TW202020416A - 致動器的荷重檢測器 - Google Patents

Abstract

檢測施加於軸桿及工件的荷重。一種荷重檢測器，是在致動器中進行檢測，前述致動器具備有：軸桿；支撐部，以可旋轉的方式支撐軸桿；直線運動馬達，使軸桿在中心軸的方向上移動；及連接構件，為連接直線運動馬達的動子與支撐部的構件之至少一部分，又，前述荷重檢測器是檢測施加於軸桿之力，並具備設置在連接構件而檢測連接構件的應變之應變計。

Description

致動器的荷重檢測器

發明領域 本發明是有關於一種致動器的荷重檢測器。

發明背景 可以藉由在已將中空的軸桿按壓於工件的狀態下將軸桿內設為負壓，而將工件吸附於軸桿來拾取工件。在此，將工件吸附於軸桿時，若在工件與軸桿之間有間隙，會有工件強力地衝撞軸桿而使工件破損之疑慮、或無法吸附工件之疑慮。另一方面，若按壓工件的荷重過大，會有工件破損之疑慮。從而，所期望的是以適當的荷重將軸桿按壓於工件之情形。又，若在軸桿接觸於工件時軸桿的速度較快，會有因軸桿衝撞工件而使工件破損之疑慮，因此所期望的是緩和此衝擊。在以往，是在軸桿本體的前端透過彈簧等的緩衝構件來設置吸附構件(例如，參照專利文獻1)。亦即，在吸附構件已接觸到工件時，藉由彈簧收縮來緩和衝擊。之後，當軸桿進一步地朝向工件移動時，是以因應於彈簧常數的荷重來按壓工件。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2009-164347號公報

發明概要 發明欲解決之課題 雖然會有根據工件而適當的荷重不同之情況，但是在設置如上述的緩衝構件之情況下，因為施加於工件的荷重是根據彈簧常數來決定，所以要因應於工件來變更施加於工件的荷重是困難的。欲以像這樣的構成來調整施加於工件的荷重之情況下，必須例如更換緩衝構件。又，在設置如上述的緩衝構件之情況下，因為容易在施加於工件的荷重產生偏差，所以在必須以較高的精度來調整荷重的工件上使用是有困難的。在此，只要可以檢測施加於軸桿及工件的荷重，即可以因應於所檢測出的荷重來控制軸桿。

本發明是有鑒於如上述的各種實際情形而作成的發明，其目的在於檢測施加於軸桿及工件的荷重。 用以解決課題之手段

本發明的態樣之一是一種荷重檢測器，是在致動器中進行檢測，前述致動器具備有：軸桿；支撐部，以可旋轉的方式支撐前述軸桿；直線運動馬達，為具有定子及動子的直線運動馬達，前述動子是相對於前述直線運動馬達的前述定子而平行於前述軸桿的中心軸來移動，藉此使前述支撐部及前述軸桿在前述軸桿的前述中心軸的方向上移動；及連接構件，為連接前述直線運動馬達的前述動子與前述支撐部的構件之至少一部分，又，前述荷重檢測器是檢測施加於前述軸桿之力，並具備設置在前述連接構件而檢測前述連接構件的應變之應變計。 發明效果

根據本發明，可以檢測施加於軸桿及工件的荷重。

用以實施發明之形態 在本發明的態樣之一的荷重檢測器中，是藉由直線運動馬達，使支撐部及軸桿在動子的移動方向上移動。因為直線運動馬達的動子的移動方向是和軸桿的中心軸方向平行，所以藉由直線運動馬達的驅動，軸桿是在中心軸方向上移動。直線運動馬達為例如線性馬達(Linear motor)。又，支撐部為例如使軸桿旋轉的旋轉馬達、或設置在該旋轉馬達的定子與該旋轉馬達的輸出軸之間的軸承(bearing)。直線運動馬達的動子是透過連接構件而連接於支撐部。再者，連接構件亦可存在有複數個。又，直線運動馬達的動子與連接構件亦可形成為一體，又，支撐部與連接構件亦可形成為一體。支撐部是無論直線運動馬達的驅動如何，都將軸桿支撐成可旋轉。從而，可以個別地進行以下之動作：藉由直線運動馬達而在中心軸方向上移動軸桿、以及繞著中心軸來旋轉軸桿。在拾取工件時，直線運動馬達使軸桿移動至軸桿接觸到工件為止。

當藉由直線運動馬達的驅動而讓軸桿接觸到工件後，在軸桿與工件之間即產生荷重。因此，因為在連接構件的一端側(直線運動馬達側)作用有使軸桿朝向工件的方向之力，且在連接構件的另一端側(支撐部側)作用有使軸桿朝向從工件離開的方向之力，所以會在連接構件產生應變。此應變與在軸桿與工件之間產生的荷重具有相關關係。從而，可以藉由以應變計來檢測此應變，而檢測施加於軸桿及工件的荷重。

又，前述連接構件亦可具有在前述軸桿的前述中心軸的方向上錯開而設置的第一構件及第二構件，前述應變計各自設置在以下之面：為各自設置在前述第一構件及前述第二構件之朝向相同方向的互相平行之面且為與前述軸桿的前述中心軸正交之面。

