JPWO2016088192A1 - 部品把持具 - Google Patents

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Abstract

エア室(135)へのエアの供給・排出により、ピストン(106)を移動させ、そのピストン(106)の移動を利用して、複数の爪(67)が接近・離間する部品把持具(66)において、エア室(135)からのエアの漏れ量が、調整弁によって調整される。このため、例えば、エア室(135)からのエアの漏れ量を0、若しくは、少なくすることで、ピストン(106)の移動する力は大きくなり、複数の爪(67)による把持力も大きくなる。一方、エア室(135)からのエアの漏れ量を多くすることで、ピストン(106)の移動する力は小さくなり、複数の爪(67)による把持力も小さくなる。このように、本発明に記載の部品把持具(66)によれば、エア室(135)からのエアの漏れ量を調整することで、複数の爪(67)による把持力を任意の大きさに変更することが可能となる。

Description

本発明は、複数の爪の接近・離間により部品を把持・離脱する部品把持具に関するものである。
部品把持具には、複数の爪の接近・離間により部品を把持・離脱するものがある。このような部品把持具では、部品を確実に把持するべく、部品把持具による部品の把持力は、高いことが望まれる。一方で、強度の低い部品が、部品把持具により把持される場合には、部品の破損,変形等を防止するべく、部品把持具による部品の把持力は、低いことが望まれる。このようなことに鑑みて、把持力を任意に変更することが可能な部品把持具の開発が進められている。具体的には、例えば、下記特許文献に記載されているように、電磁モータの駆動力により、複数の爪を接近・離間させることで、部品を把持・離脱する部品把持具では、電磁モータへの印加電流を調整することで、部品把持具の把持力が調整される。
特開昭60−242920号公報
上記特許文献に記載の部品把持具によれば、把持力を任意に変更することが可能となる。しかしながら、部品把持具には、エア圧を利用して、複数の爪を接近・離間させることで、部品を把持・離脱する部品把持具が存在する。具体的には、部品把持具が、エア室へのエアの供給・排出により移動するピストンを有しており、ピストンの移動方向の力が、複数の爪を接近・離間させる方向の力に変換されることで、部品が複数の爪により把持・離脱される。このように、エア圧を利用して、複数の爪を接近・離間させる構造の部品把持具では、上記特許文献に記載の技術を用いることができず、把持力を任意に変更することができない。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、エア圧を利用して、複数の爪を接近・離間させる構造の部品把持具において、把持力を任意に変更することである。
上記課題を解決するために、本発明に記載の部品把持具は、複数の爪の接近・離間により部品を把持・離脱する部品把持具であって、当該部品把持具が、エア室へのエアの供給・排出により移動するピストンと、ピストンの移動方向の力を、前記複数の爪が接近・離間する方向の力に変換する変換機構と、前記エア室からのエアの漏れ量を調整する調整弁とを備えることを特徴とする。
本発明に記載の部品把持具では、エア室へのエアの供給・排出により、ピストンを移動させ、そのピストンの移動を利用して、複数の爪が接近・離間する。そして、エア室からのエアの漏れ量が、調整弁によって調整される。このため、例えば、エア室からのエアの漏れ量を0、若しくは、少なくすることで、ピストンの移動する力は大きくなり、複数の爪による把持力も大きくなる。一方、エア室からのエアの漏れ量を多くすることで、ピストンの移動する力は小さくなり、複数の爪による把持力も小さくなる。このように、本発明に記載の部品把持具によれば、エア室からのエアの漏れ量を調整することで、複数の爪による把持力を任意の大きさに変更することが可能となる。
部品実装機を示す斜視図である 部品実装機の部品装着装置を示す斜視図である。 1対の爪が離間した状態の部品把持具を示す断面図である。 1対の爪が接近した状態の部品把持具を示す断面図である。 部品把持具を示す外観図である。
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
<部品実装機の構成>
図1に、部品実装機10を示す。部品実装機10は、回路基材12に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機10は、装置本体20、基材搬送保持装置22、部品装着装置24、撮像装置26,28、部品供給装置30、ばら部品供給装置32を備えている。なお、回路基材12として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。
