JPH0632429B2 - 部品取付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は部品取付装置に関する。

背景技術 例えば電子部品など多数の部品を作業対象とてしのプリ
ント基板等に取り付ける場合、手作業によることが多
く、作業量の多い生産ラインなどにおいては特に能率が
悪かった。また、手作業によると部品取付精度のばらつ
きが大きく、不良品発生率が高いという不都合があっ
た。

近時、このような手作業の問題点を補うために自動制御
によって部品を取り付ける部品取付装置が開発され、ま
た、使用されている。

第１図ないし第３図に既に開発された部品取付装置の一
例が示されている。

第１図及び第２図において、作業台１上にはロボットハ
ンド２が固定されている。このロボットハンド２はスカ
ラー型ロボットと称されるいわゆる水平多関節型ロボッ
トであって、第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂを有
し、各アームを旋回させることによって平面的な座標を
与えるものである。ちょうど人間の右腕と同様の動作を
する。スカラー型ロボットについてはよく知られている
故、ここでは詳述しない。

第２アーム２ｂの先端部、即ちヘッド部３には、後述す
る電子部品を把持し且つ上下方向（矢印Ｚ方向及びその
反対方向）において移動させてプリント基板（後述）に
取り付ける取付機構４が設けられいている。ロボットハ
ンド２はこの取付機構４を位置決めする位置決め機構と
して作用するのである。なお、ロボットハンド２は該ロ
ボットハンドを自動制御するための制御盤（図示せず）
及び操作パネル（図示せず）に電気的に接続されてい
る。

ロボットハンド２の作業域内にはコンベア５が配置され
ており、且つ、作業台１に固定されている。該コンベア
によって作業対象としてのプリント基板６が駆送され
る。作業台１の両側方には架台８及び９が配置されてい
る。架台８及び９上には、例えば６種類の電子部品を供
給する為の部品供給機構が設けられている。該部品供給
機構は、各種の電子部品を蓄え且つ振動若しくは重力を
利用して該電子部品を送り出す部品源１１ａ，１２ａ，
１３ａ，１４ａ，１５ａ及び１６ａと、該各部品源から
送り出された電子部品を搬送する部品搬送部１１ｂ，１
２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ及び１６ｂと、該各部品
搬送部から電子部品を取り出して取付機構４の部品把持
位置に該電子部品を位置決めする部品取り出し部１１
ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ及び１６ｃとから
構成されている。

取付機構４について第３図に基づいて詳述する。

第３図に示されるように、ロボットハンド２（第１，２
図示）のヘッド部３にはその出力軸２０ａが上下方向に
伸長するようにエアシリンダ機構20が固定されいてい
る。エアシリンダ機構２０は例えばエアコンプレッサ
（図示せず）から所定のタイミングにて供給される圧搾
空気によって作動する。エアシリンダ機構２０の出力軸
２０ａの先端部には支持部材２１が取り付けられてい
る。支持部材２１の一端部には上下方向に伸長するシャ
フト２２が、その上端部においてボールベアリング２３
を介して回動自在に取り付けられている。シャフト２２
は軸中心に直角な断面形状が略正三角形であるように形
成されている。シャフト２２はヘッド部３に形成された
貫通孔２５を通じて該ヘッド部の下方に突出せしめられ
ている。また、シャフト２２は上下一対ずつのボールベ
アリング２６及び２７と該各ボールベアリングのインナ
レースに嵌着されたブシュ２８，２９とを介して回動自
在に且つ軸方向において摺動自在に保持されている。下
方のブシュ２９にはプーリ３０が回動自在に取り付けら
れており、シャフト２２はこのプーリー30に摺動自在に
嵌合している。このプーリ３０は図示せぬモータによっ
てベルト３１を介して回転駆動される。

シャフト２２の下端部には電子部品３３を把持するフィ
ンガ３４が設けられている。フィンガ３４はその内部に
エアシリンダ機構（図示せず）を有し、エアシリンダ機
構２０に圧搾空気を送る上記エアコンプレッサ（図示せ
ず）から圧搾空気を供給されることによって作動する。

上述したシャフト２２と、フィンガ３４とによって、電
子部品３３を脱着自在に把持する把持機構が構成されて
いる。

支持部材２１には更に、ヘッド部３に設けられたショッ
クアブソーバ３６に対応して当接ネジ37が、また、ヘッ
ド部３に当接して該ヘッド部に対する支持部材２１の位
置決めをなすストッパ３８が夫々設けられている。

