JP2003283192A - 実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドユニットの構造を簡素化すると共にメ
ンテナンス性を向上する。 【解決手段】 この実装機にはＹ方向に移動自在にヘッ
ドユニット２３が設けられている。ヘッドユニット２３
の吸着ヘッド２４は、支持枠１４１に支持されたＺ方向
駆動用モータ１４３と、支持枠１４１にＬ型金具１５１
で取り付けられたヘッド本体部１４９と、このヘッド本
体部１４９のＺ軸方向中心に上下動可能および回転自在
に設けられ、内部にエアを通す経路を形成したスプライ
ンシャフト１５３と、このスプラインシャフト１５３を
ラック部１７３を介して昇降自在に支持するリニアガイ
ド１７１と、Ｚ方向駆動モータ１４３の回転力をラック
１７５に伝達しラック１７５を上下動させるピニオンギ
ア１４７と、Ｌ型金具１５１に支持されたスプラインシ
ャフト１５３を軸方向に回転駆動するＲ方向駆動用モー
タ１６１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に部品を実装
する実装機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線板などの基板上にチ
ップ部品（抵抗、コンデンサ、コイルなど）やＩＣ（In
tegrated Circuit）などを搭載・実装する実装機が各種
開発されている。

【０００３】従来の実装機の吸着ヘッドは、特許第２９
１９４８６号公報に、基板をコンベアでＸ方向に搬送
し、テーブルで基板を支持し、装着ヘッドをＹ方向に移
動してテーブル上の基板に部品を実装する構成のプリン
ト配線板組立装置が開示されている。このプリント配線
板組立装置の場合、装着ヘッドのＺ方向、つまり上下方
向の往復動は、圧縮空気により動作するスライドユニッ
トにより行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように装着ヘッド
のＺ方向の移動を圧縮空気、つまりエアシリンダなどを
用いて行う実装機では、この他、部品を装着ヘッドの先
端部で吸着するために装着ヘッドの中心軸上にエアの通
路を形成しなければならず、エア漏れ対策などのため装
着ヘッドを含むヘッドユニットの構造が複雑化すると共
にヘッドユニットに複数の装着ヘッドを取り付けるよう
な場合、ヘッドユニットが大型化してしまうという問題
がある。また、複雑な構造のヘッドユニットでは、メン
テナンスあるいは不具合の手直しなどのために装着ヘッ
ドを着脱する作業が大掛かりになり、作業時間と手間が
かかるという問題もある。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、ヘッドユニットの構造を簡素化すると
共にメンテナンス性を向上することのできる実装機を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係る実装機は、部品を吸着して基板へ装着
するヘッドユニットを有する実装機において、前記ヘッ
ドユニットが、支持枠と、この支持枠に回転軸を水平方
向に向けて支持された第１のモータと、部品吸着のため
の吸引部を有し、この吸引部を下に向けて前記支持枠に
取り付けられた吸着ヘッド部と、前記第１のモータの回
転軸に係合し前記第１のモータの駆動力により前記吸着
ヘッド部の吸引部を上下動させるラック＆ピニオンギア
機構と、前記吸着ヘッド部に載置され、前記吸着部を鉛
直方向を軸にして回転駆動する第２のモータとを具備し
している。本発明に係る実装機は、部品を吸着して基板
へ装着するヘッドユニットを有する実装機において、前
記ヘッドユニットが、支持枠と、この支持枠に回転軸を
水平方向に向けて支持された第１のモータと、前記支持
枠にＬ型金具で取り付けられたヘッド本体部と、このヘ
ッド本体部に上下動可能および回転自在に設けられ、上
下方向にエアを通す経路を形成したスプラインシャフト
と、このスプラインシャフトの上端部を着脱自在に支持
し、一端にピニオンギアと係合するラックを構成するラ
ック部と、このラック部を前記スプラインシャフトと共
に昇降自在に支持するリニアガイドと、前記第１のモー
タの回転力を前記ラックに伝達し前記ラック部を上下動
させるピニオンギアと、前記Ｌ型金具に回転軸を鉛直方
向に向けて支持され、プーリおよびベルトを介して前記
スプラインシャフトを回転駆動する第２のモータとを具
備している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１乃至図４は、本発明の一実
施形態に係る実装機を模式的に示す構成図であり、図１
はこの実施形態の実装機の斜視図、図２はその平面図、
図３は実装機をＸ方向から見た側面図、図４は実装機を
Ｙ方向から見た側面図である。

