WO2014181451A1 - アクチュエータ - Google Patents
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Definitions
- linear motion device 3 including a stator 18 formed of a magnet or a coil and a mover 19 in order to generate a force for causing the rotating device 2 to move linearly.
- the actuator of the present embodiment includes a housing 1, a rotating device 2, a linear motion device 3, a holding / releasing device 35, a control board 23, and the like.
- the rotating device 2 can rotate the shaft 12 through the coupling 8 as the motor 7 rotates, and can perform rotational positioning based on a signal from the rotary encoder 28.
- the linear motion device 3 includes a mover 19 and a stator 18.
- the mover 19 is fixed to a rotary base 20 attached to a guide 14 connected and fixed to the housing 1 so as to be movable in the direction of the arrow D in a plane including the arrow D.
- the pipe 22 connects the first joint 21 and the second joint 32, and encloses a fluid whose internal pressure and flow rate are controlled by a fluid control device and a pump (not shown).
- the tube 22 is made of a relatively flexible material such as resin or silicon, and can be deformed when the rotating device 2 is moved.
- the tube 22 may have the same diameter as the tube 33 connected to the second joint 32 attached to the hole 34 of the housing 1 or may have a different diameter.
- the tube 22 is flexible and has an outer diameter capable of entering a space formed by the stator 19 into which the movable element 19 is inserted.
- the holding and releasing device 35 connects a suction port and a gripper (not shown) to the end of the cylindrical space 13 (end of the shaft 12), and changes the pressure and flow rate inside the shaft 12 by the holding and releasing device 35. By doing so, it is possible to hold and separate the components, or to grip and separate the components.
- positional deviation information is input to the servo controller from the linear encoder 26, and the linear motion device 3 is transmitted from the control board 23 based on the information.
- the control signal is input to the control signal to generate a force that suppresses the displacement, and the tip of the shaft 12 is controlled to come to the position of S1.
- the rotation shaft 5001 of the rotating device 2 and the locus 5002 of the linear motion device 3 are substantially parallel. More specifically, they substantially coincide. “Substantially match” means that it is not necessary to match exactly, and it may be expressed that it does not match to an acceptable level for achieving the effects of the present embodiment.
- the moment of force acting on the mover 19 can be reduced by bringing the point of action of the force generated on the mover 19 close to the point of action of the force generated by the spring 4.
- the child 19 can be stably moved linearly.
- a hole 79 is provided in order to draw out wiring, piping and the like outside the housing 51.
- the rotation device 52 includes a shaft 62 and a rotation base 70 having a hollow structure in which the shaft 62 can be disposed inside the hollow shape.
- the rotation base 70 incorporates bearings 59 and 66 that support the shaft 62 in a hollow inner space so as to freely rotate.
- the rotating base 70 includes rings 60 and 65 that are in close contact with the hollow inner surface of the rotating base 70 and the outer peripheral surface of the shaft 62 and maintain the confidentiality of the space sandwiched between both surfaces.
- the rotary base 70 is provided with a tubular first joint 71 for connecting the space that is kept secret by the rings 60 and 65 and formed into a hollow shape and the outside. It is possible to control the pressure amount and flow rate inside the rotary base 70 by the device.
- the rotation base 70 is connected to the housing 51 by a guide 64 that supports the rotation base 70 so as to be linearly movable in the direction of arrow D.
- the rotation base 70 and the guide 64 are configured to be coupled at least at one or more locations (in FIG. 7, they are coupled at two locations in the direction of arrow D).
- the shaft 62 in which one end of the shaft is a spline shaft having a plurality of grooves in the axial direction (direction of arrow D) on the outer peripheral surface, is fitted inside the spline outer cylinder 56.
- the spline outer cylinder 56 may have a protrusion corresponding to the groove of the spline shaft at one end of the shaft 62 inside.
- the linear motion device 53 includes a movable element 69 and a stator 68.
- the mover 69 is fixed to a rotation base 70 attached to a guide 64 connected to and fixed to the housing 51 so as to be movable in the direction of the arrow D in a plane including the arrow D.
- the stator 68 may be formed of a coil and the mover 69 may be formed of a magnet, or the stator 68 may be formed of a magnet and the mover 69 may be formed of a coil. If the space occupied by the mover 69 is equal, the mover 69 formed of a coil can be lighter than the magnet formed of a magnet. Therefore, if the drive conditions are the same, the linear motion device 53 is faster. Can be driven.
- the movable elements 69 are arranged between the stators 68 in a nesting manner at a narrow interval.
- the linear motion device 53 can change the amount of current flowing through the coil of the stator 68 or can reverse the direction of current flow forward and backward. Due to the relationship between the magnetic field generated in the coil of the stator 68 and the magnetic field generated by the magnet of the mover 69, a force is generated in the direction of arrow D, and the mover 69 is moved in the direction of arrow D. As a result, the rotation base 70 supported by the guide 64 fixed to the housing 51 is moved in the direction of arrow D.
- the holding and releasing device 82 includes a pipe 81 connected to a fluid control device or a pump (not shown), a pipe 72 connected to the pipe 81 by a second joint 80, and an internal connected by the first joint 71. From the rotation base 70 having a space, and a cylindrical space 63 (which can also be expressed as a cylinder) inside the shaft 62 connected to the inner space of the rotation base 70 by a hole 61 provided in the shaft 62. Become.
- the cylindrical space 63 has a structure in which one end of the shaft 62 does not penetrate, and the other end penetrates and is opened to the atmosphere.
- the pipe 72 connects the first joint 71 and the second joint 80, and encloses a fluid whose internal pressure and flow rate are controlled by a fluid control device and a pump (not shown).
- the tube 72 is made of a flexible material and can be deformed when the rotating device 52 is moved.
- the pipe 72 may have the same diameter as the pipe 81 connected to the second joint 80 attached to the hole 80 of the housing 51 or may have a different diameter.
- the pipe 72 is flexible and has an outer diameter that can enter the space formed by the stator 68 into which the movable element 69 is inserted.
- the control board 73 includes a servo amplifier 74 and a servo amplifier 75 that output power and a control signal for driving at least one of the rotating device 52 and the linear motion device 53, respectively.
- the control board 73 preferably has a sensor interface unit that sends signals from one or more sensors (not shown) to a servo controller (not shown).
- the inside of the housing 51 can be used effectively, and the actuator can be downsized.
- the rotating device 52 includes a motor or the like
- the load on the linear motion device 53 that applies the moving force can be reduced. If the force generated by the linear motion device 53 is the same, the rotation device 52 that does not include a motor or the like can move faster than the rotation device 52 that includes a motor or the like. It can be shortened.
- FIG. 8 shows the state S1, and shows the case where the tip of the shaft 62 included in the rotating device 52 is at the position S1.
- the spring 54 holds the total weight of the mover of the rotation device 52 and the linear motion device 53 (balances with the force of the spring 54 and the total weight of the rotation device 52 and the mover of the linear motion device 53).
- the actuator is in a stationary state without disturbance vibration, the rotating device 52 is stationary and the tip of the shaft 62 is at the position S1 even if no control signal is input from the control board 73 to the linear motion device 53. It shows the state staying at.
- FIG. 9 shows the state S2, and shows the case where the tip of the shaft 62 included in the rotating device 52 is at the position S2.
- the force generated by the spring 54 the force generated by adding the weight of the rotation device 52 and the mover of the linear motion device 53 to the force generated by the linear motion device 53, and the friction in the spline shaft and the guide 64.
- the resistance is in a balanced state, and it is possible to move in the direction of the arrow D by a control signal input to the linear motion device 53.
- FIG. 10 shows the state S3, and shows the case where the tip of the shaft 62 included in the rotating device 52 is at the position S3.
- the state of S3 indicates the extreme end of the movement of the linear motion device 53, and is a weight obtained by adding the force generated by the spring 54 and the force generated by the linear motion device 53 to the movable device of the rotation device 52 and the linear motion device 53.
- a control signal input to the linear motion device 53 is output from the control board 73 so that the force obtained by adding the above and the frictional resistance of the spline shaft and the guide 64 are balanced.
- the rotating device 52 moves from the hole 67 side to the hole 79 side in the direction of the arrow D, the force that the spring 54 acts on the rotating device 52 and the moving direction coincide with each other, so that the linear motion device 53 is generated.
- the power can be moved with a smaller force than when the force by the spring 54 is not applied. Further, if the force generated by the linear motion device 53 is increased, the linear movement device 53 can move faster and the operation time can be shortened.
- the rotating device 52 moves from the hole 79 side to the hole 67 side in the direction of the arrow D, the force applied by the spring 54 to the rotating device 52 and the moving direction are opposite to each other. It is possible to operate at the same speed (operation time) as when moving in the opposite direction.
- Example 4 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- One feature of this embodiment is that it has heat transfer means.
- FIG. 11 is an explanatory view showing the heat transfer means of the actuator of this embodiment. Since the components are the same as those of the actuator described in FIG. 1, detailed description thereof is omitted.
- the stators 18a and 18b are formed of coils, in order to move the rotating device 2 directly, current is passed through the coils of the stators 18a and 18b to generate heat. The coil may burn out due to heat generation.
- the generated magnetic force decreases due to the temperature rise due to heat generation and the generated force decreases.
- the oil component injected into the bearing portion of the guide 14 may be scattered to increase the sliding resistance and possibly break.
- heat generated between the base 29 and the stator 18a in contact with the base 29 and the stator 18a is transferred to the base 29.
- the transmission member 130 is inserted.
- a heat transfer member 131 that contacts the both and transmits heat generated in the stator 18b to the cover 30 is inserted.
- the heat transfer members 130 and 131 may be inserted into all the spaces formed by the stators 18a and 18b, the base 29, and the cover 30, or may be inserted into a part thereof.
- the heat transfer members 130 and 131 may be iron or aluminum, but may be other metals or materials.
- the actuator according to the present embodiment can transfer the heat generated in the stators 18a and 18b to the base 29 and the cover 30 by inserting the heat transfer members 130 and 131, thereby reducing the temperature rise due to the heat generation. It is possible.
- Example 4 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- One feature of this embodiment is that it has heat transfer means.
- FIG. 12 is an explanatory view showing heat transfer means when a plurality of actuators are arranged.
- a head 100 in which a plurality of actuators are connected includes actuators 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, heat transfer members 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, and a plurality. And a heat dissipating member 118 having a protruding portion.
- Actuators 101 to 108 are actuators of the first embodiment, for example.
- the heat transfer members 109 to 117 are in contact with the side surfaces of the actuator and transfer heat generated from the actuator.
- the heat transfer members 109 to 117 are in contact with the heat radiating member 118 and transmit heat transferred by the heat transfer members 109 to 117.
- the heat dissipating member 118 to which heat has been transmitted dissipates heat from a plurality of protrusions that increase the surface area and improve heat dissipation characteristics.
- the heat dissipating member 118 can also be expressed as a heat dissipating fin or an uneven structure.
- the heat transfer members 109 to 117 and the heat radiating member 118 may be iron or aluminum, but may be other metals or materials.
- the head 100 having the heat transfer members 109 to 117 and the heat radiating member 118 can effectively radiate the heat generated by the actuators 101 to 108, so that the temperature rise of the individual actuators 101 to 108 is suppressed. There is an effect of reducing the problems caused by the above-described temperature rise.
