JPH01177931A - 自動作業装置 - 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】 技術分野 本発明は自動作業装置に関する。

背景技術 プリント基板などの作業対象に電子部品等を自動制御に
よって取り付ける自動作業装置が知られている。

第７図ないし第９図に従来の自動作業装置を示す。第７
図及び第８図に示すように、作業台１上には支持駆動手
段としてのロボットハンド２が固定されでいる。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の先端部には基体部４が設けられている
。ロボットハンド２はこの基体部４を水平面内において
移動せしめて位置決めする。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Ｉｆ１．１１ａ、　　
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１
１ｂ、１２ｂ、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後述する部品
チャック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１１Ｃ１１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃ
及び１６ｃとから構成されている。

第９図に示すように、基体部４にその上下両端部にて固
定されたガイドシャフト１８が設けられており、支持部
材２０が該ガイドシャフトにブシュ２１を介して摺動自
在に取り付けられている。

下端部に作業ヘッド部としての部品チャック２２を有す
るシャフト２３はこの支持部材２０の一端部にボールベ
アリング２４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２５を介して回動自在に設けられている
。但し、シャフト２３はブシュ２５に嵌着せられており
、該ブシュ、従って支持部材２０に対して軸方向へは移
動しない。

また、シャフト２３は基体部４に、該基体部に設けられ
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１８と平行にスクリューシャフト３０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３１．３２を介して基体部４に取り付けられている
。スクリューシャフト３０は支持部材２０に固設された
ブシュ３３に螺合している。すなわち、スクリューシャ
フト３０が回動することによって支持部材２０、シャフ
ト２２及び部品チャック２２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３０の上端部はボー
ルベアリング３１の上方にまで突出しており、該突出部
分はサーボモータ３５の出力軸３５ａとカプラー３６に
よって連結されている。サーボモータ３５は基体部４の
上面にブラケット３７によって固定されたものである。

シャフト２３と摺接したブシュ２９にはプーリ３９が回
動自在に取り付けられており、シャフト２３はこのプー
リ３９に摺動自在に嵌合している。

このプーリ３９は図示せぬモータによってベルト４０を
介して回転駆動される。なお、シャフト２３の下端部に
取り付けられた部品チャック２２はその内部にエアシリ
ンダ（図示せず）を有し、該エアシリンダに圧搾空気を
供給されることによって作動する。

上記した構成の自動作業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
基体部４が所望の電子部品の直上に達すると、第９図に
示されるサーボモータ３５が回転して部品チャック２２
が下降せしめられ、部品チャック２２は部品把持位置に
達する。

また、シャフト２３及び部品チャック２２の下降と同時
にプーリ３９が回動せしめられ、把持さるべき電子部品
４１に対する部品チャック２２の回転角度位置が調節さ
れる。かくして電子部品４１は把持される。

次いで上記と逆の過程を辿ってシャフト２３及び部品チ
ャック２２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４１はプリント基板６の取付位置直上に
位置決めされる。再びサーボモータ３５が回転し、同時
に部品チャック２２による部品把持力が解除されること
によって電子部品４１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。

ここで、第１０図に示す如く、プリント基板６の端子挿
入孔６ａに電子部品４１の端子４１ａを挿入せんとする
ときに隣接する他の電子部品４３が傾斜していて挿入路
を塞いでいる場合、次の動作が行われる。

第１０図に示すように、まず、ロボットノ１ンド２を駆
動すると共にサーボモータ３５（第９図に図示）を所定
分だけ回転させて部品チャック２２を部品挿入位置から
離間した位置（実線にて示す位置）に下降させる。次い
で、ロボット／％ンド２を駆動して部品チャック２２を
二点鎖線で示す位置すなわち部品挿入位置に水平移動さ
せ、これにより隣接電子部品４３を起こして挿入路を確
保する。この後、サーボモータ３５を更に回転させて電
子部品４１の取り付けをなす。

上記した構成の自動作業装置においては、サーボモータ
３５を回転させてスクリューシャフト３０を回動させる
ことによって得られる支持部材２０、従ってシャフト２
３及び部品チャック２２の上下移動速度は、支持部材２
０を例えばエアシリンダ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。

発明の概要 本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは作業能率の高い自動作業装置を提
供することである。

