JPH01121190A - 素子位置づけ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、例えばプリント回路板上に電子素子を載置し
組立てるための組立て装置、より詳細に言えば、制御手
段を使って軸の囲りを回転自在にされたタレット装置が
、ロボットのアームによって、電子素子の取り上げ位置
と、組立て位置との間で移動され、その組立て位置にお
いて、そのタレット装置は、複数の取り上げ用部材によ
って素子を取り上げることが出来ることと、素子センタ
リング手段の処で終端し、真空圧源に接続されている真
空圧吸引用の空気路が設けられていることと、窪みを持
つ素子センタリング手段中に電子素子を真空によって保
持することが出来ることと、所定の位置で素子を組立て
ることが出来ることとを含む組立て装置に関する。

Ｂ、従来の技術 米国特許第４５８７７０３号は、同じ形の複数個の素子
の取り上げと、組立てを同時に行う装置を開示している
。組立て作業中は、タレット全体が、上下に移動される
。その結果、移動部分の質量が比較的大きくなるので、
移動には比較的大きな力を要し、従って、重量が大きく
なる頑丈な機構が必要となる。この装置で取り扱う素子
は、特定のパターンに組立てられねばならず、従って、
同じ素子しか組立てることができないから、この装置は
、万能ではない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 上述のような従来の装置の欠点を解消するために、本発
明の目的は、異なった素子を、所定の位置で別々に組立
てることができ、しかも、組立てに要する移動部材が移
動する径路は、可能な限り短くし、且つ移動部分の重量
を軽くした組立て装置を提供することにある。

Ｄ９問題点を解決するための手段 本発明の素子位置付は装置のタレットは、移送位置、即
ち不作動位置に置かれている複数本の取り上げ用部材（
ｐｉｃｋ−ｕｐ　ｍｅｍｂｅｒ　）と、そのうちの少な
くとも１本の素子取り上げ用部材は、伸長された取り上
げ位置兼装着位置、及び縮められた保持位置兼移送位置
との間を運動するように、タレット中で案内されること
と、保持位置兼移送位置において、素子吸引用の空気路
は真空圧源まで連通ずる通路を構成することと、取り上
げ位置において、上記の素子吸引用の空気路は、真空圧
源に接続されることと、そして、装着位置において、上
記の素子吸引用の空気路は、真空源から遮断されること
とを含んでいる。各取り上げ用部材はタレット中で別々
に運動可能であり、異なった形の素子を取り上げて、保
持することが出来、次に、素子を一つづつ順番に並べた
り、または組立てることが出来る。この目的を達成する
ためには、異なった形の素子に適合するための異なった
形の取り上げ用部材をタレットに装着し、適当な制御手
段によって、特定の素子に必要な取り上げ用部材を選択
する。個々の素子に適当なコードを割当てれば、個々の
素子は分類することを必要とせず、ランダムな順序で給
送することが出来る。素子を取り上げる時及び素子を組
立てる時、ロボット・アーム及びタレットの組立体全体
を動かさないで、開運する取り上げ用部材だけを動かす
ので、本発明の素子位置付は装置の移動の加速中、また
は減速中の慣性力は小さくてすむ。従って、位置付は装
置用のロボットの高速運転を確保し、しかもロボットの
構造の簡易化が計れる。

素子吸引用の空気路は、ピストンによって軸方向に移動
しつる吸引チューブに連通しており、吸引チューブの最
終端は、取り上げ位置兼装着位置においては、素子セン
タリング手段を越えて突出しており、保持位置兼移送位
置においては、素子センタリング手段中に引き込められ
ている。動くことのできるこの吸引チューブの終端部は
、素子を適当な力で吸引し取り上げるように、素子との
間係を制御する。素子が吸引チューブの終端部開口を覆
うと、真空力が増加するので、吸引チューブはピストン
によって引き込められ、素子は真空によって素子センタ
リング手段内に吸着されて、確実に保持され、その後、
強く振動する場所に置かれても、位置がずれることはな
い。