【０００８】図１乃至図４に示すように、この実装機
は、基台１１、Ｘ方向案内レール１２ａおよび１２ｂ、
ベルトコンベアである基板コンベア１３、そのベルト１
３ａ，１３ｂ、Ｘ方向係合部材１４、Ｘ方向サーボモー
タ１５、Ｘ方向エンコーダ１６、Ｘ方向送りねじ１７、
Ｘ方向送りねじ受け１８、固定カメラ用照明装置１９、
固定カメラ２０、フィーダーバンク２１、テープフィー
ダー２２、ヘッドユニット２３、吸着ヘッド２４、Ｙ方
向フレーム２５、Ｙ方向案内レール２６ａ，２６ｂ、Ｙ
方向サーボモータ２７、Ｙ方向エンコーダ２８、Ｙ方向
送りねじ２９、Ｙ方向送りねじ受け３０、移動カメラ３
１、交換用ノズル収納部３２、コンベア幅可変用タイミ
ングベルト８およびプーリ９ａ，９ｂなどを有する可変
ストロークコンベアユニット１０などを備えている。

【０００９】Ｘ方向とはプリント基板Ｐが搬送される第
１の方向をいい、Ｙ方向とはＸ方向と交差する第２の方
向をいう。この例の場合、第１の方向と第２の方向と
は、直交しているが、必ずしも９０°で交差する必要は
なく、例えば８０°などでも良い。第１の方向と第２の
方向とが交差すれば部品の装着は可能である。テープフ
ィーダー２２にはそれぞれ部品吸着ポイント２２ａが存
在する。

【００１０】基台１１には、くぼみ部１１ａが設けられ
ている。このくぼみ部１１ａは、自機と同じ形状の他機
とを対向および／または同一方向に連結させ、かつそれ
ぞれの基板コンベア１３のベルト１３ａ，１３が一直線
状になるように配置したときに、自機のフィーダーバン
ク２１にセット（装着）されたテープフィーダー２２が
自機の基台部分から突出しても他機と接触しないように
するためのものである。

【００１１】また、この基台１１の上には、プリント基
板Ｐを水平姿勢で保持しかつＸ方向に移動させるため
の、基板搬送ユニットとしての可変ストロークコンベア
ユニット１０と、その移動機構が設けられている。

【００１２】図４に示すように、可変ストロークコンベ
アユニット１０には、交換用ノズル収納部３２（図２，
図３参照）、昇降機構１２０、クランプ機構１１０、基
板バックアップ機構１３０、基板コンベア１３のベルト
駆動機構、コンベア幅可変機構などが備えられており、
これらの機構を含む可変ストロークコンベアユニット１
０全体が基台１１に対してＸ方向に移動自在とされてい
る。

【００１３】基台１１における可変ストロークコンベア
ユニット１０の移動範囲として、Ｘ方向の搬入側では、
可変ストロークコンベアユニット１０上のベルト１３
ａ，１３ｂの端部が基台１１の端から約５０ｍｍ程度突
出した位置まで移動可能である（一点鎖線の矢印Ｘｉ方
向）。また、Ｘ方向の搬出側では、可変ストロークコン
ベアユニット１０上のベルト１３ａ，１３ｂの端部が基
台１１の端から約２５０ｍｍ程度突出した位置まで移動
可能である（二点鎖線の矢印Ｘｏ方向）。

【００１４】可変ストロークコンベアユニット１０は、
例えばナット部材などからなるＸ方向係合部材１４を介
してＸ方向送りねじ１７に係合されている。Ｘ方向係合
部材１４は可変ストロークコンベアユニット１０に固着
されている。Ｘ方向送りねじ１７は、Ｘ方向サーボモー
タ１５とＸ方向送りねじ受け１８との間に架設され、か
つＸ方向サーボモータ１５により所定量回転され、これ
によりＸ方向係合部材１４と連結された可変ストローク
コンベアユニット１０のＸ方向移動が行われる。なお、
Ｘ方向エンコーダ１６はＸ方向サーボモータ１５と共に
Ｘ軸サーボ装置を構成し、それぞれサーボ装置としての
センサとアクチュエータとして機能する。

【００１５】また、可変ストロークコンベアユニット１
０は、その荷重が支持されると共に移動の円滑のため、
それぞれＸ方向に渡して互いに平行に設けられた一対の
Ｘ方向案内レール１２ａ、１２ｂ上をＸ方向移動する。
さらに可変ストロークコンベアユニット１０には、その
上部に、基板コンベア１３の一対のベルト１３ａ、１３
ｂがそれぞれＸ方向に渡して互いに平行に回動するよう
に設けられている。基板コンベア１３は、部品実装され
たプリント基板Ｐ１を搬出しかつ新たに部品実装するプ
リント基板Ｐ２を搬入するためのものであり、Ｘ方向に
移動するベルト１３ａ，１３ｂによりプリント基板Ｐを
可変ストロークコンベアユニット１０上でＸ方向に搬送
する。