- the heat radiating member 118 is disposed on the surface side where the shaft does not protrude, but may be positioned on the surface side where the shaft protrudes. Further, the heat dissipating member can be disposed on both the surface on which the heat dissipating member 118 is disposed and the surface facing the heat dissipating member 118. By disposing the heat dissipating member on both, a greater heat dissipating effect is expected, and the temperature rise of the actuator is further reduced. I can expect that.
- FIG. 13 is an explanatory view showing a positioning method between the heat transfer means and the actuator when a plurality of actuators of this embodiment are arranged.
- Actuators 123, 124, 125, and 126 have a base and a cover (the base and cover can be expressed as a surface facing the first surface 2001 and the first surface in FIG. 2B) and concave portions 121a and 121b and a convex portion. 122a, 122b, 122c, 122d.
- the recesses 121a and 121b are slot-like grooves, and are positioned between the actuators by fitting with the outer shapes of the projections 122a to 122d.
- the top surfaces of the convex portions 122a to 122d are in contact with the bottom surfaces of the grooves of the concave portions 121a and 121b so that heat can be transferred to each other. Further, by making the height of the convex portions 122a to 122d larger than the groove depth of the concave portions 121a and 121b, a space can be provided between the actuators.
- the heat generated from the actuator can be transmitted by the heat transfer between the convex portion and the concave portion, it is possible to reduce the temperature rise of the actuator.
- Example 6 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- This embodiment is characterized in that the actuator disclosed in this specification includes a sensor.
- FIG. 14 is an explanatory diagram showing the position of the sensor arranged in the actuator of the first embodiment.
- the actuator includes the housing 1, the rotating device 2, the linear motion device 3, the holding / releasing device 35, the control board 23, and the like.
- the sensor 119 is installed with respect to the flow path in the inner space of the rotation base 20 among the flow paths of the holding and releasing device 35.
- a plurality of sensors 119 are arranged like 119a, 119b, and 119c.
- the sensor 119 detects the pressure and flow rate in the flow path provided in the rotary base 20, outputs a detection signal to the control board 23, and inputs it to the servo controller.
- the sensor 119 is disposed, when a pressure change or a flow rate change of the fluid in the flow path occurs due to a fluid control device (not shown) of the holding and releasing device 35 or a pump operation, the pressure or the flow rate is set to a preset numerical value. By detecting whether it has been achieved, the following operations can be performed reliably.
- an abnormal state can be detected by comparing with a preset pressure or flow rate value.
- the sensor 120 provided near the end (tip) of the shaft 12 is connected to the in-pipe flow path of the shaft 12. Since the sensor 120 is attached in the vicinity of the tip end of the shaft 12, it measures at least one of the pressure in the flow path in the pipe, the flow rate, the acceleration of the shaft 12, and the force that the shaft 12 receives.
- the pressure and flow rate are detected by the sensor 120 according to the situation, and the operation of the actuator is controlled by comparing with a predetermined value.
- the sensor 120 also includes vibrations of the shaft 12 that occur when the actuator itself moves, the shaft 12 rotates when the rotating device 2 operates, or when the rotating device 2 moves linearly due to the operation of the linear motion device 3. Can also be detected.
- the positional deviation due to the obtained vibration may be obtained by the above-described positioning system, and the positioning position of the shaft 12 may be corrected by the control board 23 so as to eliminate the influence of the positional deviation. Further, the next operation timing of the shaft 12 may be delayed from the predetermined operation timing until the vibration becomes at least one of a predetermined frequency and a predetermined amplitude.
- the control board 23 can also be expressed as driving at least one of the linear motion device and the rotation device based on the result obtained by the sensor 120.
- control board 23 may determine whether or not the obtained vibration is an undesired vibration.
- the sensor 120 can detect the force when the shaft 12 contacts and can control the operation of the linear motion device 3. For example, when contact is detected by the sensor 120 while the linear motion device 3 is moving in a certain direction, the movement direction of the linear motion device 3 can be reversed. Further, when contact is detected by the sensor 120 while the linear motion device 3 is moving in a certain direction, the linear motion device 3 continues to move further. When the sensor 120 detects a predetermined force, the movement is stopped and moved. It is also possible to reverse the direction.
- FIG. 15 is an explanatory diagram showing an outline of a peripheral device for operating the actuator of the present embodiment.
- the rotary encoder 142 When the actuator 140 of this embodiment is operated, the rotary encoder 142 outputs position information for the rotation operation, and the linear encoder 143 outputs the position information for the linear motion operation, and is input to the servo controller 148.
- the servo controller 148 generates an operation signal corresponding to a preset operation pattern and outputs it to the servo amplifier 141. Based on the output signal, the servo amplifier 141 drives a rotating device or a linear motion device built in the actuator 140.
- the output from the sensor mounted on the actuator 140 is subjected to signal processing by the sensor signal processing unit 144 and input to the servo controller 148.
- the servo controller 148 newly generates a command signal based on the input signal and outputs it to the servo amplifier 141.
- the servo amplifier 141 drives at least one of the rotating device and the linear motion device built in the actuator 140.
- the servo controller 148 outputs a control signal to the fluid control device 145, the regulator 146, or the vacuum pump 147 included in the holding and releasing device, so that the fluid pressure, flow rate, valve, etc.
- the fluid control device is controlled.
- a signal may be directly output from the sensor signal processing unit 144 to the fluid control device 145 depending on the type of sensor signal to be output.
- FIG. 16 is a flowchart showing an example of the control operation of the actuator of the present invention.
- start 106 the rotation device and the linear motion device are driven, and a rotation (rotary) or linear motion (linear) encoder (position) signal is input to the control circuit of the servo controller (encoder input 161). ).
- signals from various sensors mounted on the actuator are input to the control circuit of the servo controller (sensor input).
- the sensor input value is compared with the preset sensor target value. If they are equal, the process proceeds to the position target value 165, and if not equal, the process proceeds to the holding and releasing device drive 164.
- the holding / releasing device drive 164 the physical quantity (for example, pressure or flow rate) detected by the sensor is changed by driving the holding / releasing device. Therefore, the output signal from the sensor is sent to the sensor input 162 and compared with the sensor target value. repeat.
- the encoder input value is compared with the preset position target value (rotation position or linear motion position). If the position target value matches, the operation ends (end 167).
- linear motion / rotation device continues to drive (linear motion / rotation device drive 166), and the rotation (rotary) or linear motion (linear) encoder (position) signal is updated, and the servo controller (Encoder input 161).
- the state quantity is detected by various sensors, and after confirming that the sensor target value has been reached, the linear motion / rotation device is driven to reach the target position. Therefore, it is possible to operate the linear motion / rotation device while the holding and releasing device is operating reliably.
- Example 7 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- This embodiment is characterized in that the actuator disclosed in this specification includes a partition member.
- FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of the actuator structure of the present embodiment.
- the actuator includes a rotating device 2, a linear motion device 3, a holding / releasing device 35, a control board 23, and a partition wall member 132 inside the housing 1.
- the partition member 132 is, for example, a magnetic material such as a steel plate, and is disposed around the rotating device 2, the linear motion device 3, and the control board 23. Depending on the location, the space may be closed by the magnetic shielding member 132 and the side wall of the housing 1.
- the partition member 132 may be disposed between the control board 23 and the linear motion device 3. Further, the partition member 132 may be disposed between the control board 23 and the rotating device 2. Further, the partition member 132 may be disposed between a part of the housing 1 and the linear motion device 3.
- the magnetic flux leaking from the rotating device 2 and the linear motion device 3 can be shielded, and the influence of the leaking magnetic flux can be reduced. Further, it is possible to reduce the diffusion of dust that may occur in each device.
- Example 8 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- This embodiment is characterized in that the actuator and the control board can be removed.
- the expression “casing” can be expressed as including a first casing for an actuator and a second casing for a control board.
- FIG. 18 is an explanatory view showing the actuator and the control board of this embodiment.
- the actuator 200 includes a rotation device, a linear motion device, and a control board 203.
- the actuator 200 is stored in the first housing.
- the control board 203 is configured to be removable from the actuator 200.
- the control board 203 is stored in the second casing.
- the actuator 200 is provided with a connector female 201 on the surface 1 and a slide groove 202 on the surface 2.
- the control board 203 is provided with a connector male 204 that can be connected to the connector female 201.
- control board 203 is provided with a positioning projection 205 for positioning and fixing the control board 203 to the actuator 200.
- the connector female 201 is disposed on the surface 1 and the slide groove 202 is disposed on the surface 2, but there is no problem if the slide groove 202 is disposed on the surface 1 and the connector female 201 is disposed on the surface 2.
- control board 203 Since the control board 203 is configured to be detachable from the actuator 200, the control board 203 can be isolated from the rotating device and the linear motion device, and a configuration that reduces the influence of magnetic lines of force can be easily taken. Further, by preparing a control board on which a position control circuit, a speed control circuit, and a thrust (torque) control circuit are separately mounted on the control board 203, the control method can be easily selected by replacing the control board 203. Incorporating a single control method into the control board 203 can make the control board 203 smaller than mixing other control circuits.
- FIG. 19 shows a head in which a plurality of actuators 200 configured to be able to remove the control board 203 described in FIG. 18 are arranged. Since the control board 203 can be removed, all the control circuits of the control board 203 can be made the same or a plurality of control circuits can be mixed, and a plurality of functions can be mixed in the head itself. It becomes.
- FIG. 20 is an explanatory view showing a head having a multi-axis structure in which the actuators of this embodiment are arranged and a multi-axis control board.
- the actuator and the control board are configured on a one-to-one basis, whereas in FIG. 20, one multi-axis control board 206 corresponds to a plurality of actuators 200.
- the multi-axis control board 206 is provided with a connector male corresponding to each actuator and a positioning projection for positioning and fixing to each actuator.
- the multi-axis control board 206 can reduce the board shape by sharing a plurality of circuits having the same function. Further, since the space can be made larger than that mounted on a single actuator, it is easy to add a control board.
- FIG. 21 is an explanatory view showing a state in which the control board is mounted on the head having a multi-axis structure.
- FIG. 22 is an explanatory view showing an example of a multi-axis substrate used in the actuator of this embodiment.
- the control boards 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, and 214 are boards in which the boards are arranged in the direction of arrow H.
- Each control board corresponds to an actuator, which is effective for debugging the control board when a failure occurs in the actuator.
- FIG. 23 is an explanatory view showing an example of a multi-axis substrate used in the actuator of this embodiment.
- the control boards 215, 216, 217, and 218 are multilayer boards that are arranged in the direction of arrow L. With such a configuration, the substrate shape can be increased, and the degree of freedom in circuit design is increased. In addition, by using multiple layers, it becomes possible to configure a board for each function such as a main circuit board and a logic board, so that signals can be stabilized.
- Example 9 will be described. In the following, differences from the other embodiments will be mainly described.
- This embodiment is characterized in that at least one of the actuators disclosed in the first to eighth embodiments is applied to a processing apparatus that processes a sample.
- FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example of a component mounting apparatus to which the actuator disclosed in at least one of Examples 1 to 8 is applied.
- the top view of the electronic component mounting apparatus 150 for mounting an electronic component on a printed circuit board is shown.
- a plurality of parts supply units 153 for supplying various electronic components one by one to each electronic component take-out position (component suction position) are detachably arranged side by side. It is fixed.
