JP2007227683A - 部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品搭載精度を高めることのできる部品搭載装置を提供する。
【解決手段】空圧回路１６ａを有し回転する主軸１６及び電子部品を吸着する吸着ノズルを有する作業ヘッド１５と、伝達部２５を介して駆動源に接続され少なくともＺ軸方向に作業ヘッド１５を駆動するヘッド支持部１７とを備える部品搭載装置において、作業ヘッド１５は、ヘッド支持部１７を押圧する支持部押圧スプリング１８を有する構成とする。好ましくは、支持部押圧スプリング１８は、下端が主軸１６に対し位置決め固定され、上端がヘッド支持部１７を押圧する構成とする。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、電子部品の吸着ノズルが装着される作業ヘッドを備える部品搭載装置に関する。

従来、装置内に搬入されるプリント基板（以下、単に「基板」という。）に、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ、抵抗等の電子部品（以下、単に「部品」という。）を自動搭する電子部品搭載装置（以下、単に「部品搭載装置」という。）がある。

そのような部品搭載装置は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能なヘッド支持部と、このヘッド支持部に支持されθ軸方向（３６０度方向）に回転することも可能な作業ヘッドを有しているのが一般的である。つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ軸方向に変位自在な作業ヘッドを備えており、その作業ヘッドの先端に着脱自在に装着されるノズルにより部品を吸着する。

部品を基板に搭載する際には、作業ヘッドを部品供給装置の上方に移動させ、部品供給装置に収容されている部品をノズルで吸着し、作業ヘッドを基板の所望の部品搭載位置まで移動させて、ノズルに吸着している部品を基板に実装する。

ここで、部品搭載装置において、作業ヘッドを上下方向、即ちＺ軸方向に駆動するには、駆動源に接続された例えばカムフォロア等とヘッド支持部とを係合させ、作業ヘッドをＺ軸方向に駆動する。（例えば、特許文献１参照。）

図４は、上記従来の作業ヘッドを示す概略図である。
同図において、作業ヘッド４０は、スプライン４１、ヘッド支持部４２、ロータリージョイント４３等からなる。スプライン４１の下部には、図示はしないが、部品を吸着する吸着ノズルが装着されているものとする。

駆動源に接続されたカムフォロア４４に挟持されるヘッド支持部４２は、Ｚ軸及びθ軸方向に駆動する。そして、作業ヘッド４０は、Ｘ軸及びＹ軸方向にも移動可能となっている。そのため、スプライン４１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ軸方向に変位自在となっている。ここで、ヘッド支持部４２が上記のように回転駆動するため、カムフォロア４４はＺ軸方向に所定の間隙をもってヘッド支持部４２と咬合し、ヘッド支持部４２とカムフォロア４４との摺動による抵抗の増加を防止している。
特開２００５−２６０１５１号公報

ところで、上記従来のヘッド支持部は、Ｚ軸方向に所定の間隙をもって例えばカムフォロア等の伝達部と係合するため、その間隙がノズル位置のズレを発生させ、部品搭載精度の悪化を招くという問題があった。また、上記間隙により、作業ヘッドのＺ軸動作時にオーバーシュートが生じることもあった。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、部品搭載精度を高めた部品搭載装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の部品搭載装置は、空圧回路を有し回転する主軸及び電子部品を吸着する吸着ノズルを有する作業ヘッドと、伝達部を介して駆動源に接続され少なくともＺ軸方向に上記作業ヘッドを駆動するヘッド支持部とを備える部品搭載装置において、上記作業ヘッドは、上記ヘッド支持部を押圧する支持部押圧スプリングを有する構成とする。

上記構成によれば、スプリングによりヘッド支持部を押圧するため、ヘッド支持部と伝達部との間隙を有効に省略し、間隔の調整作業を省くと共に吸着ノズル位置のズレを防止することができる。

好ましくは、上記支持部押圧スプリングは、下端が上記主軸に対し位置決め固定され、上端が上記ヘッド支持部を押圧する構成とする。
上記構成によれば、ヘッド支持部の下方に位置する支持部押圧スプリングが、下端において主軸に対し位置決め固定されるため、スプリングの伸縮によるヘッド支持部と伝達部との間隙の発生を有効に防止することができる。したがって、吸着ノズル位置のズレに加え、作業ヘッドのＺ軸動作時におけるオーバーシュートをも有効に防止することができる。

好ましくは、上記作業ヘッドは、複数の転動体とこの複数の転動体を対向して挟持する内輪及び外輪とからなるラジアル軸受を有し、上記内輪は上記主軸に固定されてこの主軸と共に回転し、上記外輪は上記支持部押圧スプリングの下端を支持する構成とする。
好ましくは、上記作業ヘッドは、複数の転動体とこの複数の転動体を対向して挟持する上側プレート及び下側プレートとからなるスラスト軸受を有し、上記上側プレートは上記主軸に固定されてこの主軸と共に回転し、上記下側プレートは上記ヘッド支持部の上面と当接する構成とする。