在此，當直線運動馬達作動後即產生熱。又，也有致動器所具備的其他裝置產生熱之情形。有因這些熱，而直線運動馬達、支撐部、及連接構件熱膨脹之情形。在此情況下，即使並未從工件對軸桿施加有荷重，仍可能在第一構件及第二構件產生應變。例如，若第一構件及第二構件的一端側所連接的構件、與另一端側所連接的構件有溫度差，會有在膨脹量產生差異之情況。再者，在以下是例示性地將第一構件及第二構件的一端側所連接的構件設為因熱所造成的膨脹量較大的構件(高膨脹構件)來說明，並且將另一端側所連接的構件設為因熱所造成的膨脹量較小的構件(低膨脹構件)來說明。像這樣將第一構件及第二構件連接於高膨脹構件及低膨脹構件的情況下，可能讓第一構件與第二構件的距離在高膨脹構件側變得比低膨脹構件側更大。並且，在高膨脹構件側，是在將第一構件與第二構件拉開的方向上，各自對第一構件與第二構件施加相反方向之力。因此，在各自設置在第一構件及第二構件之朝向相同方向的互相平行之面且為與軸桿的中心軸正交之面當中，在其中一個面上是產生收縮方向的應變，在另一個面上是產生延伸方向的應變。因此，在設置於第一構件的應變計、以及設置於第二構件的應變計上，是其中一個進行對應於收縮方向的應變之輸出，另一個進行對應於延伸方向的應變之輸出。此時，因為在第一構件與第二構件上，是各自施加有相反方向的相同大小之力，所以其中一個應變計的輸出、與另一個應變計的輸出，雖然正負是不同的但是其絕對量是形成為大致相同。因此，因為藉由將兩個應變計的輸出並聯地連接，而將熱膨脹的影響互相抵消，所以變得毋須另外進行因應於溫度之修正。亦即，可以簡易且高精度地檢測施加於軸桿及工件的荷重。

例如，亦可將設置在前述第一構件的應變計、與設置在前述第二構件的應變計各自組入不同的惠斯登電橋電路，並且將兩個惠斯登電橋電路的輸出並聯地連接。因為藉由像這樣地形成電路，而將兩個應變計的輸出中的熱的影響之量互相抵消，所以最終的輸出即成為因應於在軸桿與工件之間產生的荷重之輸出。

再者，亦可為：前述支撐部是具有定子及轉子的旋轉馬達，且是如下的旋轉馬達：藉由連接於前述軸桿的前述轉子相對於前述旋轉馬達的前述定子而旋轉，使前述軸桿繞著前述軸桿的前述中心軸旋轉，前述第一構件及前述第二構件是連接前述直線運動馬達的前述動子與前述旋轉馬達的前述定子的2個臂，且是如下的2個臂：前述2個臂的每一個的中心軸與前述軸桿的前述中心軸的方向正交，且前述2個臂的前述中心軸成為互相平行。根據像這樣的臂，因為可在直線運動馬達與旋轉馬達之間產生某種程度的距離，所以可以設成較難以受到各自的熱的影響或磁場的影響。再者，支撐部亦可為設置在旋轉馬達的定子與旋轉馬達的輸出軸之間的軸承，在該情況下，連接構件亦可為接觸於該軸承的構件(例如旋轉馬達的定子)。

以下，參照圖式來說明用於實施本發明之形態。但是，此實施形態所記載的構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等，只要沒有特別記載，宗旨就不是用來將本發明之範圍僅限定於其等。

>第1實施形態> 圖1是本實施形態之致動器1的外觀圖。致動器1具有外形為大致長方體的殼體2，在殼體2上安裝有蓋200。圖2是顯示本實施形態之致動器1的內部構造的概略構成圖。在殼體2的內部，容置有軸桿10的一部分。此軸桿10的前端部10A側是形成為成為中空。軸桿10及殼體2的材料，雖然可以使用例如金屬(例如鋁)，但也可以使用樹脂等。再者，在以下之說明中，是設定XYZ正交座標系統，並一邊參照此XYZ正交座標系統一邊對各構件之位置進行說明。將為殼體2的最大的面的長邊方向且為軸桿10的中心軸100的方向設為Z軸方向，將殼體2的最大的面的短邊方向設為X軸方向，將和殼體2的最大的面正交的方向設為Y軸方向。Z軸方向也是鉛直方向。再者，在以下，是將圖2中的Z軸方向的上側設為致動器1的上側，並且將圖2中的Z軸方向的下側設為致動器1的下側。又，將圖2中的X軸方向的右側設為致動器1的右側，並且將圖2中的X軸方向的左側設為致動器1的左側。又，將圖2中的Y軸方向的靠前側設為致動器1的靠前側，並且將圖2中的Y軸方向的靠內側設為致動器1的靠內側。殼體2的Z軸方向的尺寸比X軸方向的尺寸更長，X軸方向的尺寸比Y軸方向的尺寸更長。殼體2是在相當於和Y軸方向正交的一個面(圖2中的靠前側的面)的部位開口，並且藉由蓋200來閉塞此開口。蓋200是藉由例如螺絲而固定於殼體2。

在殼體2內容置有：旋轉馬達20，使軸桿10繞著其中心軸100旋轉；直線運動馬達30，使軸桿10在沿著其中心軸100的方向(亦即，Z軸方向)上相對於殼體2而相對地直線運動；及氣體控制機構60。又，在殼體2的Z軸方向的下端面202，安裝有供軸桿10插通的軸桿殼體50。在殼體2上，是以從下端面202朝向殼體2的內部凹入的方式而形成有凹部202B，且可將軸桿殼體50的一部分插入此凹部202B。在此凹部202B的Z軸方向的上端部，於Z軸方向上形成有貫穿孔2A，且可在此貫穿孔2A及軸桿殼體50中插通軸桿10。軸桿10的Z軸方向的下側的前端部10A是從軸桿殼體50往外部突出。軸桿10是設置在殼體2的X軸方向的中心以及Y軸方向的中心。亦即，將軸桿10設置成使殼體2中的通過X軸方向的中心及Y軸方向的中心而朝Z軸方向延伸的中心軸、與軸桿10的中心軸100重疊。軸桿10是藉由直線運動馬達30而在Z軸方向上直線運動，並且藉由旋轉馬達20而繞著中心軸100旋轉。

