JP2019212681A - リード線挿入装置およびリード線挿入方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業効率の向上および構成の簡単化を実現できるリード線挿入装置および方法を提供する。
【解決手段】水平多関節型の第1アームおよび水平多関節型の第2アームを有する双腕ロボットと、第1アームの先端部に取り付けられた第1ハンドと、第2アームの先端部に取り付けられた第2ハンドとを備える。制御装置は、第1ハンドの第1把持部で電子部品90を把持し、第1把持部で把持されている電子部品のリード線92を折曲げ治具80に導入して当該リード線に折り曲げ加工を施し、第2ハンドの第2把持部で第1把持部に把持されている電子部品を把持し、第1把持部に電子部品を放させ、第2把持部に把持されている電子部品のリード線の先端をスルーホール96に挿入する、制御を実行するように構成されている。
【選択図】図5
【解決手段】水平多関節型の第1アームおよび水平多関節型の第2アームを有する双腕ロボットと、第1アームの先端部に取り付けられた第1ハンドと、第2アームの先端部に取り付けられた第2ハンドとを備える。制御装置は、第1ハンドの第1把持部で電子部品90を把持し、第1把持部で把持されている電子部品のリード線92を折曲げ治具80に導入して当該リード線に折り曲げ加工を施し、第2ハンドの第2把持部で第1把持部に把持されている電子部品を把持し、第1把持部に電子部品を放させ、第2把持部に把持されている電子部品のリード線の先端をスルーホール96に挿入する、制御を実行するように構成されている。
【選択図】図5
Description
本発明は、リード線付き電子部品のリード線を折り曲げてから基板のスルーホールに挿入する装置および方法に関する。
特許文献1は、リード線付き電子部品を折り曲げてスルーホールに挿入する装置を開示している。鉛直方向に昇降可能に構成されたノズルで電子部品がピッキングされる。
特許文献1の方法によれば、折曲げ加工後の電子部品をスルーホールに挿入するため、折曲げ加工用の治具の姿勢を変更しなくてはならない。タクトタイムの増加および治具の構成複雑化を招く。
そこで本発明は、作業効率の向上および構成の簡単化を実現できるリード線挿入装置および方法を提供することを目的としている。
本発明の一形態に係るリード線挿入装置は、リード線付き電子部品のリード線を折り曲げてから基板のスルーホールに挿入する装置であって、第1および第2のロボットアームと、前記第1ロボットアームの先端部に取り付けられる第1ハンドと、前記第2ロボットアームの先端部に取り付けられる第2ハンドと、前記リード線を任意角度に折り曲げ加工する折曲げ治具と、前記第1および第2ロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第1ハンドに電子部品を把持させ、前記第1ロボットアームを動作させて前記第1ハンドで把持されている電子部品のリード線を前記折曲げ治具に導入し、それにより当該リード線に折り曲げ加工を施し、前記第1ハンドに把持されている電子部品を前記第2ハンドに把持させ、前記第1ハンドに前記電子部品を解放させ、前記第2ロボットアームを動作させて前記第2ハンドに把持されている電子部品のリード線の先端を前記スルーホールに挿入する、ように構成されている、リード線挿入装置。
前記構成によれば、水平単関節型の2つのアームを有する双腕ロボットを用いて、折り曲げられたリード線を基板のスルーホールに挿入することができる。折り曲げ加工した後、水平多関節型では、そのまま基板に挿入することが困難であるが、一方のアームから他方のアームに電子部品を持ちかえることで、迅速に挿入可能となる。
本発明の一形態に係るリード線挿入方法は、リード線付き電子部品のリード線を折り曲げてから基板のスルーホールに挿入する方法であって、第1ハンドを先端部に取り付けた第1ロボットアーム、および、第2ハンドを先端部に取り付けた第2ロボットアームを準備する工程と、前記第1ハンドに電子部品を把持させる工程と、前記第1ロボットアームを動作させ、前記第1ハンドで把持されている電子部品のリード線を折り曲げ治具に導入し、それにより当該リード線に折り曲げ加工を施す工程と、前記第1ハンドに把持されている電子部品を前記第2ハンドに把持させ、前記第1ハンドに前記電子部品を解放させ、それにより電子部品を持ち替える工程と、前記第2ロボットアームを動作させ、前記第2ハンドに把持されている電子部品のリード線の先端を前記スルーホールに挿入する工程と、を備える。
