JP2655516B2 - ワーク加工装置及びワーク加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを把持して切削
等の加工を行なうワーク加工装置及びワーク加工方法に
関し、特に、形状公差を有するワークを高精度に把持す
ることができるワーク加工装置及びワーク加工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から誘電体素子等のワークの加工で
は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ワーク２００の
一面を基準面Ａとし、この基準面Ａと平行にワーク２０
０の下部をカットすることが行なわれてきた。このよう
な加工に用いられる従来のワーク加工装置について、図
７を参照しつつ説明する。

【０００３】図７に示すように、従来のワーク加工装置
は、ロボットハンド部１１０とワーク載置台１２０及び
カッター等の工具（図９参照）によって構成されてい
た。

【０００４】ロボットハンド部１１０には、水平な先端
面を有し、この先端面を基準面Ａに当接させてワーク２
００の位置決めを行なう位置決め部１１１が設けてあ
り、また、この位置決め部１１１によって位置決めされ
たワーク２００の周面を把持する把持爪１１２が設けて
あった。この把持爪１１２の先端は当接面１１２ａとな
っており、ワーク２００を面接触して把持する構成とな
っていた。

【０００５】また、ワーク載置台１２０は、基台１２１
を二本のシャフト１２２，１２２及びスプリング１２３
によって弾性的に支持した構成としてあった。

【０００６】次に、上述したワーク加工装置１００を用
いた従来のワーク加工方法について説明する。図８
（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図９（ａ），（ｂ）は、従
来のワーク加工方法における一連の動作を示す説明図で
ある。

【０００７】把持爪１１２が開いた状態のロボットハ
ンド部１１０を、ワーク載置台１２０の上方に移動させ
る（図８（ａ））。

【０００８】ロボットハンド部１１０を下降させて、
位置決め部１１１をワーク２００に押し当てる（図８
（ｂ））。これによって、位置決め部１１１の先端がワ
ーク２００の基準面Ａに当接し、基準面Ａが水平となる
ようにワーク２００が位置決めされる。

【０００９】把持爪１１２を閉じてワーク２００を把
持させ、ロボットハンド部１１０を上昇させる（図８
（ｃ））。

【００１０】ロボットハンド部１１０をカッター１３
０の上方に移動させる（図９（ａ））。

【００１１】ロボットハンド部１１０を下降させて、
ワーク２００の加工面（底面）をカッター１３０に接触
させ、カッティングを行なう（図９（ｂ））。これによ
って、図６（ａ）に示すワーク２００の加工面が、図６
（ｂ）に示すように、基準面Ａと平行にカットされる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ここで、加工前のワー
ク２００は、常に、図６（ａ）のような理想的な寸法形
状で形成されるとは限らず、μｍ単位の形状公差が生じ
てしまうことがあった。すなわち、図６（ｃ）のワーク
２０１のように周面の直角度に誤差が生じ、また、図６
（ｆ）のワーク２０２のように基準面Ａの平行度に誤差
の生じる場合があった。

【００１３】ただし、このような形状公差を有するワー
ク２０１，２０２であっても、図６（ｄ），（ｇ）に示
すように、ワーク２０１，２０２の加工面を基準面Ａと
平行にカットして形状公差を修正すれば、良品として取
り扱うことができた。

【００１４】ところが、上述した従来のワーク加工装置
及びワーク加工方法では、ロボットハンド部１１０の把
持爪１１２が、面接触によってワークの周面を把持して
いたため、周面の直角度に誤差を有するワーク２０１
（図６（ｃ）参照）を正確に把持することができず、ワ
ーク２０１の加工面を基準面Ａと平行にカットすること
ができないという問題があった。

【００１５】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の
ワーク加工装置及びワーク加工方法における、周面の直
角度に誤差を有するワークの把持動作を示すものであ
る。

【００１６】図１０（ｂ）に示すように、ワーク載置台
１２０の上方に移動させたロボットハンド部１１０を下
降させると、位置決め部１１１がワーク２０１の基準面
Ａに当接し、基準面Ａが水平となるようにワーク２０１
が位置決めされた。

