直交型組付装置
【課題】大型化を招くことなく、ワークを移動させることのできる範囲を拡大可能な直交型組付装置を提供する。
【解決手段】レールとレールに沿って移動する移動部材からなるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダによって、ワークＷを把持するワーク把持部１６を移動させる。さらに、ワーク把持部１６をワークＷに接触して把持するマニュピレータ部１６ａと、このマニュピレータ部１６ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち少なくとも一つの軸方向へ移動させるマニュピレータ稼働部１６ｂによって構成する。これにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダによってワークＷを移動させることのできる範囲に加えて、マニュピレータ稼動部１６ｂによる移動範囲を拡大できる。
【解決手段】レールとレールに沿って移動する移動部材からなるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダによって、ワークＷを把持するワーク把持部１６を移動させる。さらに、ワーク把持部１６をワークＷに接触して把持するマニュピレータ部１６ａと、このマニュピレータ部１６ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち少なくとも一つの軸方向へ移動させるマニュピレータ稼働部１６ｂによって構成する。これにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダによってワークＷを移動させることのできる範囲に加えて、マニュピレータ稼動部１６ｂによる移動範囲を拡大できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに直交する３つの軸方向にワークを移動させる直交型組付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、ワーク把持部にてワークを把持し、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの軸方向に把持したワークを移動させる３軸式の直交型組付装置が開示されている。さらに、特許文献１には、この直交型組付装置を、ワーク（部品）を組付対象物の所望の部位へ組み付ける組付手段として用いた例が開示されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１の直交型組付装置は、水平面上にＸ軸およびＹ軸を定義し、鉛直方向をＺ軸と定義したときに、部品が載せられたパレットをＹ軸方向に移動させる平板面（ステージ）を有する移動ステージ機構、ワーク把持部をＺ軸方向に移動させるＺ軸ローダ、および、ワーク把持部およびＺ軸ローダをＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダを備えて構成されている。
【０００４】
そして、組付手段として用いる際には、移動ステージ機構を作動させることによってパレット上に載せられた部品をワーク把持部が把持可能な位置へ移動させ、さらに、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダを作動させることによってワーク把持部を移動させて、把持された部品をパレットから組付対象物の所望の部位へ移動させている。
【０００５】
なお、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダは、それぞれ軸方向に延びるレールを有し、レールの長手方向一端側から他端側へ至る範囲内で、ワーク把持部をレールに沿って移動させる構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６４２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の直交型組付装置は、特許文献１にも記載されているように、複数台並べられて１つの製造ラインを形成するために用いられる。組付対象物には複数の部品が取り付けられるので、複数の直交型組付装置をそれぞれの部品を組み付ける専用組付手段として用いるとともに、それぞれの部品の組み付けと同時に、その他の加工（例えば、接着剤の塗布）を施す加工手段として直交型組付装置を用いることができるからである。
【０００８】
ところが、特許文献１の直交型組付装置のように、部品が載せられたパレットをＹ軸方向に移動させる移動ステージ機構を採用すると、移動ステージ機構が稼動した際に他の直交型組付装置と干渉しないように、それぞれの直交型組付装置同士を間隔を開けて配置しなければならない。そのため、製造ライン全体として大型化してしまうことが問題となる。
【０００９】
このような製造ライン全体としての大型化を抑制する手段として、移動ステージ機構を廃止して、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダと同様の構成のＹ軸ローダで、ワーク把持部をＹ軸方向に移動させる手段が考えられる。しかしながら、ローダの稼動範囲はレールの軸方向長さによって決定されてしまうため、ワーク把持部の移動範囲が狭くなり、ワーク把持部がワークを移動させることのできる範囲が狭くなってしまう点で問題となる。
【００１０】
上記点に鑑み、本発明では、大型化を招くことなく、ワークを移動させることのできる範囲を拡大可能な直交型組付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ワーク（Ｗ）を把持するワーク把持部（１６）と、ワーク把持部（１６）を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダ（１３）と、ワーク把持部（１６）を、Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸ローダ（１４）と、ワーク把持部（１６）を、Ｚ軸方向へ移動させるＺ軸ローダ（１５）とを備える直交型組付装置であって、
ワーク把持部（１６）は、ワーク（Ｗ）に接触して把持するマニュピレータ部（１６ａ）、および、マニュピレータ部（１６ａ）を前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向に移動させるマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有している直交型組付装置を特徴とする。
【００１２】
これによれば、ワーク把持部（１６）を、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ（１３、１４、１５）にて、移動させるので、複数の直交型組付装置を一方向に並べて配置して製造ラインを形成した際に、移動ステージ機構を採用する場合のように移動ステージ機構と他の直交型組付装置との干渉を考慮する必要がなく、それぞれの直交型組付装置を隣接配置できる。従って、製造ラインの大型化を抑制できる。
【００１３】
さらに、ワーク把持部（１６）がマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有しているので、マニュピレータ部（１６ａ）に把持されたワーク（Ｗ）を移動させることのできる範囲をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち少なくとも一つの軸方向に拡大することができる。従って、大型化を招くことなく、ワーク（Ｗ）を移動させることのできる範囲を拡大することができる。
【００１４】
なお、本請求項における「マニュピレータ部（１６ａ）」には、複数の先端部によってワーク（Ｗ）を挟み込むように把持する機構、負圧を発生させてワーク（Ｗ）を吸着して把持する機構等、ワーク（Ｗ）と接触して把持する機構が広く含まれる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の直交型組付装置において、マニュピレータ部（１６ａ）は、複数設けられており、マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記マニュピレータ部（１６ａ）同士の距離を変更可能に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、マニュピレータ部（１６ａ）が複数設けられているので、同時に複数のワーク（Ｗ）を移動させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の直交型組付装置において、稼動部（１６ｂ）は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向にスライドさせるスライド機構によって構成されていてもよい。また、請求項４に記載の発明のように、請求項１または２に記載の直交型組付装置において、マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちマニュピレータ部（１６ａ）の移動方向とは異なる方向を中心軸として回転する回転機構によって構成されていてもよい。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の直交型組付装置の外観斜視図である。
【図２】第１実施形態の直交型組付装置の上面図である。
【図３】第１実施形態のワーク把持部の正面図である。
【図４】第１実施形態の部品製造ラインの外観斜視図である。