重量を減らすために、各取り上げ用部材は、中空のスリ
ーブの形にされており、タレットに設けられた関連する
案内孔で案内され移動する。タレット内において、案内
孔の内壁で終端し、分離した２つのダクトが設けられて
いる。また、各取り上げ用部材には、その外周面にむけ
て開口する１つの開口が設けられており、引き込められ
た取り上げ用部材の保持位置兼移動位置において、２つ
のダクトのうちの上部ダクトが、上記の開口と連結し、
そして、伸長された取り上げ位置兼装着位置とにおいて
、２つのダクトのうちの下部ダクトが、上記の開口と連
結するように、上記の１つの開口は、タレットの案内孔
内で移動した取り上げ用部材の位置に従って、ダクトの
１つに接続される。

タレットの中央部に設けられた上部環状ダクトに、常時
真空源に接続されているすべての上部ダクトを接続し、
そしてまた、タレットの中央部に設けられた下部環状ダ
クトに、空気圧切換弁によって選択的に真空圧源、また
は加圧空気源に接続されるすべての下部ダクトを接続す
ることによつて、極めて簡単な制御手段を与えることが
出来る。

真空圧源による力は、素子を取り上げるとき、素子を保
持するとき及び移送しているときに作用し、加圧空気圧
源による力は、組立てるときだけに作用するので、加圧
空気圧源による力によって、組立てられる素子は容易、
かつ確実に解放される。

重量を減らすために、タレットは円雌状に作られ、取り
上げ用部材の案内孔は、タレットの円錐面に沿って平行
に、対称的に配列されている。例えば、均等に配分され
た１６本の取り上げ用部材が、タレットに傘状に配列さ
れているので、ロボット・アームの１回の素子取り上げ
動作で、ロボット・アームが振り戻されたのち、１６個
の素子が吸引されて取り上げられ、そして取り上げ部材
の先端部分にフィツトされる。組立てられるべき素子は
、タレットの正確な制御と、位置的な僅かな調節によっ
て、待機位置から持ち上げられ、そして、所定の位置に
運ばれて組立てられる。

タレットは、案内軸で支持されており、その案内軸は、
重量を少なくするために、取り上げ用部材の真空圧源用
、及び圧縮空気圧源用の２つの接続用ダクトが設けられ
ている。案内孔中における取り上げ用部材の軸方向の移
動は、取り上げ用部材に固定された停止片で制限されて
おり、停止片は、案内孔に穿設された細長い溝により案
内される停止ビンの形であるのが好ましく、この停止ビ
ンは、取り上げ用部材の回転阻止手段としても用いられ
る。案内孔中の取り上げ用部材の軸方向の移動は、エス
ケープメント・リングによって制動されているので、取
り上げ用部材は自重、または振動によって動くことはな
い。エスケープメントの力は約４５乃至６８キログラム
（１００乃至１５０ボンド）である。タレット中で取り
上げ用部材の移動を行うためのラムは、取り上げ用部材
とは分離可能に結合されており、この結合は取り上げ用
部材を容易に、かつ正確に動かすのに適する構造のもの
である。本発明の実施例では、ラム及び関連する取り上
げ用部材は、ラムと１体的な部分として形成されるのが
好ましいオン／オフ可能な電磁石手段によって分離可能
に結合されている。

