JP3230999B2 - 異形部品のハンドリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異形部品のハンドリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、異形部品のハンドリング装置（例
えば複数の異形の電子部品を回路基板に装着するハンド
リング装置等）にあっては、各々の異形部品を保持する
それぞれのハンドリングヘッドが２次元運動して、保持
した異形部品を基板の所定の位置まで移動させて装着し
ていた。例えば異形の電子部品の場合には、ハンドリン
グヘッドである挿入ヘッドが、供給装置によって所定の
位置に供給された異形電子部品を保持して所定の位置に
移動すると共に、その異形電子部品から延設されたリー
ドピンを回路基板に設けられた孔に挿入するように上下
運動する。その際に、挿入ヘッドに対向する位置に、回
路基板の裏面側へ突出するリードピンを受けるクリンチ
ヘッドが、挿入ヘッドの運動に対応して移動し、位置し
ている。これにより、異形電子部品の回路基板への実装
（移載）を好適に自動化することができる。なお、同一
の電子部品を複数個、回路基板に移載する場合には、一
つの挿入ヘッドを用い、その挿入ヘッドを回路基板上の
複数の移載位置へ移動させればよく、挿入ヘッドを多数
要しない場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
異形部品のハンドリング装置では、複数のハンドリング
ヘッドを別々に運動させることを要するため、それぞれ
に運動機構を備える必要があり、装置が複雑化すると共
に大型化するという課題があった。例えば、多数の異形
の電子部品を回路基板に挿入するハンドリング装置で
は、その異形の電子部品に対応する数の挿入ヘッドおよ
びクリンチヘッドを運動させる多数の運動機構を必要と
するため、装置が複雑化し、その装置の製造コストが高
くなるという課題があった。また、各挿入ヘッドおよび
クリンチヘッド毎に運動機構を設けるため、それらの機
構を限られた空間内に構築することが困難であり、一般
的には回路基板の搬送方向に沿って装置が大型化すると
いう課題があった。そして、各挿入ヘッド毎に設けられ
る運動機構には、一般的に異形の電子部品の挿入向きを
変更するための回転運動機能も備える必要があり、さら
に構成が複雑になるという課題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、構成を簡略化で
きると共に、小型化が可能な異形部品のハンドリング装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため次の構成を備える。すなわち、本発明は、そ
れぞれが基体に固定されて配設され、該当する異形部品
を取り扱う複数のハンドリングヘッドと、前記複数のハ
ンドリングヘッドと対向する平面内で移動可能に設けら
れた移動体と、該移動体を２軸方向に移動させる２次元
運動機構と、前記移動体に装着され、移動体の移動平面
に直交する軸を中心に回転可能に設けられた回転体と、
該回転体を回転させる回転運動機構と、前記回転体に装
着され、前記複数のハンドリングヘッドにより異形部品
が移載される基板を保持する基板保持部とを具備し、前
記移動体の前記回転体および前記基板保持部を保持する
部分が枠体状に形成され、前記回転体がリング状に形成
されていると共に、前記基板保持部が前記基板の両側縁
部に当接して該基板を支持 するレール状に形成されてい
ることで、基板の位置される空間が前記移動平面に直交
する方向に中空に設けられていることを特徴としてい
る。

【０００６】また、前記移動体の前記回転体および前記
基板保持部を支持する部分はアーム状の支持部によって
片方持ちに支持され、前記基板を給排する供給装置およ
び／または排出装置が上下動可能に設けられ、該供給装
置および／または排出装置が下方に位置した際に、移動
体が供給装置および／または排出装置上を移動可能に配
されたことで、装置全体をより小型化することができ
る。