上記した構成の部品取付装置による部品取付手順を簡単
に説明する。

指令信号が発せられることによってロボットハンド２及
び上記部品供給機構が所定のタイミングにて作動を開始
する。ロボットハンド２が作動して該ロボットハンドの
ヘッド部３が所望の電子部品の直上に達すると、第３図
に示されるエアシリンダ機構２０の出力軸２０ａが引か
れて支持部材２１、従ってシャフト２２及びフィンガ３
４は下降せしめられる。ヘッド部３の上面にストッパ38
が当接することによてフィンガ３４は電子部品把持位置
に達する。なお、この直前に当接ネジ37がショックアブ
ソーバ３６に当接して、出力軸２０ａが急激に引かれる
ことに伴う衝撃力は吸収される。つまた、シャフト２２
及びフィンガ３４の下降と同時にプーリ３０が回動せし
められ、把持さるべき電子部品３３に対するフィンガ３
４の回転角度位置が調節される。かくして電子部品３３
は把持される。

次いで上記と逆の過程を辿ってシャフト２２及びフィン
ガ３４が上昇せられ、更に、ロボットハンド２が作動し
て電子部品３３はプリント基板６の取付位置直上に位置
決めされる。再びエアシリンダ機構２０の出力軸２０ａ
が引かれ、同時にフィンガ３４による部品把持力が解除
されることちによって電子部品３３の取り付けが完了す
る。以下、各電子部品についてこの一連の動作が繰り返
される。

かかる部品取付装置を用いることによって部品取付能率
及び取付精度は飛躍的に高められた。特に、支持部材２
１，シャフト２２及びフィンガ34を上下方向に駆動する
駆動手段が高速運動に適したエアシリンダ機構２０であ
るために、部品取付能率の向上は目覚ましいものであっ
た。

ところが、エアシリンダ機構２０の出力軸２０ａのスト
ロークは一定であることから、プリント基板６の部品取
付面と該部品取付面に取り付けられる電子部品の該面と
の当接面とが常に同一平面内にあるように設定する必要
があり、このことから、取り付けられる電子部品の種類
が限定されるという問題があった。

この問題を解決する部品取付装置として第４図に示され
る取付機構を有するものが既に開発されている。

第４図に示されるように、当該取付機構４０においては
上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）に伸長し且つ
ヘッド部３にその上下両端部にて固定されたガイドシャ
フト４１を有しており、支持部材２１は該ガイドシャフ
トにブシュ４２を介して摺動自在に取り付けられてい
る。下端部にフィンガ３４を有するシャフト２２はこの
支持部材21の一端部にボールベアリング２３と該ボール
ベアリングのインナレースに嵌着されたブシュ４３を介
して回動自在に設けられている。但し、シャフト２２は
ブシュ４３に嵌着せられており、該ブシュ、従って支持
部材２１に対して軸方向へは移動しない。また、シャフ
ト２２はヘッド部３に、該ヘッド部に設けられたボール
ベアリング２７と該ボールベアリングのインナレースに
嵌着されたブシュ２９とを介して回動自在に且つ軸方向
において摺動自在に保持されている。

ガイドシャフト４１と平行にスクリューシャフト４５が
設けられており、且つその両端部においてボールベアリ
ング４６，４７を介してヘッド部３に取り付けられてい
る。スクリューシャフト45は支持部材２１に固設された
ブシュ４８に螺合している。すなわち、スクリューシャ
フト４５が回動することによって支持部材２１，シャフ
ト２２及びフィンガ３４が上下動するようになっている
のである。スクリューシャフト４５の上端部はボールベ
アリング４６の上方にまで突出しており、該突出部分は
サーボモータ５０の出力軸５０ａとカプラ５１によって
連結されている。サーボモータ５０はヘッド部３の上面
にブラケット５２によって固定されたものである。

上記したスクリューシャフト４５と、ボールベアリング
４６，４７と、サーボモータ５０と、これらに関連する
周辺小部材とによって、支持部材２１、従ってシャフト
２２及びフィンガ３４をヘッド部３に対して駆動するね
じ送り機構が構成されている。

なお、当該部品取付装置は上記した部分以外は第１図な
いし第３図に示された部品取付装置と同様に構成されて
おり、且つ、第１図ないし第３図に示された部品取付装
置と同一又は対応する部分については同じ参照符号を用
いている。

上記した構成の部品取付装置においてはサーボモータ座
０を適宜回転することによって、支持部材２１を任意の
位置に移動し且つ停止せしめることが出来る。故に、第
１図及び第２図に示された部品取付装置が抱えた問題
点、即ち、作業対象たるプリント基板６（第１，２図
示）の部品取付面と該部品取付面に取り付けられる電子
部品の該部品取付面との当接面とが常に同一面内にある
ように設定する必要がなく、故に取り付けられる電子部
品の種類が限定されることもない。

