JP2861509B2 - 挿入チャック装置 - Google Patents

挿入チャック装置

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JP2861509B2
JP2861509B2 JP3201437A JP20143791A JP2861509B2 JP 2861509 B2 JP2861509 B2 JP 2861509B2 JP 3201437 A JP3201437 A JP 3201437A JP 20143791 A JP20143791 A JP 20143791A JP 2861509 B2 JP2861509 B2 JP 2861509B2
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秀和 栗原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は雄型部品を雌型部品の穴
に自動的に挿入するための挿入チャック装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、図7に示すようにピン端子のよう
な雄型部品Aをステムのような雌型部品Bの穴bに挿入
するにはXYロボットが一般に使用されている。即ち、
XYロボットに設けられたチャック爪で雄型部品Aをチ
ャックし、所定位置にセットされた雌型部品Bに対して
上方から挿入している。このとき、挿入精度を高めるた
め4つ爪のチャック爪により雄型部品Aを一定位置で位
置決めするとともに、雌型部品Bをその外形基準面で位
置決めしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、雌型部品B
の基準面から穴bの位置までの位置寸法c,dのバラツ
キが雌型部品Bの穴bの内径Db と雄型部品Aの外径D
a との寸法差より大きい場合や、XYロボットの位置バ
ラツキが穴bの内径と部品Aの外径との寸法差より大き
い場合には、上記のような基準面による外形位置決めだ
けでは挿入困難である。このような場合でも挿入を可能
にするには、イメージセンサや力センサによるフィード
バック制御機構や高精度なXYロボットが必要となる
が、これでは装置が非常に複雑で高価になるという問題
がある。
【0004】そこで、本発明の目的は、部品間の位置バ
ラツキや寸法バラツキを吸収し、部品間のクリアランス
が小さい場合でも挿入を可能とする、簡素な構成の挿入
チャック装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、雄型部品を雌型部品の穴に挿入するため
の挿入チャック装置において、回転体と、回転体を駆動
する駆動手段と、回転体に回転支持された遊星歯車と、
遊星歯車とかみ合う固定内歯車と、遊星歯車とかみ合
い、上記回転体の回転中心に対して偏心した位置に設け
られた太陽歯車と、太陽歯車の中央部偏心位置に相対回
転自在に挿通された主軸と、主軸の先端部に設けられ、
一方の部品を把持するためのチャック爪とを備え、回転
体の回転に伴ってチャック爪をサイクロイド運動させる
ことにより、雄型部品を雌型部品の穴に挿入可能とした
ものである。
【0006】
【作用】まず雄型部品をチャック爪でチャックし、雄型
部品を雌型部品の表面の穴の近傍に接触させる。次に回
転体を一方向に駆動すると、回転体に取り付けられた遊
星歯車は固定内歯車とかみ合うため、公転しつつ自転す
る。これに伴って太陽歯車も回転体の軸心を中心として
公転しつつ自転する。主軸は太陽歯車とともに公転する
が、主軸は太陽歯車に対して偏心しているので、主軸は
サイクロイド曲線を描きながら移動する。なお、主軸は
太陽歯車に対して相対回転自在であるから自転はしな
い。その結果、主軸の先端部のチャック爪にチャックさ
れた雄型部品も雌型部品の表面をサイクロイド曲線を描
きながら移動し、やがて雄型部品が雌型部品の穴に合致
した時点で雄型部品が穴に挿入される。このように、サ
イクロイド曲線の大半径軌跡によって部品間の位置ずれ
を吸収し、小半径軌跡により挿入の確率を高めるバイブ
レーション効果を持たさせているため、雄型部品を雌型
部品の穴に短時間で挿入できる。
【0007】なお、本発明では雌型部品を所定位置に固
定しておき、雄型部品をサイクロイド運動させる場合だ
けでなく、雄型部品を固定しておき、雌型部品をサイク
ロイド運動させてもよい。
【0008】また、雄型部品と雌型部品との挿入力を得
るため、チャック爪側にバネ手段を設けてもよく、ある
いはチャック爪と対向する支持台側に設けてもよい。ま
た、バネ手段に代えて重力によって雄型部品と雌型部品
との挿入力を得るようにしてもよい。
【0009】
【実施例】図1,図2は本発明にかかる挿入チャック装
