(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に突き出して挿入された出力ロッドに円筒形状の可動側永久磁石が、また当該出力ロッドが挿入された装置本体の孔内には円筒形状の固定側永久磁石が固定され、両永久磁石によって磁気バネを構成し、
装置本体に固定されたモータの回転軸に取り付けられ、前記出力ロッドの移動方向に作用点を変化させる動力伝達部材が、前記出力ロッドに固定された動力受部材に対して当該作用点を出力側から当てられたものであること、
前記動力伝達部材は、モータの回転軸に固定されたローラプレートの一端にローラを軸支したものであり、また前記動力受部材は、前記出力ロッドに対して直角な当接面をもつ動力受プレートであって、
動力受プレートの当接面に対してローラを出力側から当てられたものであることを特徴とする緩衝機能付き出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば吸着パッドを備え、所定位置に配置された対象物に対する吸着パッドの押し当てに使用するものであって、そうした所定の作業において往復直線運動を与える出力装置に関し、特に直線運動を受ける対象物との間で衝撃を緩和させるための緩衝機構を備えた緩衝機能付き出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップ等の小型精密部品を移載する場合には、吸着パッドに被搬送物を吸着保持する方法が採られているが、ロボットアームなどの動きそのままで吸着パッドを被搬送物に押し当てた場合にはモータの出力がそのまま作用する等、強い力がかかりすぎて破損するおそれがある。そのため、吸着パッドは緩衝機能付き出力装置に取り付けられ、当該装置の緩衝作用によって吸着パッドを被搬送物に押し当てるようにしている。
【０００３】
そのためには、例えば図５に示す緩衝機能付き出力装置（以下、単に「出力装置」とする）１００では、シリンダによって軸方向のストロークを得るようにし、バッファ１０５を下降させて吸着パッド１０６を被搬送物に押し当てる際、荷重吸収によって衝撃を緩和させるようにしたものである。
出力装置１００は、装置本体１０１内にピストンロッド１０２を下方に突設したシリンダが内蔵され、ピストンロッド１０２の伸縮により、ガイドに沿って摺動するＬ字形のスライダ１０３に、衝撃を緩和させるバッファ１０５を取り付けたものである。
【０００４】
被搬送物を吸着保持する場合には、例えば図示する姿勢のまま水平移動させた出力装置１００を所定位置で停止させ、そこでピストンロッド１０２を伸長させて吸着パッド１０６を被搬送物に押し当てる。その際、被搬送物が予定より高い位置にあったような場合にでも、バッファ１０５が余分にかかる押しつけ反力を吸収し、被搬送物に対して過剰にかかる力を抑えることができる。そうしたバッファ１０５には、例えば本出願人が提案した特開２００２−０５４６７１号公報に記載の磁気バネ装置などが有効である。
ところが、こうしたエアシリンダを利用した出力装置１００ではピストンロッド１０２の伸縮を微調整することが困難であった。
【０００５】
そのため、シリンダに替わるものとして、図６に示すアクチュエータを利用し、これによって出力装置を構成することが考えられる。アクチュエータ２００は、ステッピングモータ或いはサーボモータによってボールネジ２０１を回転させ、それに螺合したボールナット２０２の送りによって、スライダ２０３をリニアガイド２０４に沿って直進運動させるようにしたものである。従って、スライダ２０３の送り量はモータの回転によって精度良く調整することが可能であり、そのスライダ２０３に図５で示したものと同じようにバッファ１０５を取り付けることによって、直線運動を出力した際に被搬送物への衝撃を緩和させる出力装置を構成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の出力装置１００，２００は、いずれもシリンダやモータの駆動によってスライダ１０３，２０３の直進運動を出力し、そのスライダ１０３，２０３を介して被搬送物など、作業対象物に直接作用する部分にはバッファ１０５を取り付けるようにしているため、部品点数が多く、構造が複雑になるものであった。また、そうしたことにより装置自体を小型化することも困難であった。
更に、出力装置１００，２００は、作業対象物に直接作用する吸着パッド１０６の移動に高い直進性を得るにためには、スライダ１０３，２０３部分とバッファ１０５部分との２箇所で精密な加工が必要になり、その分製造コストが高くなってしまうものであり、逆に見れば直進性の出しにくい構造であった。