軸桿10之與前端部10A相反側的端部(Z軸方向的上側的端部)即基端部10B側是容置在殼體2內，並且連接於旋轉馬達20的輸出軸21。此旋轉馬達20是將軸桿10支撐成可旋轉。旋轉馬達20的輸出軸21的中心軸是和軸桿10的中心軸100一致。旋轉馬達20除了輸出軸21之外，還具有：定子22、在定子22的內部旋轉的轉子23、及檢測輸出軸21的旋轉角度的旋轉編碼器24。藉由轉子23相對於定子22而旋轉，輸出軸21及軸桿10也相對於定子22而連動地旋轉。

直線運動馬達30具有：固定於殼體2的定子31、以及相對於定子31而相對地在Z軸方向上移動的動子32。直線運動馬達30為例如線性馬達(linear motor)。在定子31設置有複數個線圈31A，在動子32設置有複數個永久磁鐵32A。線圈31A是在Z軸方向上以預定間距來配置，並且將U、V、W相之3個線圈31A設成一組而設置有複數組。在本實施形態中，是使三相電樞電流流動於這些U、V、W相的線圈31A，藉此產生以直線運動的方式移動的移動磁場，並使動子32相對於定子31以直線運動的方式移動。在直線運動馬達30設置有檢測動子32相對於定子31的相對位置之線性編碼器38。再者，也可以取代上述構成，而將永久磁鐵設置於定子31，並將複數個線圈設置於動子32。

直線運動馬達30的動子32與旋轉馬達20的定子22是透過直線運動工作台33而連結。直線運動工作台33可伴隨於直線運動馬達30的動子32的移動而移動。直線運動工作台33的移動是藉由直線運動引導裝置34而於Z軸方向上受到引導。直線運動引導裝置34具有：固定於殼體2的軌道34A、及組裝於軌道34A的滑塊34B。軌道34A是在Z軸方向上延伸，滑塊34B是構成為可沿著軌道34A而在Z軸方向上移動。

直線運動工作台33是固定於滑塊34B，並且可以和滑塊34B一起在Z軸方向上移動。直線運動工作台33是透過2個連結臂35而和直線運動馬達30的動子32連結。2個連結臂35是連結動子32的Z軸方向的兩端部、以及直線運動工作台33的Z軸方向的兩端部。又，直線運動工作台33在比兩端部更中央側，透過2個連結臂36而和旋轉馬達20的定子22連結。再者，將Z軸方向上側的連結臂36稱為第一臂36A，並且將Z軸方向下側的連結臂36稱為第二臂36B。又，在不區別第一臂36A與第二臂36B的情況下，是簡稱為連結臂36。因為直線運動工作台33與旋轉馬達20的定子22透過該連結臂36而和旋轉馬達20的定子22連結，所以伴隨於直線運動工作台33的移動，旋轉馬達20的定子22也會移動。又，連結臂36是截面為四角形。在各連結臂36的朝向Z軸方向的上側的面，固定有應變計37。再者，將固定於第一臂36A的應變計37稱為第一應變計37A，將固定於第二臂36B的應變計37稱為第二應變計37B。在不區別第一應變計37A與第二應變計37B的情況下，是簡稱為應變計37。再者，雖然本實施形態的2個應變計37各自設置在連結臂36之朝向Z軸方向的上側的面，但是亦可取代於此，而各自設置在連結臂36之朝向Z軸方向的下側的面。

氣體控制機構60是用於在軸桿10的前端部10A產生正壓或負壓之機構。亦即，氣體控制機構60是在工件W的拾取時，藉由吸引軸桿10內的空氣，而在該軸桿10的前端部10A產生負壓。藉此可將工件W吸附於軸桿10的前端部10A。又，藉由將空氣送入至軸桿10內，而在該軸桿10的前端部10A產生正壓。藉此即可容易地使工件W從軸桿10的前端部10A脫離。

氣體控制機構60具有：正壓的空氣流通的正壓通路61A(參照一點鏈線)、負壓的空氣流通的負壓通路61B(參照二點鏈線)、及正壓的空氣及負壓的空氣所共用的共用通路61C(參照虛線)。正壓通路61A的一端是連接於已設置在殼體2的Z軸方向的上端面201之正壓用連接器62A，正壓通路61A的另一端是連接於正壓用的電磁閥(以下，稱為正壓電磁閥63A)。正壓電磁閥63A是藉由後述的控制器7而進行開閉。再者，正壓通路61A的一端側的部分是藉由管件610所構成，另一端側的部分是藉由開設於塊體600的孔所構成。正壓用連接器62A是貫穿於殼體2的Z軸方向的上端面201，且對於正壓用連接器62A可從外部連接管件，前述管件是連接到吐出氣體的泵等。

負壓通路61B的一端是連接於已設置在殼體2的Z軸方向的上端面201之負壓用連接器62B，負壓通路61B的另一端是連接於負壓用的電磁閥(以下，稱為負壓電磁閥63B)。負壓電磁閥63B是藉由後述的控制器7而進行開閉。再者，負壓通路61B的一端側的部分是藉由管件620所構成，另一端側的部分是藉由開設於塊體600的孔所構成。負壓用連接器62B是貫穿於殼體2的Z軸方向的上端面201，且對於負壓用連接器62B可從外部連接管件，前述管件是連接到吸引氣體的泵等。

