JPH08206932A - 製品の自動組立装置および自動組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】部品を正確に動かし位置決めして組み立てるた
めの装置を提供する。 【解決手段】装置１００は、磁石１０８が取り付けられ
たハウジング２２を含む。空気圧回転アクチュエータは
装置に取り付けられていて、連結部材は回転アクチュエ
ータと把持部２４とを接続して把持部に望ましい回転を
与える。真空源が、損壊しやすい部品を拾い上げるため
に把持部に接続される。装置の動作において、電流が選
択的にコイル１０２に流され、この電流により磁界内で
コイルピストン１０６と付属の把持部が動かされ、望ま
しい移送位置に部品を位置決めする。また、回転アクチ
ュエータは望ましい回転位置に把持部を動かすように付
勢される。加えて、位置センサが装置に取り付けられ、
コイルピストンの位置を決定し、コントローラが装置に
組み込まれて並進運動と回転動作に際してコイルピスト
ンと把持部の動きを制御するためにこの決定された位置
が利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に製品の自動組立
に有用な装置に関し、特に、製品の自動組立工程におい
て部品を調べ、組み立て、位置決めするのに有用な装置
に関する。本発明は、限定されるものではないが、特
に、自動的に組み立てられる処理工程の間、適当な移送
方向及び回転方向の整合をなすにあたって、比較的損壊
し易い組立部品を迅速に移動させ、且つ精密に位置決め
するために有益な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製品の自動組立のために有用な多数の装
置が長年使用されてきた。例えば、自動組立装置が完成
品の製造組立において従うべき方法、手順および工程の
効率と精度を増加させる観点で採用されてきた。実際、
非常に多数の消費者向けの製品は自動組立装置を組み込
んだ組立ラインで製造されている。

【０００３】製造される製品が複雑になるにつれて、製
品を製造するために要求される機械の複雑さも比例して
増加してきている。部品が繊細でこわれ易く精度が重要
である場合には特にそうである。例えば、多くの製品で
その製造工程において非常に小さく軽い部品を精度よく
位置決めし組み立てる必要がある。特に、これらの工程
は、部品をある位置に直線的にある方向に移送するこ
と、および他の部品と組み立てるためにその部品を動か
すための力との関係において精度が要求される。

【０００４】部品の回転移送は比較的低い精度で容認さ
れることがある。例えば、約９０度又は約１８０度の回
転移送の遂行だけを求める作業もある。

【０００５】さらに、品質管理の目的のためには、部品
が製品の組立の間に位置決めされる精度についてリアル
タイムにチェックする方法が必要となる場合がしばしば
ある。非常に小さくもろい、もしくは軽い部品が製造工
程で使用される場合には、また非常に軽い力もしくは通
常の力のいずれかがそれらの部品の構成組立に要求され
る場合には、これらの考慮が非常に重要になってくる。

【０００６】自動組立に一般に使用される既知の装置の
うち、ソレノイドを組み込んだシステムは非常に精度が
よい。しかしながら、部品を扱っている間にその部品に
ソレノイドが与える力は部品を破壊するようなものであ
り、そのままでは使用できない。他の一般的な装置、例
えば既知のステッパモータについても触れておきたい。

【０００７】一般にステッパモータシステムはその動作
において空間的に精度が良くそれらが発生する力は有効
に制御されうる。しかしながら、ステッパモータは大き
く、軽い力を発生するという特性においては劣る。ある
製造工程では、これらの因子は重大な欠点となる。

【０００８】主に圧縮特性のために、空気圧装置が高い
精度で作業を遂行することは知られていない。しかしな
がら、空気圧装置が精密な装置におけるある動作の遂行
に適する場合もある。この例としては、移送装置内に用
いられる場合が挙げられる。移送装置内では組立部品の
求められる回転動作が、高精度を必要とすることなく、
約９０度または約１８０度の回転だけであることがあ
る。そのような必要性は自動整列特性を備えた、部品の
組立時や、包装のためベルトコンベア上に部品を置く場
合に生じる。結論として、本発明は上記の種類のシステ
ムにおいて直面する力と空間的問題に出会うことなく電
気的に動作するあるシステムが組立工程中に部品を正確
に位置決めするのに有効であることを確認したものであ
る。

【０００９】本発明は、また、精密移動用装置のある応
用において、空気圧によって駆動される回転アクチュエ
ータを使用して、動作の回転モードが効果的かつ経済的
に実現されることも認識している。特に、ボイスコイル
線形モータがこれらの目的に合い、その結果、かなり高
い耐性回転動作の実現のために、空気圧回転アクチュエ
ータはボイスコイル線形モータと結合できることを確認
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】“ Voice Coil Linear
Motor with Integral Capacitor”という名称で且つス
タウト（Ｓｔｏｕｔ）に与えられた米国特許第４, ４９
８, ０２３号には、本発明に関連する事項のいくつかが
記載されている。しかしながら、重要な事項のすべてを
取り上げているわけではない。

【００１１】例えば、本発明は、部品が互いに相対的に
動くにつれて、部品間で正確に同心円動作を維持するこ
とに関する。スタウトはこの問題を正確には述べてはい
ない。さらに、本発明は、スタウトの引例で開示された
シリンダ状のコイルでは達成できないコンパクトな構成
の装置を目指している。

【００１２】本発明はまた、作業対象部品またはワーク
ピースが移送動作において正確に動かされ、しかもより
大きい誤差で回転させることが重要な場合があることを
認識している。さらに、ある部品を他の部品にねじ込む
ことが必要なときのように、ある部品を他の部品に結合
するために回転させることが必要な場合がある。

【００１３】前記に言及した利点に加えて、ある電気的
システムは最終製品を自動的に組み立てる際に用いられ
る装置に有益である他の特徴を有している。例えば、あ
る電気的システムでは、むしろ、それ自体がコンパクト
な構成とすることができる。さらに、電気的システムで
はシステムの作動を整理し、制御することができる信号
に応答し且つ信号を生成することも可能である。

【００１４】また、多くの部品が比較的損壊しやすくそ
のような部品は把持手段によって押圧力が印加できない
ことが認識されている。最後に、様々な形状の部品を把
持し、精密に解放させることを、典型的な把持機構に起
因するもののように方向性を有する力を分散させること
なしに高い精度で行うことが有利であると認識してい
る。

【００１５】上記に鑑み、本発明は、自動組立工程にお
いて、構成部品を動かし、検査し、位置決めするための
装置を提供することを目的とする。この場合、当該装置
はこわれ易く軽い部品を拾い上げ、移送し、積み上げる
ことができる。

【００１６】本発明の他の目的は、自動組立工程におい
て部品を動かし位置決めするための、非常に軽い力また
は通常の力を有効に制御でき比較的早い応答時間内でそ
のような力を制御することができる装置を提供すること
にある。

【００１７】本発明のさらにまた他の目的は、部品の配
置作業の最終段において最小のはね返りで（即ち、何で
あれ、直線方向にほとんどないように）組立部品を移送
することができる装置を提供することにある。

【００１８】本発明の別の目的は自動組立工程において
部品を動かし、検査し、位置決めするための装置であっ
て、動作の正確さをリアルタイムで確認するために有効
に監視することができる装置を提供することにある。

【００１９】本発明のまたさらに他の目的は、自動組立
工程において部品を動かし位置決めするための装置であ
って、移送されるべきワークピースの移送、回転および
位置決めを適切に制御することができ、部品に対し余剰
な押圧力をかけること、および、解放される部品に方向
性を持った力を分散させることなしに、当該部品を保持
できる装置を提供することにある。

【００２０】本発明のさらに他の目的は、使用が比較的
簡単で、製造が比較的容易で、コストが比較的低い自動
組立装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明は、自動組立処理において組立用部品を移
動させ位置決めするための装置であって、ハウジング
と、前記ハウジングに取り付けられ、磁場を生成するた
めの手段と、前記ハウジングに摺動可能に取り付けら
れ、電流を流すための電気コイルであって、電気コイル
中を流れる電流に応答して前記磁場内での移送動作のた
めに設けられた電気コイルと、前記電気コイルに回転可
能に取り付けられ、前記電気コイルと共に移送動作する
把持部であって、前記部品と係合することが可能な前記
把持部と、前記装置に取り付けられ、前記電気コイルと
共に移送動作する空気圧回転アクチュエータと、前記回
転アクチュエータを前記把持部に接続するための連結部
材と、前記電気コイルと電気的に接続され、前記電流を
供給して前記電気コイルを移送動作させる手段と、前記
回転アクチュエータと空気圧的に接続され、前記回転ア
クチュエータを付勢し、前記把持部を回転させるための
手段と、を具備することを特徴とする。

