(57)【要約】      （修正有）【課題】リニアアクチュエータが特定の範囲の下で発生する力を校正しやすくするリニアアクチュエータ用のロードセルを提供する。【解決手段】リニアアクチュエータ用のロードセル３０ａであって、ロータリーモータによって加えられた力を測定するように構成され、ばね要素３２と、中空部分３３と、少なくとも１つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４を備える。ばね要素は、第１サイド３０１と第２サイド３０２を有する。第１サイドと第２サイドは、互いに対向している。中空部分は、ばね要素を貫いている。少なくとも１つの歪みゲージは、ばね要素に固定されており、第１サイドと第２サイドの間に配置されている。ロータリーモータが第１方向に沿って移動するように駆動され、ばね要素に力が加えられると、第２サイドが第１サイドに対して移動し、ばね要素が変形し、少なくとも１つの歪みゲージが変形するため、力が特定の範囲で測定されるとともに規格化される。【選択図】図１４
0003231943.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
リニアアクチュエータ用のロードセルであって、
前記リニアアクチュエータは、リニアモータと、ロータリーモータとを備え、
前記ロードセルは、前記リニアアクチュエータが前記ロードセルを介して前記ロータリーモータを第１方向に沿って移動するように駆動するときに、前記ロータリーモータによって加えられる力を測定するように構成され、
前記ロードセルは、ばね要素と、前記ばね要素を貫く中空部分と、少なくとも１つの歪みゲージと、少なくとも１つの制限部とを備え、
前記ばね要素は、第１サイド及び第２サイドを備え、
前記第１サイド及び前記第２サイドは互いに対向し、前記リニアモータが前記第１サイドに取り付けられ、前記ロータリーモータが前記第２サイドに取り付けられ、
前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記ばね要素に固定され、且つ、前記第１サイド及び前記第２サイドの間に配置され、
前記ロータリーモータによって前記ばね要素の前記第２サイドに前記第１方向に前記力が加えられると、前記第２サイドが前記第１サイドに対して移動し、且つ、前記ばね要素が変形し、且つ、前記少なくとも１つの歪みゲージが変形するため、前記ロータリーモータによって前記第１方向に加えられる前記力が特定の範囲で測定されるとともに規格化され、
前記少なくとも１つの制限部は、前記ばね要素に接続され、且つ、前記ばね要素との間に前記第１方向における少なくとも１つの隙間を形成するように前記中空部分に延在している、リニアアクチュエータ用のロードセル。
【請求項２】
請求項１に記載のロードセルであって、
前記少なくとも１つの制限部は、前記第１サイドから前記第２サイドに向かう方向に沿うように前記中空部分に延在し、且つ、空間的に前記少なくとも１つの歪みゲージに対応する、ロードセル。
【請求項３】
請求項１に記載のロードセルであって、
前記少なくとも１つの隙間には、対向距離が形成されており、
前記対向距離は、前記力に反比例し、
前記対向距離がゼロに減少すると、前記力は前記特定の範囲より大きくなり、前記ばね要素は、変形が制限されるように前記制限部によって支持される、ロードセル。
【請求項４】
請求項１に記載のロードセルであって、
前記ばね要素は、第３サイド及び第４サイドを備え、
前記第３サイド及び前記第４サイドは、互いに対向しており、且つ、それぞれ前記第１サイドと前記第２サイドとの間に接続され、
前記中空部分は、前記第１サイド、前記第２サイド、前記第３サイド、及び前記第４サイドの間に配置され、
前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記第３サイド又は前記第４サイドに沿って配置される、ロードセル。
【請求項５】
請求項４に記載のロードセルであって、
前記第３サイドは、前記第１方向に対して垂直であり、前記第４サイドは、前記第１方向に対して垂直である、ロードセル。
【請求項６】
請求項４に記載のロードセルであって、
前記少なくとも１つの歪みゲージは、４つの歪みゲージを備え、
前記４つの歪みゲージは、それぞれ、前記第３サイド及び前記第４サイドに対称的に配置され、且つ、ブリッジ回路を形成するように構成される、ロードセル。
【請求項７】
請求項１に記載のロードセルであって、
前記ばね要素は、前記第１サイド及び前記第２サイドにそれぞれ空間的に対応する、少なくとも１つの第１固定穴及び少なくとも１つの第２固定穴を備え、
前記リニアモータは、前記少なくとも１つの第１固定穴を介して前記第１サイドに取り付けられ、
前記ロータリーモータは、前記少なくとも１つの第２固定穴を介して前記第２サイドに取り付けられ、
前記ロードセルは、前記ロータリーモータによって加えられた前記力を受け、前記第１方向に対して平行になり、前記力を電気信号へ変換するように構成される、ロードセル。
【請求項８】
リニアアクチュエータ用のロードセルであって、
前記リニアアクチュエータは、リニアモータと、ロータリーモータとを備え、
前記ロードセルは、前記リニアアクチュエータが前記ロードセルを介して前記ロータリーモータを第１方向に沿って移動するように駆動するときに、前記ロータリーモータによって加えられる力を測定するように構成され、
前記ロードセルは、ばね要素と、前記ばね要素を貫く中空部分と、少なくとも１つの歪みゲージと、少なくとも１つの制限部とを備え、
前記ばね要素は、第１サイド及び第２サイドを備え、
前記第１サイド及び前記第２サイドは前記第１方向に対して平行であり、前記第１サイド及び前記第２サイドは互いに対向し、前記リニアモータ及び前記ロータリーモータは、それぞれ前記第１サイド及び前記第２サイドに取り付けられ、
前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記ばね要素に固定され、且つ、前記第１サイド及び前記第２サイドの間に配置され、
前記ロータリーモータによって前記ばね要素に前記第１方向に前記力が加えられると、前記第１サイド及び前記第２サイドが互いに対して移動し、且つ、前記ばね要素が変形し、且つ、前記少なくとも１つの歪みゲージが変形するため、前記ロータリーモータによって前記第１方向に加えられる前記力が特定の範囲で測定されるとともに規格化され、
前記少なくとも１つの制限部は、前記ばね要素に接続され、且つ、前記ばね要素との間に前記第１方向における少なくとも１つの隙間を形成するように前記中空部分に延在している、リニアアクチュエータ用のロードセル。
【請求項９】
請求項８に記載のロードセルであって、
前記少なくとも１つの制限部は、前記第１サイドから前記第２サイドに向かう方向に沿うように前記中空部分に延在し、且つ、空間的に前記少なくとも１つの歪みゲージに対応する、ロードセル。
【請求項１０】
請求項８に記載のロードセルであって、
前記ばね要素は、第３サイド及び第４サイドを備え、
前記第３サイド及び前記第４サイドは、互いに対向しており、且つ、それぞれ前記第１サイドと前記第２サイドとの間に接続され、
前記中空部分は、前記第１サイド、前記第２サイド、前記第３サイド、及び前記第４サイドの間に配置され、
前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記第３サイド又は前記第４サイドに沿って配置され、
前記第３サイドは、前記第１方向に対して垂直であり、前記第４サイドは、前記第１方向に対して垂直である、ロードセル。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロードセル、より具体的にはリニアアクチュエータが特定の範囲の下で発生する力を校正しやすくするためのリニアアクチュエータ用のロードセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市販されている小型のリニアアクチュエータは主に縦型で使用されている。高速かつ高精度の特性のために、リニアアクチュエータは主要な半導体及びパネル産業において不可欠な仕組みになっている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような製品仕様の改善に伴い、製造業では部品のピッキングと配置の技術的要件が比較的厳しくなっている。各往復運動の位置精度の精度を維持することに加えて、力の再現性も重要な部分である。製造部品が壊れやすく、圧力に耐えられない場合、フォースフィードバック機構がないと、部品のピッキングと配置の過程で過圧縮や欠けが発生するリスクがあり、製品の歩留まりが低下しやすくなる。現在、市販の小型リニアアクチュエータは、駆動部を介した力校正が可能であるが、従来のリニアアクチュエータにはフィードバック機構がないため、使用前に一度調整する必要がある。ただし、リニアアクチュエータは動作中の温度効果を伴い、動作温度は室温から１２０℃以上の範囲である。動作中に伴う温度差により、機械部品の熱膨張と収縮が引き起こされ、寸法が不均一になる。また、温度変化により磁石の磁力も影響を受ける。その際、磁場が不安定になり、不均一な力が発生する。力の出力ごとにエラーが発生する。
