JP2006128481A - 電子部品装着装置の装着ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 装着ヘッドの外径を小さくすることにより、小さなトルクで足りるようにすること。
【解決手段】 ノズル回転モータ３８の下方に円筒カム回転モータ４５を配設し、ノズルホルダ３１の軸線上にノズル回転モータ３８のロータとしての第１回転軸部材３５がノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５を貫通すると共に円筒カム部材４１の軸線上に円筒カム回転モータ４５のロータとしての第２回転軸部材４３が前記円筒カム回転モータ４５を貫通するように配設し、使用する任意の１の吸着ノズル１１を突出位置で前記ノズルホルダ３１の下端面から突出させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、吸着した電子部品を基板などに装着する電子部品装着装置の装着ヘッドに関する。

使用する吸着ノズルを他の吸着ノズルに切替える動作に支障を生ずることなく、吸着ノズルの寿命を長くすることができる電子部品装着装置の装着ヘッドが特許文献１にて提案されている。
特開２００１−５３４９２号公報

しかし、装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの任意の吸着ノズルを選択するためのノズル選択モータと、吸着ノズルをθ回転させるためのカム回転モータとが上下に配置されるも、複数の吸着ノズルを出没自在に装着するノズルホルダの外側に前記各モータのステータ（電磁石）を配設しているために、装着ヘッドの外径が大きくなり、大きなトルクが必要であった。

そこで本発明は、装着ヘッドの外径を小さくすることにより、小さなトルクで足りるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、複数本の吸着ノズルを配設すると共に当該各吸着ノズルを出没自在に支持するノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させる第１回転駆動モータと、前記各吸着ノズルの上部に取り付けたカムフォロアが接すると共に前記吸着ノズルを突出させる突出カム面を有する円筒カム部材と、この円筒カム部材をその軸線廻りに正逆回転させる第２回転駆動モータとを備え、使用する任意の１の前記吸着ノズルを突出位置で前記ノズルホルダの下端面から突出させるようにした電子部品装着装置の装着ヘッドにおいて、前記第１回転駆動モータと前記第２回転駆動モータとのうち何れか一方を上に、他方をその下に配設し、前記ノズルホルダの軸線上に第１回転駆動モータのロータとしての第１回転軸部材を配設し、前記円筒カム部材の軸線上に第２回転駆動モータのロータとしての第２回転軸部材を配設したことを特徴とする。

第２の発明は、複数本の吸着ノズルを配設すると共に当該各吸着ノズルを出没自在に支持するノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させる第１回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に位置し前記各吸着ノズルの上部に取り付けたカムフォロアが接すると共に前記吸着ノズルを突出させる突出カム面を有する円筒カム部材と、この円筒カム部材をその軸線廻りに正逆回転させる第２回転駆動モータとを備え、使用する任意の１の前記吸着ノズルを突出位置で前記ノズルホルダの下端面から突出させるようにした電子部品装着装置の装着ヘッドにおいて、前記第１回転駆動モータの下方に前記第２回転駆動モータを配設し、前記ノズルホルダの軸線上に第１回転駆動モータのロータとしての第１回転軸部材が前記第１回転駆動モータ及び前記第２回転駆動モータを貫通すると共に前記円筒カム部材の軸線上に第２回転駆動モータのロータとしての第２回転軸部材が前記第２回転駆動モータを貫通するように配設したことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記第２回転軸部材には中空部を形成し、この中空部内で前記第１回転軸部材が回転可能としたことを特徴とする。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１回転駆動モータ及び前記第２回転駆動モータはそれぞれステッピングモータで構成したことを特徴とする。

