JP3231943U - Load cell for linear actuator - Google Patents
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Abstract
【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14PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load cell for a linear actuator that facilitates calibration of a force generated by the linear actuator under a specific range. A load cell (30a) for a linear actuator, which is configured to measure a force applied by a rotary motor, includes a spring element 32, a hollow portion 33, and at least one strain gauge S1 to S4. The spring element has a first side 301 and a second side 302. The first side and the second side face each other. The hollow portion penetrates the spring element. At least one strain gauge is fixed to the spring element and is located between the first side and the second side. When the rotary motor is driven to move along the first direction and a force is applied to the spring element, the second side moves relative to the first side, the spring element deforms and at least one strain gauge Due to the deformation, the force is measured and standardized in a specific range. [Selection diagram] FIG. 14
Description
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。 The present disclosure relates to a load cell, more specifically a load cell for a linear actuator to facilitate calibrating the force generated by the linear actuator under a particular range.
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。 Currently, commercially available small linear actuators are mainly used in the vertical type. Due to its high speed and precision characteristics, linear actuators have become an integral part of the major semiconductor and panel industries.
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。 However, with such improvements in product specifications, the technical requirements for picking and arranging parts have become relatively strict in the manufacturing industry. In addition to maintaining the accuracy of the position of each reciprocating motion, force reproducibility is also an important part. If a manufactured part is fragile and cannot withstand pressure, without a force feedback mechanism, there is a risk of overcompression or chipping during the part picking and placement process, which tends to reduce product yield. Currently, commercially available small linear actuators can perform force calibration via a drive unit, but conventional linear actuators do not have a feedback mechanism, so they need to be adjusted once before use. However, the linear actuator has a temperature effect during operation, and the operating temperature is in the range of room temperature to 120 ° C. or higher. Due to the temperature difference during operation, thermal expansion and contraction of machine parts are caused, resulting in non-uniform dimensions. The magnetic force of the magnet is also affected by the temperature change. At that time, the magnetic field becomes unstable and a non-uniform force is generated. An error occurs for each force output.
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。 Therefore, in order to eliminate problems from the prior art, it is necessary to provide a load cell for the linear actuator to facilitate calibration of the force generated by the linear actuator under a specific range.
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。
An object of the present disclosure is to provide a load cell for a linear actuator in order to facilitate calibration of the force generated by the linear actuator under a particular range.
Since the linear motor and the rotary motor are connected to the two opposite sides of the load cell, the load cell and the linear motor are partially overlapped and stacked on the base so as to minimize the size of the entire linear actuator. Also, at least two of the main components are arranged along the first direction in order to minimize the offset of the entire linear actuator with respect to the center of gravity in the first direction. This makes it easier to hang the linear actuator and is more likely to be applied to the process of picking and arranging parts in the first direction. That is, the linear actuator of the present disclosure is arranged in a slim manner by attaching a load cell. When a linear actuator is applied to the part picking and placement process, the support and center of gravity of the entire linear actuator is offset in the direction of the part picking and placement. Along with the slim layout, it becomes easier to prevent shaking due to movement or applied force.
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。
Another object of the present disclosure is to provide a load cell for a linear actuator to facilitate calibration of the force generated by the linear actuator under a particular range so that the linear actuator can be applied to the part picking and placement process. It is to be.
A load cell is used to calibrate the force generated by the linear actuator, and when the linear actuator is applied to the part picking and placement process in reciprocating motion, the force applied to the component is measured by the load cell and the reciprocating motion Calibrate the force and position inside. Therefore, the position accuracy in each reciprocating motion is maintained. This prevents overcompression and chipping in the component picking and placement process. Further, the load cell is a strain gauge load cell that includes, for example, a spring element and a set of strain gauges for measuring force in a particular range. When a force is applied to the load cell, the spring element of the load cell is slightly deformed and always returns to its original shape unless it is overloaded. When the spring element is deformed, the strain gauge arranged on the spring element is also deformed, and the deformation of the strain gauge is converted into an electric signal and fed back to the drive unit connected to the linear actuator. That is, the magnitude of the force is calculated based on the output of the load cell and fed back to the drive unit connected to the linear actuator. This makes it easier for the drive unit connected to the linear actuator to control the linear actuator and maintain position accuracy in the process of picking and arranging parts. In addition, the temperature effect during operation is eliminated and the reproducibility of force is realized. On the other hand, in order to avoid irreversible permanent deformation of the load cell and overload causing material damage, a special design of the limiting part is introduced in the structure of the load cell. The load cell deforms in a specific space. Due to the effect of supporting and limiting the displacement through the limiting portion, it is possible to prevent the load cell from being damaged due to excessive force deformation.