共用通路61C是藉由開設於塊體600的孔所構成。共用通路61C的一端是分歧成2個並連接於正壓電磁閥63A及負壓電磁閥63B，共用通路61C的另一端是連接於形成在殼體2的貫穿孔即氣體流通路202A。氣體流通路202A是連通到軸桿殼體50。因為可藉由打開負壓電磁閥63B並且關閉正壓電磁閥63A，而使負壓通路61B與共用通路61C連通，所以可在共用通路61C內產生負壓。如此一來，即可透過氣體流通路202A從軸桿殼體50內吸引空氣。另一方面，因為可藉由打開正壓電磁閥63A並且關閉負壓電磁閥63B，而使正壓通路61A與共用通路61C連通，所以可在共用通路61C內產生正壓。如此一來，即可透過氣體流通路202A將空氣供給到軸桿殼體50內。在共用通路61C中，設置有檢測共用通路61C內的空氣的壓力之壓力感測器64、以及檢測共用通路61C內的空氣的流量之流量感測器65。

再者，在圖2所示的致動器1中，雖然正壓通路61A及負壓通路61B的一部分是由管件所構成，另一部分是藉由開設於塊體600的孔所構成，但是並非限定於此，也可以藉由管件來構成全部的通路，也可以藉由開設於塊體600的孔來構成全部的通路。針對共用通路61C也是同樣的，也可以全部以管件來構成，也可以併用管件來構成。再者，管件610及管件620的材料亦可為樹脂等之具有柔軟性的材料，或亦可為金屬等之不具有柔軟性的材料。又，亦可供給大氣壓，而取代使用正壓通路61A來將正壓供給至軸桿殼體50。

又，在殼體2的Z軸方向的上端面201設置有成為用於冷卻旋轉馬達20的空氣之入口的連接器(以下，稱為入口連接器91A)以及成為來自殼體2的空氣之出口的連接器(以下，稱為出口連接器91B)。入口連接器91A及出口連接器91B是各自貫穿於殼體2的上端面201以使空氣可流通。對於入口連接器91A可從殼體2的外部連接管件，前述管件是連接到吐出氣體的泵等，對於出口連接器91B可從殼體2的外部連接管件，前述管件是將從殼體2流出的氣體排出。在殼體2的內部，設置有供用於冷卻旋轉馬達20的空氣流通之金屬製的導管(以下，稱為冷卻導管92)，此冷卻導管92的一端是連接於入口連接器91A。冷卻導管92是形成為從入口連接器91A於Z軸方向上延伸到殼體2的下端面202附近，並且在該下端面202附近彎曲而使另一端側朝向旋轉馬達20。如此，變得可藉由從Z軸方向的下側將空氣供給至殼體2內，而進行有效率的冷卻。又，冷卻導管92是在該定子31的內部貫穿成可從直線運動馬達30的線圈31A奪取熱。可將線圈31A設置在冷卻導管92的周圍，以從設置在定子31的線圈31A奪取更多的熱。

在殼體2的Z軸方向的上端面201，連接有包含供給電力的電線或訊號線的連接器41。又，在殼體2中設置有控制器7。將從連接器41拉進殼體2的電線或訊號線連接到控制器7。控制器7具備有CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)、RAM(隨機存取記憶體，Random Access Memory)、ROM(唯讀記憶體，Read Only Memory)、EPROM(可抹除可程式唯讀記憶體，Erasable Programmable ROM)，且這些是藉由匯流排而相互連接。在EPROM中保存有各種程式、各種表格等。CPU將保存在EPROM的程式載入RAM的作業區域並執行，並通過此程式的執行，來控制旋轉馬達20、直線運動馬達30、正壓電磁閥63A、負壓電磁閥63B等。藉此，CPU即實現符合預定之目的的功能。又，可將壓力感測器64、流量感測器65、應變計37、旋轉編碼器24、線性編碼器38的輸出訊號輸入至控制器7。

圖3是顯示軸桿殼體50與軸桿10的前端部10A的概略構成的截面圖。軸桿殼體50具有殼體本體51、2個環52、過濾器53、及過濾器擋件54。在殼體本體51上形成有供軸桿10插通的貫穿孔51A。貫穿孔51A是在Z軸方向上貫穿殼體本體51，該貫穿孔51A的Z軸方向的上端是連通到形成在殼體2的貫穿孔2A。貫穿孔51A的直徑是比軸桿10的外徑更大。因此，在貫穿孔51A的內表面與軸桿10的外表面之間設置有間隙。在貫穿孔51A的兩端部，設置有將孔的直徑擴大的擴徑部51B。在2個擴徑部51B各自嵌入有環52。環52是形成為筒狀，且環52的內徑是比軸桿10的外徑稍大。從而，軸桿10可在環52的內部於Z軸方向上移動。因此，在環52的內表面與軸桿10的外表面之間也形成有間隙。從而，軸桿10可在環52的內部於Z軸方向上移動，且軸桿10可在環52的內部繞著中心軸100而旋轉。但是，形成在環52的內表面與軸桿10的外表面之間的間隙，比形成在貫穿孔51A之除了擴徑部51B以外的內表面與軸桿10的外表面之間的間隙更小。再者，將Z軸方向上側的環52稱為第一環52A，並且將Z軸方向下側的環52稱為第二環52B。在不區別第一環52A與第二環52B的情況下，是簡稱為環52。環52的材料可以使用例如金屬或樹脂。

在殼體本體51的Z軸方向的中央部，形成有朝X軸方向的左右兩方向伸出的伸出部511。在伸出部511上形成有安裝面511A，前述安裝面511A是和殼體2的下端面202平行的面，且是將軸桿殼體50安裝至殼體2的下端面202時，和該下端面202相接的面。安裝面511A是和中心軸100正交的面。又，將軸桿殼體50安裝於殼體2時，為軸桿殼體50的一部分且比安裝面511A更在Z軸方向的上側的部分512是形成為嵌入至形成在殼體2的凹部202B。

