프트(10)가 워크 W에 접촉했기 때문에 샤프트(10)의 이동을 정지시키는 시기로 해도 된다. 또한, T4에 있어서 샤프트(10)가 정지되는 정지 제어가 실시되어도 되고, T4에 있어서, 변형 게이지(37)의 검출값이 소정 하중이 되도록 피드백 제어를 개시해도 된다.

여기서, T1부터 T3까지의 기간은, 워크 W로부터 샤프트(10)가 이격되어 있기 때문에, 이때의 변형 게이지(37)의 검출값은, 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)으로부터 받는 마찰력에 기인하고 있다고 생각된다. 한편, T3 이후는, 워크 W에 샤프트(10)의 적어도 일부가 접하고 있기 때문에, 워크 W를 샤프트(10)가 눌렀을 때의 반력과, 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)으로부터 받는 마찰력의 양쪽에 기인하고 있다고 생각된다.

T1 이전의 검출값은 0(N)이다. 또한, T1 이전의 검출값이 0으로 되도록, 변형 게이지(37)의 캘리브레이션을 행해 두어도 된다. T1부터 T2까지의 기간은, 샤프트(10)의 속도가 상승하는 것에 수반하여, 마찰력이 변동되는 기간이다. 이 기간은, 샤프트(10)의 가속도의 영향을 받기 때문에 변형 게이지(37)의 검출값이 안정되지 않는 기간이라고도 할 수 있다. T2부터 T3까지의 기간에서는, 샤프트(10)가 이동하고 있기는 하지만 마찰력은 안정되어 있다. 이때에는, 샤프트(10)는 워크 W에 접촉되어 있지 않기 때문에, 이때의 변형 게이지(37)의 검출값은, 마찰력에 의한 것이라고 생각할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, T2부터 T3까지의 기간에 있어서의 변형 게이지(37)의 검출값을, 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)으로부터 받는 마찰력으로 하고, 이 마찰력에 기초하여, T3 이후에 있어서의 변형 게이지(37)의 검출값 또는 제어의 역치(예를 들어, 소정 하중)를 보정한다. 또한, T2부터 T3까지의 기간은 소정 기간의 일례이다. 즉, T3 이후도 샤프트(10)가 이동하고 있을 때는, T2부터 T3까지의 기간과 동일한 마찰력이 샤프트(10)에 가해지고 있기 때문에, T2부터 T3까지의 기간에 있어서의 검출값을 보정량으로서 사용한다. 예를 들어, T3 이후에 있어서의 변형 게이지(37)의 검출값을 보정하는 경우에는, 검출값으로부터 보정량을 감산한다. 한편, T3 이후에 있어서의 제어의 소정 하중을 보정하는 경우에는, 소정 하중에 보정량을 가산한다. 이하에는, 소정 하중을 보정하는 경우에 대하여 설명한다.

예를 들어, 도 5의 실선으로 나타낸 경우에 대하여 설명하면 T2부터 T3까지의 사이의 검출값을 제1 보정량으로서 구한다. 그리고, 보정 전의 소정 하중에 제1 보정량을 가산함으로써, 보정 후의 소정 하중을 얻는다. 보정 후의 소정 하중을 목표로 하여, 피드백 제어나 정지 제어를 실행한다. 마찬가지로, 도 5의 파선으로 나타낸 경우에 대하여 설명하면, T2부터 T3까지 사이의 검출값을 제2 보정량으로서 구한다. 그리고, 보정 전의 소정 하중에 제2 보정량을 가산함으로써, 보정 후의 소정 하중을 얻는다. 보정 후의 소정 하중을 목표로 하여, 피드백 제어나 정지 제어를 실행한다. 예를 들어, 워크 W의 픽업마다 및 플레이스마다, 변형 게이지(37)의 검출값 또는 소정 하중을 보정함으로써, 온도 등의 변화에 의한 마찰력의 변화에도 빠르게 대응하여, 더 적절한 제어를 실시할 수 있다. 즉, 정지 제어에 있어서, 더 적절한 타이밍에서 샤프트(10)를 정지시킬 수 있다. 또한, 피드백 제어에 있어서, 더 적절한 하중을 워크 W에 가할 수 있다. 또한, T2부터 T3까지의 모든 기간을 대상으로 하여 보정량을 구해도 되고, T2부터 T3까지의 기간 중 더 짧은 기간을 대상으로 하여 보정량을 구해도 된다.

