JPH0316319Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は部品の組立、プリント基板上の電子部
品の調整等の自動化工程に於て、棒状の挿入部材
を受け部材の穴に挿入する際、挿入部材と穴の位
置に多少のずれがある場合にも穴の位置を自動的
に探索して部材を挿入し、更に必要に応じて受け
部材に回動運動を伝達する装置に関する。

電子機器の組立工場は現在までに多くの工程が
自動化されており、能率化が図られている。例え
ばシヤーシの穿孔やプリント基板上の半田付け等
はロボツトアームにより自動的に行うことが出来
る。しかし電子機器にはプリント基板上のIFト
ランスや可変抵抗器等の如く回路調整の必要な部
品があり、この調整の自動化には解決困難な問題
があつた。即ち、これらの調整部品には断面が多
角形の穴が開設されており、これに棒状の部材を
嵌入して正確な回転角度で回転させる必要がある
が、これらの調整部品は半田付けの仕上り状態の
バラツキや基板自体のそり等によつてその取付位
置や姿勢の精度が悪い。従つてロボツトアーム等
によつて挿入部材を作業位置に移動させても、挿
入部材と調整部品の穴の位置が必ずしも一致せず
部材の嵌入が出来ない場合がある。

そこで従来は例えば第６図に示す多重スプリン
グを利用した部材挿入装置を用いることにより、
上記問題に対処していた。

該装置は挿入部材１を挾持するホルダー１３を
多重コイルバネ１４を介して原動軸１５に接続し
ている。受け部材１０には大きな面取り１２を施
した穴１１が設けられている。原動軸１５を予め
設定されたシーケンスに従つて穴１１の付近に移
動し、下降させる。このときもし挿入部材１が面
取りの範囲内にあれば、面取り１２の傾斜面によ
る誘い込みとバネ１４の横方向の柔軟性によつて
僅かな位置ずれは吸収され、挿入部材１は穴１１
内へ挿入される。

ところが上記装置に於ては、挿入部材１が面取
り１２の範囲を外れると挿入部材１は受け部材１
０の上面に乗り上げて挿入が不可能となる。又、
挿入部材１と穴１１との位置決めが正確になされ
て挿入部材１の挿入が出来たとしても、受け部材
に回転運動を伝える場合、コイルバネ１４の捩れ
によつて正確な回転角を伝えることが出来ない。
これらの問題は、例えば視覚機能を有するロボツ
トアームを用いることで技術的には解決可能であ
るが装置が高価につく。

（目的） 本考案の目的は、面取りが施されていない受け
部材の穴に対し、挿入部材の位置が若干ずれてい
る場合でも部材の挿入が可能であり、然も挿入後
必要に応じて挿入部材を回転駆動することにより
受け部材に正確な回転角を伝えることが出来る簡
易な構造の部材挿入装置を提供することである。

（構成） 本考案の構成は、受け部材１０に対し原動軸６
を回転及び接近離間可能に配備し、原動軸６の端
部には伸縮機構及び求心機構を直列に装備すると
共に、両機構を介して棒状の挿入部材１を前記原
動軸と同軸上に保持して成る。伸縮機構は一体回
転及び伸縮可能な入出力部と、該入出力部の間に
介装され入出力部を離間方向に付勢するバネ６０
とから成る。求心機構は互いに屈曲及び接近離間
可能な入出力部と該入出力部の一方或は両方に軸
方向に突設され先端が拡大するテーパ部２１，３
１と、該テーパ部に密接可能なテーパ受面４０，
４０を具え前記入出力部を一体回転可能に保持す
るテーパスリーブ４と、テーパ部をテーパ受面に
圧接するスプリング５０とから成る。

（作用） 挿入部材１を受け部材１０の穴１１の上方に略
正確に位置せしめた後、原動軸６を微弱なトルク
で回転駆動しながら受け部材１０に接近せしめ
る。

挿入部材１と穴１１との位置が一致している場
合には、挿入部材１は穴１１に難無く挿入され、
挿入が完了した位置で原動軸１の受け部材１０に
対する接近を停止せしめる。受け部材１０に回転
を伝える必要がある場合には、挿入部材１の先端
部は穴１１に嵌合可能な多角柱状に形成されてい
るが、この場合にも挿入部材１と穴１１との位相
が一致した時点で挿入部材１は穴１１へ挿入され
る。