本発明によれば、装着ヘッドの外径を小さくすることにより、小さなトルクで足りるようにすることができる。また、特に第２の発明によれば、上に位置した第１回転駆動モータとノズルホルダとの間、下に位置した第２回転駆動モータと外側の円筒カム部材との間の接続構成、即ち回転力の伝達機構を簡略化することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る装着ヘッドを搭載した電子部品装着装置について説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、この電子部品装着装置１は、装置本体２を挟んで相互に平行に、電子部品を供給する供給系３と、電子部品をプリント基板Ｐに装着する装着系４とを配して構成されている。前記装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニットと、これに連結された回転テーブル１２と、回転テーブル１２の外周部に搭載した複数個（例えば１２個）の装着ヘッド１０とが設けられており、前記回転テーブル１２はインデックスユニットにより、装着ヘッド１０の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。そして、回転テーブル１２が間欠回転すると、各装着ヘッド１０に搭載した吸着ノズル１１が供給系３および装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品を吸着した後、装着系４に回転搬送して装着系４に導入したプリント基板Ｐにこれを装着する。

前記供給系３はプリント基板Ｐに装着する電子部品の種類に応じた数の部品供給ユニット５を有し、部品供給ユニット５は一対のガイドレール６にスライド自在に案内された供給台７に、横並びに着脱自在に取り付けられている。前記供給台７には、そのスライド方向にボールねじ８が螺合しており、供給台７はボールねじ８の一方の端に連結した送りモータ９の正逆回転により進退され、装着ヘッド１０の吸着位置に所望の部品供給ユニット５を選択的に臨ませる。各部品供給ユニット５には所定のピッチで電子部品が装填されたキャリアテープがテープリールに巻き出された状態で搭載されており、電子部品はテープリールから巻き出されたキャリアテープから随時、吸着ノズル１１により吸着されてゆく。

前記装着系４は、載置したプリント基板ＰをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル１５と、ＸＹテーブル１５の前後に配設した搬入コンベア１６および搬出コンベア１７と、搬入コンベア１６上のプリント基板ＰをＸＹテーブル１５に、同時にＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐを搬出コンベア１７に移送する基板移送装置１８とで構成されている。

そして、搬入コンベア１６の下流端まで送られてきたプリント基板Ｐは、基板移送装置１８によりＸＹテーブル１５上に移送され、同時に電子部品の装着が完了したＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐは、この基板移送装置１８により搬出コンベア１７に移送される。前記ＸＹテーブル１５上に導入されたプリント基板Ｐは、ＸＹテーブル１５により適宜平面方向に移動され、各装着ヘッド１０により次々と送られてくる電子部品に対応して、その部品装着部位を装着位置に臨ませ、各吸着ノズル１１から電子部品の装着を受ける。

前記装置本体２は、支持台上に駆動系の主体を為すインデックスユニットを有しており、インデックスユニットは回転テーブル１２を間欠回転させると共に、回転テーブル１２の間欠周期に同期（連動）させ、装置本体２の各種の装置を作動させる。

前記回転テーブル１２は、インデックスユニットにより回転する軸筒（図示せず）に固定され、平面視時計廻りに間欠回転する。そして、回転テーブル１２の外周部には、各リニアブロック２０に沿って周方向に等間隔に設けられた１２個の各装着ヘッド１０がリニアレール２１を介して上下動自在に取り付けられている。そして、前記軸筒の上部を囲うように中空円筒状の回転テーブル案内用の円筒カム部材の下端周縁部に略全周に亘って形成されたカムの上面及び下面に押し付けられながら両カムフォロア２２が回転し、前記カムの形状通りに、各装着ヘッド１０は前述の如く各リニアブロック２０に沿って上下しながら回転テーブル１２と共に回転する。

この場合、回転テーブル１２の間欠回転は、装着ヘッド１３の数に合わせて１回転に対して１２間欠周期となっており、この間欠回転により公転する各装着ヘッド１０は１２箇所の停止位置にそれぞれ停止する。そして、１２箇所の停止位置には、電子部品を吸着する吸着位置及び装着する装着位置の他、吸着した電子部品の撮像および位置補正を行う位置や、装着ヘッド１０におけるノズル切替（交換）を行う位置等が含まれている。

