JPS62213928A - 組立機用チヤツク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ 本発明は組立部品を被組立部品穴に挿入動作する自動組
立において使用される組立機用チャック装置に関する。

［ＵＣ来の技術］ 従来、組立機用のチャック装置としては、チャック開閉
力の駆動源を空圧シリンダ、油圧シリンダ、ばねあるい
はこれらを組み合わせることで構成したものが知られて
いる。これら従来の方法による電子部品の自動組立にお
いて、部品リードのプリント板への挿入は、チャック装
置を移動させて組立動作をするアーム、例えばロボット
アームおよびチャック保持軸の下降をサーボモータ、シ
リンダ、カム等の手段によって行うが、それ自体を駆動
する力、すなわち挿入力が大きいため、挿入不良の場き
、軟弱な部品リードをプリント板上面で座屈させてしま
う、この挿入不良の検出方法として、部品リード挿入後
プリント板下面のリード有無を、電気的導通、光電素子
、光学的認識等によって行う方法が既に知られている。

これらの方法は構成が複雑であり高価でかつ結果的検出
にずぎないという問題がある。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明は電子部品組立用のチャック装置の前記のごとき
問題点に鑑みてなされたものであって、挿入不良時の部
品リードの座屈を未然に防止できる組立機用チャック装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の組立機用チャック装置は、チャック爪、および
チャック爪開閉機構を有するチャックと、組立部品を把
持したチャック全体を被組立部品穴の直近まで移動およ
び位置決め停止させるチャ・ツク移動ｖ１構と、前記チ
ャック爪が微少に開かれたのち、そのチャック爪に把持
した組立部品と押し出し被組立部品穴に挿入動作せしめ
る挿入機槽とを備えることを特徴とする組立機用チャッ
ク装置を要旨とする。

［ｆｌＥ用］ 本発明の組立機用チャック装置は、部品を把持したチャ
ック装置を被組立部品穴の直近まで移動し、正確な（１
’Ｌ　７１決めが終了したら、チャック爪の把持力を除
去する程度に伍かに開くと同時に挿入機槽により組立部
品が押し出され、被組立部品穴に組立部品の挿入動作が
行なわれる。このとき組立部品分波組立部品穴に挿入動
作する力はチャック移動機構と別の挿入機槽により得ら
れる。

［実施例コ 本発明の好適な実施例につき以下図面に従って説明する
。第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第
１図の実施例の縦断面図である。

チャック装置全体は、回転、昇降可能なチャック装置保
持軸２によって、アーム１に固着されており、アーム１
は例えばロボットアームであって、旋回等の動作が出来
て、チャック装置全体を移動させて組立動作をする０円
錐台筒状のケース３はチャック装置保持軸２に吊り下げ
られ、ケース３の下端には筐体４が固着されている。筐
体４は５角形をしており、それぞれの角にはチャックの
昇降手段である空圧シリンダ室４ａおよび空圧シリンダ
室４ｂが垂直に設けられ、ピストン５が嵌挿されている
。空圧シリンダ室４ユおよび空圧シリンダ室４ｂの上端
と下端にはそれぞれ空気の出入口が設けられ、圧縮空気
を供給する配管１９および２０が取り付けられている。

ピストン５には筒状のロッド７を介して箱状のチャック
ブロック１３が図示しないボルトまたは焼きばめ等の手
段により、固着されている。

チャックブロック１３には、２つのラック１２および１
５がロッド７の軸線と直角方向へ摺動自在に取り叶けら
れ、２つのラック１２．１５はビニオン１４により互い
に係なされている。それぞれのラック１２．１５の突起
部１２ａ、１５ａに板状のチャック爪１６．１７が固着
されている。チャックブロック１３、ラック１２．１５
、ビニオン１４およびチャック爪１６．１７で１つのチ
ャックを形成している。筐体４の中央部には、回転位置
を検出するエンコーダ８を有するモータ９によって駆動
される減速機１０がｍみ付けられ、減速機１０の出力軸
１０ａには上下に厚みのある円筒状の平［８車１１が軸
着されている。ピストン５を上下に駆動しチャックを昇
降させても、歯車１１にラック１２が常に噛合するよう
になっている。