(픽 앤드 플레이스 제어)

이어서, 픽 앤드 플레이스의 구체적인 제어에 대하여 설명한다. 이 픽 앤드 플레이스는, 컨트롤러(7)가 소정의 프로그램을 실행함으로써 행해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 변형 게이지(37)의 출력을 하중으로 치환하고, 이 하중에 기초하여 직동 모터(30)를 제어하지만, 이것 대신에, 변형 게이지(37)의 출력에 기초하여, 직동 모터(30)를 직접 제어해도 된다. 우선은, 픽업 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 픽업 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는, 컨트롤러(7)에 의해 소정의 시간마다 실행된다. 이 소정의 시간은, 택트 타임에 따라 설정된다. 초기 상태에서는, 샤프트(10)는 워크 W로부터 충분히 거리가 있다.

스텝 S101에서는, 정압 전자 밸브(63A) 및 부압 전자 밸브(63B)를 모두 페쇄한 상태로 한다. 즉, 샤프트(10)의 선단부(10A)의 압력을 대기압으로 한다. 스텝 S102에서는, 샤프트(10)를 하강시킨다. 즉, 샤프트(10)가 Z축 방향의 하측으로 이동하도록, 직동 모터(30)를 구동시킨다. 스텝 S103에서는, 변형 게이지(37)에 의해, 샤프트(10)에 가해지는 하중을 검출한다. 스텝 S104에서는, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 안정되어 있는지 여부가 판정된다. 즉, 도 5에 도시한 T2부터 T3까지의 기간인지 여부가 판정된다. 스텝 S104에서는, 예를 들어 변형 게이지(37)의 검출값의 변동량이 소정 범위 내의 상태가 소정 시간 계속되면, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 안정되어 있다고 판정해도 된다. 샤프트(10)가 이동하고 있는 상태에서 샤프트(10)에 가해지는 하중이 안정되어 있는 경우에는, 이때의 변형 게이지(37)의 검출값이 마찰력을 나타내고 있다고 판단할 수 있다. 소정 시간 및 소정 범위는, 검출값의 안정을 검출 가능하도록 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구한다. 이와 같이 하여, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 안정되어 있는지 여부가 판정됨으로써, 샤프트(10)의 가속도의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 본 스텝 S104에서는, 샤프트(10)의 위치를 검출하는 위치 센서를 병용하여, 샤프트(10)가 워크 W에 접촉하지 않는 위치인 것을 확인해 두어도 된다.

여기서, 샤프트(10)가 이동하고 있을 때는, 변형 게이지(37)의 검출값이 변동되는 경우가 있다. 따라서, 변형 게이지(37)의 검출값이 엄밀하게는 일정해지지 않는 경우도 있다. 그러나, 변형 게이지(37)의 검출값이 변동되어 있는 경우라도, 예를 들어 검출값을 평활화하는 처리를 행함으로써, 샤프트(10)가 받는 마찰력을 얻을 수는 있다. 또한, 검출값의 평활화에는 공지의 처리를 채용할 수 있다. 이때에는, 예를 들어 검출값의 평균값을 구하거나, 검출값의 증감 처리를 행하거나 해도 된다. 상기한 소정 시간 및 소정 범위는, 변형 게이지(37)의 검출값을 평활화하는 처리를 행함으로써, 샤프트(10)가 받는 마찰력을 고정밀도로 구할 수 있도록, 즉, 마찰력의 산출 정밀도가 허용 범위 내로 되도록 설정되어도 된다. 스텝 S104에서 긍정 판정된 경우에는 스텝 S105로 진행하고, 부정 판정된 경우에는 스텝 S103으로 복귀된다.

스텝 S105에서는, 소정 하중의 보정량이 산출된다. 예를 들어, 스텝 S104에 있어서 소정 시간에 검출된 하중의 평균값을 보정량으로서 산출한다. 여기서 말하는 소정 하중은, 예를 들어 샤프트(10)가 워크 W에 접촉했다고 판정되는 하중, 또는 워크 W의 파손을 억제하면서 워크 W를 더 확실하게 픽업하는 것이 가능한 하중으로서 설정된다. 스텝 S106에서는, 소정 하중이 보정된다. 보정 전의 소정 하중은, 예를 들어 메모리에 미리 기억되어 있다. 그리고, 보정 전의 소정 하중에, 스텝 S105에 있어서 산출된 보정량을 가산함으로써, 보정 후의 소정 하중을 산출한다. 보정 후의 소정 하중은 메모리에 기억되고, 그 후의 제어에 있어서 사용된다.

