JPH0576100U - 電子部品実装用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電子部品を回路基板に装着するロボット１に
おいて、部品をつかんで基板に挿入するマニピュレータ
ー７を首振り動作するように構成し、このマニピュレー
ター７を少なくとも２連に設けるとともに、部品供給部
５およびクリンチ爪９もそれに対応させて２連以上に設
け、かつこれらマニピュレーター７，部品供給部５，ク
リンチ爪９を同じフレーム３上に構成し、かつ該フレー
ム３は、水平２方向に移動可能とした。 【効果】 部品の装着位置の変更に伴う位置合わせの作
動プログラムの変更はフレームの動作に対してのみ行え
ばよい。従来の３軸直交型のロボットに比して低コスト
化および動作サイクルの大幅短縮を実現する。また、マ
ニピュレーターを２連以上有するため、多品種少ロッド
生産に極めて有利となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子部品を基板上に実装するための電子部品実装用ロボット、特に は、所定の１種または複数種の電子部品を各基板に対し少数個実装するのに用い て好適な電子部品実装用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子部品を例えばプリント基板等の回路基板上に実装するための電子部品実装 用ロボットとしては、電子部品を把持するマニピュレーターを、それぞれ互いに 直交したＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３方向に直線的に移動させるように構成した３軸直 交型のものが一般的である。３軸直交型のロボットでは通常、１基のマニピュレ ーターによって異形部品（種類の異なる部品）を挿入できるよう、前記マニピュ レーターが複数の把持爪を備えたものとなっている。この３軸直交型ロボットに よれば、マニピュレーターが３次元空間の任意の点に位置することができるため 、基板上の任意な複数の位置に異形部品を装着することが可能である。また、３ 軸直交型ロボットでは、マニピュレーターは上記の如く３方向に移動できるが、 部品供給部は定位置に固設してある。部品供給位置が固定してあっても、マニピ ュレーターの動作はプログラムの設定により自由に決定できるからである。

【０００３】 また、基板に電子部品を実装するには、電子部品のリード（脚）を基板に形成 したスルーホール（透孔）に挿入することにより行なうが、装着した部品が例え ばはんだ付け工程までの間に抜け落ちたりしないように、スルーホールを貫通し た前記リードの先端部を打ち曲げる（クリンチする）必要がある。このため、通 常、電子部品実装用ロボットはそのためのクリンチ機構を備えている。上記の如 き３軸直交型ロボットにおいて該クリンチ機構は、装着すべき電子部品の数に対 応した数のクリンチ爪を、装着すべき電子部品の装着位置に対向させて設けてい るのが一般的である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記の如き３軸直交型ロボットにおいては下記の如き不都合がある 。 第一には、３軸直交方ロボットは、文字通りマニピュレーターの作動制御を三 次元で行わなければならないため機構並びに制御が複雑となり、極めて高価とな る点である。

【０００５】 第二に、上記の如き３軸直交型ロボットでは、マニピュレーターの移動範囲内 であれば部品供給部がどの位置にあろうとも構わないが、マニピュレーターが部 品を受け取るためには、該マニピュレーターは上記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の三次元動作 により必ず該部品供給部まで戻る動作が必要があり、電子部品の受取→装着→受 取といった動作サイクルに時間がかかるといった問題もある。

【０００６】 第三は次の如き点である。すなわち、電子部品の実装工程においては、通常、 上記の如き３軸直交型ロボットを、実装すべき電子部品の種類に応じ、工程ライ ンに沿って複数台連設することにより、多数の電子部品を基板に実装していく。 しかし、被加工品の種類によっては、装着すべき電子部品の数（あるいは種類数 ）がちょうどそれら連設されたロボットの把持爪の総数と一致するとは限らない 。つまり、最終段に設置されたロボットにより装着すべき電子部品の数がそのロ ボットの備える把持爪の数に満たない（例えば１個のみ）という場合も生ずる。 かかる場合に、この最終段に、複数の把持爪を備えかつ高価でもある３軸直交型 ロボットを設置するのは極めて非合理的である。