【図５】第２実施形態のワーク把持部の外観斜視図である。
【図６】他の実施形態におけるマトリックストレイとワーク把持部に把持されるケースの順序を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の直交型組付装置１０の外観斜視図であり、図２は、直交型組付装置１０の上面図、すなわち図１のＺ軸方向上方側から見た図である。直交型組付装置１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの軸方向にワークＷを移動させるものである。
【００２１】
従って、直交型組付装置１０は、ワークＷを組付対象物に組み付ける部品組付手段として用いられるだけでなく、例えば、ワークＷをパレットに収納する部品排出手段等として用いることもできる。つまり、本実施形態の「直交型組付装置」という用語は、部品組付手段という意味に限定されることなく、様々な用途に用いることのできる汎用装置の総称として用いられている。
【００２２】
本実施形態の直交型組付装置１０では、図１に示すように、水平面上に互いに直交するＸ軸およびＹ軸が定義され、鉛直方向（上下方向）にＺ軸が定義される。直交型組付装置１０は、略直方体状の金属製の筐体であるベース１１を備え、このベース１１に、コンベア１２、Ｘ軸ローダ１３、Ｙ軸ローダ１４、Ｚ軸ローダ１５およびワーク把持部１６等が取り付けられることによって構成されている。
【００２３】
まず、ベース１１は、直交型組付装置１０の下方側に位置付けられ、その上面（天盤面）１１ａは水平面を形成している。この上面１１ａは、コンベア１２等が取り付けられる際、あるいは、複数のワークＷを収納するマトリックスパレット１７が配置される際の定盤となる。
【００２４】
マトリックスパレット１７は、平板状部材に複数の凹み部１７ａを形成したもので、それぞれの凹み部１７ａにワークＷが１個ずつ収容される。また、マトリックスパレット１７は、ベース１１の後面側（図１ではＸ軸方向紙面奥側）に配置されるパレタイザ（パレット搬送装置）１８によって、ベース１１の上面１１ａに配置され、ワークＷの取出あるいは収納の完了後、ベース１１の上面１１ａから撤去される。
【００２５】
また ベース１１の内部には、コンベア１２、Ｘ軸ローダ１３、Ｙ軸ローダ１４、Ｚ軸ローダ１５およびワーク把持部１６等の作動を制御する図示しない制御装置等が収容されている。さらに、ベース１１の前面側（図１ではＸ軸方向紙面手前側）には、ユーザが操作信号を入力する操作信号入力手段および直交型組付装置１０の作動状態を表示する作動状態表示手段としての機能を兼ね備える操作パネル１１ｂが取り付けられている。
【００２６】
なお、本実施形態のベース１１のＸ軸方向の奥行寸法は、７００〜８００ｍｍ程度であり、Ｙ軸方向の幅寸法は、２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であり、Ｚ軸方向の高さ寸法は、７００ｍｍ〜８００ｍｍ程度である。
【００２７】
次に、コンベア１２は、ワークＷあるいは組付対象物等をＹ軸方向に搬送して位置決めする搬送手段であり、ベース１１の上面１１ａ上に配置されている。本実施形態では、コンベア１２として、樹脂あるいはゴム製の輪状のベルトを電動モータにて回転させることによって、当該ベルトの上に搬送用トレイ１２ａを載せて移動させる、いわゆるベルトコンベアを採用している。
【００２８】
もちろん、駆動用のローラを電動モータで回転させることによって、ローラの上に載せられた平板状の搬送用トレイ１２ａをローラの回転方向に移動させるローラ型搬送機構を採用してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態のコンベア１２では、ワークＷあるいは組付対象物等をＹ軸方向に搬送するので、ローラの回転軸はＸ軸方向に平行となる。また、本実施形態では、２台のコンベア１２ｂ、１２ｃをＸ軸方向に２台並べて配置している。もちろん、コンベア１２の数はこれに限定されない。
【００３０】
さらに、本実施形態の各コンベア１２ｂ、１２ｃの搬送方向は、逆方向になっており、一方のコンベアは、搬送用トレイ１２ａ上にワークＷあるいは組付対象物等が載せられて部品組付用等に用いられ、他方のコンベアは、ワークＷあるいは組付対象物等が回収された後の空になった搬送用トレイ１２ａを戻すリターン用に用いられている。もちろん、コンベア１２ｂ、１２ｃの搬送方向を同一方向として、双方のコンベア１２ｂ、１２ｃを部品組付用等に用いてもよい。
【００３１】
また、ベース１１の上面１１ａには、Ｚ軸方向に向かって延びる支柱１１ｃが設けられている。この支柱１１ｃは、Ｘ軸ローダ１３を支持する支持部材であり、本実施形態では、２本の支柱によってＸ軸ローダ１３を支持している。
【００３２】
Ｘ軸ローダ１３は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１３ａ、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａに沿ってＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動部材１３ｂ等を有して構成されている。より具体的には、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａの内部には、電動モータ、この電動モータに直結されて回転駆動されるシャフト、シャフトを回転可能に支持する軸受部等（いずれも図示せず）が配置されている。
【００３３】
さらに、シャフトの外表面にはネジ山が形成されており、Ｘ軸方向移動部材１３ｂには、このシャフトが螺合されるネジ穴が形成されている。また、Ｘ軸方向移動部材１３ｂは、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａに嵌め込まれることによって、Ｘ軸周りの回転が規制されている。従って、電動モータがシャフトを回転させると、Ｘ軸方向移動部材１３ｂをＸ軸方向ガイドレール１３ａに沿って移動させることができる。
【００３４】
Ｘ軸ローダ１３のＸ軸方向移動部材１３ｂには、Ｙ軸ローダ１４が連結されている。Ｙ軸ローダ１４の基本的構成は、Ｘ軸ローダ１３と同様である。従って、Ｙ軸ローダ１４も、Ｙ軸方向に延びるＹ軸方向ガイドレール１４ａ、Ｙ軸方向ガイドレール１４ｂに沿ってＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動部材１４ｂ等を有して構成されている。
【００３５】
さらに、Ｙ軸ローダ１４のＹ軸方向移動部材１４ｂには、Ｚ軸ローダ１５が連結されている。Ｚ軸ローダ１５の基本的構成は、Ｘ軸、Ｙ軸ローダ１３、１４と同様である。従って、Ｚ軸ローダ１５も、Ｚ軸方向に延びるＺ軸方向ガイドレール１５ａ、Ｚ軸方向ガイドレール１５ａに沿ってＺ軸方向に移動するＺ軸方向移動部材１５ｂ等を有して構成されている。
【００３６】
Ｚ軸ローダ１５のＺ軸方向ガイドレール１５ａの最下端部には、ワークＷを把持するワーク把持部１６が連結されている。従って、Ｚ軸ローダ１５は、ワーク把持部１６をＺ軸方向へ移動させる機能を果たし、Ｘ軸ローダ１３は、ワーク把持部１６をＺ軸ローダ１５とともにＸ軸方向へ移動させる機能を果たし、Ｙ軸ローダ１４は、ワーク把持部１６をＸ軸、Ｚ軸ロータ１３、１５とともにＹ軸方向へ移動させる機能を果たす。
【００３７】
ワーク把持部１６の詳細構成については、図３を用いて説明する。なお、図３は、ワーク保持部１６を図１のＸ軸方向から見た正面図である。ワーク把持部１６は、図３に示すように、ワークＷに接触して把持する２つのマニュピレータ部１６ａと、２つのマニュピレータ部１６ａの少なくとも一方をＸ軸方向に移動させて、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のＹ軸方向距離を変化させるマニュピレータ稼働部１６ｂを有している。
【００３８】
マニュピレータ部１６ａは、複数個の先端爪部１６ｃを有している。そして、これらの先端爪部１６ｃを、マニュピレータ部１６ａの内部に配置された小型電動アクチュエータによって駆動し、先端爪部１６ｃ同士の相対距離を変化させることで、ワークＷを把持し、あるいは、把持しているワークＷを開放することができる。
【００３９】
つまり、先端爪部１６ｃ同士の距離を拡大した状態で（すなわち、複数の先端爪部１６ｃを開いた状態で）、先端爪部１６ｃをワークＷの外周側に移動させ、先端爪部１６ｃ同士の距離を縮小することで（すなわち、複数の先端爪部１６ｃを閉じることで）、ワークＷの外周側を摘んで把持することができる。さらに、ワークＷを保持した状態で、先端爪部１６ｃ同士の距離を拡大することで、把持しているワークＷを開放することができる。
【００４０】
マニュピレータ稼働部１６ｂは、その軸方向がＹ軸方向に平行な円筒状のシリンダ１６ｄ、シリンダ１６の内部にＹ軸方向に移動可能に嵌挿されたピストン１６ｅ、および、シリンダ１６ｄ内部に配置されてピストン１６ｅをシリンダ１６ｄの内部に収容する方向に荷重を付加するスプリング等を有するスライド機構で構成されている。
【００４１】
さらに、２つのマニュピレータ部１６ａのうち一方がシリンダ１６ｄに連結され、他方がピストン１６ｅに連結され、シリンダ１６ｄの内部には、図示しない開閉弁を介して高圧空気が導入可能に構成されている。
【００４２】
従って、開閉弁を開いてシリンダ１６ｄ内部に高圧空気が導入されることによって、図３の実線に示すように、スプリングの荷重に逆らってピストン１６ｅがシリンダ１６ｄの内部から外部側へ移動する。これにより、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のシリンダ１６ｄの軸方向の距離、すなわちＹ軸方向距離を拡大させることができる。