置の一例を示す。図において、1は支持板であり、支持
板1の前面側には駆動用モータ2が固定され、モータ2
の回転力は減速機3を経て駆動歯車4に伝えられる。駆
動歯車4は回転体5に固着された従動歯車6にかみ合っ
ている。回転体5は支持板1に固定されたベアリングホ
ルダ7にベアリング8を介して回転自在に支持されてい
る。回転体5の下面には支軸9を介して1個の遊星歯車
10が回転自在に支持されている。この遊星歯車10は
支持板1にギヤホルダー11を介して固定された内歯車
12とかみ合うとともに、太陽歯車13ともかみ合って
いる。太陽歯車13は円筒状スリーブ14の下端部に一
体形成されたものであり、このスリーブ14は回転体5
の内側にベアリング15を介して回転自在に挿通されて
いる。なお、スリーブ14(太陽歯車13)の軸心は回
転体5の回転中心に対して偏心している。
【0010】スリーブ14の中心部には主軸16がスラ
ストベアリング17を介して摺動自在に挿通されてお
り、この主軸16もスリーブ14に対して偏心してい
る。主軸16の下端部にはチャック機構18が固定さ
れ、チャック機構18の上端面と太陽歯車13の下端面
との間には圧縮スプリング19が介装されている。その
ため、チャック機構18は常時下方へ付勢されている。
チャック機構18の下方には一対のチャック爪20,2
0が突設され、これらチャック爪は内外方向に開閉動作
して部品Aを把持する。そして、チャック爪20が部品
Aを把持した時、部品Aの軸心と主軸16の中心とが一
致するように調整されている。
【0011】チャック機構18の側部には検出羽根21
が取り付けられ、この検出羽根の一端が支持板1に固定
されたフォトマイクロセンサ等の上下位置検出用センサ
22の間に挿入され、チャック機構18の上下方向の移
動を検出して部品Aが部品Bに対して確実に挿入された
か否かを検出している。また、上記回転体5の下面には
別の検出羽根23が固定され、この検出羽根23が水平
位置検出用センサ24の間に挿入され、チャック爪20
の移動軌跡の原点を検出している。
【0012】主軸16の上端部はX軸,Y軸およびZ軸
の3個のリニアガイド32,35,39を介して支持板
1に連結されている。即ち、主軸16の上端部は軸ホル
ダ30に止めネジ31によって固定されており、軸ホル
ダ30はZ軸リニアガイド32によりリニアガイド取付
板33に対して上下に移動自在に支持されている。な
お、止めネジ31がリニアガイド取付板33から突設さ
れたストッパ34の上面に当たることによって、主軸1
6の下死点が決定されている。上記リニアガイド取付板
33はX軸リニアガイド35によりリニアガイド取付板
36に対して左右に移動自在に支持されている。上記リ
ニアガイド取付板36の上端には前方へ突出する側板3
7が固定されており、この側板37は支持板1に固定さ
れたリニアガイド取付板38に対してY軸リニアガイド
39を介して前後に移動自在に支持されている。このよ
うに、3個のリニアガイド32,35,39によって主
軸16は上下,前後,左右に移動自在に支持されてい
る。なお、主軸16の回転は不能である。支持板1の背
面には上下位置調整機構40が設けられ、この調整機構
は取付板41を介して図示しないXYロボット等に取り
付けられている。
【0013】ここで、上記構成の挿入チャック装置の動
作を図3,図4にしたがって説明する。まず、図3に示
すように回転体5の回転中心をO1 、太陽歯車13の回
転中心をO2 、主軸16の回転中心をO3 、回転中心O
1 とO2 との偏心量をα、回転中心O2 とO3 との偏心
量をβとする。まず、チャック爪20に部品Aを把持
し、部品Aを圧縮スプリング19のバネ力によって部品
Bに押し付けた状態とする。ここで、回転体5をモータ
2によって回転させると、回転体5の回転は内歯車12
と遊星歯車10とを介して太陽歯車13に伝えられる。
偏心量αによって太陽歯車13の中心O2 は回転体5の
中心O1 の回りを半径αの円軌跡R1 を描きながら移動
し、同時に偏心量βにより主軸16の中心O3 は太陽歯
車13の中心O2 の回りを半径βの円軌跡R2 を描きな
がら移動する。そのため、主軸13の中心O3 は回転体
5の中心O1 の回りを図4のようなサイクロイド曲線を
描きながら移動することになる。その結果、チャック爪
20に把持された部品Aも一定姿勢を保持したまま主軸
16と共にサイクロイド曲線を描き、部品Bの表面を摺
動する。やがて、サイクロイド曲線上のいずれかの点で
部品Aが部品Bの穴bに対応すると、圧縮スプリング1
9のバネ力により部品Aは穴bに挿入される。
【0014】太陽歯車13の回転数が回転体5の回転数
の整数倍となるように、太陽歯車13と遊星歯車10と
内歯車12の歯数比を所定値に設定しておくのが望まし
