JP2003174290A - 電子部品実装装置の装着ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装精度を向上させた電子部品実装装置の装
着ヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明の電子部品実装装置の装着ヘッド
（５）が、下端において吸着ノズルを保持するシャフト
（３０）、シャフトを支持した状態で上下動するブラケ
ット（シャフト支持用ブラケット８０）、ブラケットの
上下動を案内する上下動案内手段（リニアウェイ７
０）、シャフトに連結し、シャフトを軸回りに回転させ
るボールスプライン（６２）等を備える部品装着手段
（１０）を複数連設して構成され、ボールスプライン
が、ブラケットと上下動案内手段との接合部分より下方
に配設される。このように構造上水平方向へのがたの発
生が少ないボールスプラインを吸着ノズルに近い位置に
配設することにより、吸着ノズルの位置ずれを防止し、
装着ヘッドの実装精度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装置
の装着ヘッドに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電子部品を回路基板上の所定位置に装着
する電子部品実装装置の装着ヘッドとして、複数の吸着
ノズルを備えたものが知られている。このような装着ヘ
ッドは、吸着ノズル及び吸着ノズルを駆動させる機構を
備えた部品装着手段を複数連設して構成されるものであ
り、図３に示すように、各部品装着手段１００は吸着ノ
ズル１０１を上下動させるＺ軸モータ１０２、吸着ノズ
ル１０１を回転させる回転モータ１０３、下端に吸着ノ
ズル１０１を保持する中空シャフト１０４、中空シャフ
ト１０４を支持するブラケット１０５、ブラケット１０
５の上下動を案内するリニアウェイ１０６、これら部品
が取り付けられる支持部材１０７等から概略構成され
る。 【０００３】ブラケット１０５の上下にはベアリング１
０５ａが取り付けられており、このベアリング１０５ａ
によりシャフト１０４は軸回りに回転自在に支持されて
いる。ブラケット１０５後部の上下二箇所にはリニアウ
ェイ１０６のスライドユニット１０６ａが接合されてお
り、このスライドユニット１０６ａは、支持部材１０７
の上下方向に沿って取り付けられたリニアウェイ１０６
のレール１０６ｂに摺動自在に支持されている。 【０００４】また、ブラケット１０５は、その前部にお
いてボールねじ１０８のナット１０８ａに接合してい
る。ボールねじ１０８のねじ軸１０８ｂの上端には従動
プーリ１０８ｃが取り付けられており、この従動プーリ
１０８ｃとＺ軸モータ１０２の回転軸１０２ａに取り付
けられた駆動プーリ１０２ｂとに掛け回されたタイミン
グベルト１０９を介して、Ｚ軸モータ１０２の駆動がね
じ軸１０８ｂに伝達され、ブラケット１０５、ひいては
吸着ノズル１０１がリニアウェイ１０６に案内された状
態で上下動するようになっている。 【０００５】また、支持部材１０７の上部には上下に貫
通した開口（図示せず）が形成されており、回転モータ
１０３は、この開口に回転軸１０３ａを挿通した状態
で、支持部材１０７に取り付けられている。回転モータ
１０３の回転軸１０３ａには駆動プーリ１０３ｂが取り
付けられ、この駆動プーリ１０３ｂに掛け回されたタイ
ミングベルト１０９は、ボールスプライン１１０のナッ
ト１１０ａと一体に回転する従動プーリ１０３ｃにも掛
け回されている。そして、回転モータ１０３の駆動がタ
イミングベルト１０９及びナット１１０ａを介してボー
ルスプライン１１０のスプライン軸１１０ｂに伝達され
る。 【０００６】ここで、ボールスプライン１１０のスプラ
イン軸１１０ｂは、その下端においてカップリング１１
１を介して中空シャフト１０４に連結しており、スプラ
イン軸１１０ｂが回転することで中空シャフト１０４、
ひいては吸着ノズル１０１が回転するようになってい
