JP2002166330A

JP2002166330A - 位置決め装置

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Publication number: JP2002166330A
Application number: JP2000362434A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Miyazawa; 一夫宮澤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-11
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP3494144B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、軽量化された高精度の位置決め装置
を提供することを目的とする。【解決手段】カムスライダ１７が押し上げられると、
その上昇運動はカム１５，１６の外方向の水平運動に変
換され、爪４，６が開く。ワーク２を設置してカムスラ
イダ１７を降下させると、爪４，６は復帰ばね１０，１
２により中心方向へ移動する。ワイヤフォーミングのば
ね性を利用したばね力の強い復帰ばね１０で付勢される
爪４が微調整ねじ８によるストッパで先に停止して基準
面を作り、ばね力の弱い復帰ばね１２で付勢される爪６
がワーク２を基準面に寄せて位置決めする。復帰ばね１
０，１２をワイヤスプリング、爪４，６の開放機構を単
純構造のカム１５，１６およびカムスライダ１７にした
ことで、小型・軽量化が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位置決め装置に関
し、特に精密小型部品などを正確な位置出しが必要とさ
れる部品の挿入などの前処理としてその精密小型部品の
位置決めを行うのに利用できる位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、集積回路、コンデンサ、抵抗
などの電子部品（ワーク）をプリント基板に実装する場
合には、それらのワークを真空吸引装置にて吸引して実
装すべき位置まで保持しながら所定の位置まで搬送しな
ければならない。この場合、各ワークは正確に位置決め
されていないとプリント基板への自動実装が困難である
ことから、一般には、ワークを位置決め装置に載せ、正
確に位置決めをしてからそのワークを吸着などで位置決
めの精度を維持しながら実装するようにしている。ま
た、ワークを試験評価する場合にも、あらかじめ位置決
め装置で位置決めを行った後、試験用のソケットに挿入
したり、直接端子にプローブを当てたりする形態をとっ
ている。さらには、チップ部品をテーピングするときに
は、その前工程として、チップ部品の正確な位置決めを
行っている。

【０００３】このような位置決め装置として、特開平５
−９０７８７号公報、特開平６−６９６８８号公報、特
開平９−１１６２９８号公報などが公知である。これら
に記載の位置出し装置は、ワークを中心にして四方向に
往復動自在に装着された可動爪を有し、位置決めは、４
つの可動爪によりワークを四方向から挾持することによ
って行われている。このとき、ワークの挾持は、可動爪
によりワークに衝撃を与えることなく、しかも、円滑に
位置決めをする方法がとられている。爪の形状は、対象
となるワークで異なり、位置決めする可動爪の駆動方法
も、スリットの弾性を利用したもの、リンク機構による
もの、円板カムを利用したものなど、様々な形態がとら
れている。

【０００４】通常、ワークを位置決めするときの押し圧
は、圧縮ばねまたは引っ張りばねのような巻き線を使っ
たばね圧を利用している。また、位置決め装置には、そ
の基本性能として、高精度な位置決めおよび精度の維持
（寿命）が求められている。可動爪を往復動させる部分
でこのような性能を確保するには、一般的に直動ベアリ
ングが採用されている。直動ベアリングは、その代表的
なものとして、断面矩形の細長い軌道レールの両側面を
スライダが抱きかかえるような状態で軸線方向に往復動
することができる形態のものが知られている。軌道レー
ルの側面には長手方向に溝が形成され、その溝とスライ
ダの両側面から軌道レールの側面に平行に垂下された両
側部との間にボールが配置されて直動ベアリングを構成
し、可動爪は、そのスライダに載置して使うことにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の位置決め装置に
よれば、ワークに接触して位置決めする可動爪は、ワー
クへの押し圧をばねにより与えているが、その押し圧の
伝え方は、直接的あるいはリンクなどの機構を介して間
接的に行われている。しかし、可動爪は、それ自身は小
さいものの、それを可動するための駆動部が巻き線を使
った圧縮ばねまたは引っ張りばねとリンク機構とを必要
とするため、装置自体が大きくなってしまうという問題
点があった。

