JP3155572B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、旋回運動しながら各
種大きさのワークの保持及び解除を可能にしたワーク搬
送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、保持したワークを搬送して所定位
置でワークの保持を解除する装置としては、例えば特開
昭６２−１１４２９０号公報記載のものが知られてい
る。

【０００３】即ち、回転可能なテーブルの周縁に配置さ
れた上下動可能な吸着ヘッドを吸着ステーションの位置
においてテーブルを停止した後に下降させ、チップ等の
ワークを吸着した後、再び上昇させる。次にテーブルを
所定量回転させワークを保持した吸着ヘッドを装着ステ
ーションまで搬送して停止させ、再度吸着ヘッドを下降
させてプリント基板上に装着する実装運動を繰返す構造
となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く従来手段
にあっては、吸着ヘッドによるワークの吸着時、及びそ
の吸着解除時においてテーブルの回転を一時停止させる
間欠運動を繰返すため、テーブルが停止している間、ロ
ス時間につながる等作業能率の面で望ましくないことと
併せて、ワークも同じ大きさのものに限定される不具合
がある。

【０００５】この不具合は、吸着ヘッドを交換すること
で解消できるが、大きいワーク、小さいワークが混合し
ている場合には対応できない。また、ワークの向きがず
れた状態で吸着すると、ずれた状態のままその保持を解
除することになり、正しい向きにして置くことができな
い問題があった。

【０００６】そこで、この発明にあっては、各種ワーク
の大きさに対して迅速に対応ができると共にワークを正
しい向きにして置くことができるワーク搬送装置を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、ガイド部材に沿って移動可能
な移動部材と、移動部材に取付けられ、その取付軸部を
中心として旋回可能な回転ヘッドと、回転ヘッドに設け
られ放射方向に延長された複数のワーク保持部材と、前
記回転ヘッドの軸心線を中心として該ヘッドに回転運動
を与える回転ヘッド駆動機構と、前記ワーク保持部材の
軸心線を中心として該保持部材に自転運動を与えるワー
ク保持部材駆動機構と、前記移動部材の移動に連動して
前記ワーク保持部材を常に下向きの状態で前記回転ヘッ
ドに旋回運動を与える回転ヘッド制御機構と、前記回転
ヘッドの旋回最下降位置の周期と、最下降時に、ワーク
保持部材によるワーク保持及びワーク解除時とを制御す
る制御部とを備えている。

【０００８】

【作用】かかる搬送装置によれば、回転ヘッドに設けら
れたワーク保持部材は、移動部材によって移動しながら
旋回運動するようになる。この旋回運動時において、制
御部により回転ヘッドの最下降位置から最下降位置まで
の周期をコントロールすることで、ワーク保持部材によ
ってワークの保持及び解除を行なえるようになる。この
場合、回転ヘッドを例えば、９０度回転させれば各ワー
ク保持部材の選択が可能となる。また、ワークを保持し
たワーク保持部材を自転させれば、ワークを正しい向き
に修正することが可能となり、ワークを正しい向きにし
て置けるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、図１乃至図６の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。

【００１０】図１において、１はチェーン３により牽引
制御される搬送装置５の移動部材を示しており、所定の
間隔で配置されている。

【００１１】移動部材１は、プレート状に形成され、ロ
ーラ７を介して前後に長い上下のガイドレール９，９に
沿って走行自在に装着支持されると共に、移動部材１に
は、ワーク保持部材１１を有する回転ヘッド１５が装着
されている。

【００１２】ワーク保持部材１１は、太さの異なる吸着
ノズルタイプとなっていて、放射方向に９０度の間隔を
有して４箇所に設けられると共に、後述する回転ヘッド
制御機構１９によって同一姿勢のまま旋回運動が与えら
れるようになっている。

【００１３】ワーク保持部材１１は、図２に示す如く真
空ポンプ２１とパイプ２３を介して連通し、パイプ２３
に設けられた開閉弁２５を開閉制御することでワーク保
持部材１１の真空圧により吸着及び吸着解除が可能とな
る。