装置本体20は、フレーム部40と、そのフレーム部40に上架されたビーム部42とによって構成されている。基材搬送保持装置22は、フレーム部40の前後方向の中央に配設されており、搬送装置50とクランプ装置52とを有している。搬送装置50は、回路基材12を搬送する装置であり、クランプ装置52は、回路基材12を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置22は、回路基材12を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材12を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材12の搬送方向をX方向と称し、その方向に直角な水平の方向をY方向と称し、鉛直方向をZ方向と称する。つまり、部品実装機10の幅方向は、X方向であり、前後方向は、Y方向である。
部品装着装置24は、ビーム部42に配設されており、2台の作業ヘッド60,62と作業ヘッド移動装置64とを有している。各作業ヘッド60,62の下端面には、図2に示すように、部品把持具66が着脱可能に設けられている。部品把持具66は、1対の爪67を有しており、それら1対の爪67を接近させることで、部品を把持し、1対の爪67を離間させることで、把持した部品を離脱する。また、作業ヘッド移動装置64は、X方向移動装置68とY方向移動装置70とZ方向移動装置72とを有している。そして、X方向移動装置68とY方向移動装置70とによって、2台の作業ヘッド60,62は、一体的にフレーム部40上の任意の位置に移動させられる。また、各作業ヘッド60,62は、スライダ74,76に着脱可能に装着されており、Z方向移動装置72は、スライダ74,76を個別に上下方向に移動させる。つまり、作業ヘッド60,62は、Z方向移動装置72によって、個別に上下方向に移動させられる。
撮像装置26は、下方を向いた状態でスライダ74に取り付けられており、作業ヘッド60とともに、X方向,Y方向およびZ方向に移動させられる。これにより、撮像装置26は、フレーム部40上の任意の位置を撮像する。撮像装置28は、図1に示すように、フレーム部40上の基材搬送保持装置22と部品供給装置30との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、撮像装置28は、作業ヘッド60,62の部品把持具66に把持された部品を撮像する。
部品供給装置30は、フレーム部40の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置30は、トレイ型部品供給装置78とフィーダ型部品供給装置(図示省略)とを有している。トレイ型部品供給装置78は、トレイ上に載置された状態の部品を供給する装置である。フィーダ型部品供給装置は、テープフィーダ、スティックフィーダ(図示省略)によって部品を供給する装置である。
ばら部品供給装置32は、フレーム部40の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置32は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する装置である。なお、部品供給装置30および、ばら部品供給装置32によって供給される部品として、電子回路部品,太陽電池の構成部品,パワーモジュールの構成部品等が挙げられる。また、電子回路部品には、リードを有する部品,リードを有さない部品等が有る。
<部品実装機の作動>
部品実装機10では、上述した構成によって、基材搬送保持装置22に保持された回路基材12に対して部品の装着作業が行われる。具体的には、回路基材12が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置52によって固定的に保持される。次に、撮像装置26が、回路基材12の上方に移動し、回路基材12を撮像する。これにより、回路基材12の保持位置の誤差に関する情報が得られる。また、部品供給装置30若しくは、ばら部品供給装置32は、所定の供給位置において、部品を供給する。そして、作業ヘッド60,62の何れかが、部品の供給位置の上方に移動し、部品把持具66によって部品を保持する。続いて、部品を保持した作業ヘッド60,62が、撮像装置28の上方に移動し、撮像装置28によって、部品把持具66に保持された部品が撮像される。これにより、部品の保持位置の誤差に関する情報が得られる。続いて、部品を保持した作業ヘッド60,62が、回路基材12の上方に移動し、保持している部品を、回路基材12の保持位置の誤差,部品の保持位置の誤差等を補正する。そして、部品把持具66が部品を離脱することで、回路基材12に部品が装着される。
<部品把持具の構造>
上述したように、部品実装機10では、部品把持具66が、1対の爪67の接近により部品を把持し、1対の爪67の離間により部品を離脱することで、装着作業が行われている。このため、部品を確実に把持するべく、部品把持具66による部品の把持力は、高いことが望まれる。一方で、強度の低い部品が、部品把持具66により把持される場合には、部品の破損,変形等を防止するべく、部品把持具66による部品の把持力は、低いことが望まれる。このようなことに鑑みて、部品実装機10では、把持力を任意に変更することが可能な部品把持具66が採用されている。以下に、部品把持具66の具体的な構造に関して説明する。
部品把持具66は、図3に示すように、アウターハウジング100と、アタッチメント102と、インナーハウジング104と、ピストン106と、リンク機構108と、押え部材110と、1対の爪67とを含む。