本発明によれば、作業効率の向上および構成の簡単化を実現できるリード線挿入装置および方法を提供できる。
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。全ての図を通じて同一のまたは対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。
図1は、実施形態に係るリード線挿入装置によって取り扱われる電子部品90の一例を示す図である。電子部品90は、電子部品本体91、および電子部品本体91から延びる1以上(例えば、2本)のリード線92を有する。電子部品90の一例として、電解コンデンサを挙げることができる。
本来的に、2本のリード線92は、電子部品本体91から真っ直ぐ平行に延びている。リード線挿入装置10が導入される生産現場において、電子部品90は、リード線92が鉛直に延びる姿勢で、テープ99に貼り付けられている。リード線挿入装置1(図2参照)は、電子部品90は摘まみ上げ、リード線92を折り曲げる。この折曲げ加工により、リード線92には、電子部品本体91から延在する基端部92aと、基端部から或る折曲げ角度だけ折り曲げられて連続する先端部92bとが形成される。典型的には、折曲げ角度は90度であるが、その他の角度(特に、鈍角)でもよい。リード線挿入装置10は、このような折曲げ加工を施した後、リード線92の先端部92bを基板95のスルーホール96に挿入する。例えば、基板95は水平な姿勢におかれ、スルーホール96は基板95の上下面に開放される。リード線挿入装置1は、先端部92bが上下に延びる姿勢で先端部92bを上からスルーホール96に挿入する。
図2は、実施形態に係るリード線挿入装置1の構成を示す正面図である。図2に示すように、リード線挿入装置1は、双腕ロボット2、第1ハンド5、および第2ハンド6を備えており、双腕ロボット2は、基台21、第1ロボットアーム3および第2ロボットアーム4(以下、単に「アーム」という)を備える。第1アーム3および第2アーム4は水平多関節型である。第1アーム3は、基台21に対して鉛直の第1軸L1周りに揺動可能に連結された第1基端アーム31と、第1基端アーム31の先端部に鉛直の第2軸L2a周りに揺動可能に連結された第1先端アーム32と、第1先端アーム32の先端部に鉛直方向に昇降可能に連結された第1手首部33と、第1手首部33の下端部に鉛直の第3軸L3a周りに揺動可能に連結された第1取付部34とを備える。第1アーム3と同様にして、第2アーム4も、第2基端アーム41、第2先端アーム42、第2手首部43および第2取付部44を備える。第2基端アーム41は基台21に対して第1軸L1周りに揺動可能であり、第2先端アーム42は第2基端アーム41に対して第2軸L2b周りに揺動可能であり、第2取付部44は第2手首部43に対して第3軸L3b周りに揺動可能である。この構成により、第1ハンド5および第2ハンド6は、三次元的な位置を互いに独立して変更可能である。
第1ハンド5および第2ハンド6は、基本的に、同一の構造を有する。第1ハンド5は、取付部に固定されるベース51、ベース51に対して水平なハンド軸Lha周りに回転可能な回転部52、回転部52に取り付けられて電子部品90(図1を参照)を把持する1以上(例えば、8個)の第1把持部53を有する。第1ハンド5と同様にして、第2ハンド6も、ベース61、回転部62および1以上の第2把持部64を有し、回転部62はベース61に対して水平なハンド軸Lhb周りに回転可能である。