【００１６】基板コンベア１３の上で搬送が停止された
プリント基板Ｐは、可変ストロークコンベアユニット１
０に設けられている基板バックアップ機構１３０により
その下面が支持された状態で、昇降機構１２０により上
昇されて所定位置でクランプ機構１１０により可変スト
ロークコンベアユニット１０自体に固定される。そし
て、吸着ヘッド２４によりプリント基板Ｐの表面上に部
品が装着された後、昇降機構１２０により元の位置に降
下されて可変ストロークコンベアユニット１０の移動と
基板コンベア１３の駆動で実装のためのクランプ位置か
ら搬出されて次の工程へ送られる。昇降機構１２０の降
下動作と共に可変ストロークコンベアユニット１０の移
動を行っても良い。なお、基板コンベア１３ａ，１３ｂ
はＸ方向については、可変ストロークコンベア１０と一
体化され、基板移動台１０をＸ方向に移動させることに
より、プリント基板Ｐの搬入のための端部位置あるいは
搬出のための端部位置を可変できる。この基板コンベア
１３ａ，１３ｂのＸ方向の最大許容移動幅は、実装機を
据え付けた実装機の周囲との干渉のない範囲で、かつＸ
方向案内レール１２ａ，１２ｂのＸ方向長さにより決ま
ってくる。Ｘ方向の長さが、最大許容移動幅より僅かに
大きい最大許容長さ以下のプリント基板Ｐであれば、実
装可能となる。

【００１７】基台１１には、基板コンベア１３の各ベル
ト１３ａ，１３ｂの幅を、プリント基板Ｐの幅に対応さ
せてＹ方向に移動可能なコンベア幅調整機構が設けられ
ている。

【００１８】すなわち、基板コンベア１３の一方のベル
ト、例えばベルト１３ａの支持部は、Ｙ方向両端のプー
リ９ａ、９ｂ間をＹ方向に掛け渡されたコンベア幅可変
用タイミングベルト８に接続されている。そして、この
タイミングベルト８を図示省略のモータにより回転・移
動させることにより、ベルト１３ａとこのベルト１３ａ
に対向するベルト１３ｂとの間隔が可変される（図示の
状態は最大の幅に設定されている場合である）。

【００１９】この例のコンベア幅可変機構は、基板コン
ベア１３の一方のベルト１３ａの側を動かすようにして
いるが、この他、基板コンベア１３ａ、１３ｂの両方を
動かすことにしても良い。この実施形態では、部品供給
部たるテープフィーダー２２とプリント基板Ｐとの距離
をできるだけ近く設定してタクトタイムの低減を図るた
め、テープフィーダー２２とは反対側の基板コンベア１
３のベルト１３ａの側を移動させるようにしている。

【００２０】また、図示するように、可変ストロークコ
ンベアユニット１０（基板コンベア１３のベルト１３
ａ、１３ｂ）上を交差する（またぐ）ようにかつこの方
向を図１のＹ方向下側に延長するように、Ｙ方向フレー
ム２５を始めとするヘッドユニット移動機構が存在す
る。このヘッドユニット移動機構のＹ方向フレーム２５
は、基台１１に支持されており、テープフィーダー２２
からピックアップした部品をプリント基板Ｐ上に搭載す
るためのヘッドユニット２３をＹ方向に移動自在に搭載
している。

【００２１】Ｙ方向フレーム２５には、その上部に、一
対のＹ方向案内レール２６ａ、２６ｂが互いに平行に設
けられ、ヘッドユニット２３は、このＹ方向案内レール
２６ａ、２６ｂによりＹ方向の動きが案内される。ま
た、ヘッドユニット２３は、Ｙ方向フレーム内をＹ方向
に渡されて配設されたＹ方向送りねじ２９に図示しない
係合部材により係合されており、この送りねじ２９が所
要量回転することにより、上記係合部材を介して所定の
量だけＹ方向に移動する。

【００２２】なお、Ｙ方向送りねじ２９は、可変ストロ
ークコンベアユニット１０に近い側に設けられたＹ方向
サーボモータ２７とその反対が側に設けられたＹ方向送
りねじ受け３０との間に架設されている。また、Ｙ方向
エンコーダ２８はＹ方向サーボモータ２７と共にＹ軸サ
ーボ装置４４を構成し、それぞれサーボ装置としてのセ
ンサとアクチュエータとして機能する。

【００２３】Ｙ方向サーボモータ２７は、テープフィー
ダー２２に近い側のＹ方向送りねじ２９の端部に設ける
ことも可能である。この実施形態では、実際の稼働状態
を考慮し、例えばテープフィーダー２２を交換するなど
のためには、Ｘ方向でいえば図１，図２のＸ方向エンコ
ーダ１６の前側、Ｙ方向でいえば図１、図２のＹ方向送
りねじ受け３０のある側をオペレータが作業空間とする
ことから、これらの側での装置としての突起形状を避け
てオペレータの作業性を向上するため上記のような配置
にしている。これにより全体としてＸ方向、Ｙ方向でそ
れぞれコンパクトな外形状が実現されている。