【０００７】さらに本発明は、それぞれが基体に固定さ
れて配設され、該当する異形部品を取り扱う複数のハン
ドリングヘッドと、前記複数のハンドリングヘッドと対
向する平面内で移動可能に設けられた移動体と、該移動
体を２軸方向に移動させる２次元運動機構と、前記移動
体に装着され、移動体の移動平面に直交する軸を中心に
回転可能に設けられた回転体と、該回転体を回転させる
回転運動機構と、前記回転体に装着され、前記複数のハ
ンドリングヘッドにより異形部品が移載される基板を保
持する基板保持部とを具備し、前記移動体の前記回転体
および前記基板保持部を支持する部分はアーム状の支持
部によって片方持ちに設けられ、前記基板を給排する供
給装置および／または排出装置が上下動可能に設けら
れ、該供給装置および／または排出装置が下方に位置し
た際に、移動体が供給装置および／または排出装置上を
移動可能に配されたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる異形部品の
ハンドリング装置の好適な実施の形態を添付図面（図
１）に基づいて説明する。１０は挿入ヘッドであり、複
数が設けられている。それぞれが基体１２に固定されて
配設され、該当する異形部品を取り扱う複数のハンドリ
ングヘッドとして動作する。１４は移動体であり、複数
の挿入ヘッド１０と対向する平面内で移動可能に設けら
れている。１６は２次元運動機構であり、移動体１４を
２軸方向に移動させる。移動体１４はＹ軸駆動装置１８
上をＹ軸方向に移動でき、Ｙ軸駆動装置１８はＸ軸駆動
装置２０上をＸ軸方向に移動できるように設けられてお
り、それによって移動体１４を２次元運動させることが
できる。２２は回転リングであり、移動体１４に装着さ
れ、移動体１４の移動平面に直交する軸を中心に回転可
能に設けられた回転体として動作する。２４は回転運動
機構であり、回転リング２２を回転させる。２６は基板
保持部であり、回転リング２２に装着され、複数の挿入
ヘッド１０により異形部品が移載される基板を保持する
よう、レール状に形成されている。

【０００９】

【実施例】次に、本発明にかかる好適な実施例を添付図
面と共に詳細に説明する。図１は本発明による異形部品
のハンドリング装置の一実施例を示す平面図であり、図
２は図１の実施例の右側面図である。また、図３は移動
体１４上に装着された回転リング２２（回転運動機構２
４）と基板保持部２６の詳細を示す平面図である。挿入
ヘッド１０は、異形電子部品（以下、単に「電子部品」
ともいう）を保持し、その電子部品を基板（以下、「回
路基板２８」という）に移載するように動作する。すな
わち、挿入ヘッド１０は、供給装置によって供給された
電子部品を保持し、その電子部品から延設されたリード
ピンを回路基板に設けられた孔に挿入するように上下運
動する。なお、本実施例では、挿入ヘッド１０は全体と
しては基体１２に固定されているが、電子部品を保持す
るヘッド部３０は、ステックフィーダー３２（図２参
照）等の電子部品供給装置によって所定の位置に供給さ
れた電子部品を保持する位置と、保持した電子部品を回
路基板２８に挿入する位置との間を回動動作によって往
復できるように形成されている。挿入ヘッド１０の詳細
については、図６に基づいて後述する。

【００１０】３４はクリンチヘッドであり、図２に示す
ように挿入ヘッド１０に対向する位置に回路基板２８の
裏面側へ突出するリードピンを受けるように、配されて
基体１２に固定されている。このクリンチヘッド３４に
よって回路基板２８の裏面側へ突出したリードピンの先
端を曲げるなどして、電子部品を回路基板２８に好適に
実装させることができる。

【００１１】移動体１４は、複数の挿入ヘッド１０と対
向する平面内で、Ｘ軸駆動装置２０およびＹ軸駆動装置
１８から成る２次元運動機構１６によって、ＸＹ方向に
移動される。この２次元運動機構１６は、Ｘ軸駆動装置
２０上にＹ軸駆動装置１８がＸ軸方向に移動するように
装着され、Ｙ軸駆動装置１８上に移動体１４がＹ軸方向
に移動するように装着されている。移動体１４をＹ軸方
向に移動させるＹ軸駆動装置１８は、Ｙ軸ガイド部１８
ａ、Ｙ軸サーボモータ１８ｂ、およびそのＹ軸サーボモ
ータ１８ｂによって回転され移動体１４を駆動させるボ
ールネジ（図示せず）等によって構成することができ
る。また、Ｙ軸駆動装置１８をＸ軸方向に移動させるＸ
軸駆動装置２０は、Ｘ軸ガイド部２０ａ、Ｘ軸サーボモ
ータ２０ｂ、およびそのＸ軸サーボモータ２０ｂによっ
て回転されＹ軸駆動装置１８を駆動させるボールネジ
（図示せず）等によって構成することができる。

