上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による部品吸着装置は、部品を吸着する複数の吸着ノズルと、吸着ノズルの各々を吸着ノズルの軸を中心に回転させる、複数の吸着ノズルよりも少ない数の複数のノズル回転モータと、吸着ノズルの回転軸上に設けられ、吸着ノズルを回転させる複数の従動ギアと、各々のノズル回転モータにより複数ずつ吸着ノズルが駆動されるようにノズル回転モータの駆動力を従動ギアに伝達する複数の駆動ギアとを備える。
この第1の局面による部品吸着装置では、上記のように、吸着ノズルの回転軸上に設けられ、吸着ノズルを回転させる複数の従動ギアと、各々のノズル回転モータにより複数ずつ吸着ノズルが駆動されるようにノズル回転モータの駆動力を従動ギアに伝達する複数の駆動ギアとを備えることによって、歯付きベルトによりノズル回転モータの駆動力を伝達するのと異なり、経時変化による伸びなどが発生することなく、従動ギアと駆動ギアとによりノズル回転モータの駆動力を吸着ノズルに伝達することができるので、吸着ノズルの回転精度の低下を抑制することができる。また、歯付きベルトを用いないことから、吸着ノズルが歯付きベルトの張力(テンションローラの付勢力)に起因して偏心することがないため、吸着ノズルの回転精度の低下を抑制することができる。
上記第1の局面による部品吸着装置において、好ましくは、吸着ノズルおよび従動ギアがそれぞれ取り付けられた複数の軸部をさらに備え、隣接する軸部に取り付けられた従動ギアは、互いに接することなく、かつ、互いに上下にずれた高さ位置に配置され、複数の駆動ギアは、上下にずれた高さ位置に配置された複数の従動ギアの各々と同じ高さ位置に従動ギアと噛み合うようにそれぞれ配置されている。このように構成すれば、隣接する軸部のそれぞれを上下にずれた高さ位置に配置された従動ギアにより駆動させることができるので、この軸部の間の間隔を小さくした場合にも、隣接する従動ギアが互いに干渉することなく軸部を駆動することができる。これにより、軸部間の間隔を小さくすることができる分、装置の小型化を図ることができる。
この場合において、好ましくは、隣接する軸部に取り付けられた従動ギアは、平面的に見て、互いに部分的に重なるように配置されている。このように構成すれば、隣接する軸部の間の間隔を、平面的に見て従動ギアが重なる分だけ小さくすることができる。これにより、部品吸着装置の複数の軸部の間隔を小さくすることができるので、部品吸着装置の小型化を容易に図ることができる。
上記した隣接する軸部に取り付けられた従動ギアが平面的に見て互いに部分的に重なる構成において、好ましくは、複数の軸部は、所定の軸部に取り付けられた従動ギアの最外周部が、所定の軸部と隣接する軸部の外周部の近傍に位置するように、それぞれ配置されている。このように構成すれば、軸部に取り付けられた従動ギアの最外周部が隣接する軸部の外周部に近接するまで隣接する軸部の間の間隔を小さくすることができる。これにより、部品吸着装置をより小型化することができる。
上記した隣接する軸部に取り付けられた従動ギアが互いに上下にずれた高さ位置に配置される構成において、好ましくは、複数の中間軸をさらに備え、駆動ギアは、隣り合う2本の軸部に取り付けられた従動ギアと噛み合うように、複数の中間軸の各々に上下に取り付けられている。このように構成すれば、1本の中間軸により、隣り合う2本の軸部のそれぞれの従動ギアを駆動することができる。これにより、複数の軸部のそれぞれをノズル回転モータにより個別に駆動する場合と比較して、ノズル回転モータの数を半分にすることができるので、部品点数を削減するとともに、部品吸着装置の構成を簡略化することができる。
この場合において、好ましくは、中間軸には、ノズル回転モータの出力ギアと噛合う中間ギアが取り付けられており、中間ギアと駆動ギアとを介して、軸部に取り付けられた従動ギアにノズル回転モータの回転を減速させながら伝達するように構成されている。このように構成すれば、吸着ノズルをノズル回転モータにより直接駆動する場合と異なり、中間軸を介することによりノズル回転モータの回転を減速させることができるので、ノズル回転モータの駆動力(回転トルク)を小さくしても軸部を回転させることができる。また、軸部(吸着ノズル)を回転させる際の分解能を向上させることができる。これにより、駆動力の小さい小型のノズル回転モータを用いることができるとともに、吸着ノズルの回転精度を向上させることができる。
この発明の第2の局面による部品移載装置は、部品を吸着して移載する部品吸着ユニットと、部品吸着ユニットを移載位置に移動させる移動機構部とを備え、部品吸着ユニットは、部品を吸着する複数の吸着ノズルと、吸着ノズルの各々を吸着ノズルの軸を中心に回転させる、複数の吸着ノズルよりも少ない数の複数のノズル回転モータと、吸着ノズルの回転軸上に設けられ、吸着ノズルを回転させる複数の従動ギアと、各々のノズル回転モータにより複数ずつ吸着ノズルが駆動されるようにノズル回転モータの駆動力を従動ギアに伝達する複数の駆動ギアとを含む。
この第2の局面による部品移載装置では、上記のように、部品吸着ユニットが、吸着ノズルの回転軸上に設けられ、吸着ノズルを回転させる複数の従動ギアと、各々のノズル回転モータにより複数ずつ吸着ノズルが駆動されるようにノズル回転モータの駆動力を従動ギアに伝達する複数の駆動ギアとを含むことによって、歯付きベルトによりノズル回転モータの駆動力を伝達するのと異なり、経時変化による伸びなどが発生することなく、従動ギアと駆動ギアとによりノズル回転モータの駆動力を吸着ノズルに伝達することができるので、吸着ノズルの回転精度の低下を抑制することができる。また、歯付きベルトを用いないことから、吸着ノズルが歯付きベルトの張力(テンションローラの付勢力)に起因して偏心することがないため、吸着ノズルの回転精度の低下を抑制することができる。