【００２４】ヘッドユニット２３は、Ｙ方向フレーム２
５側の機構によって上記のように案内、移動されると共
に、その吸着ヘッド２４が、直接、部品供給部たるテー
プフィーダー２２の部品吸着ポイント２２ａおよびプリ
ント基板Ｐとの間で上下方向（Ｚ方向）に行き来できる
ように、図２，図４でいえば吸着ヘッド２４がヘッドユ
ニット２３から左側に張り出した形状になっている。こ
のような張り出した形状は、上記説明の作業空間で、ヘ
ッドユニット２３、特にその吸着ヘッド２４をメンテナ
ンスする場合に、吸着ヘッド２３の周囲に空間を確保し
やすく、機体からヘッドユニット２３を取り外すことな
く個々の吸着ヘッド２３だけの着脱を容易にするもので
ある。なお、この吸着ヘッド２３の詳細構成について
は、図５，図６を用いて後述する。

【００２５】部品吸着時に図示省略の負圧供給手段から
ホースを通じて各吸着ヘッド２４へ負圧（吸引力）が供
給される。これにより、吸着ヘッド２４の下端部に着脱
自在に取り付けられた吸着ノズルにて部品を吸着させる
ことができる。ヘッドユニット２３には４本の吸着ヘッ
ド２４が取り付けられているヘッドプレートに移動カメ
ラ３１が併設されている。この移動カメラ３１は、上方
からプリント基板Ｐ（特にそこに印されたフィデューシ
ャルマーク）を撮像することにより、プリント基板Ｐの
存在や正確な位置を認識するためのものである。

【００２６】テープフィーダー２２の部品吸着ポイント
２２ａそれぞれのＸ方向座標は、吸着ヘッド２４のＸ方
向座標と一致するようにされている。これにより、ヘッ
ドユニット２３がＹ方向フレーム２５上で部品供給部た
るテープフィーダー２２側に存在するとき（図示の状
態）には、ヘッドユニット２３のＹ方向移動により所定
の吸着ヘッド２４下に所定の部品吸着ポイント２２ａを
位置させることができる。この状態で個々の吸着ヘッド
２４を昇降させ所定の部品を吸着・ピックアップする。

【００２７】可変ストロークコンベアユニット１０に取
り付けられた交換用ノズル収納部３２には、吸着ヘッド
２４の先端部に装着すべき複数の吸着ノズルが一列に配
列された穴部にそれぞれ収納されている。

【００２８】ここで、吸着ヘッド２４が交換用ノズル収
納部３２との間で吸着ノズルを交換する動作について説
明する。吸着ヘッド２４が交換用ノズル収納部３２との
間で吸着ノズルを交換する場合、まず、各吸着ヘッド２
４のうちノズル交換を行うものとその吸着ノズルを収納
すべき交換用ノズル収納部３２の空席位置との位置合わ
せを行う。

【００２９】これには、Ｘ方向には、交換用ノズル収納
部３２を伴って可変ストロークコンベアユニット１０を
所定位置まで移動させ、Ｙ方向にはヘッドユニット２３
を所定位置まで移動させる。

【００３０】次に、ノズル交換すべき吸着ヘッド２４を
降ろしその吸着ノズルを交換用ノズル収納部３２の空席
位置に突入させる。ここで、交換用ノズル収納部３２の
不図示のシャッターを水平方向に移動させ吸着ノズルに
係合させる。この状態で吸着ヘッド２４を上昇させ、吸
着ヘッド２４と吸着ノズルとの不図示のノッチ機構によ
る係合を遊離させて、吸着ノズルを交換用ノズル収納部
３２内に保持させつつ吸着ヘッド２４から取り外すこと
ができる。吸着ヘッド２４を上昇させると、シャッター
を移動して元の位置にすることで、交換用ノズル収納部
３２の全てのノズル収納位置において、吸着ノズルをシ
ャッターと干渉することなく出し入れ可能とする。

【００３１】次に、その吸着ヘッド２４と新たに装着す
べき吸着ノズルが収納された交換用ノズル収納部３２と
の位置合わせを行う。これには、Ｘ方向に、交換用ノズ
ル収納部３２を伴って可変ストロークコンベアユニット
１０を所定位置まで移動させる。Ｙ方向には現状の位置
がそのまま適用できるので特に新たな移動をするには及
ばない。

【００３２】そして、吸着ノズルが取り外された吸着ヘ
ッド２４を、交換用ノズル収納部３２の装着すべき吸着
ノズル位置まで降ろす。これにより、不図示のノッチ機
構が吸着ヘッド２４と吸着ノズルとの間で係合する。

【００３３】ノッチ機構が係合状態となったら、その吸
着ヘッド２４を上昇させる。これで、その吸着ヘッド２
４は吸着ノズルが装着された状態となり、交換用ノズル
収納部３２には新たな空席が生じた状態となる。以上に
より吸着ノズル２４ａの交換を行うことができる。