【０００４】
従って、従来技術からの問題点を取り除くために、リニアアクチュエータが特定の範囲の下で発生する力を校正しやすくするためのリニアアクチュエータ用のロードセルを提供する必要がある。
【０００５】
本開示の目的は、リニアアクチュエータが特定の範囲の下で発生する力を校正しやすくするために、リニアアクチュエータ用のロードセルを提供することである。
リニアモータ及びロータリーモータは、ロードセルの２つの対抗する側に接続されているため、リニアアクチュエータ全体のサイズを最小化するように、ロードセル及びリニアモータは部分的に重なり合ってベースに積み重ねられている。また、リニアアクチュエータ全体の第１方向の重心に対してのオフセットを最小化するために、主要部品の少なくとも２つが第１方向に沿って配置されている。これにより、リニアアクチュエータを吊るしやすく、第１方向における部品のピッキングと配置のプロセスに適用されやすくなる。即ち、本開示のリニアアクチュエータは、ロードセルを取り付けてスリムな配置にしている。リニアアクチュエータを部品のピッキングと配置のプロセスに適用すると、リニアアクチュエータ全体の支持と重心が部品のピッキングと配置の方向にオフセットされる。スリムな配置とともに、移動又は加わる力による揺れを防ぎやすくなる。
【０００６】
本開示の別の目的は、リニアアクチュエータが特定の範囲の下で発生する力を校正しやすくするためにリニアアクチュエータ用のロードセルを提供し、リニアアクチュエータを部品のピッキングと配置のプロセスに適用できるようすることである。
リニアアクチュエータによって発生する力を校正するためにロードセルを使用し、リニアアクチュエータが往復運動の中で部品のピッキングと配置のプロセスに適用されると、部品にかかる力をロードセルによって測定し、往復運動の中の力と位置の校正を行う。従って、各往復運動における位置精度が維持されている。これにより、部品のピッキングと配置のプロセスにおける過圧縮や欠けを防止できる。更に、ロードセルは、例えば、ばね要素及び特定の範囲で力を測定するための歪みゲージのセットを含む、歪みゲージロードセルである。ロードセルに力がかかると、ロードセルのばね要素がわずかに変形し、過負荷にならない限り、常に元の形状に戻る。ばね要素が変形すると、ばね要素に配置された歪みゲージも変形し、歪みゲージの変形が電気信号に変換され、リニアアクチュエータに接続された駆動部にフィードバックされる。つまり、力の大きさはロードセルの出力に基づいて計算され、リニアアクチュエータに接続された駆動部にフィードバックされる。これにより、リニアアクチュエータに接続された駆動部がリニアアクチュエータを制御し、部品のピッキングと配置のプロセスにおける位置精度を維持しやすくなる。また、動作時の温度効果を排除し、力の再現性を実現している。一方で、ロードセルの不可逆的な永久変形及び材料損傷を引き起こす過負荷を回避するために、ロードセルの構造に制限部の特別な設計が導入されている。ロードセルは、特定の空間で変形する。制限部を介して変位を支持して制限する効果によって、過大な力の変形によるロードセルの破損を防止できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の一態様によれば、リニアアクチュエータ用のロードセルであって、前記リニアアクチュエータは、リニアモータと、ロータリーモータとを備え、前記ロードセルは、前記リニアアクチュエータが前記ロードセルを介して前記ロータリーモータを第１方向に沿って移動するように駆動するときに、前記ロータリーモータによって加えられる力を測定するように構成され、前記ロードセルは、ばね要素と、前記ばね要素を貫く中空部分と、少なくとも１つの歪みゲージと、少なくとも１つの制限部とを備え、前記ばね要素は、第１サイド及び第２サイドを備え、前記第１サイド及び前記第２サイドは互いに対向し、前記リニアモータが前記第１サイドに取り付けられ、前記ロータリーモータが前記第２サイドに取り付けられ、前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記ばね要素に固定され、且つ、前記第１サイド及び前記第２サイドの間に配置され、前記ロータリーモータによって前記ばね要素の前記第２サイドに前記第１方向に前記力が加えられると、前記第２サイドが前記第１サイドに対して移動し、前記ばね要素が変形し、前記少なくとも１つの歪みゲージが変形するため、前記ロータリーモータによって前記第１方向に加えられる前記力が特定の範囲で測定されるとともに規格化される、リニアアクチュエータ用のロードセルが提供される。
【０００８】
一実施形態では、ロードセルは、更に少なくとも１つの制限部を含み、前記少なくとも１つの制限部は、前記ばね要素に接続され、前記第１サイドから前記第２サイドに向かう方向に沿うように前記中空部分に延在し、且つ、空間的に前記少なくとも1つの歪みゲージに対応している。また、少なくとも１つの隙間が、前記第１方向において、前記ばね要素と、前記少なくとも１つの制限部との間に形成されている。
【０００９】
一実施形態では、前記少なくとも１つの隙間には、対向距離が形成されており、前記対向距離は、前記力に反比例し、前記対向距離がゼロに減少すると、前記力は前記特定の範囲より大きくなり、前記ばね要素は、変形が制限されるように前記制限部によって支持される。
【００１０】
一実施形態では、ロードセルは、前記ばね要素の前記第１サイドと前記少なくとも１つの制限部との間に接続される接続部を更に備える。
【００１１】
一実施形態では、前記第１サイドは、前記第１方向に対して平行であり、前記第２サイドは、前記第１方向に対して平行である。
【００１２】
一実施形態では、前記ばね要素は、第３サイド及び第４サイドを備え、前記第３サイド及び前記第４サイドは、互いに対向しており、それぞれ前記第１サイドと前記第２サイドとの間に接続され、前記中空部分は、前記第１サイド、前記第２サイド、前記第３サイド、及び前記第４サイドの間に配置され、前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記第３サイド又は前記第４サイドに沿って配置される。
【００１３】
一実施形態では、前記第３サイドは、前記第１方向に対して垂直であり、前記第４サイドは、前記第１方向に対して垂直である。
【００１４】
一実施形態では、前記少なくとも１つの歪みゲージは、２つの歪みゲージを備え、前記２つの歪みゲージは、それぞれ、前記第３サイド及び前記第４サイドに対称的に配置される。
【００１５】
一実施形態では、ロードセルは、２つの制限部を更に備え、前記２つの制限部は、前記ばね要素に接続され、前記第１サイドから前記第２サイドに向かう方向に沿うように前記中空部分に延在し、且つ、それぞれ空間的に前記２つの歪みゲージに対応し、前記ばね要素と前記２つの制限部との間には、２つの隙間が形成されている。
【００１６】
一実施形態では、前記２つの隙間には、それぞれ対向距離が形成されており、前記２つの隙間のうちの１つの前記対向距離がゼロに減少すると、前記力は前記特定の範囲より大きくなり、前記ばね要素は、変形が制限されるように前記２つの制限部によって支持される。
【００１７】
一実施形態では、前記２つの隙間は、それぞれ円弧状である。
【００１８】
一実施形態では、前記少なくとも１つの歪みゲージは、４つの歪みゲージを備え、前記４つの歪みゲージは、それぞれ、前記第３サイド及び前記第４サイドに対称的に配置され、且つ、ブリッジ回路を形成するように構成される。
【００１９】
一実施形態では、前記ばね要素は、前記第１サイド及び前記第２サイドにそれぞれ空間的に対応する、少なくとも１つの第１固定穴及び少なくとも１つの第２固定穴を備え、前記リニアモータは、前記少なくとも１つの第１固定穴を介して前記第１サイドに取り付けられ、前記ロータリーモータは、前記少なくとも１つの第２固定穴を介して前記第２サイドに取り付けられ、前記ロードセルは、前記ロータリーモータによって加えられた前記力を受け、前記第１方向に対して平行になり、前記力を電気信号へ変換するように構成される。
