(57)【要約】【課題】  処理対象物を保持しながら回転させることができる回転装置において、保持された処理対象物の静止状態を容易に維持する。【解決手段】  駆動源４２側から入力部４４ａに加わる駆動力を出力部４４ｂに伝達可能であって且つ出力側から出力部４４ｂに力が加わった際には出力部４４ｂをロックする一方向動力伝達機構と、入力部４４ａに駆動力を付与する駆動源４２と、出力部４４ｂの動作に連動して保持部１０を回転させる回転機構３０とを備える構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を保持する保持部を回転させるようにした回転装置において、
駆動源側から入力部に加わる駆動力を出力部に伝達可能であって且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、
前記入力部に駆動力を付与する駆動源と、
前記出力部の動作に連動して前記保持部を回転させる回転機構と、が具備されていることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記保持部は、処理対象物に対し回転軸方向の一方側から係合する第１の係合部材と、同処理対象物に対し回転軸方向の他方側から係合する第２の係合部材とを備え、これら二つの係合部材間に前記処理対象物を挟んで保持するように構成され、
前記第１の係合部材は、前記回転機構によって回転するように設けられ、
前記第２の係合部材は、自在に回転するように支持されていることを特徴とする請求項１記載の回転装置。
【請求項３】
前記第２の係合部材の回転に抵抗を付与する回転抵抗付与機構を設けたことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項４】
前記駆動源、前記一方向動力伝達機構、前記回転機構及び前記第１の係合部材を支持する第１の支持部材と、前記第２の係合部材を支持する第２の支持部材とを備え、
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材のうち、少なくとも一方の支持部材を移動することで、前記第１の係合部材と前記第２の係合部材の間隔を変化させるようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の回転装置。
【請求項５】
前記駆動源及び前記一方向動力伝達機構を、第１の支持部材に沿って並べて配置したことを特徴とする請求項４記載の回転装置。
【請求項６】
前記保持部の回転角度を検出する角度検出部を設けたことを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載の回転装置。
【請求項７】
前記一方向動力伝達機構は、円柱状空間を有する収納室と、前記収納室に同軸状に回転するように収納された前記出力部と、前記出力部に対し同軸状に回転するように係合した前記入力部と、前記収納室の内周面と出力部の外周面との間に設けられた係合子と、前記係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備え、前記出力部の外周面に、前記一方側へ向かって前記収納室の内周面との間を徐々に狭めるカム面を形成し、前記入力部が前記一方側に対する他方側に回転した際に、前記入力部を前記係合子に当接した後に、同入力部を前記出力部に当接して前記出力部を押動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の処理対象物を把持して回転させる回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板等の平坦状の処理対象物に対し、その両面に切削加工等の処理を行う場合、通常、その一方の面のみを対象として所定の作業を行った後、処理対象物を反転して、他方の面に所定の作業を行うようにしている。このため、従来は、処理対象物を人力により反転させたり、処理対象物を一旦別の場所に移動して、専用装置より反転させた後に元の場所に戻したり、あるいは、ロボットハンドの先端に設けられた反転装置により反転させる等している。