【００１２】回転リング２２は、図３に示すように、移
動体１４上に、その移動体１４の移動平面に直交する軸
を中心に回転可能に装着されている。詳細には、移動体
１４の一部を構成するアーム状の支持部１４ａと一体的
に設けられた、リング状の支持リング１４ｂ上に、回転
リング２２が重なるように回転可能に支持されている。
３６はローラであり、回転リング２２の側周面に当接し
て８個が支持部１４ａに回転自在に配されている。この
複数のローラ３６は、回転リング２２が支持リング１４
ｂによって支持された状態で自転できるように、回転リ
ング２２がスライドしないようにその位置を規制してい
る。３８は回転用サーボモータであり、回転リング２２
を回転させる回転運動機構２４の構成要素として装着さ
れている。図４（回転運動機構２４の側面図）に示すよ
うに、回転用サーボモータ３８によって回転するピニオ
ンギア４０が、回転リング２２の下面で全周に設けられ
た歯車２２ａに噛み合っている。これにより、回転用サ
ーボモータ３８が駆動することで、回転リング２２を所
望の角度回転させることができる。これにより、従来の
ように各挿入ヘッド１０側に所望の角度に回転できる回
転機構を設ける必要がなく、装置の構成を簡略化でき
る。

【００１３】基板保持部２６は、平行に配された２本の
レール４１、４２を構成要素とし、装置の内側に位置す
るレール４２が図１および図３の図面上において上下方
向に移動し、その２本のレール４１、４２の間隔を調整
可能に回転リング２２上に装着されている。 なお、本
実施例では、回転リング２２上にＹ方向に固定された支
持枠材２３、２３の長孔２３ａ、２３ａの長手方向（Ｙ
方向）に沿って、内側のレール４２を外側（基準側）の
レール４１との平行度を維持しつつ移動させ、ハンドル
４４の下方に延設されたボルト部４４ａを、支持枠材２
３の下面にスライド可能に当接するナット４５に締め付
けることによってレール４２を固定し、２本のレール４
１、４２の間隔を調整できるように構成されている。

【００１４】４６は基板位置決め具であり、断面コの字
状の２本のレール４１、４２に沿って送られてきた回路
基板２８を所定の位置に保持する。４８はストッパであ
り、送られてきた回路基板２８の先端側面に当接し、そ
の位置を決める。５０、５１は係止部材であり、回路基
板２８に設けられた位置決め用孔（本実施例の回路基板
２８では、レール４１側に係止部材５０、５１に対応す
る位置に２個設けられている）に係合するピン５２（図
５参照）を備える。係合部材５０のピン５２は、常時は
スプリング（図示せず）によって図５に実線で示すよう
に回路基板２８の位置決め用孔に係合するように付勢さ
れて位置している。そして、回路基板２８が搬送される
際には、シリンダ装置５４のロッド５４ａの突出によっ
て係合部材５０が回動され、図５に二点鎖線で示すよう
にピン５２の回路基板２８への係合が解除される。ま
た、ストッパ４８も、係合部材５０にかかる回動機構と
同様の構成によって、回路基板の先端に当接する位置と
当接しない位置との間を往復動可能に設けられている。
なお、ストッパ４８と係合部材５０の回動時期は、回路
基板２８を好適に位置決めできるように設定されればよ
く、通常は回路基板２８が送られてくる際にはストッパ
４８が先に回路基板の先端に当接するように回動されて
おり、その後で係合部材５０が回動され、ピン５２が回
路基板２８の位置決め用孔に係合する。係止部材５１は
軸５６によって係合部材５０と連動されており、係合部
材５０と同一に作動する。ストッパ４８および係合部材
５０は基板保持部２６側に設けられ、シリンダ装置５４
は基体１２側に設けられており、回路基板２８が基板保
持部２６に保持された状態で好適に移動できるのであ
る。