図3は、第1ハンド5を示す背面図である。第2ハンド6も基本構成は第1ハンド5と同一であるので、ここでは第1ハンド5の構成のみ説明して第2ハンド6に関する説明を省略する。図2および図3に示すように、ベース51は、鉛直に延びる板状の鉛直部51aを有する。ベース61も同様に鉛直部61aを有する。図3に示される鉛直部51aの背面には、回転部52を回転駆動する回転アクチュエータ59が取り付けられており、鉛直部51aの正面側に回転部52が配置されている。回転部52は、一例として円盤状に形成されており、回転部52の中心軸は第1ハンド軸Lhaと同軸状に位置づけられる。1以上の把持部53は、回転部52の周縁部から放射状に延びている。図示例では、8個の把持部53が、回転部52の周方向に等間隔をおいて配置されており、第1ハンド5は全体として舵状に形成されている。把持部53の構造および把持部53による電子部品の把持方法は特に限定されない。一例として、把持部53は、互いに近接または離隔可能な一対のグリッパを有し、一対のグリッパを近接することで電子部品を把持することができ、一対のグリップを離隔することで把持している電子部品を放すことができる。
図4は、実施形態に係るリード線挿入装置1の制御系の構成を示すブロック図である。図4に示すように、リード線挿入装置1は、コントローラ70を備えている。コントローラ70は、一例として、双腕ロボット2の基台に収納されている(図2を参照)。コントローラ70は、リード線を基板に挿入する作業の実行に係るプログラムを記憶したメモリ、メモリに記憶されているプログラムを実行するCPU、および当該プログラムで制御される各種アクチュエータ36−39,46−49,58,59,68,69と接続されるインターフェイスを備えている。
第1アーム3および第1ハンド5に備わるアクチュエータには、第1基端アーム31を基台21に対して回転駆動する基端回転アクチュエータ36、第1先端アーム32を第1基端アーム31に対して回転駆動する中間回転アクチュエータ37、第1取付部34を第1手首部33に対して回転駆動する先端アクチュエータ38、第1手首部33を第1先端アーム32に対して昇降させる昇降アクチュエータ39、第1ハンド5の回転部52をベース51に対して回転駆動する回転アクチュエータ58、1以上の第1把持部53それぞれに対応して設けられ、対応する第1把持部53に電子部品90の把持または解放のための動作を行わせる1以上(第1把持部53と同数)の把持アクチュエータ59が含まれる。これと同様にして、第2アーム4および第2ハンド6に備わるアクチュエータには、基端回転アクチュエータ56、中間アクチュエータ57、先端アクチュエータ58、昇降アクチュエータ59、回転アクチュエータ68、および1以上(第2把持部63と同数)の把持アクチュエータ69が含まれる。
図5および図6はリード線92を挿入する作業を説明する図である。なお、以降の説明におけるアーム3,4およびハンド5,6の動作は制御装置70によって制御される。
まず、第1アーム3および第1ハンド5を駆動し、1つの把持部53で電子部品90を1つ把持する(S1)。より具体的には、第1アーム3を駆動することで、第1ハンド5を水平に移動させ、把持すべき電子部品90の上方に第1ハンド5を位置付ける。回転部52を駆動することで、電子部品90を把持していない把持部53を回転部52から下向きに延びる位置(いわゆる「6時位置」)に位置づける。第1手首部33ひいては第1ハンド5を下降させることで、把持部53を電子部品90に近づける。把持部53を駆動することで、電子部品90の電子部品本体91を把持する。前述したとおり、電子部品90は、リード線92が上下に延びる姿勢でテープ99に貼り付けられている。電子部品90を把持した後、第1手首部33ひいては第1ハンド5を上昇させることで、電子部品90をテープ99から離脱させる。第1アーム3を駆動することで、第1把持部53で電子部品90を把持している状態で第1ハンド5ひいては電子部品90を移動させる。
次に、第1アーム3および第1ハンド5を駆動し、電子部品90のリード線92を折り曲げる(S2)。リード線92の折曲げは、把持している電子部品90の先端を折り曲げ治具の溝に導入することによって実現される。その際、電子部品90の折曲げ治具80に対する押込み量に応じてリード線92の折曲げ角度を調整することができる。本実施形態では、単なる一例として、折曲げ角度が90度であるものとしている。