しかしながら、スクリューシュフト４５を回動させるこ
とによって得られる支持部材２１、従ってシャフト２２
及びフィンガ３４の上下移動速度は、支持部材２１をエ
アシリンダ機構２０によって駆動する場合の移動速度に
比してかなり小さく、部品取付能率が低下することは避
けられなかった。また、上記部品供給機構にトラブルが
起きて把持さるべき電子部品３３（第４図参照）がフィ
ンガ３４による部品把持位置から偏倚していた場合、電
子部品３３とフィンガ３４が衝突することがあるが、ス
クリューシュフト４５の回動によってフィンガ３４に与
えられる推進力は大きいため、電子部品３３，フィンガ
３４を含む上記取付機構40あるいは上記部品供給機構が
該推進力によって破損してしまうという問題がある。ち
なみに、第３図に示された取付機構４の場合、電子部品
３３とフィンガ３４の衝突が起きても、エアシリンダ機
構２０がクッション効果を有することから上記の様な破
損事故が起こることは殆どない。

発明の概要 本発明は上記した点に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは部品取付能率が高く且つ多種類の部
品を取り付けることができ、しかも部品あるいは装置を
破損することのない部品取付装置を提供することであ
る。

本発明による部品取付装置は、部品を把持し且つ所定方
向において移動させて作業対象に取り付ける取付機構
と、前記所定方向と略垂直な平面内において前記取付機
構を位置決めする位置決め機構とを含む部品取付装置で
あって、前記取付機構は、前記部品を脱着自在に把持す
る把持機構と、前記把持機構を支持する第１の支持手段
と、前記第１の支持手段と前記位置決め機構との間に介
在された第２の支持手段と、前記第１の支持手段を前記
第２の支持手段に対して前記所定方向に移動せしめる第
１の駆動手段と、前記第２の支持手段を前記位置決め機
構に対して前記所定方向に移動せしめる第２の駆動手段
とを有し、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段
のうち、一方の駆動手段はシリンダ機構からなり、他方
の駆動手段はねじ送り機構からなることを特徴としてい
る。

実施例 以下、本発明の実施例としての部品取付装置を第５図に
基づいて説明する。

なお、第５図には取付機構部分が示され、全体としては
図示しないが、当該部品取付装置は第１図ないし第３図
並びに第４図に示された部品取付装置と同様に構成され
ており、且つ、以下の説明において第１図ないし第４図
に示された部品取付装置と同一又は対応する部分につい
ては同じ参照符号を用いている。

第５図に示されるように、当該取付機構５５においては
上下方向（矢印Ｚ方向及びその反対方向）に伸長し且つ
ヘッド部３のその下端部及び中間部にて固定されたガイ
ドシャフト４１を有している。ガイドシャフト４１には
ボールベアリング５６を介して第２の支持手段としての
支持部材２１が摺動自在に取り付けられている。ガイド
シャフト４１と平行にスクリューシャフト４５が設けら
れており、且つその両端部においてボールベアリング４
６及び４７を介してヘッド部３に取り付けられている。
スクリューシャフト４５は支持部材２１の一端部に固設
されたブシュ４８に螺合している。スクリューシャフト
45の上端部はボールベアリング４６の上方にまで突出し
ており、該突出部分はサーボモータ５０の出力軸５０ａ
とカプラ５１によって連結されている。サーボモータ５
０はヘッド部３の上面にブラケット５２によって固定さ
れたものである。

上記したスクリューシュフト４５と、ボールベアリング
４６，４７と、サーボモータ５０と、カプラ５１と、こ
れらに関連する周辺小部材とによって、支持部材２１を
前述位置決め機構の一部たるヘッド部３に対して駆動す
る第２の駆動手段としてのねじ送り機構が構成されてい
る。

支持部材２１の他端部には出力軸２０ａが上下方向に伸
長するように第１の駆動手段としてのエアシリンダ機構
２０が固定されている。エアシリンダ機構２０の出力軸
２０ａはヘッド部３の上端部に設けられた開口部３ａを
通じて上方に伸びており、該出力軸の先端部には第１の
支持手段としての支持部材５８が取り付けられている。
この支持部材５８は一端部においてボールベアリング５
９を介してガイドシャフト４１に摺動自在に係合してい
る。すなわち、支持部材５８は支持部材２１に介して上
下方向において移動し、且つ、エアシリンダ機構２０に
よって駆動されるのである。