如上述，在貫穿孔51A的內表面與軸桿10的外表面之間設置有間隙。其結果，在殼體本體51的內部，形成有內部空間500，前述內部空間500是被貫穿孔51A的內表面、軸桿10的外表面、第一環52A的下端面、第二環52B的上端面所包圍的空間。又，在軸桿殼體50中形成有控制通路501，前述控制通路501是連通形成在殼體2的下端面202之氣體流通路202A的開口部與內部空間500，而成為空氣的通路。控制通路501具有在X軸方向上延伸的第一通路501A、在Z軸方向上延伸的第二通路501B、過濾器部501C，前述過濾器部501C是連接第一通路501A及第二通路501B的空間且為供過濾器53配置的空間。第一通路501A的一端是連接於內部空間500，另一端是連接於過濾器部501C。第二通路501B的一端是開口於安裝面511A，且將位置定位成連接於氣體流通路202A的開口部。

又，第二通路501B的另一端是連接於過濾器部501C。在過濾器部501C中設置有形成為圓筒狀的過濾器53。過濾器部501C是以中心軸與第一通路501A一致的方式形成為在X軸方向上延伸的圓柱形狀的空間。過濾器部501C的內徑與過濾器53的外徑是大致相等。過濾器53是在X軸方向上插入至過濾器部501C。在過濾器部501C插入過濾器53後，藉由過濾器擋件54將成為過濾器53的插入口之過濾器部501C的端部閉塞。第二通路501B的另一端是從過濾器53的外周面側連接於過濾器部501C。又，第一通路501A的另一端是和過濾器53的中心側相通。因此，流通於第一通路501A與第二通路501B之間的空氣會通過過濾器53。從而，例如，已於前端部10A產生負壓時，即使將異物和空氣一起朝內部空間500吸入，仍然可藉由過濾器53來捕集此異物。在第二通路501B的一端，形成有溝501D以保持密封劑。

在伸出部511的X軸方向的兩端部附近，形成有2個螺栓孔51G，前述螺栓孔51G是在使用螺栓將該軸桿殼體50固定於殼體2時，使該螺栓插通的螺栓孔。螺栓孔51G是在Z軸方向上貫穿伸出部511而開口於安裝面511A。

在軸桿10的前端部10A側，形成有中空部11，以使軸桿10成為中空。中空部11的一端是在前端部10A開口。又，在中空部11的另一端，形成有在X軸方向上連通內部空間500與中空部11的連通孔12。連通孔12是形成為在藉由直線運動馬達30而讓軸桿10在Z軸方向上移動時之行程的整個範圍中，使內部空間500與中空部11連通。從而，軸桿10的前端部10A與氣體控制機構60是透過中空部11、連通孔12、內部空間500、控制通路501、氣體流通路202A而連通。再者，連通孔12亦可除了形成於X軸方向上之外也形成於Y軸方向上。

根據像這樣的構成，當驅動直線運動馬達30使軸桿10在Z軸方向上移動時，無論軸桿10位於Z軸方向的哪個位置，連通孔12都隨時連通內部空間500與中空部11。又，當驅動旋轉馬達20使軸桿10繞著中心軸100旋轉時，無論軸桿10的旋轉角度在繞著中心軸100的哪個角度，連通孔12都隨時連通內部空間500與中空部11。從而，因為無論軸桿10為何種狀態，都可維持中空部11與內部空間500的連通狀態，所以形成為中空部11是隨時連通到氣體控制機構60之情形。因此，無論軸桿10的位置如何，若在氣體控制機構60中關閉正壓電磁閥63A，並且打開負壓電磁閥63B後，即形成為透過氣體流通路202A、控制通路501、內部空間500及連通孔12來吸引中空部11內的空氣之情形。其結果，可以在中空部11產生負壓。亦即，由於可以在軸桿10的前端部10A產生負壓，因此可以將工件W吸附於軸桿10的前端部10A。再者，如上述，在環52的內表面與軸桿10的外表面之間也形成有間隙。但是，此間隙比形成內部空間500的間隙(亦即，形成在貫穿孔51A的內表面與軸桿10的外表面之間的間隙)更小。因此，即使藉由在氣體控制機構60中關閉正壓電磁閥63A，並且打開負壓電磁閥63B，而從內部空間500內吸引空氣，仍然可以抑制流通於環52的內表面與軸桿10的外表面之間的間隙之空氣的流量。藉此，可以在軸桿10的前端部10A產生可以拾取工件W的負壓。另一方面，無論軸桿10的位置如何，若在氣體控制機構60中打開正壓電磁閥63A，並且關閉負壓電磁閥63B後，即可以在中空部11產生正壓。亦即，由於可以在軸桿10的前端部10A產生正壓，因此可以使工件W迅速地從軸桿10的前端部10A脫離。

(取放動作) 針對使用致動器1之工件W的取放進行說明。取放是藉由控制器7執行預定的程式而進行。在工件W的拾取時，在軸桿10接觸到工件W以前，正壓電磁閥63A及負壓電磁閥63B是一起設為關閉的狀態。在此情況下，軸桿10的前端部10A的壓力是形成為大氣壓。然後，藉由直線運動馬達30使軸桿10朝Z軸方向下側移動。當軸桿10接觸到工件W時，使直線運動馬達30停止。藉由於使直線運動馬達30停止後打開負壓電磁閥63B，而在軸桿10的前端部10A產生負壓，來將工件W吸附於軸桿10的前端部10A。之後，藉由直線運動馬達30使軸桿10朝Z軸方向上側移動。此時，因應於需要而藉由旋轉馬達20使軸桿10旋轉。如此進行，即可以拾取工件W。

