JPS6167986A - 部品取付装置 - 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してのプリ
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。ま友、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定めに自動制御
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２α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０スカラー型ロ
ボツトについてはよく知られている故、ここでは詳述し
ない０ 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が設けられている。ロボノトノ
・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０ ロボットハンド２の作業域内にはコンベア５が配置さｎ
ておシ、且つ、作業台１に固定さ詐ている。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１０両側方には架台８及び９が配置されている
Ｏ架台８及び９上には、例えば６糧類の電子部品を供給
する為の部品供給機構が設けらｎ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１１４，１２ｃＬ。

１３α、１４α、１５α及び１６α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１１Ａ。

１２ｂ、１：ｌ、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数シ出し部１１
Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃ，１５，１−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７リンダ機構２０が固定されている
。エア／リンダ機構２０は例えばニアコンプレッサ（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２０α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２
２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、７ヤフト２
２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９、シャフト２２はこのプーリ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（図示せずンを有し、エアシリンダ機
構２０に圧搾空気を送る上記ニアコンプレッサ（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。

上述し几シャフト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に設けられたシミツ
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。

上記し几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０ 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／・／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４
図に示されるエア／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３４は下降せしめられる０ヘッド部３の上面にストツ
ノζ３８が当接することによってフィンガ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
シゴックアプンーバ３６に当接して、出力軸２０αが急
激に引かれることに伴う衝撃力は吸収される。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３４の回転角度位置が調節さｎる。かくして電
子部品３３は把持さｎ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２０α
が引かれ、同時にフィンガ３４による部品把持力が解除
されることによって電子部品３３の取９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
ｎる０ 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金上下方向に、駆動
する１駆動手段が高速運動に適したエアシリンダ機構２
０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２０α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ｎ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を有しておシ、支持部材２０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に嵌着せられておシ、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ｎ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ｎておシ、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９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
たプノユ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．／ヤ
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υ、該突出部分
はサーボモータ５０の出力軸５０α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ｎたものである。

上記したスクリューシャツ）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υ、且つ、第１図ないし第３図に示された部品取付装
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。

上記した構成の部品取付装置においてはサーボモータ５
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０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、スクリューシャフト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の上下移動速度ハ、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９小さく、部品取付能率が低下することは避
けらｆ′Ｌなかった。

ま友、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、スクリューシャフト
４５の回動によってフィンガ３４に与えられる推進力は
大きい友め、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てなされ之ものであって、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
、該取付機構を位置決めする位置決め機構とを含み、該
取付機構は一方が該位置決め機構に対して上記所定方向
において移動自在に設けらｎ他方がこの一方に対して上
記所定方向において移動自在に設けられ几一対の支持部
材と、該他方の支持部材に設けられて部品を脱着自在に
把持する把持機構と、上記一方の支持部材を上記位置決
め機構に対して駆動する第１駆動手段と、上記他方の支
持部材を上記一方の支持部材に対して駆動する第２駆動
手段とを有し、該第１及び第２駆動手段のうち一方の駆
動手段はシリンダ機構からな９、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ｎた部品取付装置と同様に構成さｎ
ておシ、且つ、以下の説明において第１図ないし第４図
に示さｎｆｃ部品取付装置と同−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にその下端部及び中間部にて固定さＡ７’（
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
支持部材２１が摺動自在に取り付けらｎている。ガイド
シャツ）４１と平行にスクリューシャフト４５が設けら
れておシ、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／ヤント
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９、該突出部分はサーボモータ５Ｃ１）出力軸５
０αとカブラ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。

上記し之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５ｏと、カブラ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
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。

支持部材２１の他端部には出力軸２ｏαが上下方向に伸
長するようにエアシリンダ機構２ｏが固定されている。

エアシリンダ機構２０の出力軸２０αはヘッド部３の上
端部に設けらｎ′ｆｃ開口部３αを通じて上方に伸びて
お９、該出力軸の先端部には支持部材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５９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
に対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を把持するフィンガ３４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２
３を介して回動自在に取り付けられている。／ギフト２
２は軸中心に直角な断面形状が円形であシ、ヘッド部３
によって一対のボールベアリング６０．６１’ｉ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
シ、該モータの出力軸に嵌着さｎｆＣ−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。

部品数シ付けのための指令信号が発せられるとロボット
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ｎ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０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はプリント基を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７ヤフト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ｐ付けら汎る。

以下、各電子部品について上記の動作が繰シ返される。

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１駆動手段を
ねじ送り機構とし、支持部材５８を支持部材２１に対し
て駆動する第２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１！ｇ動手段をシリンダ機構とし、
第２実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９付けられる部品が電子部品
である場合を示したが、こｎ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
情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、該取付機構を作業対象の部
品取付位置に対応して位置決めする位置決め機構とを備
え、該取付機構は、一方が該位置決め機構に対して上記
所定方向において移動自在に設けられ他方が該一方に対
して同じく該所定方向において移動自在に設けられた一
対の支持部材と、該他方の支持部材に設けられて・　取
り付けらるべき部品を脱着自在に把持する把持機構と、
上記一方の支持部材を上記位置決め機構に対して駆動す
る第１駆動手段と、上記他方の支持部材を上記一方の支
持部材に対して駆動する第２駆動手段とを有し、該第１
及び第２駆動手段のうち一方の駆動手段はシリンダ機構
からな９、他方の駆動手段はねじ送り機構からなってい
る。このように構成されていることによって、例えばプ
リント基板などの作業対象にｉｍｂ付けるために部品供
給機構から取り出され友部品は上記シリンダ機構の動作
によって高速で移動せられると共鰐、上記ねじ送り機構
の働きによって、上記作業対象の部品取付面と該部品取
付面に取り付けられる部品の当接面とが正確に当接する
ように部品の寸法に応じて且つ上記部品取付面の凹凸に
応じて位置決めさｎるのである。故に、部品取付能率が
高く、且つ、取り付けられる部品の種類が限定さｆ′Ｌ
ないので多種類の部品を取り付けることが出来るのであ
る。

ま友、上記部品供給機構にトラブルが起きて把持さるべ
き部品が上記把持機構の部品把持位置から偏倚してい友
場合、該把持機構が部品に衝突することがあるが、上記
シリンダ機構が有するクツンヨン効果によって衝突力は
減殺され、部品及び部品取付装置が破損することはない
Ｑ

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は既に開発され友部品取付装＃を説
明する几めの図、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・・・ａボットハンド　　　３°”ヘット部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３
３・・・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. 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、前記取付機構を位置決めする
   位置決め機構とを含み、前記取付機構は一方が前記位置
   決め機構に対して前記所定方向において移動自在に設け
   られ他方が前記一方に対して前記所定方向において移動
   自在に設けられた一対の支持部材と、前記他方の支持部
   材に設けられて前記部品を脱着自在に把持する把持機構
   と、前記一方の支持部材を前記位置決め機構に対して駆
   動する第１駆動手段と、前記他方の支持部材を前記一方
   の支持部材に対して駆動する第２駆動手段とを有し、前
   記第１及び第２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。