例えば、特許文献１に記載される発明では、間隔を狭めたり広げたりする左右の指部の先端に、それぞれ、回転アクチュエータにより回転可能な回転体を設けるようにしている。この発明によれば、両回転体に処理対象物を挟んだ状態で、回転アクチュエータの駆動により、両回転体を回転させれば、挟まれた処理対象物も回転させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８１１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来方法のうち、処理対象物を一旦別の場所に移動する方法を用いた場合には、その移動時間がロスとなるので、作業時間を短縮化し難い。
そこで、特許文献１に記載されるロボットハンドを用いて、処理対象物を別の場所に移動することなく回転させることが提案されるが、この従来技術によれば、処理対象物の一方又は他方の面を加工する際は、この処理対象物の静止状態を保持しなければならないので、回転アクチュエータ等に電力を供給し続けなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
処理対象物を保持する保持部を回転させるようにした回転装置において、駆動源側から入力部に加わる駆動力を出力部に伝達可能であって且つ出力側から出力部に力が加わった際には出力部をロックする一方向動力伝達機構と、入力部に駆動力を付与する駆動源と、出力部の動作に連動して保持部を回転させる回転機構とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上説明したように構成されているので、保持された処理対象物の静止状態を容易に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る回転装置の一例を示す構造図である。
【図２】同把持装置の要部拡大図であり、図１に対し、保持部を９０度回転させた状態を示している。
【図３】一方向動力伝達機構及び調速機構等の一例を示す断面図である。
【図４】図３における(III)-(III)線に沿う断面図である。
【図５】図３における(IV)-(IV)線に沿う断面図である。
【図６】一方向動力伝達機構の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施の形態の特徴の一つは、処理対象物を保持する保持部を回転させるようにした回転装置において、駆動源側から入力部に加わる駆動力を出力部に伝達可能であって且つ出力側から出力部に力が加わった際には出力部をロックする一方向動力伝達機構と、入力部に駆動力を付与する駆動源と、出力部の動作に連動して保持部を回転させる回転機構と、が具備されている。
ここで、「保持部」には、処理対象物を回転軸方向の一方側のみから把持して回転させるようにした態様や、処理対象物を回転軸方向の両側から挟むようにして把持して回転させるよにした態様等を含む。
この構成によれば、駆動源を駆動すれば、駆動源の駆動力が一方向動力伝達機構の入力部から出力部に伝達され、出力部に連動して保持部が回転する。駆動源を停止した際には、保持部に外部から回転力が加わり、この回転力が出力部に加わると、出力部がロックするため、保持部が回転するのを阻止することができる。
【０００９】
他の特徴として、処理対象物を保持する際の動作性を向上するために、保持部は、処理対象物に対し回転軸方向の一方側から係合する第１の係合部材と、同処理対象物に対し回転軸方向の他方側から係合する第２の係合部材とを備え、これら二つの係合部材間に処理対象物を挟んで保持するように構成される。そして、第１の係合部材は、回転機構によって回転するように設けられ、第２の係合部材は、自在に回転するように支持されている。
【００１０】
他の特徴としては、処理対象物を保持していないときの第２の係合部材の回転を防ぐために、第２の係合部材の回転に抵抗を付与する回転抵抗付与機構を設けた。
【００１１】