−７＝ ラムそれ自身は、例えばステップ・モータのような電気
的モータ、歯車、ビニオンあるいはウオーム歯車などの
制御の下で移動可能である。

重量を減らすために、取り上げ用部材の端部はテーパを
付されたヘッド部分を持ち、そしてヘッド部分の先端に
は、素子センタリング手段が設けられる。

吸引チューブの一方の端部を固定しているピストンそれ
自身は、ヘッドの先端部分で移動可能に案内されており
、吸引チューブの他方の終端は、素子センタリング手段
の窪み部に位置付けられている。吸引チューブの端部は
、吸引チューブのこの端部に嵌合する直径とそれよりも
太くされた直径とを持つ段付き開孔の端部で案内され、
吸引チューブの吸引口は、上記の開孔の端部付近で終端
しているので、ピストンが真空圧力によって引き込まれ
た時、上記の太くされた上記の段付き開口の空隙には真
空圧は形成されない。真空力によって引き込まれるピス
トンの移動は、停止ビンによって制限される。吸引用空
気路は、逆流防止弁で確実にシールされるから、吸引用
空気路の少なくとも１部分には、異なった方向の空気流
がある（即ち真空が失われる方向）。上記の段付き開孔
の太い直径のほうに適合する、球形の形状が好ましい逆
流防止弁がピストンに設けられ、この逆流防止弁の表面
は、吸引チューブの終端の方向へ流れる吸引チューブ内
の加圧空気流を防ぐために、上記の段付き開孔の密閉用
球面と適合する。素子と相手方の部品との実際の組立て
は、加圧空気によって行われる。加圧空気は、ピストン
を動かして、吸引チューブを下方に移動させるように、
取り上げ用部材の内側に加えられる。この下向の運動の
間で、吸引チューブ中の真空圧を有効に残すために、吸
引チューブの終端の開口は、保持される素子によって塞
がれている。吸引チューブそれ自身は、例えば、はんだ
を使って固定されている回路基板上に組立てられている
素子を押し付けるように、素子センタリング手段中に突
き出される。

既に組立てられた素子の付近に、加圧空気が下方に吹き
抜けることがないように、逆流防止弁は下方へ押される
。はんだ付けまたは他の接着剤で回路基板に固着されて
いる素子は、真空圧を持つ吸引チューブによって吸着さ
れているけれども、ラムによって取り上げ用部材を引上
げると、この素子は吸引チューブから引き離される。

吸引チューブを固定しているピストンは、上述の自動的
にロックする力でヘッド部分に保持されている。これは
、素子が組立てられている場所の力を制限するので、大
きな力が素子にかかるのを回避して素子の損傷を防ぐ。

エネルギを節約するために、タレットの２つの関連した
ダクトは、取り上げ用部材の中立位置において、取り上
げ用部材の外壁でシールされるので、真空圧源、または
加圧空気源への接続を遮断している。取り上げ用部材が
使用されていないこの中立位置において、取り上げ用部
材は、自身の摩擦力、または必要に応じて設けられたエ
スケープメント・リングの摩擦力によって、タレット内
のその位置に留まっている。

Ｅ、実施例 制御手段を持つロボット１と、組立てユニット３が先端
部に設けられたロボット・アーム２とを含んでいる、プ
リント回路板の実装用として好適な位置付は装置が、第
１図に示されている。組立てユニット３は、キャリヤ・
ヘッド４と、中心軸５の囲りに回転可能なタレット６と
が設けられている。キャリヤ・ヘッド４は、タレット６
を支持する案内軸７が備えられており、案内軸７には軸
方向に沿った空気通路用の２つの接続ダクト８．９が設
けられている。接続用ダクト８は、真空圧源（図示せず
）に接続されているが、接続用ダクト９は、弁１０を介
して上述の真空圧源か、または加圧空気源（図示せず）
に選択的に接続される。

図示の実施例において、タレット６は円錐形であり、そ
の円錐面１１に沿って１６個の案内孔１２が傘状に設け
られ、各案内孔中に取り上げ用部材（ｐｉｃｋ−ｕｐ　
ｍｅｍｂｅｒ　）　１３が嵌め込まれている。

取り上げ用部材１３の移動は、案内孔１２によって案内
され、夫々の取り上げ用部材１３の案内孔内での動きは
、案内孔１２に穿たれた細長い停止溝１４と、取り上げ
用部材１３に設けられた停止ピン１５とによって、制限
されている。停止ピン１５は、取り上げ用部材１３の回
転運動の回転制限部材としての機能も同時に有している
。キャリヤ・ヘッド４に設けられたラム１６は、案内孔
１２の軸方向に案内されて、電気モータによって移動さ
れ、結合マグネット１７によって、関連する取り上げ用
部材１３に磁気的に結合される。取り上げ位置兼装着位
置及び保持位置兼移送位置（夫々の位置は第３図の右側
及び左側に示されている）にある取り上げ用部材１３の
軸方向の移動は、取り上げ用部材１３がラム１６と整列
した状態になったタレットの位置においてのみ可能であ
る。この目的のために、タレット６は、ラム１６によっ
て移動されるべき取り上げ用部材を選択する制御手段に
よって回転され、タレット６に関連する取り上げ用部材
１３と、そうでない残りの取り上げ用部材１３とを正確
に位置付ける。案内孔１２中で取り上げ用部材１３の、
がたつきをなくすために、取り上げ用部材１８の周囲に
約４５乃至６８キログラム（１００乃至１５０ポンド）
の力で作用するエスケープメント・リング１８が設けら
れている。