【００１５】また、基板保持部２６が回路基板２８の両
側縁部に当接し、その回路基板を支持するレール状（２
本のレール４１、４２）に形成されていると共に、前記
移動体１４の回路基板２８が搭載される部分が、枠体状
（アーム状の支持部１４ａ）に形成され、前記回転リン
グ２２がリング状に形成されている。これにより、回路
基板２８の位置される空間が移動体１４の移動平面に直
交する方向に中空に設けられた状態となっている。従っ
て、回路基板２８の種類が異なって、それに対応して挿
入ヘッドとクリンチヘッドの配置位置を変更する場合に
も問題なく対応でき、その汎用性を向上できる。

【００１６】また、移動体１４の回転リング２２および
基板保持部２６を支持する部分はアーム状の支持部１４
ａによって片方持ちに設けられている。そして、回路基
板２８を給排する供給装置５８および排出装置６０が上
下動可能に設けられ、その供給装置５８および排出装置
６０が下方に位置した際に、移動体１４が供給装置５８
および排出装置６０上を移動可能に配されている。それ
により、移動体１４の装置内での移動範囲を拡大でき、
装置全体をより小型化することができる。

【００１７】また、図１に示すように基板保持部２６が
供給装置５８と排出装置６０の中間で一列に位置した状
態において、供給装置５８および排出装置６０が上方に
位置した際に、回路基板２８の給排ができる状態とな
る。すなわち、供給装置の２本のレール６１、６２と、
基板保持部の２本のレール４１、４２と、排出装置の２
本のレール６３、６４とが、図１に示すように直線的に
連続した２本のレールとなるように位置した際、回路基
板２８の給排ができる。なお、回路基板２８は、供給装
置５８にベルトコンベア（図示せず）で供給され、排出
装置６０からベルトコンベア（図示せず）で排出され
る。

【００１８】６６は送り機構であり、送りアーム６８が
往復動して回路基板２８を押圧して間欠的に一枚ずつ送
ることができる。送りアーム６８には、２つの押圧用片
部６８ａ、６８ｂが設けられて、図１の図面上において
右から左への一回の移動駆動によって、回路基板２８を
供給装置５８から基板保持部２６へ移動させると共に、
基板保持部２６に位置していた他の回路基板２８を排出
装置６０へ移動させることができる。この送り機構６６
の駆動装置としては、例えば、送りアーム６８の送り方
向の駆動をするシリンダ装置６９と、送りアーム６８の
送り方向の移動をガイドするスプライン軸７０と、その
スプライン軸７０を回動させて２つの押圧用片部６８
ａ、６８ｂが回路基板２８に対して接離するよう、送り
アーム６８回転させるロータリーアクチュエータ７１を
備えることができる。図１に示す状態では、押圧用片部
６８ａ、６８ｂが回路基板の後端に当接して回路基板２
８を押圧できる状態にあり、ロータリーアクチュエータ
７１によって押圧用片部６８ａ、６８ｂがはね上げられ
た状態では、図示しないコンベアから回路基板２８を供
給装置５８へ導入することができる。

【００１９】次に前述した挿入ヘッド１０の一実施例の
構成について図２および図６に基づいて詳細に説明す
る。７２はボールネジスプラインであり、サーボモータ
７４によってタイミングベルト７５を介して回転ナット
７６が回転されることで上下動される。すなわち、ボー
ルネジスプライン７２は、後述するロータリアクチュエ
ータ７６が停止していることで回転されず、上下方向に
移動しない回転ナット７６の回転によって上下動する。
これにより、ボールネジスプライン７２の下端に固定さ
れた電子部品を保持するヘッド部３０が上下動でき、そ
のヘッド部３０に保持された電子部品を回路基板２８を
好適に移載することができる。