ロッド７の中心には、アタッチメント３１を取り付けた
ピストン３０の下降手段として、空圧シリンダ室４ａ、
４ｂより口径の小さい空圧シリンダ室７ａ、７　ｂが設
けられ、さらに、空圧シリンダ室４ａに供給した圧縮空
気が空圧シリンダ室７ａに流入ザるように、ピストン５
を貫通する貫通口５ａを穿設した。この空圧シリンダ室
７ａにはピストン３０が嵌挿され、そのピストン３０の
下端には細径ロッド３０ａが取り付けられている。ピス
トン３０の下部の空圧シリンダ室７ｂは、外部からの空
気が出入り可能となっている。ａＩ径ロッド３０ａはビ
ニオン１４の中心にゆるく嵌挿され、ビニオン１４５：
貫通して摺動できるようになっており、先端部には組立
部品２１の上面形状に適合した形状のアタッチメント３
１がネジ等で固着され　゛ている。一方、ビス１〜ン３
０の上部には永久磁石３２が接着等の方法で固着されて
おり、この永久磁石３２の磁界となる位置の筐体４に、
磁電変換素子３３が取り付けられている。なお、磁界の
変化を正確にキャッチするため、筐体４、ロッド７、ピ
ストン３０等はいずれも、非磁性体材料とした。

本実施例では筐体４は同一円周上に５つの空圧シリンダ
室４ａ、４ｂを有し、それぞれの空圧シリンダ室におけ
るピストン５のピストンロッド７に形状種顕の異なるチ
ャック爪を有するチャックが取り付けられている。そし
て、それぞれのチャックのラック１２は歯車１１に噛合
されている。また各々のロッド７にも直径が小なるピス
トン３０が嵌挿され、そのピストン３０の細径ロッド３
０ａの先端部に把持する組立部品２１に適したアタッチ
メント３１が固着されている。

第４図に示されるように、磁電変換素子３３は増幅器３
４およびスイッチ３６を介して電気式比較器３５に接続
されている。

本実施例の組立機用チャック装置の作動について説明す
る。５つのチャックのうち組立部品の形状に応じたチャ
ックが選択され、配管１９から圧縮空気がピストン５の
上部の空圧シリンダ室４ａに供給され、選択されたチャ
ックが結合しているロッド７およびピストン５を降下さ
せる。ｆｌ！！のチャックは干渉を避けるため上昇した
ままにされる。

その後アーム１およびチャック保持軸２を、図示しない
既知のモータ制御手段である電子制御装置等によって、
チャック爪１６．１７が第３図（ａ）に示す部品供給装
置２４の供給位置にある組立部品２１が把持できる位置
まで移動し下降させる。

この時アタッチメント３１は組立部品２１の上面で押し
上げられ、細径ロッド３０ａおよびピストン３０と共に
上昇する。然る後チャック爪１６．１７を閉じて部品２
１を把持するが、各チャックのチャック爪１６．１７の
開閉動作は、モータ９が減速機１０を介して歯車１１を
回動させることにより、ラック１２が一方向に慴動し、
ビニオン１４を介してラック１５が他方向に摺動するこ
とによって行なわれる。チャ・ンク爪１６．１７の開き
量は、エンコーダ８で検出され、既知のモータ制御手段
である電子制御装置によって制御される。