- the board transfer conveyor 151 has a transfer means for transferring a printed board and a printed board holding means for positioning and holding the printed board conveyed from the direction of arrow F at a predetermined position. Is mounted, the printed circuit board is conveyed in the direction of arrow G.
- the X beams 155 are a pair of X beams that are long in the same direction as the direction in which the printed circuit board 152 is conveyed, and actuators (for example, linear motors) (not shown) are attached to both ends thereof.
- actuators for example, linear motors
- the X beam 155 is supported so as to be movable along the Y beam 157 in a direction orthogonal to the direction in which the printed circuit board 152 is conveyed, and travels between the component supply unit 153 and the printed circuit board 152. It is possible.
- the X-beam 155 includes an actuator disclosed in at least one of the first to eighth embodiments that moves along the X beam in the longitudinal direction of the X beam 155 by an actuator (not shown) (for example, a linear motor).
- an actuator for example, a linear motor.
- a recognition camera 156 and a nozzle storage unit 158 are arranged between the component supply unit 153 and the board transport conveyor 151.
- the recognition camera 156 is for acquiring component information and positional deviation information of the electronic component attracted to the head 154 by the component supply unit 153.
- the recognition camera 156 is configured to detect the attracted electronic component in the substrate transport direction and the direction orthogonal to the substrate transport direction. The amount of displacement and the rotation angle can be confirmed by photographing the electronic component. Needless to say, it is possible to confirm whether or not the electronic component is sucked by photographing.
- the head 154 is passed over the recognition camera 156 when moving from the component supply unit 153 onto the printed circuit board 152, and the above-described positional displacement of the electronic component is performed. Get information.
- the nozzle storage unit 158 stores a plurality of suction nozzles (not shown) attached to the head 154, which are necessary for sucking and mounting various electronic components.
- the head 154 is moved to the nozzle storage unit 158 by the X beam 155 and the Y beam 157 independently operating in parallel, and the suction nozzle is replaced. .
- the treatment is a broad expression including dispensing a predetermined chemical solution into a liquid and applying a predetermined treatment to a biological sample taken out from a living organism.
- Holding and releasing device 31 Linear motion device support part 32 ... No. Of joint 33 ... pipe 51 ... housing 56 ... spline outer cylinder 52 ... rotating device 57 ... motor 53 ... linear motion device 54 ... spring 59 ... bearing 55 ... ⁇ Spring support part 60 ... Ring 61 ... Hole 66 ... Bearing 62 ... Shaft 67 ... Hole 63 ... Cylindrical space 68 ... Stator 64 ...
- Actuator 113 ... Heat transfer member DESCRIPTION OF SYMBOLS 109 ... Heat transfer member 114 ; Heat transfer member 110 ... Heat transfer member 115 ... Heat transfer member 111 . Heat transfer member 116 ... Heat transfer member 112 ... Heat transfer member 117 ... Heat transfer member 118 ... Heat dissipation member 120 ... Sensor 119 ... Sensor 121a ... Recess 119a ... Sensor 121b ... Recess 119b ... Sensor 122a ...
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Abstract
従来技術では、アクチュエータの小型化に関する配慮が十分ではない。本発明は、実質的な直方体である筐体と、前記筐体内に配置される直動装置と、前記筐体内に配置される回転装置と、を有し、前記筐体は、第１の面積を有する第１の面、及び前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２の面を含み、前記直動装置の少なくとも一部と前記回転装置の少なくとも一部とを通過する面は、前記第２の面を通過し、前記回転装置の回転軸と前記直動装置の軌跡とは実質的に一致することを１つの特徴とする。本発明によればアクチュエータを従来よりも小型化できる。その結果、処理装置にはより多くのアクチュエータを搭載することができる。
Description
本発明は、アクチュエータに関する。例えば、本発明は、複数の駆動装置を搭載し、駆動装置により物体を取り扱うアクチュエータに関する。
アクチュエータは、物体を動かす（あるいは取り扱う）複数の駆動装置を搭載するさまざまな形態のものが開発され利用されている。その中でも産業機械（建設機械、工作機械、製造装置、検査装置など）の分野では、１軸の単純な動作だけではなく、複数軸が混在して様々な動作を行うアクチュエータが存在し、物体の加工や運搬などを精密かつ高速に行う装置が数多く提供されている。
従来技術としては、特許文献１、及び特許文献２が挙げられる。
特に製造装置では、近年生産性の向上が要求されており、生産効率を上げる（エネルギーの投入量に対する生産量を最大化する、あるいは単位面積あたりの生産量を増加する、あるいは総生産時間を短縮する）ことが急務となっている。前記の要求に対して、アクチュエータを軽量化して可動部重量を低減することにより高速化を実現したり、アクチュエータを複数搭載することで複数作業を同時に実行させて作業効率を向上させたり、生産スケジュールを最適化すること、などを行い対応してきた。
しかし、さらに生産効率を向上させるためには、アクチュエータをさらに小型化する必要がある。従来技術では、アクチュエータの更なる小型化に関する配慮が十分ではない。
アクチュエータを小型化するために、アクチュエータに搭載される複数の駆動装置が有する動作軸や動作面を同一軸や同一面内に共通化できるように複数の駆動装置を一体化する。複数の駆動装置が一体化されて動作軸や動作面を共通化した一つの駆動装置となることにより、アクチュエータを小型化することが可能である。
本発明は、実質的な直方体である筐体と、前記筐体内に配置される直動装置と、前記筐体内に配置される回転装置と、を有し、前記筐体は、第１の面積を有する第１の面、及び前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２の面を含み、 前記直動装置の少なくとも一部と前記回転装置の少なくとも一部とを通過する面は、前記第２の面を通過し、前記回転装置の回転軸と前記直動装置の軌跡とは実質的に一致することを１つの特徴とする。
本発明によればアクチュエータを従来よりも小型化できる。その結果、処理装置にはより多くのアクチュエータを搭載することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は、本実施例のアクチュエータ構造の１実施例を示す説明図である。本発明のアクチュエータは、矢視１方向への直動運動と、軸線１回りの回転運動を行うことが可能なアクチュエータである。矢印１方向へ直線運動する直動装置３は、固定子１８と、可動子１９と、回転装置２と、ガイド１４と、から成る。
また直動装置３は、固定子１８と、可動子１９と、回転装置２と、ガイド１４と、を矢視３方向に配置されてなる。
固定子１８は、固定子１８aと固定子１８ｂと、から成る。固定子１８ａと固定子１８ｂは、ともに凹部を持っている。固定子１８ａと固定子１８ｂが相対して配置されることにより、固定子１８は、間隙（溝部）を有する。
可動子１９は、固定子１８が有する溝部に挿入されて固定子１８ａ及び固定子１８ｂと所定のすきまを以て配置されている。
回転装置２は、可動子１９とガイド１４と、に接続されている。
また回転装置２は、回転モータ７と、モータブラケット６と、回転ベース２０と、シャフト１２と、から成る。
回転モータ７の回転シャフトとシャフト１２は、モータブラケット６と回転ベース２０と、に軸線１回りに回転可能に支持されている。
ガイド１４は、可動子１９と回転装置２を矢視１の方向に直線運動可能なように、テーブルが移動しないレールに支持された構造となっている。ガイド１４のテーブルとレールが支持されることによって、回転装置２と可動子１９が直線運動するとともに、可動子１９が軸線１回りに回転振れしないようにしたり、軸線１が可動子１９の方向に倒れる方向に可動子１９が振れないようにしたり、さらに矢視３の方向の回りに可動子１９が振れないようにする効果がある。
回転装置２と可動子１９とガイド１４のテーブルは、一体成型されていても良い。固定子１８とガイド１４のレールは、図示していない筺体に固定されている。