스텝 S107에서는, 변형 게이지(37)에 의해, 샤프트(10)에 가해지는 하중을 검출한다. 스텝 S108에서는, 샤프트(10)에 가해지는 하중이, 소정 하중 이상인지 여부가 판정된다. 이 소정 하중은, 스텝 S106에서 산출된 보정 후의 소정 하중이다. 스텝 S108에서 긍정 판정된 경우에는, 스텝 S109로 진행하고, 부정 판정된 경우에는 스텝 S107로 복귀된다. 따라서, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 소정 하중 이상으로 될 때까지, 직동 모터(30)가 샤프트(10)를 Z축 방향의 하측으로 이동시킨다.

스텝 S109에서는, 직동 모터(30)를 정지시킨다. 또한, 샤프트(10)에 대하여 소정 하중이 계속해서 가해지도록, 직동 모터(30)로의 통전이 피드백 제어되어 있어도 된다.

스텝 S110에서는, 부압 전자 밸브(63B)가 개방된다. 또한, 정압 전자 밸브(63A)는 밸브 폐쇄 상태가 유지된다. 이에 의해, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 부압을 발생시켜, 워크 W를 샤프트(10)의 선단부(10A)에 끌어당긴다. 스텝 S111에서는, 샤프트(10)를 상승시킨다. 이때에는, 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)를 Z축 방향 상측으로 소정 거리만큼 이동시킨다. 이때에, 필요에 따라, 회전 모터(20)에 의해 샤프트(10)를 회전시켜도 된다. 이와 같이 하여, 워크 W를 픽업할 수 있다. 또한, 도 6에 도시한 처리는, 워크 W를 압박하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 스텝 S101 및 스텝 S110의 처리가 생략된다.

이어서, 플레이스 처리에 대하여 설명한다. 도 7은, 플레이스 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다. 플레이스 처리는, 도 6에 도시한 픽업 처리 후에, 컨트롤러(7)에 의해 실행된다. 플레이스 처리의 개시 시에는, 샤프트(10)의 선단에 워크 W가 끌어당겨져 있다. 즉, 정압 전자 밸브(63A)가 폐쇄되고, 부압 전자 밸브(63B)가 개방된 상태로 되어 있다. 스텝 S201에서는, 샤프트(10)를 하강시킨다. 즉, 샤프트(10)가 Z축 방향의 하측으로 이동하도록, 직동 모터(30)를 구동시킨다.

스텝 S202에서는, 변형 게이지(37)에 의해, 샤프트(10)에 가해지는 하중을 검출한다. 스텝 S203에서는, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 안정되어 있는지 여부가 판정된다. 여기서는, 스텝 S104와 마찬가지의 처리가 실행된다. 스텝 S203에서 긍정 판정된 경우에는 스텝 S204로 진행되고, 부정 판정된 경우에는 스텝 S202로 복귀된다.

스텝 S204에서는, 제2 소정 하중의 보정량이 산출된다. 예를 들어, 스텝 S203에 있어서 소정 시간에 검출된 하중의 평균값을 보정량으로서 산출한다. 여기서 말하는 제2 소정 하중은, 워크 W가 접지했다고 판정되는 하중, 또는 워크 W가 다른 부재에 접촉했다고 판정되는 하중이다. 또한, 제2 소정 하중을 워크 W의 파손을 억제하면서 워크 W를 더 확실하게 플레이스하는 것이 가능한 하중으로서 설정해도 된다. 스텝 S205에서는, 제2 소정 하중이 보정된다. 보정 전의 제2 소정 하중은, 예를 들어 메모리에 미리 기억되어 있다. 그리고, 보정 전의 제2 소정 하중에, 스텝 S204에 있어서 산출된 보정량을 가함으로써, 보정 후의 제2 소정 하중을 산출한다. 보정 후의 제2 소정 하중은 메모리에 기억되어, 그 후의 제어에 있어서 사용된다.

스텝 S206에서는, 변형 게이지(37)에 의해, 샤프트(10)에 가해지는 하중을 검출한다. 스텝 S207에서는, 샤프트(10)에 가해지는 하중이, 제2 소정 하중 이상인지 여부가 판정된다. 이 제2 소정 하중은, 스텝 S205에 있어서 보정된 제2 소정 하중이다. 스텝 S207에서 긍정 판정된 경우에는, 스텝 S208로 진행하고, 부정 판정된 경우에는 스텝 S206으로 복귀된다. 따라서, 샤프트(10)에 가해지는 하중이 제2 소정 하중 이상으로 될 때까지, 직동 모터(30)가 샤프트(10)를 Z축 방향의 하측으로 이동시킨다.

스텝 S208에서는, 직동 모터(30)를 정지시킨다. 또한, 직동 모터(30)가 정지한 경우라도, 샤프트(10)에 대하여 제2 소정 하중이 계속해서 가해지도록, 직동 모터(30)로의 통전을 피드백 제어해도 된다.