【０００７】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、構造を簡単にしたコンパクトな緩衝機能付き出力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る緩衝機能付き出力装置は、装置本体に突き出して挿入された出力ロッドに円筒形状の可動側永久磁石が、また当該出力ロッドが挿入された装置本体の孔内には円筒形状の固定側永久磁石が固定され、両永久磁石によって磁気バネを構成し、装置本体に固定されたモータの回転軸に取り付けられ、前記出力ロッドの移動方向に作用点を変化させる動力伝達部材が、前記出力ロッドに固定された動力受部材に対して当該作用点を出力側から当てられたものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、モータの回転によって動力伝達部材の作用点が出力ロッドの移動方向に変化し、動力受部材がその変化を受けて出力ロッドを軸方向に移動させる。具体的には、突き出し方向に磁気バネの吸引力が作用しており、動力伝達部材に追随して動力受部材が移動することで出力ロッドが突き出され、また吸引力に抗して突き出しが戻される。
よって、出力ロッドに緩衝機能を発揮する磁気バネを直接構成し、モータからその出力ロッドまでの伝達経路が短いため、装置の構造を簡単かつコンパクトに構成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る緩衝機能付き出力装置は、前記磁気バネの吸引力が前記出力ロッドに対して常に突き出し方向に作用するように、前記動力伝達部材が、前記出力ロッドに固定された動力受部材に、前記可動側永久磁石が前記固定側永久磁石に対して反突き出し方向にずれる位置で当てられたものであることを特徴とする。
【００１１】
磁気バネは、その永久磁石のズレ量にかかわらず一定の吸引力を得る範囲がある。そのため本発明では、その範囲だけを使用するように予め可動側及び固定側永久磁石がそうした吸引力を発生させる関係になるように、動力伝達部材が出力ロッドに固定された動力受部材に当てられている。従って、本発明によれば押し付け不足や、逆に押し付け過ぎをなくし、常に適切な押圧力を出力することができる。
【００１２】
また、本発明に実施態様としては、例えば前記動力伝達部材が、モータの回転軸に固定されたローラプレートの一端にローラを軸支したものであり、また前記動力受部材が、前記出力ロッドに対して直角な当接面をもつ動力受プレートであって、動力受プレートの当接面に対してローラを出力側から当てられたものであることを特徴とする。
本発明によれば、ローラにおける出力ロッドの移動方向変位は正弦波を描くことになり、出力軸の角度分解能を更に高精度化できるので、出力ロッドの位置調整及び繰り返し停止精度を高い分解能で実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る緩衝機能付き出力装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２は、緩衝機能付き出力装置の一実施形態を一部断面で示した構造図であり、それぞれ異なる動作状態を示している。
この緩衝機能付き出力装置（以下、単に「出力装置」という）１は、装置本体２に出力ロッド３を通し、モータの回転運動を出力ロッド３の往復直線運動に変換するようにしたものである。なお、以下の説明においては、出力装置１の上下を便宜的に図示した状態で上下とする。
【００１４】
装置本体２は、図１及び図２に示すような形状をしたものであり、コの字を形成するようにしたその切欠部２ａをまたいで１本の出力ロッド３が通されている。２つの貫通孔２ｂ，２ｃを通した出力ロッド３は、ボール起動溝の形成されスプライン軸を構成しており、各貫通孔２ｂ，２ｃ内にそれぞれ嵌装されたボールスプライン５，６によって回転が制限されている。そして、出力ロッド３にはバネ力を作用させる磁気バネ１０が設けられている。
【００１５】
磁気バネ１０は、出力ロッド３と貫通孔２ａとに対し、可動側又は固定側の円筒形状マグネット（永久磁石）７，８がそれぞれ固定されている。マグネット７，８は、長さが等しく、非接触状態で同軸上に重ねることができる径でそれぞれ形成されたものであり、対向する面にはＮ極又はＳ極の異なる磁極が着磁されている。従って磁気バネ１０は、マグネット７，８が吸引し合い、両端が重なった状態で軸方向にかかわる力が釣り合う。出力装置１では、軸方向のずれに対してそれを釣り合った状態に戻そうとして発生する吸引力をバネ力として利用し、出力ロッド３にかかる衝撃吸収のための緩衝手段としている。
【００１６】