【００４３】
そして、シリンダ１６ｄ内部の高圧空気を開放すると、図３の破線に示すように、スプリングの荷重によってピストン１６ｅがシリンダ１６ｄの内部へ戻る。これにより、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のシリンダ１６ｄの軸方向の距離が縮小させることができる。
【００４４】
次に、図４を用いて、上記構成の直交型組付装置１０を複数台並べて形成した部品製造ライン１００について説明する。具体的には、本実施形態の部品製造ライン１００は、４台の直交型組付装置１０をＹ軸方向に並べて形成したものであり、内部に電子部品が組み付けられる基板を有するカップ状のケースに対して、電子部品である半導体チップを組み付ける電子部品組付製造ラインとして形成されている。
【００４５】
なお、図４は、部品製造ライン１００の外観斜視図であり、以下の説明では、４台の直交型組付装置１０を区別するために、それぞれの直交型組付装置１０を組付工程の順に第１〜第４直交型組付装置１０ａ〜１０ｄと表現する。
【００４６】
部品製造ライン１００において、第１〜第４直交型組付装置１０ａ〜１０ｄのコンベア１２は、複数のローラを組み合わせて構成される連結部によって、連結されている。従って、コンベア１２によって搬送される搬送用トレイ１２ａは、第１直交型組付装置１０ａのコンベア１２→第２直交型組付装置１０ｂのコンベア１２→第３直交型組付装置１０ｃのコンベア１２→第４直交型組付装置１０ｄのコンベア１２の順に搬送される。
【００４７】
まず、第１直交型組付装置１０ａでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ベース１１の上面１１ａに配置されたケース用のマトリックスパレット１７に収納されているケースを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００４８】
ここで、本実施形態のケースは、Ｚ軸方向から見たときの外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさとなっており、ケース用のマトリックスパレット１７に収納されたケースは、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔で収納されている。そこで、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、マトリックスパレット１７に収納されたケースの間隔に適合する寸法に拡大させている。
【００４９】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上の所望の部位へ、ケースを把持した状態のワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持されたケースが、コンベア１２によって搬送される２つの搬送用トレイ１２ａ上に配置される。
【００５０】
この際、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、２つの搬送用トレイ１２ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。従って、双方の搬送用トレイ１２ａの所望の部位へ、それぞれのケースを配置することができる。
【００５１】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第１直交型組付装置１０ａは、ワークＷを所望の場所へ順次配置する部品投入手段として用いられている。さらに、第１直交型組付装置１０ａにおけるワークＷはケースとなる。
【００５２】
次に、第２直交型組付装置１０ｂでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ワーク把持部１６を移動させることによって、予めベース１１の上面１１ａに配置された接着剤容器に蓄えられている接着剤を、ワーク把持部１６のマニュピレータ部１６ａのＺ軸方向下方側の先端に設けられたスタンプ部に付着させる。
【００５３】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上のケース内の基板上の所望の部位へワーク把持部１６を移動させる。これにより、スタンプ部に付着した接着剤をケース内の基板上の所望の部位へ塗布する。
【００５４】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第２直交型組付装置１０ｂは、搬送用トレイ１２ａ上に配置されたケース内の基板上の所望の部位へ接着剤を塗布する接着剤塗布手段（加工手段）として用いられている。なお、本実施形態では、接着剤を塗布する際に、１つのケース内の基板上に接着剤を塗布しているが、もちろん、２つのマニュピレータ部１６ａの先端にそれぞれにスタンプ部を設け、２つのケース内の基板上に同時に接着剤を塗布してもよい。
【００５５】
次に、第３直交型組付装置１０ｃでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ベース１１の上面１１ａに配置された半導体チップ用のマトリックスパレット１７に収納されている半導体チップを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００５６】
ここで、本実施形態の半導体チップは、Ｚ軸方向から見たときの外観が、１辺が２ｍｍ〜５ｍｍ程度の四角形となっている。このため、半導体チップ用のマトリックスパレット１７に収納された半導体チップは、Ｙ軸方向に３０ｍｍ程度の間隔で収納されている。そこで、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部の高圧空気を開放して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、第１直交型組付装置１０ａよりも縮小させて、半導体チップの間隔に適合させている。
【００５７】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上の所望の部位へ、半導体チップを把持した状態のワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持された半導体チップが、ケース内の基板上の所望の部位、すなわち第２直交型組付装置１０ｂにて接着剤が塗布された部位に組み付けられる。
【００５８】
この際、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、２つの搬送用トレイ１２ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。従って、２つのケース内の基板上の所望の部位へ、同時に半導体チップを組み付けることができる。
【００５９】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第３直交型組付装置１０ｃは、ワークＷを組付対象部の所望の部位へ順次組み付ける部品組付手段として用いられている。さらに、第３直交型組付装置１０ｃにおけるワークＷは半導体チップであり、組付対象物は、ケースとなる。
【００６０】
次に、第４直交型組付装置１０ｄでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、第３直交型組付装置１０ｃにて、半導体チップが配置された２つの搬送用トレイ１２ａ上のケースを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００６１】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、パレタイザ１８によって配置されたケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａ内へ移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持された２つのケースが、ケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａ内に同時に収納される。
【００６２】
この際、前述の如く、ケース用のマトリックスパレット１７では、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔で凹み部１７ａにケースを収納するので、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、ケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。
【００６３】
つまり、本実施形態の第４直交型組付装置１０ｄは、ワークＷを所望の場所へ順次収納する部品排出手段として用いられている。さらに、第４直交型組付装置１０ｄにおけるワークＷは半導体チップの組み付けられたケースとなる。
【００６４】
さらに、第４直交型組付装置１０ｄにおいて、複数のケースが収納されたマトリックスパレット１７は、パレタイザ１８によって第４直交型組付機１０ｄの上面１１ａから撤去され、図示しない他の製造ラインへ移送される。
【００６５】
本実施形態の直交型組付装置１０は、上記の如く、部品投入手段、接着剤塗布手段、部品組付手段あるいは部品排出手段として用いることができる。さらに、本実施形態の直交型組付装置１０では、以下のような優れた効果を得ることができる。
