JP2001028498A - 部品装着ヘッド及び部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で部品の位置補正を高精度に行う
ことができる部品装着ヘッド及び部品装着装置を提供す
ること。 【解決手段】 モータ１１４と、前記モータに直結され
た減速機１１３と、ノズル１１１が着脱されるシャフト
１１２と、前記減速機の出力軸１１３ａと前記シャフト
とを高精度に連結する連結手段１２０とを備える。そし
て、モータを駆動して減速機、連結手段、シャフト及び
ノズルを介して部品を回転させ、ノズルに吸着した部品
を高精度に位置補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、着脱可能なノズル
に電子部品等の部品を吸着し、吸着した部品を位置補正
するために回転させてプリント配線板等の基板に装着す
る部品装着ヘッド及びそれを備えた部品装着装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板に電子部品を装着し、半
田等で回路接続を行う実装ラインにおいては、クリーム
半田印刷機、部品装着装置及びリフロー炉その他の設備
がコンベアで連結されている。このような構成におい
て、プリント配線板はコンベアにより各装置へと自動的
に流されて処理される仕組みとなっている。

【０００３】即ち、クリーム半田印刷機は、コンベア上
を搬送されてきたプリント配線板上の所定位置にクリー
ム半田を塗布する。部品装着装置は、半田塗布後にコン
ベア上を搬送されてきたプリント配線板上の所定位置に
所定の電子部品を装着する。そして、リフロー炉は、部
品装着後にコンベア上を搬送されてきたプリント配線板
上のクリーム半田を溶融・固化させて回路接続する。

【０００４】プリント配線板に装着される電子部品とし
ては、ＩＣや抵抗器、コネクタ等がある。部品装着装置
は、これらの電子部品を部品供給部から取出し、プリン
ト配線板まで移動させて装着するための部品装着ヘッド
を備えている。図３は、従来の部品装着ヘッドの一例を
示す概略斜視図である。この部品装着ヘッド１０は、吸
着ノズル１１、スプラインシャフト１２、プーリ１３、
１４、モータ１５及びベルト１６を備えている。

【０００５】吸着ノズル１１は、図示しない真空ポンプ
に接続されている。スプラインシャフト１２は、一端に
吸着ノズル１１が着脱可能に取り付けられている。プー
リ１３は、スプラインシャフト１２の他端に嵌め込まれ
ている。プーリ１４は、モータ１５の軸に嵌め込まれて
いる。そして、ベルト１６が、プーリ１３、１４間に架
け渡されている（特開平２−６９９９８号公報、特開平
３−１３１１００号公報参照）。

【０００６】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、部品装着ヘッド１０を部品供給部に移動
させ、吸着ノズル１１の先端に電子部品を真空吸着させ
て部品供給部から取り出させる。次に、取り出した電子
部品を図示しないカメラにより認識させ、所定位置との
位置ズレを測定させる。

【０００７】そして、この位置ズレに相当する分だけモ
ータ１５を駆動させ、プーリ１３、１４及びベルト１６
を介してスプラインシャフト１２及び吸着ノズル１１を
回転させる。これにより、吸着ノズル１１の先端に真空
吸着されている電子部品を所定位置に位置決めすること
ができる。その後、位置決めした電子部品をプリント配
線板の所定位置に装着させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の部品装
着ヘッド１０では、ベルトドライブにより電子部品の位
置補正を行っているが、ベルト１６の変形により誤差が
発生したり、減速比を大きくすることが難しく、電子部
品の高精度な位置補正が困難であるという問題がある。

【０００９】このため、ダイレクトドライブにより電子
部品の位置補正を行う部品装着ヘッドが開発されてお
り、上記問題を解消することができる。ところが、モー
タのエンコーダを小型にすると分解能も小さくなり、部
品装着装置に必要な分解能を得ることができなくなるた
め、部品装着ヘッドの小型化が困難になるという問題が
ある。

【００１０】そこで、粗調整用のモータに減速機を直結
したものと、微調整用のモータにノズルシャフトを接続
したものとを、フランジを介して連結した構成の部品装
着ヘッドが提案されており、上記問題を解消することが
できる（特開平５−３３５７９７号公報参照）。ところ
が、単にフランジを介して連結されているため、減速機
の出力軸とノズルシャフトとの同軸度の調整が難しく、
電子部品の高精度な位置補正が困難であるという問題が
ある。

【００１１】本発明は、上述した事情から成されたもの
であり、簡易な構造で部品の位置補正を高精度に行うこ
とができる部品装着ヘッド及び部品装着装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部
品を位置補正するために回転させて基板に装着する部品
装着ヘッドにおいて、モータと、前記モータに直結され
た減速機と、前記ノズルが着脱されるシャフトと、前記
減速機の出力軸と前記シャフトとを高精度に連結する連
結手段とを備えることにより達成される。