次に、磁気バネ１０を備えた出力ロッド３には、切欠部２ａにおいて動力受プレート１１が固定されている。動力受プレート１１は、図１の出力装置１をＡ−Ａ断面で示した図３に示すように、装置本体２に形成された凹部２ｄ側に平行に延び、その凹部２ｂ内を出力ロッド３の移動に伴って平行移動するようにしたものである。そして、装置本体２ロッド３２には凹部２ｄ内に貫通孔２ｅが穿設され、裏面に固定されたステッピングモータ１２の回転軸１２ａが貫通孔２ｅの中心に突設している。そうした貫通孔２ｅ内では、ステッピングモータ１２の回転軸１２ａにローラプレート１３が固定され、その一端部にローラ１４が軸支されている。従って、ステッピングモータ１２の駆動によってローラプレート１３が回転すれば、ローラ１４はそれに従って所定の円周上を移動することになる。
【００１７】
ローラプレート１３は、その上面が凹部２ｄの底面とほぼ同じ高さになるように形成され、凹部２ｄ内を移動する動力受プレート１１と干渉しないようになっており、そこに取り付けられたローラ１４が凹部２ｄ内に突き出ている。こうして凹部２ｄ内に配置されたローラ１４と動力受プレート１１とは、動力受プレート１１に対してローラ１４が下方、すなわち出力ロッド３の突き出し側に配置されている。
【００１８】
動力受プレート１１は、図１に示す位置でローラ１４に当てられて下降端をとり、それ以上は下がらないようになっている。磁気バネ１０は、このような状態で可動側のマグネット７が固定側のマグネット８に対して上方にずれるような位置で取り付けられ、出力ロッド３には常に突き出される下方側に吸引力が作用するようになっている。そのため、動力受プレート１１が常にローラ１４側に押し付けられ、ローラ１４の移動に追従して動力受プレート１１及び出力ロッド３の高さが変化するようになっている。
【００１９】
出力装置１における出力ロッド３の下方への突出量は、出力ロッド３に固定された動力受プレート１１を介して当てられたローラ１４の移動位置、すなわちステッピングモータ１２の回転角度量によって制御される。従って、図１に示すようにローラプレート１３が垂直になり、ローラ１４が下降端をとる場合に出力ロッド３が最も突き出される。そして、そこからステッピングモータ１２によってローラプレート１３の角度が変化すれば、ローラ１４の位置が上がり、出力ロッド３は、磁気バネ１０の吸引力に抗して押し上げられる。そして、図２に示すように１８０゜回転したところでローラ１４が上昇端をとり、出力ロッド３が最も後退した状態になる。
【００２０】
ところで本実施形態では、出力ロッド３の下端に吸着パッド２１を取り付け、この出力装置１を従来例と同様に移載装置として利用している。すなわち出力ロッド３は中空のパイプであり、他端の連結ブロック２２を介してチューブ２３が接続され、そのチューブ２３が、装置本体２のポート２４に介して接続された不図示の吸引ポンプ側に接続できるように構成されている。従って、吸着パッド２１の吸着面を被搬送物に当てて吸引すれば、その被搬送物は真空引きされて吸着パッド２１に吸着され、そのまま出力装置１を移動させることによって所定の位置まで移送される。そうした事例としては、例えばトレイ式のチップ収納場所からＩＣチップを順次取り出すような場合がある。
【００２１】
こうして出力装置１からなる移載装置でＩＣチップの吸着保持を行う場合、例えば、出力装置１が他の移載装置などによって所定位置まで移動する。そして図２に示すように出力ロッド３を引き上げておき、吸着パッド２１をＩＣチップに非接触の状態で出力装置１の位置を維持し、そこでステッピングモータ１２の回転を調節して出力ロッド３を所定量下方に突き出して吸着パッド２１をＩＣチップに当てて吸着保持する。その上で図１状態に動作させることによってＩＣチップを取り出すことができる。
【００２２】
出力装置１では、こうした場合に磁気バネ１０による吸引力がバネ作用し、そのバネ力で吸着パッド２１を対象物に押し付けている。このときマグネット７，８の磁力は軸方向のズレ量にかかわらず一定の吸引力を得るため、出力ロッド３がどれだけ押し込まれても過大な力でＩＣチップを押さえ付けることはない。従って、トレイが反ったりしてＩＣチップが予定の位置より高い位置にあっても、正しい高さにある場合と同様の力で吸着パッド２１がＩＣチップに押し当てられる。また、推力一定のストローク範囲が広いため、吸着パッド２１をＩＣチップに押さえ付けるストローク位置にばらつきが生じても、押し付け不足や、逆に押し付け過ぎをなくし、常に適切な押圧力で吸着パッド２１をＩＣチップに押し付けることができる。
【００２３】
