JP2014120567A - 表面実装機の部品保持ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】、ヘッド本体に対してシャフトを上下方向に移動させる表面実装機の部品保持ヘッドにおいて、シャフトを上方向に付勢する予圧による摩擦抵抗の影響をなくすこと。
【解決手段】ヘッド本体１０にシャフトハウジング２０が上下移動不可かつ上下方向の軸線周りに回転可能に装着され、シャフトハウジング２０にシャフト３０が上下移動可能かつ上下方向の軸線周りに回転不可に装着された部品保持ヘッドである。シャフト３０の上部に装着された第１弾性体５０の下端は弾性体支持部材５１で支持し、上端は弾性体保持部材５２で支持した。弾性体保持部材５２はシャフト３０に固定し、弾性体支持部材５１は、シャフトハウジング２０との間に装着された第２弾性体５３によって下方から支持した。弾性体支持部材５１は、シャフト３０を下方に移動させる押圧力が作用していない状態ではヘッド本体１０と接触することなく独立している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップ等の部品を基板上に実装する表面実装機において、部品を保持する部品保持ヘッドに関する。

表面実装機は、ノズル等の部品保持具を有する部品保持ヘッドにより、部品を部品供給部からピックアップし、そのまま部品を保持して基板上に移送し、基板上の所定位置に実装するように構成されている。

かかる部品保持ヘッドとしては、そのヘッド本体に複数のシャフトがそれぞれ軸線方向に沿ったＺ方向（上下方向）に移動可能かつ軸線周りのＴ方向に回転可能に装着され、シャフトの下端にノズル等の部品保持具が装着された構成を有するものが知られている（例えば特許文献１）。そして、シャフトを軸線方向に沿ったＺ方向（上下方向）に移動可能かつ軸線周りのＴ方向に回転可能とする機構としては、典型的にはボールスプライン機構が知られている（例えば特許文献２）。一方で本発明者は、ボールスプライン機構に代わる機構を特願２０１１−２８５８２１において提案した。

図４は、本発明者が提案した上記機構を備えた部品保持ヘッドの要部を示す概略断面図である。表面実装機の部品保持ヘッドのヘッド本体１００に中空状のシャフトハウジング２００が装着され、シャフトハウジング２００にシャフト３００が装着され、シャフト３００の先端に部品保持具としてノズル４００が装着されている。なお、図４の部品保持ヘッドはロータリー式であり、円柱状のヘッド本体１００の外周に沿って複数のシャフトが配置され、ヘッド本体１００はその軸線周りのＲ方向に回転する。

シャフト３００は、中空状のシャフトハウジング２００を貫通し、シャフトハウジング２００に対して、軸線方向に沿ったＺ方向（上下方向）に移動可能であるが、軸線周りのＴ方向には回転不可となるように装着されている。

シャフトハウジング２００は、ヘッド本体１００に対して、上下方向（Ｚ方向）には移動不可であるが、シャフト３００の軸線周りのＴ方向には回転可能となるように上下２箇所のベアリング２１０を介して装着されている。シャフトハウジング２００をシャフト３００の軸線周りのＴ方向に回転させるために、シャフトハウジング２００の外周にギア２２０が設けられている。このギア２２０に、図示しない駆動モータに連結された駆動ギアを噛み合わせ駆動ギアを回転させることで、シャフトハウジング２００は、ヘッド本体１００に対してシャフト３００の軸線周りのＴ方向に回転する。これにより、シャフト３００もシャフトハウジング２００と一体となって軸線周りのＴ方向に回転する。

シャフトハウジング２００から上方に突出するシャフト３００の上部外周を囲むようにコイルスプリング５００が配置されている。コイルスプリング５００の下端はヘッド本体１００に固定されたスプリングベース５１０に支持され、コイルスプリング５００の上端はスプリングホルダ５２０に保持されている。スプリングホルダ５２０はベアリング５３０を介してシャフト３００の外周を囲むように装着されている。

このような構成により、コイルスプリング５００はシャフト３００にこれを上方に移動させる方向の力を作用させる。したがって、シャフト３００は常時はその上限位置に付勢されている。シャフト３００を下降させるときは、シャフト３００の上端に固定されたシャフトヘッド３１０の上方に位置する押圧部材６００を押し下げる。これにより、シャフト３００がコイルスプリング５００の弾性力に抗して下降する。

ところが、図４の構成において、コイルスプリング５００の下端はヘッド本体１００に固定されたスプリングベース５１０に支持されているので、コイルスプリング５００はシャフト３００の軸線周りのＴ方向には回転しない。したがって、シャフト３００のＴ方向の回転を可能とするために、コイルスプリング５００の上端を保持するスプリングホルダ５２０とシャフト３００との間にベアリング５３０を介在させる必要があり、その分、部品点数が増加してコストアップとなる。

また、ベアリング５３０にはコイルスプリング５００による予圧（上方向の力）が作用しているので、シャフト３００がＴ方向に回転する際にベアリング５３０とシャフト３００（シャフトヘッド３１０）との間に摩擦抵抗が生じる。このため、シャフト３００をＴ方向に回転させる駆動モータの駆動力を大きくする必要があり、駆動モータが大型化してしまう。

