JPH04226886A - ロボットのツール保持機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明ははんだ付け、リードワイ
ヤカット、ボンディング等の作業を自動的に行うロボッ
トのツール保持機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりはんだ付け、リードワイヤカッ
ト、ボンディング等の作業をロボットシステムで自動化
することが行われている。かかるロボットシステムはロ
ボットとワーク搬送装置とから成る。ロボットはロボッ
ト本体に出力軸が取付けられ、この出力軸の移動によっ
て下記するツールが３次元上のプログラムで決められた
作業ポイントに位置される。前記出力軸の先端にはツー
ル取付部材が固定され、このツール取付部材に作業目的
に合ったツールが取付けられている。

【０００３】一方、ワーク搬送装置は複数の対象ワーク
を移動可能に設けられると共に各対象ワークを順次作業
位置に位置できるよう構成されている。而して、任意の
対象ワークが作業位置に移動によって位置されると、ロ
ボットのツールがプログラムで定められた作業ポイント
に順次変位されてはんだ付け、リードワイヤカット等の
作業が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、例えば図１２
に示す如く、ツールがはんだごて８の場合において、対
象ワークである電子部品１１のリードワイヤ１１ａが何
らかの原因で途中で折曲しておりリードワイヤ１１ａの
先端部分がはんだごて８の移動軌跡上であるときにはは
んだごて８がリードワイヤ１１ａに接触する。すると、
リードワイヤ１１ａよりはんだごて８が外力を受け、又
、その反作用としてはんだごて８よりリードワイヤ１１
ａが外力を受け、これによってロボット側や電子部品側
に不要の外力が作用して歪み、変形、破損等が生じる場
合があった。

【０００５】かかる事故は上記した如くリードワイヤ１
１ａが途中で折曲している場合のみならず、又、ツール
がはんだごて８以外の場合において、ツールと対象ワー
クとの相対的な位置が何らかの原因でシフトした場合に
生じる可能性があり、事故が生じるとロボットシステム
の作業を一旦停止せざるを得ない場合もある。

【０００６】そこで、本発明はツールに対する対象ワー
クの相対的な位置が何らかの原因でシフトしており、ツ
ールが対象ワークに接触してもロボット側や対象ワーク
側の歪み、変形、破損等を防止できると共に連続的な作
業を可能とするロボットのツール保持機構を提供するこ
とを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係るロボットのツール保持機構は、ロボット
本体の出力軸に保持部材を設け、ツールを取付けるツー
ル取付部材を設け、このツール取付部材を基準位置に対
して少なくとも一軸方向に一定範囲だけ回転自在に前記
保持部材に設け、前記ツール取付部材が前記基準位置か
ら変位する位置で前記基準位置へ自動的に復帰させる復
帰手段を設けたものである。

【０００８】

【作用】何らかの原因でツールに対する対象ワークの相
対的位置にずれが生じた場合において、ツールが対象ワ
ークに接触して不要な外力を受けると、ツール取付部材
が出力軸に対して回転して外力をまともに受けず、又、
外力が除かれると復帰手段にてツールが基準位置に戻さ
れる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１乃至図３には本発明の第１実施例が示されてい
る。図１乃至図３において、ロボット本体の出力軸１は
駆動手段にて３次元方向に移動され、この移動によって
下記のツールが３次元上のプログラムで決められた作業
ポイントに位置される。

【００１０】この出力軸１の先端には保持部材２がボル
ト３にて締結され、この保持部材２には円筒状の外輪部
２ａが設けられている。この外輪部２ａの内側には円筒
状の内輪部材４が一定間隔を隔てて配置され、内輪部材
４は外輪部２ａに対して第１回転手段５にて一方向に一
定範囲（図１のα）だけ回転される。

【００１１】第１回転手段５は外輪部２ａの１８０°対
向位置の内壁に固定された軸受５ａと内輪部材４の１８
０°対向位置の外壁に固定されて前記軸受５ａに圧入さ
れた軸５ｂとから成る。