【００２０】７６はロータリアクチュエータであり、図
６に示すようにヘッド部３０をボールネジスプライン７
２の軸心を中心に９０°回動させるように駆動する。す
なわち、ボールネジスプライン７２のスプラインに係合
しているタイミングプーリとロータリアクチュエータ７
６の出力軸に固定されたタイミングプーリの間にタイミ
ングベルト７７が掛け渡され、ロータリアクチュエータ
７６の駆動によってボールネジスプライン７２が軸心を
中心に回転し、それによってヘッド部３０が回動するの
である。ヘッド部３０は、図６上で二点鎖線で示した位
置に回動したところで、電子部品をステックフィーダー
３２から受け取って保持する。そして、ヘッド部３０
は、図６上で実線で示した位置に回動したところで下動
して、電子部品を回路基板２８上へ挿入するのである。
このヘッド部３０は、一軸を中心にする回動運動であ
り、移動精度の向上および動作速度の高速化が可能であ
る。

【００２１】次に前述した供給装置５８の一実施例の構
成について図７および図８に基づいて詳細に説明する。
８０は送りベルトであり、送り用モータ８２によって駆
動され、その送りベルト８０上に載せられた回路基板２
８を送ることができる。８２は間隔調整機構であり、２
本のガイドシャフト８３、８３と、その２本のガイドシ
ャフト８３、８３に移動可能に外嵌した２本の筒状移動
体８４、８４と、その２本の筒状移動体８４、８４を連
結すると共に回路基板２８の送りをガイドする一方のレ
ール６２が固定された移動板部材８５と、筒状移動体１
４をガイドシャフト８３に固定するためのハンドル８６
によって構成されている。８７はストッパ装置であり、
ストッパ部８８がシリンダ部８９によって上昇し、図示
しないコンベアによって搬送されてくる回路基板２８に
当接し、その回路基板を所定の位置に停止させるように
作動する。９０はシリンダ装置であり、供給装置５８を
昇降させ、上昇させた状態では回路基板２８を基板保持
部２６側へ送ることが可能となり、下降させた状態では
基板保持部２６が上方空間で移動可能になる。また、供
給装置５８を下降させた状態では、回路基板２８を図示
しないコンベアから導入することができる。従って、回
路基板２８を好適に待機させることができ、その供給工
程を効率化できる。

【００２２】次に以上の構成からなる異形電子部品のハ
ンドリング装置の使用方法について説明する。先ず、供
給装置５８および送り機構６６等によって、基板保持部
２６に回路基板２８が供給され、その基板保持部２６に
回路基板２８が保持される。回路基板２８は、移動体１
４の２次元運動によって、本実施例では６対ある挿入ヘ
ッド１０とクリンチヘッド３４に対応するそれぞれの所
定の位置へ順次に移動され、それぞれの挿入ヘッド１０
によって保持された電子部品が回路基板２８の所定の位
置へ挿入される。この際にステックフィーダー３２の電
子部品の供給向きと、電子部品の回路基板２８への挿入
向きが異なる場合には、回転リング２２を回転運動機構
２４によって回転させることで回路基板２８を回転さ
せ、その被挿入向きを合わせる。回路基板２８を回転さ
せる角度は、両方向に最大１８０°であり、複数が同じ
方向となる場合にはその方向の全ての電子部品の挿入が
終わるまでは回転リング２２の回転角度を変化させない
で、移動体１４のみの運動によって回路基板２８を移動
させればよい。このようにして複数の異形の電子部品を
回路基板２８に好適に挿入（移載）できると共に、回路
基板２８を移動させる機構であるため、構成が簡単であ
り、装置全体をコンパクト化することが可能である。以
上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してき
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のは勿論のことである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、それぞれが基体に固定
されて配設され、該当する異形部品を取り扱う複数のハ
ンドリングヘッドと、複数のハンドリングヘッドと対向
する平面内で移動可能に設けられた移動体と、移動体を
２軸方向に移動させる２次元運動機構と、移動体に装着
され、移動体の移動平面に直交する軸を中心に回転可能
に設けられた回転体と、回転体を回転させる回転運動機
構と、回転体に装着され 、複数のハンドリングヘッドに
より異形部品が移載される基板を保持する基板保持部と
を具備し、移動体の回転体および前記基板保持部を保持
する部分が枠体状に形成され、回転体がリング状に形成
されていると共に、基板保持部が基板の両側縁部に当接
して該基板を支持するレール状に形成されていること
で、基板の位置される空間が前記移動平面に直交する方
向に中空に設けられているので、このため、装置の構成
を簡略化できると共に、小型化が可能であり、装置の製
造コストを低減することが可能であるとともに、基板の
種類が異なって挿入ヘッドとクリンチヘッドの配置位置
を変更する場合にも問題なく対応でき、その汎用性を向
上できる。

