JP4431894B2 - ピッチ可変ユニット - Google Patents

Description

この発明は、電子部品などの自動組立機や検査機のワーク搬送ユニットのヘッドに取り付けて、取り出し位置と供給位置とで配置間隔（ピッチ）が異なる複数のワークを扱うピッチ可変ユニットに関する。

自動組立機に対しては、電子部品などのパーツ（ワーク）がパレットに整然と収納されて搬入され、ロボットのヘッドに取り付けたピックアップユニットで一度に複数のパーツを取り出して自動組立機に供給することがある。この場合に、搬入されたパーツの配置間隔と自動組立機側の受け取り間隔が異なるので、取り出した複数のパーツの間隔を自動組立機への搬送中に受け取り側の間隔に一致するように調整して供給する装置が必要となる。この目的で従来、種々のものが提案されているが、特許文献１は、その例である。

特許文献１では、まず、従来例として、パンタグラフ式のもの（図３，４）とリンク式のもの（図６，７）をとりあげ、パンタグラフ式のものでは、多くのリンクを連動させてピックアップユニットの位置決めを行うために、両端に位置したピックアップユニットの位置は正確でも中間のピックアップユニットの位置が不安定になる難点があるとし、リンク式のものでは、部品数が多く、製作及び組立時の累積誤差あるいは部品間の磨耗の累積に起因してピックアップユニットのピッチを正確に維持することが困難な難点があるとしている（特許文献の段落００１０、同００１６）。

これに対して、特許文献１の発明は、これらの点を、複数のカム溝が放射状に形成されたカム軸を回転させる機構あるいは底面に複数のカム溝が形成された平板のカム板を進退運動させる機構により、ピックアップユニット間の間隔を正確に、かつ、速く調節可能にしたと説明している。
しかし、複数のカム溝を放射状に形成することは、困難で高度の技術を要し製品が高価となる。また、放射方向に形成するカム溝では、外側のカム溝ほど移動工程のための割り付け角度を大きくする必要がある。
さらに、カム軸は往復回転を繰り返すものであり、カム板は進退の往復運動を繰り返すものである。

特開平１１−１７４１１９号公報

ワークの間隔（ピッチ）をカムを用いて高速かつ安定動作で正確に、大小に切り換える構造であって、必要な部品点数が少なく、ユニットとしての全体構造が簡素であり、また、カムも比較的廉価に製作できるピッチ可変ユニットの提供を課題とする。

ベース板に、複数のピックアップユニット取り付け用スライドブロックを平行移動可能に設け、一端を支点に揺動可能としたレバーと複数の前記スライドブロックの各々とを結合する。結合は、レバーの長手方向に間隔をとって配置した係合個所に各スライドブロックをそれぞれ回動可能に順次に結合する。また、レバーと板カムを結合し、モーターで板カムを回転すると、レバーが支点を中心に揺動してピックアップユニット取り付け用スライドブロックの間隔を調整する。

一枚の板カムに設けたカム溝と一本のレバーとで、複数のピックアップユニット取り付け用スライドブロックを移動させるので、カムの製作が容易であり、また、ユニット全体としての構成が簡単である。この結果、繰り返し精度が高く、かつ、製品を廉価に提供できる。構成が簡単であることにより、メンテナンスも容易である。
板カムのカム曲線をループに形成すると、連続回転させて使用することができる。この場合、高速性、高度の位置繰り返し精度が要求されない作業では、サーボモーターなどの高価な制御モーターを用いなくても、汎用モーターとブレーキ（電磁ブレーキや電子ブレーキ）を駆動源にしてユニットを構成することができる。
板カムはカム板やカム軸のように長い寸法部分がなく、横方向にとび出すものがないので、このピッチ可変ユニットを２台並べてもコンパクトな構成となる。