【００１７】しかし、図１０（ｃ）に示すように、把持
爪１１２が面接触によってワーク２０１を把持すると、
周面の傾斜しているワーク２０１は、基準面Ａが傾いた
状態となってしまった。このような把持状態でカッティ
ングを行なうと、図６（ｅ）に示すように、ワーク２０
１の加工面を基準面Ａと平行にカットすることができ
ず、ワーク２０１が不良品になってしまった。

【００１８】一方、従来のワーク加工装置及びワーク加
工方法では、位置決め部１１１によるワークの位置決め
時において、位置決め部１１１からの押圧力を受けたワ
ーク載置台１２０（基台１２１）が水平に上下動するの
みであったため、基準面Ａの平行度に誤差を有するワー
ク２０２（図６（ｆ）参照）を正確に把持することがで
きず、ワーク２０２の加工面を基準面Ａと平行にカット
することができないという問題があった。

【００１９】図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の
ワーク加工装置及びワーク加工方法における、基準面Ａ
の平行度に誤差を有するワークの一連の把持動作を示す
ものである。

【００２０】図１１（ｂ）に示すように、ワーク載置台
１２０の上方に移動させたロボットハンド部１１０を下
降させると、位置決め部１１１が基準面Ａの片側に当接
してワーク２０２を押下するが、ワーク載置台１２０は
水平な状態でしか下降することができなかったので、基
準面Ａが水平となるようにワーク２０２を位置決めする
ことができなかった。

【００２１】このため、ワーク２０２は、図１１（ｃ）
に示すように、把持爪１１２により基準面Ａが傾いた状
態で把持されてしまい、このような把持状態でカッティ
ングを行なうと、図６（ｈ）に示すように、ワーク２０
１の加工面を基準面Ａと平行にカットすることができ
ず、ワーク２０２が不良品になってしまった。

【００２２】また、図１１（ｂ）において、位置決め部
１１１の押圧力によってワーク２０１が傾き、これによ
って、基準面Ａが水平となるように位置決めされたとし
ても、直角度に誤差のないワーク２０２の周面が把持爪
１１２によって面接触で把持されれば、ワーク２０２の
姿勢が真直ぐな状態に戻されてしまい、結局、図１１
（ｃ）と同じ状態で把持されてしまう。

【００２３】なお、特開平１−１７３７００号では、タ
ーゲットマークの変位量及び傾きにもとづいて、ロボッ
トハンド部の基準位置を補正することにより、電子部品
を精度良くプリント基板に装着することができる自動実
装機が提案されているが、ロボットハンド部の基準位置
を補正したところで、上記問題点は何ら解決されるもの
ではない。

【００２４】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、形状公差を有するワークを正確に位置決
めし把持することができ、ワークの形状公差を容易かつ
確実に修正することができるワーク加工装置及びワーク
加工方法の提供を目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のワーク加工装置は、ワークの基準面
に当接してこのワークの位置決めを行なう位置決め部、
及び、線接触又は点接触して前記ワークを把持する把持
爪を有するロボットハンド部と、先端を錐体状とすると
ともにスプリングによって弾性的に支持され上下動自在
な支持部、及び、この支持部の先端に係合する位置決め
孔が形成され前記支持部に上下動かつ揺動自在に支持さ
れた可動テーブルを有するコンプライアンス機構部とを
備えた構成としてあり、また、請求項２記載のワーク加
工装置は、前記ロボットハンド部に、前記ワークにエア
を吹き付けるエア噴射部を設けた構成としてある。

【００２６】請求項３記載のワーク加工方法は、ワーク
を加工位置へ搬送する間において、コンプライアントな
動作によって前記ワークの姿勢を修正して、前記ワーク
の基準面を工具に対して平行とし、このときの姿勢を維
持しつつ前記ワークの加工を行なう方法としてあり、ま
た、請求項４記載のワーク加工方法は、加工後の前記ワ
ークにエアを噴射して、前記ワークに付着した切屑等を
除去する方法としてある。