【００３４】また、固定カメラ２０は、下方から上方に
撮像方向が向けられかつその光軸のＸ方向座標が吸着ヘ
ッド２４のＸ方向座標とほぼ一致するようにされてい
る。これにより、ヘッドユニット２３の（Ｙ方向）位置
が図２，図３の符号２３ａの位置にあるときには、固定
カメラ２０により下方から吸着された部品を撮像するこ
とができる。この撮像動作は、吸着された部品の詳細な
位置・姿勢を認識するためのものであり、固定カメラ２
０により撮像された撮像データから、部品をプリント基
板Ｐ上に搭載する場合の位置補正量を算出し精度の高い
実装を実現する。また、この撮像データにより吸着ヘッ
ド２４への吸着ノズルの装着履歴が後述する制御装置５
０で管理される。なお、固定カメラ２０の上方には、固
定カメラ用照明装置１９が設けられ、吸着ヘッド２４に
より吸着された部品の照明条件を改善する。

【００３５】このように、この実施形態では、固定カメ
ラ２０の光軸が部品吸着ポイント２２ａそれぞれの並び
のほぼ延長上に存在するようになっている（これを図１
のラインＬで示す）。これにより、ヘッドユニット２３
のＹ方向移動により円滑に部品のピックアップ、撮像が
可能である。また、固定カメラ２０をラインカメラとし
そのライン配設方向をＸ方向とすれば、ヘッドユニット
２３のＹ方向移動を停止することなく固定カメラ２０上
を通過させれば吸着された部品の撮像が可能であり、一
層、タクトタイムの短縮になる。固定カメラ２０は、左
右方向に相当して光電変換素子の配設ラインが並ぶライ
ンセンサを有しており、この配設ライン上を横切ってピ
ックアップされた部品が通過する際にその通過移動を止
めることなく部品を撮像し認識する。

【００３６】また、以上のようにして部品のピックアッ
プ、撮像を経たヘッドユニット２３は、その移動の動き
を延長することによりプリント基板Ｐ上（図の例えば２
３ｂ）に位置することができる。そして、Ｙ方向につい
ては、Ｙ方向サーボモータ２７を始めとするサーボ装置
により位置決めされ、Ｘ方向については、Ｘ方向サーボ
モータ１５を始めとするサーボ装置により位置決めされ
る。そして、この状態で個々の吸着ヘッド２４を昇降さ
せ所定の部品をプリント基板Ｐ上の所定位置に搭載する
ことができる。

【００３７】以上説明したように、Ｙ方向フレーム２５
の下方には、Ｘ方向に移動自在な可変ストロークコンベ
アユニット１０、下方から上方を撮像する固定カメラ２
０、部品吸着ポイント２２ａそれぞれがＹ方向に並ぶ部
品供給部たるテープフィーダー２２の三者がこの順にＹ
方向に配置される。このような配置によりヘッドユニッ
ト２３の動きに無駄がなく効率的な動作を得ることがで
きる。

【００３８】ここで、図５，図６を参照してヘッドユニ
ット２３の吸着ヘッド２４の詳細について説明する。図
５は吸着ヘッド２４の構成図、図６は吸着ヘッド２４を
ヘッドユニット２３から取り外した様子を示す図であ
る。

【００３９】図５に示すように、ヘッドユニット２３に
は、Ｙ方向フレーム２５のＹ方向案内レール２６ａ、２
６ｂに係合部材を介して移動自在に支持枠１４１が設け
られている。この支持枠１４１には、第１のモータとし
てのＺ方向駆動用モータ１４３が回転軸を水平方向に向
けてビス１４５などによって取り付けられている。Ｚ方
向駆動用モータ１４３の回転軸の先端部にはピニオンギ
ヤ１４７が設けられている。この支持枠１４１には、例
えば４本などの吸着ヘッド２４のヘッド本体部１４９が
Ｙ方向に一列に並べ、これらヘッド本体部１４９をＬ型
金具１５１で挟み込むように覆い、取付ボルト１５０に
て取り付けられている。吸着ヘッド２４は、最低１本あ
れば良いがこの実施形態では実装効率向上の点で４本設
けられている。ヘッド本体部１４９の中心にはスプライ
ンシャフト１５３が回転自在に設けられている。スプラ
インシャフト１５３はヘッド本体部１４９から上下方向
に突出して設けられている。ヘッド本体部１４９から上
方に突出したスプラインシャフト１５３の上端部には係
合部１５５が設けられている。この係合部１５５とヘッ
ド本体部１４９との間のスプラインシャフト１５３外側
にはバネ１５７が装着されており、スプラインシャフト
１５３を上方へ付勢している。