好ましくは、上記作業ヘッドは、上記吸着ノズルに加わる衝撃を吸収するノズル用スプリングを有し、上記支持部押圧スプリングは、上記ノズル用スプリングが上記吸着ノズルを押圧するよりも大きな押付け荷重で上記ヘッド支持部を押圧する構成とする。

本発明の部品搭載装置では、支持部押圧スプリングによりヘッド支持部を押圧することで、ヘッド支持部と伝達部との間隙を有効に省略している。ここで、ヘッド支持部と伝達部との間隙を省略することは、この間隔の調整作業を省くと共に吸着ノズル位置のズレを防止することができる。よって、本発明の部品搭載装置によれば、調整作業を省くと共に部品搭載精度を高めることができる。

また、支持部押圧スプリングは、下端において主軸に対し位置決め固定され、上端がヘッド支持部を押圧する構成とすることで、ヘッド支持部の下方に位置するスプリングの伸縮によるヘッド支持部と伝達部との間隙の発生を有効に防止することができる。したがって、吸着ノズル位置のズレに加え、作業ヘッドのＺ軸動作時におけるオーバーシュートをも有効に防止することができる。よって、部品搭載精度を更に高めることができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置の内部構成を示す図である。
同図に示すように、部品搭載装置１は、プリント基板の搬送を案内するための案内レール２，３を備えている。これら案内レール２，３には、図には見えないが、同図の左方向から挿入された基板を所定の位置まで搬送し、部品の搭載が終了したとき基板を右方向に搬送するベルト搬送機構が設けられている。

同図の左方向から挿入された基板は、ベルト搬送機構により所定の位置まで搬送され、不図示の位置決め部により位置固定され、部品の搭載が終了した段階で位置決め部による固定が解除され、ベルト搬送機構により次段の工程を実行する装置へと搬送される。

部品搭載装置１は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能な４個のヘッド支持塔４〜７を備えている。ヘッド支持塔４，５は、それぞれ平行に配置されている２個のＸ軸駆動部９，９に移動自在に懸架され、Ｘ軸駆動部９，９はＹ軸駆動部８の内部のボールネジ８ａ，８ｂにそれぞれ不図示のボールナットで係合している。

ボールネジ８ａ，８ｂが同図では見えないＹ軸モータにより駆動されることにより、Ｘ軸駆動部９，９がＹ軸駆動部８の長手方向に沿ってＹ軸方向に移動する。そのＸ軸駆動部９，９のＸ軸駆動モータの順逆の回転によって、ヘッド支持塔４，５は、Ｘ軸駆動部９，９に沿ってＸ軸方向に移動する。

ヘッド支持塔６，７も、ヘッド支持塔４，５と同様に、Ｙ軸駆動部１０とＸ軸駆動部１１，１１によりＹ軸及びＸ軸方向に移動可能となっている。即ち、ヘッド支持塔４〜７は、Ｘ軸駆動部９，９，１１，１１及びＹ軸駆動部８，１０を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。

また、部品供給ステージ１２，１３には、部品を収容したテープを捲着したリールカートリッジ等からなるテープ式部品供給装置が多数装着される。カメラと照明装置等からなる撮像部１４は、各ヘッド支持塔４〜７が後述するヘッド支持部を介して支持する作業ヘッド１５のノズルに吸着された部品を下方から撮影する。その撮影された部品の映像を、制御部が画像認識し、その画像認識結果に基づいて作業ヘッド１５の回転角を制御して部品の向きを修正する。

なお、同図には示していないが、部品搭載装置１には、交換用の複数のノズルが配置されているノズルチェンジャーが設けられており、作業ヘッドは、ノズルチェンジャーの上方まで移動して、基板に実装する部品の形状に適合したノズルを選択的に交換する。

図２Ａは、本発明の一実施の形態に係る作業ヘッドを示す概略図であり、図２Ｂは、上記作業ヘッドの断面図である。また、図３Ａは、本発明の一実施の形態に係る吸着ノズルを示す概略図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ部拡大断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、作業ヘッド１５は、空圧回路１６ａを有する主軸１６、支持部押圧スプリング１８、図３Ａ及び図３Ｂに示す電子部品の吸着ノズル１９等からなる。ここで、作業ヘッド１５は、例えば上記図１に示す部品搭載装置１の各ヘッド支持塔４〜７に設けられる後述するヘッド支持部１７に対し、１つ又は２以上で支持される。