스텝 S209에서는, 정압 전자 밸브(63A)가 개방되고, 부압 전자 밸브(63B)가 폐쇄된다. 이에 의해, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 정압을 발생시켜, 샤프트(10)로부터 워크 W를 탈리시킨다. 스텝 S210에서는, 샤프트(10)를 상승시킨다. 즉, 직동 모터(30)에 의해 샤프트(10)를 Z축 방향 상측으로 소정 거리만큼 이동시킨다. 이때, 필요에 따라, 회전 모터(20)에 의해 샤프트(10)를 회전시켜도 된다. 이와 같이 하여, 워크 W를 플레이스할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)에 의하면, 샤프트(10)에 가해지는 마찰력의 영향을 고려하면서, 샤프트(10)에 가해지는 하중에 기초하여 직동 모터(30)를 제어함으로써, 워크 W에 적절한 하중을 가할 수 있기 때문에, 워크 W의 파손을 억제하면서, 더 확실하게 워크 W를 픽업하거나, 워크 W를 압박하거나, 워크 W를 플레이스하거나 하는 것이 가능하게 된다.

<제2 실시 형태>

본 실시 형태에서는, 샤프트(10)가 Z축의 정의 방향(도 2에 있어서의 상방향)으로 이동할 때의 마찰력에 대하여 설명한다. 기타의 장치 등은 제1 실시 형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 도 8은, 워크 W의 픽업 시에 있어서의 변형 게이지(37)의 검출값의 추이를 도시한 타임차트이다. 예를 들어, 샤프트(10)가 도 2의 Z축 정의 방향으로 이동하고 있을 때, 워크 W를 픽업하는 경우이다. 도 8에 있어서의 T1, T2, T3, T4는, 도 5에 있어서의, T1, T2, T3, T4와 마찬가지의 시기이다. 도 5와 비교하여, 도 8에서는, 힘의 방향이 역방향으로 되기 때문에, 검출값은 음의 값으로 되기는 하지만, 사고 방식은 도 5와 동일하다.

예를 들어, T2부터 T3까지의 사이의 검출값을 보정량으로서 구한다. 그리고, 보정 전의 소정 하중에 보정량을 가산함으로써, 보정 후의 소정 하중을 얻는다. 보정 후의 소정 하중을 목표로 하여, 직동 모터(50)의 피드백 제어나 정지 제어를 실행한다. 또한, 소정 하중을 보정하는 대신에, 변형 게이지(37)의 검출값을 보정해도 된다. 이렇게, 예를 들어 워크 W의 픽업마다 및 플레이스마다, 변형 게이지(37)의 검출값 또는 소정 하중을 보정함으로써, 온도 등의 변화에 의한 마찰력의 변화에도 빠르게 대응하여, 더 적절한 제어를 실시할 수 있다.

이와 같이, 샤프트(10)가 상방향으로 이동할 때 샤프트 하우징(50)을 미끄럼 이동할 때의 마찰력을 구함으로써, 변형 게이지(37)의 검출값 또는 소정 하중의 보정량을 산출할 수 있다. 이에 의해, 샤프트(10)가 상방향으로 이동하는 경우라도, 더 적절한 제어가 가능하게 된다.