ベース板に、平行に移動する複数のピックアップユニット取り付け用スライドブロックと一端を支点に揺動可能としたレバーを有する組を二組と、モーターにより駆動される板カムを設けたピッチ可変ユニットとする。二組のスライドブロックは同じスライドシャフトに対向してに取り付けられ、スライドベアリングを介して左右に分かれて移動可能とされる。スライドブロックには、ピックアップユニットを取り付ける。スライドベアリング間には弾力を及ぼす部材としてバネを配置してスライドシャフトの軸方向に付勢し、スライドベアリングの軸方向におけるガタを解消しておく。レバーと各スライドブロックは、レバーの長手方向に間隔をとって配置した係合個所にそれぞれ回動可能に順次に結合する一方、二つの組のレバーを先端がスライドシャフトの中央に対して対称に移動するように板カムと結合する。板カムは、カム曲線が閉じており、一方向に回転する。

〔実施例１〕
図１は、ピッチ可変ユニット１をロボット２の直線移動ブロック３に取り付けた状態であり、ピッチ可変ユニット１はロボット２の配置姿勢に応じて前後、あるいは上下に移動される。図２〜４は、ピッチ可変ユニット１の構造を示している。ピッチ可変ユニット１は、ベース板４の一面（後面）に、この例ではステッピングモーター５が取り付けられ、前面に板カム６とレバー７及びスライドシャフト８が配置されている。

板カム６は、この実施例において、一面にカム溝９を設けた円板であり、カム溝９は、中央の回転軸１０からの距離〔ａ〕と距離〔ｂ〕を９０°の間隔ごとに滑らかにつないだループとしてある。この実施例では、回転軸１０からの距離が〔ａ〕と〔ｂ〕の個所にカム溝９を変形させた停留部９ａ，９ｂを設けている。フォロアローラー１７は板カム６の停止時に停留部９ａ又は同９ｂにはまり込み、停止位置を安定に確保する。
回転軸１０は前記モーター５の出力軸と結合されている。
レバー７は、この実施例において、２本あり（７ａ，７ｂ 図３）、支点１１ａ、１１ｂを中心に揺動するもので、カム板６の前面に位置し、支点１１ａ、１１ｂは板カム６の上下近辺のベース板４に回動軸として形成されている。

スライドシャフト８は、この実施例において、４本（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を平行に有し、両端がベース板４と一体のシャフト固定板１２に固定されている。スライドシャフト８には、この実施例において、８個のピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３（１３ａ〜１３ｈ）が、それぞれ上下２本のスライドシャフト８にスライドベアリング１４を介して嵌挿されており、平行に移動することができる。例えば、スライドブロック１３ａについてみると、スライドブロック１３ａは、スライドシャフト８ｂとスライドシャフト８ｄにスライドベアリング１４を介して平行にスライド可能とされ、スライドブロック１３ｂについてみると、スライドシャフト８ａとスライドシャフト８ｃにスライドベアリング１４を介してスライド可能とされている。すなわち、隣合うスライドブロック１３のスライドベアリング１４が衝突しないようになっている。これにより、隣り合うスライドブロック１３の間隔をより小さくすることができる。

各スライドブロック１３の後面は溝１５（図４）に形成され、この部分に前記レバー７に設けたローラーピン１６が回動可能に係合している。すなわち、前記レバー７は後面側に板カム６のカム溝９に倣うフォロアローラー１７を有するとともに、前面側に前記のローラーピン１６を長手方向へ一定の間隔でスライドブロック１３の数だけ有している。この実施例では、一方のレバー７ａとスライドブロック１３ａから１３ｄを一つの組とし、他方のレバー７ｂと残りのスライドブロック１３ｅ〜１３ｈをもう一つの組とし、それぞれに対応したスライドブロック１３の移動を負担させている。

したがって、レバー７ａには、スライドブロック１３ａ〜１３ｄと係合するローラーピン１６ａ〜１６ｄが、レバー７ｂには、スライドブロック１３ｅ〜１３ｈと係合するローラーピン１６ｅ〜１６ｈがそれぞれ、一定の間隔で順に設けられている。
レバー７ａとスライドブロック１３ａ〜１３ｄの組とレバー７ｂとスライドブロック１３ｅ〜１３ｈとの二つの組は、同じスライドシャフト８に対向して取り付けられ、レバー７ａとレバー７ｂのフォロアローラー１７は、同じ板カム６のカム溝９へ１８０°の位相差で係合して、先端がシャフトの中央に対して対称に移動するようにしてある。
図４において、符号１８は外側のカバーである。