アウターハウジング100は、概して、有蓋円筒状をなし、アウターハウジング100の蓋部112の中央部に、アウターハウジング100の内部に向かって延び出すエア流通管114が配設されている。エア流通管114の内部には、それの軸方向に貫通する貫通穴116が形成されている。また、アタッチメント102は、概して円板状をなし、それの中央には、エア流通管114の貫通穴116と同径の貫通穴118が形成されている。そして、2つの貫通穴116,118が連通するように、アタッチメント102が、アウターハウジング100の蓋部112に固定されている。なお、部品把持具66は、アタッチメント102において作業ヘッド60,62の下端面に装着される。
インナーハウジング104は、概して、有蓋円筒状をなし、インナーハウジング104の蓋部120の中央部に、上方に突出する凸部122が形成されている。凸部122の中央部には、上下方向に貫通する貫通穴124が形成されており、その貫通穴124の径は、アウターハウジング100のエア流通管114の外径より僅かに大きくされている。また、インナーハウジング104の外径は、アウターハウジング100の内径より僅かに小さくされている。そして、インナーハウジング104の蓋部120が、アウターハウジング100の蓋部112と向かい合うように、アウターハウジング100内に挿入されている。さらに、インナーハウジング104の凸部122の貫通穴124に、アウターハウジング100のエア流通管114が挿入されている。これにより、インナーハウジング104の蓋部120が、アウターハウジング100の内部において、上下方向に移動する。
また、アウターハウジング100の蓋部112とインナーハウジング104の蓋部120との間には、コイルスプリング126が圧縮された状態で配設されている。これにより、インナーハウジング104は、コイルスプリング126の弾性力により下方に向かって付勢されている。なお、インナーハウジング104の外周面には、径方向に突出する大径部128が形成されており、アウターハウジング100の下端面には、円環状のストッパ130が取り付けられている。そのストッパ130の内径は、インナーハウジング104の大径部128の外径より僅かに小さくされており、その大径部128は、ストッパ130の上方に位置している。このため、コイルスプリング126により付勢されたインナーハウジング104の下方への移動は、大径部128がストッパ130に接触することにより、規制される。
また、ピストン106は、概して、有底円筒状をなし、ピストン106の底部132の中央部に、凹部134が形成されている。ピストン106の外径は、インナーハウジング104の内径より僅かに小さくされており、ピストン106は、底部132を下方に向けた状態で、インナーハウジング104内に嵌入されている。これにより、ピストン106とインナーハウジング104とによって、エア室135が区画され、ピストン106は、インナーハウジング104の内部において、上下方向に移動する。また、インナーハウジング104の凸部122とピストン106の凹部134との間に、コイルスプリング136が圧縮された状態で配設されている。これにより、ピストン106は、コイルスプリング136の弾性力により下方に向かって付勢されている。
また、リンク機構108は、ベース138と、1対のスライダ140と、1対のブラケット142と、1対のアーム144と、ストッパ146とを含む。ベース138は、概して板状をなし、インナーハウジング104の下端部に固定されている。そのベース138の下端面には、インナーハウジング104の径方向に延びるようにレール148が形成されており、そのレール148に、1対のスライダ140がスライド可能に嵌合されている。なお、1対のスライダ140は、レール148の中央部を中心に対称的に配設されている。
また、1対のブラケット142は、ピストン106の凹部134の下端面に、僅かに離間した状態で並んで固定されている。なお、1対のブラケット142の並ぶ方向は、レール148の延びる方向と一致している。それら1対のブラケット142には、1対のアーム144の一端部が回動可能に連結されており、1対のアーム144の他端部は、互いに離れる方向に回動している。そして、それら1対のアーム144の他端部に、1対のスライダ140が回動可能に連結されている。これにより、ピストン106が上下方向に移動することで、1対のアーム144が回動し、1対のスライダ140が接近・離間する。
詳しくは、図4に示すように、ピストン106が上昇すると、1対のブラケット142に連結されている1対のアーム144の一端部も上昇する。その際、1対のアーム144の他端部が互いに接近し、1対のアーム144の他端部に連結されている1対のスライダ140も接近する。一方、ピストン106が下降すると、図3に示すように、1対のブラケット142に連結されている1対のアーム144の一端部も下降する。その際、1対のアーム144の他端部が互いに離間し、1対のアーム144の他端部に連結されている1対のスライダ140も離間する。
