JP2005169539A - ワーク移送方法とそのワーク移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク保持ノズルによってワークを保持する際に、１枚目のワークに付着してしまった２枚目のワークが途中で自然落下するのを確実に阻止し、落下によるワークの重なり等の悪影響を回避する。
【解決手段】各ホルダからワークを取出し、取出したワークをパレット７７の各ワークセット部７９へ同時にセットする複数のワーク保持ノズル１１５に吸引保持機能と電磁石保持機とをもたせ、負圧吸引によるワーク保持と電磁力によるワーク保持の組合わせによってワークを保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板状の比較的軽量な電気部品、例えば、携帯電話のテン（１０）キー等の押しボタンに使用されるドーム状に形成された皿ばね等を一枚ずつ所定の位置に移送・供給するワーク移送装置に関する。

一般にワーク移送装置は、ワーク保持手段となるワーク保持ノズルを有している。ワーク保持ノズルは、ワーク保持位置で下降することでワークを保持した後、上昇する保持動作と、保持したワークをワークセット位置へ水平に移動するワーク移送動作と、ワークセット位置で下降し、ワークの保持を解除した後、再び上昇するプレース動作とを繰返すようになっている。

このワーク保持ノズルによって、例えば、携帯電話の押しボタンに使用される皿ばね等を保持しワークセット位置へ移送する際、前記ワーク保持ノズルは、携帯電話のテン（１０）キー等の配列に基づいたノズルの配列構造となる。

この場合、一般には作業性の面からテンキー等の配列構造としたワーク保持ノズルを、例えば、複数ブロック用意し、一度に多数のワークを保持し、セットできるようになっている。

携帯電話の押しボタンに使用される皿ばねは、例えば、テンキー用とモード切換用の径の異なるものが使用され、筒状に形成されたホルダ内に充填・積層される。ホルダ内に充填・積層された皿ばねは最上位のものからワーク保持ノズルによって一枚ずつ取出されるようになる。

この時、皿ばねの径は数ｍｍで重さは数ｍｇ程度のドーム形状に形成されていることもあって、２枚目の皿ばねが１枚目の皿ばねの底に付着するようになる。通常は皿ばねを洗浄したり消磁等をかけることで２枚目が着く原因を排除しているが、それでも完全になくすことは困難となっているのが現状である。１枚目に付着した２枚目の皿ばねは、移送中の振動等の影響を受けて自然落下するようになるが、この自然落下が移送途中で起きる場合にはさほど影響はないが、特に、ワークセット位置の領域で起きると、皿ばねはワークセットする前にワークセット部内へ落下してしまう問題が発生する。この結果、２枚重ねの状態でセットされたり、あるいは、径の異なワークが混在した２枚重ねの状態でセットされる等の問題を招くようになる。
特開平１１−２６６０９８号公報 特開平５−１３９５２５号公報

解決しようとする問題点は、ワーク保持手段となるワーク保持ノズルによってワークを保持する際に、その１枚目のワークに付着してしまった２枚目のワークが途中で自然落下するのを確実に阻止し、落下による悪影響を回避することにある。

本発明の第１は、多数のワークを充填・積層したホルダを複数備えるホルダ収納ブロックから吸引と磁力を組み合わせたワーク保持ノズルによってワークを保持するワーク保持工程と、ワーク保持ノズルによって保持された２枚重ねのワークをワーク引き離し装置通過時に２枚目のワークを１枚目のワークから引き離すワーク引き離し工程と、ワーク保持ノズルによって保持されたワークをパレットの上面で下降し保持を解除するワークセット工程とからなることを特徴とする。