【０００７】 本考案このような事情に鑑みてなされたもので、特に、所定の１種または複数 種の電子部品を各基板に対し少数個実装するのに用いて、作業の効率化およびロ ボットの製作コストの大幅低減化を実現する電子部品実装用ロボットを提供する ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 請求項１記載の電子部品実装用ロボットは、電子部品を搬送軌道上を移動され てきた回路基板に装着するための電子部品実装用ロボットであって、基台と、該 ロボットの主体を構成し、少なくとも略直交する水平２方向に移動可能となるよ う前記基台に設けられたフレームと、該フレームを前記水平２方向に移動させる 駆動・制御手段と、前記フレームに設けられ、前記回路基板に装着すべき前記電 子部品を収納・供給するための部品収納供給部を少なくとも２つ備えた部品供給 機構と、前記フレームに設けられ、前記電子部品を把持するための把持爪を有し て、少なくとも前記部品供給機構の各部品供給部と前記回路基板に対応した位置 との間の移動を水平軸回りの回動動作により行なうよう構成された少なくとも２ つのマニピュレーターと、前記フレームに、前記搬送軌道を挟んで前記各マニピ ュレーターとそれぞれ対向するように設けられたクリンチ爪と、を有して成るも のである。

【０００９】

【作用】

本考案に係る電子部品実装用ロボットでは、マニピュレーターは、電子部品の 受取位置と装着位置との移動を、該マニピュレーター自身が定位置にて所定角度 回動するといった一軸動作のみで行なうことができる。これにより製作コストの 低減、作業サイクルの大幅短縮化が実現される。 また、部品供給部およびクリンチ爪を、マニピュレーターを設けたフレームに 一体に設け、しかも該フレームを水平２方向に移動自在としたので、電子部品の 装着位置を任意に変更できるのは無論、このように装着位置を変更する場合でも 、マニピュレーター，部品供給部，クリンチ爪の三者の相対位置が変化しないの で、位置合わせが極めて容易である。 さらに、マニピュレーターおよび、それに対応する部品収納供給部とクリンチ 爪とを複数設けたので、それら複数のマニピュレーターにより同種部品を扱うよ うにした場合には効率的な作業を実現し、他方、各マニピュレーターにより異種 部品を実装させることも可能である。

【００１０】

【実施例】 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。 図１および図２はそれぞれ、本考案に係る電子部品実装用ロボットを示す全体 斜視図および側面図である。 この電子部品実装用ロボット（以下、単に "ロボット" と称する）１は、基台 ２と、少なくとも略直交する水平２方向に移動可能となるよう前記基台２に設け られたフレーム３と、該フレーム３を前記水平２方向に移動させる駆動・制御手 段（後述）と、前記フレーム３に設けられ、回路基板Ｃに装着すべき前記電子部 品を収納・供給するための部品供給機構４と、前記フレーム３に設けられ、電子 部品（図示せず）を把持するための把持爪６，６をそれぞれ有して少なくとも前 記部品供給機構４の部品供給部５ａ，５ａと前記回路基板Ｃに対応した位置との 間の移動を水平軸回りの回動動作により行なうよう構成された２つのマニピュレ ーター７，７と、前記フレーム３に、前記回路基板Ｃを搬送するための搬送軌道 ８を挟んで前記マニピュレーター７，７とそれぞれ対向する位置に設けられたク リンチ爪９，９（図２）と、を有して成る。

【００１１】 前記フレーム３は、図２に示す如く側面視略 "コ" 字状を呈しており、 "コ" 字の開口部が、前記搬送軌道８側に向いて同搬送軌道８を挟む形態となっている 。 一方、前記基台２の上面には、前記搬送軌道８と平行となる２本のガイドロッ ド（第１のガイドロッド）１０，１０が設けられている。これらガイドロッド１ ０，１０には、スライド台１１が両ガイドロッド１０，１０にわたって摺動自在 に設けられている。すなわち、該スライド台１１の下面には、前記ガイドロッド １０，１０にそれぞれ摺動自在に係合するブロック１２，１２が設けられており 、これによって前記スライド台１１は前記搬送軌道８に沿った移動が可能となっ ている。

【００１２】 前記第１のガイドロッド１０，１０の間には、これら第１のガイドロッド１０ と並行して第１のボールねじ１３（図１）が設けられている。この第１のボール ねじ１３は、前記ブロック１２と同様に前記スライド台１１の下面に構成された ブロック（図示せず）と螺合している。また、この第１のボールねじ１３の一端 にはこの第１のボールねじ１３を軸心回りに回転させるための第１のサーボモー ター１４が設けられている。

【００１３】 前記スライド台１１の上面には、該スライド台１１の長手方向に沿って、すな わち前記第１のガイドロッド１０，１０と直交して第２のガイドロッド１６，１ ６が平行して設けられている。そして、これら第２のガイドロッド１６，１６に 、前記フレーム３の下面に構成されたブロック１７，１７，…が摺動自在に係合 している。また、前記スライド台１１の上面であって前記第２のガイドロッド１ ６，１６の間には、これら第２のガイドロッド１６と並行して第２のボールねじ １８（図１）が設けられている。この第２のボールねじ１８は、前記ブロック１ ７と同様に前記フレーム３の下面に構成されたブロック（図示せず）と螺合して いる。また、この第２のボールねじ１８の一端にはこの第２のボールねじ１８を 軸心回りに回転させるための第２のサーボモーター１９が設けられている。そし て、該第２のサーボモーター１９および前記第１のサーボモーター１４は、マイ クロコンピューター等、図示しない制御手段により所要動作に駆動されるものと なっている。