【００２０】
一実施形態では、前記リニアモータ、前記ロードセル、及び前記ロータリーモータの少なくとも２つは、前記第１方向に沿って配置され、前記リニアモータ及び前記ロードセルは、第２方向に沿って積み重ねられ、前記第２方向は、前記第１方向に対して垂直である。
【００２１】
本考案の別の態様によれば、リニアアクチュエータ用のロードセルであって、前記リニアアクチュエータは、リニアモータと、ロータリーモータとを備え、前記ロードセルは、前記リニアアクチュエータが前記ロードセルを介して前記ロータリーモータを第１方向に沿って移動するように駆動するときに、前記ロータリーモータによって加えられる力を測定するように構成され、前記ロードセルは、ばね要素と、前記ばね要素を貫く中空部分と、少なくとも１つの歪みゲージと、少なくとも１つの制限部とを備え、前記ばね要素は、第１サイド及び第２サイドを備え、前記第１サイド及び前記第２サイドは前記第１方向に対して平行であり、前記第１サイド及び前記第２サイドは互いに対向し、前記リニアモータ及び前記ロータリーモータは、それぞれ前記第１サイド及び前記第２サイドに取り付けられ、前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記ばね要素に固定され、且つ、前記第１サイド及び前記第２サイドの間に配置され、前記ロータリーモータによって前記ばね要素に前記第１方向に前記力が加えられると、前記第１サイド及び前記第２サイドが互いに対して移動し、且つ、前記ばね要素が変形し、且つ、前記少なくとも１つの歪みゲージが変形するため、前記ロータリーモータによって前記第１方向に加えられる前記力が特定の範囲で測定されるとともに規格化され、前記少なくとも１つの制限部は、前記ばね要素に接続され、且つ、前記ばね要素との間に前記第１方向における少なくとも１つの隙間を形成するように前記中空部分に延在している。
【００２２】
一実施形態では、前記少なくとも１つの制限部は、前記第１サイドから前記第２サイドに向かう方向に沿うように前記中空部分に延在し、空間的に前記少なくとも１つの歪みゲージに対応する。
【００２３】
一実施形態では、前記ばね要素は、第３サイド及び第４サイドを備え、前記第３サイド及び第４サイドは、互いに対向しており、それぞれ前記第１サイドと前記第２サイドとの間に接続され、前記中空部分は、前記第１サイド、前記第２サイド、前記第３サイド、及び前記第４サイドの間に配置され、前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記第３サイド又は前記第４サイドに沿って配置され、前記第３サイドは、前記第１方向に対して垂直であり、前記第４サイドは、前記第１方向に対して垂直である。
【００２４】
一実施形態では、前記少なくとも１つの歪みゲージは、前記第３サイド及び前記第４サイドに対称的にそれぞれ配置される少なくとも１組の歪みゲージを備え、前記ロードセルは、空間的に前記少なくとも１組の歪みゲージに対応する、少なくとも１組の制限部を備え、前記ばね要素と前記少なくとも１組の制限部との間には、少なくとも１組の隙間が形成される。
【００２５】
一実施形態では、前記少なくとも１組の隙間には、それぞれ対向距離が形成されており、前記対向距離は、前記少なくとも１組の隙間のうちの１つの前記対向距離がゼロに減少すると、前記力は前記特定の範囲より大きくなり、前記ばね要素は、変形が制限されるように前記少なくとも１組の制限部によって支持される。
【００２６】
一実施形態では、前記少なくとも１組の隙間は、それぞれ円弧状である。
【００２７】
本開示の上記内容は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照した後、当業者にはより容易に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。
【図２】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。
【図３】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。
【図４】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。
【図５】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの回路接続図を示している。
【図６】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの振る舞いを概略的に示している。
【図７】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの振る舞いを概略的に示している。
【図８】本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの振る舞いを概略的に示している。
【図９】部品のピッキングと配置の例示的なプロセスを概略的に示している。
【図１０】部品のピッキングと配置の別の例示的なプロセスを概略的に示している。
【図１１】部品のピッキングと配置の別の例示的なプロセスを概略的に示している。
【図１２】部品のピッキングと配置の別の例示的なプロセスを概略的に示している。
【図１３】部品のピッキングと配置の別の例示的なプロセスを概略的に示している。
【図１４】本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第１構造を概略的に示している。
【図１５】本開示で利用されている、歪みゲージの例示的な構造を概略的に示している。
【図１６】本開示のロードセルの回路図である。
【図１７】ロードセルに力が加えられたときのロードセルの変形を示している。
【図１８】ロードセルに加えられた力によって引き伸ばされた、歪みゲージの例示的な形状を示している。
【図１９】ロードセルに加えられた力によって圧縮された、歪みゲージの例示的な形状を示している。
【図２０】本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第２構造を概略的に示している。
【図２１】本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第３構造を概略的に示している。
【図２２】本開示で利用されている、別の斜視角度から見たロードセルの例示的な第３構造を概略的に示している。
【図２３】図２１のロードセルの正面図である。
【図２４】図２３のゾーンＰ１の拡大図である。
【図２５】本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第４構造を概略的に示している。
【図２６】図２５のロードセルの正面図である。
【図２７】本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。
【図２８】本開示の第2実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。
【図２９】本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。
【図３０】本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。
【図３１】本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。
【図３２】本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。
【図３３】本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。
【図３４】本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。
【考案を実施するための形態】
【００２９】
次に、本開示を以下の実施形態を参照してより具体的に説明する。本開示の好ましい実施形態の以下の説明は、例示及び説明のみを目的として本明細書に提示されていることに留意されたい。網羅的であること、又は開示された正確な形式に限定されることを意図するものではない。
【００３０】