【００１４】パイプ２３は開閉弁２５と共に前記移動部
材１と一緒に移動可能となっており、一端は、前記回転
ヘッド１５の背面側に接触し合う円板体２７の連通孔２
９と接続している。この連通孔２９は前記円板体２７が
ばね３０等の付勢手段によって付勢されることで、回転
ヘッド１５を、例えば、９０度回転させた時に、ワーク
保持部材１１側に設けられた通路３１と常に対向し合う
位置に設けられている。

【００１５】回転ヘッド制御機構１９は、スリーブ軸３
３に固定されたリンク３５と、同リンク３５によりスリ
ーブ軸３３のまわりを公転する第１軸３７、第２軸３
９、第３軸４１を有する。第１軸３７は、ワーク保持部
材駆動機構４２の伝導系となっていて、第２軸３９の内
側に回転自在に配置されており、その一端は、ワーク保
持部材駆動プーリ４３が、他端にはサイドギヤ４５がそ
れぞれ装着され、サイドギヤ４５には前記ワーク保持部
材１１の基部に装着されたピニオンギヤ４７が噛み合っ
ている。

【００１６】したがって、ワーク保持部材駆動プーリ４
３に回転動力が与えられて、サイドギヤ４５、ピニオン
ギヤ４７を介してワーク保持部材１１がそれの軸心線を
中心として自転することで図６に示す如くワーク保持部
材１１のθ角補正、即ち、基準線Ｗに対し正しい向きの
ワークＰの吸着姿勢が確保されるようになる。

【００１７】第２軸３９は、回転ヘッド駆動機構４９の
伝導系となっていて、第３軸４１の内側に回転自在に配
置されると共に一端には、前記回転ヘッド１５が、他端
には回転ヘッド駆動プーリ５１がそれぞれ装着してい
る。したがって、回転ヘッド駆動プーリ５１に回転動力
が入力されることで、回転ヘッド１５がそれの軸心線を
中心として回転し、４箇所にあるワーク保持部材１１の
選択が可能となる。

【００１８】第３軸４１は前記回転ヘッド制御機構１９
の伝導系となっていて、一端には前記リンク３５が嵌挿
固着されている。

【００１９】第３軸４１の他方には、前記円板体２７の
胴部が回転可能に装着されており、円板体２７の胴部に
はプーリ５３が設けられている。このプーリ５３は前記
スリーブ軸３３を貫通した中心の固定軸５５に固着され
た最終プーリ５７とベルト５９を介して伝導状態が確保
されている。なお、固定軸５５の他方は、前記移動部材
１から延長されたブラケット６１に固定支持されてい
る。

【００２０】ワーク保持部材駆動プーリ４３及び回転ヘ
ッド駆動プーリ５１は、後述するワーク保持部材駆動機
構４２及び回転ヘッド駆動機構４９の第２、第３の伝導
経路７０，７１を構成する最終プーリ６３，６５とそれ
ぞれベルト６７を介して伝導状態が確保されている。し
たがって、最終プーリ６３，６５が停止した状態におい
て後述する第１の伝導径路６９からの動力によりリンク
３５が回転することで回転ヘッド１５が自転しながら公
転する遊星機構が構成されるようになる。

【００２１】この場合、各プーリ５７，６３，６５及び
４３，５１，５３を、ベルトにかえてギヤ伝導とし、ギ
ヤ伝導による遊星歯車機構とすることも可能である。

【００２２】なお、回転ヘッド駆動プーリ５１、ワーク
保持部材駆動プーリ４３及び円板体２７のプーリ５３
と、前記各最終プーリ５７，６３，６５のプーリ比は
１：１の関係にそれぞれ設定されている。

【００２３】これにより、前記遊星機構の働きによって
回転ヘッド１５は、スリーブ軸３３を中心として吸着作
動用のワーク保持部材１１が常に下を向いた同一姿勢の
回転運動が得られるようになっている。

【００２４】第１の伝導経路６９は、図３に示す如く移
動部材１に装着された第１のモータＭ１からの動力と、
ガイドレール９に沿って固定されたラック７３からの動
力が差動装置７５を介して同時に入力される伝導系とな
っている。