【００１２】内輪部材４のさらに内側にはツール取付部
材６が配置され、ツール取付部材６は内輪部材４に対し
て第２回転手段７にて第１回転手段５とは直交する方向
に一定範囲（図３のβ）だけ回転される。即ち、この第
１実施例ではツール取付部材６は保持部材２に内輪部材
４を介して取付けられている。

【００１３】第２回転手段７は第１回転手段５とは９０
°回転した位置に配置され、第１回転手段５と同様の軸
受７ａと軸７ｂとから成る。ツール取付部材６には取付
孔６ａが形成され、この取付孔６ａにツールであるはん
だごて８が挿入状態で取付けられている。はんだごて８
は第１回転手段５と第２回転手段７にて直交する二方向
に基準位置ｃを中心として一定範囲だけそれぞれ回転さ
れる。

【００１４】又、前記外輪部２ａの後面には支持キャッ
プ９が配置され、外輪部２ａのネジ部２ａ１に支持キャ
ップ９のネジ部９ａが螺入されて取付けられている。支
持キャップ９の中心にははんだごて８が挿入される孔９
ｂが形成され、この孔９ｂの周縁にバネ保持突部９ｃが
設けられている。

【００１５】このバネ保持突部９ｃには復帰バネ１０の
一端が支持され、この復帰バネ１０の他端が前記ツール
取付部材６のバネ保持凹部６ｂに支持されている。この
復帰バネ１０のバネ力にてツール取付部材６及びはんだ
ごて８は回転自在にもかかわらず基準位置ｃに位置され
、基準位置ｃより変位した場合には復帰バネ１０のバネ
力で基準位置ｃへ戻り、復帰バネ１０は復帰手段として
構成されている。

【００１６】一方、ロボットシステムは上記のロボット
と対象ワークを搬送するワーク搬送装置とから成り、ワ
ーク搬送装置は従来例と同じため説明を省略する。

【００１７】上記構成において、任意の対象ワークが作
業位置に移動されると、ロボットのはんだごて８がプロ
グラムで定められた作業ポイントに順次変位されてはん
だ付け作業が行われる。ここで、図１２に示すように対
象ワークである電子部品１１のリードワイヤ１１ａが何
らかの原因で途中で折曲しておりリードワイヤ１１ａの
先端部分がはんだごて８の移動軌跡上であるときにはは
んだごて８がリードワイヤ１１ａに接触する。

【００１８】すると、はんだごて８がリードワイヤ１１
ａより外力を受けるが、はんだごて８は外力によって回
転モーメントを受けて回転する。従って、はんだごて８
はリードワイヤ１１ａよりまともに外力を受けず、又、
電子部品１１もはんだごて８からの反作用を受けない。

【００１９】ここで、はんだごて８は直交する二方向に
回転可能であるため、回転に自由度がありあらゆる方向
からの外力にも対応できる。そして、はんだごて８が次
の作業ポイントに移動するためリードワイヤ１１ａより
離れると復帰バネ１０のバネ力にてはんだごて８が基準
位置ｃに戻り、次の作業ポイントでのはんだ付け作業が
可能となる。

【００２０】図４乃至図６には本発明の第２実施例が示
されている。図４乃至図６において、この第２実施例の
ツール保持機構と前記第１実施例のものとを比較するに
、第２実施例では内輪部材を設けることなく外輪部２ａ
に直接ツール取付部材６を軸受１２ａと軸１２ｂから成
る回転手段１２にて回転自在に支持しており、第１実施
例と異なり一方向にのみ一定範囲（図６のβ）だけ回転
できるよう構成されている。他の構成は第１実施例と同
じのため図面に同一符号を付してその説明を省略する。

【００２１】この第２実施例においても前記第１実施例
とほぼ同様の作用・効果を有するが、はんだごて８は一
方向にしか回転できないため第１実施例に較べてあらゆ
る方向からの外力への対応性に劣る。

【００２２】図７及び図８には本発明の第３実施例が示
されている。図７及び図８において、ロボット本体の出
力軸１は前記第１実施例と同様に駆動手段にて３次元方
向に移動可能に構成され、この出力軸１の先端には保持
部材２の連結部材２ｂがボルト３にて締結されている。