次に、図２乃至図７に基づき、装着ヘッド１０について詳述する。各装着ヘッド１０は、周方向に等間隔に配設した例えば５本の吸着ノズル１１をそれぞれ出没可能に支持すると共に吸着ノズル１１の上下出没移動を案内する５つのノズル上下溝３１Ａが開設されたノズルホルダ３１と、前記リニアレール２１に固定されノズルホルダ３１をローターベアリング３２を介して回転自在に支持するホルダ支持部材３３と、ノズルホルダ３１の上部に下端が固定されると共に上部が前記リニアレール２１に固定された支持部材３６に回転可能に支持され軸心に真空通路３４が形成された中空円筒状の第１回転軸部材３５とを備えている。そして、ノズルホルダ３１に固定された前記第１回転軸部材３５をロータとして、且つこの第１回転軸部材３５が回動可能に貫通されて電磁石であるステータ３７を備えた正逆回転可能なノズル回転モータ（第１回転駆動モータ：例えばステッピングモータ）３８が、前記支持部材３６の下面に固定されている。従って、このノズル回転モータ３８の駆動により、ホルダ支持部材３３に対しローターベアリング３２を介してノズルホルダ３１が回転する。即ち、複数本の吸着ノズル１１が、ノズルホルダ３１の軸線廻りに公転する。

また、ノズルホルダ３１の上部とホルダ支持部材３３との間には、円筒カムベアリング４０を介して回転可能な円筒カム部材４１が設けられる。そして、この円筒カム部材４１の内側下部に全周に亘って低い円筒カム４２を立設形成すると共に、上部には前記第１回転軸部材３５の周りで回転可能な第２回転軸部材４３が接続される。即ち、前記第１回転軸部材３５の中空部内で前記第２回転軸部材４３が回転可能に構成される。更に、第２回転軸部材４３をロータとして、且つこの第２回転軸部材４３（及び第１回転軸部材３５も）が回動可能に貫通されて電磁石であるステータ４４を備えた正逆回転可能な円筒カム回転モータ（第２回転駆動モータ：例えばステッピングモータ）４５が、前記ノズル回転モータ３８の下面に固定されている。従って、この円筒カム回転モータ４５の駆動により、円筒カムベアリング４０を介して円筒カム部材４１が回転する。即ち、この円筒カム回転モータ４５の駆動により、円筒カム部材４１がノズルホルダ３１の軸線廻りに回転する。

なお、各吸着ノズル１１の上部には、ノズルホルダ３１の外方に向けて、吸着ノズル１１の高さを拘束する第１カムフォロア５０及び吸着ノズル１１の回転を防止する第２カムフォロア５１を回転可能に支持する支持部材５２が設けられている。即ち、この支持部材５２の細径部に第１カムフォロア５０及び第２カムフォロア５１が回転可能に設けられ、この第１カムフォロア５０は円筒カム部材４１の円筒カム４２上面上に載置して回転し、また第２カムフォロア５１はノズルホルダ３１のノズル上下溝３１Ａの溝形成底面上に載置可能である。この第１カムフォロア５０及び第２カムフォロア５１はベアリングで構成される。

なお、図５乃至図７に示すように、前記円筒カム部材４１の円筒カム４２の上端面にはカム面が形成されており、このカム面の一部には吸着ノズル１１を下降させて突出させる第１及び第２の突出カム面４２Ａ及び４２Ｂが形成されている。そして、吸着ノズル１１内には圧縮バネ５５が下端部が支持された状態で挿入され、カップリング５６の下端に固定された６本の押下ピン５７及びボール５８を介して圧縮バネ５５を押圧し、吸着ノズル１１を下方へ付勢しているので、この第１カムフォロア５０は円筒カム部材４１の円筒カム４２上面上に圧接しながら回転することとなる。