他の特徴としては、処理対象物を保持する際の動作性をより向上するために、駆動源、一方向動力伝達機構、回転機構及び第１の係合部材を支持する第１の支持部材と、第２の係合部材を支持する第２の支持部材とを備え、これら第１及び第２の支持部材のうち、少なくとも一方の支持部材を移動することで、第１の係合部材と第２の係合部材の間隔を変化させるようにした。
【００１２】
他の特徴としては、省スペースな構造とするために、駆動源及び一方向動力伝達機構を、第１の支持部材に沿って並べて配置した。
【００１３】
他の特徴としては、保持対象物の角度位置を検知できるように、保持部の回転角度を検出する角度検出部を設けた。
【００１４】
他の特徴として、一方向動力伝達機構は、円柱状空間を有する収納室と、収納室に同軸状に回転するように収納された出力部と、出力部に対し同軸状に回転するように係合した入力部と、収納室の内周面と出力部の外周面との間に設けられた係合子と、係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備える。そして、出力部の外周面に、一方側へ向かって収納室の内周面との間を徐々に狭めるカム面を形成し、入力部が一方側に対する他方側に回転した際に、入力部を係合子に当接した後に、同入力部を出力部に当接して出力部を押動するように構成されている（図４及び図６参照）。
【００１５】
＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する好ましい実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る回転装置の一例を示す構造図である。
この回転装置Ａは、処理対象物Ｂを両側から挟むようにして回転可能に保持する保持部１０と、保持部１０に回転力を伝達する回転機構３０と、回転機構３０の回転駆動源となる駆動源ユニット４０と、保持部１０を開閉動作する開閉動作機構５０とを具備している。
【００１６】
処理対象物Ｂは、図示例によれば、矩形板状の電気配線基板である。この処理対象物Ｂの他例としては、例えば、ブロック状の被加工物等、図示例以外の被加工物とすることが可能である。
【００１７】
保持部１０は、処理対象物Ｂに対し回転軸方向の一方側から係合する第１の係合部材１１と、同処理対象物Ｂに対し回転軸方向の他方側から係合する第２の係合部材１２とを備える。
第１の係合部材１１と第２の係合部材１２は、左右対称のブロック状に形成される。第１の係合部材１１は、第２の係合部材１２に対向する面に、Ｖ字状の溝１１ａを有する。同様に、第２の係合部材１２は、第１の係合部材１１に対向する面にＶ字状の溝１２ａを有する。これら溝１１ａ，１２ａは、それぞれ、処理対象物Ｂの一端部と他端部に嵌り合う（図１参照）。尚、溝１１ａ，１２ａは、必ずしもＶ字状である必要はなく、嵌り合う処理対象物Ｂに応じて、Ｕ字状やその他の最適な溝形状を選択できる。あるいは、溝なしの単純な円板又は円筒形状としてもよい。
【００１８】
第１の係合部材１１と第２の係合部材１２は、それぞれ、第１の回転軸１１ｂと第２の回転軸１２ｂの先端側に固定されている。
第１の回転軸１１ｂと第２の回転軸１２ｂは、それぞれ、第１の軸受１１ｃと第２の軸受１２ｃを介して、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２の先端側に回転自在に支持されている。第１の軸受１１ｃ及び第２の軸受１２ｃには、例えばボールベアリングやすべり軸受け等を用いる。
【００１９】
第１の回転軸１１ｂの基端側（駆動源側）には、回転機構３０が設けられる。この回転機構３０は、駆動源ユニット４０の回転力を、回転軸方向が略直交する第１の回転軸１１ｂへ伝達する機構であればよい。
図示例の回転機構３０は、駆動源ユニット４０の出力部４４ｂに固定された一方のかさ歯車３１と、かさ歯車３１に噛み合うとともに第１の回転軸１１ｂの基端側に固定された他方のかさ歯車３２とから構成される。
【００２０】