【００２２】本発明はまた、ワークピースを移送し位置
決めするための装置であって、ハウジングと、前記ハウ
ジングに取り付けられ、突出部を有すると共に、磁界を
生成するための希土類磁石と、前記ハウジングに摺動可
能に取り付けられると共に、前記突出部の回りに設けら
れたボビンと、前記ワークピースを保持するために、前
記ボビンと一緒に移送動作するように前記ボビンに回転
可能に取り付けられた前記把持部と、前記磁界内で電流
を発生するために、前記ボビンに巻かれ、発生された電
流に応答して移送中に前記ボビンを移動するように前記
ボビンに連結されたコイルと、前記ボビンに取り付けら
れ、前記把持部を回転させるために前記把持部と係合可
能な空気圧回転アクチュエータと、前記コイルに電気的
に接続された電流源と、前記把持部を回転するように前
記回転アクチュエータを空気圧的に付勢させるために前
記回転アクチュエータに連結された圧縮気体源と、を具
備することを特徴とする。

【００２３】本発明はさらにまた、磁界を生成するため
の永久磁石と、電流を流すための電気コイルと、前記電
気コイルに接続され部品と係合可能な把持部と、装置に
取り付けられた空圧回転アクチュエータを有し、前記電
気コイルが流れる電流に応答して前記磁界内での移送動
作のために設けられ、前記回転アクチュエータがその回
転のために前記把持部と係合自在である装置を設けるス
テップと、前記把持部の実際の位置と所望の位置との移
送時の差を決定して第１の誤差信号を発生し、前記第１
の誤差信号がゼロより大きい絶対値を有するとき、前記
コイルの移動動作のために電流を前記コイルに流すため
の手段を設けるステップと、前記把持部の実際の位置と
前記所望の位置との回転時の差を決定して第２の誤差信
号を発生し、前記第２の誤差信号がゼロより大きい絶対
値を有するとき、前記回転アクチュエータが前記把持部
を回転させるように付勢するための手段を設けるステッ
プと、からなることを特徴とする。

【００２４】本発明はまたさらに、自動組立処理におい
て組立用部品を動かし位置決めするための装置であっ
て、ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられ、磁
場を生成するための手段と、前記ハウジングに摺動可能
に取り付けられ、電流を流すための電気コイルであっ
て、前記電気コイル中を流れる電流に応答して前記磁場
内での移送動作のために設けられた電気コイルと、前記
電気コイルの移送動作のために前記コイルに回転可能に
取り付けられた中空管状把持部と、前記把持部と前記部
品を係合させるために、前記把持部中に選択的に真空を
付与するための、前記把持部に回転可能に連結された真
空生成手段と、前記コイルに対して、前記把持部の選択
的な回転のために、前記把持部に連結された回転手段
と、前記電気コイルと電気的に接続され、前記電流を供
給して前記電気コイルを移送動作させる手段と、を具備
することを特徴とする。

【００２５】本発明はまた、自動組立処理において組立
用部品を動かし位置決めするための装置であって、ハウ
ジングと、前記ハウジングに取り付けられ、磁場を生成
するための手段と、前記ハウジングに摺動可能に取り付
けられ、電流を流すための電気コイルであって、前記電
気コイル中を流れる電流に応答して前記磁場内での移送
動作のために設けられた前記電気コイルと、前記電気コ
イルの移送動作のために前記コイルに回転可能に取り付
けられた中空管状の把持部と、前記把持部と前記部品を
係合させるために、前記把持部を介して選択的に真空を
付与するための、前記把持部に回転可能に接続された真
空生成手段と、前記電気コイルに取り付けられ、前記電
気コイルの移送動作のために設けられた空気圧回転アク
チュエータと、前記回転アクチュエータを前記把持部に
連結するための連結部材と、前記電気コイルと電気的に
接続され、前記電流を供給して前記電気コイルを移送動
作させる手段と、前記回転アクチュエータと空気圧的に
接続され、前記回転アクチュエータを付勢し、前記把持
部を回転させるための手段と、を具備することを特徴と
する。

【００２６】

【作用】自動組立工程において部品を移送し位置決めす
るための本発明の装置は、ハウジングを含み、前記ハウ
ジングに固着された磁石は前記ハウジング内に磁界を発
生する。磁石は希土類磁石であることが望ましく、前記
ハウジングの中央室を貫通して延びる突出部を持つよう
に形成される。開放通路を備えるように形成されたコイ
ルピストンは、前記ハウジング上で摺動可能に装着さ
れ、通路を貫通して延びる突出部を持つ磁石の回りに位
置決めされる。本発明の他の実施例では、複数の磁石片
が前記ハウジングに取り付けられてもよく、前記コイル
ピストンは前記磁石片間の磁界中で往復運動するように
前記ハウジングに摺動可能に取り付けることができる。
どちらの場合でも、導電性ワイヤがコイルピストンに巻
かれコイル組立体を形成する。

【００２７】本発明に従えば、本発明の装置は、また、
コイルピストンに取り付けられ、供給源から製品組立位
置に移送される間に部品もしくは部品を保持する把持部
を含む。前記把持部は前記コイルピストンと共に直線的
な動作をするように、および棒体の長手方向の軸の回り
で前記コイルピストン上で回転するように前記コイルピ
ストンに取り付けられた中空の棒体であることが望まし
い。

【００２８】装置のある実施例では、前記把持部は移動
されるべき部品をつかむように動作可能な終端部を持
つ。装置の他の実施例では、真空源が前記棒体に接続さ
れ、移送される間、前記棒体に対して部品を保持する前
記中空棒体を介して吸着力を生成する。棒体はスリーブ
内に回転可能に備え付けられ、スリーブを介してその軸
の内部に真空が印加される。スリーブはピストンに対し
て、軸はスリーブに対してそれぞれ真空を保つためにシ
ールされている。

【００２９】本発明の装置の動作では、電流源が設けら
れ、コイル組立体のコイルに直接接続されている。この
電流源からの電流は操作者により望まれるように前記コ
イル中を流れる。前記コイルは前記磁石により生成され
た磁界中に設けられているので、前記コイルを流れる電
流は前記コイルピストンに作用する力を発生する。この
力は前記コイルピストンと前記把持部を前記ハウジング
に対して動かす。

【００３０】加えて、前記装置はそれ自体従来から知ら
れているように移動することができ、装置の移動と装置
の残りの部分に対する前記把持部の移動の協同動作は部
品をある場所から他の場所に移送させるために使用可能
である。

【００３１】位置センサは装置の前記ハウジングに取り
付けられることができ、前記コイルピストンの位置を検
出し、それ故、前記把持部の前記ハウジングに関する移
送位置を検出する。本発明で意図されているように、セ
ンサは比較的複雑でない容量型のセンサであるか、望ま
しくは、より高度な光学エンコーダであってもよい。い
ずれの場合であれ、移送位置センサは前記把持部の動き
を調整し、その出発点と停止点を確立するために使用さ
れる。

【００３２】さらに、移送位置センサにより発生される
信号は前記コイルピストンの動作と移送を制御し、装置
の動作の結果を検討するために使用することができる。
そうするため、装置はマイクロプロセッサを含むように
変更可能であり、マイクロプロセッサは（位置センサに
より示される）前記コイルピストンの実際の位置と（プ
ログラム入力に従った）前記コイルピストンの予め設定
された位置とを比較し、この比較により誤差信号を発生
する。

【００３３】誤差信号の大きさに基づいて、前記コイル
ピストンの制御が、誤差信号をゼロとするように前記コ
イルピストンを動かすことにより達成される。もちろ
ん、これは制御が目的であるならばなされる。一方、検
査と品質管理が目的ならば、誤差信号は維持され、組み
立てられた製品は、誤差信号が確立された許容値を越え
るならば、除外される。

【００３４】本発明装置は製品の部品の移動と位置決め
の双方に関して横方向および回転運動の制御を遂行す
る。ここで意図されるものは、部品を正しく並べること
ばかりでなく、部品を組立の始まった製品の他の部品に
ねじ込むかもしくは螺合する能力を備えることでもあ
る。

【００３５】把持部に回転能力を与えるために、本発明
の一実施例では空気圧駆動による回転アクチュエータを
含み、前記回転アクチュエータはコイルピストンに取り
付けられてコイルピストンと共に移動する。回転アクチ
ュエータの出力軸は装置の把持部にカップリングを介し
て連結され、その結果、回転アクチュエータの付勢作用
下に把持部の回転が生じる。真空把持手段が使われた場
合には、把持部の相対的回転を一層許容しながら真空通
路がシールされる。

【００３６】エンコーダが備えられ、予め決められた基
準に対して、把持部の角度変位を検出するように位置決
めされる。特に、エンコーダの回転体は把持用の棒体に
取り付けられ、光学的エンコーダは前記コイルピストン
に取り付けられている。マイクロプロセッサは光学エン
コーダに電気的に接続され、光学エンコーダが発生する
信号を用いて把持棒体の角度位置を確認する。マイクロ
プロセッサからの信号に従って、回転アクチュエータは
把持棒体を回転させるように付勢される。このようにし
て、マイクロプロセッサからの信号が製品の部品の回転
方向を定めるために使用できる。

【００３７】さらに、数もしくは回転数またはトルクの
許容限界に関する予め決められた指示に従って、マイク
ロプロセッサからの信号は部品を回転させ他の部品にね
じ込みもしくは螺合させるために使用可能である。