上記第2の局面による部品移載装置において、好ましくは、部品吸着ユニットは、ノズル回転モータを着脱可能に取り付けるモータ取付部をさらに含み、モータ取付部は、平面的に見て、複数の吸着ノズルよりも部品吸着ユニットの前面側の位置に配置されている。このように構成すれば、点検および保守作業時に、部品吸着ユニットの前面側から、作業者がノズル回転モータの点検および交換を容易に行うことができる。これにより、部品移載装置のメンテナンス性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態による表面実装機の全体構成を示す平面図である。図2〜図10は、図1に示した表面実装機の構造を説明するための図である。以下、図1〜図10を参照して、本発明の一実施形態による表面実装機100の構造について説明する。なお、本実施形態では、本発明の部品移載装置を表面実装機に適用した場合の例について説明する。
図1に示すように、本実施形態による表面実装機100は、テープフィーダ110から供給される部品(図示せず)をプリント基板120に実装する装置である。図1に示すように、表面実装機100は、X方向に延びる一対の基板搬送コンベア10と、一対の基板搬送コンベア10の上方をXY方向に移動可能なヘッドユニット20とを備えている。なお、ヘッドユニット20は、本発明の「部品吸着装置」および「部品吸着ユニット」の一例である。一対の基板搬送コンベア10の両側には、部品を供給するための複数のテープフィーダ110が配置されている。ヘッドユニット20は、テープフィーダ110から部品を取得するとともに、基板搬送コンベア10上のプリント基板120に部品を実装する機能を有する。基板搬送コンベア10は基台1上に設置され、ヘッドユニット20は基台1上方に配置されている。なお、本実施形態において、Y2方向が表面実装機100の前面側である。以下、表面実装機100の具体的な構造を説明する。
一対の基板搬送コンベア10は、プリント基板120をX方向に搬送するとともに、所定の実装作業位置でプリント基板120を停止させ、不図示の基板保持装置により保持させることが可能なように構成されている。
また、テープフィーダ110は図1に示すように、基台1のY1方向側およびY2方向側に互いに向かい合うようにして、X方向に並べて配置されている。これらのテープフィーダ110は、基台1に取り付けられたフィーダプレート(図示せず)に、それぞれ取り付けられている。このテープフィーダ110は、複数の部品(図示せず)を所定の間隔を隔てて保持したテープ(図示せず)が巻き回されたリール(図示せず)を保持している。このテープフィーダ110は、テープをリールから巻き取るようにして所定のピッチで間欠的に送り出すとともに、テープに保持された部品をテープフィーダ110の先端に設けられた部品取出部111まで搬送することにより、部品を供給するように構成されている。また、部品は、IC、トランジスタ、コンデンサなどの小型の電子部品である。
また、図1に示すように、一対の基板搬送コンベア10と、基台1のY1方向側およびY2方向側に互いに向かい合うようにして配列されたテープフィーダ110との間に、部品撮像装置11がそれぞれ配置されている。この部品撮像装置11は、ヘッドユニット20と対向するように基台1上に撮像方向を上方に向けて固定的に設置されている。そして、ヘッドユニット20が後述する吸着ノズル22に部品を吸着させた状態で部品撮像装置11の上方に移動することにより、部品撮像装置11は吸着ノズル22に吸着された部品の下面を撮像することができるように構成されている。これにより、部品撮像装置11は、部品の吸着ノズル22への吸着状態を撮像することが可能である。
また、図1に示すように、ヘッドユニット20は、X方向に延びるヘッドユニット支持部30に沿ってX方向に移動可能に構成されている。具体的には、ヘッドユニット支持部30は、ボールネジ軸31とボールネジ軸31を回転させるサーボモータ32とX方向のガイドレール(図示せず)とを有しているとともに、ヘッドユニット20は、ボールネジ軸31が螺合されるボールナット21を有している。ヘッドユニット20は、サーボモータ32によりボールネジ軸31が回転されることにより、ヘッドユニット支持部30に対してX方向に移動するように構成されている。また、ヘッドユニット支持部30は、基台1上に基板搬送コンベア10を跨ぐように設けられたY方向に延びる一対の固定レール部40に沿ってY方向に移動可能に構成されている。具体的には、一方の固定レール部40は、ヘッドユニット支持部30の両端部をY方向に移動可能に支持するガイドレール41を有し、他方の固定レール部40は、ガイドレール41と、Y方向に延びるボールネジ軸42と、ボールネジ軸42を回転させるサーボモータ43とを有しているとともに、ヘッドユニット支持部30には、ボールネジ軸42が螺合されるボールナット33が設けられている。ヘッドユニット支持部30は、サーボモータ43によりボールネジ軸42が回転されることによって、ガイドレール41に沿ってY方向に移動するように構成されている。このような構成により、ヘッドユニット20は、基台1上方をXY方向に移動することが可能なように構成されている。なお、ヘッドユニット支持部30および固定レール部40は、本発明の「移動機構部」の一例である。