【００２７】

【作用】上記請求項１及び３記載のワーク加工装置及び
ワーク加工方法によれば、例えば、前記ワークを前記コ
ンプライアンス機構部に載置し、この前記ワークに前記
位置決め部を当接させると、前記可動テーブルが前記ス
プリングによって揺動し、前記ワークの基準面が前記位
置決め部の先端面に当接する。すなわち、前記可動テー
ブルのコンプライアントな動作によって前記ワークの姿
勢が修正され、前記基準面をカッター等の工具に対して
平行に位置決めすることができる。

【００２８】ここで、前記ワークを前記把持爪によって
線接触又は点接触で把持することにより、このときの前
記ワークの姿勢を維持することができる。その後、前記
工具によって前記ワークの加工を行なえば、前記ワーク
の加工面を前記基準面と平行にすることができる。

【００２９】上記請求項２及び４記載のワーク加工装置
及びワーク加工方法によれば、エア噴射部を設けたこと
により、加工後の前記ワークに付着した切屑，水滴等を
エアの噴射によって簡単に除去することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明のワーク加工装置及びワーク加
工方法の実施例について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の第一実施例に係るワーク加工装置及びワ
ーク加工方法について説明する。図１は本発明の第一実
施例に係るワーク加工装置を示す部分断面図である。な
お、本実施例では、基準面Ａの平行度に誤差を有するワ
ーク２０２（図６（ｆ）参照）を加工する場合について
説明する。

【００３１】同図において、１０はロボットハンド部で
あり、位置決め部１１及び把持爪１２を有する。位置決
め部１１は、ロボットハンド部１０のほぼ中央から下方
に向かって垂下する棒状部材であり水平の先端面を有す
る。このような位置決め部１１は、その先端面をワーク
２０２の基準面Ａと当接させ、基準面Ａが水平となるよ
うにワーク２０２を位置決めする。また、位置決め部１
１の先端中央には、ワーク２０２の突起２０２ａと対応
する位置決め孔１１ａが形成してある。

【００３２】一方、把持爪１２の先端は、ワーク２０２
の周面を線接触によって把持する鋭利な形状の接触部１
２ａとしてある。なお、把持爪１２の数は、通常三つ乃
至四つとすることが好ましいが、把持爪の形状あるいは
ワークの形状等によっては、これ以外とすることもでき
る。

【００３３】２０はコンプライアンス機構部であり、ケ
ース２１内に収納空間を形成し、支持部２２及び可動テ
ーブル２３を収納した構成としてある。支持部２２は、
その先端を円錐状とするとともに、その下部とケース２
１の間にスプリング２４を介在させることにより、弾性
的に上下動できるようにしてある。

【００３４】また、可動テーブル２３の裏面中央には、
支持部２２の先端と係合する位置決め孔２３ａが形成し
てあり、可動テーブル２３は、この位置決め孔２３ａを
介して、支持部２２に上下動かつ揺動自在に支持されて
いる。なお、可動テーブル２３を一つの支持部２２によ
って一点で支持する構成としたが、可動テーブル２３の
周辺部を複数の支持部２２によって揺動自在に支持する
構成としてもよい。

【００３５】次に、上記構成からなるワーク加工装置を
用いたワーク加工方法の実施例について説明する。図
２、図３及び図４は、本発明の第一実施例に係るワーク
加工方法における一連の動作を示す説明図である。ここ
で、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はワークを把持する工
程、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はワークを位置決めす
る工程、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は位置決めされた
ワークを加工する工程を示す。

【００３６】まず、図２（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、ワーク載置台１２０に載置されたワーク２０２をロ
ボットハンド部１０に把持させる。このような動作は従
来のワーク加工方法（図１０（ａ）〜（ｃ）参照）と同
じであり、したがって、ワーク２０２は、基準面Ａが傾
き、かつ、位置決め部１１１が基準面Ａの片側に当接し
た状態で把持される。

【００３７】次いで、図３（ａ）に示すように、ロボ
ットハンド部１０をコンプライアンス機構部２０の上方
に移動させ、把持したワーク２０２を可動テーブル２３
の中央に位置決めする。

【００３８】その後、図３（ｂ）に示すように、ロボ
ットハンド部１０をコンプライアンス機構部２０に向か
って下降させ、ワーク２０２を可動テーブル２３に押し
当てる。

