特開 2023-109130 保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109130

(43)【公開日】2023-08-07

(54)【発明の名称】保持装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/04 20060101AFI20230731BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20230731BHJP

   B25J 15/06 20060101ALI20230731BHJP

   B23P 19/04 20060101ALI20230731BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/04 K

B23Q17/22 A

B25J15/06 C

B23P19/04 E

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088630

(22)【出願日】2022-05-31

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-07-05

(31)【優先権主張番号】111103405

(32)【優先日】2022-01-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】518435873

【氏名又は名称】東佑達自動化科技股▲ふん▼有限公司

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．５５， Ｘｉｎｊｉ ３ｒｄ Ｒｄ．， Ａｎｎａｎ Ｄｉｓｔ．， Ｔａｉｎａｎ Ｃｉｔｙ， ７０９４７ Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】チェン ミン トー

(72)【発明者】

【氏名】トゥー ミン リン

(72)【発明者】

【氏名】タイ ユィ リン

【テーマコード（参考）】

3C029

3C030

3C033

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C029AA03

3C029AA40

3C030BC02

3C033HH26

3C707AS08

3C707BS01

3C707CY13

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT01

3C707FU01

3C707HT36

3C707KS04

3C707KS20

3C707KS33

3C707KT01

3C707KT06

3C707KT18

3C707KV01

3C707LT06

3C707MT04

(57)【要約】

【課題】力センサの検知結果の精確性が改良される保持装置の提供。
【解決手段】上下に延伸する所定の縦方向Ｚへ延伸する案内レール３１１が形成されている案内台３１と、該案内台３１から縦方向Ｚに略直交する横方向Ｘへ延伸する固定台３２とを有する台座手段と、案内レール３１１に沿って移動可能に案内台３１に取り付けられる保持台４２を有する保持手段４と、縦方向Ｚに沿った回転軸を中心として回転自在に固定台３２の第２の貫通孔３２２を挿通する中空の吸着管と、保持手段４の保持台４２に保持されると共に、吸着管を回転駆動する回転駆動部と、を有する吸着手段と、保持手段４の保持台４２に取り付けられていると共に、固定台３２に当接して保持手段４の保持台４２の固定台３２に対する相対移動を感知する第１のセンサと、を有する保持装置を提供。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下に延伸する所定の縦方向へ延伸する案内レールが形成されている案内台と、該案内台から前記縦方向に略直交する横方向へ延伸する固定台とを有する台座手段と、
前記台座手段を駆動する駆動手段と、
前記案内レールに沿って移動可能に前記案内台に取り付けられる保持台を有する保持手段と、
前記保持手段により保持されてワークピースを吸着可能に構成された吸着手段と、
前記保持手段により保持されるセンサー手段と、
前記駆動手段と前記吸着手段と前記センサー手段に電気的に接続し、前記駆動手段と前記吸着手段と前記センサー手段を制御する制御手段と、を備え、
前記固定台には、前記保持手段に対応して該固定台を前記縦方向に沿って貫通する第１の貫通孔と、
前記吸着手段に対応して該固定台を前記縦方向に沿って貫通する第２の貫通孔と、が形成されており、
前記保持手段は、前記固定台の上方側にある当接ブロックと、前記当接ブロックから前記固定台の前記第１の貫通孔を挿通するように延伸して前記保持台に接続される延伸部とを更に有するように構成されており、
前記吸着手段は、前記縦方向に沿った回転軸を中心として回転自在に前記固定台の前記第２の貫通孔を挿通する中空の吸着管と、前記保持手段の前記保持台に保持されると共に、前記吸着管を回転駆動する回転駆動部と、を有するように構成されており、
前記センサー手段は、前記保持手段の前記保持台に取り付けられていると共に、前記固定台に当接して前記保持手段の前記保持台の前記固定台に対する相対移動を感知する第１のセンサと、前記保持手段の前記保持台に取り付けられていると共に、前記回転駆動部により回転駆動される前記吸着管の回転を測定する第２のセンサと、を有するように構成されている保持装置。