本発明の第２は、多数のワークを充填・積層したホルダを複数備えるホルダ収納ブロックと、そのホルダ収納ブロックと並列に配置され上面にワークセット部が複数設けられたパレットと、前記各ホルダ内に充填・積層された最上位のワークを常に取出し位置へ下から押上げる突上げ手段と、前記各ホルダ内の最上位からワークを取出し、取出したワークを前記パレットの各ワークセット部へ同時にセットする複数のワーク保持ノズルを備えた実装ブロックとから成り、前記ワーク保持ノズルは、負圧吸引によってワークを保持する吸引保持機能に加えて、磁力によりワークを保持するオン・オフ可能な電磁石保持機能とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ワークを負圧吸引による保持と磁力吸着による保持との組合せによってワークを保持することができるため、ワーク移送中にワークを落下させることがなくなり自然落下によるワークの重なりや異なる向きとなる等の悪影響を確実に回避することができる。

第１には、前記ワーク保持ノズルの電磁石保持機能を、ワーク保持ノズルのノズル先端が、ワークの保持完了後、一定距離上昇した前記ホルダ内でオンとし、待機位置のワークから離れた位置で磁力吸着する一方、正しく位置決めした状態でホルダの外へワークを取出す。

第２には、前記実装ブロックに、前記ワーク保持ノズルを取囲み一斉に電磁石とするコイルと、そのコイルとワーク保持ノズルとの間に位置し前記各ワーク保持ノズルを機能上問題のない程度の均一な磁力とする電磁制御板とを備えるようにする。

第３には、前記ホルダ収納ブロックから、ワーク保持ノズルによって２枚一緒に重なり合って保持された２枚目のワークを１枚目のワークから引離すワーク引離し装置を備え、２枚重ねの状態でセットされるのを回避する。

第４には、前記ワーク保持ノズルとパレットの内、ワーク保持ノズルはワークの保持を解除した後上昇する時、磁力による保持作用を備える一方パレットは、ワーク保持ノズルの上昇時、吸引作用を備え、パレットセット時に２枚重ねとなるのを回避する。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づき具体的に説明する。

図１及び図２は本発明にかかるワーク移送装置１の概要斜視図をそれぞれ示している。ワーク移送装置１は、床上にベッド３が立設され、このベッド３のほぼ中央部にはＵ字形状の開口部５を有する形状となっている。前記ベッド３の左側及び右側３Ｌ、３Ｒ上の内側には前後方向であるＹ軸方向へ延伸したガイドレール７が敷設されると共にこのガイドレール７上にはスライダを介してＹ軸方向へ移動可能な矩形状の可動プレート９が設けられている。また、前記ベッド３の左側及び右側３Ｌ、３Ｒ上のＹ軸方向の途中にはそれぞれストッパ１１が取り付けられていて、前記可動プレート９の前部の左右両端に突出した突出部９Ｔが前記各ストッパ１１に突き当ることにより前記可動プレート９がストップされて位置決めされる。

可動プレート９上には取付プレート１３が取付けられている。この取付プレート１３には予め決められ、パターン化された複数の穴１５が形成されている。前記取付プレート１３の四隅には上下方向に延伸したポール１７が立設されると共にこのポール１７上にはホルダ収納プレート１９が取り付けられている。取付プレート１３とポール１７およびホルダ収納プレート１９とでホルダ収納ブロック２０が構成されている。このホルダ収納ブロック２０のホルダ収納プレート１９には前記取付プレート１３に形成された複数の穴１５と対応した位置に複数の穴２１が形成されている。ホルダ収納プレート１９には図２に示すように口金となる絞り用プレート２３が着脱可能に設けられている。この絞り用プレート２３にも前記ホルダ収納プレート１９に形成された複数の穴２１と対応した位置に複数の絞り穴２５が形成されている。

絞り用プレート２３の絞り穴２５は、図５に示すように上方へ向けて内側に傾斜した絞り部としてのテーパー面７３となっていて、開口径は前記ワーク２９の外径より若干径大に設定されている。したがって、後述するワーク保持ノズルによって保持されたワーク２９が絞り穴２５の開口から外へ出る時に保持位置に狂いがあってもテーパー面７３の作用を受けることで正しく位置決めされた状態でワーク２９の取出しが可能となっている。