また、ヘッドユニット20には、X方向に列状に配置された10本の吸着ノズル22が下方に突出するように設けられている。吸着ノズル22は、吸着ノズル22の前面側(Y2方向)に取り付けられた5つのモータ54によって、吸着ノズル22の軸を中心に回転可能に構成されている。なお、モータ54は、本発明の「ノズル回転モータ」の一例である。また、各々の吸着ノズル22は、後述する昇降機構60により上下方向(Z方向)に昇降可能とされている。また、各々の吸着ノズル22は、後述する負圧発生機構70(図2参照)によってその先端に負圧状態を発生させることが可能とされている。吸着ノズル22は、この負圧によって、テープフィーダ110から供給される部品を先端に吸着および保持することが可能である。このテープフィーダ110からの部品の吸着は、ヘッドユニット20がテープフィーダ110の上方に移動して、吸着ノズル22を部品取出部111の上方に位置させるとともに、昇降機構60により吸着ノズル22を下降させることにより行われる。
ヘッドユニット20は、図2に示すように、10本の吸着ノズル22が回転可能に取り付けられたサブユニット50と、吸着ノズル22を昇降させるための昇降機構60と、負圧発生機構70と、2つの基板撮像装置80とがベースプレート23に組み付けられることにより構成されている。このサブユニット50および昇降機構60は、プリント基板120に搭載する部品の種類に応じて交換可能に構成されている。
ベースプレート23は、金属製で板状形状を有するとともに、上記のサブユニット50、昇降機構60および基板撮像装置80を取り付けるための複数のネジ穴(図示せず)が所定の位置に形成されている。また、ベースプレート23には、負圧発生機構70を取り付けるための後述するブラケット72、73およびヘッドユニット20を手動で移動させるための把持部23aが図示しない複数のボルトによってそれぞれ取り付けられている。なお、上記の昇降機構60の後述する昇降装置61、負圧発生機構70の後述する負圧発生器71および下端に吸着ノズル22が着脱可能とされる後述するノズルシャフト51(図4参照)により、吸着ヘッド220(図4参照)が構成される。
図3および図4に示すように、サブユニット50は、下方端(Z2方向)に吸着ノズル22がそれぞれ取り付けられた10本のノズルシャフト51(51aおよび51b)と、ノズルシャフト51(吸着ノズル22)を回転させる5つのモータ54が取り付けられた金属製の支持部材52などから構成されている。この支持部材52が4本のボルト53によりベースプレート23に取り付けられることにより、サブユニット50が着脱可能に構成されている。さらに、ベースプレート23は、ボールナット21を回転可能に保持し、ボールナット21と螺合するボールネジ軸31が貫通するとともに不図示のガイドレールに沿って摺動する不図示の可動体に、着脱可能とされている。なお、ノズルシャフト51(51a、51b)は、本発明の「軸部」の一例である。
サブユニット50の支持部材52には、図5に示すように、Y1方向側(図6参照)に複数の筒状軸受521および522が、所定の間隔L1を隔ててX方向に並べて取り付けられていて、ノズルシャフト51(51aおよび51b)がそれぞれ挿入されている。複数の筒状軸受521および522は、支持部材52の上端部および下端部にそれぞれ配置されている。したがって、支持部材52には、X方向に配列された10本のノズルシャフト51(51aおよび51b)が挿入される筒状軸受521および522がそれぞれ10個ずつ、合計20個取り付けられている。これらの筒状軸受521および522は、それぞれ上下の端部に軸受523がそれぞれ取り付けられて回転可能に支持されている。また、図6に示すように、軸受523および筒状軸受521、522の手前(Y2方向)側には、5本の中間軸524が複数の軸受524aおよび524b(図10参照)を介してX方向に列状に取り付けられている。また、支持部材52には、この中間軸524の前面側(Y2方向)に突出する(図4参照)ように、モータ取付部52aが一体的に形成されている。したがって、モータ取付部52aは、図6に示すように、平面的に見て、10本の吸着ノズル22(ノズルシャフト51)よりも距離L3だけヘッドユニット20の前面側(Y2方向側)に突出した位置に形成されている。
モータ取付部52aには、図6に示すように、X方向に所定の間隔L2を隔てて5つのモータ軸穴52bが形成されている。1つのモータ軸穴52bの近傍には、それぞれ2つの穴部52cが形成されている。5つのモータ54のそれぞれは、モータ軸穴52bにモータ54の出力軸54aを挿入した状態で穴部52cからボルト52d(図9参照)により固定される。これにより、モータ54は、図2〜図4に示すように、吸着ノズル22よりも前面側(Y2方向)に突出した位置でモータ取付部52aから吊り下げられるようにして固定されている。
図5に示すように、支持部材52の上端部および下端部に取り付けられた複数の筒状軸受521および522には、ノズルシャフト51(51aおよび51b)が上下方向(Z方向)に貫通してそれぞれ挿入されている。これらのノズルシャフト51(51aおよび51b)は、下端部に吸着ノズル22が交換可能に取り付けられ、吸着する部品に応じて取り替えられるように構成されている。各々のノズルシャフト51の上端部は、連結部材511に軸受512を介して回転可能に取り付けられている。図4に示すように、この連結部材511の上方(Z1方向)にL型のブラケット513が取り付けられていて、ブラケット513と昇降機構60の後述する昇降装置61とがボルト513aによって連結されることにより、ノズルシャフト51が上下(Z方向)に昇降するように構成されている。また、図7に示すように、各々のノズルシャフト51(51aおよび51b)は中心部分が中空の筒状構造を有し、上端の連結部材511の前面側(Y2方向)に設けられた空気用継手514と連通されている。
また、各々のノズルシャフト51(51aおよび51b)は、図4に示すように、外周部に上下方向(Z方向)に溝51cが形成されている。図5に示すように、この溝51c(図4参照)に筒状軸受521および522の内部のボールスプライン521aおよび522aが上下方向(Z方向)に相対移動可能に係合している。これにより、ノズルシャフト51(51aおよび51b)は、筒状軸受521および522によって、上下方向に摺動可能に支持される。一方、筒状軸受521および522の各々は上下を軸受523によって回転可能に支持されているので、ノズルシャフト51(51aおよび51b)は、ボールスプライン521aおよび522aを介して、軸中心に筒状軸受521および522と一体的に回転するように構成されている。
