JP5177665B2 - Positioning and posture changing device - Google Patents
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Description
本発明は位置決め及び姿勢変換装置に関するものであり、例えば電子部品の組立工程等において、部品実装もしくは搬送の際に複数個の部品の位置決めと姿勢変換を行う位置決め及び姿勢変換装置である。 The present invention relates to a positioning and posture changing device, for example, a positioning and posture changing device that performs positioning and posture changing of a plurality of components when mounting or transporting components in an electronic component assembly process or the like.
従来より、電子部品や光学部品等の部品の複数個を移動、回転し、位置決めや姿勢を補正する装置が知られている。例えば特許文献1は部品認識が主目的となっているが、位置決めや姿勢を補正する部品実装装置が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are known devices that move and rotate a plurality of components such as electronic components and optical components to correct positioning and posture. For example,
特許文献1に記載の部品実装装置は、複数個のワークを夫々吸着保持する複数のノズルからなるワーク保持部を有している。また、モーターの回転軸と螺合されて、モーターの回転により上下動するテーブルにより、複数のワーク保持部を上下移動させることができる構成となっている。また、ワークの姿勢を補正するために、別の駆動用モーターと、モーターの回転軸の歯車と噛み合ったラックを設けており、モーターの回転に伴うラックの移動により、各ノズルに固定された歯車を回転させることによって、全てのノズルを一斉に回転させて、各ノズルに吸着されているワークの姿勢を補正することができることが記載されている。
The component mounting apparatus described in
特許文献1の部品実装装置は、複数のワークに対して、直線移動と回転による姿勢変換が可能であるが、直線移動と回転による姿勢変換にはそれぞれ別のモーターを使用しており、さらに、直線移動と回転を同期させて動かすことまでは考慮されていない。
The component mounting apparatus of
複数のワークを扱う場合は、ワークを移動させることや、ワーク間の間隔を所定の間隔となるように位置決めすることが要請されることが多い。また、ワークを例えば回転させて、すべり落として、別の搬送装置に移送するような、姿勢変換を行うことが必要となることも多い。この2つの動作を行う、位置決め及び姿勢変換装置としては、次のような装置が考えられる。 When handling a plurality of workpieces, it is often required to move the workpieces or to position the workpieces so that the intervals between the workpieces become a predetermined interval. In addition, it is often necessary to change the posture, for example, by rotating the workpiece, sliding it off, and transferring it to another transfer device. As a positioning and posture changing device for performing these two operations, the following devices are conceivable.
図2は第一の位置決め及び姿勢変換装置の概略図である。複数個あるワーク保持部2bは各々モーター等のアクチュエーター2oを備え、アクチュエーター2oを駆動して、ワーク保持部2bを回転させて、ワーク2aの姿勢変換を行う。またワーク保持部2bはガイド2d等で支持され、駆動用のシリンダー等のアクチュエーター2pと移動規制用のストッパー2nが備えられ、各アクチュエーター2pで各ワーク保持部2bを直接移動させてワーク2aを位置決めをする。
FIG. 2 is a schematic view of the first positioning and posture changing device. Each of the plurality of workpiece holding units 2b includes an actuator 2o such as a motor, and drives the actuator 2o to rotate the workpiece holding unit 2b to change the posture of the
上述の装置は、2つの動作用の機構と、各機構用の駆動用アクチュエーターを同時に取り扱うワークの数だけ用いたものであり、各機構が独立した構成のため、各機構として、図2と異なるような様々な機構での設計も可能であるが、姿勢変換を行うためのアクチュエーター2oが複数個と、位置決めをするためのアクチュエーター2pが複数個必要で装置コストが高くなるという問題がある。
The above-described apparatus uses two operating mechanisms and the number of workpieces that handle the driving actuators for each mechanism at the same time. Since each mechanism is configured independently, each mechanism differs from FIG. Although it is possible to design with various mechanisms as described above, there is a problem that a plurality of actuators 2o for performing posture change and a plurality of