受け部材１０の穴１１と挿入部材１の中心に若
干の位置ずれがある場合は、挿入部材１は受け部
材１０の上面に乗り上げるが、原動軸６は前記停
止位置まで受け部材１０に対する接近を続行す
る。

このときの原動軸６と挿入部材１との軸方向の
相対的な差動は、伸縮機構内のバネ６０及び求心
機構内のスプリング５０の収縮によつて吸収され
る。

又この状態に於て、求心機構のテーパ部２１，
３１とテーパ受面４０，４０は互いに密接状態か
ら離脱して、該機構の入出力部は屈曲が自由とな
る（第３図ａ参照）。

原動軸６は回転を続行しているから、これに伴
つて挿入部材１は受け部材１０の上面に摺接しつ
つ回転する。この際、挿入部材１が受け部材１０
から受ける反力のベクトルは、挿入部材１の回転
に伴つてその大きさ及び向きが刻々変化するか
ら、この力によつて求心機構の入出力部は屈曲し
て、挿入部材１は受け部材１０上の可動範囲をう
ず巻き状に振れ回り、穴１１を探索する（第４図
参照）。

挿入部材１が穴１１に一致したとき、挿入部材
１は伸縮機構内のバネ６０の伸展によつて、穴１
１へ押し込まれる（第３図ｂ参照）。

受け部材１０に回転を伝える必要がある場合
は、原動軸６を充分な大きさのトルクで所定の回
転角度分だけ回転せしめれば、挿入部材１は原動
軸６と一体に回転するから、受け部材１０へ正確
な回転角度が伝達される。

作業終了後、原動軸６を受け部材１０から離間
せしめて挿入部材１を穴１１から抜き出すと、求
心機構内のスプリング５０の付勢によつて、テー
パ部２１，３１とテーパ受面４０，４０は再び密
接し、挿入部材１は原動軸６と同軸上に保持され
る（第１図参照）。

（特有の効果） 本考案の部材挿入装置は、挿入部材が振れ回つ
て受け部材の穴を自動的に探索するので、穴に面
取りが施されておらず、且つ挿入部材と穴の位置
に若干のずれがある場合に於ても挿入が可能であ
り、又必要に応じて受け部材に正確な回転角度を
伝達することが出来る。しかも本挿入装置はバネ
とリンク機構の簡易な組合せによつて上記効果を
実現している。

（実施例） 第１図は本考案に係る部材挿入装置を電子機器
の基板上に取付けられた可変抵抗器等の受け部材
の自動調整に適用した実施例を示している。

受け部材１０は縦横が略８mm×８mmで高さが略
13mmの直方体であり、その中央に対角線の長さが
略３mmの６角穴１１を有している。一方、挿入部
材１はその先端部が穴１１に対応する６角柱に形
成され、この部分を受け部材１０の穴１１に嵌入
して回転運動を伝えるもので、後記するホルダー
２０によつて着脱可能に挾持されている。本考案
の挿入装置はロボツトアーム９に保持され予め設
定されたシーケンスに従つて作業位置と待機位置
の間を往復移動する。該ロボツトアーム９の先端
には挿入装置全体を軸方向に上下に移動させる為
のアクチユエータ９０を装備し、アクチユエータ
内にロツド９１の下死点を検出するマグネツトス
イツチ７０を設ける。該ロツド９１の先端には取
付用アーム９２を介してステツピングモータ８が
固定され、該ステツピングモータ８の動力軸へト
ルクリミツター８０を介して筒状の原動軸６が同
軸に接続されている。

原動軸６の内面には軸方向に伸びる複数条のス
プライン溝６１が凹設され、内部に比較的バネ定
数の大なるバネ６０を装着すると共に、該溝６１
に対し第２求心軸３に突設されたスプライン軸３
７が嵌合している。

スプライン軸３７の先端部にはリング状の鉄心
７１が固定され、取付用アーム９２の端部に装備
された静電容量型の挿入センサー７によつて該鉄
心７１の位置を検出している。

前記第２求心軸３の詳細構造は第３図ａ，ｂに
示す如く、前記スプライン軸３７を保持するホル
ダー部３０と、先端が下方に拡大する円錘状第２
テーパ部３１とから構成される。