図5に示すように、1本のノズルシャフト51(51aおよび51b)について上下に配置された2つの筒状軸受521および522のうち、一方の筒状軸受521には、ノズルシャフト51の軸方向(Z方向、ノズルシャフト51aが貫通するものは上方(Z1方向)に、ノズルシャフト51bが貫通するものは下方(Z2方向)に)に延びるように取付部521bが形成されている。この取付部521bには、モータ54の駆動力をノズルシャフト51(51aおよび51b)に伝達するための従動ギア525(525aおよび525b)が図示しないネジ部材により取り付けられている。これにより、従動ギア525(525aおよび525b)の回転が筒状軸受521およびボールスプライン521aを介してノズルシャフト51(従動ギア525aからノズルシャフト51a、および従動ギア525bからノズルシャフト51b)に伝達され、吸着ノズル22を回転させるように構成されている。なお、他方の筒状軸受522には、取付部は形成されていないため、ノズルシャフト51(51aおよび51b)の回転に応じて回転するように構成されている。なお、1本のノズルシャフト51について、吸着ノズル22と、ノズルシャフト51と、筒状軸受521および522と、従動ギア525(525aおよび525b)との中心軸は一致するように構成されている。したがって、吸着ノズル22は、ノズルシャフト51の回転によって軸中心に回転する。また、各々の従動ギア525は、筒状軸受521の取付部521bを介してノズルシャフト51に取り付けられることにより、吸着ノズル22の回転軸上に設けられている。
ここで、本実施形態では、隣接するノズルシャフト51に取り付けられた従動ギア525は、図5に示すように、互いに接することなく、かつ、互いに上下(Z方向)にずれた高さ位置に配置されている。具体的には、ノズルシャフト51aに取り付けられた従動ギア525aは、下方向(Z2方向)にずれた高さ位置に配置されており、ノズルシャフト51bに取り付けられた従動ギア525bは、上方(Z1方向)にずれた高さ位置に配置されている。下側に取り付けられた5つの従動ギア525aと、上側に取り付けられた5つの従動ギア525bとは、間隔Hだけ上下方向(Z方向)に離間して配置されていて、互いに接することなく回転するように構成されている。
また、従動ギア525aと従動ギア525bとは、図8に示すように、平面的に見て、互いに部分的に重なるように配置されている。このとき、図5に示すように、それぞれのノズルシャフト51(51aおよび51b)は、従動ギア525(525aおよび525b)の最外周部が隣接するノズルシャフト51(51aおよび51b)の外周部の近傍に位置するように、それぞれ配置されている。具体的には、図5に示すように、ノズルシャフト51aに取り付けられた従動ギア525aの最外周部が、隣接するノズルシャフト51bの外周部近傍に位置している。同様に、ノズルシャフト51bに取り付けられた従動ギア525bの最外周部も、隣接するノズルシャフト51aの外周部近傍に位置している。これにより、吸着ノズル22間の間隔L1(ノズルシャフト51間の間隔)を小さくすることにより、ヘッドユニット20を小型化および軽量化することが可能である。
また、図8に示すように、それぞれのノズルシャフト51(51aおよび51b)に取り付けられた従動ギア525(525aおよび525b)は、5本の中間軸524に取り付けられた駆動ギア526(526aおよび526b)によって、モータ54の駆動力が伝達されるように構成されている。駆動ギア526(526aおよび526b)は、各々のモータ54により2本ずつ吸着ノズル22(ノズルシャフト51)が駆動されるように、モータ54の回転を従動ギア525(525aおよび525b)に伝達するように構成されている。また、図9に示すように、各々の中間軸524には、支持部材52の上側に突出する(図7参照)ようにして、中間ギア527がそれぞれ取り付けられている。この中間ギア527は、モータ54の出力軸54aに取り付けられた出力ギア54bと噛み合うことにより、モータ54の駆動力を中間軸524に伝達する。
各々の中間軸524は、図10に示すように、支持部材52に3つの軸受524aおよび524bを介して回転可能に支持されている。また、各々の中間軸524には、それぞれ2つの駆動ギア526aおよび526bが上下(Z方向)に並んで取り付けられていて、隣接する2本のノズルシャフト51aおよび51bに取り付けられた従動ギア525aおよび525bとそれぞれ同じ高さ位置に配置されている。そして、1本の中間軸524の下側(Z2方向)に取り付けられた駆動ギア526aが、ノズルシャフト51aに取り付けられた従動ギア525aと噛み合い、中間軸524の上側(Z1方向)に取り付けられた駆動ギア526bが、ノズルシャフト51bに取り付けられた従動ギア525bと噛み合うように構成されている。これにより、図8に示すように、1本の中間軸524が、隣接する2本のノズルシャフト51aおよび51bにモータ54の駆動力を伝達するように構成されている。したがって、本実施形態では、1つのモータ54の出力ギア54bの回転が、1本の中間軸524に取り付けられた中間ギア527と、2つの駆動ギア526aおよび526bとを介して、2つの従動ギア525aおよび525bに伝達されることにより、隣接する2本のノズルシャフト51aおよび51bを回転させるように構成されている。