図3は第二の位置決め及び姿勢変換装置の概略図である。このワークの姿勢変換部は図2と同じで、複数個あるワーク保持部3bは各々モーター等のアクチュエーター3oを備え、アクチュエーター3oを駆動して、ワーク保持部3bを回転させて、ワーク3aの姿勢変換を行う。またワーク保持部3bはガイド3d等で支持され、支点3qで回転可能に保持されたレバー3rとレバー3rを駆動するためのアクチュエーター3pを備え、アクチューター3pで支点3qを中心にレバー3rを回転させて、その分力で複数のワーク保持部3bを推進しワーク3aを位置決めをする。
FIG. 3 is a schematic view of a second positioning and posture changing device. The workpiece posture changing unit is the same as that shown in FIG. 2, and a plurality of
この装置は、複数のワークの位置決めを一個のアクチュエーターで行うもので、姿勢変換の機構は変わらないが、アクチュエーターの個数を減らすことができる。しかしながら、この位置決め機構は、レバーを構成する部品に、高度の加工精度が要求され、また、その位置決めの微調整が容易に出来ないという問題点もある。 This apparatus performs positioning of a plurality of workpieces with a single actuator, and does not change the posture conversion mechanism, but can reduce the number of actuators. However, this positioning mechanism requires a high degree of machining accuracy for the parts constituting the lever, and there is a problem that fine adjustment of the positioning cannot be easily performed.
図4は第三の姿勢変換装置の概略図である。これは、一軸上に複数のワーク保持部4bを設け、複数個のワーク4aを配列して、一括で姿勢変換を行う方法である。アクチュエーター等で軸4dを回転させることで複数のワーク保持部4bが同時に回転し、複数のワーク4aの姿勢を一括して変換をすることが可能である。但し、回転の前または後に各ワークの位置決めを別途行う必要がある。この装置の場合は姿勢変換と位置決めを一括して行うことができず、電子部品等の生産装置等においては生産リードタイムに影響する。
FIG. 4 is a schematic diagram of a third posture changing device. This is a method in which a plurality of
以上の構成では、上記のような問題点は解決されていない。従って、本発明の技術的課題は、複数個のワークの位置決めと姿勢変換を一括して行うことが可能で、且つ安価な位置決め及び姿勢変換装置を提供することにある。 With the above configuration, the above problems are not solved. Therefore, a technical problem of the present invention is to provide a low-cost positioning and posture changing device that can perform positioning and posture changing of a plurality of workpieces at once.
上記目的を達成するための本発明は、直動と回転が可能なワーク保持部軸受と溝とワーク積載部を有する、一個または直線状に配列された複数個のワーク保持部と、前記ワーク保持部軸受に嵌合し、直動と回転が可能な支持部軸受で外部に支持され、雄ネジが設けられた軸と、前記軸上に固定された第一の突起と、前記ワーク保持部を前記第一の突起方向に付勢する加重機構と、前記溝に嵌合する前記軸に固定された第二の突起と、前記雄ネジと噛み合う外部に支持された雌ネジとからなることを特徴とする位置決め及び姿勢変換装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a workpiece holding unit bearing capable of linear motion and rotation, a groove, and a plurality of workpiece holding units arranged in a straight line, and a workpiece holding unit. A shaft that is fitted to the bearing and supported externally by a support bearing capable of linear motion and rotation, provided with a male screw, a first protrusion fixed on the shaft, and the work holding portion. The load mechanism includes a load mechanism that biases in the direction of the first protrusion, a second protrusion fixed to the shaft that fits into the groove, and an externally supported female screw that meshes with the external thread. It is the positioning and attitude | position conversion apparatus which become.
また、さらに前記ワーク保持部の位置を規制するための外部に設けられたストッパーを設けたことを特徴とする位置決め及び姿勢変換装置である。 Further, the positioning and posture changing device is characterized in that an external stopper for regulating the position of the work holding portion is provided.