る。そして、この部品装着手段１００を、図４に示すよ
うに、左右方向に複数（例えば４つ）連接することで装
着ヘッド２００が構成されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、装着ヘッド２００がリニアウェイ１０６によっ
て吸着ノズル１０１の上下動を案内する構成を備えてい
る場合、例えば、装着ヘッド２００が停止状態から左右
方向へ移動し再び停止するまでの一連の動作によりスラ
イドユニット１０６ａに働く慣性力により、スライドユ
ニット１０６ａはレール１０６ｂに嵌合した部分を中心
として水平面内で、矢印で示す方向に微小角度回転して
しまい、吸着ノズル１０１の位置にずれが生じることに
なる。そして、吸着ノズル１０１の位置ずれにより、例
えば、吸着ノズル１０１が電子部品供給部から電子部品
を吸着できないという問題や、回路基板上への電子部品
の実装精度が低下するという問題があった。また、吸着
ノズル１０１の位置ずれが収まるまで実装作業が行えな
いため、実装作業効率が低下するという問題があった。 【０００８】また、スプライン軸１１０ｂの軸回りの回
転がカップリング１１１を介して中空シャフト１０４に
伝達される構成を備えることで装着ヘッド２００の重量
増加や、構造が比較的複雑なものとなることも、上述の
ような実装精度悪化の一因となっていた。 【０００９】本発明の課題は、上述の問題を考慮したも
のであり、実装精度を向上させた電子部品実装装置の装
着ヘッドを提供することである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載の電子部品実装装置の装着ヘッド
（５）は、電子部品を真空吸着し、回路基板（３）上の
所定位置に装着する吸着ノズル（２）と、上下方向に沿
って配設され、下端において前記吸着ノズルを保持する
シャフト（３０）と、前記シャフトを支持した状態で上
下動するブラケット（シャフト支持用ブラケット８０）
と、前記ブラケットに接合し、該ブラケットの上下動を
案内する上下動案内手段（リニアウェイ７０）と、前記
シャフトに連結し、該シャフトを軸回りに回転させるボ
ールスプライン（６２）とを備える部品装着手段（１
０）を複数連設して構成される電子部品実装装置の装着
ヘッドであって、前記ボールスプラインが、前記ブラケ
ットと前記上下動案内手段との接合部分より下方に配設
されることを特徴とする。 【００１１】請求項１記載の電子部品実装装置の装着ヘ
ッドによれば、ボールスプラインが、ブラケットと上下
動案内手段との接合部分より下方に配設される。つま
り、構造上水平方向へのがたの発生が少ないボールスプ
ラインを、ブラケットと上下動案内手段との接合部分よ
り下方、即ち吸着ノズルに近い位置に配設することによ
り、装着ヘッド移動時に上下動案内手段に生じるがたを
ボールスプラインで吸収する。従って、吸着ノズルの位
置ずれを防止し、装着ヘッドの実装精度を向上させるこ
とができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】次に、本発明の電子部品実装装置
の装着ヘッドの実施の形態について図面を用いて説明す
る。図１及び図２に示すように、電子部品実装装置１
は、電子部品を供給する電子部品供給手段２（例えば、
テープフィーダ）、回路基板３を搬送するための基板搬
送装置４、吸着ノズル２０を支持して上下動及び回動さ
せる部品装着手段１０、部品装着手段１０を左右方向に
複数連設して構成される装着ヘッド５、装着ヘッド５を
水平面内で前後左右方向（ＸＹ方向）に移動させるＸＹ
移動装置６、吸着ノズル２０による電子部品の吸着状態
を撮像する撮像手段７、これら各種装置の駆動を制御す
る制御手段（図示せず）等から概略構成される。なお、
図１には装着ヘッド５を覆うヘッドカバー８が図示され
ている。 【００１３】なお、電子部品実装装置１の動作、即ち、
吸着ノズル２０による電子部品の吸着・実装動作や、Ｘ
Ｙ移動装置６の動作等については周知であるため説明を