【００１４】 上記構成により、前記フレーム３は、前記搬送軌道８に平行となる方向、およ び搬送軌道８と直交する方向の水平２方向に移動自在となっている。

【００１５】 前記部品供給機構４は、 "コ" 字状を呈して成る前記フレーム３の垂直部３ｂ に設けられている。該部品供給機構４は、この場合、前記回路基盤Ｃに装着すべ き電子部品を収納・供給するための部品収納供給部５を２つ備えている。これら ２つの部品収納供給部５，５は、互いに横方向に連接された形態に配置されてい る。本実施例において、これら部品収納供給部５はいわゆるスティック供給方式 のものとしている。すなわち、前傾して設けられたスティック保持部材２０に互 いに離間して平行に立設された２本のガイド２１，２１間に、多数の電子部品を 収納したスティック（図示せず）がセットされる。前記スティック保持部材２０ の下方に設けられ符号２２で示すものは、空となったスティックを受け取るため の受け皿である。

【００１６】 前記マニピュレーター７，７は共に、 "コ" 字状を呈して成る前記フレーム３ の上側の水平部３ａの先端部に設けられている。これらマニピュレーター７は、 該位置において、前記搬送軌道８と平行でかつ互いに共通な水平軸回りに所定角 度回動する構成となっている。すなわち、いわゆるスイング動作型のマニピュレ ーターである。これによって両マニピュレーター７，７がそれぞれ備える把持爪 ６，６は、図２に矢印で示す如く前記回路基板Ｃに対して垂直となる位置（図２ における鎖線ｍ）と、前記部品供給機構４の部品供給部５ａに対して垂直となる 位置との間を揺動状態に往復できるものとなっている。各マニピュレーター７， ７は、例えば図示しないエアーシリンダーの作用により独立的に作動することが できる。また、ここで、両把持爪６，６は、ちょうど鎖線ｍの位置までスイング したときに、前記部品供給部５ａに対応するものとなっている。なお、各マニピ ュレーター７，７は、それら自身の備える図示しないエアーシリンダーにより、 自身の長手軸方向に伸縮できるものとなっている。

【００１７】 前記フレーム３における下側の水平部３ｃ（図２）の先端部には前記クリンチ 爪９，９が設けられている。これらクリンチ爪９，９は、前記マニピュレーター ７，７の各々の把持爪６，６が図１および図２に示すように鉛直下方に向いた際 に、それら各把持爪６，６にちょうど対向する位置に設けられている。

【００１８】 前記搬送軌道８は、電子部品実装工程において一般に用いられるものと同様の 機構を有するもので、回路基板Ｃを搬送すると共に、該ロボット１に対する所定 位置にて回路基板Ｃを停止・保持する機能を有するものである。

【００１９】 次に、上記構成となるロボット１の作用について説明する。 本ロボット１は上記のようにマニピュレーター７（把持爪６）を２個備えてお り、それらの各把持爪６，６がそれぞれ別個に電子部品を把持できるものである 。これら２つの把持爪６（マニピュレーター７）は連設してあるが、以下では、 それぞれのマニピュレーター７，７が、同一の回路基盤Ｃ上の比較的離れた２箇 所に所定の電子部品をそれぞれ実装する場合について説明する。さらに、本実施 例では、前記各マニピュレーター７，７によって実装される電子部品の種類がそ れぞれ異なっているものとする。したがって、前記部品収納供給部５，５にはそ れぞれ種類の異なる電子部品がストックされており、かつ、双方の把持爪６，６ は、それぞれの電子部品を把持できるようにその形状が異なっている。

【００２０】 まず、前記搬送軌道８を移動してきた回路基盤Ｃがこのロボット１に対応した 所定の位置で停止、保持される。それと同時に、前記マニピュレーター７，７の 双方が前記それぞれの部品供給部５ａ，５ａ側（図２の鎖線ｍの位置）に回動し 、該部品供給部５ａ，５ａにおいて各把持爪６，６，によりそれぞれ電子部品を 把持する。この電子部品の受渡し動作は双方のマニピュレーター７，７が同時に 行う。