本発明による自動作業装置は、基体部と、該基体部に所
定方向において移動自在に設けられた中間部材と、該中
間部材に該所定方向において移動自在に設けられた複数
の作業ヘッド部と、該基体部を支持して該所定方向に対
して略直角な面内において移動せしめる支持駆動手段と
、該中間部材を該基体部に対して移動せしめる第１駆動
手段と該複数の作業ヘッド部のうち少なくとも１を該中
間部材に対して移動せしめる第２駆動手段とから成るこ
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自動作業装置を添付図面
を参照しつつ説明する。

なお、当該自動作業装置は全体としては図示しないが、
当該自動作業装置は第７図ないし第１０図に示した自動
作業装置と同様に構成されており、以下の説明において
第７図ないし第１０図に示した自動作業装置と同−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１図に示すように、支持駆動手段としてのロボットハ
ンド２ＣｍＶ図及び第８図に図示）の第２アーム２ｂに
基体部５１が取り付けられている。

基体部５１上にはサーボモータ５２と、上下方向（矢印
Ｚ方向及びその反対方向）に伸長するレール部材５３及
びスクリューシャフト５４とが設けられている。レール
部材５３にスライダ５５が摺動自在に取り付けられてお
り、該スライダはスクリューシャフト５４と螺合してい
る。サーボモータ５２の出力軸とスクリューシャフト５
４に各々歯付ベルト車５２ａ、５４ａが嵌若されており
、該両歯付ベルト車に歯付ベルト５６が掛は回されてい
る。すなわち、サーボモータ５２の回転によりスライダ
５５が上下動するのである。

スライダ５５には中間部材５８が固設されている。中間
部材５８上には４本のスリーブ５９が並設され、且つベ
アリング６０．６１を介して該中間部材に回転自在に取
り付けられている。中間部材５８上にはサーボモータ６
２が設けられている。

サーボモータ６２の出力軸とスリーブ５つは、歯車６３
，６４、シャフト６５、歯付ベルト車６６、歯付ベルト
６７及び歯付ベルト車６８を順次介して連結されており
、サーボモータ６２の回転によって４つのスリーブ５９
が回転駆動せしめられる。

なお、第２図に示す如く、歯付ベルト６７は４つのスリ
ーブ５９の下端部に連結された４つの歯付ベルト車６８
に千鳥状に掛は回されている。また、第１図に示すよう
に、歯付ベルト車６６にはセンサブレート６６ａが取り
付けられており、該センサプレートと協働してサーボモ
ータ６２の回転角度を検出するためのセンサ７０が設け
られている。

４つのスリーブ５９には該スリーブに対して上下方向（
矢印２方向及びその反対方向）においてのみ摺動自在に
中空シャフト７２が各々取り付けられている。第３図に
も示すように、４本の中空シャフト７２の下端部には電
子部品４１を把持するための作業ヘッド部としての部品
チャック２２が設けられており、該各部品チャックは中
空シャフト７２の中心孔を通じて供給される圧搾空気に
よりその把持爪２２ａを駆動されて電子部品４１を把持
する。

４本の中空シャフト７２の近傍には該中空シャフトと平
行に４つのエアシリンダ７４が並設されており、該各エ
アシリンダのロッド７４ａと中空シャフト７２が連結ブ
ロック７５により連結されている。但し、第１図に示す
如くこの連結ブロック７５と中空シャフト７２の間には
ベアリング７６が介在しており、中空シャフト７２は連
結ブロック７５に対して回転自在である。

前述したサーボモータ５２と、歯付ベルト車５２ａ、５
４ａと、レール部材５３と、スクリューシャフト５４と
、スライダ５５と、歯付ベルト５６とにより、中間部材
５８を基体部５１に対して移動せしめる第１駆動手段が
構成されている。また、４つのエアシリンダ７４によっ
て、４つの部品チャック２２のうち少なくとも１つを中
間部材５８に対して移動せしめる第２駆動手段が構成さ
れている。

なお、当該自動作業装置の制御系のブロック図を第４図
に示す。

上記した構成の自動作業装置による部品取付手順を第５
図及び第６図をも参照して簡単に説明する。

指令信号が発せられることによってロボットハンド２（
第７図及び第８図に図示）及び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アーム先端に設けられた基体部
５１が部品供給機構内の所望の電子部品の直上に達する
と、サーボモータ５２及びエアシリンダ７４が作動して
部品チャック２２が下降せしめられ、部品チャック２２
は部品把持位置に達する。また、部品チャック２２の下
降と同時に他のサーボモータ６２が回転して、把持さる
べき電子部品４１に対する部品チャック２２の回転角度
位置が調節される。かくして電子部品４１は把持される
。