図２において、符号１９は弾力部材としての引張りばねであり、隣り合うピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３間に配置してそれぞれのスライドブロック１３に設けた孔に貫通させ、両端を双方のスライドブロック１３に係合してある。隣り合うスライドブロック１３をばね１９で両側から引き付けることにより、スライドブロック１３とローラーピン１６間のガタ及びカム溝９とフォロアローラー１７間のガタを解消し、位置決め精度が向上する。弾力部材は引張りばね１９の他にマグネットやトーションばね或いは隣り合うスライドブロック１３を引き離す方向に作用する圧縮ばねであってもよい。

ステッピングモーター５を駆動すると、板カム６が回転して、カム溝９に結合されたフォロアローラー１７によってレバー７ａ，７ｂが支点１１ａ，１１ｂを中心に揺動し、ローラーピン１６との結合により、各スライドブロック１３がスライドシャフト８を平行に移動する。このとき、レバー７ａの組とレバー７ｂの組はスライドシャフト上で対称的に配置され、スライドブロック１３の移動も対称となることおよびそれぞれの組でレバー７とスライドブロック１３は、レバー７の長手方向に一定の間隔で配置されたローラーピン１６と結合していることから、各スライドブロック１３間の間隔を常に一定に保って移動する。すなわち、複数のスライドブロック１３はスライドシャフト８に沿って中央から左右へ一定間隔を保ちながら平行移動して停止する。この作動は板カム６によるので、正確で安定しており、高速に行える。駆動源がステッピングモーターの場合、制御部によりスライドブロック１３の間隔を任意に設定できる。

このように構成されたピッチ可変ユニット１は、図７のように、各ピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３にヘッド２０を介してピックアップユニット２１を取り付けるなどして利用する。この実施例において、ピックアップユニット２１は、エアシリンダー２２とこれにより上下移動される吸着パッド２３からなり、吸着によりワーク２４を取り出し搬送する。リニアガイド２５、シリンダーロッド２６、エア供給用チューブ２７、バキューム用チューブ２８を備えている。
ピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３に対するヘッド２０の取り付け位置は、図２のようにスライドブロック１３の下面の他に、スライドブロック１３の前面中央や前面下部にも設けてあり、装着するピックアップユニット２１のタイプに応じて選択する。

〔実施例２〕
図８は、汎用モーター２９を利用する場合の例であり、スライドブロック１３の間隔が狭い閉じ位置用と、間隔が広い開き位置用の回転ドグ３０、３１とこれに対応したフォトセンサースイッチ３２，３３を備えている。図９イは、閉じ位置でのフォトセンサースイッチ３２に対する回転ドグ３０の位置を示し、同ロは、開き位置でのフォトセンサースイッチ３３に対する回転ドグ３１の位置を示している。開き方向，閉じ方向共に、フォトセンサースイッチ３２，３３の光がドグ３０，３１により遮断されると、汎用モーター２９の回転を停止する。

〔その他の実施例〕
実施例１ではひとつのレバー７と複数のピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３の組を２組備えているが、一組の構成としてもよい。また、ひとつのレバー７に結合する複数のスライドブロック１３の数は４本より多くても、少なくてもよい。
板カム６は、溝カムとしたが、外周にカム曲線を形成した板カムでもよい。
カム曲線はループを形成しないものでもよい。また、カムによる移動工程の割り付けは図１０イのように短くても、同ロのように長くてもよい。短いと、角度あたりの送り量が少なくなるため、高速で移動でき、長いと、割付の途中で止めてもモーター位置繰り返し精度に影響することが少なく、位置精度が向上する。