省略し、以下、装着ヘッド５の構成についておもに説明
する。 【００１４】装着ヘッド５は、上述のように部品装着手
段１０を左右方向に複数（例えば４つ）連設して構成さ
れ、各部品装着手段１０は吸着ノズル２０、シャフト３
０、支持部材４０、上下動手段５０、回転手段６０、リ
ニアウェイ７０（上下動案内手段）、シャフト支持用ブ
ラケット８０等から概略構成される。なお、吸着ノズル
２０への負圧の供給は図示しない真空発生装置により行
われる。 【００１５】シャフト３０は、その下端に吸着ノズル２
０を保持した状態で上下方向に沿って配設される中空構
造を備えた棒状部材である。シャフト３０は、その上部
において後述するシャフト支持用ブラケット８０により
軸回りに回転自在に支持されている。また、シャフト３
０がシャフト支持用ブラケット８０に支持された部分よ
り下方にかけては、軸方向に延びる複数のボール溝（図
示せず）が形成されており、このボール溝に後述するボ
ールスプライン６２のナット６２ａ（ボールナット）が
嵌合している。 【００１６】支持部材４０は部品装着手段１０を構成す
る各種装置を支持する側面視略コ字状の部材であり、鉛
直方向（上下方向）に延びる鉛直部４１と、鉛直部４１
の上端から前方に延出する上延出部４２と、鉛直部４１
の下端から前方に延出する下延出部４３とを備える。 【００１７】鉛直部４１は、その前面に上下方向に延び
る溝４１ａを備えた平面視略コ字状に形成され、溝の内
部にリニアウェイ７０のレール７１が取り付けられてい
る。レール７１はリニアウェイ７０のスライドユニット
７２を上下方向に摺動可能に支持しており、このスライ
ドユニット７２はシャフト支持用ブラケット８０に接合
している。 【００１８】シャフト支持用ブラケット８０は、その後
部においてスライドユニット７２に接合した状態で前方
に延出する部材である。シャフト支持用ブラケット８０
の前部には開口（図示せず）が形成されており、この開
口にボールねじ５２のねじ軸５２ａが挿通されている。
また、ボールねじ５２のナット５２ｂ（ボールナット）
はシャフト支持用ブラケット８０に接合している。そし
て、ねじ軸５２ａの軸回りの回転によりボールナット５
２ｂとシャフト支持用ブラケット８０とが一体に、リニ
アウェイ７０に案内された状態で上下動するようになっ
ている。 【００１９】また、シャフト支持用ブラケット８０のほ
ぼ中央部にもシャフト３０が挿通される開口（図示せ
ず）が形成されている。開口に挿通された状態のシャフ
ト３０にはシャフト支持用ブラケット８０を上下から挟
むようにしてボールベアリング８２が固定されている。
そして、このボールベアリング８２の作用により、シャ
フト３０はシャフト支持用ブラケット８０に回転自在に
支持されると共に、シャフト支持用ブラケット８０と一
体に上下動するようになっている。なお、ボールベアリ
ング８２を用いずに、シャフト３０をシャフト支持用ブ
ラケット８０に回転自在に支持した状態でシャフト支持
用ブラケット８０と一体に移動可能な手段を用いるもの
としてもよい。 【００２０】上延出部４２の前部には上下に貫通した開
口（図示せず）が形成されており、また、上延出部４２
の前部下面には略矩形状のＺ軸モータ用ブラケット４２
ａが取り付けられている。そして、Ｚ軸モータ５１は、
その回転軸５１ａが開口に挿通された状態でＺ軸モータ
用ブラケット４２ａを介して上延出部４２に取り付けら
れている。また、上延出部４２の前後方向の略中央部に
も上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、
この開口の内周部分に軸受けとしてのボールベアリング
４２ｂが配設されている。そして、ボールねじ５２のね
じ軸５２ａは、開口に挿通された状態で、ボールベアリ
ング４２ｂにより軸回りに回転自在に軸支されている。 【００２１】下延出部４３は、側面視四角枠状に形成さ
れたボールスプライン支持部４３ａと、軸受け部の前面
から前方に延出する回転モータ支持部４３ｂとを備え