ちなみに、ピストン106は、上述したように、コイルスプリング136の弾性力によって下方に付勢されている。このため、通常、1対のブラケット142に連結されている1対のアーム144の一端部が下降し、他端部が離間することで、1対のスライダ140は離間している。なお、下降した状態の1対のアーム144の一端部の間には、ストッパ146が配設されている。このため、1対のアーム144の一端部が、最も接近する状態まで下降した際に、それら1対のアーム144の一端部は、ストッパ146に接触し、アーム144の回動が規制される。つまり、コイルスプリング136により付勢されたピストン106の下方への移動は、1対のアーム144の一端部がストッパ146に接触することにより、規制される。
また、1対の爪67は、1対のスライダ140の下端面に、下方に延び出すように固定されている。そして、それら1対の爪67の間に位置するように、押え部材110がベース138の下端面に、固定されている。
上記構造とされた部品把持具66では、エア室135からエアが吸引されることで、1対の爪67により、部品が把持され、エア室135にエアが供給されることで、1対の爪67に把持された部品が離脱する。詳しくは、エア室135にエアが供給されていない場合には、図3に示すように、ピストン106は、コイルスプリング136の弾性力により、下方に移動している。この際、上述したリンク機構108の動きにより、1対のスライダ140は離間しているため、1対の爪67も離間している。
そして、1対の爪67が離間した状態の部品把持具66が、把持対象の部品に向かって押し付けられることで、把持対象の部品に、押え部材110が接触する。なお、押え部材110が把持対象の部品に接触した際に、コイルスプリング126の弾性力に抗して、インナーハウジング104がアウターハウジング100の内部に移動するため、部品への押え部材110の接触の衝撃が緩和される。
押え部材110が把持対象の部品に接触すると、エア室135からエアが吸引される。詳しくは、アウターハウジング100のエア流通管114には、アタッチメント102の貫通穴116を介して、正負圧供給装置(図示省略)が接続されている。そして、正負圧供給装置により、エア流通管114に負圧が供給されることで、エア室135からエアが吸引され、図4に示すように、ピストン106が上方に移動する。この際、上述したリンク機構108の動きにより、1対のスライダ140が接近し、1対の爪67も接近する。これにより、1対の爪67が、把持対象の部品を把持する。
そして、部品把持具66により把持された部品が、回路基材12上に装着される際には、正負圧供給装置により、エア流通管114に僅かに正圧が供給される。これにより、エア室135にエアが供給され、図3に示すように、ピストン106が下方に移動する。この際、上述したリンク機構108の動きにより、1対のスライダ140が離間し、1対の爪67も離間する。これにより、1対の爪67により把持された部品が、離脱され、回路基材12上に部品が装着される。
上述した部品把持具66の作動により、部品の把持・離脱が行われるが、部品把持具66には、図5に示すように、調整つまみ160が設けられており、作業者により調整つまみ160が調整されることで、1対の爪67による把持力が調整される。詳しくは、アウターハウジング100とインナーハウジング104とピストン106の各々の側壁には、互いに重なるように貫通穴(図5には、アウターハウジング100の側壁に形成された貫通穴162のみが図示されている)が形成されており、それら3つの貫通穴を介して、エア室135と部品把持具66の外部とが連通している。
また、アウターハウジング100の外周面には、貫通穴162を覆うように、円盤状の調整つまみ160が配設されており、その調整つまみ160は、それの中央部を中心に回転可能とされている。調整つまみ160には、貫通穴162と略同形状の貫通穴164が形成されており、調整つまみ160が回転された際に、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162とが重なる。なお、調整つまみ160の裏面には、板状のパッキン(図示省略)が貼着されており、アウターハウジング100の貫通穴162が、調整つまみ160の貫通穴164と重なっていない場合には、板状のパッキンにより塞がれる。
このような構造により、作業者が、調整つまみ160を回転させることで、1対の爪67による把持力が調整される。具体的には、把持対象の部品が、強度の高い部品である場合には、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162とが重ならないように、調整つまみ160が作業者により調整される。この際、アウターハウジング100の貫通穴162は、調整つまみ160のパッキンにより密閉されるため、エア室135からエアは漏れない。このため、エア室135内の圧力は、エアの吸引により、比較的低くなり、ピストン106は、比較的大きな力で上方に向かって引っ張られる。これにより、1対の爪67による把持力は高くなり、把持対象の部品が確実に把持される。
また、把持対象の部品が、強度の低い部品である場合には、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162との少なくとも一部が重なるように、調整つまみ160が作業者により調整される。この際、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162とが重なっている面積に応じて、エア室135からエアが漏れる。このため、エア室135からエアが吸引された際のエア室135内の圧力は、ある程度しか低くならず、ピストン106は、比較的小さな力で上方に向かって引っ張られる。これにより、1対の爪67による把持力は低くなり、部品の破損,変形等を防止しつつ、把持対象の部品が把持される。