図２は、本実施例のアクチュエータの１実施例の断面図（図１の矢視１の方向から見たもの）である。図１では図示していなかったが、図２（a）では筺体の断面を図示している。
本実施例のアクチュエータの主たる構成要素には、内蔵する機構要素を支持するベース２９と、内蔵する機構要素の保護やメンテナンスするために開閉可能に支持されたカバー３０と、から成る筺体１がある。
また回転装置２が直線運動することが可能なように、ベース２９に固定されたガイド１４のレールと、レールに支持されたテーブルに取り付けられた回転装置２がある。
また回転装置２が直線運動するための力を発生するために、磁石あるいはコイルで形成された固定子１８と、可動子１９と、から成る直動装置３がある。
直動装置３の構成要素である固定子１８ａ、１８ｂと可動子１９は、それぞれコイルとマグネットの組み合わせで形成されても良いし、固定子１８ａ、１８ｂと可動子１９がそれぞれマグネットとコイルの組み合わせで形成されても良い。また直動装置３は、固定子１８ａ、１８ｂの間隙に可動子１９が所定の狭い間隔で入れ子状に配置されている。さらに直動装置３の固定子１８は、ベース２９に設けられた直動装置支持部３１でベース２９に固定されている。回転装置２と可動子１９は接続されているため、可動子１９が直線運動すると、回転装置２も直線運動する。図１で説明したように、直動装置３は、固定子１８と、可動子１９と、回転装置２と、ガイド１４と、を矢視３方向に配置されてなる。さらに、直動装置３と回転装置２は、矢印Ｂの方向でほぼ同等の厚さになるように構成されるとともに、直線運動する可動子１９により形成される直動平面と直交する面内に直動平面を持つガイド１４を直列（矢視３方向）に配置することにより、厚み方向（矢印Ｂ方向）に突出した部分がないアクチュエータが構成される。このように本発明のアクチュエータが構成されることにより、アクチュエータの矢印Ｂ方向の長さを減少させることが可能となる。
なお、図２（b）に示すように、筐体１は実質的な直方体であり、その断面は実質的な長方形である。固定子１８、及び可動子１９は第１の面積を有する第１の面２００１と実質的に平行となるよう配置される。また、固定子１８からの延長線２００３、２００４は第２の面積（第１の面積よりも小さい場合がある）を有する第２の面２００２を通過するよう配置され、延長線２００３、２００４は実質的には第２の面の法線と実質的に平行である。
図３から図５は、本実施例のアクチュエータのより詳細な構成と動作を示す説明図である。
図３は、本発明アクチュエータの１実施例のより詳細な構成を示す説明図で、図２に示したカバー３０を図示せず、また一部機構要素を断面表示したものである。
本実施例のアクチュエータは、筺体１と、回転装置２と、直動装置３と、保持解放装置３５と、制御基板２３と、などから構成されている。
図３では、筺体１はカバー３０を図示せず、ベース２９は断面表示をしている。またベース２９には、後述する回転装置２の構成要素であるシャフト１２が挿入され、矢印Ｄの方向に移動可能なように穴１７（第１の穴や第１の開口と表現することもできる）が設けられている。
また、筺体１の外部に配線や配管などを引き出すために、ベース２９に穴３４（第２の穴や第２の開口と表現することもできる）が設けられている。なお、穴１７及び３４は、ベース２９に設置されるように記載したが、筺体１の形状によってはカバー３０に設けても良い。
直動装置３は制御基板２３と穴１７との間に実質的にあるよう配置され、制御基板２３は直動装置３と穴３４との間に実質的にあるよう配置される。さらに、穴１７と穴３４とは筐体１中の対向する面に形成される。この対向する面は、図２（ｂ）では第１の面２００１、及び第２の面２００２に接触する第３の面２００６、及び第３の面２００６と向き合う第４の面２００７として表現することができる。
さらに、固定子１８の少なくとも一部、可動子１９の少なくとも一部、及び回転装置２の少なくとも一部を通過する面２００８（直動装置３の少なくとも一部と回転装置２の少なくとも一部を通過する面と表現することもできる）は第２の面２００２を通過する場合もあるし、より具体的には、面２００８、面２００２により形成される角度は実質的に９０度である場合もある。
さらにベース２９には、後述するばね４を保持するばね支持部５が固定されている。ばね支持部５は、ベース２９と別体で取り付け固定されるようにしても良いし、ベース２９に一体成型されても良い。
回転装置２は、モータブラケット６に保持され、ロータリエンコーダ２８を回転シャフトの一端に取り付けたモータ７と、モータ７と同軸に配置され、モータ７のロータリエンコーダ２８が連結されていない他端の軸に連結されたカップリング８と、モータ７の回転シャフトと同軸に配置され、カップリング８に一端を連結されたシャフト１２と、からなる。
さらに回転装置２は、中空状のシリンダー構造で、中空状の内部にシャフト１２を配置することができる回転ベース２０を備える。回転ベース２０は、モータブラケット６に接続されている。
また回転ベース２０は、中空状の内空間にシャフト１２を回転自由に支持するベアリング９及び１６を内蔵している。また回転ベース２０は、回転ベース２０の中空状の内面とシャフト１２の外周面と、に密着し、両面によって挟まれた空間の機密性を保持するリング１０及び１５を備えている。
また回転ベース２０には、リング１０及び１５によって機密性を保持され中空状になった空間と外部とを接続する管状の第１の継手２１が取り付けられており、図示していないポンプにより回転ベース２０の内部の圧量や流量などを制御可能としている。
また回転ベース２０は、回転ベース２０を矢印Ｄの方向に直動可能に支持するガイド１４により筺体１と連結されている。回転ベース２０とガイド１４とは、少なくとも１か所以上で連結されるように構成される（図２では、矢印Ｄ方向に２ヶ所で連結されている）。
回転装置２は、モータ７が回転することにより、カップリング８を介してシャフト１２を回転させ、ロータリエンコーダ２８の信号により回転位置決めを行うことができる。
以上、回転装置２の説明をしてきたが、モータ７とシャフト１２において、モータ７の回転シャフトとシャフト１２が一体形成され、カップリング８を不要とした構成であっても良い。モータ７の回転シャフトとシャフト１２が一体形成されることにより、モータ７と回転ベース２０を近接することが可能となり、回転装置２の矢印Ｄ方向の長さを減じることが可能である。
直動装置３は、可動子１９と、固定子１８から構成されている。可動子１９は矢印Ｄを含む平面内を矢印Ｄの方向に移動可能なように、筺体１に接続され固定されたガイド１４に取り付けられている回転ベース２０に固定されている。
また直動装置３は、固定子１８がコイル、可動子１９がマグネットで形成されても良いし、固定子１８がマグネット、可動子１９がコイルで形成されても良い。
また直動装置３は、固定子１８の間に入れ子状に可動子１９が狭い間隔で配置されている。直動装置３は、固定子１８にコイル、可動子１９がマグネットで形成されている場合、固定子１８のコイルに流れる電流の量を可変にしたり、電流の流れる方向を正逆することにより、固定子１８のコイルに発生する磁界と可動子１９のマグネットで発生する磁界との関係により、矢印Ｄの方向に力を発生し、可動子１９を矢印Ｄ方向に移動させる。その結果、筺体１に固定されたガイド１４に支持された回転ベース２０が矢印Ｄの方向に移動させられる。
ばね４は、弾性体の一例であり、筺体１に固定されたばね支持部５に一端を保持され、他端をモータブラケット６に保持されているため、モータブラケット６を含む回転装置２が矢印Ｄの方向へ移動する時に、回転装置２に力を付与するようになっている。またばね４は、回転装置２の初期位置設定により引張りばねであっても良いし、圧縮ばねであっても良い。このばね４は、筐体１と回転装置２との実質的に接続する弾性体と表現することができる。
例えば、矢印Ｄの方向が重力方向であって、穴１７のある方を下向きとした時、ばね４に支持された回転装置２の重量と同等以上の初期荷重をばね４に設定すれば、矢印Ｄの方向で穴１７のある側に落下することなく、穴３４の側に保持されることになる。
逆に、例えば、矢印Ｄの方向が重力方向であって、穴３４のある方を下向きとした時、ばね４に支持された回転装置２の重量と同等以上の初期荷重をばね４に設定すれば、矢印Ｄの方向で穴３４のある側に落下することなく、穴１７の側に保持されることになる。
保持解放装置３５は、図示していない流体制御機器やポンプなどに接続される管３３と、第２の継手３２によって管３３と連結される管２２と、第１の継手２１によって接続される内空間を持つ回転ベース２０と、シャフト１２に設けられた穴１１によって回転ベース２０の内空間と接続されるシャフト１２の内部にある筒状の空間１３と、から成る。
筒状の空間１３は、シャフト１２の一端は貫通しておらず、他端が貫通して大気に開放される構造となっている。
管２２は、第１の継手２１と、第２の継手３２を連結し、図示していない流体制御機器やポンプにより内部の圧力や流量を制御される流体をその中に封入する。また管２２は、例えば樹脂やシリコンなど比較的柔軟な材料でできており、回転装置２の移動の際に変形可能である。また管２２は、筺体１の穴３４に取り付けられた第２の継手３２に連結された管３３と同径であっても良いし、異径であっても良い。望ましくは、管２２は、柔軟であり、かつ可動子１９が入れ子状に挿入されている固定子１９が形成する空間に入ることができる外径であることが良い。
保持解放装置３５は、筒状の空間１３の端部（シャフト１２の端部）に、図示していないが吸い込み口やグリッパーを連結し、保持開放装置３５によってシャフト１２内部の圧力、流量を変更することで、部品を吸着保持、離間させたり、あるいは部品を把持、離間させたりすることが可能である。
制御基板２３は、主に回転装置２と直動装置３を駆動させる電力と制御信号を出力するそれぞれサーボアンプ２４とサーボアンプ２５と、から成る。また制御基板２３は、後述する図示していない１個あるいは複数のセンサからの信号を図示していないサーボコントローラに送り出すセンサインターフェース部を有していることが望ましい。
リニアエンコーダ２６は、回転装置２に対向するように筺体１に設置されている。リニアエンコーダ２６は、光の強弱により位置情報を出力する光学式であっても良いし、磁気の変化により位置情報を出力する磁気式であっても良い。
またリニアエンコーダ２６が対向する回転装置２の側面には、リニアスケール２７が設けられている。リニアスケール２７は、リニアエンコーダ２６が検出する状態量が変化するように２種類の部分に分かれ、それらが連続して並べられている。リニアスケール２７が回転装置２の移動とともに移動することにより、リニアエンコーダ２６が位置情報を出力し、その位置情報をフィードバックすることにより回転装置２の位置決めを行う。回転装置２の位置決めを行うことは、結果的に直動装置３の移動距離の制御、より具体的には直動装置３によるシャフト１２の位置決めを行うことになるので、リニアスケール２７、及びリニアエンコーダ２６は直動装置３の移動距離の制御、より具体的にはシャフト１２の位置決めを行うための位置決めシステムの一種であると表現することできる。
以上説明してきたように、筺体１の内部に、回転装置２と、直動装置３と、保持解放装置３５と、制御基板２３と、によって構成されるアクチュエータにおいて、直動装置３と回転装置２と回転装置２を直動支持するガイド１４と、を直線状に配置することにより、アクチュエータ高さを減じる効果がある。さらに制御基板２３を直動装置３が移動する方向（矢印Ｄの方向）の一方側に配置することにより、筺体１の内部を有効に利用でき、アクチュエータの小型化が図れる。さらに保持解放装置３５の流路を回転装置２の内部に形成することにより、アクチュエータ構造の複雑化を回避することができる。
図３、図４、図５は、アクチュエータの動作を示す説明図である。矢印Ｄの方向が重力方向で、図３の穴１７の側が下側とした時のアクチュエータの動作状況を以下に示す。
図３は、状態Ｓ１を示すもので、回転装置２に含まれるシャフト１２の先端がＳ１の位置にある場合を示す。Ｓ１の状態では、ばね４が回転装置２と直動装置３の可動子を合計した重量を保持する（ばね４の力と回転装置２と直動装置３の可動子を合計した重量と釣り合う）状態であり、アクチュエータが外乱振動のない静止状態にある時は、制御基板２３より直動装置３に制御信号が入力されなくても、回転装置２が静止し、シャフト１２の先端がＳ１の位置に留まる状態を示す。アクチュエータに外乱振動が働き、回転装置２に矢印Ｄの方向に力が発生する場合、リニアエンコーダ２６から位置ずれの情報がサーボコントローラに入力され、その情報に基づいて制御基板２３から直動装置３に制御信号が入力され、位置ずれを抑制する力を発生させ、シャフト１２の先端がＳ１の位置に来るように制御される。