このような構成でアクチュエーターにより前記軸を所定の角度回転すると、軸に設けられた雄ネジと外部に支持された雌ネジの噛み合いにより、軸が外部に対して移動し、軸と共に第一の突起も移動する。加重機構の作用により、ワーク保持部は第一の突起の方に付勢されているので、第一の突起の移動に従ってワーク保持部も所定の位置まで移動し、ワーク積載部に積載されたワークも移動し、所定の位置に位置決めされる。 In such a configuration, when the shaft is rotated by a predetermined angle by the actuator, the shaft moves to the outside due to the engagement between the male screw provided on the shaft and the female screw supported on the outside, and the first protrusion together with the shaft. Also move. Since the work holding part is biased toward the first protrusion by the action of the weighting mechanism, the work holding part moves to a predetermined position according to the movement of the first protrusion, and the work loaded on the work loading part Also moves and is positioned at a predetermined position.
同時に、軸の回転に伴い軸に固定された第二の突起も所定の角度回転する。第二の突起は、ワーク保持部に設けられた溝と嵌合しており、第二の突起の回転によりワーク保持部が回転してワーク積載部に積載されたワークも回転し、姿勢変換がなされる。 At the same time, the second protrusion fixed to the shaft also rotates by a predetermined angle as the shaft rotates. The second protrusion is fitted in a groove provided in the work holding part, and the work holding part is rotated by the rotation of the second protrusion, and the work loaded on the work loading part is also rotated. Made.
このように、軸を回転させることで、ワーク保持部を移動させて所定の位置に位置決めするとともに、ワーク保持部を回転させて姿勢変換することを一括して行える。この場合、溝と第二の突起の形状の設定により、ワークの移動と姿勢変換の同期状態の調整も可能である。また、加重機構は、前記軸に嵌合する圧縮バネと該圧縮バネの圧縮荷重を前記ワーク保持部に伝達するバネ押さえを前記ワーク保持部の前記第一の突起と反対側に設けると良い。同様に第一の突起と同じ側に伸張バネを設けて構成することも可能である。 In this way, by rotating the shaft, the workpiece holding unit can be moved and positioned at a predetermined position, and the workpiece holding unit can be rotated to change the posture at once. In this case, by adjusting the shape of the groove and the second protrusion, it is possible to adjust the synchronized state of the movement of the workpiece and the posture change. The weighting mechanism may be provided with a compression spring fitted to the shaft and a spring presser for transmitting a compression load of the compression spring to the work holding part on the side opposite to the first protrusion of the work holding part. Similarly, an extension spring can be provided on the same side as the first protrusion.
本発明によれば、軸を所定の角度だけ回転させることで、一個または複数個ある前記ワーク保持部を所定の位置に移動させて位置決めすることと、姿勢変換することとを、一括して行うことが可能である。また、一括して行うことが可能なため、アクチュエーターを少なくすることも可能である。 According to the present invention, by rotating the shaft by a predetermined angle, one or a plurality of the workpiece holding portions are moved to a predetermined position and positioned, and the posture conversion is collectively performed. It is possible. Moreover, since it can be performed collectively, it is possible to reduce the number of actuators.
本発明に係る実施の形態の位置決め及び姿勢変換装置を以下に図面を用いて詳細に説明する。 A positioning and posture changing device according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は本発明による位置決め及び姿勢変換装置の概略図である。図1の軸受け部の一部は透視図になっている。図1の上の図面は初期位置の状態の側面図で、下の図面は、ワークの姿勢が90度回転した状態の側面図である。 FIG. 1 is a schematic view of a positioning and posture changing apparatus according to the present invention. A part of the bearing portion in FIG. 1 is a perspective view. The upper drawing of FIG. 1 is a side view in a state of an initial position, and the lower drawing is a side view of a state in which the posture of a work is rotated by 90 degrees.