【００１３】また、上記目的は、本発明にあっては、着
脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部品を位置補
正するために回転させて基板に装着する部品装着ヘッド
を備えた部品装着装置において、前記部品装着ヘッド
が、モータと、前記モータに直結された減速機と、前記
ノズルが着脱されるシャフトと、前記モータ及び減速機
と前記シャフトを支持する支持手段であって、各支持部
が同時加工されている支持手段と、前記減速機の出力軸
と前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリング
と、前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、前記支
持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する滑り軸
受けとを備えることにより達成される。

【００１４】上記構成によれば、モータ及び減速機とシ
ャフト及びノズルが、連結手段を介して連結された単純
な構成となるので、がたが生じる要素が少なくなり、ま
た、減速機を備えているので、分解能が小さくなり、高
精度な位置補正を行うことができる。さらに、部品点数
が少なくなり、小型・軽量化及びコストダウンを図るこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１６】図１は、本発明の部品装着ヘッドの実施形
態を備えた部品装着装置の実施形態を示す概略斜視図で
ある。この部品装着装置１００の本体１０１上には、プ
リント配線板（基板）５を搬送するためのコンベア１０
２が配設されている。本体１０１上のコンベア１０２の
両側には、主に小型の電子部品を供給するための部品供
給用カセット１０３と主に大型の電子部品を供給するた
めの部品供給用トレーユニット１０４が配設されてい
る。

【００１７】そして、本体１０１上方には、電子部品を
プリント配線板５に装着するための部品装着ヘッド１１
０、部品装着ヘッド１１０により取り出された電子部品
を画像認識するためのカメラ１０５及び部品装着ヘッド
１１０とカメラ１０５をＸＹ方向へ移動させるためのＸ
Ｙロボット１０６が配設されている。また、本体１０１
の側には、部品装着装置１００の制御用の動作プログラ
ム等を入力するための管理・操作用モニタ１０７が配設
され、本体１０１の内部には、管理・操作用モニタ１０
７から入力された動作プログラム等を実行して部品装着
装置１００を制御するための制御ユニット１０８が配設
されている。

【００１８】図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す部品装
着ヘッド１１０の詳細を示す側面図及び一部断面側面図
である。この部品装着ヘッド１１０は、吸着ノズル１１
１、シャフト１１２、連結手段１２０、減速機１１３、
モータ１１４及びエンコーダ１１５等を備えている。吸
着ノズル１１１は、シャフト１１２の先端に着脱可能に
取り付けられている。この吸着ノズル１１１には、先端
から後端に抜ける貫通孔１１１ａが設けられている。

【００１９】シャフト１１２は、連結手段１２０により
減速機１１３の出力軸１１３ａと連結されている。この
シャフト１１２は、減速機１１３の出力軸１１３ａと同
一径となるように形成されていると共に、先端から中央
部の側面に抜ける貫通孔１１２ａが設けられている。減
速機１１３は、モータ１１４に直結されている。そし
て、モータ１１４には、エンコーダ１１５が装着されて
いる。これにより、減速機１１３の出力軸１１３ａにお
けるエンコーダ１１５の位置検出分解能を、減速機１１
３の減速比分だけ小さくすることができる。

【００２０】連結手段１２０は、モータベース（支持手
段）１２１、リジッドカップリング１２２、滑り軸受け
１２３、玉軸受け１２４を備えている。モータベース１
２１は、平板の両端に側壁１２１ａ、１２１ｂが立設さ
れた形状に形成されている。一方の側壁（上側壁）１２
１ａが減速機１１４とそれに連なるモータ１１５及びエ
ンコーダ１１６を支持しており、他方の側壁（下側壁）
１２１ｂがシャフト１１２を支持している。

【００２１】上側壁１２１ａには、減速機１１３の出力
軸１１３ａが貫通する穴１２１ｃが設けられている。下
側壁１２１ｂには、上側壁１２１ａに設けられた穴１２
１ｃと同軸であって、シャフト１１２が貫通する穴１２
１ｄが設けられている。各穴１２１ｃ、１２１ｄは、同
軸度を高めるため、同時加工により形成されている。

【００２２】さらに、上側壁１２１ａと減速機１１３に
は、上側壁１２１ａに減速機１１３を減速機取付ネジ１
２１ｅにより取り付けたときに、各穴１２１ｃ、１２１
ｄに貫通された減速機１１３の出力軸１１３ａとシャフ
ト１１２が同軸となるように、減速機取付ネジ穴１２１
ｆ、１１３ｂが設けられている。また、下側壁１２１ｂ
には、側面から穴１２１ｄに通じる貫通孔１２１ｇが設
けられており、この貫通孔１２１ｇにはエア継手１１６
が配設されている。