【００２４】本発明によれば、移動体の回転体および基
板保持部を支持する部分はアーム状の支持部によって片
方持ちに支持され、基板を給排する供給装置および／ま
たは排出装置が上下動可能に設けられ、供給装置および
／または排出装置が下方に位置した際に、移動体が供給
装置および／または排出装置上を移動可能に配されたこ
とで、装置全体をより小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る異形部品のハンドリング装置の一
実施例を示す平面図である。

【図２】図１の実施例の右側面図である。

【図３】基板保持部が装着された状態の詳細を示す平面
図である。

【図４】回転リングの回転機構の詳細を示す側面図であ
る。

【図５】基板保持部にかかる基板位置決め具の詳細を示
す側面図である。

【図６】挿入ヘッドの詳細を示す側面図である。

【図７】供給装置の詳細を示す側面図である。

【図８】供給装置の詳細を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ 挿入ヘッド １２ 基体 １４ 移動体 １６ ２次元運動機構 ２２ 回転リング ２４ 回転運動機構 ２６ 基板保持部 ２８ 回路基板 ３０ ヘッド部 ３２ ステックフィーダー ３４ クリンチヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−244421（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−275115（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−47000（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが基体に固定されて配設され、
   該当する異形部品を取り扱う複数のハンドリングヘッド
   と、 前記複数のハンドリングヘッドと対向する平面内で移動
   可能に設けられた移動体と、 該移動体を２軸方向に移動させる２次元運動機構と、 前記移動体に装着され、移動体の移動平面に直交する軸
   を中心に回転可能に設けられた回転体と、 該回転体を回転させる回転運動機構と、 前記回転体に装着され、前記複数のハンドリングヘッド
   により異形部品が移載される基板を保持する基板保持部
   とを具備し、 前記移動体の前記回転体および前記基板保持部を保持す
   る部分が枠体状に形成され、前記回転体がリング状に形
   成されていると共に、前記基板保持部が前記基板の両側
   縁部に当接して該基板を支持するレール状に形成されて
   いることで、基板の位置される空間が前記移動平面に直
   交する方向に中空に設けられていることを特徴とする異
   形部品のハンドリング装置。
2. 【請求項２】 前記移動体の前記回転体および前記基板
   保持部を支持する部分はアーム状の支持部によって片方
   持ちに設けられ、前記基板を給排する供給装置および／
   または排出装置が上下動可能に設けられ、該供給装置お
   よび／または排出装置が下方に位置した際に、移動体が
   供給装置および／または排出装置上を移動可能に配され
   たことを特徴とする請求項１記載のハンドリング装置。
3. 【請求項３】 それぞれが基体に固定されて配設され、
   該当する異形部品を取り扱う複数のハンドリングヘッド
   と、 前記複数のハンドリングヘッドと対向する平面内で移動
   可能に設けられた移動体と、 該移動体を２軸方向に移動させる２次元運動機構と、 前記移動体に装着され、移動体の移動平面に直交する軸
   を中心に回転可能に設 けられた回転体と、 該回転体を回転させる回転運動機構と、 前記回転体に装着され、前記複数のハンドリングヘッド
   により異形部品が移載される基板を保持する基板保持部
   とを具備し、 前記移動体の前記回転体および前記基板保持部を支持す
   る部分はアーム状の支持部によって片方持ちに設けら
   れ、前記基板を給排する供給装置および／または排出装
   置が上下動可能に設けられ、該供給装置および／または
   排出装置が下方に位置した際に、移動体が供給装置およ
   び／または排出装置上を移動可能に配されたことを特徴
   とするハンドリング装置。