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。 According to one aspect of the present invention, the load cell is a linear actuator, the linear actuator includes a linear motor and a rotary motor, and the load cell is such that the linear actuator connects the rotary motor via the load cell. It is configured to measure the force applied by the rotary motor when driven to move along a first direction, and the load cell comprises a spring element, a hollow portion penetrating the spring element, and at least one. The spring element comprises a strain gauge and at least one limiting portion, the spring element comprises a first side and a second side, the first side and the second side face each other, and the linear motor is the first side. The rotary motor is mounted on the second side, the at least one strain gauge is fixed to the spring element and is located between the first side and the second side of the rotary. When the force is applied to the second side of the spring element in the first direction by the motor, the second side moves with respect to the first side, the spring element is deformed, and the at least one strain. Due to the deformation of the gauge, a load cell for a linear actuator is provided in which the force applied by the rotary motor in the first direction is measured and standardized in a specific range.
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。 In one embodiment, the load cell further comprises at least one limiting portion, the at least one limiting portion being connected to the spring element and said to be hollow along the direction from the first side to the second side. It extends to the portion and spatially corresponds to the at least one strain gauge. Further, at least one gap is formed between the spring element and the at least one limiting portion in the first direction.
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。 In one embodiment, an opposing distance is formed in the at least one gap, the opposing distance is inversely proportional to the force, and when the opposing distance decreases to zero, the force is greater than the particular range. The spring element is supported by the limiting portion so that deformation is limited.
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。 In one embodiment, the load cell further comprises a connecting portion connected between the first side of the spring element and the at least one limiting portion.
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。 In one embodiment, the first side is parallel to the first direction and the second side is parallel to the first direction.
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。 In one embodiment, the spring element comprises a third side and a fourth side, the third side and the fourth side facing each other, between the first side and the second side, respectively. The hollow portion is arranged between the first side, the second side, the third side, and the fourth side, and the at least one strain gauge is the third side or the third side. Arranged along the four sides.
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。 In one embodiment, the third side is perpendicular to the first direction and the fourth side is perpendicular to the first direction.
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。 In one embodiment, the at least one strain gauge comprises two strain gauges, the two strain gauges being symmetrically arranged on the third side and the fourth side, respectively.
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。 In one embodiment, the load cell further comprises two limiting portions, the two limiting portions being connected to the spring element and in the hollow portion along the direction from the first side to the second side. Two gaps are formed between the spring element and the two limiting portions, which extend and spatially correspond to the two strain gauges.
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。 In one embodiment, facing distances are formed in the two gaps, and when the facing distance of one of the two gaps is reduced to zero, the force becomes larger than the specific range. The spring element is supported by the two limiting portions so that deformation is limited.
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。 In one embodiment, the two gaps are each arcuate.
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。 In one embodiment, the at least one strain gauge comprises four strain gauges, the four strain gauges are symmetrically arranged on the third side and the fourth side, respectively, and a bridge circuit is provided. It is configured to form.
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。 In one embodiment, the spring element comprises at least one first fixing hole and at least one second fixing hole that spatially correspond to the first side and the second side, respectively. The rotary motor is attached to the first side via the at least one first fixing hole, the rotary motor is attached to the second side through the at least one second fixing hole, and the load cell is the rotary motor. It is configured to receive the force applied by the device, become parallel to the first direction, and convert the force into an electric signal.