【００２５】差動装置７５は、一般にハーモニック装置
と呼ばれており、第１のモータＭ１の動力を出力用のプ
ーリ７７に伝達するモータ伝達系と、前記ラック７３と
伝達ギヤ７９が噛み合い、移動部材１が移動して伝達ギ
ヤ７９がラック７３によって自転することでラック７３
からの動力が差動装置７５を介してスリーブ軸３３に伝
達されるラック伝達系の２つの伝達機構を有する構造と
なっている。

【００２６】出力用のプーリ７７は、前記差動装置７５
を構成する太陽ギア８１の周囲を自転しながら公転する
遊星ギヤ８３に装着されている。なお、遊星ギヤ８３
は、伝達ギヤ７９と一体に固定されたリングギヤ８４と
噛み合っている。

【００２７】したがって、第１のモータＭ１のオフ時に
おいて、移動部材１が矢印（図３イ方向）に移動するこ
とで、伝達ギヤ７９がラック７３と噛み合いながら自転
すると、その回転動力は差動装置７５を介して前記スリ
ーブ軸３３に反時計方向の回転動力として伝達されるよ
うになる。この結果、回転ヘッド１５のワーク保持部材
１１は図５に示すサイクロイド曲線Ｎを描いて上下動す
るピックアップ運動を繰返すようになる。

【００２８】一方、ピックアップ運動時において、第１
のモータＭ１の作動制御により移動部材１の移動方向と
同じ向きに出力用のプーリ７７を回転させることで、前
記のピックアップ運動の周期を長くしたり、短くするこ
とができる。

【００２９】この点についてさらに具体的に説明する
と、出力用のプーリ７７が、停止している時、伝達ギヤ
７９が一回転すると、その回転は、遊星ギヤ８３を介し
て太陽ギヤ８１に逆向きの回転として伝達される。この
時に、伝達ギヤ７９の回転と同方向に遊星ギヤ８３を第
１のモータＭ１の作動制御を行なうことで図５に示す如
くワーク保持部材１１は伝達ギヤ７９のギヤ比に対応し
た１サイクルＬのサイクロイド曲線Ｎを描くピックアッ
プ運動が得られるようになる。このピックアップ運動
は、移動部材１の矢印イ方向の移動によるワーク保持部
材１１の先端の速度と、ワーク保持部材１１の先端の速
度とが一致するよう回転比が設定されているため、ワー
ク保持部材１１はほぼ零に近い対地速度となり支障のな
い吸着動作が可能となる。したがって、遊星ギヤ８３の
公転を第１のモータＭ１によって制御することでサイク
ロイド曲線ＮのサイクルＬを長くしたり短くすることが
可能となる。

【００３０】この場合、遊星ギヤ８３の、回転制御をさ
らに発展させて、遊星ギヤ８３の公転を伝達ギヤ７９の
回転に同期させることで、回転ヘッド１５は自転せず、
例えば、最上昇位置の同一姿勢のままの移動が行なえる
ようになる。

【００３１】第２の伝導経路７０は、移動部材１に支持
された第２のモータＭ２の動力が入力プーリ８５を介し
てワーク保持部材駆動プーリ４３に入力されるワーク保
持部材１１のθ角補正用の伝導系となっている。入力プ
ーリ８５は、第４の軸となる前記最終プーリ６５の胴部
に固着され、第２のモータＭ２のモータプーリ８７と伝
導ベルトを介して伝導状態が確保されている。

【００３２】第３の伝導経路７１は、移動部材１に支持
された第３のモータＭ３の動力が、入力プーリ８９を介
して回転ヘッド駆動プーリ５１に入力されるワーク保持
部材１１の選択用の伝導系となっている。入力プーリ８
９は、第３の軸となる前記最終プーリ６３のスリーブ軸
９１に固着されると共に第３のモータＭ３のモータプー
リ９２と伝導ベルトを介して伝導している。