接著，在工件W的放置時，藉由直線運動馬達30使已將工件W吸附於前端部10A之狀態的軸桿10朝Z軸方向的下側移動。當工件W接地後，藉由使直線運動馬達30停止，來使軸桿10的移動停止。此外，藉由關閉負壓電磁閥63B並且打開正壓電磁閥63A，而在軸桿10的前端部10A產生正壓。之後，藉由直線運動馬達30使軸桿10朝Z軸方向的上側移動，藉此使軸桿10的前端部10A從工件W離開。

在此，在工件W的拾取時，使用應變計37來檢測軸桿10的前端部10A已接觸到工件W的情形。在以下，針對此方法進行說明。再者，在工件W的放置時對工件W已接地之情形也可以同樣地進行來檢測。當軸桿10的前端部10A接觸於工件W且前端部10A按壓工件W後，在軸桿10與工件W之間即產生荷重。亦即，藉由軸桿10將力施加於工件W時的反作用，使軸桿10從工件W承受到力。此軸桿10從工件W接受到之力，是作用在對連結臂36產生應變的方向上。亦即，此時於連結臂36產生應變。此應變可藉由應變計37來檢測。並且，應變計37所檢測的應變是與軸桿10從工件W承受到之力有相關關係。因此，可以依據應變計37的檢測值，來檢測出軸桿10從工件W承受到之力，亦即於軸桿10與工件W之間產生的荷重。應變計的檢測值與荷重的關係可以事先藉由實驗或模擬等來求出。

如此，因為可以依據應變計37的檢測值來檢測於軸桿10與工件W之間產生的荷重，所以亦可在例如已產生荷重的時間點判斷為軸桿10的前端部10A已接觸於工件W，或亦可考慮誤差等之影響，而在已檢測的荷重為預定荷重以上的情況下，判斷為軸桿10的前端部10A已接觸於工件W。再者，預定荷重是判定為軸桿10已接觸於工件W的閾值。又，亦可將預定荷重設定為既可抑制工件W的破損又可更加確實地拾取工件W的荷重。又，預定荷重也可以因應於工件W的種類來變更。

在此，因為應變計37的應變所產生的電阻值變化是極為微小的，所以利用惠斯登電橋電路設為電壓變化而取出。在致動器1中，是將第一應變計37A之電橋電路的輸出、與第二應變計37B之電橋電路的輸出並聯地連接。如此，藉由將兩個電橋電路的輸出並聯地連接，而得到已將如以下之溫度的影響去除之電壓變化。

在此，在假設沒有溫度的影響所造成之連結臂36的應變的情況下，以第一應變計37A與第二應變計37B的每一個所檢測的荷重是成為大致相同。但是，例如，在直線運動馬達30的作動頻率較高，且旋轉馬達20的作動頻率較低的情況下，因為直線運動馬達30側的溫度變得比旋轉馬達20側的溫度更高，所以在第一臂36A與第二臂36B之間，是直線運動工作台33的Z軸方向的膨脹量變得比旋轉馬達20的Z軸方向的膨脹量更大。藉此，第一臂36A與第二臂36B即變得不平行，且第一臂36A與第二臂36B的距離在直線運動馬達30側的距離也變得比旋轉馬達20側更大。此時，第一應變計37A即收縮，且第二應變計37B即延伸。在此情況下，第一應變計37A的輸出在表觀上是顯示荷重的產生，第二應變計37B的輸出在表觀上是顯示負的荷重的產生。此時，因為在第一臂36A及第二臂36B上，因直線運動工作台33的Z軸方向的膨脹量與旋轉馬達20的Z軸方向的膨脹量之差而產生之力為在相反方向上相等地施加，所以第一應變計37A的輸出、與第二應變計37B的輸出是絕對值相等而正負不同。因此，因為可以藉由將兩個應變計的輸出並聯地連接，而將溫度的影響之輸出互相抵消，所以不需要另外進行因應於溫度之修正。因此，可以簡易且高精度地檢測荷重。如此，可以藉由將兩個電橋電路的輸出並聯地連接，而得到已將溫度的影響去除之電壓變化，且此電壓變化是成為因應於在軸桿10與工件W之間產生的荷重之值。

再者，在本實施形態中，雖然設置有2個應變計37，但是亦可取代於此而僅設置第一應變計37A或第二應變計37B之任意一者。在此情況下，可利用習知的技術而因應於溫度來修正應變計的檢測值。因為即使是設置1個應變計37的情況，應變計37的輸出仍然成為因應於在軸桿10與工件W之間產生的荷重之值，所以可以依據應變計37的輸出來檢測在軸桿10與工件W之間產生的荷重。

如此，可以藉由將應變計37設置在連結臂36，而檢測軸桿10已接觸到工件W之情形。在此，在以往要檢測施加於工件W的力是困難的。因此，在軸桿10的前端部10A安裝有吸收衝擊的彈簧或柔軟性較高的構件(例如橡膠)。在此情況下，要精密地調整施加於工件W之力是困難的。又，為了減少軸桿10抵接於工件W時的衝擊，也有將軸桿10接近於工件W的速度降低之作法。在此情況下，即導致節拍時間變長。另一方面，根據本實施形態之致動器1，因為可以藉由應變計37來正確地檢測軸桿10已接觸到工件W之情形，所以可以在不降低軸桿10的速度的情形下精密地調整施加於工件W之力。