【００６６】
すなわち、本実施形態の直交型組付装置１０では、ワーク把持部１６を、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５にて移動させるので、複数の直交型組付装置１０ａ〜１０ｄをＹ軸方向に並べて配置して部品製造ライン１００を形成した際に、ワーク把持部１６の移動手段として移動ステージ機構を採用する場合のように移動ステージ機構と他の直交型組付装置との干渉を考慮する必要がない。従って、それぞれの直交型組付装置１０ａ〜１０ｄを隣接配置できる。その結果、部品製造ライン１００の大型化を抑制できる。
【００６７】
さらに、ワーク把持部１６が、マニュピレータ稼働部１６ｂを有しているので、マニュピレータ部１６ａに把持されたワークＷを移動させることのできる範囲を、Ｙ軸ローダ１４によって移動させることのできる範囲よりも、Ｙ軸方向に拡大することができる。従って、大型化を招くことなく、ワークＷを移動させることのできる範囲を拡大することができる。
【００６８】
また、本実施形態の直交型組付装置１０よれば、マニュピレータ部１６ａが２つ設けられているので、同時に複数のワークＷを移動させることができる。しかも、マニュピレータ稼働部１６ｂを有しているので、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のＹ軸方向距離を変化させることができる。
【００６９】
このように、２つのマニュピレータ部１６ａ同士の距離を変化させることができることは、上述の第１、第３、第４直交型組付装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄで説明したように、ワーク把持部１６にて把持するマトリックスパレット１７に収納される２つのワークＷ同士の距離が異なって配置されていても、２つのワークＷを容易に、かつ、同時に把持できる点で極めて有効である。
【００７０】
さらに、ケースや電子部品のように異なる部品毎に専用のマトリックスパレット１７を用いることができるので、例えば、電子部品用のマトリックスパレット１７を不必要に大型化させる必要も生じない。
【００７１】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図５に示すように、ワーク把持部１６の構成を変更した例を説明する。なお、図５は、本実施形態のワーク把持部１６の外観斜視図であり、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。
【００７２】
具体的には、本実施形態のワーク把持部１６では、マニュピレータ稼働部１６ｂとして、Ｚ軸方向と平行な回転軸を中心に回転する電動モータ（例えば、ステッピングモータ）１６ｆと、電動モータ１６ｆのシャフトとマニュピレータ部１６ａと連結するギア部１６ｇからなる回転機構を採用している。
【００７３】
ギア部１６ｇは、複数のギアあるいはベルトによって構成されて、電動モータ１６ｆの回転を相殺するように、マニュピレータ部１６ａをＺ軸周りに回転可能に支持するものである。さらに、ギア部１６ｆは、電動モータ１６ｆの回転軸とマニュピレータ部１６ａの回転軸とを偏心させて、マニュピレータ部１６ａを支持している。
【００７４】
従って、電動モータ１６ｆが回転すると、電動モータ１６ｆの回転軸を中心にマニュピレータ１６ａが回転する。つまり、マニュピレータ１６ａがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。この際、ギア部１６ｆの機能によって、マニュピレータ１６ａの向き、および、マニュピレータ１６ａに把持されたワークＷの向きは変化しない。
【００７５】
すなわち、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂを、マニュピレータ１６ａの移動方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向とは異なる方向であるＺ軸方向を中心軸として回転する回転機構によって構成している。直交型組付装置１０のその他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。
【００７６】
従って、本実施形態のワーク把持部１６を採用しても、第１実施形態と同様に、大型化を招くことなく、ワークＷを移動させることのできる範囲の稼動範囲を拡大することができる。
【００７７】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００７８】
（１）上述の実施形態では、水平面上に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を定義し、鉛直方向（上下方向）にＺ軸を定義しているが、各軸の方向はこれに限定されず、適宜定義することができる。また、マニュピレータ稼働部１６ｂによって移動されるマニュピレータ部１６ａの移動方向についても、上述の実施形態におけるＸ軸方向あるいはＹ軸方向に限定されず、Ｚ軸方向としてもよい。
【００７９】
つまり、マニュピレータ稼働部１６ｂによるマニュピレータ部１６ａの移動は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５によるワーク把持部１６の移動範囲を拡大するものであるから、マニュピレータ部１６ａの移動方向は、移動範囲を拡大させたい方向を適宜選択すればよい。
【００８０】
（２）上述の各実施形態では、マニュピレータ部１６ａとして、複数の先端爪部１６ｃによってワークＷを挟み込むように把持する機構を採用しているが、マニュピレータ部１６ａはこれに限定されない。例えば、負圧を発生させてワークＷを吸着して把持する吸引機構や、ワークＷが磁性材であって残留磁束の影響が懸念されない場合には、電磁力を発生させてワークＷを吸引する電磁石を採用してもよい。
【００８１】
（４）上述の第１実施形態では、マニュピレータ部１６ａを２つ設けているが、第２実施形態の如く、マニュピレータ部１６ａを１つとしてもよい。この場合には、シリンダ１６ｄ側に連結されるマニュピレータ部１６ａを廃止して、ピストン１６ｅ側に連結されるマニュピレータ１６ａのみとすればよい。
【００８２】
（５）上述の第１実施形態では、部品製造ライン１００を形成する際に、第２直交型組付装置１０ｂを接着剤塗布手段（加工手段）として用いているが、もちろん、接着剤塗布手段として本発明の直交型組付装置を採用することなく別の装置を採用してもよい。また、本発明の直交型組付装置は、部品投入手段、接着剤塗布手段、部品組付手段あるいは部品排出手段以外の用途に用いてもよい。
【００８３】
（６）上述の第１実施形態では、ケース用のマトリックスパレット１７として、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔でケースを収容する構成のものを採用しているが、ケース用のマトリックスパレット１７はこれに限定されない。
【００８４】
例えば、Ｙ軸方向にケースの外径とほぼ同寸法の間隔で、ケースを収容するものを採用してもよい。これによれば、ケース用のマトリックスパレット１７に収容できるケースの数を増加させて、部品製造ライン１００の製造効率を向上させることができる。
【００８５】
また、Ｙ軸方向にケースの外径とほぼ同寸法の間隔で、ケースを収容するケース用のマトリックスパレット１７を採用した際には、例えば、第１直交型組付装置１０ａのワーク把持部１６にて、隣り合うケースを把持するのではなく、例えば、図６のα→β→γのように、２つおきに配置されたケースを順次把持するようにしてもよい。このことは、第４直交型組付装置１０ｄにおいても同様とすることができる。
【００８６】
また、半導体チップ用のマトリックスパレット１７についても、Ｙ軸方向に半導体チップの外形とほぼ同寸法の間隔で、半導体チップを収容するものを採用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１３ Ｘ軸ローダ
１４ Ｙ軸ローダ
１５ Ｚ軸ローダ
１６ ワーク把持部
１６ａ マニュピレータ部
１６ｂ マニュピレータ稼動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに直交する３つの軸方向にワークを移動させる直交型組付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、ワーク把持部にてワークを把持し、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの軸方向に把持したワークを移動させる３軸式の直交型組付装置が開示されている。さらに、特許文献１には、この直交型組付装置を、ワーク（部品）を組付対象物の所望の部位へ組み付ける組付手段として用いた例が開示されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１の直交型組付装置は、水平面上にＸ軸およびＹ軸を定義し、鉛直方向をＺ軸と定義したときに、部品が載せられたパレットをＹ軸方向に移動させる平板面（ステージ）を有する移動ステージ機構、ワーク把持部をＺ軸方向に移動させるＺ軸ローダ、および、ワーク把持部およびＺ軸ローダをＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダを備えて構成されている。
【０００４】
