(57)【要約】 【課題】  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。【解決手段】  直動と回転が可能なワーク保持部軸受１ｅと溝１ｆ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１ｂ、１ｃと、ワーク保持部軸受１ｅに嵌合し、直動と回転が可能な支持部軸受１ｇで外部に支持され、雄ネジ１ｈが設けられた軸１ｄと、この軸１ｄ上に固定された第１の突起１ｊと、ワーク保持部１ｂ、１ｃを第一の突起１ｊ方向に付勢する加重機構と、溝１ｆに嵌合する軸１ｄに固定された第二の突起１ｍと、雄ネジ１ｈと噛み合う外部に支持された雌ネジ１ｉとからなる位置決め及び姿勢変換装置とする【選択図】  図１
2010062497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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１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。
【請求項２】
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請求項１記載の位置決め及び姿勢変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３５９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。  
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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１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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１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１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。
【００２３】
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。
【００２４】
加重機構として、ワーク保持部１ｂ、１ｃに対して第１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１の突起１ｊの方向に押し付けられている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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１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。
【００３５】
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１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。
【００３６】
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１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。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の位置決め及び姿勢変換装置の概略図。上の図面は初期位置の状態の側面図で、下の図面は、ワークの姿勢が時計回りに９０度回転した状態の側面図。
【図２】第一の位置決め及び姿勢変換装置の概略図。
【図３】第二の位置決め及び姿勢変換装置の概略図。
【図４】第三の姿勢変換装置の概略図。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
2010062497.tif 000003
【図２】
2010062497.tif 000004
【図３】
2010062497.tif 000005
【図４】
2010062497.tif 000006