【０００６】また、可動爪を可動するための摺動部は、
高精度および長寿命を維持するために、直動ベアリング
を採用すればよいが、軌道レールの両側面をボールを介
して把持するタイプの直動ベアリングは軌道レールを装
置本体に固定する必要があることから、可動爪を載置す
るスライダを横、上または摺動方向外方端側から駆動す
る必要があり、その駆動系のスペースを必要とする。さ
らに、可動爪を摺動させるための駆動系をリンク機構、
円板カムなどで構成した場合には、さらに装置は大型化
してしまうという問題点があった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、小型化、軽量化された高精度の位置決め装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、設置台に載置されたワークを対向する４
方向配置の爪で挟み込んで位置決めする位置決め装置に
おいて、前記設置台を中心にして放射状に配置され、前
記爪のそれぞれを各方向の軸線上で往復動させるリニア
ガイド手段と、前記爪を前記ワークに向けてそれぞれ付
勢するばね手段と、前記設置台の下部に配置されて、外
部からの駆動による垂直運動を前記爪がワークから離れ
る方向の水平運動に変換するカム手段と、を備えている
ことを特徴とする位置決め装置が提供される。

【０００９】このような位置決め装置によれば、垂直方
向の駆動力が与えられると、カム手段がその垂直運動を
水平運動に直接変換し、その水平運動で爪を開放方向へ
移動し、ばね手段が爪をワークに向けてそれぞれ付勢す
ることでワークを挾持して位置決めを行う。これによ
り、ばね手段を設置断面積の小さなものにしたことによ
り、小型化でき、カム部が駆動方向を直接変換するた
め、さらに小型化できて全体的に軽量化が可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、ワ
ーク搬送の中継位置に固定設置してワークの正確な位置
出しを行う場合を例に図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明による位置決め装置の構成を
示す中央縦断面図、図２は本発明による位置決め装置の
平面図である。なお、図１および図２は位置決め前のオ
ープン状態の位置決め装置を示しており、図２は説明の
ために上蓋を取り除いた状態の位置決め装置を示してい
る。

【００１２】本発明による位置決め装置１は、中央にワ
ーク２を載置するための設置台３を有し、その周囲に対
向する４方向からワーク２を挟み込むことができるよう
摺動可能に配置された４つの爪４，５，６，７を備えて
いる。この内、隣接配置された爪４，７は、その摺動方
向外方端に位置決め時の停止位置を微調整することがで
き、かつ、爪４，７の摺動時のストッパとして機能する
微調整ねじ８，９をそれぞれ備えている。

【００１３】各爪４，５，６，７には、それぞれ復帰ば
ね１０，１１，１２，１３の一端が係止され、他端は、
本体１４に固定されていて、爪４，５，６，７をそれぞ
れワーク２に向かって付勢するようにしている。これら
復帰ばね１０，１１，１２，１３は、ワイヤスプリング
によって構成され、爪４，５，６，７の付勢力は、ワイ
ヤフォーミングのばね性を利用している。ここで、微調
整ねじ８，９を備えた爪４，７を付勢している復帰ばね
１０，１３は、ばね力を大きく、これらに対向配置され
た爪６，５を付勢している復帰ばね１２，１１は、ばね
力を小さくしてある。このばね力の差の設定は、復帰ば
ね１０，１１，１２，１３の線径の差で対応するか、ま
たは、フォーミング形状を変えることで行う。

【００１４】各爪４，５，６，７は、それぞれ下方に延
びるカム（図１には、爪４，６のカム１５，１６が示さ
れている）を有している。カム１５，１６は、下方に向
かうにつれて位置決め装置１の中心軸線から離れる方向
に傾斜した斜面を有している。カム１５，１６の下方に
は、位置決め装置１の中心軸線の方向に往復動自在に配
置されたカムスライダ１７を備えている。カムスライダ
１７は、上部にカム１５，１６の斜面と整合する斜面を
有する截頭角錐状の頭部と、下部に本体１４から裏蓋１
８を介して装置外に突出するよう形成されたピンとを有
している。このカムスライダ１７は、図示しない駆動源
によって上方へ押し上げられることにより、復帰ばね１
０，１１，１２，１３の付勢力に抗して爪４，５，６，
７を外側へ摺動させる機能を有している。また、このカ
ムスライダ１７は、設置台３の裏側に設けられた圧縮ば
ね１９によって裏蓋１８の方へ付勢されている。