【００３８】

【実施の形態】以下に、本発明に係る製品の自動組立装
置およびその方法の好適な実施の形態を図面を参照して
詳細に説明する。

【００３９】図１には、自動組立において組立部品を動
かし位置決めするための装置１１が示されている。

【００４０】図から明らかなように、装置１１は、コン
ベヤ１６から部品１４を抜き取り移送する位置（１１と
表記）と、他の部品１８と係合するように部品１４を置
く位置（１１′と表記）との間で動くように自動組立装
置１２に取り付けられて動作する。組立後、組み合わさ
れた部品１４と１８は、コンベヤ２０により、梱包され
もしくは他の部品（図示せず）とさらに組み合わされる
ように後続の作業場に送られる。

【００４１】装置１１とその動作に関する限り、図１に
示される装置１２は単なる例示にすぎない。実際、装置
１１を複数の予め選択された位置の間を動く種々の装置
（図示せず）に取り付けることも可能である。

【００４２】図２から、装置１１が比較的コンパクトな
ハウジング２２を含み、比較的偏平に形成されているこ
とが明らかであろう。図には示されていないが、この形
状により装置１１は自動組立の効率を改善するための他
の同様の装置と積み重ねて使用することができるという
ことが重要である。図２は、把持部あるいは棒体２４が
ハウジング２２に取り付けられていることも示してい
る。

【００４３】特に、本発明では、把持部の棒体２４は、
図示されるように摺動可能にハウジング２２に取り付け
られ、ハウジング２２を貫通して延びる長い円筒状もし
くは円柱状部材であることが望ましい。ハウジング２２
にはアタッチメント２６、電気回路用コネクタ２８、お
よびセンサ用コネクタ３０が設けられていることも図２
には示されている。

【００４４】特に、本発明によれば、棒体２４は、好ま
しくは、長尺なチューブ部材からなり、ハウジング２２
に摺動可能に取り付けられており、図示されるように、
ハウジング２２を貫通して延在している。図２に示され
るように、ハウジング２２にはアタッチメント２６、電
気的コネクタ２８およびセンサコネクタ３０が設けられ
ている。棒体２４に関する限り、該棒体２４はアタッチ
メント２６とベアリング２７の間のハウジング２２に摺
動自在に取り付けられている。ベアリング２７はハウジ
ング２２上でアタッチメント２６から反対側にある（図
参照）。必要ならば、棒体２４は長手方向の軸に対して
回転させることができる。

【００４５】図３は本発明の装置１００の一実施例であ
る。当該実施例の装置１００は、ほぼ偏平な形状で示さ
れている電気コイル１０２を含む。しかしながら、コイ
ル１０２の実際の形状はあまり重要でなく、製造者の要
求により決定される部分が多い。実際、コイル１０２は
円筒形として示されていてもよい。いずれの場合にも、
コイル１０２の巻線はともかく中空空間を囲むように形
成されなければならない。

【００４６】図３は、コイル１０２がコイルピストン１
０６の拡張部１０４の回りを囲繞していることを示して
いる。装置１００のこの実施例ではコイルが囲繞してい
る特定の構造を示しているが、そのような構造を必要と
しないコイルが市販されていることを当業者は知ってい
るであろう。

【００４７】もちろん、そのようなコイルも本発明で使
用可能である。それにもかかわらず、コイル１０２は、
コイルピストン１０６に物理的に取り付けられ、コイル
ピストン１０６と一緒に動くことができるということが
重要である。さらに、把持部の棒体２４がコイルピスト
ン１０６に動作可能に取り付けられ、コイルピストン１
０６と一緒に動くことができると言うことも本発明では
重要である。

【００４８】磁石１０８は装置１００のハウジング２２
に取り付けられており、磁石リターン１１０はハウジン
グ２２に磁石１０８から離されて取り付けられており、
有効な磁場がコイル１０２の周囲に形成されている。磁
石１０８は３５メガエルステッドの永久磁石としての能
力を有する希土類磁石であることが望ましい。

【００４９】本発明で意図されるように、コイル１０２
は磁石１０８を囲むか、もしくは本発明の他の実施例と
して以下に論ずるように、コイル１０２は複数の磁石片
間を動けるように位置決めされていてもよい。これによ
りコイル１０２、磁石１０８、および磁石リターン１１
０の間の協調動作が確保され、コイル１０２の一部は磁
石１０８と磁石リターン１１０の間を動くことができ
る。

【００５０】コイルピストン１０６は、リニアベアリン
グ１１２に固着され、リニアベアリング１１２はベアリ
ングレール１１４に摺動可能に取り付けられている。ベ
アリングレール１１４は次いでハウジング２２に固定さ
れている。この構成によりコイルピストン１０６とコイ
ル１０２が取り付けられたリニアベアリング１１２はハ
ウジング２２内で摺動可能である。

【００５１】結果として、コイル１０２の巻線は磁石１
０８による磁界にほぼ直交するように向くので、コイル
１０２に電流を流すとコイルピストンに作用する力が発
生し、コイル組立体、すなわちコイル１０２とコイルピ
ストン１０６をハウジング２２内で動かすように作用す
る。この動きは監視され制御される必要がある。加え
て、上記のように、把持部の棒体２４を並進および回転
の両様に動かす能力を有する装置１１の実施例では、こ
れらの動きを独立に制御するための手段が必要となる。
以下に把持部の棒体２４の並進動作と制御をまず説明
し、次いで、把持部の棒体２４の回転動作と制御を説明
する。

【００５２】コイル１０２の動作の制御と把持部２４の
制御はハウジング２２に対するコイルピストン１０６の
位置を監視することにより達成される。これはダイナミ
ックスリサーチコーポレーション社製のモデルＳＲＬ４
エンコーダのようなハウジング２２に固着されたエンコ
ーダ１２２を用いてなされる。

【００５３】特に、装置１００では、ブラケット１１６
はリニアベアリング１１２に固着され、それに蝕刻ある
いは印刷されたスケール１２０付のガラスエンコーダ摺
動部１１８が該ブラケット１１６に固着されている。従
って、ガラスエンコーダ摺動部１１８はリニアベアリン
グ１１２とコイルピストン１０６と一緒に動く。以下に
詳細に述べるように、装置１００はガラスエンコーダ摺
動部１１８の位置に関するエンコーダ１２２からの情報
を用いて、コイルピストン１０６、従って、把持部２４
のハウジング２２に対する位置を正確に定めることがで
きる。この構成を用いることにより、１ミリメートルの
１００分の５（０．０５ｍｍ）のオーダーの精度で棒体
２４の実際の位置を決めることができる。さらに、棒体
２４は磁石（図示せず）を有してもよく、その場合、磁
石は棒体と一緒に動くように該棒体２４に取り付けられ
る。

【００５４】ハウジング２２に固着された他の磁石１２
４は把持部の棒体２４に取り付けられた磁石と磁気的に
係合するように電気的に励起され、把持部の棒体２４と
その関連する磁石組立体とを装置１００のアイドル時間
中、引っ込んだ、あるいは、後退した位置に保持する。
棒体２４の磁石または磁石１２４の位置は棒体２４の後
退位置で棒体２４がハウジング２２と正しく係合できる
ように調整可能である。

【００５５】装置１１の他の実施例の詳細を図４を参照
して説明する。装置１１は、（前述の実施例におけるコ
イルピストン１０６と同様な）ボビン３２を有し、ボビ
ン３２は中空部を持つように形成されている。

【００５６】ボビン３２はハウジング２２のように比較
的偏平であり、一般に箱形形状をしている。さらに。ボ
ビン３２は摺動機構３６に摺動可能に取り付けられてお
り、機構３６はハウジング２２に固着されている。この
機構３６はボビン３２が移動する間に発生する摩擦力が
最小となる非常に軽くて精度のよい手段であることが望
ましい。

【００５７】機構３６はいくつかの方法で確立される
が、それらはすべて当業者に知られている。走行ストッ
パを設けてもよく、そのストッパにより機構３６に沿っ
てボビン３２が走行できる距離を制限することができ
る。この走行の長さは２から４インチの間の範囲にある
ことが望ましい。

【００５８】結果的に、ボビン３２は機構３６に沿って
自由に摺動することができ、この距離内でハウジング２
２内で往復運動をする。把持部２４がボビン３２と共に
リニアな運動をするようにボビン３２に取り付けられて
いるということを認識することが重要である。

【００５９】図４はまた、磁石３８がハウジング２２の
内部に取り付けられていることを示している。特に、磁
石３８は突出部４０を持って形成され、ハウジング２２
内に位置決めされて磁石３８の突出部４０がボビン３２
の中空部３４中に延びている。

【００６０】磁石３８は希土類元素でできた市販のもの
が望ましい。例えば、ネオジウムの３５メガガウスエル
ステッド磁石が本発明での使用には適している。さら
に、磁石３８は、約３５メガガウスエルステッドのオー
ダーの磁化力で動作することができる永久磁石であるこ
とが望ましい。