図１は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。図２は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。図３は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。図４は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。図５は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの回路接続図を示している。図１〜図５に示すように、本開示のリニアアクチュエータ１は、第１方向に沿って接続部品を介して吊るすことができる。第１方向は例えば、Ｚ軸方向であるが、この限りではない。限定はされないが、好ましくは、接続部品は、ケーブル８１又はケーブル８２であり、これらは、リニアアクチュエータ１を駆動部８０に接続する。つまり、接続部品は実際の要件に応じて調整可能であり、本開示はそれに限定されない。一実施形態では、リニアアクチュエータ１は、ベース１０、リニアモータ２０、リニアエンコーダ７４、ロードセル３０、及びロータリーモータ４０を含む。リニアモータ２０はベース１０上に配置されている。リニアモータ２０には、固定コイルモジュール２１と可動磁気バックプレーン２２が含まれる。固定コイルモジュール２１はベース１０に固定され、可動磁気バックプレーン２２は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って固定コイルモジュール２１に対してスライドするように構成される。固定コイルモジュール２１は、複数のコイル部材２１１を含む。複数のコイル部材２１１は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って１つずつ配置されている。可動磁気バックプレーン２２は、固定コイルモジュール２１に空間的に対応し、磁石部材の第１グループ２２１と磁石部材の第２グループ２２２を含む。磁石部材の第１グループ２２１及び磁石部材の第２グループ２２２は、可動磁気バックプレーン２２の２つの対向する内面に配置され、固定コイルモジュール２１の２つの対向する外面にそれぞれ空間的に対応する。限定はされないが、好ましくは、ベース１０は、リニアガイドレール１２を更に含み、リニアモータ２０は、可動磁気バックプレーン２２に固定されたスライド部材２３を更に含む。スライド部材２３は、リニアガイドレール１２にスライド可能に結合され、リニアガイドレール１２に対して、例えば、リニアガイドレール１２の長さ方向に沿って自由に往復運動する。限定はされないが、好ましくは、リニアガイドレール１２の長さ方向は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）と同様又は平行である。一実施形態では、複数のコイル部材２１１は、リニアガイドレール１２と平行な線に沿って配置されている。好ましくは、磁石部材の第１グループ２２１は、リニアガイドレール１２と平行に一列に配置され、磁石部材の第２グループ２２２は、リニアガイドレール１２と平行に一列に配置される。即ち、複数のコイル部材２１１、磁石部材の第１グループ２２１、磁石部材の第２グループ２２２が第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配置されている。磁石部材の第１グループ２２１のそれぞれは、Ｎ磁極又はＳ磁極を有する。磁石部材の第２グループ２２２のそれぞれは、Ｎ磁極又はＳ磁極を有する。一実施形態では、磁石部材の第１グループ２２１のＮ磁極とＳ磁極が交互に配置され、磁石部材の第２グループ２２２のＮ磁極とＳ磁極が交互に配置されている。可動磁気バックプレーン２２の磁石部材の第１グループ２２１及び磁石部材の第２グループ２２２は、磁場を発生するように構成されている。可動磁気バックプレーン２２の磁石部材の第１グループ２２１及び磁石部材の第２グループ２２２に対応して配置された、固定コイルモジュール２１のコイル部材２１１は、固定コイルモジュール２１のコイル部材２１１を介して交流電流が供給されると、シフト磁場を発生する。その結果、磁気反発力又は磁気引力が発生して、可動磁気バックプレーン２２を押して移動する駆動力を形成する。従って、可動磁気バックプレーン２２は、固定コイルモジュール２１に対して第１方向に沿ってスライドする。
【００３１】
一実施形態では、リニアエンコーダ７４は、ベース１０とリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２との間に配置され、固定コイルモジュール２１及びベース１０に対する可動磁気バックプレーン２２の線形変位を検出するように構成される。
【００３２】
一実施形態では、ロードセル３０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行な２つの対向する側を有する。ロータリーモータ４０とリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２は、それぞれロードセル３０の２つの対向する側に接続されている。即ち、ロードセル３０は、ロータリーモータ４０と可動磁気バックプレーン２２との間に取り付けられている。更に、ロードセル３０、可動磁気バックプレーン２２及び固定コイルモジュール２１の少なくとも２つは、第２方向のベース１０上に部分的に重なり、積み重ねられている。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向だが、この限りではなく、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直な方向である。一実施形態では、ベース１０上のロードセル３０の投影と、ベース１０上のリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２の投影は、部分的に重なっている。更に、ベース１０上の可動磁気バックプレーン２２の投影と、ベース１０上の固定コイルモジュール２１の投影は、部分的に重なっている。それによって、リニアアクチュエータ１の全体のサイズの最小化が容易になる。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０は、力変換器の一種である。可動磁気バックプレーン２２は、ロードセル３０とロータリーモータ４０を一緒に移動するように駆動する。ロータリーモータ４０の端部が第１方向に加えられた力を受けると、ロードセル３０は、ロータリーモータ４０によって加えられた力を電気信号に変換するように構成され、その結果、ロータリーモータ４０から発生する力を測定するとともに規格化する。ロードセル３０に加えられる力が増加するにつれて、電気信号は比例して変化する。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０は、歪みゲージロードセルであり、これは、非常に正確で、用途が広く、費用効果が高いので理想的である。ロードセル３０の構造については、後述する。
【００３３】
一実施形態では、ロータリーモータ４０は、第１方向と平行な中心軸Ｃを中心に回転され、連結部４１を更に含む。ロータリーモータ４０は、連結部４１を介してロードセル３０に取り付けられ、ロードセル３０とリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２と一緒に第１方向に沿って移動するように構成されている。第１方向は例えばＺ軸方向であるが、この限りではない。限定はされないが、好ましくは、連結部４１は、Ｌ字形状である。更に、ロータリーモータ４０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）と平行な中心軸Ｃを中心に回転可能である。一実施形態では、ロータリーモータ４０は、ロータリーモータ４０の端部に配置され、部品のピッキングと配置のプロセスを実行するように構成された加工ヘッド４２を更に含むが、本開示はそれに限定されない。
【００３４】
一実施形態では、リニアアクチュエータ１は、落下防止モジュール５０を更に含む。限定はされないが、好ましくは、落下防止モジュール５０は、可動磁気バックプレーン２２の落下を防ぐために、ベース１０とリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２の間に配置される。限定はされないが、好ましくは、落下防止モジュール５０は、ばねであり、ベース１０とリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２にそれぞれ接続された２つの対向する端部を含む。いくつかの他の実施形態では、落下防止モジュール５０は、ロータリーモータ４０の落下を防止するために、ベース１０とロータリーモータ４０との間に配置されている。勿論、本開示はこの限りではない。