【請求項2】

前記案内レールは前記案内台に凹設されている溝として形成され、前記延伸部は前記当接ブロックより小径に形成されており、
前記第１の貫通孔内には、両端が前記固定台と前記保持台とに当接し、前記保持台を前記固定台から離れる方向へ付勢する弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。

【請求項3】

前記弾性部材は前記延伸部を囲むコイルバネであることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。

【請求項4】

前記吸着管内の空気を排出することにより該吸着管の管内を負圧にすることができるバキューム手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。

【請求項5】

前記センサー手段は、前記吸着管の下側から前記吸着管の管内の負圧により前記吸着管に吸着保持されるワークピースの画像を撮影するカメラを更に有し、
前記制御手段は、前記カメラにより撮影される画像データに基づいて、前記吸着手段の前記回転駆動部を制御することを特徴とする請求項４に記載の保持装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記回転駆動部を制御する際、前記第２のセンサにより測定される前記吸着管の回転データに基づいてフィードバック制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は保持装置に関し、特に、生産ラインにおいてワークピースを正しい角度で保持して加工機具に提供するための保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

生産ラインにおいてワークピースを正しい角度で保持して加工機具に提供するための従来の保持装置として、例えば特許文献１に開示されるスマートフォン用ＦＰＣケーブル自動組み立てシステムがある。該従来の保持装置では、負圧ノズルを用いて第１の端子頭部を吸着してスマートフォンの第１の端子ソケットの上方に移動してから、マニピュレーターで該第１の端子頭部を該第１の端子ソケット内に押し込むと同時に、力センサでマニピュレーターによる押し込む力を１０Ｎ以内に制御する構成になっている。

【0003】

この際、力センサはマニピュレーターと負圧ノズルとの間に介在して、マニピュレーターにより負圧ノズルに与える力を測定すると共に、マニピュレーターと負圧ノズルの全体的構造的強度を補強する役割も持っているため、該力センサの検知結果の精確性は当然影響を受ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】中国特許出願公開第１１２６５９１６９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記問題点に鑑みて、本発明は上記従来技術の欠点を解決する保持装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成すべく、本発明は、
上下に延伸する所定の縦方向へ延伸する案内レールが形成されている案内台と、該案内台から前記縦方向に略直交する横方向へ延伸する固定台とを有する台座手段と、
前記台座手段を駆動する駆動手段と、
前記案内レールに沿って移動可能に前記案内台に取り付けられる保持台を有する保持手段と、
前記保持手段により保持されてワークピースを吸着可能に構成された吸着手段と、
前記保持手段により保持されるセンサー手段と、
前記駆動手段と前記吸着手段と前記センサー手段に電気的に接続し、前記駆動手段と前記吸着手段と前記センサー手段を制御する制御手段と、を備え、
前記固定台には、前記保持手段に対応して該固定台を前記縦方向に沿って貫通する第１の貫通孔と、
前記吸着手段に対応して該固定台を前記縦方向に沿って貫通する第２の貫通孔と、が形成されており、
前記保持手段は、前記固定台の上方側にある当接ブロックと、前記当接ブロックから前記固定台の前記第１の貫通孔を挿通するように延伸して前記保持台に接続される延伸部とを更に有するように構成されており、
前記吸着手段は、前記縦方向に沿った回転軸を中心として回転自在に前記固定台の前記第２の貫通孔を挿通する中空の吸着管と、前記保持手段の前記保持台に保持されると共に、前記吸着管を回転駆動する回転駆動部と、を有するように構成されており、
前記センサー手段は、前記保持手段の前記保持台に取り付けられていると共に、前記固定台に当接して前記保持手段の前記保持台の前記固定台に対する相対移動を感知する第１のセンサと、前記保持手段の前記保持台に取り付けられていると共に、前記回転駆動部により回転駆動される前記吸着管の回転を測定する第２のセンサと、を有するように構成されている保持装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