る。回転モータ支持部４３ｂの前部には上下に貫通した
開口（図示せず）が形成されており、また、回転モータ
支持部４３ｂの前部上面には略矩形状の回転モータ用ブ
ラケット４３ｃが取り付けられている。そして、回転モ
ータ６１は、その回転軸６１ａが開口に挿通された状態
で回転モータ用ブラケット４３ｃを介して回転モータ支
持部４３ｂに取り付けられている。 【００２２】ボールスプライン支持部４３ａを構成する
上下の板体にはそれぞれ上下に貫通した開口（図示せ
ず）が形成されており、これら上下両開口には後述する
スプラインハウジング６２ｂを軸回りに回転自在に支持
するベアリング４３ｄが配設されている。 【００２３】上下動手段５０は吸着ノズル２０を上下動
させるために配設され、Ｚ軸モータ５１（上下動モー
タ）、ボールねじ５２等を備える。Ｚ軸モータ５１は、
上述のようにその回転軸５１ａが上延出部４２の開口に
挿通された状態でＺ軸モータ用ブラケット４２ａを介し
て上延出部４２に接合しており、また、ボールねじ５２
のねじ軸５２ａも上述のようにボールベアリング４２ｂ
により軸回りに回転自在に軸支されている。これら回転
軸５１ａとねじ軸５２ａの上端にはそれぞれ駆動プーリ
５３と従動プーリ５４が取り付けられ、駆動プーリ５３
と従動プーリ５４にタイミングベルト５５が掛け回され
ている。そして、回転軸５１ａの軸回りの回転がタイミ
ングベルト５５を介してねじ軸５２ａに伝達され、ねじ
軸５２ａが軸回りに回転し、上述のようにボールナット
６２ａ５２ｂとシャフト支持用ブラケット８０とが一体
に上下方向に移動するようになっている。なお、図示は
しないが、Ｚ軸モータ５１には、吸着ノズル２０の上下
方向の位置を検出するためのエンコーダが配設されてお
り、エンコーダから送信される出力信号に基づいて制御
手段はＺ軸モータ５１の駆動制御を行なう。 【００２４】回転手段６０は吸着ノズル２０を軸回りに
回転させるために配設され、回転モータ６１及びボール
スプライン６２を備える。 【００２５】回転モータ６１は、上述のようにその回転
軸６１ａが回転モータ支持部４３ｂの開口に挿通された
状態で回転モータ用ブラケット４３ｃを介して下延出部
４３に接合している。回転モータ６１の回転軸６１ａに
は駆動プーリ６１ｂが取り付けられ、また、ボールスプ
ライン６２のハウジング６２ｂに従動プーリ６１ｃが取
り付けられている。そして、これら駆動プーリ６１ｂと
従動プーリ６１ｃとにタイミングベルト６１ｄが掛け回
されている。 【００２６】ボールスプライン６２は、シャフト３０に
連結し、シャフト３０を軸回りに回転させるために設け
られ、ナット６２ａと円筒形のハウジング６２ｂを備え
る。 【００２７】ハウジング６２ｂは、上述のようにボール
スプライン支持部４３ａの上下に配設されたベアリング
４３ｄにより軸回りに回転自在に支持されており、開口
内にシャフト３０が挿通されている。ナット６２ａは、
ハウジング６２ｂの内面側に固着された状態で、シャフ
ト３０の上下方向の略中央部に嵌合している。そして、
回転モータ６１の回転軸６１ａが軸回りに回転すること
で、駆動プーリ６１ｂ及びタイミングベルト６１ｄを介
して従動プーリ６１ｃが回転し、この従動プーリ６１ｃ
に接合したハウジング６２ｂ及びナット６２ａを介して
シャフト３０及び吸着ノズル２０が軸回りに回転するよ
うになっている。 【００２８】なお、図２の側面図中には、ナット６２
ａ、タイミングベルト６１ｄ、駆動プーリ６１ｂ及び従
動プーリ６１ｃと同じものがそれぞれの上方にも示され
ているが、これは、隣り合う２つの部品装着手段のうち
の他方、即ち紙面に対して奥側の部品装着手段が備える
ナット、タイミングベルト、駆動プーリ及び従動プーリ
である。このように隣り合って配設されるナット、タイ
ミングベルト、駆動プーリ及び従動プーリを上下交互に
配設することで、駆動時の干渉を防ぐものである。ま
た、図示はしないが、回転モータ６１には、吸着ノズル
２０の軸回りの回転位置（回転角度）を検出するための
エンコーダが配設されており、エンコーダから送信され