そして、使用する吸着ノズル１１が選択されて、第１カムフォロア５０が突出カム面４２Ａ上にあるときには当該吸着ノズル１１の下端レベルが低レベル位置となり、突出カム面４２Ｂ上にあるときには高レベル位置となり、またこの両者に連続した突出カム面４２Ｃ上にあるときには両者の中間レベル位置となり、ＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する際の装着する電子部品の厚さに応じて吸着ノズル１１の高さレベル位置を調整することが可能となるものである。

なお、装着ヘッド１０には、ノズルホルダ３１の回転角度位置を検出するノズル位置検出用エンコーダ（位置検出手段）５９及び円筒カム部材４１の回転角度位置を検出するカム位置検出用エンコーダ（位置検出手段）６０が設けられている。両エンコーダ５９、６０はマイクロコンピュータのＣＰＵ（制御手段）に接続され、ＣＰＵには各モータドライバ（制御手段）を介して上記ノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５が接続され、各モータは制御される。

なお、吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像する際に、前記電子部品に拡散光を当てるための拡散板６２が取付けられた取付部材６３が、前記ノズルホルダ３１下部に固定されている。

ここで、任意の１の吸着ノズル１１の突出動作（使用する吸着ノズル１１の選択動作）を、順を追って説明する。先ず、ノズル回転モータ３８により、ノズル位置検出用エンコーダ５９の検出結果に基づいたＣＰＵの制御により、正逆の回転方向およびステップ数が決定され、ノズル回転モータ３８を駆動させる。これにより、使用する吸着ノズル１１の下端レベルを低レベル位置とするには、当該吸着ノズル１１の第１カムフォロア５０が突出カム面４２Ａ上にくるように、ノズルホルダ３１を回転させて使用する吸着ノズル１１が突出カム面４２Ａの位置、即ち使用する吸着ノズル１１が他の吸着ノズル１１よりも下降する突出位置に移動させる（図５及び図６参照）。即ち、使用する吸着ノズル１１が突出カム面４２Ａの位置に移動すると、突出カム面４２Ａのカム作用で吸着ノズル１１が下降し、その先端部がノズルホルダ３１の下端面から突出する。これにより、使用する吸着ノズル１１が選択されたこととなる。

そして、記憶装置（図示せず）に格納された装着位置や装着すべき角度等に係る装着データに基づいて、プリント基板Ｐに装着する際の装着角度となるように、ノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５により、ノズル位置検出用エンコーダ５９及びカム位置検出用エンコーダ６０の検出結果に基づいたＣＰＵの制御により、正逆の回転方向およびステップ数が決定され、ノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５を同方向に同期駆動させ、ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転させることにより、結果として使用する吸着ノズル１１のθ回転がなされることとなり、所望の装着角度でプリント基板Ｐ上に電子部品を装着することができる。

なお、円筒カム部材４１の円筒カム４２を利用して、例えば電子部品を部品供給ユニット５より電子部品を取出すために吸着又はプリント基板Ｐ上に当該電子部品を装着する際に、電子部品をわずかな距離だけ昇降させることができる。突出カム面４２Ａ上にあるときには当該吸着ノズル１１の下端レベルが低レベル位置となり、突出カム面４２Ｂ上にあるときには高レベル位置となり、またこの両者に連続した突出カム面４２Ｃ上にあるときには両者の中間レベル位置となり、電子部品を部品供給ユニット５より電子部品を取出すために電子部品の上面レベルに合わせて、またＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する際の装着する電子部品の厚さに応じて吸着ノズル１１の高さレベル位置を調整することが可能となるものである。

以上のように本実施形態によれば、ノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５によって、円筒カム部材４１（円筒カム４２）及びノズルホルダ３１を正逆回転させることにより、それぞれを所定の位置まで迅速に回転させることができると共に、所望の突出位置に所望の吸着ノズル１１のみを突出させることができる。すなわち、適切な位置に使用する吸着ノズル１１を正確且つ迅速に、回転テーブル１２の間欠回転の停止位置にて又は回転テーブル１２の間欠回転中でも突出させることができる。しかも、従来は複数の吸着ノズルを出没自在に装着するノズルホルダの外方に前記各モータのマグネットを配設しているために、装着ヘッドの外径が大きくなり、大きなトルクが必要であったが、本発明によれば装着ヘッドの外径を小さくすることにより、小さなトルクで足りる。