【００３５】
一実施形態では、リニアアクチュエータ１は、通信プリント基板６０と接続盤７０を更に含む。通信プリント基板６０はベース１０に固定要素（即ち、ねじ）を介して取り付けられているため、通信プリント基板６０はベース１０にしっかりと接続されている。接続盤７０はリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２に固定要素（即ち、ねじ）を介して取り付けられているため、接続盤７０は可動磁気バックプレーン２２にしっかりと接続されている。通信プリント基板６０は、第１フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）パネル６１、第１コネクタ６２、第２コネクタ６３、及び第３コネクタ６４を含み、通信プリント基板６０の表面に配置されている。接続盤７０は、第４コネクタ７１、第５コネクタ７２、第６コネクタ７３を含み、接続盤７０の表面に配置されている。一実施形態では、リニアエンコーダ７４は、可動磁気バックプレーン２２に搭載された接続盤７０と、ベース１０に搭載された通信プリント基板６０の間に配置され、固定コイルモジュール２１及びベース１０に対する可動磁気バックプレーン２２の線形変位を検出するように構成されている。限定はされないが、好ましくは、リニアエンコーダ７４は光学定規である。６１は、接続盤７０の第６コネクタ７３に接続され、その結果、通信プリント基板６０は、接続盤７０に電気的に接続される。限定はされないが、好ましくは、第６コネクタ７３は１４ピンコネクタである。限定はされないが、好ましくは、第４コネクタ７１は６ピンコネクタであり、ロータリーモータ４０のエンコーダと接続するように構成されている。ロードセル３０は、第２ＦＰＣ３１を更に含み、接続盤７０の第５コネクタ７２に接続される。限定はされないが、好ましくは、第５コネクタ７２は、８ピンコネクタである。加えて、第１コネクタ６２は、例えばロータリーモータ４０のエンコーダの出力用の６ピンコネクタであるが、この限りではない。限定はされないが、好ましくは、第２コネクタ６３は、通信の出力用の６ピンコネクタである。限定はされないが、好ましくは、第３コネクタ６４は、ホールセンサ又は負の温度係数（ＮＴＣ）センサ用の８ピンコネクタである。
【００３６】
限定はされないが、好ましくは、リニアアクチュエータ１は、リニアモータ２０、ロードセル３０、ロータリーモータ４０、落下防止モジュール５０、通信プリント基板６０及び接続盤７０を収容するように、ベース１０に組み付けられたカバー１１を更に含む。
【００３７】
一実施形態では、リニアアクチュエータ１は、更に駆動部８０に外部接続されている。限定はされないが、好ましくは、駆動部８０はリニアモータ２０とロータリーモータ４０にそれぞれ電気的に接続され、リニアモータ２０とロータリーモータ４０をそれぞれ制御するように構成されている。限定はされないが、例えば、リニアガイドレール１２は、Ｚ軸方向に沿って配置され、可動磁気バックプレーン２２は、駆動部８０の制御によって固定コイルモジュール２１に対してスライドするように構成される。リニアモータ２０は、ケーブル８１を介して駆動部８０に電気的に接続されており、電力及び制御信号がリニアモータ２０に供給される。
【００３８】
一実施形態では、通信プリント基板６０は、ケーブル８２を介して駆動部８０に更に電気的に接続されている。その結果、ロードセル３０及びロータリーモータ４０は、接続盤７０及び通信プリント基板６０を介して駆動部８０に電気的に接続され、駆動部８０は、ロードセル３０のフィードバック及びロータリーモータ４０の情報を受け取ることができる。一方で、ロータリーモータ４０は、電力ケーブル８３を介して駆動部８０に更に電気的に接続されており、電力が、電力ケーブル８３を介してロータリーモータ４０に供給される。本開示はそれに限定されるものではない。
【００３９】
一方で、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）におけるリニアアクチュエータ１全体の重心に対する各主要部品のオフセットを最小化するために、リニアモータ２０、ロードセル３０、通信プリント基板６０、接続盤７０、ロータリーモータ４０のうち、少なくとも２つは、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配置されている。一実施形態では、ロードセル３０、接続盤７０、通信プリント基板６０は、第１方向に配置されている。リニアモータ２０及び通信プリント基板６０も第１方向に沿って配置されている。一実施形態では、ロードセル３０のベース１０への投影と、リニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２のベース１０への投影は、部分的に重なっている。更に、可動磁気バックプレーン２２のベース１０への投影と、固定コイルモジュール２１のベース１０への投影は部分的に重なっている。即ち、ロードセル３０、可動磁気バックプレーン２２及び固定コイルモジュール２１のうちの少なくとも２つは、第２方向においてベース１０上に積み重ねられている。第２方向は、例えばＹ軸方向だがこれに限定されず、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直な方向である。従って、リニアアクチュエータ１を吊り上げて第１方向における部品のピッキングと配置のプロセスに適用する場合、リニアアクチュエータ１を吊り上げやすくなる。
【００４０】
図６〜８は、本開示の第１実施形態による、リニアアクチュエータの振る舞いを概略的に示している。図５〜７に示すように、リニアモータ２０が駆動部８０によって作動すると、可動磁気バックプレーン２２は固定コイルモジュール２１に対してスライドし、可動磁気バックプレーン２２は、ロータリーモータ４０を第１方向に沿って移動するように更に駆動する。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。その際、加工ヘッド４２は、部品９０をピッキングして配置するために利用される。一方で、図５、図７、図８に示すように、駆動部８０によってロータリーモータ４０が作動すると、ロータリーモータ４０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）と平行な中心軸Ｃを中心に回転する。その際、加工ヘッド４２は、それによってピッキングされた部品９０を回転させるために利用される。
【００４１】
限定はされないが、好ましくは、本開示のリニアアクチュエータ１は、部品のピッキングと配置のプロセスに更に適用される。図９は、部品のピッキングと配置の例示的なプロセスを概略的に示している。本開示の複数のリニアアクチュエータ１は、例えば、Ｙ軸方向と平行に一列に配置されているが、この限りではない。複数のリニアアクチュエータ１は、対応する駆動部８０（図５を参照）によって駆動されるので、第１ステージ９１の複数の第１受け座９２に配置された部品９０のピッキングと配置のプロセスがスムーズに行われる。
【００４２】
また、図１０〜図１３は、部品のピッキングと配置の別の例示的なプロセスを概略的に示している。図４、５及び１０に示されるように、本開示のリニアアクチュエータ１の可動磁気バックプレーン２２は、固定コイルモジュール２１に対してスライドするように駆動され、可動磁気バックプレーン２２は、ロータリーモータ４０を第１方向に沿って下向きに移動するように更に駆動する。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。その際、加工ヘッド４２を変位させて部品９０の表面を強制的に押圧し、部品９０を第１ステージ９１の第１受け座９２からピッキングする。部品９０が第１ステージ９１の第１受け座９２からピッキングされた後、図４、図５及び図１１に示すように、リニアアクチュエータ１の可動磁気バックプレーン２２が固定コイルモジュール２１に対してスライドするように駆動され、可動磁気バックプレーン２２は更にロータリーモータ４０を第１方向に沿って上方に移動するように駆動するが、第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。その際、加工ヘッド４２とピッキングされた部品９０は上向きに変位する。このような状況下で、ロータリーモータ４０を作動させて、加工ヘッド４２がピッキングした部品９０を回転させることができ、部品９０を運ぶために、リニアアクチュエータ１全体を駆動して移動させることができる。図４、図５及び図１２に示すように、リニアアクチュエータ１全体が、複数の第２受け座９４を有する第２ステージ９３の上方に移動されると、ロータリーモータ４０は、対応する第２受け座９４に適合するように、部品９０を回転するように駆動される。そして、図４、図５及び図１３に示すように、本開示のリニアアクチュエータ１の可動磁気バックプレーン２２は、固定コイルモジュール２１に対してスライドするように駆動され、可動磁気バックプレーン２２は、ロータリーモータ４０を第１方向に沿って下方に移動するように更に駆動する。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。部品９０が対応する第２受け座９４に取り付けられると、加工ヘッド４２は部品９０を解放し、部品９０は第２ステージ９３の対応する第２受け座９４に配置される。勿論、本考案はこの限りはなく、本明細書では重複して記載されるものでもない。