実施例１において、ピックアップユニット取り付け用スライドブロック１３を案内するスライドシャフト８は上下に2本ずつ、合計４本であるが、図１１のように、シャフトにスプライン軸３４（周り止めのある軸）を用いて、合計2本とすることもある。
実施例１では、隣接した２本のスライドブロック１３の内、一方をスライドシャフト８ａ，８ｃに案内させ、他方をスライドシャフト８ｂ，８ｄに案内させることで、スライドベアリング１４の位置を隣接するものどうしでずらし、スライドブロック１３の間隔が小さくなったときでもスライドベアリングどうしが衝突しないようにしているが、図１２のように、スライドブロック１３の間隔を最小としたときでも、そのピッチがもともと大きい時には、リニアガイド３５を一列に入れて構成することもできる。

以上、実施例を示した。モーターはステッピングモーター、汎用モーターの他にサーボモーター或いはロータリーシリンダーなどを用いることもできる。ピックアップユニット２１は吸着パッド２３によるものの他にチャック方式も使用できる。

使用状態にした斜視図 ピッチ可変ユニットの側面図 ピッチ可変ユニットの正面図（ばねを省略） ピッチ可変ユニットの平面図（ばねとモーターを省略） 板カムの構成図 隣接したスライドブロック間の構成 使用状態での側面図 側面図（実施例２） （イ）（ロ）ともにドグのタイミングを示した正面図 （イ）（ロ）ともに板カムの二つの他の例を示す概略正面図 スライドシャフトの他の例を概略で示す側面図（イ）、正面図（ロ） リニアガイドを用いた例を概略で示した正面図（イ）、側面図（ロ）

符号の説明

１ ピッチ可変ユニット
２ ロボット
３ 直線移動ブロック
４ ベース板
５ ステッピングモーター
６ 板カム
７ レバー
８ スライドシャフト
９ カム溝
１０ 回転軸
１１ 支点
１２ シャフト固定板
１３ スライドブロック
１４ スライドベアリング
１５ 溝
１６ ローラーピン
１７ フォロアローラー
１８ 外側のカバー
１９ 引張りばね
２０ ヘッド
２１ ピックアップユニット
２２ エアシリンダー
２３ 吸着パッド
２４ ワーク
２５ リニアガイド
２６ シリンダーロッド
２７ エア供給用チューブ
２８ バキューム用チューブ
２９ 汎用モーター
３０ 回転ドグ（閉じ用）
３１ 回転ドグ（開き用）
３２ フォトセンサースイッチ（閉じ用）
３３ フォトセンサースイッチ（開き用）
３４ スプライン軸
３５ リニアガイド

Claims (7)

1. ベース板に、平行に移動する複数のスライドブロックと、一端を支点に揺動可能としたレバー及びモーターにより駆動される板カムを設け、スライドブロックをピックアップユニット取り付け用に構成し、レバーの長手方向に間隔をとって配置した係合個所に各スライドブロックをそれぞれ回動可能に順次に結合し、レバーを板カムにより揺動することを特徴としたピッチ可変ユニット。
2. ピックアップ取り付け用スライドブロックは、ベース板に固定したスライドシャフトにスライドベアリングを介して平行移動可能にガイドされていることを特徴とした請求項１に記載のピッチ可変ユニット。
3. 隣接したピックアップユニット取り付け用スライドブロックは異なるスライドシャフトにガイドされ、隣接したこれらスライドブロックを支持するスライドベアリングが衝突しない配置となっていることを特徴とした請求項２に記載のピッチ可変ユニット。
4. ピックアップユニット取り付け用スライドブロックの相互間にスライドシャフト方向に弾力を及ぼす部材を配置してあることを特徴とした請求項２又は３に記載のピッチ可変ユニット。
5. 板カムは、カム曲線が閉じており、一方向に回転することを特徴とした請求項１〜４のいずれか一つに記載のピッチ可変ユニット。
6. 板カムの回転を設定した任意角度で停止させることが可能なことを特徴とした請求項５に記載のピッチ可変ユニット。
7. レバーと複数のピックアップユニット取り付け用スライドブロックとを持つ組を二つ備え、二つの組の前記スライドブロックはスライドシャフトに対向して取り付けられ、二つの組のレバーは、同じ板カムにより、先端がシャフトの中央に対して対称に移動するように、板カムと結合されていることを特徴とした請求項１〜６のいずれか一つに記載のピッチ可変ユニット。
   

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