JP2006128482A - 電子部品装着装置の装着ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 使用する任意の１の吸着ノズルを突出位置でノズルホルダの下端面から突出させるのに１の駆動モータとすると共に他の吸着ノズルに切替える切替え開始タイミングを早めること。
【解決手段】 コイルスプリング７１により付勢されて切替え装置６５の第１係止体６９の一部がノズルホルダ３１の上下案内溝３１Ａに入り込んでいる状態において、カムストッパ用シリンダ６６が駆動して下部が押圧されたストッパ本体６８が揺動する。すると、上下案内溝３１Ａから第１係止体６９が抜け出すと共に第２係止体７０がホルダ支持部材３３に開設された開口３３Ａに入り込み、ホルダ回転モータ３８が駆動すると、ホルダ支持部材３３の回転を不可としてノズルホルダ３１のみ回転する。これにより、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上に来て、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。
【選択図】 図９

Description

本発明は、複数本の吸着ノズルを備え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の２つの駆動モータが必要であった。また、一つの駆動モータを用いて、複数本の吸着ノズルが配設されると共に当該各吸着ノズルを昇降可能に支持するノズルホルダと、このノズルホルダの外側に配設され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を同時に回転させるか、ノズルホルダのみ回転させるかを切替えるための切替え装置を設ける方法も考えられたが、この切替え装置を装着ヘッド外部に設けていたために、切替え開始タイミングを早めることができなかった。

そこで本発明は、使用する任意の１の吸着ノズルを突出位置でノズルホルダの下端面から突出させるのに１の駆動モータとすると共に他の吸着ノズルに切替える切替え開始タイミングを早め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備え当該各吸着ノズルを昇降可能に支持すると共に昇降を案内する上下案内部が設けられたノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させるホルダ回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に配設され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であって、前記ホルダ回転駆動モータの駆動により前記ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能とさせる動作と、前記ノズルホルダのみ回転可能とさせる動作とを切替える切替え装置を設け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備え当該各吸着ノズルを昇降可能に支持すると共に昇降を案内する上下案内溝が開設されたノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させるホルダ回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に配設され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であって、前記円筒カム部材の側面に開設された開口を介して前記ノズルホルダの前記上下案内溝に入り込むと前記ホルダ回転駆動モータの駆動により該ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能とすると共に、前記上下案内溝から抜け出すと該ノズルホルダのみ回転可能とする切替え装置を設けたことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記切替え装置は、中間部を支点として揺動可能とされるも前記ノズルホルダの前記上下案内溝に入り込むように常時付勢されている揺動ロック部材と、この揺動ロック部材の付勢力に抗して揺動させて前記上下案内溝から抜け出させるための駆動部材とを備えたことを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記揺動ロック部材は、前記ノズルホルダの前記上下案内溝の幅よりも外径が小さいローラーを備え、このロックローラーが前記上下案内溝に入り込んで開口縁部に係止することにより、前記ホルダ回転駆動モータの駆動により該ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、使用する任意の１の吸着ノズルを突出位置でノズルホルダの下端面から突出させるのに１の駆動モータとすることができるから安価に作製でき、また他の吸着ノズルに切替える切替え開始タイミングを早めることができる。

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５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１０個の上下案内溝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、このホルダ支持部材３３の上部に固定され前記ノズルホルダ３１の上部の中心上に立設する軸筒部３１Ｂとカップリング３４を介してその出力軸が連結された正逆回転可能なホルダ回転モータ３８とを備えている。なお、ノズルホルダ３１の軸筒部３１Ｂ上部には下面が開口した蓋体部３１Ｃが設けられ、この蓋体部３１Ｃに前記上下案内溝３１Ａが１０個等間隔に開設されている。

従って、このホルダ回転モータ３８の駆動により、ホルダ支持部材３３に対しベアリングホルダ３７に支持された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の上面は全周に亘って円筒カム４２が形成される。

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の上下案内溝３１Ａ内に挿入して上下移動可能である。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６乃至図８に示すように、前記円筒カム部材４１の円筒カム４２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、ノズルホルダ３１の蓋体部３１Ｃの下面に固定された６本の押下ピン５７及びボール５８を介して圧縮バネ５５を押圧しているので、吸着ノズル１１を下方へ付勢し、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、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にはモータドライバ（制御手段）を介して上記ホルダ回転モータ３８が接続され制御される。

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。

６５は切替え装置で、大きく分けて駆動源であって前記リニアレール２１下端部に固定されたカムストッパ用シリンダ６６と、このシリンダ６６のロッドが伸びると揺動するストッパ６７とから構成される。このストッパ６７は、その中間部が円筒カム部材４１に固定された支持体７３に支持されたピン７２により揺動可能に支持されるストッパ本体６８と、このストッパ本体６８の上端内側部に回動可能に設けらて前記上下案内溝３１Ａの横幅よりも外径が僅かに小さい（例えば、０．０２〜０．０３ｍｍ）ローラーで構成された第１係止体６９と、ストッパ本体６８の上端外側部に回動可能に設けられたローラーで構成された第２係止体７０と、前記第１係止体６９の一部を前記円筒カム部材４１の側面に開設された開口４１Ａを介して前記ノズルホルダ３１の前記上下案内溝３１Ａに入り込むように付勢するコイルスプリング７１とから構成される。