上記構成により、本発明の保持装置は、吸着手段の吸着管がワークピースに接触して吸着する際、あるいはワークピースが他の加工対象に接触する際において発生する反力が吸着手段を保持する保持台の、該保持台を可動的に保持する固定台に対する相対移動として反映されるので、本発明の制御手段はセンサー手段においてこの相対移動を検知する第１のセンサからの検知結果に基づいて吸着手段及び台座手段を駆動する駆動手段に対する制御をリアルタイムで調整可能になり、この際、第１のセンサは吸着手段の吸着管とワークピースとの間に介在せず、そして保持台もしくは吸着手段を構造的にサポートする役割もないので、従来より正確な検知結果に基づいて制御を実行可能になることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の保持装置の実施形態の一部構成が示される側面図である。

【図2】同実施形態の電気的接続関係が示されるブロック図である

【図3】図１から一部構成を省略した側面図である。

【図4】図３に対応する上面図である。

【図5】図３におけるＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【図6】同実施形態の動作を示す説明図である。

【図7】同実施形態の動作を示す説明図である。

【図8】同実施形態の動作を示す説明図である。

【図9】同実施形態の動作を示す説明図である。

【図10】同実施形態のカメラにより撮影される画像の例示図である。

【図11】同実施形態のカメラにより撮影される画像との比較に用いられる目標画像の例示図である。

【図12】同実施形態の動作を示す説明図である。

【図13】同実施形態の動作を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に図面を参照して本発明の保持装置の実施形態について詳しく説明する。

【0010】

図１～図３に示されるように、本発明の保持装置は、生産ラインにおいてワークピース９１を正しい角度で保持して加工機具に提供するものであり、台座手段３と、台座手段３を駆動する駆動手段２と、台座手段３に取り付けられる保持手段４と、ワークピースを吸着可能に構成されて保持手段４に保持される吸着手段５と、バキューム手段６と、センサー手段７と、制御手段８と、を備える。

【0011】

図示のように、台座手段３は、上下に延伸する所定の縦方向Ｚへ延伸する案内レール３１１が形成されている案内台３１と、該案内台３１から該縦方向Ｚに略直交する横方向Ｘへ延伸する固定台３２とを有する。

【0012】

駆動手段２に関し、この実施形態では台座手段３を駆動するリニアモータであるが、図中では台座手段３の案内台３１が固定されている可動部２１のみが示されており、可動部２１及び可動部２１に固定されている案内台３１を駆動する駆動構成に関してはリニアモータを用いる従来技術を参照することで構成できるので、図中及び詳しい説明は省略されている。

【0013】

本発明は、駆動手段２で台座手段３を生産ラインにおいて駆動し、該保持装置により保持されるワークピースを該生産ラインに配置されている各加工機具に提供する。

【0014】

この実施形態において、台座手段３の案内台３１に形成されている案内レール３１１は、案内台３１に凹設されている溝として形成されている。

【0015】

台座手段３の固定台３２には、保持手段４に対応して該固定台３２を縦方向Ｚに沿って貫通する第１の貫通孔３２１と、吸着手段５に対応し、第１の貫通孔３２１の隣において該固定台３２を縦方向Ｚに沿って貫通する第２の貫通孔３２２と、が形成されている。

【0016】

図３～図５に示されているように、保持手段４は、案内レール３１１に嵌めこまれて該案内レール３１１に沿って移動可能に案内台３１に取り付けられる保持台４２と、固定台３２の上方側にある当接ブロック４１１と、当接ブロック４１１から固定台３２の第１の貫通孔３２１を挿通するように延伸して保持台４２に接続される延伸部４１２と、を有するように構成されている。

【0017】

また、この実施形態において、当接ブロック４１１は固定台３２の上方側から固定台３２に当接する円柱体であり、延伸部４１２は当接ブロック４１１より小径に形成された円柱体であり、第１の貫通孔３２１内には、両端が固定台３２と保持台４２とに当接し、保持台４２を固定台３２から離れる方向（図中の下方）へ付勢する弾性部材４１３が配置されており、弾性部材４１３は延伸部４１２を囲むコイルバネである。