ここで図４は、マグネット７，８のストロークと推力の特性をグラフにしたものであり、マグネット７，８が重なった状態をストロークゼロとして示している。磁気バネ１０は、軸方向にずれたマグネット７，８によって、吸引力が図４に示すように所定のストローク間でほぼ同じ値を示すようになった。そして、それはマグネット７，８における軸方向のズレ量を大きくする引っ張り時も、逆に戻る時の対象物を押し付ける時もほぼ同じ値であった。
【００２４】
出力装置１では、特にこの吸引力が安定したストロークの領域を利用し、常に一定のバネ力が出力ロッド３の軸方向に作用するように、ストローク０〜Ｓ間を不使用状態にするようにしている。つまり、前述したように図１に示す位置のローラ１４に当てられた下降端でマグネット７，８のずれを設けているが、このずれ量がストローク０〜Ｓに相当する距離である。こうして、磁気バネ１０の吸引力を一定にすることにより、その吸引力に抗して出力ロッド３を上下させる場合、ステッピングモータ１２の回転運動から出力ロッド３の直線運動への力の伝達がスムーズに行えるようになる。
【００２５】
また、この出力装置１では、出力装置１は、下降端及び上昇端での高さ調節の分解能が高くなり、そして微調整が可能な当該上下位置では変位速度が落ち、調整が不要な中間高さではスピードを上げるように加減速が行われる。つまり、動力受プレート１１が出力ロッド３と直交する水平状態を０゜としてローラプレート１３の回転を見た場合、その先端部に取り付けられたローラ１４の高さはｓｉｎカーブを描いて変化すことになり、動力受プレート１１の回転に対してローラ１４の高さ変位は上下端で小さくなる。例えば、これを具体的な数値で示すと、ローラプレート１３を水平にした０゜の位置で１５゜回転させた場合には出力ロッド３の上下方向変位が２．５９ｍｍであるのに対し、ローラプレート１３が図１又は図２に示す−９０゜又は＋９０゜の位置から１５゜回転させた場合の上下方向変位は０．３４ｍｍであった。従って、下降端又は上昇端部分を使用することによって、吸着位置を高精度で制御することができる。
【００２６】
以上、緩衝機能付き出力装置について一実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、出力ロッド３が回転しないように貫通孔２ｂ，２ｃ無いにボールスプラインを設けたが、回転を防止するにはマグネット７，８の磁極を円周方向に分割することにより回り止めとして機能させることができる。そうすれば、ボールスプラインを設ける必要がなくなり、それだけコストを抑えることができる。
【００２７】
また、前記実施形態では、動力伝達部材としてローラプレート１３の一端部にローラ１４を軸支したものを使用し、そのローラ１４を出力ロッド３に固定した動力受プレート１１の一側面に当てるようにしたが、この他にも例えば動力伝達部材に楕円形状のカム部材を使用し、それを動力受プレート１１に軸支したカムフォロアに当てるようにしたものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、装置本体に突き出して挿入された出力ロッドに円筒形状の可動側永久磁石が、また当該出力ロッドが挿入された装置本体の孔内には円筒形状の固定側永久磁石が固定され両永久磁石によって磁気バネを構成し、装置本体に固定されたモータの回転軸に取り付けられ、前記出力ロッドの移動方向に作用点を変化させる動力伝達部材が、前記出力ロッドに固定された動力受部材に対して当該作用点を出力側から当てられるようにしたので、構造を簡単にしたコンパクトな緩衝機能付き出力装置を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】緩衝機能付き出力装置の一実施形態を一部断面で示した、出力ロッド突き出し時の構造図である。
【図２】緩衝機能付き出力装置の一実施形態を一部断面で示した、出力ロッド戻し時の構造図である。
【図３】図１の緩衝機能付き出力装置をＡ−Ａ断面で示した図である。
【図４】磁気バネのストロークと推力の特性について行った測定結果をグラフにして示した図である。
【図５】従来の緩衝機能付き出力装置を示した戻し時の図である。
【図６】従来の緩衝機能付き出力装置を示した突き出し時の図である。
【符号の説明】
１    緩衝機能付き出力装置
２    装置本体
３    出力ロッド
７    マグネット
８    マグネット
１０  磁気バネ
１１  動力受プレート
１２  ステッピングモータ
１３  ローラプレート
１４  ローラ
【図１】
0003913609.tif 000002
【図２】
0003913609.tif 000003
【図３】
0003913609.tif 000004
【図４】
0003913609.tif 000005
【図５】
0003913609.tif 000006
【図６】
0003913609.tif 000007