【００３９】そして、図３（ｃ）に示すように、把持
爪１２を開いてワーク２０２を自由状態にすると、ロボ
ットハンド部１０の押圧力はワーク２０２の基準面Ａと
当接する片側に集中してかかることになるので、可動テ
ーブル２３が揺動する。これにより、ワーク２０２の基
準面Ａは全体的に位置決め部１１の先端面に押し当てら
れることになり、ワーク２０２の姿勢が修正される。こ
のような可動テーブル２３のコンプライアントな動作に
よって、基準面Ａの平行度の誤差が吸収され、基準面Ａ
がカッター３０と平行となった状態でワーク２０２が位
置決めされる。

【００４０】次いで、図４（ａ）に示すように、把持
爪１２を閉じてワーク２０２の周面を把持させ、ロボッ
トハンド部１０を上昇させる。ここで、把持爪１２がワ
ーク２０２を線接触で把持する構成としてあるので、ワ
ーク２０２の基準面Ａの水平状態は把持後も維持され
る。

【００４１】その後、図４（ｂ）に示すように、ロボ
ットハンド部１０をカッター３０の上方に移動させる。
そして、図４（ｃ）に示すように、ロボットハンド部１
０をカッター３０に向かって下降させ、ワーク２０２の
下部をカッティングする。すると、ワーク２０２の加工
面は、図６（ｇ）に示すように、基準面Ａと平行にカッ
トされる。

【００４２】このような本実施例のワーク加工装置及び
ワーク加工方法によれば、基準面Ａの平行度に誤差を有
するワーク２０２の姿勢を修正し、基準面Ａをカッター
３０に対して平行に位置決めし把持することができる
で、ワーク２０２の加工面を基準面Ａと平行に加工する
ことができ、ワーク２０２の形状公差を容易かつ確実に
修正することができる。

【００４３】次に、本発明の第二実施例に係るワーク加
工装置及びワーク加工方法について説明する。図５
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第二実施例に係る
ワーク加工装置及びワーク加工方法を示す説明図であ
る。

【００４４】本実施例のワーク加工装置は、図５（ａ）
に示すように、ロボットハンド部２０に、ワーク２０２
にエアを吹き付けるエア噴射部４０を設けた構成として
ある。このエア噴射部４０は、エアの供給を行なうポン
プ４１と、このポンプ４１に接続された電磁弁４２と、
この電磁弁４２に接続されるとともにロボットハンド部
２０内部に配設されたパイプ４３と、このパイプ４３に
連通するとともに位置決め部１１を貫通する噴射孔４４
とからなっている。

【００４５】次に、上記構成からなるワーク加工装置を
用いたワーク加工方法の実施例について説明する。 まず、上記第一実施例と同様に、図２（ａ）〜（ｃ）
及び図３（ａ）〜（ｃ）の工程を経て、ロボットハンド
部２０にワーク２０２を正確に把持させる。

【００４６】次いで、ロボットハンド部２０をカッタ
ー３０の上方に移動させ、図５（ａ）に示すように、カ
ッター３０に水を散布しながらワーク２０２のカッティ
ングを行なう。このカッティングによって、ワーク２０
２に切屑，水滴等が付着する。

【００４７】ワーク２０２のカッティングが終了した
後、図５（ｂ）に示すように、ロボットハンド部２０を
上昇させ、ワーク載置台１２０の上方に移動させる。

【００４８】その後、図５（ｃ）に示すように、ワー
ク２０２をワーク載置台１２０上に載置し、ポンプ４１
を作動させるとともに電磁弁４２を開く。すると、噴射
孔４４からワーク２０２に向かってエアが噴射され、ワ
ーク２０２に付着した切屑，水滴等が除去される。

【００４９】このような本実施例のワーク加工装置及び
ワーク加工方法によれば、加工工程においてワークに付
着した切屑，水滴等を簡単に除去することができ、ま
た、ワークの把持→加工→切屑等の除去を一連の動作で
行なうことができる。

【００５０】なお、本発明のワーク加工装置及びワーク
加工方法は、上記第一及び第二実施例に限定されるもの
ではない。例えば、上記第一及び第二実施例に係るワー
ク加工装置では、把持爪１２がワーク２０２を線接触で
把持する構成としたが、これに限らず、点接触でワーク
２０２を把持する構成としてもよい。