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。 In one embodiment, at least two of the linear motor, the load cell, and the rotary motor are arranged along the first direction, and the linear motor and the load cell are stacked along the second direction. The second direction is perpendicular to the first direction.
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。 According to another aspect of the present invention, the load cell for a linear actuator includes a linear motor and a rotary motor, and the load cell is such that the linear actuator passes through the load cell to the rotary motor. Is configured to measure the force applied by the rotary motor as it is driven to move along a first direction, the load cell comprises a spring element, a hollow portion penetrating the spring element, and at least one. With one strain gauge and at least one limiting portion, the spring element comprises a first side and a second side, the first side and the second side being parallel to the first direction. The first side and the second side face each other, the linear motor and the rotary motor are attached to the first side and the second side, respectively, and the at least one strain gauge is fixed to the spring element. And, when the force is applied to the spring element in the first direction by the rotary motor, the first side and the second side are arranged between the first side and the second side. Since the spring element is deformed and the at least one strain gauge is deformed, the force applied by the rotary motor in the first direction is measured in a specific range and standardized. The at least one limiting portion is connected to the spring element and extends to the hollow portion so as to form at least one gap in the first direction with the spring element. ..
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。 In one embodiment, the at least one limiting portion extends in the hollow portion along the direction from the first side to the second side and spatially corresponds to the at least one strain gauge.
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。 In one embodiment, the spring element comprises a third side and a fourth side, the third side and the fourth side facing each other, between the first side and the second side, respectively. Connected, the hollow portion is disposed between the first side, the second side, the third side, and the fourth side, and the at least one strain gauge is the third side or the fourth side. Arranged along the sides, the third side is perpendicular to the first direction and the fourth side is perpendicular to the first direction.
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。 In one embodiment, the at least one strain gauge comprises at least one set of strain gauges symmetrically arranged on the third side and the fourth side, respectively, and the load cell is spatially said to be at least one set. It is provided with at least one set of limiting portions corresponding to the strain gauges of the above, and at least one set of gaps is formed between the spring element and the at least one set of limiting portions.
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。 In one embodiment, the facing distances are formed in the at least one set of gaps, and the facing distance is the force when the facing distance of one of the at least one set of gaps is reduced to zero. Is greater than the particular range, and the spring element is supported by the set of limiting portions so that deformation is restricted.
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。 In one embodiment, the at least one set of gaps is arcuate.
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。 The above contents of the present disclosure will be more easily understood by those skilled in the art after reference to the following detailed description and accompanying drawings.
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。 Next, the present disclosure will be described more specifically with reference to the following embodiments. It should be noted that the following description of preferred embodiments of the present disclosure is presented herein for purposes of illustration and description only. It is not intended to be exhaustive or limited to the exact form disclosed.
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。
FIG. 1 is a schematic external view showing a linear actuator according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a schematic internal view showing a linear actuator according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 3 is a schematic exploded view showing a linear actuator according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 4 shows a movable magnetic backplane that slides relative to a fixed coil module of a linear actuator according to a first embodiment of the present disclosure. FIG. 5 shows a circuit connection diagram of a linear actuator according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 1 to 5, the
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。
In one embodiment, the
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。
In one embodiment, the
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。
In one embodiment, the
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。
In one embodiment, the
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。
In one embodiment, the
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。
Preferably, but not limited to, the
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。
In one embodiment, the
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。
In one embodiment, the communication printed
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。
On the other hand, in order to minimize the offset of each main component with respect to the center of gravity of the entire
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。
6 to 8 schematically show the behavior of the linear actuator according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 5 to 7, when the
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。
Preferably, but not limited to, the
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。
Also, FIGS. 10-10 schematically show another exemplary process of picking and arranging parts. As shown in FIGS. 4, 5 and 10, the movable
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。
It should be noted that the movable
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。
Although not limited, preferably, the
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。
FIG. 20 schematically illustrates an exemplary second structure of a load cell as used in the present disclosure. In one embodiment, the structure, elements and functions of the
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。
21 and 22 schematically show an exemplary third structure of a load cell as used in the present disclosure. FIG. 23 is a front view of the load cell of FIG. 21. FIG. 24 is an enlarged view of zone P1 of FIG. 23.