図４は、状態Ｓ２を示すもので、回転装置２に含まれるシャフト１２の先端がＳ２の位置にある場合を示す。Ｓ２の状態では、ばね４が発生する力と、直動装置３が発生する力に回転装置２と直動装置３の可動子を合計した重量を加算した力と、が釣り合う状態であり、直動装置３に入力される制御信号によって矢印Ｄの方向に移動することが可能である。
図５は、状態Ｓ３を示すもので、回転装置２に含まれるシャフト１２の先端がＳ３の位置にある場合を示す。Ｓ３の状態は、直動装置３の移動の最端部を示し、ばね４が発生する力と、直動装置３が発生する力に回転装置２と直動装置３の可動子を合計した重量を加算した力と、が釣り合うように直動装置３に入力される制御信号が制御基板２３より出力される。
Ｓ２及びＳ３の状態で、矢印Ｄの方向で図３に示す穴１７側に加速移動させる時は、回転装置２を移動させる力と、矢印Ｄの方向で図３に示す穴３４側に作用するばね４の力と、を加えた力に相当する力を発生させる制御信号が制御基板２３から出力される。一方、矢印Ｄの方向で図３に示す穴３４側に加速移動させる時は、移動方向とばね４が発生する力の方向が同一であるため、回転装置２を移動させる力の他に、矢印Ｄの方向で図３に示す穴３４側に発生するばね４の力を減じた力を発生させる制御信号が制御基板２３から出力される。
図５に示すように回転装置２の回転軸５００１と直動装置３の軌跡５００２（より具体的には直動装置３によるシャフト１２の軌跡と表現することもできる）とは、実質的に平行であるし、より具体的には実質的に一致する。実質的に一致するとは、厳密に一致する必要は無く、本実施例の作用効果を奏する上で許容できる程度に一致していないことも一致していると表現して良いということである。
このように、矢印Ｄの方向で穴１７側から穴３４側へ回転装置２が移動する場合、ばね４が回転装置２に作用させる力と移動方向が一致するため、直動装置３が発生するべき力は、ばね４による力が作用しない時よりもより小さい力で移動させることができる。また直動装置３が発生する力を大きくすれば、より速く移動することができ、動作時間を短縮することが可能である。一方、矢印Ｄの方向で穴３４側から穴１７側へ回転装置２が移動する場合、ばね４が回転装置２に作用させる力と移動方向が逆方向となるため、直動装置３により大きな力を発生させることで、反対方向に移動する時と同じ速度（動作時間）で動作させることが可能である。
次に、実施例２について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。
図６は、ばね４の配置位置の別の一例を示す説明図である。筺体１に固定されたばね支持部５に一端を固定されたばね４は、他端を直動装置３に搭載されている可動子１９に固定されている。ばね支持部５は制御基板２３と直動装置３との間にあり、ばね４はばね支持部５と可動子１９とを連結する。
直動装置３に通電することにより可動子１９に発生する力の作用点とばね４による力の作用点を近接させることで、可動子１９に作用する力のモーメントを小さくすることができ、可動子１９を安定して直線運動させることができる。
図７は、ばね４の配置位置の別の一例を示す説明図である。ばね４は、一端を筺体１に、他端を回転装置２の端部に固定されている。またばね４は、圧縮コイルばねである。回転装置２の直動動作をする回転軸とばね４の中心軸とを一致させることで、回転装置２が安定して直線運動することができる。またばね４は、回転装置２の移動空間内に配置されるので、筺体１の内部空間を圧迫することなく、他の要素部品を配置しやすくなる。
次に、実施例２について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。
図８は、本実施例のアクチュエータの１実施例を示す説明図である。アクチュエータは、筺体５１と、回転装置５２と、直動装置５３と、保持解放装置８２と、制御基板７３と、などから構成されている。
筺体５１は、後述する回転装置５２の構成要素であるシャフト６２が挿入され、矢印Ｄの方向に移動可能なように穴６７が設けられている。
また、筺体５１の外部に配線や配管などを引き出すために、穴７９が設けられている。
また筺体５１には、後述するばね５４を保持するばね支持部５５が固定されている。ばね支持部５５は、筺体５１と別体で取り付け固定されるようにしても良いし、筺体５１に一体成型されても良い。
回転装置５２は、シャフト６２と、中空状の構造で、中空状の内部にシャフト６２を配置することができる回転ベース７０を備える。
回転ベース７０は、中空状の内空間にシャフト６２を回転自由に支持するベアリング５９及び６６を内蔵している。また回転ベース７０は、回転ベース７０の中空状の内面とシャフト６２の外周面と、に密着し、両面によって挟まれた空間の機密性を保持するリング６０及び６５を備えている。
また回転ベース７０には、リング６０及び６５によって機密性を保持され中空状になった空間と外部とを接続する管状の第１の継手７１が取り付けられており、図示していないポンプや流体制御機器により回転ベース７０の内部の圧量や流量などを制御可能としている。また回転ベース７０は、回転ベース７０を矢印Ｄの方向に直動可能に支持するガイド６４により筺体５１と連結されている。回転ベース７０とガイド６４とは、少なくとも１か所以上で連結されるように構成される（図７では、矢印Ｄ方向に２ヶ所で連結されている）。
ロータリエンコーダ７８を一端の回転シャフトに接続したモータ５７は、筺体５１に図示していないモータブラケットにより固定されている。モータ５７のロータリエンコーダ７８が接続されていない他端の回転シャフトには、スプライン外筒５６が接続されている。
スプライン外筒５６の内部に、シャフトの一端が外周面上の軸方向（矢印Ｄの方向）に複数の溝を有するスプライン軸となっているシャフト６２が嵌合されている。スプライン外筒５６は、内部にシャフト６２の一端のスプライン軸の溝に対応した凸部が形成されていても良い。
またスプライン外筒５６は、内部にシャフト６２の一端のスプライン軸の溝に対応して、保持器に支持された鋼球が配置されても良い。シャフト６２の一端に形成されたスプライン軸とスプライン外筒５６が嵌め合わされることにより、溝部と凸部あるいは溝部と鋼球が接触してモータ５７の回転トルクを伝達することができる。また矢印Ｄの方向に溝が形成されたスプライン軸をシャフト６２は有するので、スプライン外筒５６の内部を矢印Ｄの方向に摺動可能である。
直動装置５３は、可動子６９と、固定子６８から構成されている。可動子６９は矢印Ｄを含む平面内を矢印Ｄの方向に移動可能なように、筺体５１に接続され固定されたガイド６４に取り付けられている回転ベース７０に固定されている。
直動装置５３は、固定子６８がコイル、可動子６９がマグネットで形成されても良いし、固定子６８がマグネット、可動子６９がコイルで形成されても良い。可動子６９が占有する空間が等しいならば、可動子６９がコイルで形成されているほうが、マグネットで形成されているよりも軽量化できるので、駆動条件が同じならばより高速に直動装置５３を駆動させることができる。
また直動装置５３は、固定子６８の間に入れ子状に可動子６９が狭い間隔で配置されている。直動装置５３は、固定子６８にコイル、可動子６９がマグネットで形成されている場合、固定子６８のコイルに流れる電流の量を可変にしたり、電流の流れる方向を正逆することにより、固定子６８のコイルに発生する磁界と可動子６９のマグネットで発生する磁界との関係により、矢印Ｄの方向に力を発生し、可動子６９を矢印Ｄ方向に移動させる。その結果、筺体５１に固定されたガイド６４に支持された回転ベース７０が矢印Ｄの方向に移動させられる。
ばね５４は、筺体５１に固定されたばね支持部５５に一端を保持され、他端を回転ベース７０に保持されているため、回転ベース７０を含む回転装置５２が矢印Ｄの方向へ移動する時に、回転装置５２に力を付与するようになっている。またばね５４は、回転装置５２の初期位置設定により引張りばねであっても良いし、圧縮ばねであっても良い。
例えば、矢印Ｄの方向が重力方向であって、穴６７のある方を下向きとした時、ばね５４に支持された回転装置５２の重量と同等以上の初期荷重をばね５４に設定すれば、矢印Ｄの方向で穴６７のある側に落下することなく、穴７９の側に保持されることになる。逆に、例えば、矢印Ｄの方向が重力方向であって、穴７９のある方を下向きとした時、ばね５４に支持された回転装置５２の重量と同等以上の初期荷重をばね５４に設定すれば、矢印Ｄの方向で穴７９のある側に落下することなく、穴６７の側に保持されることになる。
保持解放装置８２は、図示していない流体制御機器やポンプなどに接続される管８１と、第２の継手８０によって管８１と連結される管７２と、第１の継手７１によって接続される内空間を持つ回転ベース７０と、シャフト６２に設けられた穴６１によって回転ベース７０の内空間と接続されるシャフト６２の内部にある筒状の空間６３（シリンダーと表現することもできる）と、から成る。
筒状の空間６３は、シャフト６２の一端は貫通しておらず、他端が貫通して大気に開放される構造となっている。
管７２は、第１の継手７１と、第２の継手８０を連結し、図示していない流体制御機器やポンプにより内部の圧力や流量を制御される流体をその中に封入する。また管７２は、柔軟な材料でできており、回転装置５２の移動の際に変形可能である。また管７２は、筺体５１の穴８０に取り付けられた第２の継手８０に連結された管８１と同径であっても良いし、異径であっても良い。望ましくは、管７２は、柔軟であり、かつ可動子６９が入れ子状に挿入されている固定子６８が形成する空間に入ることができる外径であることが良い。
保持解放装置８２は、筒状の空間６３の端部（シャフト６２の端部）に、図示していないが吸い込み口やグリッパーを連結することにより、部品を吸着保持、離間させたり、あるいは部品を把持、離間させたりすることが可能である。
制御基板７３は、回転装置５２、及び直動装置５３の少なくとも１つを駆動させる電力と制御信号を出力するそれぞれサーボアンプ７４とサーボアンプ７５と、から成る。また制御基板７３は、後述する図示していない１個あるいは複数のセンサからの信号を図示していないサーボコントローラに送り出すセンサインターフェース部を有していることが望ましい。
リニアエンコーダ７６は、回転装置５２に対向するように筺体５１に設置されている。リニアエンコーダ７６は、光の強弱により位置情報を出力する光学式であっても良いし、磁気の変化により位置情報を出力する磁気式であっても良い。またリニアエンコーダ７６が対向する回転装置５２の側面には、リニアスケール７７が設けられている。リニアスケール７７は、リニアエンコーダ７６が検出する状態量が変化するように２種類の部分に分かれ、それらが連続して並べられている。リニアスケール７７が回転装置５２の移動とともに移動することにより、リニアエンコーダ７６が位置情報を出力し、その位置情報をフィードバックすることにより回転装置５２の位置決めを行う。
以上説明してきたように、筺体５１の内部に、回転装置５２と、直動装置５３と、保持解放装置８２と、制御基板７３と、によって構成されるアクチュエータにおいて、直動装置５３と回転装置５２と回転装置５２を直動支持するガイド６４と、を直線状に配置することにより、アクチュエータ高さを減じる効果がある。
さらに制御基板７３を直動装置５３が移動する方向（矢印Ｄの方向）の一方側に配置することにより、筺体５１の内部を有効に利用でき、アクチュエータの小型化が図れる。
さらに保持解放装置８２の流路を回転装置５２の内部に形成することにより、アクチュエータ構造の複雑化を回避することができる。さらに、筺体５１に固定されたモータ５７を、モータ軸の一端に固定したスプライン外筒５６と回転装置５２に含まれるシャフト６２の軸の一端に形成されたスプライン軸と、により回転装置５２に接続することで、回転装置５２が直線運動してもモータ５７の回転トルクを伝達できる構造にしたため、回転装置５２にモータ５７などを含まないため、直線運動をする回転装置５２を軽量化できる。その結果、回転装置５２にモータなどを含む場合と比較すると、移動する力を付加する直動装置５３の負荷を低減することができる。また直動装置５３が発生する力が同じであれば、回転装置５２にモータなどを含む場合と比較すると、回転装置５２にモータなどを含まない方が高速に移動することができ、移動時間を短縮することができる。
図８、図９、図１０は、アクチュエータの動作を示す説明図である。矢印Ｄの方向が重力方向で、図８の穴６７の側が下側とした時のアクチュエータの動作状況を以下に示す。
図８は、状態Ｓ１を示すもので、回転装置５２に含まれるシャフト６２の先端がＳ１の位置にある場合を示す。Ｓ１の状態では、ばね５４が回転装置５２と直動装置５３の可動子を合計した重量を保持する（ばね５４の力と回転装置５２と直動装置５３の可動子を合計した重量と釣り合う）状態であり、アクチュエータが外乱振動のない静止状態にある時は、制御基板７３より直動装置５３に制御信号が入力されなくても、回転装置５２が静止し、シャフト６２の先端がＳ１の位置に留まる状態を示す。アクチュエータに外乱振動が働き、回転装置５２に矢印Ｄの方向に力が発生する場合、リニアエンコーダから位置ずれの情報がサーボコントローラに入力され、その情報に基づいて制御基板７３から直動装置５３に制御信号が入力され、位置ずれを抑制する力を発生させ、シャフト６２の先端がＳ１の位置に来るように制御される。