一方、ホルダ収納プレート１９の各穴２１と取付プレート１３の穴１５とには図３に示されているように、パイプ状に形成されたホルダ２７が装着されている。ホルダ２７内には前記したワーク２９、例えば、メタルドーム状部品としての小型の皿バネが充填、積層されていて、その底部には脱落防止用キヤップ３１が設けられている。

したがって、図２に示した状態からガイドレール７に対して可動プレート９をＹ軸方向の矢印で示したごとく移動せしめて可動プレート９の突出部９Ｔを前記各ストッパ１１に突き当てることにより、前記ホルダ収納ブロック２０は図１に示すようにセット位置に位置決めされるようになる。なお、ホルダ収納ブロック２０を交換する際には、ガイドレール７に沿って手前に引き出すことで新しいものとの交換が可能となる。

前記ホルダ収納ブロック２０におけるホルダ収納プレート１９が図１に示したようにセット位置に位置決めされた下方位置には図１及び図４に示されているように、ベッド３の下方の一部には図１において左右方向であるＸ軸方向に延伸した角形のフレーム３３が取り付けられている。このフレーム３３の前面には図１において上下方向であるＺ軸方向へ延伸した取付プレート３５が一体化されている。この取付プレート３５の前面にはガイドフレーム３７、３９、４１がそれぞれ適宜な間隔で取り付けられている。

前記ガイドフレーム３７の下部には駆動モータ４３が設けられており、この駆動モータ４３の出力軸にはＺ軸方向へ延伸したボールネジ４５の下端が連結されている。このボールネジ４５にはナット部材４７が螺合されている。このナット部材４７には第１突き上げ用プレート４９がボルトなどで取り付けられている。この第１突き上げ用プレート４９にはＺ軸方向へ延伸した突上げ手段となる第１突き上げ棒５１の下端が支持されている。この第１突き上げ棒５１が図３に示されているように、選択された前記ホルダ２７内に下方から挿入されるようになっている。

また、前記ガイドフレーム３９の下部には駆動モータ５３設けられており、この駆動モータ５３の出力軸にはＺ軸方向へ延伸したボールネジ５５の下端が連結されている。このボールネジ５５にはナット部材５７が螺合されている。このナット部材５７には第２突き上げ用プレート５９がボルトなどで取り付けられている。この第２突き上げ用プレート５９にはＺ軸方向へ延伸した突上げ手段となる第２突き上げ棒６１の下端が設けられている。この第２突き上げ棒６１が図３に示されているように、選択された前記ホルダ２７内に下方から挿入されるようになっている。なお、前記第２突き上げ用プレート５９には前記第１突き上げ棒５１が挿入される穴６２が形成されている。

同様に、前記ガイドフレーム４１の下部には駆動モータ６３が設けられており、この駆動モータ６３の出力軸にはＺ軸方向へ延伸したボールネジ６５の下端が連結されている。このボールネジ６５にはナット部材６７が螺合されている。このナット部材６７には第３突き上げ用プレート６９がボルトなどで取り付けられている。この第３突き上げ用プレート６９にはＺ軸方向へ延伸した突上げ手段となる第３突き上げ棒７１の下端が設けられている。この第３突き上げ棒７１が図３に示されているように、選択された前記パイプ２７内に下方から挿入されるようになっている。なお、前記第３突き上げ用プレート６９には前記第１突き上げ棒５１、第２突き上げ棒６１が挿入される穴７２が形成されている。

したがって、各駆動モータ４３、５３、６３の駆動によって、出力軸を介してボールねじ４５、５５、６５が回転することにより、ナット部材４７、５７、６７がＺ軸方向へ上昇又は下降し、第１突き上げ棒５１、第２突き上げ棒６１、第３突き上げ棒７１がホルダ２７内でＺ軸方向へ上昇することで、最上位のワーク２９を図５に示すように取出し位置Ｌへ常時突上げるようになっている。