また、駆動源ユニット４０は、円筒状のケース４１内に、回転駆動力を発生する駆動源４２と、この駆動源４２の回転力を調整して伝達する調速機構４３と、駆動源側から入力部４４ａに加わる駆動力を出力部４４ｂに伝達可能であって且つ出力側（具体的には回転機構３０側）から出力部４４ｂに力が加わった際には出力部４４ｂをロックする一方向動力伝達機構４４とを具備している（図２及び図３参照）。尚、駆動源４２と調速機構４３と一方向動力伝達機構４４とは、必ずしもケース４１内に配置する必要はなく、例えば、駆動源４２、調速機構４３、一方向動力伝達機構４４、各々の外装部同士を直接連結するような構成にすることもできる。また、一方向動力伝達機構４４を調速機構４３内に組み込むこともできる。
【００２１】
駆動源４２は、出力軸４２ａを前方へ突出させた電動の回転式モータである。この駆動源４２には、例えば、回転角を制御するようにしたステッピングモータや、ＤＣブラシレスモータ等を用いればよい。
【００２２】
調速機構４３は、入力部４４ａの中心軸周りに複数配設され各々が自転する複数の第１の遊星歯車４３ａと、これら第１の遊星歯車４３ａに対し中央側から噛み合う太陽歯車４３ｂと、この太陽歯車４３ｂの軸方向の後端側に固定された支持回転体４３ｃと、この支持回転体４３ｃの後端面において中心軸周りに複数配設されそれぞれが自転する第２の遊星歯車４３ｄ（連接遊星歯車）と、第１及び第２の遊星歯車４３ａ，４３ｄに噛み合うケース４１内周面の内歯車４１ａとを具備して、遊星歯車機構を構成している（図３及び図５参照）。
そして、この調速機構４３は、駆動源４２の出力軸４２ａから支持回転体４３ｃに伝達される回転力を、予め設定した比率で減速し、一方向動力伝達機構４４の入力部４４ａに伝達する。尚、減速させるための比率を設定するために、各歯車の歯数、歯厚、歯先円直径等の諸条件及び、出力軸４２ａから支持回転体への力の伝達方法、１つの太陽歯車と複数の遊星歯車からなる１群の段数などを設計的に適宜変更することができる。
【００２３】
一方向動力伝達機構４４は、図３、図４および図６に示すように、ケース４１の軸方向前端側の収納室４１ａ内に、収納室４１ａと同軸状に回転するように設けられた円形状の出力部４４ｂと、出力部４４ｂに対し同軸状に係合した入力部４４ａと、ケース４１内周面と出力部４４ｂの外周面との間に位置する一対の係合子４４ｃ，４４ｄと、一方の係合子４４ｃを周方向の一方側（図４によれば時計方向側）へ付勢するとともに、他方の係合子４４ｄを周方向の他方側（図４によれば反時計方向側）へ付勢する付勢部材４４ｇ（図示例によれば略Ｙ字状の板バネ）とを備えて構成されている。
そして、この一方向動力伝達機構４４は、調速機構４３から、入力部４４ａに回転力を受けた際に、この回転力を出力部４４ｂに伝達して出力部４４ｂを回転させ、また、出力部４４ｂに対し出力側（回転機構３０側）から回転力が加わった際には、出力部４４ｂを回転不能にロックする。
【００２４】
詳細に説明すれば、入力部４４ａが、例えば、図６に示すように、反時計方向（図６中の矢印で示す方向）へ回転した場合には、入力部４４ａに設けられたブロック状の押圧伝達部４４ａ１が、先ず一方の係合子４４ｃに当接することで、係合子４４ｃと出力部４４ｂ外周側の傾斜状のカム面４４ｅとの摩擦、および係合子４４ｃとケース４１内周面との摩擦が小さくなり、その後で、押圧伝達部４４ａ１が出力部４４ｂ外周側の凹部４４ｂ２内の側面に当接して出力部４４ｂを押動するため、出力部４４ｂが反時計方向へスムーズに回転する。
また、入力部４４ａに時計方向（図６中の矢印で示す向きと反対の方向）の回転力が加わった場合には、図示を省略するが、前述したのと逆方向への移動、当接、押動等によって、出力部４４ｂが時計方向へスムーズに回転する。
【００２５】
また、出力部４４ｂに、その出力側（回転機構３０側）から、例えば時計方向の回転力が加わった場合には、時計方向へ回転しようとする出力部４４ｂの他方のカム面４４ｆと収納室４１ａ内周面との間に、他方の係合子４４ｄが食い込むようにして強く押し付けられるため、出力部４４ｂの時計方向への回転が阻まれる。
同様にして、出力部４４ｂに、その出力側から、例えば反時計方向の回転力が加わった場合には、反時計方向へ回転しようとする出力部４４ｂの一方のカム面４４ｅと収納室４１ａ内周面との間に、一方の係合子４４ｃが食い込むようにして強く押し付けられるため、出力部４４ｂの反時計方向への回転が阻まれる。