また、図9に示すように、中間軸524に取り付けられた中間ギア527は直径D1を有し、直径D2を有するモータ54の出力ギア54bに比べて大型に形成されている。そして、中間軸524は、中間ギア527と駆動ギア526(526aおよび526b)とを介して、従動ギア525(525aおよび525b)にモータ54の回転を減速させながら伝達するように構成されている。これにより、吸着ノズル22の回転精度を向上させることができるので、表面実装機100の部品搭載精度を向上させることが可能である。また、これにより、トルクの小さい小型のモータでも十分に吸着ノズル22(ノズルシャフト51)を駆動できるので、小型のモータを用いることによりヘッドユニット20を小型化および軽量化することが可能である。
また、図10に示すように、中間軸524の各々に取り付けられた中間ギア527および駆動ギア526(526aおよび526b)は、上下に分割された構造を有するとともに、内部にねじりコイルバネ528a、528bおよび528cがそれぞれ設けられた、いわゆるシザーズギアを構成している。これにより、中間ギア527、駆動ギア526(526aおよび526b)と噛み合う出力ギア54b、従動ギア525(525aおよび525b)の歯を挟み込むように付勢して、それぞれのギアの噛み合い部分のバックラッシュを実質的に無くすことが可能なように構成されている。これにより、吸着ノズル22の回転精度を向上させることができる。
また、中間軸524の各々には、中間ギア527の上部に突出するように検出部材529が取り付けられている。この検出部材529は、中間軸524と一体的に回転する。そして、この検出部材529のY2方向の近傍に、近接センサ55がL字状のブラケット55aを介して支持部材52に取り付けられている。検出部材529は、一部に切り欠きが形成された円柱形状を有していて、近接センサ55がこの切り欠きを検出することにより中間軸524の回転角度位置が検出されるように構成されている。これにより、中間軸524の回転角度位置に基づいて、電源投入時などのモータ54の原点復帰を行うことが可能となるように構成されている。
また、図2に示すように、昇降機構60は、X方向に配列された10個の昇降装置61を連結することにより構成されている。これらの昇降装置61は、ノズルシャフト51(51aおよび51b)と同じ間隔L1で配列されている。これらの昇降装置61は、X方向に伸びるパイプ(図示せず)とボルトにより昇降機構60のX方向の両端部に配置された一対のブラケット62に挟み込まれるようにして連結されている。そして、この一対のブラケット62がボルトによってベースプレート23に固定されることにより、昇降機構60がベースプレート23に取り付けられている。
それぞれの昇降装置61は、上下方向(Z方向)に配列された複数の界磁コイル(図示せず)を内蔵するフレーム61aと、上下方向にS極とN極とが交互に着磁された永久磁石(図示せず)が取り付けられたスライダ(図示せず)とから構成されており、各々の昇降装置61のスライダが独立して所定の速度および昇降量で上下(Z方向)に昇降可能となっている。このスライダの下端部が各々のノズルシャフト51の連結部材511の上方(Z1方向)に取り付けられたL型のブラケット513とボルト513a(図4参照)によって連結されることにより、ノズルシャフト51が上下(Z方向)に昇降可能に構成されている。
また、ベースプレート23には、昇降機構60を取り囲むようにしてブラケット72および73が取り付けられている。すなわち、昇降機構60のX方向の両外側にヘッドユニット20の前面側(Y2方向)に延びるようにして一対のブラケット72が取り付けられていて、この一対のブラケット72のそれぞれのY2方向側の端部に、X方向に伸びるブラケット73が両端を支持されるように取り付けられている。そして、X方向に伸びるブラケット73の前面側(Y2方向)には、負圧発生機構70が取り付けられている。つまり、負圧発生機構70は、上記のブラケット72および73を介して、昇降機構60の前面側(Y2方向側)に突出するようにして、ベースプレート23に取り付けられている。
負圧発生機構70も昇降機構60と同様に、10個の負圧発生器71から構成されていて、これらの負圧発生器71をX方向に配列して1つの負圧発生機構70を構成している。各々の負圧発生器71は、10本のノズルシャフト51のそれぞれの上端を支持する連結部材511に設けられた空気用継手514に空気パイプ(図示せず)によって接続されている。これにより、10本の吸着ノズル22のそれぞれについて、個別に負圧状態の発生および解除を切り替えることが可能に構成されている。
このように、ヘッドユニット20に設けられた10本の吸着ノズル22は、それぞれの吸着ノズル22が取り付けられた10本のノズルシャフト51を5つのモータ54により2本(ノズルシャフト51aおよび51b)1組で駆動することによって、それぞれの吸着ノズル22(ノズルシャフト51)の軸を中心に回転可能に構成されている。また、各々の吸着ノズル22は、各々のノズルシャフト51に連結部材511およびブラケット513を介して取り付けられた10個の昇降装置61によって、個別に昇降可能に構成されている。また、各々の吸着ノズル22は、各々のノズルシャフト51に連通された空気用継手514および図示しない空気パイプを介して10個の負圧発生器71にそれぞれ接続されることにより、ノズル先端部に個別に負圧状態を発生させることができるように構成されている。
また、ヘッドユニット20において、サブユニット50のX方向両外側には、それぞれ基板撮像装置80が取り付けられている。この基板撮像装置80は、それぞれ撮像方向を下方(Z2方向)に向けたカメラ80aを内蔵していて、プリント基板120の表面に設けられた基板マーク(図示せず)を撮像することにより部品の装着位置の基準点を取得する。そして、この基板マークの撮像画像に基づいて、部品の装着位置が認識されるように構成されている。