【００４３】
注目すべきことに、ロードセル３０が第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に平行な２つの対向する側をそれぞれ有している状態で、ロータリーモータ４０及びリニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２がロードセル３０の対向する側面にそれぞれ接続されているので、第１方向におけるピッキング中に、加工ヘッド４２と部品９０との間に発生する前記力を校正できる。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０は、力変換器の一種である。リニアアクチュエータ１が、第１方向に沿った往復運動中の部品のピッキングと配置のプロセスに適用されると、部品９０に加えられた力は、ロードセル３０によって測定され、第１方向に沿った往復運動中の力と位置の校正が実行される。従って、各往復運動の位置精度が維持される。これにより、部品９０のピッキングと配置のプロセスにおける過圧縮や欠けを防ぐことができる。
【００４４】
限定はされないが、好ましくは、本開示のロードセル３０は、歪みゲージロードセルである。図１４は、本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第１構造を概略的に示している。図１５は、本開示で利用されている、歪みゲージの例示的な構造を概略的に示している。図１６は、本開示のロードセルの回路図である。図１７は、ロードセルに力が加えられたときのロードセルの変形を示している。図１８は、ロードセルに加えられた力によって引き伸ばされた、歪みゲージの例示的な形状を示している。図１９は、ロードセルに加えられた力によって圧縮された、歪みゲージの例示的な形状を示している。一実施形態では、リニアアクチュエータ１のリニアモータ２０及びロータリーモータ４０は、ロードセル３０ａの２つの対向する側に取り付けられている。ロードセル３０ａは、リニアモータ２０がロータリーモータ４０を、ロードセル３０ａを介して第１方向に沿って移動するように駆動するとき、ロータリーモータ４０によって加えられる力を測定するように構成される。第１方向は、例えばＺ軸方向であるが、この限りではない。ロードセル３０ａは、ばね要素３２、４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４、及び中空部分３３を含む。ばね要素３２は、第１サイド３０１、第２サイド３０２、第３サイド３０３、及び第４サイド３０４を含む。第１サイド３０１及び第２サイド３０２は互いに対向している。第３サイド３０３及び第４サイド３０４は互いに対向している。また、第３サイド３０３及び第４サイド３０４は、それぞれ第１サイド３０１と第２サイド３０２の間に接続されている。限定はされないが、好ましくは、第１サイド３０１は第１方向（即ちＺ軸方向）に平行であり、第２サイド３０２は第１方向（即ちＺ軸方向）に平行である。また、第３サイド３０３は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直であり、第４サイド３０４は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に垂直である。勿論、本開示はそれに限定されない。一実施形態では、４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４は、ばね要素３２の第３サイド３０３と第４サイド３０４とに固定され、対称的に配置されている。限定はされないが、好ましくは、歪みゲージＳ１及びＳ４は、互いに空間的に対応する２つの歪みゲージであり、それぞれ第３サイド３０３及び第４サイド３０４に対称に配置されている。限定はされないが、好ましくは、歪みゲージＳ２及びＳ３は、互いに空間的に対応する２つの歪みゲージであり、それぞれ第３サイド３０３及び第４サイド３０４に対称に配置されている。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０ａのばね要素３２は、アルミニウム、合金鋼、又はステンレス鋼でできている。中空部分３３は、ばね要素３２を貫いている。第１方向（即ち、Ｚ軸方向）においてロータリーモータ４０がロードセル３０ａの第２サイド３０２に力を加えると、第２サイド３０２は第１サイド３０１に対して移動し、ばね要素３２がわずかに変形するが、過負荷にならない限り常に元の形状に戻る。ばね要素３２が変形すると、ばね要素３２に固定された歪みゲージＳ１〜Ｓ４も形状が変化し、ロータリーモータ４０によって第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に加えられた力は、特定の範囲で測定されるとともに規格化される。各歪みゲージＳ１〜Ｓ４は、ジグザグ状に設けられたワイヤＷ０又は金属の薄片によって構成され、ばね要素３２に取り付けられている。一実施形態では、図１６に示すように、４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４がブリッジ回路に設定されている。歪みゲージＳ１〜Ｓ４の形状が変化すると、その電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４に変化が生じる。歪みゲージＳ１〜Ｓ４の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４に生じる変化は、電圧Ｖとして測定できる。電圧Ｖの変化は、ロードセル３０ａに加えられる力の量に比例し、つまり力の量は、ロードセル３０ａの出力から計算できる。図１７〜図１９に示すように、ロードセル３０ａの端部がロータリーモータ４０からの力を受けると、ロードセル３０ａは、ロータリーモータ４０から加えられた力を電気信号に変換するように構成され、ロータリーモータ４０から発生する力が測定されるとともに規格化される。ロードセル３０ａに加えられる力が増加するにつれて、電気信号は比例して変化する。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０ａの端部に力が加わると、引張り力によって歪みゲージＳ１及びＳ３が引き伸ばされ、歪みゲージＳ１及びＳ３のワイヤＷ１が長くなるので、電気抵抗Ｒ１及びＲ３が増加する。圧縮力は逆の働きをする。ロードセル３０ａの端部に力が加わると、歪みゲージＳ１及びＳ３が圧縮され、歪みゲージＳ１及びＳ３のワイヤＷ２が短くなり、歪みゲージＳ１及びＳ３に対応する電気抵抗Ｒ１及びＲ３が減少する。歪みゲージＳ１〜Ｓ４をばね要素３２に取り付けた状態によって、ロードセル３０ａが、特定の範囲で測定されるとともに規格化されるべき微小な変化を反映することが容易になる。勿論、本開示はこの限りではない。
【００４５】