<기타의 실시 형태>

상기 액추에이터(1)에 있어서는, 연결 암(36)에 변형 게이지(37)를 마련하고 있지만, 이것 대신에, 연결 암(35)에 변형 게이지(37)를 마련할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 변형 게이지(37)를 사용하여 샤프트(10) 및 워크 W에 가해지는 하중을 검출하고 있지만, 다른 센서 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 샤프트(10)가 샤프트 하우징(50)에 있어서 미끄럼 이동하는 것에 의한 마찰력이 검출되는 위치에 있어서, 샤프트(10) 및 워크 W에 가해지는 하중을 검출한다. 즉, 샤프트 하우징(50)보다도 직동 모터(30)측에 있어서 하중을 검출한다. 예를 들어, 샤프트(10)의 선단부(10A)에 힘 센서를 마련한 경우에는, 샤프트(10)가 이동하고 있을 때의 마찰력은 이 힘 센서의 검출값에 영향을 끼치지 않기 때문에, 본 발명을 적용할 필요는 없다. 즉, 샤프트 하우징(50)보다도 직동 모터(30)측(즉, 고정부보다도 구동부측)에 있어서 힘을 검출하는 센서 등을 마련하는 경우에, 본 발명을 적용한다. 이 센서는, 로드셀로 해도 되고, 압전식의 센서로 해도 된다. 이러한 센서는, 샤프트 하우징(50)보다도 상측의 샤프트(10), 연결 암(36), 연결 암(35), 가동자(32), 직동 테이블(33), 회전 모터(20) 등에 마련할 수 있다. 즉, 샤프트 하우징(50)보다도 상측의 샤프트(10)로부터 직동 모터(30)까지 개재하는 부재에 센서를 마련할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 변형 게이지(37)의 검출값이 안정되어 있을 때의 검출값을 보정량으로서 구하고 있지만, 이것 대신에, 샤프트(10)의 속도의 변화량이 소정의 범위 내의 상태가 소정 기간 계속된 경우에, 샤프트(10)의 속도가 안정되어 있는 것으로 하여, 보정량을 구해도 된다. 샤프트(10)의 이동 개시 직후에는, 샤프트(10)가 가속되기 때문에 샤프트(10)의 속도가 안정되어 있지 않다. 그 때문에, 변형 게이지(37)의 검출값도 안정되어 있지 않다. 한편, 샤프트(10)의 속도가 안정되어 있으면, 변형 게이지(37)의 검출값도 안정되어 있다고 생각되기 때문에, 이때의 변형 게이지(37)의 검출값을 보정량으로 해도 된다. 즉, 변형 게이지(37)의 검출값 대신에, 샤프트(10)의 속도의 검출값을 사용하여, 보정량을 구하는 시기를 얻을 수 있다. 샤프트(10)의 속도는, 예를 들어 직동 모터(30)에 마련되는 센서에 의해 검출해도 된다. 또한, 변형 게이지(37)의 검출값 및 샤프트(10)의 속도가 모두 안정되어 있는 경우, 또는 어느 한쪽이 안정되어 있는 경우에, 보정량을 구하도록 해도 된다. 이와 같이 하여, 샤프트(10)의 속도에 기초하여 보정량을 구하는 시기를 결정할 수도 있다. 이에 의해, 샤프트(10)의 가속도의 영향을 받는 것을 억제할 수 있다.

1: 액추에이터
2: 하우징
10: 샤프트
10A: 선단부
11: 중공부
20: 회전 모터
22: 고정자
23: 회전자
30: 직동 모터
31: 고정자
32: 가동자
36: 연결 암
37: 변형 게이지
50: 샤프트 하우징
60: 에어 제어 기구

Claims (6)

1. 중심축 방향의 이동에 의해 워크에 힘을 가하는 샤프트와,
   상기 샤프트를 상기 중심축의 방향으로 이동시키는 구동부와,
   상기 샤프트의 주위에 마련되어 상기 구동부가 상기 샤프트를 이동시킬 때 상기 샤프트가 상대적으로 이동하는 고정부와,
   상기 고정부보다도 상기 구동부측에 있어서 상기 샤프트에 가해지는 힘을 검출하는 검출부와,
   상기 구동부를 제어하는 제어 장치
   를 구비하고,
   상기 제어 장치는, 상기 샤프트가 상기 워크에 힘을 가하기 전에 상기 샤프트가 이동하고 있는 기간 중 소정 기간에 상기 검출부가 검출하는 힘인 제1 힘을 구하고, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘 및 상기 제1 힘에 기초하여 상기 구동부를 제어하는, 액추에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간에 있어서, 상기 샤프트가 상기 워크에 접근하는 방향으로 이동하고 있을 때, 상기 제1 힘을 구하는, 액추에이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 검출부에 의해 검출되는 힘의 변동량이 소정의 범위 내의 상태가 계속되는 기간으로서 상기 소정 기간을 설정하는, 액추에이터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 샤프트의 속도의 변동량이 소정의 범위 내의 상태가 계속되는 기간으로서 상기 소정 기간을 설정하는, 액추에이터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘이 소정값 이상으로 되면 상기 구동부를 정지시키는 제어인 정지 제어를 행하고,
   상기 제어 장치는, 상기 정지 제어에 있어서, 상기 제1 힘을 상기 소정값에 가산함으로써 상기 소정값을 보정하거나, 또는 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘으로부터 상기 제1 힘을 감산함으로써 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘을 보정하는, 액추에이터.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 소정 기간 후에, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘이 소정값으로 되도록 상기 구동부의 피드백 제어를 행하고,
   상기 제어 장치는, 상기 피드백 제어에 있어서, 상기 제1 힘을 상기 소정값에 가산함으로써 상기 소정값을 보정하거나, 또는 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘으로부터 상기 제1 힘을 감산함으로써 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 힘을 보정하는, 액추에이터.

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