【００３３】したがって、第３のモータＭ３の作動制御
により、回転ヘッド１５を約９０度回転させることでワ
ーク保持部材１１の選択が可能となる。

【００３４】一方、図１においてＳＬは制御部を示して
いる。制御部ＳＬには、入力側に、ワークの保持状態を
確認する画像認識装置等の視覚センサあるいは、移動距
離センサ等各種情報が入力され、出力側からは入力され
た情報に基づき指令信号を出力し、前記開閉弁２５の開
閉時間や第１から第３のモータＭ１…Ｍ３のオン、オフ
時間を作動制御する機能を有している。

【００３５】次に動作について説明する。

【００３６】移動部材１の移動に対して下向きのワーク
保持部材１１は同一姿勢のまま旋回を続ける。この時、
制御部ＳＬからの指令信号に基づいてワーク保持部材１
１は最下降位置から最下降位置までの周期Ｌの長いサイ
クロイド曲線Ｎを描いて上下動する。この時、最下降時
においてワーク保持部材１１はほぼ零に近い対地速度と
なるためワークＰを支障なく吸着し、サイクロイド軌跡
を描いて設置場所まで移動した後、ワークＰの保持を解
除する運動を繰返す。これら一連の動作において、回転
ヘッド１５を９０度回転させれば、ワークＰに対応した
太さのワーク保持部材１１の選択が可能となる。また、
ワーク保持部材１１を自転させることでワークＰを正し
い向きにして置けるようになると共にワーク保持部材１
１は連続移動しながらの作動となるためロス時間は発生
しない。

【００３７】また、サイクロイド曲線Ｎの周期Ｌの長さ
を制御すれば、組立ラインの供給場所へ正しくワークを
置けるようになる。

【００３８】なお、これら一連の実施例ではワークの保
持に吸引ノズルタイプの手段を用いているが、この手段
に限定されるものではなく、電磁石，チャック等の他の
手段を利用しても可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のワー
ク搬送装置によれば、ワークの大きさに対応したワーク
保持部材の選択が簡単に行なえるようになる。また、ワ
ークを正しい向きにして置くことができると共に、連続
移動しながらサイクロイド曲線を描いて上下動するワー
ク保持部材によってワークの保持とワークの装着解除が
できるためロス時間がなくなり、作業能率の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク搬送装置の概要側面図。

【図２】回転ヘッドを９０度回転させた図１と同様の概
要側面図。

【図３】図１の概要切断面図。

【図４】ワーク搬送装置の全体の概要側面図。

【図５】サイクロイド曲線を描いた説明図。

【図６】回転ヘッドの取付状態を示した概略平面図。

【符号の説明】

１ 移動部材 ９ ガイドレール（ガイド部材） １１ ワーク保持部材 １５ 回転ヘッド １９ 回転ヘッド制御機構 ３３ スリーブ軸（取付軸部） ４２ ワーク保持部材駆動機構 ４９ 回転ヘッド駆動機構 Ｐ ワーク ＳＬ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 佳延 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 井爪 孝友 三重県三重郡朝日町大字縄生2121 株式 会社東芝 三重工場内 (56)参考文献 特開 平３−274800（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−170280（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04 B23P 19/00 - 21/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイド部材に沿って移動可能な移動部材
   と、移動部材に取付けられ、その取付軸部を中心として
   旋回可能な回転ヘッドと、回転ヘッドに設けられ放射方
   向に延長された複数のワーク保持部材と、前記回転ヘッ
   ドの軸心線を中心として該ヘッドに回転運動を与える回
   転ヘッド駆動機構と、前記ワーク保持部材の軸心線を中
   心として該保持部材に自転運動を与えるワーク保持部材
   駆動機構と、前記移動部材の移動に連動して前記ワーク
   保持部材を常に下向きの状態で前記回転ヘッドに旋回運
   動を与える回転ヘッド制御機構と、前記回転ヘッドの旋
   回最下降位置の周期と、最下降時に、ワーク保持部材に
   よるワーク保持及びワーク解除時とを制御する制御部と
   を備えたワーク搬送装置。