図２０は、本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第２構造を概略的に示している。一実施形態では、ロードセル３０ｂの構造、要素及び機能は、図１４のロードセル３０ａと同様である。前記実施形態と同様の数字で示される要素及び特徴は、類似の要素及び特徴を意味し、本明細書では重複して記載されていない。一実施形態では、ロードセル３０ｂは、更に２つの制限部３４を含み、２つの制限部３４は、ばね要素３２に接続されている。また、２つの制限部３４は、第１サイド３０１から第２サイド３０２に向かう方向に沿うように中空部分３３に延在しており、且つ、歪みゲージＳ２及び歪みゲージＳ３に空間的に対応している。また、変形の第１方向において、ばね要素３２と２つの制限部３４との間に２つの隙間ｇが形成されている。限定はされないが、好ましくは、２つの隙間ｇは、それぞれ円弧形状である。ロードセル３０ｂに過度の力が加えられると、ばね要素３２が２つの制限部３４に接触するまで、ばね要素３２が変形し、対応する隙間ｇが消失する。その際、ロードセル３０ｂの変形は、特定の空間で制限される。制限部３４を介した変位を支持及び制限する効果によって、過度な力の変形によるロードセル３０ｂの破損を防ぐことができる。他の実施形態では、中空部分３３及び制限部３４の断面は、実際の要件に従って調整可能であり、この限りではない。一実施形態では、ロードセル３０ｂは、２つの第１固定穴３５及び２つの第２固定穴３６を更に含む。２つの第１固定穴３５は、ロードセル３０ｂを可動磁気バックプレーン２２に取り付けるために、ねじ又はボルトと係合するように構成されている。２つの第２固定穴３６は、ロードセル３０ｂをロータリーモータ４０の連結部４１に取り付けるために、ねじ又はボルトと係合するように構成されている。従って、リニアモータ２０及びロータリーモータ４０は、ロードセル３０ｂの第１サイド３０１、第２サイド３０２にそれぞれ接続され、ロードセル３０ｂは、力変換器として、第１方向においてリニアモータ２０とロータリーモータ４０の間で機能する。その結果、ロータリーモータ４０によって第１方向に平行に加えられた力は、電気信号に変換される。
【００４６】
図２１及び図２２は、本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第３構造を概略的に示している。図２３は、図２１のロードセルの正面図である。図２４は、図２３のゾーンＰ１の拡大図である。
一実施形態では、ロードセル３０ｃの構造、要素、及び機能は、図２０のロードセル３０ｂと同様である。前記実施形態と同様の数字で示される要素及び特徴は、類似の要素及び特徴を意味し、本明細書では重複して記載されていない。一実施形態では、ロードセル３０ｃは、２つの制限部３４を含み、２つの制限部３４は、第１サイド３０１から第２サイド３０２に向かう方向に沿うように中空部分３３に延在している。第１サイド３０１から第２サイド３０２に向かう方向は、Ｘ軸方向と逆の方向である。２つの制限部３４は、それぞれ２つの歪みゲージＳ２及びＳ３に空間的に対応し、対応する歪みゲージＳ２及びＳ３に隣接している。限定はされないが、好ましくは、ばね要素３２及び制限部３４は、一体的に形成されており、アルミニウム、合金鋼、又はステンレス鋼でできている。２つの隙間ｇが形成され、各隙間ｇは、第１方向においてばね要素３２と対応する制限部３４との間に形成されている。２つの隙間ｇはそれぞれ、１組の歪みゲージＳ２及びＳ３に空間的に対応している。一実施形態では、隙間ｇは対向距離Ｄを含み、対向距離Ｄは、ばね要素３２と第１方向の対応する制限部３４との間にある。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。ロードセル３０ｃに、例えば第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って力が加えられると、又は第１方向の逆方向に力が加えられると、ばね要素３２が変形し、対応する隙間ｇの対向距離Ｄが徐々に減少する。隙間ｇの対向距離Ｄが消失するまで、特定の範囲でロードセル３０ｃに加えられる力がロードセル３０ｃによって正確に測定される。一方で、ロードセル３０ｃに特定の範囲を超えて過度の力が加えられると、対応する隙間ｇの対向距離Ｄは完全に消失するが、ロードセル３０ｃの変形は、制限部３４によって特定の空間に限定される。つまり、対向距離Ｄは力に反比例する。２つの隙間ｇのうちの１つの対向距離Ｄがゼロに減少すると、力は特定の範囲より大きくなり、ばね要素３２は、２つの制限部３４によって支持され、ばね要素３２の変形を制限する。限定はされないが、好ましくは、ロードセル３０ｃは、制限部３４とばね要素３２との間の０．２ｍｍの対向距離Ｄを有する、２つの隙間ｇを含み、５ｋｇ未満の力を測定するために利用される。２つの制限部３４とばね要素３２との間の２つの隙間ｇの設計により、ロードセル３０ｃに加えられる５０ｋｇの過度な力は、ロードセル３０ｃのばね要素３２を破損することなく入手可能である。制限部３４を介した変位を支持し制限する効果によって、過度な力の変形によるロードセル３０ｃのばね要素３２の破損を防ぐことができる。他の実施形態では、中空部分３３及び制限部３４の断面は、実際の要件に従って調整可能であり、この限りではない。
【００４７】
図２５は、本開示で利用されている、ロードセルの例示的な第４構造を概略的に示している。図２６は、図２５のロードセルの正面図である。一実施形態では、ロードセル３０ｄの構造、要素、及び機能は、図２０のロードセル３０ｂのものと同様である。前記実施形態と同様の数字で示される要素及び特徴は、類似の要素及び特徴を意味し、本明細書では重複して記載されていない。一実施形態では、ロードセル３０ｄは、ばね要素３２の第１サイド３０１と制限部３４との間に接続された接続部３７を更に含む。限定はされないが、好ましくは、ばね要素３２及び接続部３７は、変形に必要な伸縮性を提供するためにアルミニウムでできている。限定はされないが、好ましくは、制限部３４は、変位を支えて制限するために必要な剛性を提供するためにステンレス鋼でできている。一方で、図２３のロードセル３０ｃと比較すると、ロードセル３０ｄの制限部３４の体積は減少し、ロードセル３０ｄの中空部分３３の体積は増加している。ロードセル３０ｄの各隙間ｇは、ロードセル３０ｃの距離Ｄと同じ距離Ｄを有する。制限部３４に対する中空部分３３の体積比を大きくすることにより、ロードセル３０ｄの全体重量を容易に低減することができる。他の実施形態では、中空部分３３及び制限部３４の断面は、実際の要件に従って調整可能であり、この限りではない。
【００４８】
図２７は、本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。図２８は、本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。図２９は、本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。図３０は、本開示の第２実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。一実施形態では、リニアアクチュエータ１ａの構造、要素、機能は、図１〜図５のリニアアクチュエータ１と同様である。前記実施形態と同様の数字で示される要素及び特徴は、類似の要素及び特徴を意味し、本明細書では重複して記載されていない。一実施形態では、接続盤７０、ロードセル３０、ロータリーモータ４０は、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配置されている。また、ロードセル３０とロータリーモータ４０は、Ｌ字型の連結部４１を介して組み立てられている。第１実施形態におけるリニアアクチュエータ１の配置と比較すると、リニアアクチュエータ１ａの配置は、スペースを節約し、全体のサイズを最小化するという利点がある。勿論、リニアアクチュエータ１とリニアアクチュエータ１ａの配置は、実際の要件に応じて調整可能である。本開示はそれに限定されず、本明細書では重複して記載されていない。
【００４９】