主軸１６は、スプライン２０及びロータリージョイント２１に接続されている。主軸１６の空圧回路１６ａは、スプライン２０及びロータリージョイント２１の各空圧回路２０ａ，２１ａに連通している。また、主軸１６とスプライン２０とは、スプライン接続部２２によって接続されている。一方、主軸１６とロータリージョイント２１とは、フランジ部２３ａを有するジョイント接続部２３によって接続されている。

また、スプライン２０には、θ軸回転手段２４が接続されている。このθ軸回転手段２４は、例えばベルト等の伝達手段を介して不図示のθ軸回転モータからの動力をスプライン２０に伝達している。ここで、スプライン２０が回転駆動するため、このスプライン２０に接続される主軸１６、スプライン接続部２０、ロータリージョイント２１、ジョイント接続部２３及び吸着ノズル１９も共に回転駆動する。

ヘッド支持部１７は、伝達部としてのラックアンドピニオン２５を介して不図示の駆動源に接続されて少なくともＺ軸方向として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に駆動する。このヘッド支持部１７と主軸１６との間には所定の間隙１７ａが設けられているため、ヘッド支持部１７は、本実施の形態では主軸１６と共には回転しない。なお、ここではヘッド支持部１７の底面と主軸１６との間にも所定の間隙が設けられている。また、伝達部としては、駆動源による回転運動を直線運動に変換できるものであればよいため、例えばボールネジやその他の変換手段によっても代用可能である。

また、支持部押圧スプリング１８の内部下側には、ラジアル軸受２６が嵌合している。このラジアル軸受２６は、転動体２６ｃと、この転動体２６ｃを対向して挟持する内輪２６ａ及び外輪２６ｂとからなる。内輪２６ａは主軸１６に固定されてこの主軸１６と共に回転し、外輪２６ｂは主軸１６と共には回転せずに支持部押圧スプリング１８を支持している。

また、ヘッド支持部１７の上部には、スラスト軸受２７が位置している。このスラスト軸受２７は、転動体２７ｃと、この転動体２７ｃを対向して挟持する上側プレート２７ａ及び下側プレート２７ｂとからなる。上側プレート２７ａは主軸１６に位置決め固定されてこの主軸１６と共に回転し、下側プレート２７ｂは主軸１６と共には回転せずにヘッド支持部１７の上面に当接している。なお、上側プレート２７ａは、ジョイント接続部２３のフランジ部２３ａと当接することにより更に頑強に主軸１６に位置決め固定されている。

このように、ヘッド支持部１７及び支持部押圧スプリング１８は、上下に位置するスラスト軸受２７及びラジアル軸受２６によって挟まれた状態になっている。また、支持部押圧スプリング１８は、ラジアル軸受２６によって下端が主軸１６に対し位置決め固定されている。

一方、吸着ノズル１９は、図３Ａに示すように、スプライン２０の下端に接続されている。図３Ｂに示すように、吸着ノズル１９は、本体部２８、スリーブ２９、ノズル用スプリング３０、ノズル先端部３１等からなる。スリーブ２９は、本体部２８内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なように固定具３２により固定されている。また、ノズル先端部３１は、スリーブ２９内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なようにピン３３により固定されている。

そして、ノズル用スプリング３０は、ノズル先端部３１とスリーブ２９との間に介在し、吸着ノズル１９への押圧としてノズル先端部３１を押圧している。なお、ノズル用スプリングとしては、例えば図３Ｃに示すスプリング４０を採用することも可能である。
ここで、図２Ａに示す支持部押圧スプリング１８は、図３Ｂに示すノズル用スプリング３０又は図３Ｃに示すノズル用スプリング４０が吸着ノズル１９（ノズル先端部３１）を押圧するよりも大きな押付け荷重でヘッド支持部１７を押圧している。

以上のように、本実施の形態に係る部品搭載装置１では、支持部押圧スプリング１８によりヘッド支持部１７を押圧することで、ヘッド支持部１７と伝達部（ラックアンドピニオン２５）との間隙を省略している。ここで、ヘッド支持部１７と伝達部との間隙を省略することは、この間隔の調整や経時変化等による修正作業を省くと共に吸着ノズル１９位置のズレを防止することができる。よって、本実施の形態に係る部品搭載装置１によれば、調整作業を省くと共に部品搭載精度を高めることができる。

また、支持部押圧スプリング１８は、下端において主軸１６に対し位置決め固定され、上端がヘッド支持部１７を押圧するようにしたことで、支持部押圧スプリング１８の伸縮によるヘッド支持部１７と伝達部（ラックアンドピニオン２５）との間隙の発生を有効に防止することができる。したがって、吸着ノズル１９位置のズレに加えて作業ヘッド１５のＺ軸動作時におけるオーバーシュートをも有効に防止することができる。よって、部品搭載精度を更に高めることができる。