なお、本実施形態では、ノズル回転モータ３８及び円筒カム回転モータ４５をステッピングモータで構成するものであったが、サーボモータで構成してもよい。かかる場合は、これらサーボモータが内蔵するエンコーダがノズル位置検出用エンコーダ５９及びカム位置検出用エンコーダ６０と同様の機能を果たすことができるので、これらエンコーダ５９、６０を設けないようにすることも可能である。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。 装着ヘッドの縦断面図である。 装着ヘッドの一部拡大縦断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 一部削除した円筒カム部材（円筒カム）及びノズルホルダを示す側面図である。 説明の便宜上、円筒カム及びノズルホルダを展開した状態にした吸着ノズルの下端レベルが低レベル位置の説明図である。 説明の便宜上、円筒カム及びノズルホルダを展開した状態にした吸着ノズルの下端レベルが高レベル位置の説明図である。

符号の説明

１１ 吸着ノズル
３１ ノズルホルダ
３５ 第１回転軸部材
３８ ノズル回転モータ（第１回転駆動モータ）
４１ 円筒カム部材
４２ 円筒カム
４２Ａ、Ｂ、Ｃ 突出カム面
４３ 第２回転軸部材
４５ 円筒カム回転モータ（第２回転駆動モータ）

Claims (4)

1. 複数本の吸着ノズルを配設すると共に当該各吸着ノズルを出没自在に支持するノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させる第１回転駆動モータと、前記各吸着ノズルの上部に取り付けたカムフォロアが接すると共に前記吸着ノズルを突出させる突出カム面を有する円筒カム部材と、この円筒カム部材をその軸線廻りに正逆回転させる第２回転駆動モータとを備え、使用する任意の１の前記吸着ノズルを突出位置で前記ノズルホルダの下端面から突出させるようにした電子部品装着装置の装着ヘッドにおいて、前記第１回転駆動モータと前記第２回転駆動モータとのうち何れか一方を上に、他方をその下に配設し、前記ノズルホルダの軸線上に第１回転駆動モータのロータとしての第１回転軸部材を配設し、前記円筒カム部材の軸線上に第２回転駆動モータのロータとしての第２回転軸部材を配設したことを特徴とする電子部品装着装置の装着ヘッド。
2. 複数本の吸着ノズルを配設すると共に当該各吸着ノズルを出没自在に支持するノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させる第１回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に位置し前記各吸着ノズルの上部に取り付けたカムフォロアが接すると共に前記吸着ノズルを突出させる突出カム面を有する円筒カム部材と、この円筒カム部材をその軸線廻りに正逆回転させる第２回転駆動モータとを備え、使用する任意の１の前記吸着ノズルを突出位置で前記ノズルホルダの下端面から突出させるようにした電子部品装着装置の装着ヘッドにおいて、前記第１回転駆動モータの下方に前記第２回転駆動モータを配設し、前記ノズルホルダの軸線上に第１回転駆動モータのロータとしての第１回転軸部材が前記第１回転駆動モータ及び前記第２回転駆動モータを貫通すると共に前記円筒カム部材の軸線上に第２回転駆動モータのロータとしての第２回転軸部材が前記第２回転駆動モータを貫通するように配設したことを特徴とする電子部品装着装置の装着ヘッド。
3. 前記第２回転軸部材には中空部を形成し、この中空部内で前記第１回転軸部材が回転可能としたことを特徴とする請求項２に記載の電子部品装着装置の装着ヘッド。
4. 前記第１回転駆動モータ及び前記第２回転駆動モータはそれぞれステッピングモータで構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装着装置の装着ヘッド。
   
   

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