以上で組立部品の把持動作は終了する。

次に部品の組立動作について説明する。配管１つから大
径の空圧シリンダ室４ａに供給した圧縮空気はピストン
５の貫通口５ａを通じて小径の空圧シリンダ室７ａに入
るので、ピストン３０に比較的小さな推力が与えられ、
組立部品２１はアタッチメント３１により押し下げられ
るが、チャック爪１６．１７は組立部品２１の滑落が起
こらない程度の大きな把持力で組立部品２１を把持し、
前出のアーム１およびチャック保持軸２で第３図（ｂ）
に示す組立位置まで移動し下降させる。この下降距離は
、部品リード２５先端がプリント板２３の穴２６上縁真
上までとし、チャック保持軸２の下降を停止させて、位
置決めを終了する。その後組立部品２１を把持したチャ
ック爪１６．１７を、モータ９の回動によって把持力を
除去する程度に僅かに（例えば第３図（ｂ）におけるｅ
ｚ＝　０　、１　ａｎ）開く。そうすると小径の空圧シ
リンダ室７ａに供給されたままになっている圧縮空気に
よって、ピストン３０は細径ロッド３０ａおよびアクッ
チメン１−３１を介して組立部品２１を比較的小さな力
で下方に押し下げ、プリント板２３の穴２６への部品リ
ード２５の挿入が行なわれる。このピストン３０の移動
量を永久磁石３２を介して、磁電変換素子３３が部品リ
ード２５の挿入量として第５図に示すようにアナログ出
力する。この出力電圧を増幅器３４で増幅し、第４図に
示す電気式比較器３５で基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、ま
たは別法として図示しない電子演算装置等で演算し、部
品リード２５がプリント板２３の穴２６に、所定の位置
まで挿入されたことを検出する。ここで、空圧シリンダ
室４ａひいては空圧シリンダ室７ａに供給される圧縮空
気圧は、部品リード２５が１木たりとも座屈しない適切
な挿入力例えば０．２ｋｇとなる圧力に、減圧弁等の既
知の手段でコントロールする。

本実施例の組立機用チャック装置では、チャックの種類
は５種であるが、チャック爪１６．１７の開き量を組立
部品２１の寸法に３わせて可変できる構成としてあり、
かつ挿入量の検出も、図示しない電子演算装置からの指
令によって、比較する基準電圧Ｖｒｅｆを変えることに
より、組立部品に合わせて任意に変更でき、また、使用
するチャックの選択およびスイッチ３６の切換えにより
、複数の形状の部品（本実施例では１６形状）の把持、
挿入、挿入検出に対応できる能力を持つ。

本実施例では、大径の空圧シリンダ室４ａおよびピスト
ン５でチャック爪１６．１７を降下させ、更にそのピス
トン５のロッド７内に設けた小径の空圧シリンダ室７ａ
およびピストン３０でアタッチメント３１を降下せしめ
る構成とし、大径の空圧シリンダ室４ａの圧縮空気を小
径の空圧シリンダ室７ａへ導入するようにしたので、一
つの動力源で２つのピストン５．３０を同時に動かすこ
とができ、装置が簡単で制御が容易である。

本実施例では、同一円周上に５つのチャックを筐体に配
し、モータ駆動によるチャック開閉機構に付臭させた例
で説明してきたが、１つ以上複数のチャックで、駆動源
を空圧シリンダ、油圧シリンダ、ばね等として、レバー
、リンク機構で構成されるチャック装置にけ具してもよ
い。

また、チャックを昇降する空圧シリンダ室４＆に供給し
た圧縮空気の圧カコントロールによってピストン３０の
推力、すなわち挿入力を制限する方法を説明してきたが
、さらに挿入力を下げたい場６は、チャックを上昇させ
るための空圧シリンダ室４１】へ配管２０から供給した
圧縮空気が、空圧シリンダ室７ａにｆ云わるように細孔
°をロッド７に設け、空圧シリンダ室４ａには高圧縮空
気（例えば４　ｋｇ／　ｅｒａ２）を、空圧シリンダ室
４ｂには低圧縮空気（例えば０　、５　ｋｇ／　ａｍ’
）を各々供給し、その圧力差でピストン５を駆動すれば
、空圧シリンダ室４ｂから流入した低圧縮空気によりビ
ス）・ン３０の推力は例えば０　、１　ｋｇとさらに小
さくなり、空圧シリンダ室４ｂに供給する空気圧は挿入
力に比例して任意である。なお、脆弱な組立部品を弱い
力（例えば０　、５　ｋｇ＞で把持する場合は、把持時
に空圧シリンダ室４ｂへの低圧縮空気の供給を止め、大
気開放とし空圧シリンダ室７ａを大気圧としておけば、
組立部品の移送中に、ピストン３０の推力で部品を突き
出してしまうことはない。

本実施例はチャックの昇降およびアタッチメントの下降
に空圧シリンダを用いた例であったが、油圧やその他の
Ｉｎ！的な手段を用いてもよく、チャックの昇降とアタ
ッチメントの下降を別個の駆動手段を用いて作動させて
もよい、また、部品リードの挿入力の制限は、空気、油
圧等の作動流体によらず、挿入力から計算的に選定した
ばね等の他の手段を用いても良いことは勿論である。