【００６１】磁石３８が、図４に示されるように、ハウ
ジング２２内に位置決めされるとき、磁石３８の極はハ
ウジング２２に作用するように向いていることができ、
ハウジング２２内でボビン３２が往復運動する方向にほ
ぼ直交する磁束を有する磁界が生じる。

【００６２】装置１１はコイル４２を含み、コイル４２
はボビン３２に巻かれた電線４４からなる。ボビン３２
の回りのコイル４２の巻線は、コイル４２とボビン３２
を有効に結合するように十分に固く巻かれていることが
重要である。電線４４の終端４４ａ、４４ｂはコネクタ
２８に電気的に接続され、外部電圧源４６（図７に示
す）はコイル４２を励起するために使用される。当業者
には明らかなように、電圧源４６からの電流がコイル４
２を介して流れるとき、磁石３８により発生される磁界
中に置かれたコイル４２では、ボビン３２をハウジング
２２内で動かす力が当該ボビン３２に作用する。

【００６３】コイル４２を流れる電流の大きさ、方向、
期間に依存して、ボビン３２に作用するように発生する
力を制御することができる。ボビン３２に作用するよう
に発生する力の大きさは、好ましくは０から１００００
グラムの範囲である。

【００６４】本発明では、意図されているように、装置
１００（図３）と同様に、装置１１（図２および図４）
は、約０から２０００グラムの可変の力がプラス・マイ
ナス１グラムのずれで選択的に印加される範囲で動作す
るだろう。さらに、当業者にはよく知られ、上記に示さ
れるように、ボビン３２の走行方向と位置をコイル４２
を介して流す電流の大きさと方向によって制御すること
ができる。

【００６５】装置１１の動作では、ボビン３２とハウジ
ング２２の間の位置関係を決定することできることが重
要である。これを達成するために二、三の位置検出セン
サが示唆できよう。図７を参照すると、センサ４８は装
置１１に組み込まれ、該装置１１のハウジング２２に配
置されたセンサ用コネクタ３０にライン５０を介して接
続されて動作することは明らかであろう。

【００６６】さらに、ライン５０はセンサコネクタ３０
とマイクロプロセッサ７０との間の接続を完成する。実
施例では、位置決めセンサ機能は図５に示されるものの
ように容量インダクタンス（ＬＶＤＴ）センサを用いて
達成されることができる。

【００６７】前記装置１１は中間プレート５２を含み、
中間プレート５２はハウジング２２内でボビン３２と共
に動くように該ボビン３２に固着されている。この中間
プレート５２はプレート５４とプレート５６の間に設け
られ、プレート５４と５６は前記装置１１のハウジング
２２に固定的に接続されている。さらに、プレート５４
と５６はそれぞれライン５８と６０に接続され、実施例
ではライン５８と６０は一緒にライン５０を構成してい
る。

【００６８】結果的に、中間プレート５２がボビン３２
と共に動くにつれて、プレート５４と５６の間の電気的
容量が変化する。この容量の変化は当業者に知られた方
法でセンサ４８により決定され、ハウジング２２に関し
てボビン３２の位置を確認することができる。偏平なプ
レートは同心円問題を取り除き、コイル（熱源）から離
してそれらが配置されるので、センサは正確である。

【００６９】センサ４８の他の実施例では、プレート５
２、５４、５６を備えた容量要素が除かれ、代わりに、
装置１００に関連して先に述べたエンコーダ１２２の如
き光電システムが組み込まれている。特に、スケール６
２はハウジング２２に固着され、図５と６に示されるよ
うに、スケール６２は一般にセンサ４８について先に述
べた実施例のプレート５４と同じ位置に置かれる。

【００７０】加えて、光電検出器６４がボビンと共に移
動するようにボビン３２に固着されている。検出器６４
はフォトダイオード６６と６８を含み、それらは個別
に、あるいは一体として、当業者に知られているように
してスケール６２と相互作用を行い、ハウジング２２に
関してのボビン３２の位置についての情報を提供する。

【００７１】図９を参照すると、本発明の実施例の１つ
は把持部すなわち棒体２４により移動する部品１４に対
して並進と回転の両方の制御を可能にする部品を含む。
特に、本発明の他の実施例と同様に、磁石１０８はハウ
ジング２２に取り付けられ、コイル１０２は磁石１０８
により確立された磁界内に設けられる。

【００７２】また、前述と同様に、コイル１０２はコイ
ルピストン１０６に固着され、コイルピストン１０６は
コイル１０２を流れる電流につれて磁界内でコイルに作
用するように発生される力の影響下にコイル１０２と共
に動く。

【００７３】図９は、また、ケース２００がコイルピス
トンに取り付けられ、その結果、ケース２００がハウジ
ング２２に摺動可能に取り付けられていることを示して
いる。ケース２００とハウジング２２の間のこの取り付
けは、ハウジング２２上のベアリングレール１１４′と
組み合わされたケース２００上のベアリング１１２′と
の相互作用を介して確保される。把持部すなわち棒体２
４は、ケース２００およびコイルピストン１０６と一緒
に並進移送され、ケース２００に回転可能に取り付けら
れていることが図９に示されている。

【００７４】加えて、当業者に知られている電気的サー
ボモータ２０２がコイルピストン１０６と一緒に移送動
作するようにケース２００内に取り付けられている。

【００７５】サーボモータ２０２は連結部材２０４によ
り把持部の棒体２４に接続されているように示されてい
る。特に、以下に詳細に述べるように、連結部材２０４
はサーボモータ２０２から把持部すなわち棒体２４の回
転動作にパワーを伝達する目的で使用される。

【００７６】特に、ここで関連する部分は、図９の矢印
２０５により示されるように、長手方向の軸の回りでの
把持部（棒体）２４の回転にある。光学エンコーダ２０
６はまたサーボモータ２０２およびコイルピストン１０
６と一緒に移送動作するようにケース２００に取り付け
られている。

【００７７】図示されるように、光学エンコーダ２０６
は光源２０８と光検出器２１０を含む。さらに、図９に
示されるように、エンコーダの回転体２１２が把持部
（棒体）２４と一緒に回転動作をするように把持部（棒
体）２４に固着されている。結果的に、把持部（棒体）
２４の回転によるエンコーダの回転体２１２の動きは光
源２０８と光検出器２１０の間を通過する光ビームの遮
断により検出される。これらの遮断は、以下により詳細
に述べる目的のため、マイクロプロセッサ７０に制御ケ
ーブル２１４を介して信号として送られる。特別の光学
エンコーダ２０６とエンコーダの回転体２１２およびそ
れらの動作上の相互作用は当業者によく知られた他の手
段により置換可能であることは明らかである。

【００７８】連結部材２１５はいくつかの構成形態を取
ることができる。詳細には、図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ
に連結部材２１５の３つの可能な構成形態を示してい
る。図１０Ａでは、ベルト駆動機構が示されている。連
結部材２１５のこの構成では、サーボモータ２０２の駆
動シャフト２１６にはプーリ２１８が取り付けられてい
る。同様に、プーリ２２０は把持部（棒体）２４に取り
付けられ、ベルト２２２はプーリ２１８と２２０の周端
部の回りを通過する。結果的に、サーボモータ２０２に
よる駆動シャフト２１６の回転はプーリ２１８とベルト
２２２を介してプーリ２２０に伝達され把持部（棒体）
２４を回転させる。

【００７９】図１０Ｂは、連結部材２１５の他の実施例
を示し、その周辺部に複数の歯２２６を有するギア２２
４がサーボモータ２０２の駆動シャフト２１６に取り付
けられている。また、この実施例では、周辺部に複数の
歯２３０を有するギア２２８が把持部（棒体）２４に取
り付けられている。図に示されるように、ギア２２４の
歯２２６はギア２２８の歯２３０と噛合してサーボモー
タ２０２による駆動シャフト２１６の回転を把持部（棒
体）２４の回転動作に変換する。図１０Ａに示される連
結部材２１５と図１０Ｂに示される実施例との比較で
は、図１０Ｂの実施例のギア２２４、２２６はスリップ
に対する抵抗がより大きいように見受けられる。

【００８０】他方、図１０Ｃに示される連結部材２１５
の実施例は把持部（棒体）２４との物理的接触を要求す
ることなく把持部（棒体）の回転を許容し、これにより
機械的バックラッシュを避けている。

【００８１】図１０Ｃに示される連結部材２１５の実施
例では、把持部（棒体）２４はステータ２３２により囲
まれ、サーボモータ２０２は電気的駆動装置２３４で置
換されている。また、電気的駆動装置２３４には、ステ
ータ２３２に取り付けられた電気的コイル磁石２３８ａ
−２３８ｆの各々に電気的に接続するためにワイヤハー
ネス２３６が使用される。

【００８２】電気的駆動装置２３４は予め決められた順
序で電気的コイル磁石２３８ａ−２３８ｆを流れる電流
を駆動してコイル磁石２３８ａ−２３８ｆの極性を交互
に変える。