図９は、状態Ｓ２を示すもので、回転装置５２に含まれるシャフト６２の先端がＳ２の位置にある場合を示す。Ｓ２の状態では、ばね５４が発生する力と、直動装置５３が発生する力に回転装置５２と直動装置５３の可動子を合計した重量を加算した力と、スプライン軸及びガイド６４における摩擦抵抗と、が釣り合う状態であり、直動装置５３に入力される制御信号によって矢印Ｄの方向に移動することが可能である。
図１０は、状態Ｓ３を示すもので、回転装置５２に含まれるシャフト６２の先端がＳ３の位置にある場合を示す。Ｓ３の状態は、直動装置５３の移動の最端部を示し、ばね５４が発生する力と、直動装置５３が発生する力に回転装置５２と直動装置５３の可動子を合計した重量を加算した力と、スプライン軸及びガイド６４における摩擦抵抗と、が釣り合うように直動装置５３に入力される制御信号が制御基板７３より出力される。
Ｓ２及びＳ３の状態で、矢印Ｄの方向で図８に示す穴６７側に加速移動させる時は、回転装置５２を移動させる力の他に、矢印Ｄの方向で図８に示す穴７９側に発生するばね５４の力を加えた力を発生させる制御信号が制御基板７３から出力される。一方、矢印Ｄの方向で図８に示す穴７９側に加速移動させる時は、移動方向とばね５４が発生する力の方向が同一であるため、回転装置５２を移動させる力の他に、矢印Ｄの方向で図８に示す穴７９側に発生するばね５４の力を減じた力を発生させる制御信号が制御基板７３から出力される。
このように、矢印Ｄの方向で穴６７側から穴７９側へ回転装置５２が移動する場合、ばね５４が回転装置５２に作用させる力と移動方向が一致するため、直動装置５３が発生するべき力は、ばね５４による力が作用しない時よりもより小さい力で移動させることができる。また直動装置５３が発生する力を大きくすれば、より速く移動することができ、動作時間を短縮することが可能である。一方、矢印Ｄの方向で穴７９側から穴６７側へ回転装置５２が移動する場合、ばね５４が回転装置５２に作用させる力と移動方向が逆方向となるため、直動装置５３により大きな力を発生させることで、反対方向に移動する時と同じ速度（動作時間）で動作させることが可能である。
次に、実施例４について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例では熱伝達手段を有することを１つの特徴とする。
図１１は、本実施例のアクチュエータの熱伝達手段を示す説明図である。構成要素は図１で説明したアクチュエータと同様であるので、詳細な説明は省略する。固定子１８ａ及び１８ｂがコイルで形成されている場合、回転装置２を直動させるために、固定子１８ａ及び１８ｂのコイルに電流が流されて発熱する。発熱によりコイルが焼損する可能性がある。また発熱による温度上昇のためにマグネットの磁束が減少して発生する力が減少する可能性がある。また温度上昇のため、ガイド１４の軸受部に注入された油成分が飛散して摺動抵抗が大きくなり、破損する可能性がある。
これらの望ましくない可能性の少なくとも１つを低減するために、本実施例では、ベース２９と固定子１８ａとの間に両者に接触して固定子１８ａに発生する熱をベース２９に伝達する熱伝達部材１３０を挿入する。
またカバー３０と固定子１８ｂとの間に両者に接触して固定子１８ｂに発生する熱をカバー３０に伝達する熱伝達部材１３１を挿入する。熱伝達部材１３０と１３１は、固定子１８ａ及び１８ｂとベース２９及びカバー３０が形成する空間すべてに挿入されていても良いし、一部分に挿入されていても良い。熱伝達部材１３０、１３１としては、鉄やアルミニウムが考えられるが、その他の金属、材料であっても良い。
本実施例のアクチュエータは、熱伝達部材１３０と１３１を挿入することで、固定子１８ａ及び１８ｂに発生した熱をベース２９及びカバー３０に伝達することができるため、熱発生による温度上昇を減少させることが可能である。
次に、実施例４について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例では熱伝達手段を有することを１つの特徴とする。
図１２は、アクチュエータを複数配置した時の熱伝達手段を示した説明図である。
アクチュエータを複数連結したヘッド１００は、アクチュエータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８と、熱伝達部材１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７と、複数の突起部を有する放熱部材１１８と、から成っている。
アクチュエータ１０１から１０８は、例えば実施例１のアクチュエータである。熱伝達部材１０９から１１７は、アクチュエータの側面に接触して、アクチュエータから発生する熱を伝達する。
また熱伝達部材１０９から１１７の一端は、放熱部材１１８に接触しており、熱伝達部材１０９から１１７によって伝達された熱を伝達する。熱を伝達された放熱部材１１８は、表面積を大きくして放熱特性を向上させる複数の突起部より熱を放熱する。放熱部材１１８は、放熱フィンや凹凸構造であると表現することもできる。熱伝達部材１０９乃至１１７、及び放熱部材１１８としては、鉄やアルミニウムが考えられるが、その他の金属、材料であっても良い。
以上のように熱伝達部材１０９から１１７及び放熱部材１１８を有するヘッド１００は、アクチュエータ１０１から１０８で発生した熱を効果的に放熱することができるため、個々のアクチュエータ１０１から１０８の温度上昇を抑え、前述の温度上昇による不具合を低減させる効果がある。
図１２では、放熱部材１１８をシャフトが突出していない面側に配置しているが、シャフトが突出する面側には位置しても良い。また放熱部材１１８を配置した面と対向する面の両方に放熱部材を配置することもでき、両方に放熱部材を配置することにより、より大きな放熱効果が期待され、さらにアクチュエータの温度上昇を低減することを期待できる。
図１３は、本実施例のアクチュエータを複数配置した時の熱伝達手段とアクチュエータ間の位置決め方法を示した説明図である。
アクチュエータ１２３、１２４、１２５、１２６は、ベースとカバー（ベースとカバーは図２（b）では第１の面２００１と第１の面に向きあう面として表現できる）に凹部１２１ａ、１２１ｂと凸部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄを有する。
凹部１２１ａ、１２１ｂは、長穴状の溝となっており、凸部１２２ａから１２２ｄの外形状と嵌合してアクチュエータ間を位置決めするようになっている。
また凸部１２２ａから１２２ｄの凸部頂上面は、凹部１２１ａ及び１２１ｂの溝の底面と接触して相互に熱を伝達できるようになっている。また凸部１２２ａから１２２ｄの凸部高さを凹部１２１ａ及び１２１ｂの溝深さよりも大きくすることで、アクチュエータ間に空間を設けることができる。
なお、筐体１のいずれの面に凹部１２１ａ、１２１ｂと凸部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄを形成するかは、当業者が任意に決定すれば良い。
以上のような構成にすることにより、アクチュエータ間の位置決めをすることで、それぞれのアクチュエータ動作のずれを低減することができる。
また凸部と凹部が接触して熱伝達することにより、アクチュエータから発生する熱を伝達することが可能であるため、アクチュエータの温度上昇を低減することが可能である。
またアクチュエータ間に空間を持たせる構成としたため、ベースあるいはカバーから空気への方熱が可能であるため、アクチュエータの温度上昇を低減することが可能である。なお、図１３において、凸部は４か所設けられているが、位置決めができる凹部及び凸部形状が構成できれば、１か所でも良いし、複数の凸部を設けても良い。また凸部の形状及び配置に合わせて、凹部の形状、配置及び個数が設定される。
次に、実施例６について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例は、本明細書で開示されるアクチュエータがセンサを含むことを１つの特徴とする。
図１４は、実施例１のアクチュエータに配置するセンサの位置を示した説明図である。アクチュエータは、図３から図５で説明したように、筺体１と、回転装置２と、直動装置３と、保持解放装置３５と、制御基板２３と、などから構成されている。
保持解放装置３５が有する流路のうち、回転ベース２０の内空間にある流路に対してセンサ１１９が設置されている。センサ１１９は、１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃのように複数個配置される。
センサ１１９は、回転ベース２０に設けられた流路内の圧力や流量を検出して検出信号を制御基板２３に出力してサーボコントローラへ入力される。センサ１１９が配置されると、保持解放装置３５の図示していない流体制御機器やポンプの動作により流路内の流体の圧力変化や流量変化が発生した時、圧力や流量が予め設定した数値に達成したかを検出して、次の動作を確実に行うことができる。
また流路内で異物による圧力や流量の変化が発生した時に、予め設定した圧力や流量の数値と比較することで、異常状態を検知することができる。
またシャフト１２の端部（先端）近傍に設けられたセンサ１２０は、シャフト１２の管内流路に接続されている。センサ１２０は、シャフト１２の先端近傍に取り付けられているため、管内流路の圧力、流量、シャフト１２の加速度、及びシャフト１２が受ける力の少なくとも１つを測定するようになっている。
保持解放装置３５が内封する流体の状態を変化させると、状況に応じてセンサ１２０で圧力や流量を検出し、既定値との比較を行うことでアクチュエータの動作を制御する。
またセンサ１２０は、アクチュエータ自体が移動したり、回転装置２が動作することによりシャフト１２が回転したり、あるいは直動装置３の動作による回転装置２が直動する際に発生するシャフト１２の振動を検知することもできる。
振動を得た際には、得た振動による位置ずれを前述した位置決めシステムで得て、制御基板２３によって位置ずれの影響を無くすようシャフト１２の位置決め位置を補正しても良い。また、振動が所定の周波数、及び所定の振幅の少なくとも１つ以下となるまで、シャフト１２の次の動作タイミングを所定の動作タイミングよりも遅らせても良い。
制御基板２３は、センサ１２０が得た結果に基づいて前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動すると表現することもできる。
もちろん、得た振動が無視できる程度の振動であれば、上述の位置補正動作、動作タイミングの遅延を行わないよう構成しても良い。つまり、制御基板２３は、得た振動が不所望な振動か否かの判断を行う場合もあるということである。
またセンサ１２０は、シャフト１２が接触した時の力を検出して、直動装置３の動作を制御することができる。例えば、ある方向に直動装置３が移動している時に、センサ１２０によって接触が検知されると、直動装置３の移動方向を逆転することも可能である。さらにある方向に直動装置３が移動している時に、センサ１２０によって接触が検知されると、直動装置３はさらに移動を続け、所定の力をセンサ１２０が検知すると移動を停止し、移動方向を逆転することも可能である。
図１５は、本実施例のアクチュエータを動作させるための周辺装置の概略を示した説明図である。
本実施例のアクチュエータ１４０が動作すると、回転動作に対してロータリエンコーダ１４２が、直動動作に対してリニアエンコーダ１４３が位置情報を出力してサーボコントローラ１４８に入力される。
サーボコントローラ１４８は予め設定された動作パターンに対応して動作信号を生成して、サーボアンプ１４１に出力する。出力された信号に基づいてサーボアンプ１４１は、アクチュエータ１４０に内蔵される回転装置や直動装置を駆動させる。
またアクチュエータ１４０に搭載されたセンサからの出力は、センサ信号処理部１４４によって信号処理されてサーボコントローラ１４８に入力される。
サーボコントローラ１４８は、入力された信号を元に新たに指令信号を生成してサーボアンプ１４１に出力し、サーボアンプ１４１はアクチュエータ１４０に内蔵される回転装置、及び直動装置の少なくとも１つを駆動させる。
またセンサからの出力の種類によって、サーボコントローラ１４８は、保持解放装置に含まれる流体制御機器１４５やレギュレータ１４６、あるいは真空ポンプ１４７に制御信号を出力して、流体の圧力や流量、あるいは弁などの流体制御機器を制御するようになっている。またアクチュエータ１４０の動作応答性を良くするために、出力されるセンサ信号の種類によっては、センサ信号処理部１４４から直接流体制御機器１４５に信号を出力しても良い。
図１６は、本発明のアクチュエータの制御動作の一例を示したフローチャートである。動作を開始する（開始１０６）と、回転装置や直動装置が駆動され、回転（ロータリ）あるいは直動（リニア）のエンコーダ（位置）信号がサーボコントローラの制御回路に入力される（エンコーダ入力１６１）。