また、表面実装機100の動作は、図示しない制御部によって制御されている。この制御部により、モータ54の回転および原点復帰の制御や、昇降機構60および負圧発生機構70の制御、部品撮像装置11および基板撮像装置80による撮像の制御や、ヘッドユニット20を移動させる各サーボモータの駆動制御などを行うように構成されている。また、制御部は、表面実装機100の図示しないコネクタに接続されたそれぞれのテープフィーダ110と電気的に接続され、制御信号を送ることにより複数のテープフィーダ110の駆動制御を個別に行うように構成されている。
次に、本実施形態の表面実装機100によるプリント基板120への部品の実装動作について説明する。
まず、図1に示すように、プリント基板120が一対の基板搬送コンベア10を介して基台1上に搬入されるとともに、基台1の中央の装着作業位置まで搬送され固定保持される。この際、ヘッドユニット20がプリント基板120の上方に移動して、プリント基板120の図示しない複数の基板マークを、基板撮像装置80により撮像する。これにより、部品の装着位置の基準点を取得する。
また、プリント基板120の搬入動作と並行して、実装対象の部品がヘッドユニット20によりテープフィーダ110から取り出される。具体的には、ヘッドユニット20がテープフィーダ110の先端に設けられた部品取出部111の上方に移動されることにより、テープフィーダ110に保持される実装対象の部品の上方にヘッドユニット20の吸着ノズル22が配置される。
その後、吸着ノズル22を昇降機構60により下降させるとともに、所定のタイミングで負圧発生機構70によって吸着ノズル22の先端に負圧が供給される。これにより、部品取出部111に位置する部品が吸着ノズル22により吸着および保持される。この後直ちにテープフィーダ110は、次の部品を部品取出部111の位置となるまでテープ送りを実施する。
部品の吸着後、昇降機構60によって部品を保持した吸着ノズル22が上昇し、ヘッドユニット20はプリント基板120の上方の、基板マークを基準とした装着位置に移動される。この際、モータ54が吸着ノズル22を駆動して、吸着ノズル22が保持している部品を搭載角度に一致するまで回転する。そして、ヘッドユニット20を移動させながら、図1に示すように、基台1に取り付けられた部品撮像装置11の上方を移動させることにより、吸着ノズル22に保持された部品の撮像が行われる。これにより、部品の下面の画像を撮像する。
また、部品の下面の画像のデータは、図示しない制御部に取り込まれる。制御部は、部品の下面の画像に基づいて、部品の吸着位置の正しい吸着位置に対するずれ量を算出する。そして、その算出したずれ量に基づいてヘッドユニット20が移動するとともに吸着ノズル22が回転して、部品の装着位置の補正が行われる。上述した部品の装着位置の補正処理は、ヘッドユニット20が部品撮像装置11の上方からプリント基板120の装着位置に移動するのと並行して行われる。
そして、図1に示すように、ヘッドユニット20がプリント基板120の装着位置に移動された後、吸着ノズル22が下降されて部品がプリント基板120に装着される。以上の処理が繰り返し行われることにより、対象となる全ての部品のプリント基板120への装着が行われる。なお、ノズルシャフト51の内部には、吸着ノズル22が下降されて部品がプリント基板120に装着される際、プリント基板120側からの反力が衝撃的になる場合に、その反力を緩和するいわゆるバフィングバネ51d(図5では表示を省略、図7に表示)が内蔵されている。
また、部品の実装が完了したプリント基板120は、一対の基板搬送コンベア10を介して基台1から搬出される。このようにして、表面実装機100による部品の実装動作が終了する。なお、この搬送と並行して、次のプリント基板120が装着作業位置に向けて搬入される。
本実施形態では、上記のように、吸着ノズル22の回転軸上に設けられ、吸着ノズル22を回転させる10個の従動ギア525(525aおよび525b)と、各々のモータ54により2本ずつの吸着ノズル22が駆動されるようにモータ54の駆動力を伝達する10個の駆動ギア526(526aおよび526b)とを備えることによって、歯付きベルトによりモータの駆動力を伝達するのと異なり、経時変化による伸びなどが発生することなく、従動ギア525(525aおよび525b)と駆動ギア526(526aおよび526b)とによりモータ54の駆動力を吸着ノズル22に伝達することができるので、吸着ノズル22の回転精度の低下を抑制することができる。また、歯付きベルトを用いないことから、吸着ノズル22が歯付きベルトの張力(テンションローラの付勢力)に起因して偏心することがないため、吸着ノズル22の回転精度の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、隣接するノズルシャフト51aおよび51bに取り付けられた従動ギア525aおよび525bは、互いに接することなく、かつ、互いに上下に間隔Hだけずれた高さ位置に配置され、10個の駆動ギア526(526aおよび526b)は、上下にずれた高さ位置に配置された10個の従動ギア525(525aおよび525b)の各々と同じ高さ位置に従動ギア525(525aおよび525b)と噛み合うようにそれぞれ配置することによって、隣接するノズルシャフト51aおよび51bのそれぞれを上下にずれた高さ位置に配置された従動ギア525aおよび525bにより駆動させることができるので、このノズルシャフト51aおよび51bの間の間隔L1を小さくした場合にも、隣接する従動ギア525aおよび525bが互いに干渉することなくノズルシャフト51aおよび51bを駆動することができる。これにより、ノズルシャフト51(51a、51b)間の間隔L1を小さくすることができる分、装置の小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、上記のように、隣接するノズルシャフト51aおよび51bに取り付けられた従動ギア525aおよび525bは、平面的に見て、互いに部分的に重なるように配置することによって、隣接するノズルシャフト51aおよび51bの間の間隔を、平面的に見て従動ギア525aおよび525bが重なる分だけ小さくすることができる。これにより、ヘッドユニット20の10本のノズルシャフト51(51aおよび51b)の間隔を小さくすることができるので、ヘッドユニット20の小型化を容易に図ることができる。