つまり、部品把持具66では、作業者が調整つまみ160を調整し、エア室135からのエアの漏れ量を調整することで、部品把持具66の把持力を調整することが可能となっている。これにより、部品に応じて、容易に部品把持具66の把持力を調整することが可能となり、非常に便利である。
また、部品把持具66では、エア室135に貫通する貫通穴162を形成し、その貫通穴162を塞ぐ調整つまみ160を配設するだけで、エア室135からのエアの漏れ量を調整することが可能となっている。つまり、既存の部品把持具に、非常にシンプルな構造を追加するだけで、部品把持具66の把持力を調整することが可能となる。
さらに、部品把持具66では、調整つまみ160に三角印166が記され、アウターハウジング100には、その三角印166に対応する位置に目盛り168が記されている。目盛り168には、0%,25%,50%,100%の数値(図示省略)が記されており、三角印166が目盛り168に一致するように、調整つまみ160が回転されると、三角印166に一致する目盛り168の数値に応じて、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162とが重なる。つまり、三角印166が0%の目盛り168に一致するように、調整つまみ160が回転されると、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162との重なり量が0%、つまり、2つの貫通穴162,164は、全く重ならない。また、三角印166が100%の目盛り168に一致するように、調整つまみ160が回転されると、調整つまみ160の貫通穴164と、アウターハウジング100の貫通穴162との重なり量が100%、つまり、2つの貫通穴162,164は完全に重なる。これにより、作業者は、エア室135からの漏れ量を適切に調整することで、部品把持具66の把持力を適切に調整することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、貫通穴162の開度を調整つまみ160により調整することで、エア室135からのエアの漏れ量を調整しているが、種々の部材を用いて、エア室135からのエアの漏れ量を調整することが可能である。具体的には、例えば、流量を調整可能な圧力弁,逆止弁,リニア弁等を用いて、エア室135からのエアの漏れ量を調整してもよい。
また、上記実施例では、貫通穴162を塞ぐ部材として、回転調整される調整つまみ160が採用されているが、貫通穴162を塞いだ状態で移動可能であれば、種々の形態の部材を採用することが可能である。具体的には、例えば、貫通穴162を塞いだ状態でスライド可能な部材等を採用することが可能である。
また、上記実施例では、エア室135からのエアの漏れ量が、手動で調整されているが、自動で調整することも可能である。具体的には、例えば、調整つまみ160をステッピングモータ等により任意の角度に回転させる機構を設けることが可能である。
また、上記実施例では、ピストン106の移動方向の力を、1対の爪67の接近・離間する方向の力に変換する機構として、リンク機構108が採用されているが、歯車等を利用した機構,油圧等を利用した機構等、種々の機構を採用することが可能である。
66:部品把持具 67:爪 100:アウターハウジング(外殻部材) 106:ピストン 108:リンク機構(変換機構) 135:エア室 160:調整つまみ(閉塞部材)(調整弁) 162:貫通穴(第1貫通穴)(調整弁) 164:貫通穴(第2貫通穴)(調整弁)

Claims (3)

  1. 複数の爪の接近・離間により部品を把持・離脱する部品把持具において、
    当該部品把持具が、
    エア室へのエアの供給・排出により移動するピストンと、
    ピストンの移動方向の力を、前記複数の爪が接近・離間する方向の力に変換する変換機構と、
    前記エア室からのエアの漏れ量を調整する調整弁と
    を備えることを特徴とする部品把持具。
  2. 前記調整弁が、
    前記エア室から当該部品把持具の外殻部材の表面に貫通する第1貫通穴と、
    前記第1貫通穴を塞ぐとともに、前記外殻部材に移動可能に配設された閉塞部材と、
    前記閉塞部材に形成された第2貫通穴と
    を有し、
    前記閉塞部材が移動された際の前記第1貫通穴と前記第2貫通穴との重なり量に応じて、前記エア室からのエアの漏れ量を調整することを特徴とする請求項1に記載の部品把持具。
  3. 前記閉塞部材が、
    前記外殻部材に回転可能に配設された調整つまみであって、
    前記調整弁が、
    前記調整つまみが手動で回転操作された際の前記第1貫通穴と前記第2貫通穴との重なり量に応じて、前記エア室からのエアの漏れ量を調整することを特徴とする請求項2に記載の部品把持具。
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