各駆動モータ４３、５３、６３は、最上位のワーク２９を取出し位置Ｌまで上昇させた時、それを絞り穴２５に設けられたセンサＳが検知することでその検知信号によってオフに制御されるようになっている。

一方、図１及び図２に示したようにセット位置に位置決めされた前記ホルダ収納ブロック２０の一方側である例えば図１及び図２において右側の脇には前記ベッド３上に固定フレーム７５が固定されており、この固定フレーム７５上にはパレット７７が設けられている。このパレット７７の上面には図８に示すようにワーク２９を載置セットするワークセット部７９が設けられている。ワークセット部７９は前記ホルダ収納プレート２０の各ホルダ２７と対応するよう配置され、座ぐりにより底の浅い凹部状に形成されている。

図１、図２及び図６に示されているように、前記ベッド３上のＹ軸方向の後側にはＸ軸方向へ延伸した例えばＴ字形状のフレーム８５が立設されている。このフレーム８５の前面にはＸ軸方向へ延伸した取付フレーム８７が一体化されている。この取付フレーム８７の左右前面にはそれぞれ支持ブロック８９Ｌ、８９Ｒが支持されている。この支持ブロック８９Ｌと支持ブロック８９Ｒとの間にはガイドレール９１が敷設されている。このガイドレール９１にはスライダ９３がＸ軸方向へ移動可能に設けられている。このスライダ９３には移動プレート９５がボルトなどで取り付けられている。この移動プレート９５の前面にはガイドブロック９７が一体に設けられている。ガイドブロック９７には駆動手段９８によりスライダ９９がＺ軸方向へ移動自在に支持され、前記移動プレート９５に設けられた上限ストッパ９５ａと下限ストッパ９５ｂの間においてＺ軸方向へ移動可能となっている。

スライダ９９の前面には、例えばＬ字形状の移動フレーム１０１が例えばボルトなどで取り付けられている。この移動フレーム１０１の水平部１０１Ｈに実装ブロック１０３が設けられている。

実装ブロック１０３にはブロック本体１０５から下方へ突出した金属製のワーク保持ノズル１１５を有している。ワーク保持ノズル１１５は、携帯電話の１０キー等の押しボタンの配列に対応した数のノズル群が１ブロックとなっていて、そのブロックが複数設けられた形状となっている。

ワーク保持ノズル１１５は、負圧吸引によってワークを保持する吸引保持機能と、磁力によりワーク２９を保持するオン・オフ可能な電磁石保持機能とを備え、付勢ばね１１７によってノズル先端は常に下方へ向けて付勢されている。

ワーク保持ノズル１１５の吸引保持機能は、図３に示すように実装ブロックの上部に吸引ボックス１１９を有し、この吸引ボックス１１９内は吸引室１２０となっている。吸引室１２０は、吸引パイプ１２１を介して図外の吸引装置と接続し合うことでワーク２９の吸引保持を行なう。この時、ワークの２枚吸着が起きないように振動を加えるようにしてもよい。一方、吸引圧の変化によって搬送中のワーク２９の脱落および吸着ミスを検知するための圧力センサ１２３を備えている。

ワーク保持ノズル１１５の電磁石保持機能は、各ノズル１１５ごとにコイルを巻いて１本、１本電磁石とする手段としてもよいが、各ノズル１１５を同時に電磁石とする手段としてもよい。具体的には、図３、図７に示すように前記実装ブロック１０３の外側をコイル１２５が取囲むと共に、その内側に電磁制御板１２７を設けるようにするものである。

コイル１２５は、手元操作部のスイッチ（図示していない）により電流が流れることで、図５において鎖線で示すようにワーク保持ノズル１１５が一定距離上昇した位置で前記ワーク保持ノズル１１５を一度に電磁石化すると共に電流の流れを解除することで一度に電磁石の解除が可能となっている。