【００４０】Ｌ型金具１５１には、回転軸を鉛直方向に
向けて第２のモータとしてのＲ軸駆動用モータ１６１が
ビス１６３などにより取り付けられている。Ｒ軸駆動用
モータ１６１の回転軸にはプーリ１６５が設けられてい
る。また、このプーリ１６５と対応するスプラインシャ
フト１５３の軸周囲に、スプラインシャフト１５３を回
転させるためのプーリ１６７が設けられている。このプ
ーリ１６７はスプラインシャフト１５３と共に上下動し
ないように取り付けられている。このスプラインシャフ
ト１５３とプーリ１６７とＲ軸駆動用モータ１６１のプ
ーリ１６５との間にはベルト１６９が架けられており、
Ｒ軸駆動用モータ１５３の駆動によりプーリ１６５、ベ
ルト１６９、プーリ１６７を通じてスプラインシャフト
１５３に回転力が伝達され、スプラインシャフト１５３
が軸回り（Ｒ方向）に回転される。なお、スプラインシ
ャフト１５３のプーリ１６７よりも下の部分を吸引部と
いう。この吸引部には途中に溝が設けられており、この
溝に吸着ノズルが着脱自在に装着される。Ｌ型金具１５
１とヘッド本体部１４９とスプラインシャフト１５３と
含む部分を吸着ヘッド部という。

【００４１】また、支持枠１４１には、Ｚ軸駆動用モー
タ１４３のピニオンギヤ１４７の位置にリニアガイド１
７１が支持されている。このリニアガイド１７１にはラ
ック部１７３が上下動自在に支持されている。このラッ
ク部１７３は、ピニオンギヤ１４７にかみ合うように溝
が設けられたラック１７５とプラインシャフト１５３の
上端部の係合部１５５を支持するためのシャフト支持部
１７７とを有している。シャフト支持部１７７は、係合
部１５５を挿脱自在とするソケット形状とされている。
このシャフト支持部１７７には、部品を吸着するための
負圧が図示省略の負圧供給手段から供給されるホースが
接続される。このシャフト支持部１７７は、負圧が抜け
ないように（エアーが漏れないように）係合部１５５が
指し込まれる嵌合構造とされている。つまりＺ軸駆動用
モータ１４３とラック＆ピニオンのギア構造部で構成さ
れる部品吸着用の昇降機構により、４本の吸着ヘッド２
４のスプラインシャフト１５３がそれぞれ独立して上下
動可能とされている。また、Ｒ軸駆動用モータ１６５は
プーリ１６５，１６７とベルト１６９でスプラインシャ
フト１５３をＲ方向に回転させ、プリント基板Ｐ上にお
ける部品装着方向を合わせる。

【００４２】上記した構成のヘッドユニット２３の場
合、吸着ヘッド２４は、Ｌ型金具１５１が取り付けられ
ている支持枠１４１の取付ボルト１５０を取り外し、ス
プラインシャフト１５３の上端の係合部１５５を下へ押
し下げながらシャフト支持部１７７から抜くことで、図
６に示すように、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４
の部分（スプラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４
９など）を支持枠１４１（ヘッドユニット２３）から取
り外すことができる。また、移動カメラ３１は、吸着ヘ
ッド２４に併設されているもののヘッドユニット２３に
別個に取り付けられているので、吸着ヘッド２４を再セ
ットした際に移動カメラ３１のフォーカス調整などを行
わずに済む。吸着ヘッド２４を取り付けるときは、上記
した手順の逆の作業をすれば、吸着ヘッド２４をヘッド
ユニット２３に容易に取り付けることができる。これに
より、メンテナンス性を向上することができる。

【００４３】次に、図７を参照して上記実装機の制御系
について説明する。図７は本発明の一実施形態たる実装
機の制御系の構成を示すブロック図である。同図におい
て既に説明した構成要素と同一のものには同一の番号を
付しその説明は省略する。

【００４４】図７に示すように、この実装機の制御系
は、固定カメラ２０、移動カメラ３１、Ｘ軸サーボ装置
４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装
置４０、制御装置５０などから構成されている。ヘッド
ユニット部サーボ装置４０は、Ｚ軸サーボ装置４１、
…、Ｒ軸サーボ装置４２などを有している。

【００４５】制御装置５０は、統括制御部５４、そのた
めの記憶部５５、画像処理部５２、そのための記憶部５
３、Ｘ軸サーボ装置などサーボ装置とのインターフェー
ス５１を有している。移動カメラ３１は、図示のように
制御装置５０の画像処理部５２に接続されている。ま
た、固定カメラ２０も、図示のように制御装置５０の画
像処理部５２に接続されている。インターフェース５１
は、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッド
ユニット部サーボ装置４０のＺ軸サーボ装置４１、…、
Ｒ軸サーボ装置４２、…との電気的な接続を行うもので
ある。このインターフェース５１は、統括制御部５４が
処理することにより生成されたサーボ制御信号を、Ｘ軸
サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット
部サーボ装置４０などに出力し、また、これらのサーボ
装置４３、４４、４０からのセンサ出力を入力するため
のインターフェースである。