次いで、上記と逆の過程を辿って部品チャック２２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
４１はプリント基板６の取付位置直上に位置決めされる
。更にサーボモータ５２゜６２及びエアシリンダ７４が
作動し、同時に部品チャック２２による部品把持力が解
除されることによって電子部品４１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。

ここで、第５図に示す如く、プリント基板６の端子挿入
孔６ａに電子部品４１の端子４１ａを挿入せんとすると
きに隣接する他の電子部品４３が傾斜していて挿入路を
塞いでいる場合、次の動作が行われる。

第６図にも示す如く、まず、エアシリンダ７４を駆動し
て部品チャック２２を部品挿入位置から離間した位置（
実線にて示す位置）に下降させる。

次いで、ロボットハンド２を駆動して部品チャック２２
を二点鎖線で示す位置すなわち部品挿入位置に水平移動
させ、これにより隣接電子部品４３を起こして挿入路を
確保する。この後、サーボモータ５２を回転させて電子
部品４１の取り付けをなす。

発明の効果 以上詳述した如く、本発明による自動作業装置において
は、基体部と、該基体部に所定方向において移動自在に
設けられた中間部材と、該中間部材に該所定方向におい
て移動自在に設けられた複数の作業ヘッド部と、該基体
部を支持して該所定方向に対して略直角な面内において
移動せしめる支持駆動手段と、該中間部材を該基体部に
対して移動せしめる第１駆動手段と、該複数の作業ヘッ
ド部のうち少なくとも１を該中間部材に対して移動せし
める第２駆動手段とから成る。

すなわち、作業ヘッド部が第１及び第２駆動手段により
上記所定方向において２段階に移動せしめられるのであ
る。従って、当該自動作業装置がプリント基板などに電
子部品を取り付ける装置である場合、上記第２駆動手段
としてエアシリンダを用いることによって上記所定方向
における電子部品の大まかな搬送が速やかになされ、第
１駆動手段としてサーボモータを使用することにより互
いに大きさの異なる多種の電子部品に対応すべく搬送ス
トロークの調整を行なうことができ、作業能率が高めら
れるのである。また、プリント基板に電子部品を挿入せ
んとするときに隣接する電子部品が傾いていて挿入路を
塞いでいても、支持駆動手段としての例えばロボットハ
ンドの平面動作と該サーボモータの段階動作によってこ
の隣接電子部品を起こしながら新たな電子部品を挿入す
ることが出来る。

更に、本発明による自動作業装置においては、作業ヘッ
ド部が上記中間部材上に複数並設されて第１駆動手段に
よりこれらが同時に上記所定方向において移動せしめら
れる構成であり、また、各作業ヘッド部が該中間部材に
対して第２駆動手段により個別に移動せしめられる構成
である。故に、当該自動作業装置が上記の如く電子部品
をプリント基板に取り付ける装置である場合、複数の電
子部品を同時に部品源から取り出してこれを同時にプリ
ント基板に取り付けることも、該複数のうち必要な作業
ヘッド部のみを動作させて例えば１つの電子部品のみの
取り付けも出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動作業装置の要部の一部断面を
含む側面図、第２図及び第３図は第１図に関する各々■
−■矢視図及び■−■矢視図、第４図は該自動作業装置
の制御系のブロック図、第５図及び第６図は該自動作業
装置の動作を説明するための図、第７図及び第８図は従
来の自動作業装置の各々平面図及び正面図、第９図は第
７図に示した自動作業装置の要部の縦断面図、第１０図
は第７図に示した自動作業装置の動作を説明するための
図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・ロボットハンド ６・・・・・・プリント基板 ２２・・・・・・部品チャック ５１・・・・・・基体部 ５２．６２・・・・・・サーボモータ ５８・・・・・・中間部材 ７４・・・・・・エアシリンダ 出願人　　　パイオニア株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体部と、前記基体部に所定方向において移動自在に設
   けられた中間部材と、前記中間部材に前記所定方向にお
   いて移動自在に設けられた複数の作業ヘッド部と、前記
   基体部を支持して前記所定方向に対して略直角な面内に
   おいて移動せしめる支持駆動手段と、前記中間部材を前
   記基体部に対して移動せしめる第１駆動手段と、前記複
   数の作業ヘッド部のうち少なくとも１を前記中間部材に
   対して移動せしめる第２駆動手段とから成ることを特徴
   とする自動作業装置。