そして、組付手段として用いる際には、移動ステージ機構を作動させることによってパレット上に載せられた部品をワーク把持部が把持可能な位置へ移動させ、さらに、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダを作動させることによってワーク把持部を移動させて、把持された部品をパレットから組付対象物の所望の部位へ移動させている。
【０００５】
なお、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダは、それぞれ軸方向に延びるレールを有し、レールの長手方向一端側から他端側へ至る範囲内で、ワーク把持部をレールに沿って移動させる構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６４２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の直交型組付装置は、特許文献１にも記載されているように、複数台並べられて１つの製造ラインを形成するために用いられる。組付対象物には複数の部品が取り付けられるので、複数の直交型組付装置をそれぞれの部品を組み付ける専用組付手段として用いるとともに、それぞれの部品の組み付けと同時に、その他の加工（例えば、接着剤の塗布）を施す加工手段として直交型組付装置を用いることができるからである。
【０００８】
ところが、特許文献１の直交型組付装置のように、部品が載せられたパレットをＹ軸方向に移動させる移動ステージ機構を採用すると、移動ステージ機構が稼動した際に他の直交型組付装置と干渉しないように、それぞれの直交型組付装置同士を間隔を開けて配置しなければならない。そのため、製造ライン全体として大型化してしまうことが問題となる。
【０００９】
このような製造ライン全体としての大型化を抑制する手段として、移動ステージ機構を廃止して、Ｘ軸ローダおよびＺ軸ローダと同様の構成のＹ軸ローダで、ワーク把持部をＹ軸方向に移動させる手段が考えられる。しかしながら、ローダの稼動範囲はレールの軸方向長さによって決定されてしまうため、ワーク把持部の移動範囲が狭くなり、ワーク把持部がワークを移動させることのできる範囲が狭くなってしまう点で問題となる。
【００１０】
上記点に鑑み、本発明では、大型化を招くことなく、ワークを移動させることのできる範囲を拡大可能な直交型組付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ワーク（Ｗ）を把持するワーク把持部（１６）と、ワーク把持部（１６）を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダ（１３）と、ワーク把持部（１６）を、Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸ローダ（１４）と、ワーク把持部（１６）を、Ｚ軸方向へ移動させるＺ軸ローダ（１５）とを備える直交型組付装置であって、
ワーク把持部（１６）は、ワーク（Ｗ）に接触して把持するマニュピレータ部（１６ａ）、および、マニュピレータ部（１６ａ）を前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向に移動させるマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有している直交型組付装置を特徴とする。
【００１２】
これによれば、ワーク把持部（１６）を、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ（１３、１４、１５）にて、移動させるので、複数の直交型組付装置を一方向に並べて配置して製造ラインを形成した際に、移動ステージ機構を採用する場合のように移動ステージ機構と他の直交型組付装置との干渉を考慮する必要がなく、それぞれの直交型組付装置を隣接配置できる。従って、製造ラインの大型化を抑制できる。
【００１３】
さらに、ワーク把持部（１６）がマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有しているので、マニュピレータ部（１６ａ）に把持されたワーク（Ｗ）を移動させることのできる範囲をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち少なくとも一つの軸方向に拡大することができる。従って、大型化を招くことなく、ワーク（Ｗ）を移動させることのできる範囲を拡大することができる。
【００１４】
なお、本請求項における「マニュピレータ部（１６ａ）」には、複数の先端部によってワーク（Ｗ）を挟み込むように把持する機構、負圧を発生させてワーク（Ｗ）を吸着して把持する機構等、ワーク（Ｗ）と接触して把持する機構が広く含まれる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の直交型組付装置において、マニュピレータ部（１６ａ）は、複数設けられており、マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記マニュピレータ部（１６ａ）同士の距離を変更可能に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、マニュピレータ部（１６ａ）が複数設けられているので、同時に複数のワーク（Ｗ）を移動させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の直交型組付装置において、稼動部（１６ｂ）は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向にスライドさせるスライド機構によって構成されていてもよい。また、請求項４に記載の発明のように、請求項１または２に記載の直交型組付装置において、マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちマニュピレータ部（１６ａ）の移動方向とは異なる方向を中心軸として回転する回転機構によって構成されていてもよい。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の直交型組付装置の外観斜視図である。
【図２】第１実施形態の直交型組付装置の上面図である。
【図３】第１実施形態のワーク把持部の正面図である。
【図４】第１実施形態の部品製造ラインの外観斜視図である。
【図５】第２実施形態のワーク把持部の外観斜視図である。
【図６】他の実施形態におけるマトリックストレイとワーク把持部に把持されるケースの順序を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の直交型組付装置１０の外観斜視図であり、図２は、直交型組付装置１０の上面図、すなわち図１のＺ軸方向上方側から見た図である。直交型組付装置１０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの軸方向にワークＷを移動させるものである。
【００２１】
従って、直交型組付装置１０は、ワークＷを組付対象物に組み付ける部品組付手段として用いられるだけでなく、例えば、ワークＷをパレットに収納する部品排出手段等として用いることもできる。つまり、本実施形態の「直交型組付装置」という用語は、部品組付手段という意味に限定されることなく、様々な用途に用いることのできる汎用装置の総称として用いられている。
【００２２】
本実施形態の直交型組付装置１０では、図１に示すように、水平面上に互いに直交するＸ軸およびＹ軸が定義され、鉛直方向（上下方向）にＺ軸が定義される。直交型組付装置１０は、略直方体状の金属製の筐体であるベース１１を備え、このベース１１に、コンベア１２、Ｘ軸ローダ１３、Ｙ軸ローダ１４、Ｚ軸ローダ１５およびワーク把持部１６等が取り付けられることによって構成されている。
【００２３】
まず、ベース１１は、直交型組付装置１０の下方側に位置付けられ、その上面（天盤面）１１ａは水平面を形成している。この上面１１ａは、コンベア１２等が取り付けられる際、あるいは、複数のワークＷを収納するマトリックスパレット１７が配置される際の定盤となる。
【００２４】
マトリックスパレット１７は、平板状部材に複数の凹み部１７ａを形成したもので、それぞれの凹み部１７ａにワークＷが１個ずつ収容される。また、マトリックスパレット１７は、ベース１１の後面側（図１ではＸ軸方向紙面奥側）に配置されるパレタイザ（パレット搬送装置）１８によって、ベース１１の上面１１ａに配置され、ワークＷの取出あるいは収納の完了後、ベース１１の上面１１ａから撤去される。
【００２５】
また ベース１１の内部には、コンベア１２、Ｘ軸ローダ１３、Ｙ軸ローダ１４、Ｚ軸ローダ１５およびワーク把持部１６等の作動を制御する図示しない制御装置等が収容されている。さらに、ベース１１の前面側（図１ではＸ軸方向紙面手前側）には、ユーザが操作信号を入力する操作信号入力手段および直交型組付装置１０の作動状態を表示する作動状態表示手段としての機能を兼ね備える操作パネル１１ｂが取り付けられている。
【００２６】
なお、本実施形態のベース１１のＸ軸方向の奥行寸法は、７００〜８００ｍｍ程度であり、Ｙ軸方向の幅寸法は、２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であり、Ｚ軸方向の高さ寸法は、７００ｍｍ〜８００ｍｍ程度である。
【００２７】
次に、コンベア１２は、ワークＷあるいは組付対象物等をＹ軸方向に搬送して位置決めする搬送手段であり、ベース１１の上面１１ａ上に配置されている。本実施形態では、コンベア１２として、樹脂あるいはゴム製の輪状のベルトを電動モータにて回転させることによって、当該ベルトの上に搬送用トレイ１２ａを載せて移動させる、いわゆるベルトコンベアを採用している。