電磁制御板１２７は、パーマロイ等の磁性材で作られると共にコイル１２５によってワーク保持ノズル１１５を一度に電磁石とする際に、前記電磁制御板１２７が磁化することで、コイル１２５内側に作用する強い磁力の影響力を小さく抑えるよう機能し、コイル１２５に近いワーク保持ノズル１１５から離れた位置にあるワーク保持ノズル１１５までアンバランスが生じることなく機能上問題の無い程度の均一に磁力化されるようになっている。

一方、図６、図８に示すように前記ホルダ収納ブロック２０には第１のワーク引離し装置１２９が、パレット７７には、第２のワーク引離し装置１３１がそれぞれ設けられている。

第１のワーク引離し装置１２９は、ワーク保持ノズル１１５によってホルダ２７内からワーク２９を保持し上昇した際に前記ホルダ収納ブロック２０の上方へスライド移動することで、保持したワーク２９が万一落下したとしても前記ホルダ２７内へ入ることがないよう蓋の機能に加えて、２枚目のワーク２９を１枚目のワーク２９から引離す機能とを備えている。

具体的には、ワーク引離し装置１２９となるフレーム１３３に支持されたシート磁石１３５をガイドレール１３７に沿ってスライド自在に支持し、駆動手段１３９によりホルダ収納ブロック２０の上方に位置する第１作動位置（図８鎖線）とホルダ収納ブロック２０から退避した第２作動位置（図８実線）への移動制御が可能となっている。

第１のワーク引離し装置１２９のシート磁石１３５は、前記ワーク保持ノズル１１５が電磁石となった時より強い永久磁石となっていて、シート磁石１３５がホルダ収納ブロック２０の上方でワーク保持ノズル１１５の下位へスライド移動してきた時に、１枚目のワーク２９は負圧吸引と電磁石による吸着の組合せとなっているため、２枚目のワーク２９は１枚目のワーク２９から引離されるようになる。

第２のワーク引離し装置１３１は、前記第１のワーク引離し装置１２９を通過してしまった２枚目のワーク２９を引離すもので、ワークセット穴９９の底部に図外の吸引装置と連通した吸引用の吸引通路１３３が設けられた構造となっている。

したがって、２枚重ねの状態でワークセット部７９にセットされた上側のワーク２９はセット完了時にワーク保持ノズル１１５を上昇させる時に、再度吸引することで上位側のワーク２９を下側のワーク２９から引離すことが可能となっている。この場合、図９に示すようにワークセット穴７９にワーク２９の外周から下方へ空気が抜ける十字状の空気通路１３６を設けることで２枚重ねの上位側のワークに作用する負圧を小さく抑えることで引離しが容易となる。

このように構成されたワーク移送装置１の動作について説明すると、まず、ワーク保持ノズル１１５をホルダ収納ブロック２０の上方へ移動し下降させる。この時、ワーク保持ノズル１１５は充填・積層されたホルダ２７内から最上位のワーク２９を負圧吸引する一方、一定距離上昇したホルダ２７内でワーク保持ノズル１１５を電磁石とする。これにより、待機位置にあるワーク２９から離れた位置で電磁石となるため待機中のワーク２９を磁力によって吸着することはない。

この場合、２枚重ねの状態で保持されてしまったワーク２９は、負圧吸引に加えて電磁石による吸着作用の組合せによって自然落下することなく確実に保持される。と同時に図５に示すようにホルダ２７内から外へ出る時、ワーク２９はテーパ面７３によって揃えられ正しく位置決めされた２枚重ねの状態で上昇する。上昇完了と同時に、その下位に第１のワーク引離し装置１２９のシート磁石１３５がスライド移動し、ホルダ収納ブロック２０の上方を覆う。この結果、万一、ワーク２９が落下してもホルダ２７内へ入ることはない。