【0018】

吸着手段５は、縦方向Ｚに沿った回転軸を中心として回転自在に固定台３２の第２の貫通孔３２２を挿通する中空の吸着管５１と、保持手段４の保持台４２に保持されると共に、吸着管５１を回転駆動する回転駆動部５２と、を有するように構成されている。

【0019】

この実施形態において、バキューム手段６は、例えば図中では示されていない連通管で吸着手段５の吸着管５１の管内と連通し、該管内の空気をポンプで排出して該吸着管５１の管内を負圧にすることにより、吸着管５１は下端にある開口でワークピース９１に当接して該ワークピース９１を吸着保持することができるようになる。負圧を造り出す技術に関しては周知されており、この明細書では詳しい説明を省略する。

【0020】

この実施形態において、センサー手段７は、保持手段４の保持台４２に取り付けられているセンサー保持部７１と、センサー保持部７１に配置されている第１のセンサ７２と、保持手段４の保持台４２に取り付けられていると共に、回転駆動部５２により回転駆動される吸着管５１の回転角度を測定する第２のセンサ７３と、吸着管５１の下側から吸着管５１の管内の負圧により吸着管５１に吸着保持されるワークピースの画像を撮影するカメラ７４（図９及び図２参照）と、を有するように構成されている。

【0021】

この実施形態において、第１のセンサ７２として力センサが用いられ、固定台３２に当接して保持手段４の保持台４２の固定台３２に対する相対移動を感知して検知結果を制御手段８に出力する。第２のセンサ７３として吸着管５１と同軸に配置されるロータリエンコーダが採用され、回転駆動部５２により駆動されて回転する吸着管５１の回転角度を測定して検知結果を制御手段８に出力する。

【0022】

制御手段８は、駆動手段２と吸着手段５とバキューム手段６とセンサー手段７に電気的に接続し、駆動手段２と吸着手段５とセンサー手段７を制御するものであり、本発明においては、カメラ７４により撮影される画像データに基づいて、吸着手段５の回転駆動部５２を制御し、そして回転駆動部５２を制御する際、第２のセンサ７３により測定される吸着管５１の回転データに基づいてフィードバック制御を実行する。

【0023】

次いで、各図面を参照して本発明の作動状況について詳しく説明する。

【0024】

図６に示されるように本発明の保持装置は、駆動手段２を作動させて台座手段３を移動し、台座手段３と共に移動する吸着手段５の吸着管５１をワークピース９１の上方に移動して該吸着管５１の下端開口をワークピース９１に当接させてから制御手段８の制御によりバキューム手段６を起動し、吸着手段５の吸着管５１の管内を負圧にすることでワークピース９１を吸着管５１の下端に吸着保持する。この際、ワークピース９１を安定に保持するためには吸着管５１の管内を真空にすることも可能であり、そして吸着手段５の吸着管５１をワークピース９１に当接させると、この当接による反作用、すなわち反力は吸着手段５を保持する保持台４２を経由してセンサー保持部７１及びセンサー保持部７１に配置される第１のセンサ７２を少しだけ台座手段３の固定台３２に対して上昇させるので、第１のセンサ７２はこの上昇、すなわち相対移動を感知して検知結果を制御手段８に出力し、この際、第１のセンサ７２が感知した力は吸着管５１がワークピース９１に当接する力に一致しているので、制御手段８は第１のセンサ７２の検知結果に基づいて台座手段３を駆動する駆動手段２を精密に制御し、吸着管５１がワークピース９１に当接する力を例えば２Ｎに制御することが可能となり、ワークピース９１がこの接触によって傷つけられるような状況を回避することができる。