【００２８】
もちろん、駆動用のローラを電動モータで回転させることによって、ローラの上に載せられた平板状の搬送用トレイ１２ａをローラの回転方向に移動させるローラ型搬送機構を採用してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態のコンベア１２では、ワークＷあるいは組付対象物等をＹ軸方向に搬送するので、ローラの回転軸はＸ軸方向に平行となる。また、本実施形態では、２台のコンベア１２ｂ、１２ｃをＸ軸方向に２台並べて配置している。もちろん、コンベア１２の数はこれに限定されない。
【００３０】
さらに、本実施形態の各コンベア１２ｂ、１２ｃの搬送方向は、逆方向になっており、一方のコンベアは、搬送用トレイ１２ａ上にワークＷあるいは組付対象物等が載せられて部品組付用等に用いられ、他方のコンベアは、ワークＷあるいは組付対象物等が回収された後の空になった搬送用トレイ１２ａを戻すリターン用に用いられている。もちろん、コンベア１２ｂ、１２ｃの搬送方向を同一方向として、双方のコンベア１２ｂ、１２ｃを部品組付用等に用いてもよい。
【００３１】
また、ベース１１の上面１１ａには、Ｚ軸方向に向かって延びる支柱１１ｃが設けられている。この支柱１１ｃは、Ｘ軸ローダ１３を支持する支持部材であり、本実施形態では、２本の支柱によってＸ軸ローダ１３を支持している。
【００３２】
Ｘ軸ローダ１３は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１３ａ、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａに沿ってＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動部材１３ｂ等を有して構成されている。より具体的には、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａの内部には、電動モータ、この電動モータに直結されて回転駆動されるシャフト、シャフトを回転可能に支持する軸受部等（いずれも図示せず）が配置されている。
【００３３】
さらに、シャフトの外表面にはネジ山が形成されており、Ｘ軸方向移動部材１３ｂには、このシャフトが螺合されるネジ穴が形成されている。また、Ｘ軸方向移動部材１３ｂは、Ｘ軸方向ガイドレール１３ａに嵌め込まれることによって、Ｘ軸周りの回転が規制されている。従って、電動モータがシャフトを回転させると、Ｘ軸方向移動部材１３ｂをＸ軸方向ガイドレール１３ａに沿って移動させることができる。
【００３４】
Ｘ軸ローダ１３のＸ軸方向移動部材１３ｂには、Ｙ軸ローダ１４が連結されている。Ｙ軸ローダ１４の基本的構成は、Ｘ軸ローダ１３と同様である。従って、Ｙ軸ローダ１４も、Ｙ軸方向に延びるＹ軸方向ガイドレール１４ａ、Ｙ軸方向ガイドレール１４ｂに沿ってＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動部材１４ｂ等を有して構成されている。
【００３５】
さらに、Ｙ軸ローダ１４のＹ軸方向移動部材１４ｂには、Ｚ軸ローダ１５が連結されている。Ｚ軸ローダ１５の基本的構成は、Ｘ軸、Ｙ軸ローダ１３、１４と同様である。従って、Ｚ軸ローダ１５も、Ｚ軸方向に延びるＺ軸方向ガイドレール１５ａ、Ｚ軸方向ガイドレール１５ａに沿ってＺ軸方向に移動するＺ軸方向移動部材１５ｂ等を有して構成されている。
【００３６】
Ｚ軸ローダ１５のＺ軸方向ガイドレール１５ａの最下端部には、ワークＷを把持するワーク把持部１６が連結されている。従って、Ｚ軸ローダ１５は、ワーク把持部１６をＺ軸方向へ移動させる機能を果たし、Ｘ軸ローダ１３は、ワーク把持部１６をＺ軸ローダ１５とともにＸ軸方向へ移動させる機能を果たし、Ｙ軸ローダ１４は、ワーク把持部１６をＸ軸、Ｚ軸ロータ１３、１５とともにＹ軸方向へ移動させる機能を果たす。
【００３７】
ワーク把持部１６の詳細構成については、図３を用いて説明する。なお、図３は、ワーク保持部１６を図１のＸ軸方向から見た正面図である。ワーク把持部１６は、図３に示すように、ワークＷに接触して把持する２つのマニュピレータ部１６ａと、２つのマニュピレータ部１６ａの少なくとも一方をＸ軸方向に移動させて、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のＹ軸方向距離を変化させるマニュピレータ稼働部１６ｂを有している。
【００３８】
マニュピレータ部１６ａは、複数個の先端爪部１６ｃを有している。そして、これらの先端爪部１６ｃを、マニュピレータ部１６ａの内部に配置された小型電動アクチュエータによって駆動し、先端爪部１６ｃ同士の相対距離を変化させることで、ワークＷを把持し、あるいは、把持しているワークＷを開放することができる。
【００３９】
つまり、先端爪部１６ｃ同士の距離を拡大した状態で（すなわち、複数の先端爪部１６ｃを開いた状態で）、先端爪部１６ｃをワークＷの外周側に移動させ、先端爪部１６ｃ同士の距離を縮小することで（すなわち、複数の先端爪部１６ｃを閉じることで）、ワークＷの外周側を摘んで把持することができる。さらに、ワークＷを保持した状態で、先端爪部１６ｃ同士の距離を拡大することで、把持しているワークＷを開放することができる。
【００４０】
マニュピレータ稼働部１６ｂは、その軸方向がＹ軸方向に平行な円筒状のシリンダ１６ｄ、シリンダ１６の内部にＹ軸方向に移動可能に嵌挿されたピストン１６ｅ、および、シリンダ１６ｄ内部に配置されてピストン１６ｅをシリンダ１６ｄの内部に収容する方向に荷重を付加するスプリング等を有するスライド機構で構成されている。
【００４１】
さらに、２つのマニュピレータ部１６ａのうち一方がシリンダ１６ｄに連結され、他方がピストン１６ｅに連結され、シリンダ１６ｄの内部には、図示しない開閉弁を介して高圧空気が導入可能に構成されている。
【００４２】
従って、開閉弁を開いてシリンダ１６ｄ内部に高圧空気が導入されることによって、図３の実線に示すように、スプリングの荷重に逆らってピストン１６ｅがシリンダ１６ｄの内部から外部側へ移動する。これにより、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のシリンダ１６ｄの軸方向の距離、すなわちＹ軸方向距離を拡大させることができる。
【００４３】
そして、シリンダ１６ｄ内部の高圧空気を開放すると、図３の破線に示すように、スプリングの荷重によってピストン１６ｅがシリンダ１６ｄの内部へ戻る。これにより、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のシリンダ１６ｄの軸方向の距離が縮小させることができる。
【００４４】
次に、図４を用いて、上記構成の直交型組付装置１０を複数台並べて形成した部品製造ライン１００について説明する。具体的には、本実施形態の部品製造ライン１００は、４台の直交型組付装置１０をＹ軸方向に並べて形成したものであり、内部に電子部品が組み付けられる基板を有するカップ状のケースに対して、電子部品である半導体チップを組み付ける電子部品組付製造ラインとして形成されている。
【００４５】
なお、図４は、部品製造ライン１００の外観斜視図であり、以下の説明では、４台の直交型組付装置１０を区別するために、それぞれの直交型組付装置１０を組付工程の順に第１〜第４直交型組付装置１０ａ〜１０ｄと表現する。
【００４６】
部品製造ライン１００において、第１〜第４直交型組付装置１０ａ〜１０ｄのコンベア１２は、複数のローラを組み合わせて構成される連結部によって、連結されている。従って、コンベア１２によって搬送される搬送用トレイ１２ａは、第１直交型組付装置１０ａのコンベア１２→第２直交型組付装置１０ｂのコンベア１２→第３直交型組付装置１０ｃのコンベア１２→第４直交型組付装置１０ｄのコンベア１２の順に搬送される。
【００４７】
まず、第１直交型組付装置１０ａでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ベース１１の上面１１ａに配置されたケース用のマトリックスパレット１７に収納されているケースを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００４８】
ここで、本実施形態のケースは、Ｚ軸方向から見たときの外径が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさとなっており、ケース用のマトリックスパレット１７に収納されたケースは、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔で収納されている。そこで、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、マトリックスパレット１７に収納されたケースの間隔に適合する寸法に拡大させている。
【００４９】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上の所望の部位へ、ケースを把持した状態のワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持されたケースが、コンベア１２によって搬送される２つの搬送用トレイ１２ａ上に配置される。
【００５０】
この際、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、２つの搬送用トレイ１２ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。従って、双方の搬送用トレイ１２ａの所望の部位へ、それぞれのケースを配置することができる。
