JP2001507999A - Ｈ型駆動手段付き位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、Ｘビーム（６）および２個のＹビーム（２，３）をＨ字状に配置して具える位置決め装置に関する。各Ｙビーム上にモータ駆動の移動台（４，５）を設ける。これら移動台間にＸビームを連結する。Ｘビーム上に、位置決めヘッド（１０）を具えた移動台（９）を設ける。Ｘビームの一端と第１Ｙビーム（２）上の移動台（４）との間におけるカップリング（７）を、２個の相互に直角な板ばね（１９，２０）で構成し、これら板ばねの交差線によりカップリングの仮想上の回転軸線（２８）を形成する。Ｘビームの他端と他方の第２Ｙビーム（３）上の移動台（５）との間におけるカップリング（８）をＹ方向に延在する１個の板ばね（２９）で構成し、該板ばねのＹ方向における剛性を比較的大きくし、Ｘ方向における剛性を比較的小さくする。これらカップリングによれば、遊びがなく、摩擦がなく、更に位置決めヘッドを小角度補正し得る利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｈ型駆動手段付き位置決め装置 本発明は、位置決めヘッド付きの移動台をＸ方向に移動可能に支持するＸビー ムと、第１移動台をＹ方向に移動可能に支持する第１Ｙビームと、第２移動台を Ｙ方向に移動可能に支持する第２Ｙビームとを具え、これらＸビームおよび両Ｙ ビームをＨ字状に配置して、Ｘビームの第１端部を第１カップリングにより第１ Ｙビームの第１移動台に連結すると共に、Ｘビームの第２端部を第２カップリン グにより第２Ｙビームの第２移動台に連結し、更に、両Ｙビーム上の移動台およ びＸビーム上の位置決めヘッド付き移動台を個々に移動させるための駆動手段を 設けた位置決め装置に関するものである。 かかる位置決め装置はヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ１−０，１０９，７１８におい て周知である。この位置決め装置においては、ＸビームとＹビーム上における移 動台との間のカップリングをＺ方向に延在するピボットシャフトで構成し、これ により部品間を相互に回動可能に連結する。ＸビームをＺ軸周りに回動可能にす るために、Ｘビームの一端をＸ方向のスライディングカップリングとして構成す る。位置決め装置は、Ｘビーム上における移動台の載置ヘッドにより支持された １個の部品を、通常は固定の機械部分に支持された他の部品に対し高精度に位置 決めするのに用いる。例えばプリント配線基板上に部品を載置する場合がこれに 相当する。絶え間ざる部品の小型化は、部品を他の部品に対し相対的に位置決め する時の精度に関する要求を一層厳しいものにする。 本発明は装置の精度を向上させることを目的とする。 この目的のために、前記第１カップリングを、２個の相互に直角な板ばねで構 成し、これら板ばねをそれぞれほぼＸ方向およびＹ方向に延在させると共に、各 板ばねの一端をＸビームの第１端部に、また各板ばねの他端を第１Ｙビームの第 １移動台にそれぞれ固定し、これら板ばねの交差線によりＺ方向に延在する回転 軸線を形成し、 前記第２カップリングをほぼＹ方向に延在する単一板ばねで構成し、該板ば ねの一端をＸビームの第２端部に、また他端を第２Ｙビームの第２移動台にそれ ぞれ固定し、該板ばねのＹ方向における剛性を比較的大きくし、Ｘ方向における 剛性を比較的小さくして、位置決め装置を構成したことを特徴とするものである 。 第１カップリングは一種の交差スプリングヒンジである。２個の板ばねの（仮 想上の）交差線は、Ｘビームが第１Ｙビーム上の移動台に対し相対的に回動する 時の極めて正確な回動軸線を形成する。第１カップリングのほぼＸ方向に延在す る板ばねは、Ｘ方向の剛性を比較的大きくし、Ｙ方向の剛性を比較的小さくする が、これに対し直角な板ばねの場合これとは逆とする。極めて僅かであるがＸビ ームの回動を可能にするためには、第２カップリングの板ばねをＸ方向の剛性が 比較的小さく、Ｙ方向の剛性が比較的大きなものにする必要がある。なお全ての 板ばねのＺ方向の剛性は大きなものにすること明らかである。