【００４６】Ｘ軸サーボ装置４３は、可変ストロークコ
ンベアユニット１０をＸ方向へ往復移動させるＸ方向サ
ーボモータ１５を含む。Ｙ軸サーボ装置４４は、ヘッド
ユニット２３をＹ方向へ往復移動させるＹ方向サーボモ
ータ２７を含む。Ｚ軸サーボ装置４１は、ヘッドユニッ
ト２３の各吸着ヘッド２４を個々に上下動させるＺ方向
サーボモータ４５を含む。Ｒ軸サーボ装置４２は、吸着
ヘッド２４の軸を回転させるＲ方向サーボモータ４６を
含む。Ｒ軸の回転では、吸着ヘッド２４の先端部に装着
された吸着ノズルにて吸着された部品の方向が変えられ
る。

【００４７】統括制御部５４は、Ｘ軸サーボ装置４３、
Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４
０、Ｚ軸サーボ装置４１、Ｒ軸サーボ装置４２などの動
作や基板コンベア１３を含む可変ストロークコンベアユ
ニット１０などの基板搬送機構の動作を統括的に制御す
る処理を行うものである。実体的には、マイクロプロセ
ッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソフト
ウエアとにより構成される。

【００４８】記憶部５５は、統括制御部５４が行う処理
に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、統
括制御部５４から情報が出し入れされる。画像処理部５
２は、移動カメラ３１、固定カメラ２０で得られた撮像
データを処理し、これにより撮像データに含まれる情報
を認識して統括制御部３５に供給するものである。認識
する情報については、後述する。なお、画像処理部５２
も、実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエ
アと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成さ
れ得る。記憶部５３は、画像処理部５２が行う処理に必
要な情報を記憶するものである。必要に応じて、画像処
理部５２から情報が出し入れされる。ここで、この実施
形態の実装機の動作を説明する。プリント基板Ｐを実装
機に搬入する上でのシチュエーションとしては、この実
装機の前工程の実装機から搬入される場合、あるいはス
トッカからの搬入する場合、あるいは作業者によってプ
リント基板Ｐが基板コンベア１３の上に載せられる場合
などが考えられる。

【００４９】この場合、制御装置５０の統括制御部５４
は、Ｘ軸サーボ装置４３を制御して、基台１１に移動自
在に搭載された可変ストロークコンベアユニット１０を
図４の基板搬入側の端までＸ方向へ移動し可変ストロー
クコンベアユニット１０に備えられている基板コンベア
１３を駆動して、上記いずれかの初期状態のプリント基
板Ｐを基台１１へ搬入する。

【００５０】続いて、統括制御部５４は、基台１１側に
搬入されたプリント基板Ｐを可変ストロークコンベアユ
ニット１０を移動あるいは／および基板コンベア１３の
ベルト１３ｂ（１３ａ）を駆動して部品装着位置のほぼ
直下の位置（基板搬送位置）まで移動する。

【００５１】続いて、この位置に移動されたプリント基
板Ｐを可変ストロークコンベアユニット１０に備えられ
ている昇降機構１２０で上昇させてプリント基板Ｐをそ
の下方から基板バックアップ機構１３０で支持しつつさ
らに上昇させてクランプ機構１１０でクランプし部品装
着の基準位置（高さ）で固定する。

【００５２】そして、ヘッドユニット２３をＹ方向に移
動させつつ可変ストロークコンベアユニット１０をＸ方
向に移動させてプリント基板Ｐの表面上の所定の位置に
部品を装着する。

【００５３】部品が装着されたプリント基板Ｐは、昇降
機構１２０により元の基板コンベア１３のベルト面の位
置（基板搬送位置）に降下される。この位置にプリント
基板Ｐを降下すると、統括制御部５４は、Ｘ軸サーボ装
置４３を制御して、プリント基板Ｐを、可変ストローク
コンベアユニット１０と基板コンベア１３のうち少なく
とも一方を移動させて、基台１１の基板搬出側の端部、
あるいは次工程の実装機のコンベアにほぼ当接する位
置、あるいはストッカの入口、あるいは作業者がプリン
ト基板Ｐを取れる位置まで搬出する。