【００２３】この保持部材２は連結部材２ｂとこの連結
部材２ｂの下方にボルト３にて締結されたスプライン軸
２ｃとから成り、スプライン軸２ｃの下端には軸受１３
を介してツール取付部材６が回転自在に支持され、ツー
ル取付部材６のスラスト方向は座金１４及びネジ１５で
規制されている。ツール取付部材６には取付孔（図示せ
ず）が形成され、この取付孔にツールであるはんだごて
８が挿入状態で取付けられている。

【００２４】又、ツール取付部材６には一対のローラ１
６が回転自在に支持され、このローラ１６の上面にはス
プラインナット１７のフランジ１７ａの傾斜面１７ａ１
が当接している。スプラインナット１７はスプライン軸
２ｃに挿入されて連結部材２ｂとツール取付部材６との
間に配置されている。スプラインナット１７の回転はス
プライン軸２ｃの上部形状を丸形以外の形状にしたり、
回転阻止用の凹凸を設けたりして阻止されている。この
スプラインナット１７と連結部材２ｂとの間には復帰バ
ネ１０が介在され、このバネ力によってローラ１６はフ
ランジ１７ａの傾斜面１７ａ１から下方向に押圧力を受
けている。

【００２５】従って、はんだごて８が何ら外力を受けな
いときには図７に示すように、左右傾斜の境界位置に位
置してはんだごて８は基準位置ｃに位置し、この基準位
置ｃより変位した場合には復帰バネ１０のバネ力で基準
位置ｃへ戻り、復帰バネ１０、スプラインナット１７及
びローラ１６は復帰手段として構成されている。

【００２６】この第３実施例においても、第１及び第２
実施例と同様にはんだごて８がリードワイヤ１１ａに接
触して外力を受けると、この外力による回転モーメント
ではんだごて８が回転しローラ１６が傾斜面１７ａ１を
ころがりスプラインナット１７が上方に変位する。

【００２７】そして、はんだごて８がリードワイヤ１１
ａより離れて外力を受けなくなると、復帰バネ１０のバ
ネ力にてスプラインナット１７が下方に変位しローラ１
６が傾斜面１７ａ１の左右傾斜の境界位置に戻ってはん
だごて８が基準位置ｃに戻るため、第２実施例と同様の
作用・効果がある。

【００２８】但し、第１及び第２実施例は復帰バネ１０
のバネ力が平衡になる位置を基準位置ｃとするため復帰
力が弱いが、第３実施例の場合は復帰手段を復帰バネ１
０、スプラインナット１７及びローラ１６によって構成
し、復帰バネ１０の所定のバネ力が作用する位置を基準
位置ｃとするため復帰力が強く迅速且つ確実に基準位置
ｃに復帰するという利点がある。

【００２９】図９乃至図１１には本発明の第４実施例が
示されている。図９において、ロボット本体の出力軸１
は前記第１実施例と同様に駆動手段にて３次元方向に移
動可能に構成され、この出力軸１の先端に保持部材２が
ボルト３にて締結されている。

【００３０】この保持部材２にはツール取付部材６の回
転軸２０が軸受２１を介して回転自在に支持されている
。回転軸２０の先端側にはシャフトナット２２が組み付
けられて回転軸２０が抜けないようになっている。

【００３１】また、保持部材２には直動ガイド２３が固
定され、この直動ガイド２３に可動部材２４が図９の矢
印方向にスライド自在に取り付けられている。可動部材
２４には、図１０の（ａ）に示すように、左右対称の傾
斜面２４ａが形成され、この左右の傾斜面２４ａは中央
の境界位置（基準位置ｃ）から遠ざかれば遠ざかるほど
前記回転軸２０からの距離が近くなるよう形成されてい
る。