In one embodiment, the structure, elements, and functions of the
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。
FIG. 25 schematically illustrates an exemplary fourth structure of a load cell as used in the present disclosure. FIG. 26 is a front view of the load cell of FIG. 25. In one embodiment, the structure, elements, and functions of the
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。
FIG. 27 is a schematic external view showing a linear actuator according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 28 is a schematic internal view showing a linear actuator according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 29 is a schematic exploded view showing a linear actuator according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 30 shows a movable magnetic backplane that slides relative to a fixed coil module of a linear actuator according to a second embodiment of the present disclosure. In one embodiment, the structure, elements, and functions of the
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。
FIG. 31 is a schematic external view showing a linear actuator according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. 32 is a schematic internal view showing a linear actuator according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. 33 is a schematic exploded view showing a linear actuator according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. 34 shows a movable magnetic backplane that slides relative to a fixed coil module of a linear actuator according to a third embodiment of the present disclosure. In one embodiment, the structure, elements, and functions of the
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。 From the above description, the present disclosure provides a load cell for a linear actuator so that the linear actuator can easily calibrate the force generated under a particular range. Since the linear motor and the rotary motor are connected to the two opposite sides of the load cell, the load cell and the linear motor are partially overlapped and stacked on the base so as to minimize the overall size of the linear actuator. Further, at least two of the main components are arranged along the first direction in order to minimize the offset of the entire linear actuator in the first direction with respect to the center of gravity. This makes it easier to hang the linear actuator and apply it to the process of picking and arranging parts in the first direction. That is, the linear actuator of the present disclosure is equipped with a load cell to form a slim arrangement. When a linear actuator is applied to the part picking and placement process, the support and center of gravity of the entire linear actuator is offset in the direction of the part picking and placement. Along with the slim layout, it becomes easier to prevent shaking due to movement and force. Also, when a load cell is used to calibrate the force generated by a linear actuator and the linear actuator is applied to the process of picking and arranging parts in reciprocating motion, the force applied to the component is measured by the load cell and during reciprocating motion. Force and position calibration is performed. As a result, the position accuracy of each reciprocating motion is maintained. This prevents overcompression and chipping in the process of picking and arranging parts. Further, the load cell is, for example, a strain gauge load cell that includes a spring element and a set of strain gauges for measuring a range of forces. When a force is applied to the load cell, the spring element of the load cell is slightly deformed and always returns to its original shape unless it is overloaded. When the spring element is deformed, the strain gauge arranged on the spring element is also deformed, and the deformation of the strain gauge is converted into an electric signal and fed back to the drive unit connected to the linear actuator. That is, the magnitude of the force is calculated based on the output of the load cell and fed back to the drive unit connected to the linear actuator. Thereby, the drive unit connected to the linear actuator controls the linear actuator, and it becomes easy to maintain the position accuracy of the picking and placement process of the parts. It also eliminates the temperature effect during operation and realizes force reproducibility. On the other hand, in order to avoid overload that causes irreversible permanent deformation and material damage of the load cell, a special design of the limiting part is introduced in the structure of the load cell. The load cell deforms in a specific space. Due to the effect of supporting and limiting the displacement through the limiting portion, it is possible to prevent the load cell from being damaged due to excessive force deformation.
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。 Although the present disclosure has described what is currently considered to be the most practical and preferred embodiment, it should be understood that the present disclosure need not be limited to the disclosed embodiments. On the contrary, it is intended to cover the various modifications and similar arrangements contained within the scope of the appended claims, and the broadest interpretation is intended to include all such modifications and similar structures. Should be applied.
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
1, 1a, 1b: Linear actuator 10: Base 11: Cover 12: Linear guide rail 20: Linear motor 21: Fixed coil module 211: Coil member 22: Movable magnetic back plane 221: Magnet member first group 222: Magnet member 2nd group 23:
32: Spring element 33: Hollow part 34: Limiting part 35: First fixing hole 36: Second fixing hole 37: Connecting
Claims (10)
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。 A load cell for linear actuators
The linear actuator includes a linear motor and a rotary motor.