一方、挿入部材１を挾持するホルダー２０には
先端が上方に拡大する円錘状第１テーパ部２１が
突設され、第１求心軸２を形成している。

上記第１及び第２テーパ部２１，３１の基端部
には、中央が仕切られた筒状のテーパスリーブ４
の両端が軸方向及び半径方向の遊びをもつて係合
している。該テーパスリーブの両端内面に第１及
び第２テーパ部２１，３１と密接可能なテーパ受
面４０，４０を具えている。又、テーパスリーブ
４の周壁の上部及び下部には、左右に貫通し軸方
向に伸びる第１案内溝４１及び第２案内溝４２が
互いに90゜の位相差で夫々開設され、第１及び第
２テーパ部２１，３１の先端部の夫々に密に嵌ま
つたピン２３，２３の両端部が、前記両案内溝４
１，４２へ上下方向に摺動可能に嵌まつている。

更に、テーパスリーブ４の中央隔壁と両テーパ
部２１，３１の端面との間に、カツプ状の押圧片
５，５及び比較的バネ定数の小なるスプリング５
０，５０が配備され、該スプリング５０，５０の
付勢によつて押圧片５，５は両テーパ部２１，３
１を互いに離間する方向に押圧している。

第２図はテーパスリーブ４と第２テーパ部３１
との嵌合部を分解した状態を示している。第２求
心軸３のホルダー部３０には細軸３９が突設さ
れ、該細軸３９に円錘状のテーパ部３１が密に嵌
まり、細軸３９及びテーパ部３１に開設されたピ
ン孔３５，３５に対し、ピン３３がテーパスリー
ブ４の第２案内溝４２を通して圧入される。一
方、テーパスリーブ４は筒状本体４４と、該本体
の端部に嵌入するテーパ受部４３とをビス４５に
よつて一体化して形成される。テーパスリーブ４
と第１テーパ部２１との嵌合部も上記同様の構成
である。

第５図は上記部材挿入装置の作動シーケンスを
示すフローチヤートである。部材挿入装置の軸心
は予めロボツトアーム９の移動によつて受け部材
１０の穴１１の付近に設定されている。

先ずステツピングモータ８が微弱なトルクで正
逆に回転を始めると同時にアクチユエータ９０が
作動し、挿入装置全体を下降させる。挿入部材１
が受け部材１０の穴１１に所定の深さまで嵌入す
る位置までロード４１が下降したとき、マグネツ
トスイツチ７０が作動しこの位置を下死点として
アクチユエータ９０は停止し、その位置を維持す
る。この時、挿入部材１と受け部材１０の穴１１
の中心位置及び位相が一致しておれば、挿入部材
１は該穴１１に嵌まる。このときバネ６０は伸び
ており、挿入センサー７はON状態である。しか
もロツド９１は下死点にありマグネツトスイツチ
７０は作動の状態である。このとき挿入部材１は
受け部材１０に嵌まつているものと判断される。

もし挿入部材１と受け部材１０の穴１１の中心
がずれていれば挿入部材１は受け部材１０の上面
に当るがアクチユエータ９０のロツド９１は下死
点に達するまで下降を続ける。この間にバネ６０
及びスプリング５０，５０は圧縮され、装置全体
の軸方向の収縮量を吸収する。このとき挿入セン
サー７はOFFの状態となる。挿入部材１はこの
状態で依然として正逆の回転運動を続行してお
り、且つバネ６０及びスプリング５０，５０によ
つて受け部材１０上に押し付けられている。この
状態を第３図ａに示す。第１及び第２テーパ部２
１，３１はテーパスリーブ４のテーパ受面４０，
４０との密接状態から離脱し、テーパスリーブ４
及び第１求心軸２は第２求心軸３に対して軸心を
ずらせて傾いている。第１テーパ部２１と第２テ
ーパ部３１とは、テーパスリーブ４及びピン２
３，３３から構成される自在継手によつて連結さ
れているから、挿入部材１は一定の範囲内で平行
移動及び揺動が可能であり、原動軸６の回転に伴
つて第４図中に鎖線で示す如く受け部材１０上を
うず巻き状に振れ回り、穴１１を探索する。

もし、その探索範囲内に穴１１があれば、第２
図ｂに示す如く挿入部材１はバネ６０の付勢によ
つて該穴１１に嵌まる。この結果バネ６０は伸び
た状態となり、挿入センサー７はONとなる。こ
のときマグネツトスイツチ７０も作動状態である
から挿入部材１は受け部材１０に嵌まつているも
のと判断される。

原動軸６は微弱なトルクによつて回転駆動され
ているから、挿入部材１が穴１１へ嵌まると受け
部材１０の回転に対する抵抗力によつて回転が拘
束され、ステツピングモータ８は通電状態のまま
脱調して回転を停止する。このように回転を停止
することにより受け部材１０の破壊が防止され
る。