【００２３】リジッドカップリング１２２は、円筒状に
形成されている。シャフト１１２と減速機１１３の出力
軸１１３ａが、リジッドカップリング１２２の両端側か
らそれぞれ嵌め込まれている。そして、シャフト１１２
と減速機１１３の出力軸１１３ａは、リジッドカップリ
ング１２２の側面に取付けられているシャフト取付ネジ
１２２ａと出力軸取付ネジ１２２ｂにより固定されてい
る。

【００２４】これにより、シャフト１１２と減速機１１
３の出力軸１１３ａの偏芯を小さくすることができる。
尚、リジッドカップリング１２２の代わりにオルダム式
の継手を用いることにより、シャフト１１２と減速機１
１３の出力軸１１３ａの偏芯を吸収することができる。

【００２５】滑り軸受け１２３は、樹脂で成り、フラン
ジ部１２３ａとボス部１２３ｂを有する円筒状に形成さ
れている。２つの滑り軸受け１２３のボス部１２３ｂ
が、モータベース１２１の下側壁１２１ｂに設けられて
いる穴１２１ｄの両端側からそれぞれ嵌め込まれてい
る。そして、シャフト１１２が、各滑り軸受け１２３の
内径部を貫通するように嵌め込まれている。

【００２６】このとき、各滑り軸受け１２３のボス部１
２３ｂは間隙をあけて嵌め込まれており、各ボス部１２
３ｂの端面と穴１２１ｄの内壁とシャフト１１２の外周
面により、モータベース１２１の下側壁１２１ｂに設け
られている貫通孔１２１ｇとシャフト１１２に設けられ
ている貫通孔１１２ａを繋ぐ円筒状の空間部１２１ｈが
形成されている。

【００２７】これにより、吸着ノズル１１１の貫通孔１
１１ａとシャフト１１２の貫通孔１１２ａと下側壁１２
１ｂの貫通孔１２１ｇが繋がるので、エア継手１１６を
介してエア吸引することにより、吸着ノズル１１１の先
端で電子部品を吸着することが可能となる。また、空間
部１２１ｈが円筒状であるため、シャフト１１２が回転
しても貫通孔１１２ａは常に空間部１２１ｈに位置して
おり、エア吸引を妨げることはない。

【００２８】このようなシャフト１１２を支持する支持
機能とエア漏れを防ぐパッキング機能を有する滑り軸受
け１２３を別部品として使用しているため、モータベー
ス１２１に複雑な溝加工等を施す必要がなくなり、小型
化が容易となる。また、樹脂製の滑り軸受け１２３は多
少変形するので、シャフト１１２と減速機１１３の出力
軸１１３ａが例え偏芯していても、その偏芯を吸収する
ことができる。

【００２９】尚、滑り軸受け１２３をゴム等で形成する
ことにより、パッキング機能を更に高めることができ、
また、金属等で形成することにより、耐久性を向上させ
ることができる。また、滑り軸受け１２３の代わりに玉
軸受けを用いることにより、支持機能を更に高めること
ができる。玉軸受け１２４は、減速機１１３内で減速機
１１３の出力軸１１３ａを支持するように配設されてい
る。

【００３０】このような構成において、その動作例を図
１及び図２を参照して説明する。先ず、プリント配線板
５をコンベア１０２の基板搬入口１０２ａから搬入して
装着位置１０２ｂに位置決めする。次に、ＸＹロボット
１０６により部品装着ヘッド１１０を部品供給用カセッ
ト１０３又は部品供給用トレーユニット１０４の部品供
給部に移動させる。そして、部品装着ヘッド１１０をＺ
方向に下降させ、吸着ノズル１１１の先端に電子部品を
真空吸着させて部品供給部から取り出させる。

【００３１】その後、部品装着ヘッド１１０をＺ方向に
上昇させ、ＸＹロボット１０６により部品装着ヘッド１
１０をプリント配線板５上の所定位置に移動させる。こ
の間に、取り出した電子部品をカメラにより認識させ、
所定位置との位置ズレを測定させる。そして、この位置
ズレに相当する分だけモータ１１４を駆動させ、減速機
１１３、リジッドカップリング１２２及びシャフト１１
２を介して吸着ノズル１１１を回転させる。これによ
り、吸着ノズル１１１の先端に真空吸着されている電子
部品を所定位置に位置決めすることができる。

【００３２】そして、部品装着ヘッド１１０をＺ方向に
下降させ、電子部品をプリント配線板５上の所定位置に
装着させた後、電子部品を吸着ノズル１１１の先端から
開放させる。以降、同様の動作により、次の電子部品の
装着を制御する。そして、全ての電子部品の装着が完了
したプリント配線板５をコンベア１０２の基板搬出口１
０２ｃから搬出させ、次の工程へ搬送する。