取り上げ用部材１３は、タレット６の側に対向□するス
ロットの形の開口１９を有する中空のスリーブである。

ピストン２１は、移動案内面との間で少なくとも約２３
乃至４５キログラム（５０乃至１００ポンド）の移動力
を必要とするガスケット２２を有し、ヘッド部分２０中
で軸方向に移動される。ピストン２１は、停止ピン２３
及びテーパを付された凹部２４の間で移動可能である。

加えて、停止ピン２３は、取り上げ用部材１３の上部と
ヘッド部分２０とを固定している。凹部２４に隣接して
設けられた開孔２５′を持つ空隙２５は、取り上げ用部
材１３の端部に設けられた素子センタリング手段２７内
で終端する吸引チューブ２８と同心的に配置されている
。素子センタリング手段２７は、組立てられる素子の外
形に合わせるのが好ましい。

ピストン２１の一方から突出して、吸引チューブ２８が
ピストンと同心的に設けられている。取り上げ用部材が
取り上げ位置兼装着位置に位置付けられたとき（第３図
の右側の位置）、吸引チューブ２８の終端２９は、素子
センタリング手段２７の面を越えて突出しているのに反
して、取り上げ用部材１３が引き込み位置兼保持位置に
位置付けられたとき（第３図の左側の位置）、ピストン
２１は、停止ビン２３に突き当たって停止する。ピスト
ン２１の下部の空間３０は、ダクト２５′によって大気
に直接連通されているので、ピストン２１は、約２ミリ
メートルの行程で容易に往復連動が出来る。

また、ピストン２１は、吸引チューブ２８から取り上げ
用部材１３の内側空洞８２の方向へ負圧力の空気を流し
、それと反対方向の空気流を禁止するような球状弁の型
式の逆流防止弁３１を含んでいる。

環状ダクト３５及び３６で夫々終端する１対のダクト３
３及び３４がタレット６中に設けられている。環状ダク
ト３６は、垂直の空気孔を介して接続ダクト９へ接続さ
れ、環状ダクト３５は、他の垂直の空気孔を介して接続
ダクト８へ接続される。

接続用ダクト８、環状ダクト３５及び上部ダクト３３を
通って、保持位置兼移送位置にあるすべての取り上げ用
部材１３の内側空洞８２が、真空源に直結されているの
で、ピストン２１及び吸引チューブ２８ｔ？通る真空に
よって、素子３７を素子センタリング手段２７の面に対
して吸引し、第３図に示したように素子３７を固定する
。

取り上げ位置兼装着位置（第３図の右側）において、吸
引チューブ２８の終端２９は、ピストン２１、内側空洞
３２、開口１９及び下部ダクト３４を通って、環状ダク
ト３６に連通されている。

また、環状ダクト３６は、接続用ダクト９を介して真空
圧源（図示せず）に接続されている。真空圧は取り上げ
られるべき素子（図示せず）に導かれる。素子３７を丁
寧に取り扱うために、取り上げ用部材１８の速度は、吸
引チューブ２８が、取り上げられるべき素子に緩やかに
近づけられるような予定された速度にされている。吸引
チューブ２８の終端２９は、取り上げた素子３７によっ
てシールされているので、空洞３２の真空圧力が強くな
り、ピストン２１は上方に移動される。その結果、取り
上げられている素子８７は、吸引チューブ２８によって
素子センタリング手段２７内に吸着され、素子は真空力
で保持される。次に、ラム１６は、保持位置兼転送位置
（第３図の左側の状態）に取り上げ用部材１３を移動す
る。