【００８３】一層詳細には、コイル磁石２３８ａ、２３
８ｃ、２３８ｅがＮ極に確立されている間にコイル磁石
２３８ｂ、２３８ｄ、２３８ｆはＳ極に確立される。逆
もまた真である。磁石２３８ａ、２３８ｃ、２３８ｅが
Ｓ極ならば、磁石２３８ｂ、２３８ｄ、２３８ｆはＮ極
である。当業者には明らかなように、各磁石２３８ａ−
２３８ｆの分極の極性と強さは電気的駆動装置２３４か
らの電流により制御可能である。

【００８４】図１０Ｃに示される連結部材２１５の実施
例を機能させるためには、ステータ２３２により囲まれ
た把持部（棒体）２４の部分もまた磁化されなければな
らない。例えば、図１０Ｃに示されるように、把持部
（棒体）２４は一方の側２４０がＮ極に、他方２４２が
Ｓ極に磁化される。

【００８５】結果的に、磁化された把持部（棒体）２４
は磁石２３８ａ−２３８ｆの磁極の変化に反応して把持
部の棒体２４を回転させる。勿論、磁石２３８ａ−２３
８ｆを流れる電流に変化がなければ、それにより磁石２
３８ａ−２３８ｆの極性になんらの変化がなければ、把
持部の棒体２４は回転動作に関しては静止したままであ
る。

【００８６】装置１１または１００の他の実施例では、
把持部の棒体２４を回転させるための駆動モータはハウ
ジング２２に直接取り付けられている。この駆動モータ
２５０と駆動モータ２５０から延びる駆動シャフト２５
２が図１１に示される。

【００８７】図１１に示される特定の実施例では、図１
０Ｄを参照してもっともよく理解できるように、ベルト
２５４は駆動シャフト２５２に取り付けられたプーリ２
５６を、ハウジング２２に回転可能に取り付けられてい
るプーリ２５８に接続するために使用される。図１１と
図１０Ｄは本実施例の把持部の棒体２４′が複数のスプ
ライン２６０を含むことを示し、スプライン２６０中の
スプライン２６０ａと２６０ｂは単に例示的に示されて
いる。当業者によく知られているように、スプライン２
６０はプーリ２５８と相互作用して把持部（棒体）２
４′がプーリ２５８と共に回転することを要求しながら
プーリ２５８を介してスプライン２６０が摺動すること
を許す。

【００８８】ケーブル２６２は中央のケーブル２１４に
電気的に接続され、駆動モータ２５０の動作のための電
気的パワーを提供する。すべての重要な観点において、
駆動モータ２５０の動作はサーボモータ２０２と同じで
ある。さらに、光学エンコーダ２０６の動作はサーボモ
ータ２０２／２５０の位置に関わらず同じままである。

【００８９】駆動モータ２５０と把持部（棒体）２４′
との間の連結は図１０Ｄに示される構造に焦点を当てて
きたが、図１０Ｂに示されるような歯付ギアを用いる連
結部材も組み込み可能なことは明らかである。同様に、
図１０Ｃに示される構造が外部取付駆動モータ２５０と
一緒に使用可能である。

【００９０】図１２は装置１１／１００の磁石とコイル
間の協調動作のための他の構成部品を示す。この実施例
では、複数の磁石片２６４と２６６がコイル４２を含む
ハウジング２２に取り付けられ、コイル４２は磁石片２
６４と２６６の間に位置される。

【００９１】一層詳細には、図１２に示されるように、
一連の磁石片２６４ａ、２６４ｂと２６４ｃが積層さ
れ、Ｎ極とＳ極が示されるように配置されて磁石片２６
４の数に従って可変の強さをもつ磁石が確保される。こ
こで、磁石片２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃは単なる例
示である。同様に、一連の磁石片２６６（そのうち磁石
片２６６ａと２６６ｂは例示だが）は図示のように積層
されることができ、磁界の生成を助ける。

【００９２】磁石片２６４と２６６が図１２に示すよう
に配置されると、コイル４２は磁石により効果的に囲繞
され、装置１１に対して先に述べた実施例とは反対に、
コイル４２は、磁石の突出部に対してコイル４２が往復
運動するよりは、むしろ、磁石片２６４と２６６の間で
往復運動するようにハウジング２２に取り付けられる。

【００９３】図１３は、本発明の他の実施例を示す。こ
こで、部品１４の回転が要求される場合であり、しかも
回転モードにおいて要求される精密度が低く且つ限られ
た回転のステップサイズのみが要求される場合の用途に
適したものが示されている。また、図１３は、損壊し易
い部品の精密な取扱いを実現できる真空保持手段の実施
例も示している。この真空保持手段は空気圧回転手段に
関連して示されているが、それは明らかに本発明の他の
実施例とともに使用されることが可能である。ハウジン
グ２２は内側に装着された磁石１０８とベアリングレー
ル１１４と共に示されている。電気的コネクタ２５１、
真空用部品２５３と空気圧用部品２５５はハウジング２
２の壁を貫通して備え付けられた状態で示されている。
前記したとおりに、リニアベアリング１１２はベアリン
グレール１１４に滑動した状態で備え付けられ、コイル
ピストン１０６はリニアベアリング１１２に固定的に装
着されている。リニアベアリング１１２はベアリングレ
ール１１４の軸に沿って移動するように精密に規制され
る。それゆえに、コイルピストン１０６のリニアな移動
も同じく精密に規制される。棒体２４もコイルピストン
１０６とともに移動の精密な規制のために備え付けら
れ、棒体２４はコイルピストン１０６上で回転する。

【００９４】図１４は、コイルピストン１０６の機能的
性質をより詳細に示している。棒体２４はコイルピスト
ン１０６の内部の案内通路２７９内に回転可能に装着さ
れ、コイルピストン１０６に対する横方向の移動に対し
規制を受ける。案内通路２７９と上部および下部ベアリ
ング２８９、２９１は棒体２４を、与えられた軸に沿っ
て回転するように正確に規制する。円筒状のスリーブ２
５７は把持部２４の上部端部近傍の該把持部２４の外部
表面に回転自在に装着されている。

【００９５】円筒状のスリーブ２５７は案内通路２７９
の上部端部近傍にあって、コイルピストン１０６内の円
筒状のキャビテイ２５９内に固定的に嵌合される。円筒
状のキャビテイ２５９は円筒状のスリーブ２５７の軸方
向及び回転動作を規制する。駆動用カップリング２６１
は把持部２４の上端部およびコイルピストン１０６に装
着された空気圧回転アクチュエータ２６３に駆動自在に
備え付けらる。この回転アクチュエータ２６３は当業者
に知られているいかなるサイズのアクチュエータであっ
てもよい。回転アクチュエータ２６３は、加圧気体を用
いた応用例に応じて、特定の用途の要求に応えて、約９
０度、約１８０度、あるいは他の角度でのインクリメン
トをして回転動作をするよう設計されうる。加圧気体
は、空気圧用部品２５５によって空気圧チューブ２６５
を通して、回転アクチュエータ２６３に供給される。こ
の空気圧用部品２５５への気体供給（図示せず）は手動
あるいはマイクロプロセッサ７０で制御されうる。

【００９６】真空ポンプ７２は真空用部品２５３に接続
でき、そこから真空用チューブ２６７へ接続される。該
真空用チューブ２６７は、最終的にコイルピストン１０
６に接続される。特に、真空用チューブ２６７はコイル
ピストン１０６の本体内部の真空用通路２６９に接続さ
れる。真空用通路２６９は円筒状のスリーブ２５７が固
着されている円筒状のキャビテイ２５９に導出される。
円筒状のスリーブ２５７の上端の環状溝に装着された上
部スリーブ用Ｏリング２７５と、円筒状のスリーブ２５
７の下端の環状溝に装着された下部スリーブ用Ｏリング
２７７はそれぞれ、円筒状のキャビテイ２５９の上端と
下端を、その真空が保たれるようにシールされる。上部
および下部棒体Ｏリング２８１、２８３は棒体２４の外
部表面の環状溝に着座され、スリーブ２５７と棒体２４
の間で、棒体２４の回転時に真空状態が保たれるように
働く。このＯリング２７５、２７７、２８１、２８３は
エラストマーあるいは他の適した素材で作られる。

【００９７】この方式による、Ｏリング２７５、２７
７、２８１、２８３を用いた棒体２４とスリーブ２５７
のシールは、ベアリング２８９および２９１によって精
密に規制された真空漏れのない回転動作をする棒体２４
が、部品１４を正確に位置決めする動作のための仕組み
を、経済的でしかも信頼性が高く実現することを可能に
する。真空ポート２７１は円筒状のスリーブ２５７の外
部表面から棒体２４の内孔へ、スリーブ２５７の内面に
ある環状真空チャネルと、棒体２４のポート２８７を経
由してつながる。真空用部品２５３に印加され、そこか
ら棒体２４の内孔２７３へ続く真空は手動もしくはマイ
クロプロセッサ７０により部品１４を持ち上げたり解放
したりするように制御しうる。