【００１５】カムスライダ１７を上方へ押し上げる駆動
源としては、エアーシリンダ、モータ駆動の上下ストロ
ークカム、ソレノイドなどのアクチュエータが取り付け
られ、これらは、用途に合わせ選択される。

【００１６】そして、各爪４，５，６，７は、これらを
直線的に往復移動させるリニアガイドである直動ベアリ
ング（図１には、爪４，６を載置するための直動ベアリ
ング２０，２１が示されている）に載置されている。こ
の直動ベアリングの詳細を図３に示す。

【００１７】図３は直動ベアリングの構成を示す斜視図
である。ここでは、たとえば爪４を載置する直動ベアリ
ング２０を示している。直動ベアリング２０は、断面Ｕ
字状に形成された軌道レール２１と、爪４が直接載置さ
れるスライダ２２と、軌道レール２１の内側対向面に長
手方向に凹設された溝２３とスライダ２２との間に設け
られたボール２４とから構成されている。軌道レール２
１の底部には、爪４のカム１５を挿通するための穴２５
が形成されている。

【００１８】また、図１の断面図では図示を省略した
が、スライダ２２の上面には、これに載置される爪４を
ねじ止めするためのねじ穴２６と、爪４から突出された
ピンを嵌入する回り止め用の穴２７が形成されている。

【００１９】次に、以上のようにして構成された位置決
め装置１の動作を、主として図１、図４および図５を参
照して説明する。図４はストッパ付き当て状態を示す位
置決め装置の中央縦断面図、図５はクランプ状態を示す
位置決め装置の中央縦断面図である。

【００２０】まず、図１に示したように、カムスライダ
１７が外力により押し上げられると、その上昇運動は、
爪４，６と一体となったカム１５，１６が外側方向に開
く水平運動に変換される。そのとき、４つの爪４，５，
６，７は、それらの復帰ばね１０，１１，１２，１３に
よって常に装置の中心方向に付勢されているため、カム
スライダの動作に連動して同時に外側方向に摺動する。

【００２１】これにより、設置台３が広くなるので、図
示しない移載装置がローダ部よりワーク２を吸着または
チャックして取り出し、図１に示したように、設置台３
の上に載置する。

【００２２】次に、カムスライダ１７の下部に設置され
た駆動源の駆動力をなくすか減少させると、圧縮ばね１
９の作用により、カムスライダ１７は下降を開始する。
すると、４つの爪４，５，６，７は、復帰ばね１０，１
１，１２，１３の付勢力により、カムスライダ１７の動
作に連動して装置の中心方向に移動し始める。

【００２３】４つの爪４，５，６，７が装置の中心方向
に移動していくと、最初に、爪４，７に取り付けられた
微調整ねじ８，９が本体１４の外壁に当接して、その位
置で爪４，７は停止する。この位置が、ワーク２を位置
決めするときの基準位置となる。このとき、これら基準
となる爪４，７に対向して配置された爪６，５は、図４
に示したように、カムスライダ１７の動作に連動して装
置の中心方向に移動し続けている。

【００２４】さらに、カムスライダ１７が降下すると、
爪６，５は、復帰ばね１２，１１の付勢力により、ワー
ク２を基準となる爪４，７の方向に寄せていき、図５に
示したように、爪６，５がワーク２を基準となる爪４，
７の先端に当接させてワーク２をクランプした状態にす
ると、ワーク２の位置決めが完了する。このとき、復帰
ばね１２，１１は、ワークを寄せるのに必要なばね力し
かないので、基準となる爪４，７を付勢している復帰ば
ね１０，１３のばね力に打ち勝つことができないので、
そのワーク２のクランプ状態を維持することになる。そ
の状態で、ワーク２を吸着またはチャックし直すことに
より、ワーク２は正確に位置決めされたことになる。

【００２５】その後、移載装置は、ワーク２を吸着また
はチャックし、カムスライダ１７を駆動して４つの爪
４，５，６，７を開放し、たとえばプリント基板、試験
評価ユニットなどの目的とする工程位置にワークを搬送
する。