さらにアクチュエータに搭載された各種センサ（例えば、保持解放装置内の流路の圧力や流量を検知するセンサ）からの信号がサーボコントローラの制御回路に入力される（センサ入力）。
次にセンサ入力値と予め設定されたセンサ目標値とを比較して同等であれば位置目標値１６５へ進み、同等でなければ保持解放装置駆動１６４へ進む。保持解放装置駆動１６４では、保持解放装置を駆動させることによりセンサが検知する物理量（例えば、圧力や流量）が変化するので、センサからの出力信号をセンサ入力１６２へ送り、センサ目標値との比較を繰り返す。センサ入力値と予め設定されたセンサ目標値とを比較して同等で位置目標値１６５へ進んだ場合、エンコーダ入力値と予め設定された位置目標値（回転位置あるいは直動位置）とを比較して、位置目標値と一致すれば動作を終了する（終了１６７）。
位置目標値と一致しなければ、直動／回転装置は駆動を続け（直動／回転装置駆動１６６）、回転（ロータリ）あるいは直動（リニア）のエンコーダ（位置）信号が更新され、サーボコントローラの制御回路に入力される（エンコーダ入力１６１）。
以上説明したように動作させることで、各種センサにより状態量を検知し、センサ目標値に達していることを確認してから直動／回転装置を駆動させて目標位置に到達するようにしているので、保持解放装置が確実に動作している状態で、直動／回転装置を動作させることが可能である。
次に、実施例７について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例は、本明細書で開示されるアクチュエータが隔壁部材を含むことを１つの特徴とする。
図１７は、本実施例のアクチュエータ構造の一例を示す説明図である。アクチュエータは、筺体１の内部に、回転装置２と、直動装置３と、保持解放装置３５と、制御基板２３と、隔壁部材１３２と、を備えている。
隔壁部材１３２は、例えば、鋼板などの磁性材料であり、回転装置２、直動装置３、制御基板２３の周囲に配置されている。場所によっては、防磁部材１３２と筺体１の側壁により閉じた空間としても良い。
隔壁部材１３２は制御基板２３と直動装置３との間に配置される場合がある。また、隔壁部材１３２は制御基板２３と回転装置２との間に配置される場合もある。さらに、隔壁部材１３２は筐体１の一部と直動装置３との間に配置される場合もある。
このような構造にすることにより、回転装置２や直動装置３より漏れ出る磁束を遮蔽することができ、相互に漏えい磁束による影響を軽減することができる。また、各々の装置において発生する恐れがある塵埃の拡散を減少させることができる。
次に、実施例８について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例は、アクチュエータと制御基板とを取り外し可能な構成としてことを１つの特徴とする。他の表現としては、筐体という表現が、アクチュエータ用の第１の筐体と制御基板用の第２の筐体とを含むと表現することができる。
図１８は、本実施例のアクチュエータと制御基板を示した説明図である。アクチュエータ２００は、回転装置と、直動装置と、制御基板２０３と、を備えてなる。アクチュエータ２００は第１の筐体内に格納されている。
制御基板２０３は、アクチュエータ２００から取り外し可能に構成されている。制御基板２０３は第２の筐体内に格納されている。
アクチュエータ２００には、面１にコネクタメス２０１と、面２にスライド溝２０２と、が備えられている。また制御基板２０３には、コネクタメス２０１に対応して接続可能なコネクタオス２０４が設けられている。
また制御基板２０３には、制御基板２０３をアクチュエータ２００に位置決め固定する位置決め凸部２０５が備えられている。１点鎖線の矢印のごとく、コネクタメス２０１とコネクタオス２０４が接続されることで、回転装置や直動装置への電力や制御信号やリニアエンコーダ、ロータリエンコーダ等の各種センサの信号が入出力される。
図１８では、面１にコネクタメス２０１を、面２にスライド溝２０２を配置していが、面１にスライド溝２０２、面２にコネクタメス２０１があってもなんら問題ない。
制御基板２０３をアクチュエータ２００から取り外し可能に構成したことにより、回転装置や直動装置から隔離することができ、磁力線の影響を低減させる構成を取りやすくなる。また、制御基板２０３に位置制御回路、速度制御回路、推力（トルク）制御回路をそれぞれ別々に搭載した制御基板を用意することで、制御基板２０３を取り替えることにより簡単に制御方法を選択できる。制御基板２０３に単一の制御方法を組み入れることは、他の制御回路を混在させるよりも制御基板２０３を小さくすることができる。
図１９は、図１８で説明した制御基板２０３を取り外し可能に構成したアクチュエータ２００を、複数台配置したヘッドを示すものである。制御基板２０３を取り外し可能に構成したことにより、制御基板２０３の制御回路をすべて同じにしたり、複数の制御回路を混在させることができるようになり、ヘッド自体に複数の機能を混在させることが可能となる。
図２０は、本実施例のアクチュエータを配列して多軸構造としたヘッドと多軸制御基板を示した説明図である。図１９ではアクチュエータと制御基板は１対１で構成されているのに対し、図２０は、複数のアクチュエータ２００に対して、１つの多軸制御基板２０６が対応するものである。
多軸制御基板２０６には、図１８の制御基板２０３と同様に、各アクチュエータに対応したコネクタオスと、各アクチュエータに位置決め固定する位置決め凸部がそれぞれ設けられている。多軸制御基板２０６は、同じ機能を持つ複数の回路を共有化することで、基板形状を小さくすることが可能である。また、単独のアクチュエータに搭載するよりもより大きな空間にすることができるので、制御基板の追加が容易になる。
図２１は、多軸構造としたヘッドに制御基板を装着している様子を示した説明図である。多軸制御基板２０６を図のように実装することで、各アクチュエータ間の位置決め固定をし、重複する機能を持つ回路を共有化して制御基板を単純化できる。
図２２は、本実施例のアクチュエータに用いる多軸基板の一例を示した説明図である。制御基板２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４は、基板を矢印Ｈの方向に配置したものである。それぞれの制御基板はアクチュエータに対応しており、アクチュエータに不具合が発生した時など制御基板のデバッグに有効である。
図２３は、本実施例のアクチュエータに用いる多軸基板の一例を示した説明図である。制御基板２１５、２１６、２１７、２１８は、基板を矢印Ｌの方向に配置して多層基板にしたものである。このような構成にすることで、基板形状を大きくできるので、回路設計の上で自由度が増すことになる。また多層にすることで、主回路基板やロジック基板など機能別に基板を構成できるようになるため、信号を安定化させることができる。
次に、実施例９について説明する。以降は、他の実施例と異なる部分について主に説明する。本実施例は、実施例１乃至８に開示されるアクチュエータの少なくとも１つを試料に処理を施す処理装置へ適用することを１つの特徴とする。
図２４は、実施例１乃至８の少なくとも１つに開示されるアクチュエータを適用した部品実装装置の一例を示した説明図である。
プリント基板に電子部品を実装するための電子部品実装装置１５０の平面図を示す。電子部品実装装置１５０の基台１５９上に種々の電子部品をそれぞれの電子部品の取り出し位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給部１５３の一部が着脱可能に複数個並んで設置固定されている。
対向する部品供給部１５３群の間には、基板搬送コンベア１５１が設けられている。基板搬送コンベア１５１は、プリント基板を搬送する搬送手段と、矢印Ｆの方向から搬送されてくるプリント基板を所定の位置に位置決め保持するプリント基板保持手段と、を持ち、プリント基板１５２上に電子部品が装着された後、矢印Ｇの方向にプリント基板を搬送する。
Ｘビーム１５５は、プリント基板１５２が搬送される方向と同方向に長い一対のＸビームであり、その両端部には図示していないアクチュエータ（例えば、リニアモータなど）が取り付けられている。このアクチュエータによりＸビーム１５５は、プリント基板１５２が搬送される方向と直交する方向に、Ｙビーム１５７に沿って移動可能に支持されており、部品供給部１５３とプリント基板１５２との間を行き来することが可能である。
さらにＸビーム１５５には、図示していないアクチュエータ（例えば、リニアモータなど）により、Ｘビーム１５５の長手方向に、Ｘビームに沿って移動する実施例１乃至８の少なくとも１つに開示されるアクチュエータを複数搭載したヘッド１５４が設置されている。
部品供給部１５３と基板搬送コンベア１５１との間には、認識カメラ１５６とノズル保管部１５８が配置されている。
認識カメラ１５６は、部品供給部１５３にてヘッド１５４に吸着した電子部品の部品情報や位置ずれ情報を取得するためのもので、基板搬送方向および基板搬送方向と直交する方向の吸着した電子部品の位置ずれ量や回転角度を、電子部品を撮影することにより確認できる。言うまでもなく、撮影することにより、電子部品が吸着されているか否かを確認することもできる。Ｘビーム１５５およびＹビーム１５７が並行して動作することにより、部品供給部１５３からプリント基板１５２上に移動する際に、ヘッド１５４は認識カメラ１５６上を通過させられ、前述した電子部品の位置ずれ情報を取得する。
ノズル保管部１５８は、種々の電子部品を吸着および装着するために必要な、ヘッド１５４に取り付けられた図示していない複数の吸着ノズルを保管しておくところである。電子部品に対応した吸着ノズルを取り付けるように指示された場合、ヘッド１５４はＸビーム１５５およびＹビーム１５７が独立して並行動作することにより、ノズル保管部１５８まで移動させられ、吸着ノズルを交換する。
以降、本発明の実施例について説明したが、本発明は実施例に限定されない。処理とは、液体に所定の薬液を分注することや、生物から取り出した生体試料に所定の処理を施すことを含む広義の表現である。
１・・・筺体
２・・・回転装置
３・・・直動装置
４・・・ばね
５・・・ばね支持部
６・・・モータブラケット
７・・・モータ
８・・・カップリング
９・・・ベアリング
１０・・・リング
１１・・・穴
１２・・・シャフト
１３・・・筒状の空間
１４・・・ガイド
１５・・・リング
１６・・・ベアリング
１７・・・穴
１８・・・固定子
１８ｂ・・・固定子
１８ａ・・・固定子
１９・・・可動子
２０・・・回転ベース
２１・・・第１の継手
２２・・・管
２３・・・制御基板
２４・・・サーボアンプ
２５・・・サーボアンプ
２６・・・リニアエンコーダ
２８・・・ロータリエンコーダ
２７・・・リニアスケール
２９・・・ベース
３４・・・穴
３０・・・ケース
３５・・・保持解放装置
３１・・・直動装置支持部
３２・・・第２の継手
３３・・・管
５１・・・筺体
５６・・・スプライン外筒
５２・・・回転装置
５７・・・モータ
５３・・・直動装置
５４・・・ばね
５９・・・ベアリング
５５・・・ばね支持部
６０・・・リング
６１・・・穴
６６・・・ベアリング
６２・・・シャフト
６７・・・穴
６３・・・筒状の空間
６８・・・固定子
６４・・・ガイド
６９・・・可動子
６５・・・リング
７０・・・回転ベース
７１・・・第１の継手
７６・・・リニアエンコーダ
７２・・・管
７７・・・リニアスケール
７３・・・制御基板
７８・・・ロータリエンコーダ
７４・・・サーボアンプ
７９・・・穴
７５・・・サーボアンプ
８０・・・第２の継手
８１・・・管
１０３・・・アクチュエータ
８２・・・保持解放装置
１０４・・・アクチュエータ
１００・・・ヘッド
１０５・・・アクチュエータ
１０１・・・アクチュエータ
１０６・・・アクチュエータ
１０２・・・アクチュエータ
１０７・・・アクチュエータ
１０８・・・アクチュエータ
１１３・・・熱伝達部材
１０９・・・熱伝達部材
１１４・・・熱伝達部材
１１０・・・熱伝達部材
１１５・・・熱伝達部材
１１１・・・熱伝達部材
１１６・・・熱伝達部材
１１２・・・熱伝達部材
１１７・・・熱伝達部材
１１８・・・放熱部材
１２０・・・センサ
１１９・・・センサ
１２１ａ・・・凹部
１１９ａ・・・センサ
１２１ｂ・・・凹部
１１９ｂ・・・センサ
１２２ａ・・・凸部
１１９ｃ・・・センサ
１２２ｂ・・・凸部
１２２ｃ・・・凸部
１２６・・・アクチュエータ
１２２ｄ・・・凸部
１３０・・・熱伝達部材
１２３・・・アクチュエータ
１３１・・・熱伝達部材
１２４・・・アクチュエータ
１３２・・・隔壁部材
１２５・・・アクチュエータ
１４０・・・アクチュエータ
１４１・・・サーボアンプ
１４６・・・レギュレータ
１４２・・・ロータリエンコーダ
１４７・・・真空ポンプ
１４３・・・リニアエンコーダ
１４８・・・サーボコントローラ
１４４・・・センサ信号処理部