【００３３】尚、上述した実施形態では、１台の部品装
着ヘッド１１０を備えた部品装着装置１００について説
明したが、複数台の部品装着ヘッド１１０を並列もしく
は環状に設置した部品装着装置としても良い。また、エ
ンコーダ１１５をモータ１１４側に配設せずに、減速機
１１３の出力側に配設し、フルクローズド制御を行うよ
うにしても良い。また、モータ１１４から減速機１１３
への動力伝達はベルトで行い、減速機１１３と吸着ノズ
ル１１１を直結させるようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
簡易な構造で部品の位置補正を高精度に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品装着ヘッドの実施形態を備えた部
品装着装置の実施形態を示す概略斜視図。

【図２】図１に示す部品装着ヘッド１１０の詳細を示す
側面図及び一部断面側面図。

【図３】従来の部品装着ヘッドの一例を示す概略斜視
図。

【符号の説明】

５・・・プリント配線板、１００・・・部品装着装置、
１０１・・・本体、１０２・・・コンベア、１０３・・
・部品供給用カセット、１０４・・・部品供給用トレー
ユニット、１０５・・・カメラ、１０６・・・ＸＹロボ
ット、１０７・・・管理・操作用モニタ、１０８・・・
制御ユニット、１１０・・・部品装着ヘッド、１１１・
・・吸着ノズル、１１１ａ・・・貫通孔、１１２・・・
シャフト、１１２ａ・・・貫通孔、１１３・・・減速
機、１１３ａ・・・出力軸、１１３ｂ・・・減速機取付
ネジ穴、１１４・・・モータ、１１５・・・エンコー
ダ、１１６・・・エア継手、１２０・・・連結手段、１
２１・・・モータベース（支持手段）、１２１ａ・・・
上側壁、１２１ｂ・・・下側壁、１２１ｃ、１２１ｄ・
・・穴、１２１ｅ・・・減速機取付ネジ、１２１ｆ・・
・減速機取付ネジ穴、１２１ｇ・・・貫通孔、１２１ｈ
・・・空間部、１２２・・・リジッドカップリング、１
２２ａ・・・シャフト取付ネジ、１２２ｂ・・・出力軸
取付ネジ、１２３・・・滑り軸受け、１２３ａ・・・フ
ランジ部、１２３ｂ・・・ボス部、１２４・・・玉軸受
け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西口 昌男 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 武藤 浩一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 3F061 AA01 CA01 CC00 DB06 5E313 AA01 AA11 CC03 CC04 DD12 EE02 EE03 EE24 EE37 FF24 FF26 FF28

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着
   した部品を位置補正するために回転させて基板に装着す
   る部品装着ヘッドにおいて、 モータと、 前記モータに直結された減速機と、 前記ノズルが着脱されるシャフトと、 前記減速機の出力軸と前記シャフトとを高精度に連結す
   る連結手段とを備えたことを特徴とする部品装着ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記連結手段は、前記モータ及び減速機
   と前記シャフトを支持する支持手段であって、各支持部
   が同時加工されている支持手段を有する請求項１に記載
   の部品装着ヘッド。
3. 【請求項３】 前記連結手段は、前記減速機の出力軸と
   前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリングを
   有する請求項１に記載の部品装着ヘッド。
4. 【請求項４】 前記連結手段は、前記減速機の出力軸を
   支持する玉軸受けと、前記シャフトを支持する滑り軸受
   けとを有する請求項１に記載の部品装着ヘッド。
5. 【請求項５】 着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着
   した部品を位置補正するために回転させて基板に装着す
   る部品装着ヘッドにおいて、 モータと、 前記モータに直結された減速機と、 前記ノズルが着脱されるシャフトと、 前記モータ及び減速機と前記シャフトを支持する支持手
   段であって、各支持部が同時加工されている支持手段
   と、 前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリ
   ジッドカップリングと、 前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、 前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する
   滑り軸受けとを備えたことを特徴とする部品装着ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて
   ２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸
   引を前記間隙を介して行う請求項５に記載の部品装着ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着
   した部品を位置補正するために回転させて基板に装着す
   る部品装着ヘッドを備えた部品装着装置において、 前記部品装着ヘッドが、 モータと、 前記モータに直結された減速機と、 前記ノズルが着脱されるシャフトと、 前記モータ及び減速機と前記シャフトを支持する支持手
   段であって、各支持部が同時加工されている支持手段
   と、 前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリ
   ジッドカップリングと、 前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、 前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する
   滑り軸受けとを備えたことを特徴とする部品装着装置。
8. 【請求項８】 前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて
   ２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸
   引を前記間隙を介して行う請求項７に記載の部品装着装
   置。