また、作業ヘッド１５は、内輪２６ａが主軸１６に固定されて主軸１６と共に回転し、外輪２６ｂが支持部押圧スプリング１８の下端を支持するラジアル軸受２６を有するため、回転しないヘッド支持部１７に合わせて回転しない支持部押圧スプリング１８を、回転する主軸１６に対し位置決め固定することができる。

また、作業ヘッド１５は、上側プレート２７ａが主軸１６に固定されて主軸１６と共に回転し、下側プレート２７ｂがヘッド支持部１７の上面と当接するスラスト軸受２７を有するため、支持部押圧スプリング１８により押圧される回転しないヘッド支持部１７を、回転する主軸１６に対し位置決めすることができる。

また、作業ヘッド１５は、吸着ノズル１９（ノズル先端部３１）に加わる衝撃を吸収するノズル用スプリング３０，４０を有し、支持部押圧スプリング１８は、ノズル用スプリング３０，４０が吸着ノズル１９（ノズル先端部３１）を押圧するよりも大きな押付け荷重でヘッド支持部１７を押圧している。ここで、通常のノズル用スプリング３０，４０は、吸着ノズル１９（ノズル先端部３１）に加わる衝撃を緩和する程度の押付け荷重を有する。そのため、支持部押圧スプリング１８の押付け荷重がノズル用スプリング３０，４０よりも小さいと、吸着ノズル１９（ノズル先端部３１）に頻繁に加わる衝撃で支持部押圧スプリング１８が伸縮してしまう。したがって、支持部押圧用スプリング１８の押付け荷重がノズル用スプリング３０，４０よりも大きいため、ヘッド支持部１７と伝達部（ラックアンドピニオン２５）との間隙の発生を有効に防止し、吸着ノズル１９位置のズレ及び作業ヘッド１５のＺ軸動作時におけるオーバーシュートをより一層防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置の内部構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る作業ヘッドを示す概略図である。 上記作業ヘッドの断面図である。 本発明の一実施の形態に係る吸着ノズルを示す概略図である。 図３ＡのＡ部拡大図である。 本発明の一実施の形態に係る吸着ノズルの変形例を示す概略図である。 従来の作業ヘッドを示す概略図である。

符号の説明

１ 部品搭載装置
２，３ 案内レール
４，５，６，７ ヘッド支持塔
８，１０ Ｙ軸駆動部
９，１１ Ｘ軸駆動部
１２，１３ 部品供給ステージ
１４ 撮像部
１５ 作業ヘッド
１６ 主軸
１６ａ 空圧回路
１７ ヘッド支持部
１７ａ 間隙
１８ 支持部押圧スプリング
１９ 吸着ノズル
２０ スプライン接続部
２０ａ 空圧回路
２１ ロータリージョイント
２１ａ 空圧回路
２２ スプライン接続部
２３ ジョイント接続部
２３ａ フランジ部
２４ θ軸回転手段
２５ ラックアンドピニオン
２６ ラジアル軸受
２６ａ 内輪
２６ｂ 外輪
２６ｃ 転動体
２７ スラスト軸受
２７ａ 上側プレート
２７ｂ 下側プレート
２７ｃ 転動体
２８ 本体部
２９ スリーブ
３０ ノズル用スプリング
３１ ノズル先端部
４０ ノズル用スプリング

Claims (5)

1. 空圧回路を有し回転する主軸及び電子部品を吸着する吸着ノズルを有する作業ヘッドと、伝達部を介して駆動源に接続され少なくともＺ軸方向に前記作業ヘッドを駆動するヘッド支持部とを備える部品搭載装置において、
   前記作業ヘッドは、前記ヘッド支持部を押圧する支持部押圧スプリングを有することを特徴とする部品搭載装置。
2. 前記支持部押圧スプリングは、下端が前記主軸に対し位置決め固定され、上端が前記ヘッド支持部を押圧することを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
3. 前記作業ヘッドは、複数の転動体と該複数の転動体を対向して挟持する内輪及び外輪とからなるラジアル軸受を有し、
   前記内輪は前記主軸に固定されて該主軸と共に回転し、前記外輪は前記支持部押圧スプリングの下端を支持することを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
4. 前記作業ヘッドは、複数の転動体と該複数の転動体を対向して挟持する上側プレート及び下側プレートとからなるスラスト軸受を有し、
   前記上側プレートは前記主軸に固定されて該主軸と共に回転し、前記下側プレートは前記ヘッド支持部の上面と当接することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の部品搭載装置。
5. 前記作業ヘッドは、前記吸着ノズルに加わる衝撃を吸収するノズル用スプリングを有し、
   前記支持部押圧スプリングは、前記ノズル用スプリングが前記吸着ノズルを押圧するよりも大きな押付け荷重で前記ヘッド支持部を押圧することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の部品搭載装置。