１４５・・・流体制御機器
１５０・・・電子部品実装装置
１５１・・・基板搬送コンベア
１５６・・・認識カメラ
１５２・・・プリント基板
１５７・・・Ｙビーム
１５３・・・部品供給部
１５８・・・ノズル保管部
１５４・・・ヘッド
１５９・・・基台
１５５・・・Ｘビーム
１６０・・・開始
１６５・・・位置目標値
１６１・・・エンコーダ入力
１６６・・・直動／回転装置駆動
１６２・・・センサ入力
１６７・・・終了
１６３・・・センサ目標値
１６４・・・保持解放装置駆動
２００・・・アクチュエータ
２０５・・・位置決め凸部
２０１・・・コネクタメス
２０６・・・多軸制御基板
２０２・・・スライド溝
２０７・・・制御基板
２０３・・・制御基板
２０８・・・制御基板
２０４・・・コネクタオス
２０９・・・制御基板
２１０・・・制御基板
２１５・・・制御基板
２１１・・・制御基板
２１６・・・制御基板
２１２・・・制御基板
２１７・・・制御基板
２１３・・・制御基板
２１８・・・制御基板
２１４・・・制御基板
２・・・回転装置
３・・・直動装置
４・・・ばね
５・・・ばね支持部
６・・・モータブラケット
７・・・モータ
８・・・カップリング
９・・・ベアリング
１０・・・リング
１１・・・穴
１２・・・シャフト
１３・・・筒状の空間
１４・・・ガイド
１５・・・リング
１６・・・ベアリング
１７・・・穴
１８・・・固定子
１８ｂ・・・固定子
１８ａ・・・固定子
１９・・・可動子
２０・・・回転ベース
２１・・・第１の継手
２２・・・管
２３・・・制御基板
２４・・・サーボアンプ
２５・・・サーボアンプ
２６・・・リニアエンコーダ
２８・・・ロータリエンコーダ
２７・・・リニアスケール
２９・・・ベース
３４・・・穴
３０・・・ケース
３５・・・保持解放装置
３１・・・直動装置支持部
３２・・・第２の継手
３３・・・管
５１・・・筺体
５６・・・スプライン外筒
５２・・・回転装置
５７・・・モータ
５３・・・直動装置
５４・・・ばね
５９・・・ベアリング
５５・・・ばね支持部
６０・・・リング
６１・・・穴
６６・・・ベアリング
６２・・・シャフト
６７・・・穴
６３・・・筒状の空間
６８・・・固定子
６４・・・ガイド
６９・・・可動子
６５・・・リング
７０・・・回転ベース
７１・・・第１の継手
７６・・・リニアエンコーダ
７２・・・管
７７・・・リニアスケール
７３・・・制御基板
７８・・・ロータリエンコーダ
７４・・・サーボアンプ
７９・・・穴
７５・・・サーボアンプ
８０・・・第２の継手
８１・・・管
１０３・・・アクチュエータ
８２・・・保持解放装置
１０４・・・アクチュエータ
１００・・・ヘッド
１０５・・・アクチュエータ
１０１・・・アクチュエータ
１０６・・・アクチュエータ
１０２・・・アクチュエータ
１０７・・・アクチュエータ
１０８・・・アクチュエータ
１１３・・・熱伝達部材
１０９・・・熱伝達部材
１１４・・・熱伝達部材
１１０・・・熱伝達部材
１１５・・・熱伝達部材
１１１・・・熱伝達部材
１１６・・・熱伝達部材
１１２・・・熱伝達部材
１１７・・・熱伝達部材
１１８・・・放熱部材
１２０・・・センサ
１１９・・・センサ
１２１ａ・・・凹部
１１９ａ・・・センサ
１２１ｂ・・・凹部
１１９ｂ・・・センサ
１２２ａ・・・凸部
１１９ｃ・・・センサ
１２２ｂ・・・凸部
１２２ｃ・・・凸部
１２６・・・アクチュエータ
１２２ｄ・・・凸部
１３０・・・熱伝達部材
１２３・・・アクチュエータ
１３１・・・熱伝達部材
１２４・・・アクチュエータ
１３２・・・隔壁部材
１２５・・・アクチュエータ
１４０・・・アクチュエータ
１４１・・・サーボアンプ
１４６・・・レギュレータ
１４２・・・ロータリエンコーダ
１４７・・・真空ポンプ
１４３・・・リニアエンコーダ
１４８・・・サーボコントローラ
１４４・・・センサ信号処理部
１４５・・・流体制御機器
１５０・・・電子部品実装装置
１５１・・・基板搬送コンベア
１５６・・・認識カメラ
１５２・・・プリント基板
１５７・・・Ｙビーム
１５３・・・部品供給部
１５８・・・ノズル保管部
１５４・・・ヘッド
１５９・・・基台
１５５・・・Ｘビーム
１６０・・・開始
１６５・・・位置目標値
１６１・・・エンコーダ入力
１６６・・・直動／回転装置駆動
１６２・・・センサ入力
１６７・・・終了
１６３・・・センサ目標値
１６４・・・保持解放装置駆動
２００・・・アクチュエータ
２０５・・・位置決め凸部
２０１・・・コネクタメス
２０６・・・多軸制御基板
２０２・・・スライド溝
２０７・・・制御基板
２０３・・・制御基板
２０８・・・制御基板
２０４・・・コネクタオス
２０９・・・制御基板
２１０・・・制御基板
２１５・・・制御基板
２１１・・・制御基板
２１６・・・制御基板
２１２・・・制御基板
２１７・・・制御基板
２１３・・・制御基板
２１８・・・制御基板
２１４・・・制御基板
Claims (24)
- 実質的な直方体である筐体と、
前記筐体内に配置される直動装置と、
前記筐体内に配置される回転装置と、を有し、
前記筐体は、第１の面積を有する第１の面、及び前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２の面を含み、
前記直動装置の少なくとも一部と前記回転装置の少なくとも一部とを通過する面は、前記第２の面を通過し、
前記回転装置の回転軸と前記直動装置の軌跡とは実質的に一致するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて
前記筐体は、前記第１の面及び第２の面に接触する第３の面、及び前記第３の面に向き合う第４の面を含み、
前記第３の面には第１の穴、前記第４の面には第２の穴が形成されるアクチュエータ。 - 請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
前記回転装置に接続されたシャフトと、
前記シャフト内の圧力を変更するための配管と、を有し、
前記シャフトは前記第１の穴を通過し、
前記配管は前記第２の穴を通過するアクチュエータ。 - 請求項３に記載のアクチュエータにおいて、
前記直動装置と前記第２の穴との間に配置された処理部を有し、
前記処理部は前記直動装置、及び前記回転装置を駆動するアクチュエータ。 - 請求項４に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体と前記回転装置とを実質的に接続する弾性体を有するアクチュエータ。 - 請求項５に記載のアクチュエータにおいて、
前記シャフトの位置決めのための位置決めシステムを有するアクチュエータ。 - 請求項６に記載のアクチュエータにおいて、
前記直動装置の熱を前記筐体へ伝達する熱伝達部を有するアクチュエータ。 - 請求項７に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体の外側に配置された放熱部材を有するアクチュエータ。 - 請求項８に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１の面の外側には凸部が形成され、
前記第１の面と向きあう面の外側には凹みが形成されるアクチュエータ。 - 請求項８に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体内に配置された磁性体を有するアクチュエータ。 - 請求項９に記載のアクチュエータにおいて、
前記シャフト内の圧力、流量、前記シャフトの加速度、及び前記シャフトが受ける力の少なくとも１つを得るセンサを有し、
前記処理部は、前記センサが得た結果に基づいて前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するアクチュエータ。 - 請求項１０に記載のアクチュエータにおいて、
前記センサは、前記シャフトの振動を得て、
前記処理部は、前記センサが得た振動に基づいて前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するアクチュエータ。 - 請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体は、前記直動装置、及び前記回転装置を格納するための第１の筐体、及び前記処理部を格納するための第２の筐体を含むことを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記回転装置に接続されたシャフトと、
前記シャフト内の圧力を変更するための配管と、を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するための処理部を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体と前記回転装置とを実質的に接続する弾性体を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記回転装置に接続されたシャフトと、
前記シャフトの位置決めのための位置決めシステムと、を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記直動装置の熱を前記筐体へ伝達する熱伝達部を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体の外側に配置された放熱部材を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記第１の面の外側には凸部が形成され、
前記第１の面と向きあう面の外側には凹みが形成されるアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記筐体内に配置された磁性体を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記回転装置に接続されたシャフトと、
前記シャフト内の圧力、流量、前記シャフトの加速度、及び前記シャフトが受ける力の少なくとも１つを得るセンサと、
前記センサが得た結果に基づいて前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するための処理部と、を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記回転装置に接続されたシャフトと、
前記シャフトの振動を得るためのセンサと、
前記センサが得た結果に基づいて前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するための処理部と、を有するアクチュエータ。 - 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記前記直動装置、及び前記回転装置の少なくとも１つを駆動するための処理部を有し、
前記筐体は、前記直動装置、及び前記回転装置を格納するための第１の筐体、及び前記処理部を格納するための第２の筐体を含むアクチュエータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015515719A JPWO2014181451A1 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | アクチュエータ |
| PCT/JP2013/063103 WO2014181451A1 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/063103 WO2014181451A1 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014181451A1 true WO2014181451A1 (ja) | 2014-11-13 |
Family
ID=51866952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/063103 WO2014181451A1 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2014181451A1 (ja) |
| WO (1) | WO2014181451A1 (ja) |
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2013
- 2013-05-10 JP JP2015515719A patent/JPWO2014181451A1/ja active Pending
- 2013-05-10 WO PCT/JP2013/063103 patent/WO2014181451A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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