【００５１】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第１直交型組付装置１０ａは、ワークＷを所望の場所へ順次配置する部品投入手段として用いられている。さらに、第１直交型組付装置１０ａにおけるワークＷはケースとなる。
【００５２】
次に、第２直交型組付装置１０ｂでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ワーク把持部１６を移動させることによって、予めベース１１の上面１１ａに配置された接着剤容器に蓄えられている接着剤を、ワーク把持部１６のマニュピレータ部１６ａのＺ軸方向下方側の先端に設けられたスタンプ部に付着させる。
【００５３】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上のケース内の基板上の所望の部位へワーク把持部１６を移動させる。これにより、スタンプ部に付着した接着剤をケース内の基板上の所望の部位へ塗布する。
【００５４】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第２直交型組付装置１０ｂは、搬送用トレイ１２ａ上に配置されたケース内の基板上の所望の部位へ接着剤を塗布する接着剤塗布手段（加工手段）として用いられている。なお、本実施形態では、接着剤を塗布する際に、１つのケース内の基板上に接着剤を塗布しているが、もちろん、２つのマニュピレータ部１６ａの先端にそれぞれにスタンプ部を設け、２つのケース内の基板上に同時に接着剤を塗布してもよい。
【００５５】
次に、第３直交型組付装置１０ｃでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、ベース１１の上面１１ａに配置された半導体チップ用のマトリックスパレット１７に収納されている半導体チップを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００５６】
ここで、本実施形態の半導体チップは、Ｚ軸方向から見たときの外観が、１辺が２ｍｍ〜５ｍｍ程度の四角形となっている。このため、半導体チップ用のマトリックスパレット１７に収納された半導体チップは、Ｙ軸方向に３０ｍｍ程度の間隔で収納されている。そこで、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部の高圧空気を開放して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、第１直交型組付装置１０ａよりも縮小させて、半導体チップの間隔に適合させている。
【００５７】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、搬送用トレイ１２ａ上の所望の部位へ、半導体チップを把持した状態のワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持された半導体チップが、ケース内の基板上の所望の部位、すなわち第２直交型組付装置１０ｂにて接着剤が塗布された部位に組み付けられる。
【００５８】
この際、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、２つの搬送用トレイ１２ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。従って、２つのケース内の基板上の所望の部位へ、同時に半導体チップを組み付けることができる。
【００５９】
上記の説明から明らかなように、本実施形態の第３直交型組付装置１０ｃは、ワークＷを組付対象部の所望の部位へ順次組み付ける部品組付手段として用いられている。さらに、第３直交型組付装置１０ｃにおけるワークＷは半導体チップであり、組付対象物は、ケースとなる。
【００６０】
次に、第４直交型組付装置１０ｄでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、第３直交型組付装置１０ｃにて、半導体チップが配置された２つの搬送用トレイ１２ａ上のケースを把持できる位置へ、ワーク把持部１６を移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開いた状態から閉じることにより、２つのマニュピレータ部１６ａが、それぞれ１個のケースを摘むように把持する。
【００６１】
その後、再びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５を作動させて、パレタイザ１８によって配置されたケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａ内へ移動させる。そして、２つのマニュピレータ部１６ａの先端爪部１６ｃを開くことにより、それぞれのマニュピレータ部１６ａに把持された２つのケースが、ケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａ内に同時に収納される。
【００６２】
この際、前述の如く、ケース用のマトリックスパレット１７では、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔で凹み部１７ａにケースを収納するので、マニュピレータ稼働部１６ｂのシリンダ１６ｄ内部へ導入する高圧空気の量を調整して、２つのマニュピレータ部１６ａのＹ軸方向距離を、ケース用のマトリックスパレット１７の凹み部１７ａの間隔に適合する寸法に拡大させている。
【００６３】
つまり、本実施形態の第４直交型組付装置１０ｄは、ワークＷを所望の場所へ順次収納する部品排出手段として用いられている。さらに、第４直交型組付装置１０ｄにおけるワークＷは半導体チップの組み付けられたケースとなる。
【００６４】
さらに、第４直交型組付装置１０ｄにおいて、複数のケースが収納されたマトリックスパレット１７は、パレタイザ１８によって第４直交型組付機１０ｄの上面１１ａから撤去され、図示しない他の製造ラインへ移送される。
【００６５】
本実施形態の直交型組付装置１０は、上記の如く、部品投入手段、接着剤塗布手段、部品組付手段あるいは部品排出手段として用いることができる。さらに、本実施形態の直交型組付装置１０では、以下のような優れた効果を得ることができる。
【００６６】
すなわち、本実施形態の直交型組付装置１０では、ワーク把持部１６を、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５にて移動させるので、複数の直交型組付装置１０ａ〜１０ｄをＹ軸方向に並べて配置して部品製造ライン１００を形成した際に、ワーク把持部１６の移動手段として移動ステージ機構を採用する場合のように移動ステージ機構と他の直交型組付装置との干渉を考慮する必要がない。従って、それぞれの直交型組付装置１０ａ〜１０ｄを隣接配置できる。その結果、部品製造ライン１００の大型化を抑制できる。
【００６７】
さらに、ワーク把持部１６が、マニュピレータ稼働部１６ｂを有しているので、マニュピレータ部１６ａに把持されたワークＷを移動させることのできる範囲を、Ｙ軸ローダ１４によって移動させることのできる範囲よりも、Ｙ軸方向に拡大することができる。従って、大型化を招くことなく、ワークＷを移動させることのできる範囲を拡大することができる。
【００６８】
また、本実施形態の直交型組付装置１０よれば、マニュピレータ部１６ａが２つ設けられているので、同時に複数のワークＷを移動させることができる。しかも、マニュピレータ稼働部１６ｂを有しているので、２つのマニュピレータ部１６ａ同士のＹ軸方向距離を変化させることができる。
【００６９】
このように、２つのマニュピレータ部１６ａ同士の距離を変化させることができることは、上述の第１、第３、第４直交型組付装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄで説明したように、ワーク把持部１６にて把持するマトリックスパレット１７に収納される２つのワークＷ同士の距離が異なって配置されていても、２つのワークＷを容易に、かつ、同時に把持できる点で極めて有効である。
【００７０】
さらに、ケースや電子部品のように異なる部品毎に専用のマトリックスパレット１７を用いることができるので、例えば、電子部品用のマトリックスパレット１７を不必要に大型化させる必要も生じない。
【００７１】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図５に示すように、ワーク把持部１６の構成を変更した例を説明する。なお、図５は、本実施形態のワーク把持部１６の外観斜視図であり、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。
【００７２】
具体的には、本実施形態のワーク把持部１６では、マニュピレータ稼働部１６ｂとして、Ｚ軸方向と平行な回転軸を中心に回転する電動モータ（例えば、ステッピングモータ）１６ｆと、電動モータ１６ｆのシャフトとマニュピレータ部１６ａと連結するギア部１６ｇからなる回転機構を採用している。
【００７３】
ギア部１６ｇは、複数のギアあるいはベルトによって構成されて、電動モータ１６ｆの回転を相殺するように、マニュピレータ部１６ａをＺ軸周りに回転可能に支持するものである。さらに、ギア部１６ｆは、電動モータ１６ｆの回転軸とマニュピレータ部１６ａの回転軸とを偏心させて、マニュピレータ部１６ａを支持している。