図1に示すように、ワーク1aを搭載するワーク保持部1b、1cは直動と回転が可能なワーク保持部軸受1eと所定の形状の溝1fで構成され、軸1d上に各々所定の間隔で配列されている。
As shown in FIG. 1,
軸1dには、一部に所定のリードの雄ネジ1hが形成されており、各ワーク保持部1b、1cに対応する、第一の突起1jと第二の突起1mが夫々固定されている。第二の突起1mはワーク保持部1b、1cの溝1fに夫々嵌合するように設けられている。また、第一の突起1jとワーク保持部1b、1cの間には、外部に支持されたストッパー1nが設けられている。
The
ワーク保持部1b、1cに嵌合する軸1dは、直動と回転が可能な支持部軸受1gと軸1dに形成された雄ネジ1hに噛み合う雌ネジ1iとによって外部から支持されている。なお、ここで外部とは、ワーク1aやワーク保持部1b、1cや軸1dの可動部に対して、固定された箇所に支持された状態のものからということで、位置決め及び姿勢変換装置の架台や設置される床面等が該当する。
The
加重機構として、ワーク保持部1b、1cに対して第一の突起1jと反対側の位置に圧縮バネ1kが軸1dに挿入され、さらに外部に支持されたバネ押さえ1lが設けられている。これにより、圧縮バネ1kの圧縮荷重に付勢され、ワーク保持部1b、1cが第一の突起1jの方向に押し付けられている。
As a weighting mechanism, a
また、図示していないが、軸1dを回転させるためのアクチュエーターが設けられている。アクチュエーターとしては、軸1dを回転させることが可能なものであれば良く、電動モーターや圧縮空気モーター、もしくは人力によるもの等を適宜利用すれば良い。
Although not shown, an actuator for rotating the
このアクチュエーターにより、軸1dを時計回りに角度θ回転すると、溝1fと第二の突起1mにより軸1dの回転力がワーク保持部1b、1cに直接伝達され、図1の場合は溝1fが軸方向に平行に直線状に設けられているので、ワーク保持部1b、1cが角度θ回転しワーク1aが姿勢変換される。
When the
同時に軸1dの所定のリードの雄ネジ1hと支持部の雌ネジ1iの噛み合いによって(右ネジの場合)軸1dは前進(以降、図1では右方向への移動を前進と表現する)する。
At the same time, the
一個または複数個あるワーク保持部と第一の突起との間には所定の間隔が保たれており、軸を任意の角度回転させると所定のリードを有する雄ネジと噛み合う外部に支持された雌ネジによって第一の突起が移動し、第一の突起とワーク保持部の間隔が狭まり最終的にはワーク保持部が移動する。 A predetermined interval is maintained between one or a plurality of workpiece holding portions and the first projection, and a female supported outside is engaged with a male screw having a predetermined lead when the shaft is rotated at an arbitrary angle. The first protrusion is moved by the screw, the distance between the first protrusion and the work holding part is narrowed, and the work holding part is finally moved.
図1の場合は、あらかじめ一方の第一の突起1jとワーク保持部1b間に所定の間隔Xが、同様に他方の第一の突起1jとワーク保持部1c間には所定の間隔Yが設けられており、軸1dが回転し、軸1dの回転角が次第に大きくなると共に軸1dも前進し、第一の突起1jも前進するので、互いにその間隔X、Yを縮め、接触したところからワーク保持部1b、1cのそれぞれが前進する。
In the case of FIG. 1, a predetermined interval X is provided in advance between one first protrusion 1j and the
仮に図1の上側の状態から、軸1dの回転角度θ1回転し、雄ネジ1hと雌ネジ1iのリードによって軸1dが移動量Zを前進したとすると、一方のワーク保持部1bは(Z−X)、他方のワーク保持部1cは(Z−Y)の距離を元の位置から移動したところで位置決めされ、且つ両者は角度θ1だけ姿勢変換されることになる。なお、図1の上側の図はワーク1aが軸1dの上側に位置している状態を示し、下側の図は回転角度θ1位置が90度回転して、ワーク保持部1b、1cが上図の状態より時計回りに90度回転し、ワーク1aが軸1dの側面の位置まで姿勢変換された場合に相当する。
Assuming that the rotation angle θ of the