折曲げ治具80は、第1アーム3の可動範囲内に設置されていればよいが、第2ハンド6に設けられていてもよい。後述のとおり、折曲げ加工(S2)の後には、電子部品90の持替え(S3)が控えている。折曲げ治具80を第2ハンドに設けておくと、折曲げ加工S2から持替え(S3)に至るまでに要する第1アーム、第1ハンド、第2アームおよび第2ハンドのエアーカットが短くなり、タクトタイムの短縮に資する。
具体的に折曲げ加工(S2)では、回転部52を駆動して、「6時位置」にあった電子部品を水平のハンド軸Lha周りに回転変位させる。一例として、90度回転変位したとき、リード線92は水平に延びる状態となる。第1アーム3を駆動することで、電子部品を水平に移動させ、リード線92の先端を折曲げ治具80の溝に導入し、リード線92の先端部を溝に押し付ける。これにより、図1Bに示すようにして、リード線92の先端部92bが、電子本体部品91から延びる基端部92aに対して任意の折曲げ角度(本例では、90度)折り曲げられた状態となる。ここで、制御装置70は、第1アーム3の折曲げ治具80に対する進入量および姿勢がプログラムで予め定められたものとなるように、第1アーム3の動作を制御する。それにより、所望の折り曲げ角度が得られる。逆にいえば、進入量および姿勢を調整することで、任意の折り曲げ角度を得ることができる。ロボットアームの制御によってこれを実現するので、折り曲げ角度の調整自由度が高くなる。
次に、第2アーム4および第2ハンド6、並びに、第1アーム3および第1ハンド5を駆動し、折り曲げられた電子部品90を第1アームから第2アームに持ち替える(S3)。本実施形態では、第1アームが水平多関節型であり、第1ハンドの動作軸(第1ハンド軸Lha)が水平に向けられているので、上記折曲げ加工(S2)後におけるリード線92の先端部92aは、第1アームおよび第1ハンドをどのように動かしても、水平に向けられたままである。そのため、図1Cに示すように、先端部を鉛直に向けた姿勢で、スルーホールに上から挿入することができない。
そこで、本実施形態では、水平多関節型の双腕である点を活かし、第1把持部に把持されている電子部品を第2把持部で把持し、第1把持部が電子部品を解放する。このとき、第2アームを駆動することで、第2回転部から水平に延びる姿勢になっている第2把持部(すなわち、リード線90の先端部92bと平行に延びる姿勢になっている第2把持部)で、リード線とは反対側で電子部品本体を把持する。第2把持部による把持動作を終えると、第1把持部を駆動することで把持している電子部品を放す。これにより、持替え(S3)が完了する。
上記のとおり、持替え(S3)が完了すると、第2アーム4および第2ハンド6を駆動し、リード線92の先端部92bを基板95のスルーホール96に挿入する(S4)。第2把持部は回転部からリード線の先端部92と平行に延びている。そこで、この挿入工程(S4)では、回転部62を駆動することで、第2把持部63を第2回転部62から下方に延びる位置(いわゆる「6時位置」)に位置づける。これにより、リード線92の先端部92bも鉛直に延びる姿勢となる。鉛直方向は、リード線92をスルーホール96に挿入する方向と一致する。第2アーム4を駆動することで、電子部品をスルーホールの上方に位置付ける。第2手首部ひいては第2ハンドを下降することで、リード線92の先端部92bをスルーホールに上から挿入する。これにより、リード線の挿入作業が終了する。
上記説明したとおり、本実施形態によれば、水平単関節型の2つのアームを有する双腕ロボットを用いて、折り曲げられたリード線を基板のスルーホールに挿入することができる。折り曲げ加工した後、水平多関節型では、そのまま基板に挿入することが困難であるが、一方のアームから他方のアームに電子部品を持ちかえることで、迅速に挿入可能となる。
これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更、削除、および/または追加可能である。上記実施形態に係るリード線挿入装置1は、第1アーム3および第2アーム4を有する双腕ロボット2を備えるが、第1アーム3を備える片腕ロボットと、第2アーム4を備える第2の片腕ロボットとを備えていてもよい。第1アーム3および第2アーム4を水平多関節型としたが、垂直多関節型など、アームの関節方式は他のものでもよい。