また、本実施形態では、上記のように、10本のノズルシャフト51(51aおよび51b)は、所定のノズルシャフト51(たとえばノズルシャフト51a)に取り付けられた従動ギア525(525a)の最外周部が、所定のノズルシャフト51(51a)と隣接するノズルシャフト51(51b)の外周部の近傍に位置するように、それぞれ配置することによって、ノズルシャフト51に取り付けられた従動ギア525の最外周部が隣接するノズルシャフト51の外周部に近接するまで隣接するノズルシャフト51の間の間隔を小さくすることができる。これにより、ヘッドユニット20をより小型化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、駆動ギア526aおよび526bは、隣り合う2本のノズルシャフト51aおよび51bに取り付けられた従動ギア525aおよび525bと噛み合うように、5本の中間軸524の各々に上下に取り付けることによって、1本の中間軸524により、隣り合う2本のノズルシャフト51aおよび51bのそれぞれの従動ギア525aおよび525bを駆動することができる。これにより、10本のノズルシャフト51のそれぞれを(10個の)モータにより個別に駆動する場合と比較して、モータ54の数を半分(5個)にすることができるので、部品点数を削減するとともに、ヘッドユニット20の構成を簡略化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、モータ54の出力軸54aに取り付けられた出力ギア54bから中間ギア527を介して中間軸524に回転が減速しながら伝えられる。中間軸524を、中間ギア527と駆動ギア526(526aおよび526b)とを介して、ノズルシャフト51(51aおよび51b)に取り付けられた従動ギア525(525aおよび525b)にモータ54の回転を減速させながら伝達するように構成することによって、吸着ノズル22(ノズルシャフト51)をモータにより直接駆動する場合と異なり、中間軸524を介することによりモータ54の回転を減速させることができるので、モータ54の駆動力(回転トルク)を小さくしてもノズルシャフト51(51aおよび51b)を回転させることができる。また、ノズルシャフト51(吸着ノズル22)を回転させる際の分解能を向上させることができる。これにより、駆動力の小さい小型のモータ54を用いることができるとともに、吸着ノズル22の回転精度を向上させることができる。さらにまた、出力ギア54b、中間ギア527、駆動ギア526(526aおよび526b)および従動ギア525(525aおよび525b)の歯車列からなる複数の小さな伝動装置により、隣接する2つの吸着ノズル22毎に独立して回転させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、モータ取付部52aを、平面的に見て、距離L3だけ10本の吸着ノズル22よりもヘッドユニット20の前面側(Y2方向)の位置に形成することによって、点検および保守作業時に、ヘッドユニット20の前面側(Y2方向)から、作業者がモータ54の点検および交換を容易に行うことができる。これにより、表面実装機100のメンテナンス性を向上させることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、本発明の部品移載装置を表面実装機100に適用した例を示したが、本発明の部品移載装置は表面実装機以外の部品試験装置(ICハンドラー)などの装置にも広く適用することが可能である。同様に、上記実施形態では本発明の部品吸着装置を表面実装機100のヘッドユニット20に適用した例を示したが、本発明の部品吸着装置は部品試験装置(ICハンドラー)などの表面実装機以外のヘッドユニットに適用してもよい。また、ヘッドユニット以外の部品吸着装置に適用してもよい。
また、上記実施形態では、10本の吸着ノズル22は、それぞれの吸着ノズル22が取り付けられた10本のノズルシャフト51を5つのモータ54により2本(ノズルシャフト51aおよび51b)1組で駆動するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、吸着ノズル(ノズルシャフト)の数およびモータの数を変えてもよい。すなわち、図11および図12の変形例に示すように、8本の吸着ノズル22(ノズルシャフト51)を2つのモータ54により駆動するように構成してもよい。図11および図12に示すように、この変形例のサブユニット500aは、支持部材520に8本のノズルシャフト51(51a、51b)が挿入されている。そして、これらのノズルシャフト51(51a、51b)の前面側(Y2方向)に4本の中間軸524が配置されている。そして、4本の中間軸524の前面側には、2個のモータ54が取り付けられている。