【００５４】このようにこの実施形態の実装機によれ
ば、ヘッドユニット２３における吸着ヘッド２４のＺ方
向への駆動系をモータ１４３とラック＆ピニオン構造で
実現したので、ヘッドユニット２３の構造を簡素化する
ことができる。また、吸着ヘッド２４を支持枠１４１に
Ｌ型金具１５１と取付ボルト１５０で着脱自在としたこ
とで、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４の主要部分
（スプラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４９、Ｒ
駆動用モータ１６１など）を支持枠１４１（ヘッドユニ
ット２３）から容易に取り外すことができる。具体的に
は、スプラインシャフト１５３の上端の係合部１５５を
下へ押し下げながらシャフト支持部１７７から抜くこと
で、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４の部分（スプ
ラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４９など）を支
持枠１４１（ヘッドユニット２３）から取り外すことが
できる。また、吸着ヘッド２４を取り付けるときは、上
記した手順の逆の作業をすれば、吸着ヘッド２４をヘッ
ドユニット２３に容易に取り付けることができる。移動
カメラ３１は、吸着ヘッド２４に併設されているものの
ヘッドユニット２３の支持部材に別個に取り付けられて
いるので、吸着ヘッド２４を取り外し再セットした際に
移動カメラ３１のフォーカス調整などを行わずに済む。
この結果、ヘッドユニット２３の構造を簡素化すると共
にメンテナンス性を向上することができる。

【００５５】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではない。上記実施形態では、搬入位置と搬
出位置をプリント基板Ｐ１の位置を挟んで互いに反対側
としたが、この他、搬入位置、搬出位置をプリント基板
Ｐ２の位置（共通の位置）としても良い。また、上記全
ての実施形態の実装機において、基台１１の上方におい
て基台１１上の各装置を覆う不図示のカバー部材が開閉
可能に設けられ、開状態で各部を整備点検を可能とする
と共に、閉状態で塵埃から各部が保護される。可変スト
ロークコンベアユニット１０は、移動可能範囲内のどの
位置にあろうとも、全てがカバー部材で覆われる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヘ
ッドユニットにおける吸着ヘッドの上下方向への動作を
モータで行うようにしたので、ヘッドユニットの構造を
簡素化すると共にメンテナンス性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る実装機の外観斜視
図。

【図２】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式
的に示す平面図。

【図３】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式
的に示すＸ方向側面図。

【図４】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式
的に示すＹ方向側面図。

【図５】この実装機の吸着ヘッドの構成示す図。

【図６】図５の吸着ヘッドを取り外した様子を示す図。

【図７】この実装機の制御系の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０…可変ストロークコンベアユニット １１…基台
１２ａ、１２ｂ…Ｘ方向案内レール １３…基板コンベ
ア １３ａ、１３ｂ…ベルト ２３…ヘッドユニット
２４…吸着ヘッド ３２…交換用ノズル収納部 １１０
…クランプ機構 １１１…ガイドプレート １２０…昇降機構 １２２…
プッシュアッププレート １３０…基板バックアップ機
構 １４１…支持枠 １４３…Ｚ方向駆動用モータ １
４５…ビス １４７…ピニオンギヤ １４９…ヘッド本
体部 １５０…取付ボルト １５１…Ｌ型金具 １５３
…スプラインシャフト １５５…係合部 １５７…バネ １６１…Ｒ軸駆動用モータ １６５，１
６７…プーリ １６９…ベルト １７１…リニアガイド
１７３…ラック部 １７５…ラック １７７…シャフ
ト支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 啓且 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 (72)発明者 秋山 貢 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 CC02 CD06 EE01 EE24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を吸着して基板へ装着するヘッドユ
   ニットを有する実装機において、 前記ヘッドユニットが、 支持枠と、 この支持枠に回転軸を水平方向に向けて支持された第１
   のモータと、 部品吸着のための吸引部を有し、この吸引部を下に向け
   て前記支持枠に取り付けられた吸着ヘッド部と、 前記第１のモータの回転軸に係合し前記第１のモータの
   駆動力により前記吸着ヘッド部の吸引部を上下動させる
   ラック＆ピニオンギア機構と、 前記吸着ヘッド部に載置され、前記吸着部を鉛直方向を
   軸にして回転駆動する第２のモータとを具備したことを
   特徴とする実装機。
2. 【請求項２】 部品を吸着して基板へ装着するヘッドユ
   ニットを有する実装機において、 前記ヘッドユニットが、 支持枠と、 この支持枠に回転軸を水平方向に向けて支持された第１
   のモータと、 前記支持枠にＬ型金具で取り付けられたヘッド本体部
   と、 このヘッド本体部に上下動可能および回転自在に設けら
   れ、上下方向にエアを通す経路を形成したスプラインシ
   ャフトと、 このスプラインシャフトの上端部を着脱自在に支持し、
   一端にピニオンギアと係合するラックを構成するラック
   部と、 このラック部を前記スプラインシャフトと共に昇降自在
   に支持するリニアガイドと、 前記第１のモータの回転力を前記ラックに伝達し前記ラ
   ック部を上下動させるピニオンギアと、 前記Ｌ型金具に回転軸を鉛直方向に向けて支持され、プ
   ーリおよびベルトを介して前記スプラインシャフトを回
   転駆動する第２のモータとを具備したことを特徴とする
   実装機。