図３１は、本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略外観図である。図３２は、本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略内部図である。図３３は、本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータを示す概略分解図である。図３４は、本開示の第３実施形態による、リニアアクチュエータの固定コイルモジュールに対してスライドする可動磁気バックプレーンを示している。一実施形態では、リニアアクチュエータ１ｂの構造、要素、機能は、図１〜図５のリニアアクチュエータ１と同様である。前記実施形態と同様の数字で示される要素及び特徴は、類似の要素及び特徴を意味し、本明細書では重複して記載されていない。一実施形態では、ロードセル３０は、可動磁気バックプレーン２２上に第２方向に取り付けられ、積み重ねられている。第２方向は、Ｙ軸方向などで、第１方向に垂直な方向である。即ち、ロードセル３０のベース１０への投影と、可動磁気バックプレーン２２のベース１０への投影は、部分的に重なっている。また、ロードセル３０とロータリーモータ４０ａは、連結部４１に隣接して取り付けられているため、ロードセル３０とロータリーモータ４０ａは、第１方向に配置されている。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。また、通信プリント基板６０ａは、リニアモータ２０及びロードセル３０に隣接して第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に配置されている。接続盤７０ａは、リニアモータ２０に取り付けられて積み重ねられている。その結果、リニアモータ２０、ロードセル３０、ロータリーモータ４０ａ、通信プリント基板６０ａ、及び接続盤７０ａは、第１方向に配置される、リニアアクチュエータ１ｂのスリムな配置を実現している。第１方向は、例えばＺ軸方向だが、この限りではない。リニアアクチュエータ１ｂのスリムな配置によって、リニアアクチュエータ１ｂを第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に吊るすと、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って配置される各要素が、第１方向（即ち、Ｚ軸方向）におけるリニアアクチュエータ１ｂ全体の重心に近づく。第１方向（即ちＺ軸方向）における部品のピッキングと配置のプロセスに、リニアアクチュエータ１ｂを適用すると、リニアアクチュエータ１ｂを吊るしやすく、第１方向のリニアアクチュエータ１ｂ全体の重心に対する各要素のオフセットを最小化しやすい。それによって、リニアアクチュエータ１ｂのＸ軸方向又はＹ軸方向に沿った方向の移動や、第１方向に沿ったリニアアクチュエータ１ｂのロータリーモータ４０ａに加えられる力による揺れを防ぎやすくなる。一方で、一実施形態では、通信プリント基板６０ａは、統合コネクタ６１ａを含み、ロードセル３０のフィードバック及びロータリーモータ４０ａの情報を駆動部８０に送信するためのケーブル８２ａを介して、駆動部８０に電気的に接続するように構成されている。また、リニアモータ２０及びロータリーモータ４０ａは、電力ケーブル８１ａを介して駆動部８０に電気的に接続されるため、リニアモータ２０及びロータリーモータ４０ａに電力が供給される。一実施形態では、リニアエンコーダ７４ａが、リニアアクチュエータ１ｂ全体の体積を最小化するために可動磁気バックプレーン２２に取り付けられた接続盤７０ａの下に、更に配置される。一実施形態では、落下防止モジュール５０は、ベース１０と連結部４１との間に配置されており、ロータリーモータ４０ａ、ロードセル３０、リニアモータ２０の可動磁気バックプレーン２２は、連結部４１に取り付けられている。その際、それによって、可動磁気バックプレーン２２、ロードセル３０、ロータリーモータ４０ａの落下を防ぐことができる。限定はされないが、好ましくは、落下防止モジュール５０は、ばねであり、ベース１０と連結部４１にそれぞれ接続される２つの対向する端部が含まれている。勿論、他の実施形態では、リニアモータ２０、ロードセル３０、ロータリーモータ４０ａ、落下防止モジュール５０、通信プリント基板６０ａ、及び接続盤７０ａの配置は、実用的な要件に従って調整可能である。本開示はそれに限定されず、本明細書では重複して記載されていない。
【００５０】
上記の説明から、本開示は、特定の範囲の下で発生する力をリニアアクチュエータが校正しやすいように、リニアアクチュエータ用のロードセルを提供する。リニアモータとロータリーモータはロードセルの２つの対向する側に接続されているため、リニアアクチュエータの全体サイズを最小化するように、ロードセルとリニアモータは部分的に重なり合い、ベースに積み重ねられる。更に、第１方向におけるリニアアクチュエータ全体の重心に対するオフセットを最小化するために、主要部品の少なくとも２つが第１方向に沿って配置されている。それによって、リニアアクチュエータを吊るしやすく、第１方向における部品のピッキングと配置のプロセスに適用しやすくなる。即ち、本開示のリニアアクチュエータは、ロードセルを搭載してスリムな配置を形成している。リニアアクチュエータを部品のピッキングと配置のプロセスに適用すると、リニアアクチュエータ全体の支持と重心が、部品のピッキングと配置の方向にオフセットされる。スリムな配置とともに、移動や力による揺れを防ぎやすくなる。また、リニアアクチュエータによって発生する力を校正するためにロードセルを用いて、リニアアクチュエータを往復運動における部品のピッキングと配置のプロセスへ適用すると、部品へ加えられる力がロードセルによって測定され、往復運動中の力と位置の校正が実行される。これにより、各往復運動の位置精度が維持される。それにより、部品をピッキングして配置するプロセスにおける過圧縮や欠けを防ぐことができる。更に、ロードセルは、たとえば、ばね要素と特定の範囲の力を測定するための歪みゲージのセットを含む歪みゲージロードセルである。ロードセルに力がかかると、ロードセルのばね要素がわずかに変形し、過負荷にならない限り、常に元の形状に戻る。ばね要素が変形すると、ばね要素に配置された歪みゲージもまた変形し、歪みゲージの変形が電気信号に変換され、リニアアクチュエータに接続された駆動部へフィードバックされる。つまり、力の大きさはロードセルの出力に基づいて計算され、リニアアクチュエータに接続された駆動部へフィードバックされる。それによって、リニアアクチュエータに接続された駆動部がリニアアクチュエータを制御し、部品のピッキングと配置のプロセスの位置精度を維持しやすくなる。また、動作中の温度効果を排除し、力の再現性を実現する。一方で、ロードセルの不可逆的な永久変形や材料損傷を引き起こす過負荷を回避するために、ロードセルの構造に制限部の特別な設計が導入されている。ロードセルは、特定の空間で変形する。制限部を介して変位を支持して制限する効果によって、過度な力の変形によるロードセルの破損を防ぐことができる。
【００５１】
本開示は、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられているものに関して説明してきたが、本開示は、開示された実施形態に限定される必要はないことを理解されたい。それどころか、添付の特許請求の範囲の趣旨に含まれる様々な変更及び類似の配置を網羅することを意図しており、そのような変更及び類似の構造のすべてを包含するように、最も広い解釈が適用されるべきである。
【符号の説明】
【００５２】
１、１ａ、１ｂ：リニアアクチュエーター
１０：ベース
１１：カバー
１２：リニアガイドレール
２０：リニアモータ
２１：固定コイルモジュール
２１１：コイル部材
２２：可動磁気バックプレーン
２２１：磁石部材の第１グループ
２２２：磁石部材の第２グループ
２３：スライド部材
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ：ロードセル
３０１：第１サイド
３０２：第２サイド
３０３：第３サイド
３０４：第４サイド
３１：第２ＦＰＣ
３２：ばね要素
３３：中空部分
３４：制限部
３５：第１固定穴
３６：第２固定穴
３７：接続部
４０、４０ａ：ロータリーモータ
４１：連結部
４２：加工ヘッド
５０：落下防止モジュール
６０、６０ａ：通信プリント基板
６１：第１ＦＰＣパネル
６１ａ：統合コネクタ
６２：第１コネクタ
６３：第２コネクタ
６４：第３コネクタ
７０、７０ａ：接続盤
７１：第４コネクタ
７２：第５コネクタ
７３：第６コネクタ
７４、７４ａ：リニアエンコーダ
８０：駆動部
８１、８２、８２ａ：ケーブル
８１ａ、８３：電力ケーブル
９０：部品
９１：第１ステージ
９２：第１受け座
９３：第２ステージ
９４：第２受け座
ｇ：隙間
Ｃ：中心軸
Ｄ：対向距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：抵抗
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：歪みゲージ
Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２：ワイヤ
Ｘ、Ｙ、Ｚ：軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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