い。これにより、主軸16は常に一定のサイクロイド曲
線を描き、チャック爪20の原点Gを検出羽根23とセ
ンサ24とで容易に検出できる。そのため、部品Aと部
品Bの挿入前の位置設定が容易となる。
【0015】なお、図4では部品Aの外径Da を0.6
5mm、部品Bの穴bの内径Db を0.8mm、サイク
ロイド曲線の最外径を0.45mm、偏心量αを0.1
5mm、偏心量βを0.075mmとした。この場合、
部品Bの基準面から穴bの位置までの位置寸法のバラツ
キが内径Db と外径Da との寸法差(0.15mm)よ
り大きい場合や、XYロボットの位置バラツキが上記寸
法差より大きい場合でも、イメージセンサ等の光学機器
や機構を用いることなく簡単に挿入できた。なお、チャ
ック爪20の移動軌跡は図4に示されるような形状のサ
イクロイド曲線に限らず、偏心量αおよびβの設定によ
り任意の形状に変更できることは言うまでもない。
【0016】図5,図6は挿入チャック装置の他の実施
例を示し、図1と同一部品には同一符号を付して説明を
省略する。この実施例の場合、主軸16の上端部がフレ
ックスカップリング50を介して固定軸51に連結され
ているため、主軸16は回転方向と上下方向には固定さ
れる。主軸16の下端部にはフランジ52が一体に形成
され、このフランジ52には逃げ機構53を介してチャ
ック機構18が連結されている。上記逃げ機構53は、
図6に示すように筒形のフランジ52に固定されたベア
リングハウジング54と、ベアリングハウジング54を
フランジ52に固定するナット55と、ベアリングハウ
ジング54内にスラストベアリング56を介して摺動自
在に挿通され、下端部がチャック機構18に連結固定さ
れたシャフト57と、シャフト57に挿通され、ベアリ
ングハウジング54とチャック機構18の間に介装され
た圧縮スプリング58とで構成されている。なお、59
はシャフト57をチャック機構18に対して固定する止
めネジである。
【0017】この実施例では、主軸16が回転体5の回
転に伴ってサイクロイド軌跡を描くことは上記実施例と
同様であるが、サイクロイド軌跡に伴う主軸16の上端
部の横方向の変位をフレックスカップリング50の可撓
性によって吸収している。また、チャック爪20に把持
された部品Aが部品Bの穴bに対応した時、上記圧縮ス
プリング58のバネ力によってチャック機構18が主軸
16に対して下方へ相対移動し、部品Aが穴bに挿入さ
れる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、チャック爪で把持した一方の部品を他方の部品
に対してサイクロイド軌跡を描くように移動させるの
で、雌型部品の穴径と雄型部品の外径との寸法差以上の
位置バラツキがあっても、高度な光学機器や機構を用い
ることなく、簡単に挿入できるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる挿入チャック装置の第1実施例
の一部断面正面図である。
【図2】図1に示した挿入チャック装置の左側面図であ
る。
【図3】上記挿入チャック装置の回転体、太陽歯車およ
び主軸の配置図である。
【図4】主軸の移動軌跡を示す図である。
【図5】本発明の第2実施例の一部断面正面図である。
【図6】図5の逃げ機構部分の拡大断面図である。
【図7】部品Aと部品Bとの斜視図である。
【符号の説明】
2 モータ 5 回転体 10 遊星歯車 12 内歯車 13 太陽歯車 16 主軸 18 チャック機構 19 圧縮スプリング 20 チャック爪 A 雄型部品 B 雌型部品 b 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23P 19/02 H05K 13/04 B23P 21/00 303

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】雄型部品を雌型部品の穴に挿入するための
    挿入チャック装置において、 回転体と、回転体を駆動する駆動手段と、回転体に回転
    支持された遊星歯車と、遊星歯車とかみ合う固定内歯車
    と、遊星歯車とかみ合い、上記回転体の回転中心に対し
    て偏心した位置に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の中
    央部偏心位置に相対回転自在に挿通された主軸と、主軸
    の先端部に設けられ、一方の部品を把持するためのチャ
    ック爪とを備え、回転体の回転に伴ってチャック爪をサ
    イクロイド運動させることにより、雄型部品を雌型部品
    の穴に挿入可能とした挿入チャック装置。
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