支持部材５８の他端部には上下方向に伸長し且つ下端部
に電子部品３３を把持する把持機構としてのフィンガ３
４が設けられたシャフト２２が、その上端部においてボ
ールベアリング２３を介して回動自在に取り付けられて
いる。シャフト２２は軸中心に直角な断面形状が円形で
あり、ヘッド部３によって一対のボールベアリング６
０，６１を介して回動自在に且つ軸方向において摺動自
在に保持されている。シャフト２２の上端部近傍にはプ
ーリ３０が嵌着されている。シャフト２２の側方にモー
タ６２が固設されており、該モータの出力軸に嵌着され
たプーリ６３とプーリ３０にはベルト３１が架設されて
いる。

上記した構成の部品取付装置による部品取付手順を簡単
に説明する。

部品取り付けのための指令信号が発せられるロボットハ
ンド２（第１，２図示）及び部品供給機構（前述）が作
動を開始する。ロボットハンド２が作動して該ロボット
ハンド２のヘッド部３が所望の電子部品の直上に位置す
ると、第５図に示されるサーボモータ５０及びエアシリ
ンダ機構20が動作する。よって、支持部材５８、従って
シャフト２２及びフィンガ３４は下降せしめられ、フィ
ンガ３４は部品把持位置に達する。なお、シャフト２２
及びフィンガ３４の下降に伴ってプーリ３０が所定角度
だけ回動せしめられ、把持さるべき電子部品３３に対す
るフィンガ３４の回転角度位置が調節される。この後、
フィンガ３４に圧搾空気が供給されて電子部品３３はフ
ィンガ３４によって把持される。

次いで、上記と逆の過程を辿ってシャフト２２及びフィ
ンガ３４が上昇せられ、更に、ロボットハンド２が作動
して電子部品３３はプリント基板６（第１，２図示）の
取付位置直上に位置決めされる。再びサーボモータ５０
及びエアシリンダ機構２０が動作してシャフト２２，フ
ィンガ３４が下降せられ、同時にフィンガ３４による部
品把持状態が解除され、電子部品３３はプリント基板６
に取り付けられる。

以下、各電子部品について上記の動作が繰り返される。

尚、当該実施例においては位置決め機構たるロボットハ
ンド２に対して支持部材２１を駆動する第２の駆動手段
をねじ送り塗工とし、支持部材５８を支持部材２１に対
して駆動する第１の駆動手段をシリンダ機構としている
が、これとは逆に上記第２の駆動手段をシリンダ機構と
し、第１の駆動手段をねじ送り機構とする構成も可能で
ある。

また、当該実施例では作業対象としてプリント基板６を
あげ、該プリント基板に取り付けられる部品が電子部品
である場合を示したが、これに限るものではなく、例え
ば、作業対象を機械装置とし、部品を機械部品としても
良いことは言うまでもない。

発明の効果 以上詳述した如く、本発明による部品取付装置において
は、部品を把持する把持機構を、作業対象に対して接近
あいは離間せしめる手段として、シリンダ機構とねじ送
り機構とを直列に配置して、２段構えとしている。

従って、シリンダ機構を駆動させることによって高速移
動を、又、ねじ送り機構を駆動させることによって高精
度移動を、さらにはシリンダ機構とねじ送り機構を同時
に移動させることによって高速かつ高精度移動を達成す
ることができる。

すなわち、位置決めの高精度化及び移動速度の高速化を
両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は既に開発された部品取付装置を説
明するための図、第５図は本発明に係る部品取付装置の
要部詳細図である。 主要部分の符号の説明 ２……ロボットハンド、３……ヘッド部 ６……プリント基板、２０……エアシリンダ機構 ２１，５８……支持部材、２２……シャフト ３３……電子部品、３４……フィンガ ５０……サーボモータ、５５……取付機構 ６２……モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品を把持し且つ所定方向において移動さ
   せて作業対象に取り付ける取付機構と、前記所定方向と
   略垂直な平面内において前記取付機構を位置決めする位
   置決め機構とを含む部品取付装置であって、 前記取付機構は、前記部品を脱着自在に把持する把持機
   構と、前記把持機構を支持する第１の支持手段と、前記
   第１の支持手段と前記位置決め機構との間に介在された
   第２の支持手段と、前記第１の支持手段を前記第２の支
   持手段に対して前記所定方向に移動せしめる第１の駆動
   手段と、前記第２の支持手段を前記位置決め機構に対し
   て前記所定方向に移動せしめる第２の駆動手段とを有
   し、 前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段のうち、一
   方の駆動手段はシリンダ機構からなり、他方の駆動手段
   はねじ送り機構からなることを特徴とする部品取付装
   置。