【００５１】また、上記第一及び第二実施例に係るワー
ク加工方法では、基準面Ａの平行度に誤差を有するワー
ク２０２を加工する場合について説明したが、これに限
らず、周面の直角度に誤差を有するワーク２０１（図６
（ｃ）参照）、あるいは、底面（加工面）の平行度に誤
差を有するワーク等、種々の形状公差を有するワークを
加工する場合でも上記各実施例と同様の効果を奏する。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明のワーク加工装置
及びワーク加工方法によれば、形状公差を有するワーク
を正確に位置決めし把持することができ、ワークの形状
公差を容易かつ確実に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るワーク加工装置を示
す部分断面図である。

【図２】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第一実施例に係
るワーク加工方法におけるワークを把持する工程の一連
の動作を示す説明図である。

【図３】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第一実施例に係
るワーク加工方法におけるワークを位置決めする工程の
一連の動作を示す説明図である。

【図４】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第一実施例に係
るワーク加工方法における位置決めされたワークを加工
する工程の一連の動作を示す説明図である。

【図５】本発明の第二実施例に係るワーク加工装置及び
ワーク加工方法を示す説明図である。

【図６】同図（ａ），（ｃ），（ｆ）は加工前のワーク
を示す正面図であり、同図（ａ）は正常なワーク，同図
（ｃ）は側面の直角度に誤差を有するワーク，同図
（ｆ）は基準面の平行度に誤差を有するワークを示すも
のである。また、同図（ｂ），（ｄ），（ｇ）はそれぞ
れ良品に加工された同図（ａ），（ｃ），（ｆ）のワー
クを示す正面図である。さらに、同図（ｅ）は加工によ
って不良品となった同図（ｃ）のワークを示す正面図、
同図（ｈ）は加工によって不良品となった同図（ｆ）の
ワークを示す正面図である。

【図７】従来のワーク加工装置を示す部分断面図であ
る。

【図８】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来のワーク
加工方法におけるワークを把持する工程の一連の動作を
示す説明図である。

【図９】同図（ａ），（ｂ）は、従来のワーク加工方法
におけるワークを加工する工程の一連の動作を示す説明
図である。

【図１０】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来のワー
ク加工装置及びワーク加工方法における、側面の直角度
に誤差を有するワークの一連の把持動作を示すものであ
る。

【図１１】同図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来のワー
ク加工装置及びワーク加工方法における、基準面Ａの平
行度に誤差を有するワークの一連の把持動作を示すもの
である。

【符号の説明】

１０ ロボットハンド部 １１ 位置決め部 １２ 把持爪 ２０ コンプライアンス機構部 ２１ ケース ２２ 支持部 ２３ 可動テーブル ２３ａ 位置決め孔 ２４ スプリング ３０ カッター ２００，２０１，２０２ ワーク

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの基準面に当接してこのワークの
   位置決めを行なう位置決め部、及び、線接触又は点接触
   して前記ワークを把持する把持爪を有するロボットハン
   ド部と、 先端を錐体状とするとともにスプリングによって弾性的
   に支持され上下動自在な支持部、及び、この支持部の先
   端に係合する位置決め孔が形成され前記支持部に上下動
   かつ揺動自在に支持された可動テーブルを有するコンプ
   ライアンス機構部とを備えたことを特徴とするワーク加
   工装置。
2. 【請求項２】 前記ロボットハンド部に、前記ワークに
   エアを吹き付けるエア噴射部を設けた請求項１記載のワ
   ーク加工装置。
3. 【請求項３】 ワークを加工位置へ搬送する間におい
   て、コンプライアントな動作によって前記ワークの姿勢
   を修正して、前記ワークの基準面を工具に対して平行と
   し、このときの姿勢を維持しつつ前記ワークの加工を行
   なうことを特徴とするワーク加工方法。
4. 【請求項４】 加工後の前記ワークにエアを噴射して、
   前記ワークに付着した切屑等を除去することとした請求
   項３記載のワーク加工方法。