ここでワーク保持部1b、1cと第一の突起1jとの夫々の間隔がX=Yならワーク保部1b、1cは同じ距離だけ移動して複数のワーク1a間の間隔は変更されずに位置決めされることになり、X≠Yの場合はならワーク保持部1b、1cは各々異なる距離を移動したところで位置決めされることになるので、X>Yの場合はワーク1a間の間隔が広くなるように位置決めされ、X<Yの場合はワーク1a間の間隔が狭くなるように位置決めされる。
Here, if the distance between the
すなわち軸1dの回転角度θと、雄ネジ1hと雌ネジ1iのリードと、ワーク保持部1b、1cと第一の突起1jの間隔X、間隔Yを変化させれば、あらゆる位置決めと姿勢変換が可能となる。なお、ここで、間隔X、間隔Yを規制するのはストッパー1nであり、一応、溝1fの形状、圧縮バネの調整によっても間隔の規制は可能であるが調整は難しい。基本的には間隔X=Yで良い場合にはストッパー1nを設けなくても、位置決めと姿勢変換を一括して行うことが可能である。また、ストッパー1nを用いると、図1の上図のような初期状態の位置決めを正確に、容易に行うことが可能である。さらに、ワーク保持部1b、1cのストッパー1nと逆方向への移動を規制する別のストッパーを設けても良い。
That is, if the rotation angle θ of the
また、図1ではワークの溝1fの形状を軸に平行な直線状の溝を形成しているので、軸1dの回転角とワーク保持部1b、1cの回転角が同じで、姿勢も軸の回転と同じように変換される。例えば、溝1fの形状を軸1dに一定の角度を持たせた直線状とすれば、軸1dの回転角とワーク保持部1b、1cの回転角が異なるように回転させることも可能である。また、一方のワーク保持部1bと他方のワーク保持部1cで溝1fの形状を変えれば、相互の姿勢変換量を変えることも可能である。
In FIG. 1, since the shape of the
本発明の構造の場合、第一の突起1jは軸1dと別体構造として、例えば、軸1dの径よりも僅かに大きな内径を持つ環状の第一の突起1jを用いて、ネジ等で、軸1dに締め付けて、取付位置を可変することができるようにするのも比較的容易であり、第一の突起1jを可変構造とすると、任意の間隔X及び間隔Yに、容易に変更することが可能となる。
In the case of the structure of the present invention, the first protrusion 1j is separated from the
なお軸1dを反時計回りに回転した場合(雄ネジ1hと雌ネジ1iが右ネジの場合)、ワーク保持部1b、1cは圧縮バネ1kの圧縮荷重によって後進がなされ、また、ストッパー1nが設けられているため、ストッパー1nによって規制され、当初の位置に位置決めされる。なお、加重機構はワーク保持部1b、1cを第一の突起1jの方向に付勢するものであれば、圧縮バネ1kの代わりに引っ張りバネやアクチュエーター等を利用して外部から荷重を加える構成にしても構わない。
When the
また、本発明の実施の形態の説明では、軸1dの回転力をワーク保持部1b、1cに設けた溝1fと軸1d上に設けた第二の突起1mによってワーク保持部1b、1cに伝達したが、ワーク保持部1b、1cと第一の突起1j間に嵌合するような凹凸部と設けて伝達する構造として姿勢変換することや、ワーク保持部1b、1cには圧縮バネ1kによって所定のバネ圧がかかっているので、第一の突起1jとワーク保持部1b、1cの対向する面同士の摩擦力によって伝達して姿勢変換することも可能である。
In the description of the embodiment of the present invention, the rotational force of the
以上のように軸1d上に2個のワーク保持部を持つ実施の形態でせつめいしたが、本発明の位置決め及び姿勢変換装置においては、軸1d上に所望の個数のワーク保持部を設置することが可能であり、軸1dを所定の角度回転させることで所望の数のワークの位置決めと姿勢変換を一括して行うことが可能である。また、ワーク保持部を1個のみ設ける場合でも、1つのアクチュエーターで位置決めと姿勢変換を同時に行うことが可能である。
As described above, the embodiment has two workpiece holding units on the
1a、2a、3a、4a ワーク
1b、1c、2b、3b、4b ワーク保持部
1d、4d 軸
2d、3d ガイド
1e ワーク保持部軸受
1f 溝
1g 支持部軸受
1h 雄ネジ
1i 雌ネジ
1j 第一の突起
1k 圧縮バネ
1l バネ押さえ
1m 第二の突起
1n、2n ストッパー
2o、2p、3o、3p アクチュエーター
3q 支点
3r レバー
X、Y 間隔
1a, 2a, 3a,
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