又，因為變得可將適當的力施加於工件W，所以可以更確實地執行工件W的拾取。例如，在拾取工件W時，是藉由在已將工件W按壓於軸桿10的前端部10A的狀態下在中空部11產生負壓，而變得可更確實地拾取工件W，並且可以抑制在吸引工件W時工件W強力地衝撞於軸桿10而破損之情形。另一方面，若按壓工件W的荷重過大，恐有工件W破損的疑慮。從而，藉由既檢測施加於工件W的荷重並且將適當的荷重施加於工件W，即變得既可抑制工件W的破損，又可進行更確實的工件W的拾取。又，在放置時，也會有要求將適當的荷重施加於工件W之情形。例如，在使用接著劑來將工件W接著於其他構件的情況下，必須施加因應於接著的特性之荷重。此時，也是藉由適當地控制施加於工件W的荷重，而變得可進行更確實的接著。

又，在以往，為了在軸桿10的前端部10A產生負壓，而有將軸桿10整體設為中空構造，並且將旋轉接頭設置在軸桿10的基端部之情形。可透過此旋轉接頭來供給正壓及負壓。但是，因為當將旋轉接頭連接於軸桿10後，為了使軸桿10在Z軸方向上移動或繞著中心軸100旋轉而變得必須有更大的扭矩，所以必須採用扭矩更大的馬達。又，由於可動部變多，因此必須提高維護的頻率。

另一方面，根據本實施形態之致動器1，即使不使用旋轉接頭，仍然可以在軸桿10的中空部11產生負壓。如此一來，即變得不用為了使旋轉接頭動作而選擇扭矩較大的旋轉馬達。也變得毋須提高維護的頻率。

又，在透過旋轉接頭來供給正壓及負壓的情況下，因為軸桿10從連接於旋轉接頭的管件等承受到力，所以導致將此力包含在應變計37的輸出中。因此，欲正確地檢測施加於工件W的荷重可能變得較困難。另一方面，如本實施形態之致動器1，由於是藉由透過軸桿殼體50來供給正壓及負壓，而變得毋須使用旋轉接頭，因此可以更加提高由應變計37所檢測的荷重之精度。

再者，本實施形態之致動器1是形成為可在Y軸方向上積層複數個致動器1。複數個致動器1即使在相鄰的致動器1繞著Z軸旋轉了180度的狀態下仍然是可積層的。因為軸桿10是設置在殼體2的X軸方向的中心且在Y軸方向的中心，所以即使將致動器1繞著Z軸旋轉180度來配置，軸桿10的位置仍然不會變化。

>第2實施形態> 在第1實施形態中，雖然是將應變計37設置於連結臂36，但是只要是在軸桿10與工件W之間產生荷重時，因應於該荷重來產生應變的構件即可，也可以將應變計37設置在其他的構件上。

圖4及圖5是顯示在支撐旋轉馬達20的輸出軸21的2個軸承25上各自設置有應變計37之情況的概略構成的圖。圖4是設置在Z軸方向上側的軸承25A之周圍的圖，圖5是設置在Z軸方向下側的軸承25B之周圍的圖。再者，在不區別兩個軸承的情況下，是簡稱為軸承25。軸承25是在輸出軸21上各自設置在比轉子23更朝Z軸方向的上側(參照圖4)與下側(參照圖5)。

首先，使用圖4來說明設置在比轉子23更朝Z軸方向的上側之應變計37。軸承25A是將內周面嵌入於輸出軸21的外周面，且將外周面嵌入於形成在定子22之固定部220A的內周面。固定部220A具有朝向中心軸100側突出的上部突出部221A，以接觸於軸承25A的Z軸方向的上側。在上部突出部221A的Z軸方向的上側之面上設置有第一應變計37A。

接著，使用圖5來說明設置在比轉子23更朝Z軸方向的下側之應變計37。軸承25B是將內周面嵌入於輸出軸21的外周面，且將外周面嵌入於形成在定子22之固定部220B的內周面。固定部220B具有朝向中心軸100側突出的下部突出部221B，以接觸於軸承25B的Z軸方向的上側。在下部突出部221B的Z軸方向的上側之面上設置有第二應變計37B。

從而，第一應變計37A及第二應變計37B是各自設置在為朝向相同方向的互相平行之面且為和軸桿10的中心軸100正交之面上。在像這樣的構成中，是藉由在軸桿10與工件W之間產生的荷重，而在上部突出部221A及下部突出部221B產生應變。因為此應變和在軸桿10與工件W之間產生的荷重存有相關關係，所以可藉由應變計37來檢測應變，藉此可以檢測在軸桿10與工件W之間產生的荷重。又，和第1實施形態同樣地，第一應變計37A與第二應變計37B是檢測因溫度的影響而為相反方向的應變。亦即，在上部突出部221A與下部突出部221B之間的定子22的膨脹量與輸出軸21的膨脹量存有差異的情況下，是對上部突出部221A及下部突出部221B施加相反方向且相同大小之力。此時，第一應變計37A的輸出與第二應變計37B的輸出是絕對值相等但正負不同。因此，因為可以藉由將兩個應變計的輸出並聯地連接，而將溫度的影響之輸出互相抵消，所以不需要另外進行因應於溫度之修正。從而，可以簡易且高精度地檢測施加於軸桿10及工件W的荷重。

>其他的實施形態> 在第1實施形態中，雖然是將應變計37設置於連結臂36，但是也可以取代於此，而將應變計37設置於連結臂35。亦即，也可以在2個連結臂35的每一個中，在朝向Z軸方向的上側之面上各自設置應變計37。又，也可以在2個連結臂35的每一個中，在朝向Z軸方向的下側之面上各自設置應變計37。在連結臂36之朝向Z軸方向的上側之面或朝向下側之面上，也會產生因應於在軸桿10與工件W之間產生的荷重之大小的應變。從而，可以藉由檢測此應變來檢測荷重。又，連結臂35也是在Z軸方向上錯開而配置有2個，且各自的中心軸為互相平行，並且各自的中心軸和軸桿10的中心軸100正交。因此，如在第1實施形態中所說明地，即使因熱膨脹而在連結臂35產生有應變的情況下，也可以藉由將2個應變計的輸出並聯地連接，而將由熱膨脹所造成之應變的影響抵消。從而，可以簡易且高精度地檢測施加於軸桿10及工件W的荷重。