【００７４】
従って、電動モータ１６ｆが回転すると、電動モータ１６ｆの回転軸を中心にマニュピレータ１６ａが回転する。つまり、マニュピレータ１６ａがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。この際、ギア部１６ｆの機能によって、マニュピレータ１６ａの向き、および、マニュピレータ１６ａに把持されたワークＷの向きは変化しない。
【００７５】
すなわち、本実施形態では、マニュピレータ稼働部１６ｂを、マニュピレータ１６ａの移動方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向とは異なる方向であるＺ軸方向を中心軸として回転する回転機構によって構成している。直交型組付装置１０のその他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。
【００７６】
従って、本実施形態のワーク把持部１６を採用しても、第１実施形態と同様に、大型化を招くことなく、ワークＷを移動させることのできる範囲の稼動範囲を拡大することができる。
【００７７】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００７８】
（１）上述の実施形態では、水平面上に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を定義し、鉛直方向（上下方向）にＺ軸を定義しているが、各軸の方向はこれに限定されず、適宜定義することができる。また、マニュピレータ稼働部１６ｂによって移動されるマニュピレータ部１６ａの移動方向についても、上述の実施形態におけるＸ軸方向あるいはＹ軸方向に限定されず、Ｚ軸方向としてもよい。
【００７９】
つまり、マニュピレータ稼働部１６ｂによるマニュピレータ部１６ａの移動は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ローダ１３、１４、１５によるワーク把持部１６の移動範囲を拡大するものであるから、マニュピレータ部１６ａの移動方向は、移動範囲を拡大させたい方向を適宜選択すればよい。
【００８０】
（２）上述の各実施形態では、マニュピレータ部１６ａとして、複数の先端爪部１６ｃによってワークＷを挟み込むように把持する機構を採用しているが、マニュピレータ部１６ａはこれに限定されない。例えば、負圧を発生させてワークＷを吸着して把持する吸引機構や、ワークＷが磁性材であって残留磁束の影響が懸念されない場合には、電磁力を発生させてワークＷを吸引する電磁石を採用してもよい。
【００８１】
（４）上述の第１実施形態では、マニュピレータ部１６ａを２つ設けているが、第２実施形態の如く、マニュピレータ部１６ａを１つとしてもよい。この場合には、シリンダ１６ｄ側に連結されるマニュピレータ部１６ａを廃止して、ピストン１６ｅ側に連結されるマニュピレータ１６ａのみとすればよい。
【００８２】
（５）上述の第１実施形態では、部品製造ライン１００を形成する際に、第２直交型組付装置１０ｂを接着剤塗布手段（加工手段）として用いているが、もちろん、接着剤塗布手段として本発明の直交型組付装置を採用することなく別の装置を採用してもよい。また、本発明の直交型組付装置は、部品投入手段、接着剤塗布手段、部品組付手段あるいは部品排出手段以外の用途に用いてもよい。
【００８３】
（６）上述の第１実施形態では、ケース用のマトリックスパレット１７として、Ｙ軸方向に６０ｍｍ程度の間隔でケースを収容する構成のものを採用しているが、ケース用のマトリックスパレット１７はこれに限定されない。
【００８４】
例えば、Ｙ軸方向にケースの外径とほぼ同寸法の間隔で、ケースを収容するものを採用してもよい。これによれば、ケース用のマトリックスパレット１７に収容できるケースの数を増加させて、部品製造ライン１００の製造効率を向上させることができる。
【００８５】
また、Ｙ軸方向にケースの外径とほぼ同寸法の間隔で、ケースを収容するケース用のマトリックスパレット１７を採用した際には、例えば、第１直交型組付装置１０ａのワーク把持部１６にて、隣り合うケースを把持するのではなく、例えば、図６のα→β→γのように、２つおきに配置されたケースを順次把持するようにしてもよい。このことは、第４直交型組付装置１０ｄにおいても同様とすることができる。
【００８６】
また、半導体チップ用のマトリックスパレット１７についても、Ｙ軸方向に半導体チップの外形とほぼ同寸法の間隔で、半導体チップを収容するものを採用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１３ Ｘ軸ローダ
１４ Ｙ軸ローダ
１５ Ｚ軸ローダ
１６ ワーク把持部
１６ａ マニュピレータ部
１６ｂ マニュピレータ稼動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（Ｗ）を把持するワーク把持部（１６）と、
前記ワーク把持部（１６）を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダ（１３）と、
前記ワーク把持部（１６）を、前記Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸ローダ（１４）と、
前記ワーク把持部（１６）を、前記Ｚ軸方向へ移動させるＺ軸ローダ（１５）とを備える直交型組付装置であって、
前記ワーク把持部（１６）は、前記ワーク（Ｗ）に接触して把持するマニュピレータ部（１６ａ）、および、前記マニュピレータ部（１６ａ）を前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向に移動させるマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有していることを特徴とする直交型組付装置。
【請求項２】
前記マニュピレータ部（１６ａ）は、複数設けられており、
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記マニュピレータ部（１６ａ）同士の距離を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直交型組付装置。
【請求項３】
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向にスライドさせるスライド機構によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直交型組付装置。
【請求項４】
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち前記マニュピレータ部（１６ａ）の移動方向とは異なる方向を中心軸として回転する回転機構によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直交型組付装置。
【請求項１】
ワーク（Ｗ）を把持するワーク把持部（１６）と、
前記ワーク把持部（１６）を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つのうちＸ軸方向に移動させるＸ軸ローダ（１３）と、
前記ワーク把持部（１６）を、前記Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸ローダ（１４）と、
前記ワーク把持部（１６）を、前記Ｚ軸方向へ移動させるＺ軸ローダ（１５）とを備える直交型組付装置であって、
前記ワーク把持部（１６）は、前記ワーク（Ｗ）に接触して把持するマニュピレータ部（１６ａ）、および、前記マニュピレータ部（１６ａ）を前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向に移動させるマニュピレータ稼働部（１６ｂ）を有していることを特徴とする直交型組付装置。
【請求項２】
前記マニュピレータ部（１６ａ）は、複数設けられており、
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記マニュピレータ部（１６ａ）同士の距離を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直交型組付装置。
【請求項３】
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち少なくとも一つの軸方向にスライドさせるスライド機構によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直交型組付装置。
【請求項４】
前記マニュピレータ稼働部（１６ｂ）は、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸の３つのうち前記マニュピレータ部（１６ａ）の移動方向とは異なる方向を中心軸として回転する回転機構によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直交型組付装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１５９１７（Ｐ２０１２−１１５９１７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５４４９（Ｐ２０１０−２６５４４９）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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