【００２６】本発明による位置決め装置１は、４つの爪
４，５，６，７を駆動する復帰ばね１０，１１，１２，
１３は、設置断面積がワイヤの線径分だけであり、カム
スライダ１７の往復運動を直接爪４，５，６，７のオー
プン動作に変換できたので機構が単純となり、小型化お
よび軽量化を達成している。

【００２７】したがって、位置決め装置１を固定設置の
状態で使用するのみならず、たとえば、ワークを複数の
工程位置に順次搬送していくフリーフローコンベア上に
設置し、ワークを正確に位置出しされた状態を維持しな
がら搬送する治具として使用することができる。

【００２８】また、位置決め装置１をインデックステー
ブル上に設置して、ワークを複数の工程位置に順次回転
していく際のワーク固定用の治具として使用することも
できる。

【００２９】以上の本発明による位置決め装置１は、ス
トッパとして機能する微調整ねじ８，９が付き、強め
（たとえば１０Ｎ以上）に設定された復帰ばね１０，１
３が付いた基準の爪４，７を最初に固定状態にして直交
方向の基準面を作り、次に、残る２つの隣接する爪６，
５が非常に弱く（たとえば数百ｍＮ）設定された復帰ば
ね１２，１１でワーク２を基準面に寄せるような形で挟
み込むことで位置出しをしているので、アライメント機
能を持つとともにワーク２に歪みや傷を与えることなく
クランプを可能にしている。

【００３０】なお、上述の実施の形態では、基準となる
爪４，７およびこの基準となる爪４，７にワーク２を寄
せる爪６，５をそれぞれ対称形に配置し、これらを駆動
するカム１５，１６およびカムスライダ１７も、すべて
同じ形状にしたが、基準となる爪４，７とそれに寄せる
爪６，５とにおいて、それらの下に一体に設けられたカ
ム１５，１６とカムスライダ１７との当接摺動面の傾斜
角を変更して、基準となる爪４，７をそれらの基準とな
る位置に先に到達させ、その後に対向する爪６，５がワ
ーク２の寄せを行うようにしてもよい。

【００３１】また、この基準となる爪４，７とワークを
寄せる爪６，５との時間差を持った動作タイミングは、
カムスライダ１７の４つの傾斜角を同一とし、爪４，
５，６，７へのカム１５，１６の取り付け位置を動作方
向の線上で変えることによっても可能である。

【００３２】また、カム１５，１６は爪４，７と一体に
形成したが、別体に構成してねじで止めるようにしても
よく、あるいは、別体にしたカムを直動ベアリング２
０，２１のスライダ２２に固定するように構成してもよ
い。

【００３３】さらに、上記の実施の形態では、爪４，
５，６，７を装置の中心に向けて移動させる復帰ばね１
０，１１，１２，１３としてワイヤスプリングを使用し
たが、板ばねを使って構成してもよい。直動ベアリング
２０，２１についても、好適な実施の形態においては、
小型および軽量化のために断面Ｕ字状に形成された軌道
レール２１とその中で摺動自在なスライダ２２とで構成
したが、ボールを用いない面摺動タイプのものや、大き
なワークを位置決めするための位置決め装置で寸法的な
余裕がある場合は、小型化の難しいクロスローラベアリ
ングを採用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、設置
断面積の小さなばね手段で爪をワークの挾持方向へ付勢
し、垂直方向の駆動力が与えられるカム手段がその垂直
運動を水平運動に直接変換し、その水平運動で爪を開放
方向へ移動し、ばね手段が爪をワークに向けてそれぞれ
付勢することでワークを挾持して位置決めを行う構成に
した。これにより、ばね手段をワイヤスプリングのよう
な設置断面積の小さなものにしたことにより、小型化で
き、カム部が駆動方向を直接変換するような単純な構造
にしたことにより、装置高さを低くでき、さらに小型
化、軽量化が可能になる。

【００３５】また、ワイヤスプリングのワイヤフォーミ
ングの特性と形状を活かし、線径の違いまたはフォーミ
ング形状により隣接する２つの基準となる爪の押し圧を
他の２つの隣接する爪よりも強めに設定し、基準となる
爪をストッパにて先に停止させるようにすることで、基
準となる爪は毎回同じ位置に停止することになる。これ
により、ワークの２面は、常に基準となる爪に押し付け
られ、精度の高い位置決めができる。