1:致動器 2:殼體 2A、51A:貫穿孔 7:控制器 10:軸桿 10A:前端部 10B:基端部 11:中空部 12:連通孔 20:旋轉馬達 21:輸出軸 22、31:定子 23:轉子 24:旋轉編碼器 25、25A、25B:軸承 30:直線運動馬達 31A:線圈 32:動子 32A:永久磁鐵 33:直線運動工作台 34:直線運動引導裝置 34A:軌道 34B:滑塊 35、36:連結臂 36A:第一臂 36B:第二臂 37:應變計 37A:第一應變計 37B:第二應變計 38:線性編碼器 41:連接器 50:軸桿殼體 51:殼體本體 51B:擴徑部 51G:螺栓孔 52:環 52A:第一環 52B:第二環 53:過濾器 54:過濾器擋件 60:氣體控制機構 61A:正壓通路 61B:負壓通路 61C:共用通路 62A:正壓用連接器 62B:負壓用連接器 63A:正壓電磁閥 63B:負壓電磁閥 64:壓力感測器 65:流量感測器 91A:入口連接器 91B:出口連接器 92:冷卻導管 100:中心軸 200:蓋 201:上端面 202:下端面 202A:氣體流通路 202B:凹部 220A、220B:固定部 221A:上部突出部 221B:下部突出部 500:內部空間 501:控制通路 501A:第一通路 501B:第二通路 501C:過濾器部 501D:溝 511:伸出部 511A:安裝面 512:上側的部分 600:塊體 610、620:管件 W:工件

圖1是實施形態之致動器的外觀圖。 圖2是顯示實施形態之致動器的內部構造的概略構成圖。 圖3是顯示實施形態之軸桿殼體與軸桿的前端部的概略構成的截面圖。 圖4是顯示實施形態之在支撐旋轉馬達的輸出軸的軸承上設置有應變計之情況的概略構成的圖。 圖5是顯示實施形態之在支撐旋轉馬達的輸出軸的軸承上設置有應變計之情況的概略構成的圖。

1:致動器

2:殼體

2A:貫穿孔

7:控制器

10:軸桿

10A:前端部

10B:基端部

20:旋轉馬達

21:輸出軸

22、31:定子

23:轉子

24:旋轉編碼器

30:直線運動馬達

31A:線圈

32:動子

32A:永久磁鐵

33:直線運動工作台

34:直線運動引導裝置

34A:軌道

34B:滑塊

35、36:連結臂

36A:第一臂

36B:第二臂

37:應變計

37A:第一應變計

37B:第二應變計

38:線性編碼器

41:連接器

50:軸桿殼體

60:氣體控制機構

61A:正壓通路

61B:負壓通路

61C:共用通路

62A:正壓用連接器

62B:負壓用連接器

63A:正壓電磁閥

63B:負壓電磁閥

64:壓力感測器

65:流量感測器

91A:入口連接器

91B:出口連接器

92:冷卻導管

100:中心軸

201:上端面

202:下端面

202A:氣體流通路

202B:凹部

600:塊體

610、620:管件

W:工件

Claims (5)

1. 一種荷重檢測器，是在致動器中進行檢測，前述致動器具備有： 軸桿； 支撐部，以可旋轉的方式支撐前述軸桿； 直線運動馬達，為具有定子及動子的直線運動馬達，前述動子是相對於前述直線運動馬達的前述定子而平行於前述軸桿的中心軸來移動，藉此使前述支撐部及前述軸桿在前述軸桿的前述中心軸的方向上移動；及 連接構件，為連接前述直線運動馬達的前述動子與前述支撐部的構件之至少一部分， 又，前述荷重檢測器是檢測施加於前述軸桿之力，並具備設置在前述連接構件而檢測前述連接構件的應變之應變計。
2. 如請求項1之荷重檢測器，其中前述連接構件具有在前述軸桿的前述中心軸的方向上錯開而設置的第一構件及第二構件， 前述應變計各自設置在以下之面：為各自設置在前述第一構件及前述第二構件之朝向相同方向的互相平行之面且為與前述軸桿的前述中心軸正交之面。
3. 如請求項2之荷重檢測器，其將設置在前述第一構件的應變計、與設置在前述第二構件的應變計各自組入不同的惠斯登電橋電路，並且將兩個惠斯登電橋電路的輸出並聯地連接。
4. 如請求項2或3之荷重檢測器，其中前述支撐部是具有定子及轉子的旋轉馬達，且是如下的旋轉馬達：藉由連接於前述軸桿的前述轉子相對於前述旋轉馬達的前述定子而旋轉，使前述軸桿繞著前述軸桿的前述中心軸旋轉， 前述第一構件及前述第二構件是連接前述直線運動馬達的前述動子與前述旋轉馬達的前述定子的2個臂，且是如下的2個臂：前述2個臂的每一個的中心軸與前述軸桿的前述中心軸的方向正交，且前述2個臂的前述中心軸成為互相平行。
5. 如請求項1之荷重檢測器，其中前述支撐部是具有定子及轉子的旋轉馬達，且是如下的旋轉馬達：藉由連接於前述軸桿的前述轉子相對於前述旋轉馬達的前述定子而旋轉，使前述軸桿繞著前述軸桿的前述中心軸旋轉， 前述連接構件是連接前述直線運動馬達的前述動子與前述旋轉馬達的前述定子之臂，且是如下的臂：前述臂的中心軸與前述軸桿的前述中心軸的方向正交。

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