また、本実施例ではチャック装置の小型１ヒを図るため
、挿入量の検出に永久磁石と磁電変換素子を組み合わせ
た非接触方式を例に説明してきたが、別法として既知の
近接スイッチ、差動トランス、摺動式リニアポテンショ
メータ等を用いて、ピストン３０または組立部品の移動
量を検出してもよい。以上電子部品の自動組立における
挿入例および下方向組立動作について説明してきたが、
その他の部品の嵌挿組立、またはその池の組立方向につ
いてら、本発明を適用することができる。

［実施態様の利点］ 以上説明したように、本発明の実施態様によれば次の利
点がある。

１）　組立部品の被組立六ｌ＼の挿入量を検出すること
で、所定の位置まで嵌挿されたことを、高精度かつ安価
に確コ２することができる。

２）組立部品を把持したときに、部品にアタッチメント
を接触させることにより、チャック装置を移動させるチ
ャック移動機構の移動中における把持した組立部品の滑
落を検出することができ、組立動作前に被組立部品の欠
品を確認することで、再組立動作までのロスタイムが短
縮できる。

３）組ケ部品の挿入をチャック移動機構とは別の江怠可
変の挿入機槽の推力により挿入し、かつ挿入量を任意な
しきい値と比較することで、１種類のチャックについて
、部品形状、寸法、挿入量のＵなる複数種類の部品の挿
入、挿入量検出が可能である。

［発明の効毛］ 以上述べたように、本発明は上記の構成を有するから、
位置決めが終了した組立部品の被組立部品六への挿入動
作を、チャック移動機構とは別に、挿入機槽によるとこ
ろの弱い挿入力で挿入するため、組立部品の位置決め不
良等によって起こる挿入不良を未然に防止することがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の実施例の縦断面図、第３図（ａ）は第１図の実施例
のチャックが組立部品を把持する状態の側面図、第３図
（ｂ）は第１図の実施例のチャックがプリント板上面か
ら組立部品を挿入する状態の側面図、第４図は組立部品
の挿入量を検出する回路のブロック図、第５１２１は組
立部品の変位量検出手段によって検出された出力電圧と
組立部品の挿入量との関係を示す曲線である。 １・・・アーム、２・・・チャック保持軸、７・・・ロ
ッド、（７ａ、７ｂ）・・・空圧シリンダ室、（１２，
１５）・・・ラック、１３・・・チャックブロック、１
４・・・ビニオン、（１６，１７）・・・チャック爪、
２１・・・組立部品、２５・・・部品リード、２６・・
・穴、３０・・・ピストン、３１・・・アタッチメント
、３２・・・永久磁石、３３・・・磁電変換禦子、３５
・・・電気式比較器 第　１［２ 第２図 第３　図 （ｂ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャック爪、およびチャック爪開閉機構を有する
   チャックと、 組立部品を把持したチャック全体を被組立部品穴の直近
   まで移動および位置決め停止させるチャック移動機構と
   、 前記チャック爪が微少に開かれたのち、そのチャック爪
   に把持した組立部品を押し出し被組立部品穴に挿入動作
   せしめる挿入機槽と を備えることを特徴とする組立機用チャック装置。
2. （２）前記挿入機構は、組立部品の挿入動作と同時に、
   挿入量を検出することにより、その部品の挿入確認を可
   能にする検出手段を備えることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の組立機用チャック装置。
3. （３）前記挿入機構は、チャック爪内部に摺動可能に嵌
   挿したロッドによりアタッチメントを介して組立部品を
   挿入動作せしめるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の組立機用チャック装置。
4. （４）前記挿入機構は、挿入推力源が空圧シリンダであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第３項
   記載の組立機用チャック装置。
5. （５）前記挿入機構は、挿入力を任意可変とする挿入力
   調節手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第３項、または第４項記載の組立機用チャック装置
   。
6. （６）前記検出手段は、組立部品の挿入量をアナログ出
   力し、その出力を任意設定できる所定の電圧と比較する
   ことによって複数種類の形状の組立部品の挿入量を検出
   せしめるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の組立機用チャック装置。
7. （７）前記検出手段は、組立部品の挿入量を非接触で検
   出せしめるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項または第６項記載の組立機用チャック装置。