【００２６】
上記構成の駆動源４２、調速機構４３及び一方向動力伝達機構４４は、図示する好ましい一例によれば、横幅方向へ突出しないように、これらの軸方向を第１の支持部材２１の長手方向に対し平行にし、第１の支持部材２１の側面に沿うようにして並べ設けられる。
なお、一方向動力伝達機構４４は、無通電で上記動作を行う機構であればよく、例えば、再公表特許ＷＯ２０１３／１３３１６２号公報に開示される発明を用いることが可能である。
【００２７】
また、第２の回転軸１２ｂは、段部１２ｂ１を境にその基端側を縮径した段付き軸状に形成される。この第２の回転軸１２ｂは、段部１２ｂ１を第２の軸受１２ｃの端面に当接させるとともに、縮径された部分を、第２の軸受１２ｃに対し貫通状に挿通している。
そして、第２の軸受１２ｃを貫通した第２の回転軸１２ｂの基端側には、第２の回転軸１２ｂを基端側へ付勢する付勢部材１２ｄと、この付勢部材１２ｄを受ける受部材１２ｅとが設けられる。
これら段部１２ｂ１、付勢部材１２ｄおよび受部材１２ｅは、第２の係合部材１２の回転に抵抗を付与する回転抵抗付与機構として機能する。
【００２８】
詳細に説明すれば、受部材１２ｅは、略円盤状もしくは円柱状の部材であり、第２の回転軸１２ｂの基端側に一体回転可能に固定されている。
付勢部材１２ｄは、第２の回転軸１２ｂの基端側に環状に装着された板バネであり、受部材１２ｅと、第２の支持部材２２との間に挟まれるようにして配置される。そして、この付勢部材１２ｄにより、第２の回転軸１２ｂが基端側（図示の左側）へ付勢され、第２の回転軸１２ｂの段部１２ｂ１が第２の軸受１２ｃの端面に押し付けられる。
したがって、第２の係合部材１２に回転抵抗を付与することができ、例えば、第２の係合部材１２に処理対象物Ｂが保持されていない状態で、第２の係合部材１２が自由回転してしまうのを防ぐことができる。
【００２９】
また、第２の支持部材２２には、保持部１０の回転角度を検出するための角度検出部１２ｆが設けられる。
この角度検出部１２ｆは、保持部１０と一体的に回転する受部材１２ｅの回転角度を非接触で検出するようにしたエンコーダであり、ブラケット等の介して第２の支持部材２２の先端側に支持されている。
この角度検出部１２ｆの他例としては、ポテンショメータ方式角度検出センサや、その他の角度センサを用いることも可能である。
【００３０】
また、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２は、間隔を置いて略平行に設けられた棒状あるいは板状の部材であり、その基端側がベース部材２３に支持されている。
ベース部材２３は、第１及び第２の支持部材２１，２２に対する直交方向へ延設された中空状の部材であり、第１の支持部材２１をこの直交方向へ移動して開閉動作するように支持するとともに、第２の支持部材２２を移動不能に固定している。
このベース部材２３には、第１の支持部材２１を開閉動作させるための開閉動作機構５０が設けられる。
【００３１】
開閉動作機構５０は、ベース部材２３に固定されて第１の支持部材２１の基端側を第１の支持部材２１に直交する方向へスライドするように支持する支持レール５１と、第１の支持部材２１の基端側に固定されたラックギア５２と、ラックギア５２に噛み合うピニオンギア５３と、ピニオンギア５３を出力軸５４ａに固定した回転駆動源５４とを具備している。そして、この開閉動作機構５０は、回転駆動源５４の回転力により、第１の支持部材２１を移動して、第１の係合部材１１と第２の係合部材１２の間を開閉する。
【００３２】
回転駆動源５４は、電動の回転式モータ（図示せず）と、この回転式モータの回転を適宜に減速する調速機構（図示せず）とを有するギヤードモータであり、その出力軸５４ａを前方へ向けて、ベース部材２３に支持されている。
【００３３】
次に、上記構成の回転装置Ａについて、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