る出力信号に基づいて制御手段は回転モータ６１の駆動
制御を行なう。そして、図示は省略するが、このような
構造を備える部品装着手段１０を左右方向に複数連設し
て装着ヘッド５が構成されている。 【００２９】本実施の形態に示した装着ヘッドによれ
ば、ボールスプライン６２が、シャフト支持用ブラケッ
ト８０とリニアウェイ７０のスライドユニット７２との
接合部分より下方に配設される。つまり、リニアウェイ
７０と比較して、構造上水平方向へのがたの発生が少な
いボールスプライン６２を吸着ノズル２０に近い位置に
配設することにより、装着ヘッド５移動時にリニアウェ
イ７０に生じるがたをボールスプライン６２で吸収する
ことができ、装着ヘッド５の実装精度を向上させること
ができる。 【００３０】また、例えば、従来の装着ヘッドでは回転
モータの駆動力を吸着ノズルに伝達するために、スプラ
イン軸と中空シャフトとをカップリング等の連結手段を
用いて連結していたが、本実施の形態に示した装着ヘッ
ド５では、ボール溝が形成されたシャフト３０がスプラ
イン軸としての機能するため、カップリング等の連結手
段が必要無くなり、装着ヘッド５の重量を抑え、吸着ノ
ズル２０の電子部品実装精度を向上させることができ
る。 【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、具体的な形状・構造等について適宜変
更可能である。例えば、本実施の形態においては、上下
動案内部材としてリニアウェイ７０を用いた場合につい
て説明したが、これに限らず、例えば、リニアモーショ
ンガイド（ＬＭガイド）やボールねじ等の周知の直動装
置を用いても良い。また、支持部材４０の形状について
も、本実施の形態では側面視略コ字状としたが、これに
限るものではなく、例えば支持部材４０の上延出部４２
や下延出部４３が鉛直部４１から後方に延出するものと
してもよく、このような支持部材４０の形状の変更に伴
い、Ｚ軸モータ５１や回転モータ６１の取り付け位置も
適宜変更可能である。 【００３２】 【発明の効果】請求項１記載の電子部品実装装置の装着
ヘッドによれば、ボールスプラインが、ブラケットと上
下動案内手段との接合部分より下方に配設される。つま
り、構造上水平方向へのがたの発生が少ないボールスプ
ラインをブラケットと上下動案内手段との接合部分より
下方、即ち吸着ノズルに近い位置に配設することによ
り、装着ヘッド移動時に上下動案内手段に生じるがたを
ボールスプラインで吸収する。従って、吸着ノズルの位
置ずれを防止し、装着ヘッドの実装精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本実施の形態の電子部品実装装置の構造を示す
要部斜視図である。 【図２】装着ヘッドの構造を示す側面図である。 【図３】従来の装着ヘッドの構造を示す側面図である。 【図４】従来の装着ヘッドの構造を示す平面図である。 【符号の説明】 ３ 回路基板 ５ 装着ヘッド １０ 部品装着手段 ２０ 吸着ノズル ３０ シャフト ６２ ボールスプライン ７０ 上下動案内手段（リニアウェイ） ８０ ブラケット（シャフト支持用ブラケット）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電子部品を真空吸着し、回路基板上の所
   定位置に装着する吸着ノズルと、上下方向に沿って配設
   され、下端において前記吸着ノズルを保持するシャフト
   と、前記シャフトを支持した状態で上下動するブラケッ
   トと、前記ブラケットに接合し、該ブラケットの上下動
   を案内する上下動案内手段と、前記シャフトに連結し、
   該シャフトを軸回りに回転させるボールスプラインとを
   備える部品装着手段を複数連設して構成される電子部品
   実装装置の装着ヘッドであって、 前記ボールスプラインが、前記ブラケットと前記上下動
   案内手段との接合部分より下方に配設されることを特徴
   とする電子部品実装装置の装着ヘッド。