これとは対照的に、キャリヤ・ヘッド４が回路基板の装
着位置に到達した後に、回路基板に素子を装着するため
に、ロボット２の制御手段は、ラム１６を下方に移動し
、組立てられるべき素子（図示せず）はその組立て位置
に移動される。次に、空気圧切換弁１０が切換えられて
、ダクト９に導入された加圧空気を、環状ダクト３６、
下部ダクト３４及び開口１９を通って内側空洞３２に送
り、これによりピストン２１を下方に移動する。

増加する空気圧は逆流防止弁を密閉するので、加＝１６
− 圧空気は、吸引チューブ２９を通って外部に逃げ出すこ
とは出来ないが、センタリング手段２７内に置かれてい
る素子は、下方に移動されたピストン２１の作用によっ
て、センタリング手段２７内から押し出される。その後
、素子は、はんだ付け、または接着剤などによって回路
板に固定されるので、真空圧の存在の有無に拘らず、素
子はセンタリング手段２７に突出している吸引チューブ
２８の終端２９から容易に引き離すことが出来る。吸引
チューブ２８の突出した終端２９は、回路基板に対して
強固に組立てられるよう、素子を押えつける。その後、
ダクト３３及び３４の間に開口１９が位置付けられる不
作動位置に、取り上げ用部材１３がラム１６によって移
動されるので、これらのダクトは、取り上げ用部材１３
の壁部で密閉され、真空圧空気または圧縮空気は漏洩し
ない。

取り上げ用部材１３に保持されている全ての素子３７が
組立てられた後、キャリヤ・ヘッド４は、新しい素子３
７を受は取るための取り上げステーションに復帰する。

従って、１つの動作サイクルにおいて、組立て装置に必
要な移動部材の移動を最少限にするとともに、１６個の
素子３７を組立てることが出来る。

組立て位置に正確に接近するために、光学システム（第
１図の破線で示す）を使用して、取り付けに関して厳し
い寸法公差の条件下でも、極めて高い精度で組立てるこ
とが出来る。

Ｆ９発明の詳細 な説明したように、本発明の組立て装置は、異なった形
状の素子を所定の組立て位置に別々に組立てることがで
き、構造が簡単で、且つ軽量で、組立て動作に必要な移
動部材の移動する径路が短かく、しかも高い精度で組立
てが出来るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った位置付は装置の概略を示す図、
第２図は第１図の装置を線ＩＩ　−ＩＩに沿って切断し
て簡略化した断面図、第３図は第１図の装置を拡大して
示し、２つの取り上げ用部材が異なった位置に置かれた
状態を持つタレットの断面図である。 １・・・・ロボット、２・・・・ロボット・アーム、６
・・・・タレット、１２・・・・取り上げ用部材の案内
孔、１３・・・・取り上げ用部材、１６・・・・取り上
げ用部材の移動用ラム、１７・・・・結合用磁石装置、
１９・・・・開口、２１・・・・ピストン、８．９・・
・・接続用ダクト、１０・・・・空気圧切換弁、２７・
・・・素子センタリング手段、２８・・・・吸引チュー
ブ、３１・・・・逆流防止弁、３２・・・・内側空洞、
３５．３６・・・・環状ダクト、３７・・・・組立てら
れる素子。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　′ａ　　１）　文　　雄１ｏ−
−−た気圧シーＪＲ升 １３−一−頁又り、Ｌ、１す爪部１シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御手段の制御の下で駆動される部材（２）によつて軸
   （５）の囲りで回転駆動されるタレット（６）を有し、
   該タレットは位置付けされるべき素子（３７）を吸引手
   段で取り上げて目標位置（例えばプリント回路板上の組
   立位置）へ運ぶための手段を備えた装置であつて、 上記タレットは、それが備えた複数個の取り上げ部材（
   １３）のうちの１つを少なくとも１つの伸長した位置及
   び１つの縮めた位置の間で連動しうるように案内し、そ
   の間上記の１つ以外の取り上げ部材を縮めた位置に維持
   するようにしたことと、 上記吸引手段は、取り上げ位置に於ては真空源に接続し
   、目標位置に於ては真空源から切り離されるようにした
   こととを特徴とする素子位置付け装置。