処理対象物Ｂを保持する際は、回転駆動源５４を制御することにより、第１の係合部材１１と第２の係合部材１２の間を開閉し、これらの間に処理対象物Ｂを挟み持つ。
この挟持状態において、駆動源４２への電力が遮断された場合には、一方向動力伝達機構４４の出力部４４ｂがロックされるため、保持部１０及び処理対象物Ｂが、自重等に起因して自由回転してしまうのを防ぐことができる。
そして、処理対象物Ｂの一方の面に対する切削加工等の処理が完了し、処理対象物Ｂを回転させる場合には、駆動源４２へ電力が供給される。この際、角度検出部１２ｆによる検出角度が、予め設定した目標値になるように、駆動源４２への供給電力を制御すれば、処理対象物Ｂを予め設定した角度で停止させることができる。
この停止状態では、前述したように、電力を遮断したとしても、出力部４４ｂがロックされるため、処理対象物Ｂが自由回転するのを防ぐことができる。
すなわち、上記構成の回転装置Ａによれば、処理対象物Ｂを保持して静止した状態を、電力を供給しつづけることなく維持することができる。
【００３４】
なお、上記実施態様によれば、駆動源４２として電動の回転式モータを用いたが、この駆動源の他例としては、エアー式の回転式モータや、出力軸を振動によって回転させる機構、これらの機構を適宜に組み合わせた機構等とすることが可能である。
【００３５】
また、上記実施態様によれば、調速機構４３として遊星歯車機構を用いたが、この調速機構の他例としては、複数の歯車を適宜に組み合わせた機構や、直動ねじ機構、ハーモニックドライブ（登録商標）を用いた機構、これらの機構を適宜に組み合わせた機構等とすることも可能である。
【００３６】
また、上記実施態様によれば、二つの支持部材２１，２２のうちの一方のみをスライドさせる態様としたが、他例としては、両方の支持部材２１，２２をスライドさせて、これらの間を開閉する構造とすることも可能である。
さらに他例としては、一方又は双方の支持部材２１，２２の基端側を軸支し、一方又は双方の支持部材２１，２２を回動させて、これらの先端側の係合部材１１，１２間を開閉する構造とすることも可能である。
【００３７】
また、上記実施態様によれば、第２の係合部材の回転に抵抗を付与する回転抵抗付与機構を、段部１２ｂ１、付勢部材１２ｄ（板バネ）及び受部材１２ｅ等により構成したが、この回転抵抗付与機構の他例としては、付勢部材１２ｄをコイルスプリングにした態様や、第２の係合部材１２を第２の支持部材２２に摺接させることで回転抵抗を付与するようにした態様等とすることも可能である。
【００３８】
また、上記実施態様によれば、角度検出部１２ｆを第２の係合部材１２側に設けたが、他例としては、角度検出部を、第１の係合部材１１側に設けて第１の係合部材１１の回転角度を検出することも可能である。
【００３９】
また、上記実施態様によれば、第１及び第２の支持部材２１，２２間を開閉するための回転駆動源５４としてギヤードモータを用いたが、回転駆動源５４の他例としては、上記駆動源ユニット４０と同構造のものを用いるようにしてもよい。この他例によれば、第１の係合部材１１と第２の係合部材１２の間に処理対象物Ｂを挟持した後、回転駆動源５４への電力供給を遮断した場合であっても、第１の係合部材１１と第２の係合部材１２の間が開放して、処理対象物Ｂが落下してしまうのを防ぐことができる。
【００４０】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：保持部
１１：第１の係合部材
１２：第２の係合部材
１２ｄ：付勢部材（回転抵抗付与機構）
１２ｆ：角度検出部
２１：第１の支持部材
２２：第２の支持部材
２３：ベース部材
３０：動力伝達機構
４０：駆動源ユニット
４１：ケース
４１ａ：収納室
４２：駆動源
４３：調速機構
４４：一方向動力伝達機構
４４ｃ，４４ｄ：係合子
４４ｅ，４４ｆ：カム面
４４ｇ：付勢部材
４４ａ：入力部
４４ｂ：出力部
Ａ：回転装置
Ｂ：処理対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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