この変形例では、図11に示すように、2個のモータ54の各々は、X方向について、それぞれ2本の中間軸524の中間に配置されていて、出力ギア540bがそれぞれ2本の中間軸524に取り付けられた中間ギア527と噛み合うように構成されている。これにより、1個のモータ54によって2本の中間軸524を回転させることができる。2個のモータ54は、支持部材520から距離L3だけ吸着ノズル22(ノズルシャフト51aおよび51b)よりもヘッドユニット20の前面側(Y2方向)に突出した位置に形成されたモータ取付部520aにボルト52dを介して取り付けられている。また、中間軸524およびノズルシャフト51の構成は本実施形態と同様である。つまり、上下に配置された2つの駆動ギア526aおよび526bが、隣接するノズルシャフト51aおよび51bの従動ギア525aおよび525bとそれぞれ噛み合うように構成されている。これにより、それぞれの中間軸524は、駆動ギア526aおよび526bと、従動ギア525aおよび525bとを介して、2本のノズルシャフト51aおよび51bにモータ54の駆動力を伝達するように構成されている。このようにして、図11および図12に示す変形例では、それぞれのモータ54が2本の中間軸524を介して4本のノズルシャフト51aおよび51bを回転させることにより、2個のモータ54により8本のノズルシャフト51aおよび51bを駆動することが可能である。
なお、吸着ノズルおよびモータの数は、上記の変形例のように、8本の吸着ノズルを2個のモータにより駆動する構成以外にも、種々の構成が可能である。吸着ノズルは10本および8本以外の複数本でもよい。この際、1つのモータにより複数の吸着ノズルを駆動する構成であれば、モータも4個および2個以外の複数個で構成してもよい。
また、上記実施形態では、1個のモータ54により2本の吸着ノズル22(ノズルシャフト51aおよび51b)が駆動されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、図11および図12に示した変形例のように、1個のモータ54により4本の吸着ノズル22(ノズルシャフト51aおよび51b)を駆動するように構成してもよい。この他、1個のモータにより、2本および4本以外の複数本の吸着ノズルを駆動するように構成してもよい。さらに、ヘッドユニット20に6本あるいは10本の吸着ノズル22を備えるようにし、1個のモータ54により2本の吸着ノズル22を駆動する一方、他のモータ54は4本(6本の吸着ノズル22を備える場合)、あるいはそれぞれ4本(10本の吸着ノズル22を備える場合)の吸着ノズル22を駆動するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、1個のモータ54により、1本の中間軸524を回転させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、図11および図12に示した変形例のように、1個のモータ54により、2本の中間軸524を回転させるように構成してもよい。また、この他にも、1個のモータにより、3本以上の中間軸を回転させてもよい。
また、上記実施形態では、モータ54が、中間軸524を介して、隣接する2本のノズルシャフト51aおよび51bを回転させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、モータ54の出力軸54aに駆動ギア526aおよび526bを取り付けて、隣接する2本のノズルシャフト51aおよび51bを直接回転させるように構成してもよい。本発明は、吸着ノズルを回転させる複数の従動ギアと、各々のノズル回転モータにより複数ずつ吸着ノズルが駆動されるようにノズル回転モータの駆動力を従動ギアに伝達する複数の駆動ギアとを備えればよい。
また、上記実施形態では、中間軸524は、中間ギア527と駆動ギア526(526aおよび526b)とを介して、従動ギア525(525aおよび525b)にモータ54の回転を減速させながら伝達するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、中間ギアは、従動ギアにモータの回転を減速させることなく伝達するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、支持部材52に、中間軸524の前面側(Y2方向)に突出する(図4参照)ように、モータ取付部52aを一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、モータ取付部を支持部材に一体的に形成する必要はなく、支持部材に別体で取り付けられていてもよい。また、支持部材以外の部材に取り付けられていてもよい。
また、上記実施形態では、10本の吸着ノズル22がX方向に列状に配置された例を示したが、本発明はこれに限らず、複数の吸着ノズルはX方向に列状に配置されていなくてもよい。たとえば、複数の吸着ノズルが2列に並んで配置されていてもよいし、円弧状に並んで配列されていてもよい。
また、上記実施形態では、ヘッドユニット20は、X方向に延びるヘッドユニット支持部30と、Y方向に延びる一対の固定レール部40とによって、基台1上をXY方向に移動することが可能なように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ヘッドユニットは、たとえばプリント基板をXまたはY方向に移動可能に構成することによって、XおよびY方向の一方のみに移動可能に構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、従動ギア525(525aおよび525b)の回転がノズルシャフト51(51aおよび51b)に伝達され、吸着ノズル22を回転させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、従動ギアが吸着ノズルに取り付けられることにより、ノズルシャフトを介することなく直接吸着ノズルを回転させるように構成してもよい。