【００９８】次に、以上のように構成される装置の動作
について説明する。

【００９９】装置１１または１００の一般的な動作は図
７と８を参照して理解されよう。図７では、当業者によ
く知られたタイプのマイクロプロセッサ７０が電圧源４
６とセンサ４８とに接続されている。加えて、マイクロ
プロセッサ７０は真空ポンプ７２に接続され、次いで、
ポンプ７２は把持部（棒体）２４に接続されている。最
終的に、マイクロプロセッサ７０は圧縮器もしくは他の
圧縮気体供給源に接続され、その圧縮器もしくは供給源
は空気圧による回転アクチュエータ２６３に接続され
る。これらの接続関係を通して、マイクロプロセッサ７
０はプログラムの指示に従って電圧源４６、センサ４
８、圧縮器およびポンプ７２と相互作用する。図２と４
に示される装置１１の実施例を参照して、装置１００の
対応する構成部品は実質的に同様に動作することが理解
できよう。それらの動作は等価と考えられる。

【０１００】はじめに、装置１１（装置１００）は自動
組立装置１２に組み込まれ、把持部（棒体）２４の端部
７４がコンべヤ１６から予め決められた距離に置かれる
ように調整される。これにより把持部の動きを測定する
ことができるサイクルの基準データが確立される。実
際、当業者には明らかなように、他の適当な基準がこの
目的のために使用されてもよい。使用される基準が何で
あるかに関わらず、測定がなされることができる基準デ
ータが一旦選択されると、センサ４８はこのデータに対
して設定されることが可能である。

【０１０１】プログラムのインストラクションに従っ
て、マイクロプロセッサ７０は電圧源４６を付勢してコ
イル４２に電流を送る。コイル４２は磁石３８の磁界中
にあるので、コイル４２を流れる電流はボビン３２（装
置１００ではコイルピストン１０６）を所定距離動か
す。この所定距離は、電流値とその電流を流す期間およ
び電流の方向によって比例的に決定され制御される。例
えば、この開示された構成に関して把持部（棒体）２４
は、ストロークの終端での有効なはね返りなしに、およ
そ７０ミリ秒内で約２インチの距離だけ直線的に動くこ
とが分かる。換言すれば、この性質の動作は、移送動作
の結末において、直線的な動作の方向において注目すべ
き変化なしになされる。

【０１０２】把持部（棒体）２４の回転動作もマイクロ
プロセッサ７０により制御される。特に、マイクロプロ
セッサ７０はオペレータの所望に従って、部品１８の回
転を開始するようにプログラムすることができる。例え
ば、いくつかの動作では、部品１４が製造されるべき製
品の他の部品に位置決めまたは係合される前に部品１４
が直線的および角度的に整列されることが必要である。
従って、部品１４の直線的な整列に加えて、装置１１
は、ある場合には、部品１４を適当な整合位置に回転で
きなければならない。このために、回転体２１２と部品
１４の角度位置を示す光学エンコーダ２０６からの信号
がマイクロプロセッサ７０に送られる。実際の角度方向
と望ましい角度方向との間の如何なる差もマイクロプロ
セッサ７０からサーボモータ２０２に送られる信号によ
り補正され、従って、サーボモータ２０２は部品１８を
適当な整合位置に動かすように把持部（棒体）２４を回
転させる。

【０１０３】同様に、部品１８を所定の場所にねじ込み
もしくは螺合させるために該部品１８を回転させること
が必要な場合には、マイクロプロセッサ７０はサーボモ
ータ２０２（もしくは電気的駆動装置２３４）を付勢
し、必要に応じて部品１４を回転させる。さらに、把持
部（棒体）２４が望ましい角度になるまで回転すること
ができ、予め選択されたトルク抵抗に達するまで回転す
ることができることは当業者には明らかであろう。これ
に代えて、マイクロプロセッサ７０は、回転アクチュエ
ータ２６３への加圧気体供給源を、配設された特定のア
クチュエータ２６３に応じて棒体２４が約９０度もしく
は約１８０度、さらにもしくは他の角度にインクリメン
トして回転動作できるように制御できる。

【０１０４】マイクロプロセッサ７０はまた真空ポンプ
７２の動作を制御するために使用される。これは把持部
（棒体）２４の端部７４に対して部品１４を保持するた
めにチューブ状の把持部２４の内腔内に部分的真空を生
成する装置１１に係る実施例では有用である。他の把持
機構も使用可能なこと、その結果、当該把持機構が他の
実施例でも使用されるということに注意すべきである。
ここに開示された部分的真空システムは単なる例示であ
る。

【０１０５】本発明の動作において代表的サイクルで意
図されるように、装置１１は始めに図１に示される位置
にあり、把持部（棒体）２４は部品１４の上に位置決め
されており、構成部品１４はコンベヤ１６により取り出
し位置に運ばれる。

【０１０６】電圧源４６はマイクロプロセッサ７０から
のプログラムされたシーケンスに従って付勢され、把持
部（棒体）２４の端部７４を７４′で示される位置まで
下げる。前述の説明に従って、この動作はコイル４２に
予め決められた電流を流すことにより達成される。次い
で、ホンプ７２が付勢され、端部７４に対して部品１４
を吸着し保持するように把持部（棒体）２４の内腔内を
部分的に真空にする。

【０１０７】部品１４が装着された把持部（棒体）２４
はコイル４２の付勢によりハウジング２２内に引き下げ
られ、装置１１′はコンベヤ２０に対して位置決めされ
る。再びコイル４２が電圧源４６により付勢され、部品
１４を望ましい停止点もしくは部品１８の位置に正確に
下げる。この位置合わせは非常に高い精度で達成され
る。例えば、１ｍｍの１００分の１（０．０１ｍｍ）の
オーダーの誤差が本発明の装置１１を用いて達成され
る。センサ４８がこの位置合わせを監視し、それによっ
て適当な組立に対するリアルタイムの確認がなされるこ
とが重要である。

【０１０８】同様に、部品１４の角度方向の回転もチェ
ック可能である。部品１４の直線的位置決めと似た方法
で、部品１４の適切な角度位置決めを確保するために光
学エンコーダ２０６が有用である。上記のように、マイ
クロプロセッサ７０は光学エンコーダ２０６に電気的に
接続され、光学エンコーダ２０６からマイクロプロセッ
サ７０により受信された信号に基づいて角度整合位置の
誤差が補正可能である。これは部品１４の実際の角度方
向と望ましい角度方向との差のために発生されるいずれ
かの誤差信号を決定することによって、従来の方法でな
される。

【０１０９】部品１４が一旦部品１８に適切に位置決め
されると、マイクロプロセッサ７０は把持部（棒体）２
４内に作られた真空を解放するようにポンプ７２を制御
するために使用される。これによって、部品１４は把持
部（棒体）２４から解放される。再び、把持部（棒体）
２４はハウジング２２内に引っ込められ、装置１１は他
の動作サイクルのためにコンベヤ１６に対して再位置決
めされる。

【０１１０】一連のサイクルの間での棒体２４の位置に
対する実時間履歴応答１３０が図８に示される。応答１
３０は、実際、単なる例示である。実際、棒体２４はよ
り長い距離もしくはより短い距離動かされてもよく、各
サイクルの時間は変更されてもよい。それにもかかわら
ず、応答１３０は装置１００の典型的な例と考えられ、
説明のためにここで使用される。図８に描かれた特定の
場合では、応答１３０は１／２周期にわたって示され、
装置１００がこの１／２周期の間に４サイクルかけて棒
体２４を動かしたことを示している。

【０１１１】さらに図８は棒体２４が各サイクルで約
１．１インチの間で往復運動することを示している。上
記のように、そのサイクル内でのある時間における棒体
２４の位置は１ｍｍの１０００分の５（０．００５ｍ
ｍ）の正確さでエンコーダ１２２により決定される。結
果的に、プログラムされた包絡内のサイクルの完了は作
業が成功裏に終了したことを示すために使用することが
できる。

【０１１２】加えて、この制御を用いて、装置１００の
動作中に動かされる非常に小さい物体の観点からすれ
ば、装置１００により取り扱われるような部品に作用す
るように発生される力は非常に小さい。テスト結果は５
グラム程度の小さい力が装置１００で発生され、この小
さい力がプラス・マイナス１グラムの正確さで発生させ
られる。

【０１１３】装置１００の動作のより完全な理解のため
に、応答１３０の最初のサイクルにわたって重畳されて
いる理想的な曲線１３２を考えてみよう。このサイクル
の曲線１３２は時刻ゼロで始まり、その時、棒体２４は
後退位置にあり、約０．２５秒で終了し、その時、棒体
２４は後退位置に戻る。この繰り返し動作は特定のサイ
クル内の個々の時間間隔を考慮することにより明らかに
なる。

【０１１４】サイクルの開始が図８に曲線１３２の谷部
１３４により示されている。実際、谷部の下死点中央１
３４は図７に示される位置７４′に対応し、図示される
ように、棒体２４はサイクルの約０．００−０．０４秒
の間、この位置にとどまる。曲線１３２に対する位置決
めストローク１３６は、それは直ちに谷部の下死点中央
１３４に続くが、棒体２４が０．０４−０．０９秒のサ
イクル時間間隔に約１インチの距離すばやく動くことを
示している。