従って、コイルスプリング７１により付勢されて前記第１係止体６９の一部がノズルホルダ３１の上下案内溝３１Ａに入り込んでいる状態で（図３及び図４参照）前記ホルダ回転モータ３８が駆動すると、該ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１が共に回転することとなる。また、カムストッパ用シリンダ６６が駆動してロッドが伸びて下部が押圧されてストッパ本体６８が揺動し、前記上下案内溝３１Ａから前記第１係止体６９が抜け出すと共に第２係止体７０がホルダ支持部材３３に開設された開口３３Ａに入り込み（図９参照）、前記ホルダ回転モータ３８が駆動すると、ホルダ支持部材３３により円筒カム部材４１の回転を不可としてノズルホルダ３１のみ回転可能とする。

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、図２乃至図４に示すように、コイルスプリング７１により付勢されて切替え装置６５の第１係止体６９の一部がノズルホルダ３１の上下案内溝３１Ａに入り込んでいる状態において、カムストッパ用シリンダ６６が駆動してロッドが伸びて下部が押圧されたストッパ本体６８がコイルスプリング７１の付勢力に抗して揺動する（図９参照）。すると、上下案内溝３１Ａから前記第１係止体６９が抜け出すと共に第２係止体７０がホルダ支持部材３３に開設された開口３３Ａに入り込み、ここでホルダ回転モータ３８が駆動すると、ホルダ支持部材３３により円筒カム部材４１の回転を不可としてノズルホルダ３１のみ回転する。

このとき、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、ホルダ回転モータ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、図６及び図８に示すように、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上に来るように、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。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。

次に、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、ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転させる。即ち、図２、図３、図６に示すように、前記カムストッパ用シリンダ６６が駆動してロッドが引き込むと、ストッパ本体６８がコイルスプリング７１の付勢力により上部が内方へ向けて揺動する。従って、コイルスプリング７１により付勢されて前記第１係止体６９の一部がノズルホルダ３１の上下案内溝３１Ａに入り込んでいる状態で前記ホルダ回転モータ３８が駆動すると、該ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１が共に回転することとなる。

このとき、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、ホルダ回転モータ３８を駆動させて、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（図８参照）、突出カム面４２Ｂ上にあるときには高レベル位置となり（図７参照）、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、上下案内溝３１Ａから第１係止体６９が抜け出すと共に第２係止体７０がホルダ支持部材３３に開設された開口３３Ａに入り込んだ状態で、ホルダ回転モータ３８が駆動すると、ホルダ支持部材３３により円筒カム部材４１の回転を不可としてノズルホルダ３１のみ回転することにより、選択された吸着ノズル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の下端面から突出し、使用する吸着ノズル１１が選択される。

従って、切替え装置６５の作用及びホルダ回転モータ３８の駆動により、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、選択することができる。しかも、従来は切替え装置、即ちノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１とを同時に回転させるか、ノズルホルダ３１のみ回転させるかを切替えるための切替え装置を装着ヘッド１０外部に設けていたために、切替え開始タイミングを早めることができなかったが、本発明によれば切替え装置６５を装着ヘッド１０に設けたから、切替え位置にとらわれることなく、切替え開始タイミングを早めることができる。

なお、本実施形態では、ホルダ回転モータ３８をステッピングモータや、サーボモータで構成してもよい。サーボモータで構成する場合には、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。 装着ヘッドの横断平面図である。 切替え装置のストッパの斜視図である。 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高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低レベル位置の説明図である。 装着ヘッドの一部拡大縦断面図である。 装着ヘッドの横断平面図である。

符号の説明

１１ 吸着ノズル
３１ ノズルホルダ
３１Ａ 上下案内溝
３３ ホルダ支持部材
３８ ホルダ回転モータ
４１ 円筒カム部材
４２ 円筒カム
４２Ａ、４２Ｂ 突出カム面
５０ 第１カムフォロア
５１ 第２カムフォロア
６５ 切替え装置
６６ カムストッパ用シリンダ
６８ ストッパ本体
６９ 第１係止体
７０ 第２係止体
７１ コイルスプリング

Claims (4)

1. 複数本の吸着ノズルを備え当該各吸着ノズルを昇降可能に支持すると共に昇降を案内する上下案内部が設けられたノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させるホルダ回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に配設され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であって、前記ホルダ回転駆動モータの駆動により前記ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能とさせる動作と、前記ノズルホルダのみ回転可能とさせる動作とを切替える切替え装置を設け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備え当該各吸着ノズルを昇降可能に支持すると共に昇降を案内する上下案内溝が開設されたノズルホルダと、このノズルホルダをその軸線廻りに正逆回転させるホルダ回転駆動モータと、前記ノズルホルダの外側に配設され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であって、前記円筒カム部材の側面に開設された開口を介して前記ノズルホルダの前記上下案内溝に入り込むと前記ホルダ回転駆動モータの駆動により該ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能とすると共に、前記上下案内溝から抜け出すと該ノズルホルダのみ回転可能とする切替え装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置の装着ヘッド。
3. 前記切替え装置は、中間部を支点として揺動可能とされるも前記ノズルホルダの前記上下案内溝に入り込むように常時付勢されている揺動ロック部材と、この揺動ロック部材の付勢力に抗して揺動させて前記上下案内溝から抜け出させるための駆動部材とを備え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. 前記揺動ロック部材は、前記ノズルホルダの前記上下案内溝の幅よりも外径が小さいローラーを備え、このロックローラーが前記上下案内溝に入り込んで開口縁部に係止することにより、前記ホルダ回転駆動モータの駆動により該ノズルホルダ及び円筒カム部材を共に回転可能としたことを特徴とする請求項３に記載の電子部品装着装置の装着ヘッド。
   
   

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