【００２１】 次いで、前記第１のガイドロッド１０に沿って前記スライド台１１を移動させ るとともに、前記第２のガイドロッド１３に沿ってフレーム３を移動させること により、フレーム３の回路基盤Ｃに対する位置決めを行う。ここで、前記スライ ド台１１の移動は前記第１のサーボモーター１４の作動により、また前記フレー ム３の移動は前記第２のサーボモーター１９の作動によりなされる。上記位置決 めは、電子部品を把持した前記２つのマニピュレーター７，７のうちの一方が、 そのマニピュレーター７によって実装される電子部品の回路基盤Ｃ上の実装位置 の直上位置にくるようになされる。

【００２２】 次いで、前記一方のマニピュレーター７を回路基盤Ｃ側に回転させる。このと き、このマニピュレーター７（把持爪６）に把持された電子部品は、該電子部品 が装着されるべき位置の直上に位置しているから、その状態で該マニピュレータ ー７を自身の長手方向に押し下げれば電子部品が回路基盤Ｃの所定位置に実装さ れる。このとき、このマニピュレーター７に対応した前記クリンチ爪９が作動し て、装着された電子部品のリード（脚）をクリンチ（打ち曲げ）する。

【００２３】 一方、上記作動中、他方のマニピュレーター７は、前記部品供給部５ａにて電 子部品を受け取った状態で待機状態にある。 上記の如く一方の電子部品が実装されると、次いで、フレーム３が、他方のマ ニピュレーター７によって装着される電子部品を装着すべき位置に位置決めされ る。この位置決め動作の要領は上記の場合と同様である。

【００２４】 前記位置決めの後、前記他方のマニピュレーター７が回路基盤Ｃ側に回動し、 その後該マニピュレーター７を下方に押し下げて把持していた電子部品を所定位 置に装着する。そして、この他方のマニピュレーター７に対応した他方のクリン チ爪９が作動して、装着された電子部品のリードをクリンチする。 これにより、前記２つのマニピュレーター７，７によって把持された各電子部 品の実装が共に完了する。

【００２５】 以降は、前記電子部品が実装された前記回路基板Ｃを前記搬送軌道８上に沿っ て送り出すと共に、次の回路基板Ｃを該ロボット１に対応する位置に受け入れ、 その回路基板Ｃ上に、上記同様の操作により次の２個（２種）の電子部品を実装 すればよい。

【００２６】 回路基板Ｃの種類が変更され、電子部品の装着位置が上記の場合と異なる場合 には、前記第１のサーボモーター１４および第２のサーボモーター１９の駆動に 係る制御プログラムを変更して、フレーム３の位置決め設定を変更することによ り容易に対応することができる。

【００２７】 以上のように、上記電子部品実装用ロボット１は、電子部品を把持するマニピ ュレーター７，７、電子部品を供給する部品供給機構４、およびクリンチ爪９， ９を１つの共通したフレーム３に設けると共に、フレーム３を水平２方向に移動 可能に構成したものである。このロボット１によれば、回路基板Ｃの任意の位置 に対して各マニピュレーター７，７を容易に位置決め可能である。また、前記ク リンチ爪９，９はマニピュレーター７，７と共通のフレーム３に固定されており 、両者は常に相対位置を固定された状態で移動するので、上記のようにフレーム ３が位置決めのために移動しても、マニピュレーター７，７とクリンチ爪９，９ とを個別に位置合わせする必要がない。また同様に、前記部品供給機構４も同フ レーム３に設けられているものであるから、電子部品の装着位置が変更されても 、マニピュレーター６の動作を変更する必要は一切ない。したがって、本ロボッ ト１において位置合わせに係る制御はフレーム３に対してのみ行えばよく、マニ ピュレーター６の位置合わせ動作プログラムの変更、およびクリンチ爪８の位置 決め設定の変更操作を必要としない。

【００２８】 また、上記ロボット１では、上記のように部品供給機構４を、マニピュレータ ー７，７の設けられたフレーム３に一体に設け、部品供給機構４とマニピュレー ター７，７との相対位置が常に変化しないように構成したからこそ、マニピュレ ーター７，７として上記の如きスイング型のものを採用でき、それにより、従来 の３軸直交型のロボットに比して大幅な低コスト化、およびタクト（動作サイク ル）の短縮を実現したものとなっている。