板ばね式カップリ ングの有利な利点は、遊びおよび摩擦が完全にないことである。板ばねがＹ方向 に延在しているため、Ｘビームの長手方向軸線周りの回転に対する剛性は高い。 Ｙビームに関連してＸビームの構成は静的に十分限定される。第２カップリング の板ばねは更に、温度変化によるＸビームのＸ方向長さ変化を許容する。 他の有利な利点は、プリント配線基板上の部品のような載置部品のＸ軸周りに おける方向を極めて正確に調整し得ることである。例えばＹビーム上の移動台の 一方が僅かに過大移動したり、過小移動した場合には、Ｘビームが僅かな角度に 亘って回動することができ、これにより部品角度の微調整が達成される。 好ましくは、ＸビームおよびＹビームをほぼ１つのおよび同一の平面内に配置 するのが良い。その結果として総合可動構造体（Ｘビームと、移動台と、載置ヘ ッド）の重心がほぼ駆動力作用面内に位置する。これも位置決め精度を高めるの を助長する。 次いで本発明を、キャリア上に部品を載置するための装置として構成した、以 下の図面に示す実施例に基づき詳細に説明するに、 図１は、本発明による位置決め装置の斜視図、 図２は、図１に示す位置決め装置の線図的平面図、 図３は、Ｘビームと、第１Ｙビーム上における移動台との間における第１カッ プリングの詳細を示し、 図４は、Ｘビームと、第２Ｙビーム上における移動台との間における第２カッ プリングの詳細を示す。 図１に示す位置決め装置は、プリント配線基板のようなキャリア上に部品を載 置するための部品載置機である。機枠１上に２個の平行なガイドビーム２および ３を固定し、これらガイドビームを以下では第１Ｙビーム２および第２Ｙビーム ３と称する。これらＹビーム上にそれぞれ、第１移動台４および第２移動台５を 当該ビームに沿って移動し得るよう設ける。移動台４および５間に、以下ではＸ ビームと称する横方向ガイドビーム６を設ける。このＸビームは、上記第１およ び第２ＹビームとともにＨ字形状を形成する。Ｘビームを第１カップリング７お よび第２カップリング８（それぞれ図２参照）により移動台４および５に結合す る。Ｘビーム６上に移動台９を設け、この移動台を当該Ｘビームに沿って移動し 得るようにする。移動台９上には載置ヘッド１０を固定する。この載置ヘッドは マガジンから部品を掴み上げて所望の位置に移動させ、プリント配線基板１１上 に載置することができる。プリントは配線基板は、詳細には図示しなかった移送 機により部品載置機に通過させる。移動台９上には数個の載置ヘッド１０を固定 することもできる。載置ヘッドは例えば、極めて小さな部品を可とする部品１３ を吸引により掴み上げ得る吸引ピペット１２で構成する。載置ヘッド１０はＸ方 向およびＹ方向の両方向に変位可能にする。これがため各移動台４，５，９を個 々にそれぞれのモータ１４，１５，１６で第１Ｙビーム２、第２Ｙビーム３、お よびＸビーム６に沿って駆動させる。このことが上記の装置をして、Ｈ型ドライ ブ付き位置決め装置と称する所以である。載置ヘッド１０は更に、Ｚ方向にモー タ駆動し得るようにすることができ、一方で吸引ピペットは時として、その長手 方向軸線、つまりＺ軸の周りに回転Φを行い得るようにすることができる。 ＸビームのＹ方向における移動は極めて正確に、且つ、或る制御のもとに行う 必要がある。全ての移動台の動きは、載置ヘッドおよび吸引ピペットの動きとと もにコンピュータ制御する。高精度が達成されるのは、Ｘビーム６の端部 １７，１８と、移動台４，５との間におけるカップリング７，８が高い要求を満 足する場合のみである。この目的のため第１カップリング７を、２個の相互に直 角な板ばね１９，２０により形成された直交ばねカップリングとする。板ばね１ ９はほぼＹ方向に延在させ、板ばね２０はほぼＸ方向に延在させる。図３に示す ように、第１カップリング７の板ばね１９は、事実上の板ばねを形成する薄い中 央部２２を有した高剛性ばね板２１で構成する。中央部に開口２３を形成し、こ の開口に他方の板ばね２０を貫通させる。板ばね１９，２０の端部２４，２６を それぞれＸビーム６の第１端部１７に連結し、板ばねの他方の端部２５，２７を それぞれ第１移動台４（移動台４は図面の明瞭を保つため図示しなかった）に連 結する。