一方、２枚重ねの下位のワーク２９はシート磁石１３５の作用で１枚目のワーク２９から引離されると共に第１のワーク引離し装置１３９は元に復帰し待機状態におかれると共にワーク保持ノズル１１５はパレット７７の上方位置で停止し下降する。この下降完了時、ワーク２９の保持を解除することで各ワークセット部７９にセットされるようになる。この時、ワーク２９はセット完了時まで負圧吸引と電磁石吸着の組合せによって保持されているため、自然落下による不具合は発生しない。また、第１の引離し装置１２９を通過した時に２枚目のワーク２９が引離されずに通過してしまったワーク２９は、図８に示すように、セット完了時にワーク保持ノズル１１５が上昇する時、第２の引離し装置１３１の作用によって２枚重ねの状態にある上位側のワーク２９は負圧吸引によって保持され、取除かれるようになる。

この発明にかかるワーク移送装置を示し実装ブロックからコイルを取除いた状態の概要斜視図。 図１の要部の概要拡大斜視図。 ホルダ収納ブロックと実装ブロックの一部拡大概要断面図。 突き上げ棒を上下動させる部分の概要説明図。 ホルダ収納ブロックの上部に絞り用プレートを設けた一部分の概要断面図。 実装ブロックの取付け状態を示す概要分解図。 実装ブロックにコイルを設けた概要底面図。 第１の引離し装置のシート磁石の動作を示す概要説明図。 一箇所のワークセット部を上からみた別の実施形態を示す概要説明図。

符号の説明

１…ワーク移送装置
２０…ホルダ収納ブロック
２７…ホルダ
２９…ワーク（皿ばね）
７７…パレット
７９…ワークセット部
１０３…実装ブロック
１１５…ワーク保持ノズル
１２５…コイル
１２７…電磁制御板
１２９…第１のワーク引離し装置
１３１…第２のワーク引離し装置
１３３…吸引通路
１３５…シート磁石

Claims (6)

1. 多数のワークを充填・積層したホルダを複数備えるホルダ収納ブロックから吸引と磁力を組み合わせたワーク保持ノズルによってワークを保持するワーク保持工程と、ワーク保持ノズルによって保持された２枚重ねのワークをワーク引き離し装置通過時に２枚目のワークを１枚目のワークから引き離すワーク引き離し工程と、ワーク保持ノズルによって保持されたワークをパレットの上面で下降し保持を解除するワークセット工程とからなることを特徴とするワーク移送方法。
2. 多数のワークを充填・積層したホルダを複数備えるホルダ収納ブロックと、そのホルダ収納ブロックと並列に配置され上面にワークセット部が複数設けられたパレットと、前記各ホルダ内に充填・積層された最上位のワークを常に取出し位置へ下から押上げる突上げ手段と、前記各ホルダ内の最上位からワークを取出し、取出したワークを前記パレットの各ワークセット部へ同時にセットする複数のワーク保持ノズルを備えた実装ブロックとから成り、前記ワーク保持ノズルは、負圧吸引によってワークを保持する吸引保持機能に加えて、磁力によりワークを保持するオン・オフ可能な電磁石保持機能とを備えていることを特徴とするワーク移送装置。
3. 前記ワーク保持ノズルの電磁石保持機能は、ワーク保持ノズルのノズル先端が、ワークの保持完了後、一定距離上昇した前記ホルダ内でオンとなることを特徴とする請求項２記載のワーク移送装置。
4. 前記実装ブロックは、前記ワーク保持ノズルを取囲み一斉に電磁石とするコイルと、そのコイルとワーク保持ノズルとの間に位置し前記各ワーク保持ノズルを機能上問題のない程度に均一な磁力とする電磁制御板とを備えていることを特徴とする請求項２記載のワーク移送装置。
5. 前記ホルダ収納ブロックからワーク保持ノズルによって２枚一緒に重なり合って保持された２枚目のワークを１枚目のワークから引離すワーク引離し装置を備えていることを特徴とする請求項２記載のワーク移送装置。
6. 前記ワーク保持ノズルとパレットの内、ワーク保持ノズルはワークの保持を解除した後上昇する時、磁力による保持作用を備える一方パレットは、ワーク保持ノズルの上昇時、吸引作用を備えることを特徴とする請求項２記載のワーク移送装置。

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