挿入センサー７がONとなつた後、ステツピン
グモータ８は回転トルクを増大して再起動し、所
定の回転角だけ回転して受け部材１０の調整を行
なう。このとき原動軸６と挿入部材１とは相対回
転が許されていないから、挿入部材１は受け部材
１０に正確な回転角度を伝えることが出来る。も
し受け部材１０の作動不良等によつて原動軸６に
過大トルクがかかつた場合はトルクリミツター８
０が作動し、装置の安全を図る。

受け部材１０の調整が終了すればステツピング
モータ８は停止し、アクチユエータ９０によつて
該挿入装置全体を持ち上げて作業を終了する。

本考案に係る部材挿入装置は、受け部材の穴に
若干の位置ずれがあつた場合でも自動的にその穴
を探索し挿入を完遂する。従つて受け部材の穴に
大きな面取りは不要である。本考案者が繰り返し
行つた実験結果によればテレビ等の基板上の被調
整部品はその穴のずれが最大1.5mm程度であり、
この様な受け部材に対し原動軸６の正逆の回転角
度を±90゜乃至150゜とすることにより、確実な挿
入が可能であつた。但し、原動軸６は一方向にの
み回転させても挿入部材１の挿入は可能である。

尚、本考案に係る部材挿入装置の構成は図示し
たものに限らず、実用新案登録請求の範囲に記載
した技術範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば上記実施例に於ては第１求心軸２及び第２求心
軸３の両方にテーパ部２１，３１を形成している
が、何れか一方にのみテーパ部を形成し、他方は
テーパスリーブ４に固定しても可い。この場合、
挿入部材１は該テーパ部に嵌まるピンを中心とし
て揺動が可能となり、上記実施例と略同様の探索
動作を行なう。

又、本考案の部材挿入装置は、棒状の部品と穴
を有する部品との自動組立装置にも適用すること
が出来、この場合挿入部材１が穴１１に嵌まつた
時に挿入部材の挾持を自動的に解放する手段をホ
ルダー２０に装備し、該ホルダー２０には挿入部
材１として組立部品を装着すれば可い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る自動探索型部材挿入装置
の実施例の一部破断正面図、第２図は該装置の要
部を分解して示した断面図、第３図ａ，ｂは該装
置の作動説明図、第４図は挿入部材の探索過程を
示す拡大斜面図、第５図は装置の作動フローチヤ
ート、第６図は従来例を示す正面図である。 １……挿入部材、１０……受け部材、１１……
穴、２……第１求心軸、２１……テーパ部、３…
…第２求心軸、３１……テーパ部、３８……保持
部、４……テーパスリーブ、４０……テーパ受
面、５０……スプリング、６……原動軸、６０…
…バネ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 受け部材１０に対し原動軸６を回転及び接近
   離間可能に配備し、原動軸６の端部には、伸縮
   機構及び求心機構を直列に装備すると共に、両
   機構を介して棒状の挿入部材１を前記原動軸と
   同軸上に保持して成り、伸縮機構は一体回転及
   び伸縮可能な入出力部と、該入出力部の間に介
   装され入出力部を離間方向に付勢するバネ６０
   とから成り、求心機構は互いに屈曲及び接近離
   間可能な入出力部と該入出力部の一方或は両方
   に軸方向に突設され先端が拡大するテーパ部
   と、該テーパ部に密接可能なテーパ受面を具
   え、前記入出力部を一体回転可能に保持するテ
   ーパスリーブ４と、テーパ部をテーパ受面に圧
   接するスプリング５０とから成る自動探索型部
   材挿入装置。 テーパ部は求心機構の入出力部の夫々に突設
   された第１テーパ部２１及び第２テーパ部３１
   からなり、テーパスリーブ４は中央が仕切られ
   た筒体であつて、両端に前記第１及び第２テー
   パ部２１，３１の夫々に密接可能な一対のテー
   パ受面４０，４０を具え、該テーパスリーブ４
   内には第１及び第２テーパ部２１，３１との間
   に一対のスプリング５０，５０が夫々配設され
   ている実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   部材挿入装置。 挿入部材１は伸縮機構及び求心機構を介して
   着脱可能に保持されている実用新案登録請求の
   範囲第１項又は第２項の何れかに記載の部材挿
   入装置。