これによりカップリングは、Ｘ方向およびＹ方向の両方向に極めて高剛 性であるが、Ｚ軸周りには僅かな回転を許容するものとなる。２個の板ばねが交 差する（仮想の）線は事実上、Ｚ方向における回転軸線２８を形成する。従って Ｘビーム６は、この回転軸線２８の周りで第１Ｙビームに対し相対的に僅かに回 動することができる。しかし、かかる回動のためには第２カップリング８も同じ 回動を許容するものであるを要する。この第２カップリングは、ほぼＹ方向に延 在する１個の板ばね２９で構成する。図４に示すように、板ばね２９も、事実上 の板ばねを形成する薄い中央部31を有した高剛性のばね板３０で構成する。ここ でも当該中央部に開口３２を設ける。板ばね２９の一端３３をＸビームの第２端 部１８に連結し、板ばねの他端３４を第２移動台５（移動台５は図面の明瞭を保 つため図示しなかった）に連結する。板ばね２９はＹ方向に比較的高い剛性を持 たせ、Ｘ方向の剛性を比較的低くする。第２移動台５がＹ方向において第１移動 台４よりも多く駆動されると、Ｘビームは回転軸線２８（図２参照）の周りに回 動する。この回動は、ほぼ１°までの小さな角度の回動である。吸引ピペット１ ２により掴み上げた部品をプリント配線基板上の所望位置に位置決めするために 吸引ピペットを、載置ヘッド１０上に固定したモータ３５によりＺ軸周りに回転 し得るようになす。しかし当該回転の精度には限界がある。この限界は、極めて 小さな部品を位置決めする場合に問題となる。そこで本発明による構成は、吸引 ピペット、従って部品の、回転軸線２８の周りにおける極めて僅かな角度の回転 を可能にする。 Ｘビーム６が板ばねを損傷するような過大角度に亘って回動するのを防止する 角度制限器３６を第２カップリングに隣接して設ける。この角度制限器はＴ字状 板片で構成し、その中央脚部３７を板ばね２９の開口３２に貫通させてＸビーム ６に連結する。Ｔ字状板片の横棒３８はＸビームが過度に回動するのを防止する 。この横棒は、過度の回動時にばね板３０の剛性部分に衝接する。 図１に見られるように、Ｘビームおよび２個のＹビームはほぼ同一平面内に位 置させる。従って、全ての移動台および載置ヘッドを含むＸビームの重心はほぼ 、移動台を動かす駆動力が作用する平面内に位置する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．位置決めヘッド付きの移動台をＸ方向に移動可能に支持するＸビームと、第 １移動台をＹ方向に移動可能に支持する第１Ｙビームと、第２移動台をＹ方向に 移動可能に支持する第２Ｙビームとを具え、これらＸビームおよび両Ｙビームを Ｈ字状に配置して、Ｘビームの第１端部を第１カップリングにより第１Ｙビーム の第１移動台に連結すると共に、Ｘビームの第２端部を第２カップリングにより 第２Ｙビームの第２移動台に連結し、更に、両Ｙビーム上の移動台およびＸビー ム上の位置決めヘッド付き移動台を個々に移動させるための駆動手段を設けた位 置決め装置において、 前記第１カップリングを、２個の相互に直角な板ばねで構成し、これら板ば ねをそれぞれほぼＸ方向およびＹ方向に延在させると共に、各板ばねの一端をＸ ビームの第１端部に、また各板ばねの他端を第１Ｙビームの第１移動台にそれぞ れ固定し、これら板ばねの交差線によりＺ方向に延在する回転軸線を形成し、 前記第２カップリングをほぼＹ方向に延在する単一板ばねで構成し、該板ば ねの一端をＸビームの第２端部に、また他端を第２Ｙビームの第２移動台にそれ ぞれ固定し、該板ばねのＹ方向における剛性を比較的大きくし、Ｘ方向における 剛性を比較的小さくしたことを特徴とする位置決め装置。 ２．ほぼＹ方向に延在する第１カップリングのに開口を設け、この開口に、ほぼ Ｘ方向へ延在する板ばねを貫通させたことを特徴とする請求項１記載の位置決め 装置。 ３．ＸビームおよびＹビームをほぼ１つのおよび同一の平面内に配置したことを 特徴とする請求項１記載の位置決め装置。 ４．第２カップリングに角度制限器を設けたことを特徴とする請求項１記載の位 置決め装置。