【００３６】また、この位置決め装置は、小型で高精度
であることから、通常の固定設置の状態で使う用途だけ
ではなく、プラテン搬送やインデックス搬送の際に、ワ
ークを位置決め状態で搬送するための治具としても使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置決め装置の構成を示す中央縦
断面図である。

【図２】本発明による位置決め装置の平面図である。

【図３】直動ベアリングの構成を示す斜視図である。

【図４】ストッパ付き当て状態を示す位置決め装置の中
央縦断面図である。

【図５】クランプ状態を示す位置決め装置の中央縦断面
図である。

【符号の説明】

１位置決め装置２ワーク３設置台４，５，６，７爪８，９微調整ねじ１０，１１，１２，１３復帰ばね１４本体１５，１６カム１７カムスライダ１８裏蓋１９圧縮ばね２０，２１直動ベアリング２１軌道レール２２スライダ２３溝２４ボール２５，２６，２７穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設置台に載置されたワークを対向する４
方向配置の爪で挟み込んで位置決めする位置決め装置に
おいて、前記設置台を中心にして放射状に配置され、前記爪のそ
れぞれを各方向の軸線上で往復動させるリニアガイド手
段と、前記爪を前記ワークに向けてそれぞれ付勢するようにし
た設置断面積の小さなばね手段と、前記設置台の下部に配置されて、外部からの駆動による
垂直運動を前記爪がワークから離れる方向の水平運動に
変換するカム手段と、を備えていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】前記リニアガイド手段は、断面Ｕ字状に
形成され底部には前記カム手段の水平運動を前記爪に伝
える部分を遊挿するための穴を有する軌道レールと、前
記軌道レールの中央空間部に配置され前記軌道レールの
内側対向面との間に設置したボールを介して長手方向に
摺動自在に前記軌道レールに担持されているスライダと
から構成されていることを特徴とする請求項１記載の位
置決め装置。
【請求項３】前記カム手段は、前記爪の下部からそれ
ぞれ前記軌道レールの穴を介して垂下されて下部には斜
面を有するカムと、垂直方向に往復動自在に設けられて
上部に前記カムの斜面と整合する斜面を持った截頭角錐
状の頭部を有するカムスライダとから構成されているこ
とを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
【請求項４】前記設置台と前記カムスライダとの間
に、垂直方向外方へ前記カムスライダを付勢する圧縮ば
ねを介挿したことを特徴とする請求項３記載の位置決め
装置。
【請求項５】前記ばね手段は、ワイヤフォーミングの
ばね性を利用したワイヤスプリングであることを特徴と
する請求項１記載の位置決め装置。
【請求項６】前記爪は、隣接する任意の２つに、前記
ワークへ向かって移動する距離を制限するストッパを備
えていることを特徴とする請求項１記載の位置決め装
置。
【請求項７】前記ストッパは、前記爪の停止位置を調
整する微調整手段を有していることを特徴とする請求項
６記載の位置決め装置。
【請求項８】前記ストッパを備えた２つの前記爪を付
勢する前記ばね手段は、ばね力を強く、対向配置された
残りの２つの前記爪を付勢する前記ばね手段は、ばね力
を弱く設定してアライメントの機能を有していることを
特徴とする請求項３ないし７のいずれか１に記載の位置
決め装置。
【請求項９】強いばね力で付勢される爪と弱いばね力
で付勢される爪とを駆動する前記カム手段の前記カムお
よび前記カムスライダの傾斜面を変更して、ワークを位
置決めするタイミングを変更するようにしたことを特徴
とする請求項８記載の位置決め装置。
【請求項１０】前記カム手段を垂直方向に駆動するエ
アーシリンダが取り付けられていることを特徴とする請
求項１記載の位置決め装置。
【請求項１１】前記カム手段を垂直方向に駆動する上
下ストロークカムが取り付けられていることを特徴とす
る請求項１記載の位置決め装置。
【請求項１２】前記カム手段を垂直方向に駆動するソ
レノイドが取り付けられていることを特徴とする請求項
１記載の位置決め装置。