【００３２】この傾斜面２４ａにはツール取付部材６の
ローラ１６が当接していると共に前記可動部材２４の両
端と保持部材２との間には復帰バネ１０が掛けられて前
記ローラ１６を押圧している。図１０の（ａ），（ｂ）
に示すようにローラ１６は左右の傾斜面２４ａの境界位
置（中心）で安定するため、この位置が基準位置ｃとな
る。図１０及び図１１において、Ｐは可動部材２４がロ
ーラ１６に及ぼす力であり、Ｎはその反作用としてロー
ラ１６が可動部材２４に及ぼす力である。復帰バネ１０
、可動部材２４及びローラ１６は復帰手段として構成さ
れている。

【００３３】前記ツール取付部材６にはツールであるエ
アニッパ２５が取付けられている。尚、エアニッパ２５
は逃げ方向が一方向でも十分なため第４実施例ではツー
ルとしてエアニッパ２５を用いた。

【００３４】この第４実施例においても、上記の実施例
と同様にエアニッパ２５がリードワイヤ１１ａに接触し
て外力を受けると、図１１の（ａ）に示すようにこの外
力による回転モーメントでローラ１６が傾斜面２４ａを
ころがり可動部材２４が復帰バネ１０に抗して変位する
。

【００３５】そして、エアニッパ２５がリードワイヤ１
１ａより離れて外力を受けなくなると、図１１の（ｂ）
に示すようなＮ２（Ｎの分力）の外力がローラ１６に作
用してローラ１６が基準位置ｃに戻るため、第３実施例
と同様の作用・効果がある。

【００３６】尚、この第１乃至第３実施例においてはツ
ールがはんだごて８の場合を示したが、これに限定され
るものではなくエアニッパ、ディスペンサ、クランプバ
ンド等であってもよく、また、第４実施例においても同
様である。また、第１乃至第４実施例においては復帰手
段を復帰バネ１０のバネ力を利用して構成したが、ゴム
やベローズなどの弾性体の弾性力等を用いて構成しても
よい。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、対象
ワークとツールのいずれか一方又は双方が変位してツー
ルが対象ワークの所定位置に変位されて所定の動作を行
うロボットにおいて、ロボット本体の出力軸に保持部材
を設け、この保持部材にツール取付部材を基準位置に対
して一定範囲だけ回転自在に設け、前記ツール取付部材
が基準位置から変位する位置で前記基準位置へ自動的に
復帰させる復帰手段を設けたので、ツールが回転するこ
とで外力を吸収でき、又、外力が除かれると復帰手段に
てツールが基準位置に戻されるため、ツールが外力をま
ともに受けることによって生じるロボット側や対象ワー
ク側の歪み、変形、破損等を防止することができると共
に連続的に作業できロボット作業の生産性の向上になる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ツール保持機構の断面図（第１実施例）。

【図２】図１のＡ矢視断面図（第１実施例）。

【図３】ツール保持機構の底面図（第１実施例）。

【図４】ツール保持機構の断面図（第２実施例）。

【図５】図４のＢ矢視断面図（第２実施例）。

【図６】ツール保持機構の底面図（第２実施例）。

【図７】ツール保持機構の一部破断正面図（第３実施例
）。

【図８】ツール保持機構の底面図（第３実施例）。

【図９】ツール保持機構の正面図（第４実施例）。

【図１０】（ａ）は図９のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は基
準位置のローラが受ける外力を示す図（第４実施例）。

【図１１】（ａ）は変位した状態における図９のＡ−Ａ
線断面図、（ｂ）は変位位置のローラが受ける外力を示
す図（第４実施例）。

【図１２】作用を説明する図。

【符号の説明】

１…出力軸、２…保持部材、６…ツール取付部材、８…
はんだごて（ツール）、１０…復帰バネ（復帰手段）、
１６…ローラ（復帰手段）、１７…スプラインナット（
復帰手段）、２４…可動部材（復帰手段）、２５…エア
ニッパ（ツール）、ｃ…基準位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロボット本体の出力軸に保持部材を設
   け、ツールを取付けるツール取付部材を設け、このツー
   ル取付部材を基準位置に対して少なくとも一軸方向に一
   定範囲だけ回転自在に前記保持部材に設け、前記ツール
   取付部材が前記基準位置から変位する位置で前記基準位
   置へ自動的に復帰させる復帰手段を設けたことを特徴と
   するロボットのツール保持機構。