【０１１５】棒体２４のこの急速な動きは装置１００内
の部品が比較的小さい物体であるため可能であり、装置
１００は棒体２４と共に動かなければならない。このサ
イクルの０．０９−０．１７秒の時間間隔における減速
期間が棒体２４を適切な位置に精度よく最小の慣性力で
定常的に動かす。

【０１１６】棒体２４により運ばれるべき部品と部品が
置かれるべき基板の間に接触が一旦確立されると、この
サイクル内の約０．１７−０．２１秒の間に時間間隔が
存在し、その間に部品を基板に装着するもしくは位置決
めするように力が加えられる。この時間間隔は力の印加
期間１４０として図８に示されている。期間１４０の間
に作業が成功裏に完了したことはエンコーダ１２２から
の信号を監視することにより証明される。

【０１１７】特に、加工サイクルのこの時点における棒
体２４の実際の位置を示すエンコーダ１２２からの信号
を、成功裏に完了した加工サイクルのこの時点での棒体
２４のプログラムされた位置の基準値と比較することに
より動作によるずれが決定される。この比較が棒体２４
の位置の僅かなずれを示すにすぎないならば、そして、
これらのずれが許容範囲内にあれば、加工サイクルは成
功したと考えることができる。

【０１１８】力の印加期間１４０の後、棒体２４はサイ
クルの約０．２１−０．２５秒の間の期間に谷部分位置
に引き戻される。このサイクルは必要により繰り返さ
れ、同じ時間間隔が使用される。上記のように、理想的
曲線１３２に関連してここで述べたサイクルは単なる例
示にすぎない。装置１００と装置１１に対する動作包絡
を確立するパラメータはオペレータの要求に従って変更
可能である。

【０１１９】

【発明の効果】本発明は、以上のものに限られるもので
はないが、構成部品に作用する非常に弱い力と通常の力
を発生させながら、自動組立工程の間に、適切な並進運
動と回転動作を整合させて、比較的脆弱な構成部品をす
ばやく動かし正確に位置決めするためのアクチュエータ
として特に有用である。

【０１２０】また、本発明によれば、アクチュエータは
製品の部品の動きと位置決めの両方に対して移送的およ
び回転的制御が提供される。構成部品を適当に整合する
ことばかりでなく、部品を他の部品に螺合する能力も提
供される。

【０１２１】さらに、駆動モータはハウジングに取り付
けられている。駆動モータは連結部材によりアクチュエ
ータの把持部に接続され、連結部材は駆動モータが付勢
されるときに把持部を回転させる。

【０１２２】予め決められた基準に関して把持部の角度
変位を検出するようにエンコーダが提供されている。こ
れによりエンコーダにより発生された信号を用いて把持
部の棒体の角度位置を確認することができる。確認され
た位置を利用して、マイクロプロセッサが駆動モータを
制御して製品を構成する部品を回転させ、ある部品に対
して他の部品と螺合させる。

【０１２３】上記の長所に加えて、本発明の電気的シス
テムは、最終製品の自動組立において使用されるべき装
置にとっての長所である他の特性を持つ。例えば、本発
明の電気的システムはむしろ容易にそれ自身コンパクト
な構成にすることができる。さらに、本発明の電気的シ
ステムは応答することができ、システムの動作を監視し
制御するために使用されることができる信号を提供する
ように構成することができる。

【０１２４】本実施例において、詳細に示され開示され
た自動組立工程における組立部品を動かし位置決めする
ための特定の装置は前記目的を達成することができ、こ
れまでに述べた長所を有するが、それは本発明の実施例
を単に例示するものにすぎず、特許請求の範囲に記載の
発明になんらの限定を与えるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の動作環境の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例の斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例による装置の部分的断面を
示す図である。

【図４】本発明の他の実施例による装置の部分的断面を
示す図である。

【図５】本発明の一実施例による装置において、図２の
５−５線での断面図である。

【図６】本発明の他の実施例による装置において、図２
の５−５線での断面図である。

【図７】本発明の一実施例における電気的接続を示す図
である。

【図８】本発明の一実施例におけるアクチュエータの把
持部の時間と位置との関係を示す図である。

【図９】並進運動と回転動作が可能な本発明の他の実施
例による装置の部分的断面を示す図である。

【図１０】図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは図９において、
１０−１０線に沿う連結部材の異なる実施例における断
面図を示し、図１０Ｄは図１１において１０Ｄ−１０Ｄ
線に沿う連結部材の他の実施例の断面図である。

【図１１】駆動モータが直接ハウジングに取り付けられ
た本発明のさらに他の実施例における装置の断面図であ
る。

【図１２】ピストンコイルを囲むようにハウジングに取
り付けられた磁石片のなかでピストンコイルが往復運動
をする本発明のさらに他の実施例の装置の断面図であ
る。

【図１３】ハウジングカバーが取り外された本発明のさ
らに他の実施例における装置の立面図である。

【図１４】図１３で表された実施例における装置の断面
図の一部である。

【符号の説明】

１０…装置 ２２…ハウジング ２４…把持部の棒体 ４２…コイル １０６…ピストンコイル １０８…磁石

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年９月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に製品の自動
組立に有用な装置に関し、特に、製品の自動組立工程に
おいて部品を調べ、組み立て、位置決めするのに有用な
装置に関する。本発明は、限定されるものではないが、
特に、自動的に組み立てられる処理工程の間、適当な移
送方向及び回転方向の整合をなすにあたって、比較的損
壊し易い組立部品を迅速に移動させ、且つ精密に位置決
めするために有益な装置に関する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】自動組立工程において部品を移送し位置決
めするための本発明の装置は、ハウジングを含み、前記
ハウジングに固着された磁石は前記ハウジング内に磁界
を発生する。磁石は希土類磁石であることが望ましく、
前記ハウジングの中央室を貫通して延びる突出部を持つ
ように形成される。開放通路を備えるように形成された
コイルピストンは、前記ハウジング上で摺動可能に装着
され、通路を貫通して延びる突出部を持つ磁石の回りに
位置決めされる。本発明の他の実施例では、複数の磁石
片が前記ハウジングに取り付けられてもよく、前記コイ
ルピストンは前記磁石片間の磁界中で往復運動するよう
に前記ハウジングに摺動可能に取り付けることができ
る。どちらの場合でも、導電性ワイヤがコイルピストン
に巻かれコイル組立体を形成する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る製品の自動
組立装置およびその方法の好適な実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード エー．ネフ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92067、ランチョ サンタ フェ、エル カミノ リアル 16535 (72)発明者 ジョン モス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92507、サンバーナーディーノ、ノース ウォルナット 5955