1 リード線挿入装置
2 双腕ロボット
3 第1アーム
4 第2アーム
5 第1ハンド
53 第1把持部
6 第2ハンド
63 第2把持部
36−39 第1アームアクチュエータ
46−49 第2アームアクチュエータ
59,69 把持アクチュエータ
70 制御装置
80 折り曲げ治具
90 電子部品
92 リード線
92b 先端部
95 基板
96 スルーホール
2 双腕ロボット
3 第1アーム
4 第2アーム
5 第1ハンド
53 第1把持部
6 第2ハンド
63 第2把持部
36−39 第1アームアクチュエータ
46−49 第2アームアクチュエータ
59,69 把持アクチュエータ
70 制御装置
80 折り曲げ治具
90 電子部品
92 リード線
92b 先端部
95 基板
96 スルーホール
Claims (5)
- リード線付き電子部品のリード線を折り曲げてから基板のスルーホールに挿入する装置であって、
第1および第2のロボットアームと、
前記第1ロボットアームの先端部に取り付けられる第1ハンドと、
前記第2ロボットアームの先端部に取り付けられる第2ハンドと、
前記リード線を任意角度に折り曲げ加工する折曲げ治具と、
前記第1および第2ロボットアームの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第1ハンドに電子部品を把持させ、
前記第1ロボットアームを動作させて前記第1ハンドで把持されている電子部品のリード線を前記折曲げ治具に導入し、それにより当該リード線に折り曲げ加工を施し、
前記第1ハンドに把持されている電子部品を前記第2ハンドに把持させ、
前記第1ハンドに前記電子部品を解放させ、
前記第2ロボットアームを動作させて前記第2ハンドに把持されている電子部品のリード線の先端を前記スルーホールに挿入する、ように構成されている、リード線挿入装置。 - 前記折曲げ治具が前記第2ロボットアームに取り付けられている、請求項1に記載のリード線挿入装置。
- 前記制御装置は、前記折曲げ治具に対する前記アームの移動量および姿勢を調整することで、前記リード線の折り曲げ角度を調整する、請求項1または2に記載のリード線挿入装置。
- 前記第1および第2ロボットアームが水平多関節型である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のリード線挿入装置。
- リード線付き電子部品のリード線を折り曲げてから基板のスルーホールに挿入する方法であって、
第1ハンドを先端部に取り付けた第1ロボットアーム、および、第2ハンドを先端部に取り付けた第2ロボットアームを準備する工程と、
前記第1ハンドに電子部品を把持させる工程と、
前記第1ロボットアームを動作させ、前記第1ハンドで把持されている電子部品のリード線を折り曲げ治具に導入し、それにより当該リード線に折り曲げ加工を施す工程と、
前記第1ハンドに把持されている電子部品を前記第2ハンドに把持させ、前記第1ハンドに前記電子部品を解放させ、それにより電子部品を持ち替える工程と、
前記第2ロボットアームを動作させ、前記第2ハンドに把持されている電子部品のリード線の先端を前記スルーホールに挿入する工程と、を備える、リード線挿入方法。
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- 2018-05-31 JP JP2018105031A patent/JP7116596B2/ja active Active
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- 2019-05-30 CN CN201980036507.3A patent/CN112243601B/zh active Active
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