The load cell is configured to measure the force applied by the rotary motor as the linear actuator drives the rotary motor to move along a first direction through the load cell.
The load cell comprises a spring element, a hollow portion penetrating the spring element, at least one strain gauge, and at least one limiting portion.
The spring element comprises a first side and a second side.
The first side and the second side face each other, the linear motor is attached to the first side, the rotary motor is attached to the second side, and the like.
The at least one strain gauge is fixed to the spring element and is arranged between the first side and the second side.
When the force is applied to the second side of the spring element by the rotary motor in the first direction, the second side moves with respect to the first side, and the spring element is deformed and Because the at least one strain gauge is deformed, the force applied by the rotary motor in the first direction is measured and standardized in a specific range.
The at least one limiting portion is a linear actuator connected to the spring element and extending into the hollow portion so as to form at least one gap in the first direction with the spring element. Load cell for.
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。 The load cell according to claim 1.
A load cell in which the at least one limiting portion extends in the hollow portion along a direction from the first side to the second side and spatially corresponds to the at least one strain gauge.
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。 The load cell according to claim 1.
An opposing distance is formed in the at least one gap.
The facing distance is inversely proportional to the force.
A load cell in which when the facing distance is reduced to zero, the force is greater than the particular range and the spring element is supported by the limiting portion to limit deformation.
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。 The load cell according to claim 1.
The spring element comprises a third side and a fourth side.
The third side and the fourth side face each other and are connected between the first side and the second side, respectively.
The hollow portion is arranged between the first side, the second side, the third side, and the fourth side.
The at least one strain gauge is a load cell arranged along the third side or the fourth side.
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。 The load cell according to claim 4.
A load cell in which the third side is perpendicular to the first direction and the fourth side is perpendicular to the first direction.
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。 The load cell according to claim 4.
The at least one strain gauge comprises four strain gauges.
A load cell in which the four strain gauges are symmetrically arranged on the third side and the fourth side, respectively, and are configured to form a bridge circuit.
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。 The load cell according to claim 1.
The spring element comprises at least one first fixing hole and at least one second fixing hole that spatially correspond to the first side and the second side, respectively.
The linear motor is mounted on the first side via the at least one first fixing hole.
The rotary motor is mounted on the second side via the at least one second fixing hole.
The load cell is configured to receive the force applied by the rotary motor, become parallel to the first direction, and convert the force into an electric signal.
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。 A load cell for linear actuators
The linear actuator includes a linear motor and a rotary motor.
The load cell is configured to measure the force applied by the rotary motor as the linear actuator drives the rotary motor to move along a first direction through the load cell.
The load cell comprises a spring element, a hollow portion penetrating the spring element, at least one strain gauge, and at least one limiting portion.
The spring element comprises a first side and a second side.
The first side and the second side are parallel to the first direction, the first side and the second side face each other, and the linear motor and the rotary motor are the first side and the rotary motor, respectively. Attached to the second side,
The at least one strain gauge is fixed to the spring element and is arranged between the first side and the second side.
When the force is applied to the spring element in the first direction by the rotary motor, the first side and the second side move with respect to each other, the spring element is deformed, and at least one is described. As one strain gauge deforms, the force applied by the rotary motor in the first direction is measured and standardized in a specific range.
The at least one limiting portion is a linear actuator connected to the spring element and extending into the hollow portion so as to form at least one gap in the first direction with the spring element. Load cell for.
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。 The load cell according to claim 8.
A load cell in which the at least one limiting portion extends in the hollow portion along a direction from the first side to the second side and spatially corresponds to the at least one strain gauge.
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。 The load cell according to claim 8.
The spring element comprises a third side and a fourth side.
The third side and the fourth side face each other and are connected between the first side and the second side, respectively.
The hollow portion is arranged between the first side, the second side, the third side, and the fourth side.
The at least one strain gauge is arranged along the third side or the fourth side.
A load cell in which the third side is perpendicular to the first direction and the fourth side is perpendicular to the first direction.
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