【００２９】 さらに、上記ロボット１は、マニピュレーター７、部品収納供給部５、クリン チ爪９をそれぞれ２つずつ有しているため、上記の如く、各マニピュレーター７ によって種類の異なる電子部品を扱うことも可能である。従って、電子部品実装 ラインにおいて、少数部品を装着する場合に適用して極めて効果的であり、特に 、電子部品の実装対象となる回路基盤Ｃの種類が比較的頻繁に変更するような多 品種少ロッド生産に極めて有利となる。 また、本ロボット１を、前記双方のマニピュレーター７，７により同一種の電 子部品を実装するべく使用することも勿論可能であり、その場合には、当然なが ら同一種部品の実装能率が向上するものとなる。

【００３０】 なお、上記実施例においては、マニピュレーター７を２連に設けた構成とした が、本考案に係る電子部品実装用ロボットにおいてマニピュレーター７、並びに それに対応した部品収納供給部５およびクリンチ爪９は３連以上設けても構わな い。かかる場合にも、各マニピュレーター７により異種の電子部品を実装するよ うにしてもよいし、同種の電子部品を実装するようにしてもよい。

【００３１】 なお、本ロボット１において、上記のようにマニピュレーター７を多連に設け た場合には、いわゆる従来の３軸直交型の電子部品実装用ロボットと、その作用 は一見変わらない。しかしながら、本ロボット１によれば、マニピュレーターを 複数連設した場合でも、低コストの実現およびフレーム３の位置合わせのみの制 御で済み作業タクトも短い、といった上述の効果はそのまま享受することができ るのである。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したとおり、本考案に係る電子部品実装用ロボットによれば、電子部 品を把持するマニピュレーター、電子部品を供給する部品供給機構、およびクリ ンチ爪を１つのフレームに設けると共に、フレームを水平２方向に移動可能に構 成したので、回路基板の任意の位置に対して各マニピュレーターを容易に位置決 め可能である。また、前記クリンチ爪はマニピュレーターと共通のフレームに固 定されており、両者は常に相対位置を固定された状態で移動するので、フレーム が位置決めのために移動しても、マニピュレーターとクリンチ爪とを個別に位置 合わせする必要がない。また同様に、前記部品供給機構も同じフレームに設けら れているものであるから、電子部品の装着位置が変更されても、マニピュレータ ーの動作を変更する必要は一切ない。したがって、位置合わせに係る制御はフレ ームの位置設定のみ行えばよく、マニピュレーターの作動プログラムの変更、お よびクリンチ爪の位置決め設定の変更操作を必要とせず、作業の効率化が望める 。

【００３３】 また、部品供給機構を、マニピュレーターの設けられたフレームに一体に設け 、部品供給機構とマニピュレーターとの相対位置が常に変化しないように構成し たため、マニピュレーターとしてスイング型のものを採用でき、これにより、従 来の３軸直交型のロボットに比して大幅な低コスト化、およびタクト（動作サイ クル）の短縮を実現する。

【００３４】 しかも、マニピュレーター、部品収納供給部、クリンチ爪をそれぞれ複数（少 なくとも２つずつ）有しているため、各マニピュレーターによって種類の異なる 電子部品を扱うことが可能である。従って、電子部品実装ラインにおいて、少数 部品を装着する場合に適用して極めて効果的であり、特に、電子部品の実装対象 となる回路基盤Ｃの種類が比較的頻繁に変更するような多品種少ロッド生産に極 めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すもので、電子部品実装
用ロボットの全体斜視図である。

【図２】図１に示す電子部品実装用ロボットの側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子部品実装用ロボット ２ 基台 ３ フレーム ４ 部品供給機構 ５ 部品収納供給部 ５ａ 部品供給部 ６ 把持爪 ７ マニピュレーター ８ 搬送軌道 ９ クリンチ爪 １４ 第１のサーボモーター（駆動・制御手段） １９ 第２のサーボモーター（ 〃 ） Ｃ 回路基板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を、搬送軌道上を移動されてき
   た回路基板に装着するための電子部品実装用ロボットで
   あって、 基台と、 該ロボットの主体を構成し、少なくとも略直交する水平
   ２方向に移動可能となるよう前記基台に設けられたフレ
   ームと、 該フレームを前記水平２方向に移動させる駆動・制御手
   段と、 前記フレームに設けられ、前記回路基板に装着すべき前
   記電子部品を収納・供給するための部品収納供給部を少
   なくとも２つ備えた部品供給機構と、 前記フレームに設けられ、前記電子部品を把持するため
   の把持爪を有して、少なくとも前記部品供給機構の各部
   品供給部と前記回路基板に対応した位置との間の移動を
   水平軸回りの回動動作により行なうよう構成された少な
   くとも２つのマニピュレーターと、 前記フレームに、前記搬送軌道を挟んで前記各マニピュ
   レーターとそれぞれ対向するように設けられたクリンチ
   爪と、 を有して成る電子部品実装用ロボット。