【0025】

また、本発明の保持装置の吸着管５１により吸着保持されるワークピース９１に対して加工する際、加工機具の種類や加工箇所に応じて、回転駆動部５２は吸着管５１を回転駆動することにより、ワークピース９１を回転してその位置を微調整することができる。

【0026】

図２、図９、図１０に示されるように、カメラ７４は吸着管５１の下側から吸着管５１により吸着管５１に吸着保持されるワークピース９１の画像を撮影するので、例えば図１０に示されるようにカメラ７４により撮影される画像を、あらかじめ制御手段８に入力された図１１に示されるような目標画像と比較し、ワークピース９１の角度を調整する必要があると制御手段８が判断すると、制御手段８は回転駆動部５２を起動して吸着管５１を回転駆動することにより、ワークピース９１を回転して図１１に示される位置に微調整する。この際、吸着管５１及びワークピース９１が回転する角度はロータリエンコーダである第２のセンサ７３により測定されるので、制御手段８は第２のセンサ７３により測定される吸着管５１の回転データに基づいて回転駆動部５２に対してフィードバック制御を実行することができ、より精密な角度制御が期待できる。

【0027】

また、図２、図１２、図１３に示されるように、ワークピース９１を基板９２に装着する際、まず駆動手段２を作動させて台座手段３を移動し、台座手段３と共に移動する吸着手段５の吸着管５１に吸着保持されるワークピース９１を基板９２の上方に移動してから、駆動手段２を作動させて台座手段３を図中の下方へ移動して装着を完了するが、ワークピース９１が基板９２に当接する時に発生する反作用、すなわち反力は吸着手段５を保持する保持台４２を経由してセンサー保持部７１及びセンサー保持部７１に配置される第１のセンサ７２を少しだけ台座手段３の固定台３２に対して上昇させるので、第１のセンサ７２はこの上昇、すなわち相対移動を感知して検知結果を制御手段８に出力し、この際、第１のセンサ７２が感知した力は、ワークピース９１が基板９２に当接する力に一致しているので、制御手段８は第１のセンサ７２の検知結果に基づいて台座手段３を駆動する駆動手段２を精密に制御し、吸着管５１に吸着保持されるワークピース９１から基板９２に与える力を例えば２Ｎに制御することが可能となり、ワークピース９１や基板９２がこの装着作業によって傷つけられるような状況を回避することができる。それから、例えば制御手段８がバキューム手段６を制御して吸着管５１の管内に対して空気を供給することにより、吸着管５１の管内の負圧状態が解消されるようになり、ワークピース９１及び該ワークピース９１が装着される基板９２を本発明の保持装置からリリースすることができる。

【0028】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明の保持装置は、吸着手段の吸着管がワークピースに接触して吸着する際、あるいはワークピースが他の加工対象に接触する際において発生する反力が吸着手段を保持する保持台の、該保持台を可動的に保持する固定台に対する相対移動として反映されるので、本発明の制御手段はセンサー手段においてこの相対移動を検知する第１のセンサからの検知結果に基づいて吸着手段及び台座手段を駆動する駆動手段に対する制御をリアルタイムで調整可能になり、この際、第１のセンサは吸着手段の吸着管とワークピースとの間に介在せず、そして保持台もしくは吸着手段を構造的にサポートする役割もないので、従来より正確な検知結果に基づいて制御を実行することが期待できる。

【符号の説明】

【0030】

２ 駆動手段
２１ 可動部
３ 台座手段
３１ 案内台
３１１ 案内レール
３２ 固定台
３２１ 第１の貫通孔
３２２ 第２の貫通孔
４ 保持手段
４１１ 当接ブロック
４１２ 延伸部
４１３ 弾性部材
４２ 保持台
５ 吸着手段
５１ 吸着管
５２ 回転駆動部
６ バキューム手段
７ センサー手段
７１ センサー保持部
７２ 第１のセンサ
７３ 第２のセンサ
７４ カメラ
８ 制御手段
９１ ワークピース
９２ 基板
Ｘ 横方向
Ｚ 縦方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】