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動組立処理において組立用部品を移動さ
   せ位置決めするための装置であって、 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、磁場を生成するための
   手段と、 前記ハウジングに摺動可能に取り付けられ、電流を流す
   ための電気コイルであって、電気コイル中を流れる電流
   に応答して前記磁場内での移送動作のために設けられた
   電気コイルと、 前記電気コイルに回転可能に取り付けられ、前記電気コ
   イルと共に移送動作する把持部であって、前記部品と係
   合することが可能な前記把持部と、 前記装置に取り付けられ、前記電気コイルと共に移送動
   作する空気圧回転アクチュエータと、 前記回転アクチュエータを前記把持部に接続するための
   連結部材と、 前記電気コイルと電気的に接続され、前記電流を供給し
   て前記電気コイルを移送動作させる手段と、 前記回転アクチュエータと空気圧的に接続され、前記回
   転アクチュエータを付勢し、前記把持部を回転させるた
   めの手段と、 を具備することを特徴とする製品自動組立装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、前記把持部
   の移送位置を検出するための手段と、前記把持部の回転
   位置を検出するための手段とをさらに含むことを特徴と
   する製品自動組立装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、前記磁場を
   生成するための手段は前記ハウジングに取り付けられた
   磁石を含むことを特徴とする製品自動組立装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の装置において、前記磁石は
   複数の磁石片を有し、前記磁石片は前記コイルを囲むよ
   うに設けられていることを特徴とする製品自動組立装
   置。
5. 【請求項５】請求項３記載の装置において、前記装置は
   さらにコイルピストンを含み、前記電気コイルは前記コ
   イルピストンを囲繞し、前記電気コイルは前記磁石の回
   りに摺動可能に設けられていることを特徴とする製品自
   動組立装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の装置において、前記回転ア
   クチュエータは前記コイルピストンに取り付けられ、前
   記コイルピストンとともに移送動作することを特徴とす
   る製品自動組立装置。
7. 【請求項７】ワークピースを移送し位置決めするための
   装置であって、 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、突出部を有すると共
   に、磁界を生成するための希土類磁石と、 前記ハウジングに摺動可能に取り付けられると共に、前
   記突出部の回りに設けられたボビンと、 前記ワークピースを保持するために、前記ボビンと一緒
   に移送動作するように前記ボビンに回転可能に取り付け
   られた前記把持部と、 前記磁界内で電流を発生するために、前記ボビンに巻か
   れ、発生された電流に応答して移送中に前記ボビンを移
   動するように前記ボビンに連結されたコイルと、 前記ボビンに取り付けられ、前記把持部を回転させるた
   めに前記把持部と係合可能な空気圧回転アクチュエータ
   と、 前記コイルに電気的に接続された電流源と、 前記把持部を回転するように前記回転アクチュエータを
   空気圧的に付勢させるために前記回転アクチュエータに
   連結された圧縮気体源と、 を具備することを特徴とする製品自動組立装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記把持部
   は前記ボビンに取り付けられた棒体と、前記棒体に取り
   付けられ、前記ワークピースを把持するための手段とを
   備えることを特徴とする製品自動組立装置。
9. 【請求項９】請求項７記載の装置において、前記装置は
   前記回転アクチュエータと前記把持部を係合させるため
   の連結手段をさらに含むことを特徴とする製品自動組立
   装置。
10. 【請求項１０】請求項７記載の装置において、前記磁石
    は複数の磁石片を有し、前記磁石片は前記コイルを囲繞
    していることを特徴とする製品自動組立装置。
11. 【請求項１１】磁界を生成するための永久磁石と、電流
    を流すための電気コイルと、前記電気コイルに接続され
    部品と係合可能な把持部と、装置に取り付けられた空気
    圧回転アクチュエータを有し、前記電気コイルが流れる
    電流に応答して前記磁界内での移送動作のために設けら
    れ、前記回転アクチュエータがその回転のために前記把
    持部と係合自在である装置を設けるステップと、 前記把持部の実際の位置と所望の位置との移送時の差を
    決定して第１の誤差信号を発生し、前記第１の誤差信号
    がゼロより大きい絶対値を有するとき、前記コイルの移
    動動作のために電流を前記コイルに流すための手段を設
    けるステップと、 前記把持部の実際の位置と前記所望の位置との回転時の
    差を決定して第２の誤差信号を発生し、前記第２の誤差
    信号がゼロより大きい絶対値を有するとき、前記回転ア
    クチュエータが前記把持部を回転させるように付勢する
    ための手段を設けるステップと、 からなることを特徴とする自動組立処理において組立部
    品を検査し、かつ位置決めするための方法。
12. 【請求項１２】自動組立処理において組立用部品を動か
    し位置決めするための装置であって、 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、磁場を生成するための
    手段と、 前記ハウジングに摺動可能に取り付けられ、電流を流す
    ための電気コイルであって、前記電気コイル中を流れる
    電流に応答して前記磁場内での移送動作のために設けら
    れた電気コイルと、 前記電気コイルの移送動作のために前記コイルに回転可
    能に取り付けられた中空管状把持部と、 前記把持部と前記部品を係合させるために、前記把持部
    中に選択的に真空を付与するための、前記把持部に回転
    可能に連結された真空生成手段と、 前記コイルに対して、前記把持部の選択的な回転のため
    に、前記把持部に連結された回転手段と、 前記電気コイルと電気的に接続され、前記電流を供給し
    て前記電気コイルを移送動作させる手段と、 を具備することを特徴とする製品自動組立装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の自動組立処理装置にお
    いて、前記装置はさらに、 前記コイルに装着され、前記把持部がピストンに回転可
    能に取り付けられることによって前記把持部が間接的に
    前記コイルに取り付けられる前記ピストンと、 前記ピストンに対して、前記把持部の回転の軸を正確に
    制御するベアリング手段と、 前記回転可能に取り付けられた把持部と前記ピストンの
    間に生ずる真空漏れをシールするシール手段とを具備す
    ることを特徴とする製品自動組立装置。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の自動組立処理装置にお
    いて、前記シール手段は、 前記把持部が、回転可能にスリーブに取り付ける手段に
    よって、前記ピストンに間接的に装着され、それにより
    前記ピストンに固着される前記スリーブと、 前記スリーブを介して前記把持部に真空を付与するため
    の第１の真空ポートと、 前記把持部の周囲に前記真空を付与するために、前記第
    １真空ポートと整列している、前記スリーブの内径側に
    設けられた環状真空チャネルと、 前記把持部内部に前記真空を付与するために、前記真空
    チャネルと整列している、前記把持部を介した第２の真
    空ポートと、 前記スリーブと前記ピストンの間の真空漏洩を阻止する
    ために前記把持部と前記スリーブの間に配置された第１
    のＯリングと、 回転可能に取り付けられた前記把持部と前記スリーブの
    間の真空漏洩を阻止するために前記把持部と前記スリー
    ブの間に配置された第２のＯリングと、 を備えることを特徴とする製品自動組立装置。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の自動組立処理装置にお
    いて、 前記第１のＯリングは前記スリーブの外径側の第１の環
    状溝に取り付けられ、 前記第２のＯリングは前記把持部の外径側の第２の環状
    溝に取り付けられていることを特徴とする製品自動組立
    装置。
16. 【請求項１６】請求項１４記載の自動組立処理装置にお
    いて、前記装置は、 さらに、前記スリーブと前記ピストンの間の真空漏洩を
    阻止するために、前記スリーブと前記ピストンの間に位
    置付けられ、前記第１の真空ポートが前記第１のＯリン
    グと位置付けられるように配置された第３のＯリング
    と、 前記回転可能に取り付けられた把持体と前記スリーブの
    間の真空漏洩を阻止するために、前記把持体と前記スリ
    ーブの間に位置付けられ、前記第２の真空ポートが第２
    のＯリングとの間に配置された第４のＯリングとを備え
    ることを特徴とする製品自動組立装置。
17. 【請求項１７】自動組立処理において組立用部品を動か
    し位置決めするための装置であって、 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ、磁場を生成するための
    手段と、 前記ハウジングに摺動可能に取り付けられ、電流を流す
    ための電気コイルであって、前記電気コイル中を流れる
    電流に応答して前記磁場内での移送動作のために設けら
    れた前記電気コイルと、 前記電気コイルの移送動作のために前記コイルに回転可
    能に取り付けられた中空管状の把持部と、 前記把持部と前記部品を係合させるために、前記把持部
    を介して選択的に真空を付与するための、前記把持部に
    回転可能に接続された真空生成手段と、 前記電気コイルに取り付けられ、前記電気コイルの移送
    動作のために設けられた空気圧回転アクチュエータと、 前記回転アクチュエータを前記把持部に連結するための
    連結部材と、 前記電気コイルと電気的に接続され、前記電流を供給し
    て前記電気コイルを移送動作させる手段と、 前記回転アクチュエータと空気圧的に接続され、前記回
    転アクチュエータを付勢し、前記把持部を回転させるた
    めの手段と、 を具備することを特徴とする製品自動組立装置。
18. 【請求項１８】請求項１７記載の装置において、前記装
    置はさらに、 前記把持部がピストンに回転可能に取り付けられること
    によって前記把持部と前記回転アクチュエータが間接的
    に前記コイルに取り付けられた、前記コイルに固着され
    た前記ピストンと、 前記ピストンに対して、把持部の回転の軸を精密に制御
    するベアリング手段と、 回転可能に取り付けられた前記把持部と前記ピストンの
    間に生ずる真空漏洩をシールするシール手段と、 を具備することを特徴とする製品自動組立装置。
19. 【請求項１９】請求項１８記載の装置において、前記シ
    ール手段は、 前記把持部が、スリーブに回転可能に取り付ける手段に
    よって、前記ピストンに間接的に装着され、それにより
    前記ピストンに固着された前記スリーブと、 前記スリーブを介して前記把持部に真空を付与するため
    の第１の真空ポートと、 前記把持部の周囲に前記真空を付与するために、前記第
    １の真空ポートと整列している真空チャネルを備えた、
    前記スリーブの内径側の環状の前記真空チャネルと、 前記把持部内部に前記真空を付与するために、前記真空
    チャネルと整列している、前記把持部を介してある第２
    の真空ポートと、 前記スリーブと前記ピストンの間の真空漏洩をシールす
    るために前記把持部と前記スリーブの間に配置された第
    １のＯリングと、 前記回転可能に取り付けられた把持部と前記スリーブの
    間の真空漏洩をシールするために前記把持部と前記スリ
    ーブの間に配置された第２のＯリングを備えることを特
    徴とする製品自動組立装置。
20. 【請求項２０】請求項１９記載の装置において、 前記スリーブの外径側の第１の環状溝に取り付けられた
    前記第１のＯリングと、 前記把持部の外径側の第２の環状溝に取り付けられた前
    記第２のＯリングとを備えることを特徴とする製品自動
    組立装置。
21. 【請求項２１】請求項１９記載の装置において、 前記スリーブと前記ピストンの間の真空漏洩を封じるた
    めに、前記スリーブと前記ピストンの間に配置され、前
    記第１真空ポートが第１のＯリングとの間に配置される
    ように設けられた第３のＯリングと、 前記回転可能に取り付けられた把持体と前記スリーブの
    間の真空漏洩をシールするために、前記把持体と前記ス
    リーブの間に配置され、前記第２真空ポートが前記第２
    のＯリングとの間に配置されるように設けられた第４の
    Ｏリングとを備えることを特徴とする製品自動組立装
    置。