更に、ヘッド本体１００がＲ方向に回転する際には、上記の摩擦抵抗によりシャフト３００がＴ方向に連れまわり、シャフト３００のＴ方向の位置精度が低下するという問題が生じる。

なお、上述の諸問題は、本発明者が提案した上記機構を備えた図４の部品保持ヘッドに固有の問題ではなく、ボールスプライン機構を用いた部品保持ヘッドにも生じうる問題である。

特開２０１０−１５７６３５号公報 特開２００２−３７０１８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、ヘッド本体に対してシャフトを上下方向に移動させる表面実装機の部品保持ヘッドにおいて、シャフトを上方向に付勢する予圧による摩擦抵抗の影響をなくすことにある。

本発明の一観点によれば、ヘッド本体にシャフトハウジングが上下移動不可かつ上下方向の軸線周りに回転可能に装着され、前記シャフトハウジングにシャフトが上下移動可能かつ上下方向の軸線周りに回転不可に装着され、前記シャフトの下端に部品を保持する部品保持具が装着される表面実装機の部品保持ヘッドであって、前記シャフトの上部に、第１弾性体が装着されると共に、前記第１弾性体の下端を支持する弾性体支持部材と前記第１弾性体の上端を保持する弾性体保持部材とが設けられ、前記弾性体保持部材は前記シャフトに固定され、前記弾性体支持部材は、前記シャフトハウジングとの間に装着された第２弾性体によって下方から支持され、前記シャフトを下方に移動させる押圧力が作用していない状態では前記ヘッド本体と接触することなく独立している表面実装機の部品保持ヘッドが提供される。

本発明の他の観点によれば、前記弾性体支持部材の下方に、前記ヘッド本体に設けられた支持部が位置しており、前記シャフトを下方に移動させる押圧力が作用していない状態では前記弾性体支持部材と前記支持部とが離隔し、前記シャフトを下方に移動させたときに前記弾性体支持部材と前記支持部とが接触する表面実装機の部品保持ヘッドが提供される。

更に本発明の他の観点によれば、前記シャフトハウジングが、前記ヘッド本体に設けられたハウジング支持部により下方から支持されている表面実装機の部品保持ヘッドが提供される。

本発明において前記第１弾性体及び前記第１弾性体は、典型的には圧縮コイルスプリングで構成する。

本発明によれば、シャフトを上方向に予圧する第１弾性体の上端を保持する弾性体保持部材及び当該第１弾性体の下端を保持する弾性体支持部材は、いずれもヘッド本体と切り離されており、第１弾性体はシャフト（シャフトハウジング）と共にシャフトの軸線周りに回転する。したがって、第１弾性体とシャフトとの間にベアリングを介在させる必要がなく、その分、部品点数を削減できる。

また、第１弾性体の下端を保持する弾性体支持部材はシャフトを下方に移動させる押圧力が作用していない状態ではヘッド本体と接触することなく独立しているので、この状態でシャフトを軸線周りのＴ方向に回転させれば第１弾性体に起因する摩擦抵抗は生じず、シャフトを軸線周りのＴ方向に回転させる駆動モータを小型化できる。更に、この状態でヘッド本体を軸線周りのＲ方向に回転させたとしても、ヘッド本体側とシャフト側との間には第１弾性体に起因する摩擦抵抗はないので、シャフトがＴ方向に連れまわることはない。したがって、シャフトのＴ方向の位置精度の低下を招くことなく、ヘッド本体のＲ方向回転とシャフトのＴ方向回転の動作を並行して行うことができ、高効率化と高精度化を両立できる。

また、シャフトを下方に移動させたときに弾性体支持部材とヘッド本体側の支持部とが接触するように構成すれば、シャフト下降時の第１弾性体の反力の一部をヘッド本体側で受けることができる。これにより、シャフトハウジングに過大な反力が作用することを防止でき、例えばシャフトハウジングを下方から支持するハウジング支持部の剛性を小さくして簡素化できる。

本発明の一実施例による部品保持ヘッドの要部を示す概略断面図である。 図１の部品保持ヘッドのシャフトとシャフトハウジングの組立部分をＡ方向から見た概略図である。 図１の部品保持ヘッドにおいてシャフトを下降させた状態を示す。 本発明者が先に提案した部品保持ヘッドの要部を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施例による部品保持ヘッドの要部を示す概略断面図である。表面実装機の部品保持ヘッドのヘッド本体１０に中空状のシャフトハウジング２０が装着され、シャフトハウジング２０にシャフト３０が装着され、シャフト３０の先端に部品保持具としてノズル４０が装着されている。なお、図１の部品保持ヘッドはロータリー式であり、円柱状のヘッド本体１０の外周に沿って複数のシャフトが配置され、ヘッド本体１０はその軸線周りのＲ方向に回転する。

シャフト３０は、中空状のシャフトハウジング２０を貫通し、シャフトハウジング２０に対して、軸線方向に沿ったＺ方向（上下方向）に移動可能であるが、軸線周りのＴ方向には回転不可となるように装着されている。具体的には、図２に示すように、シャフト３０には一対のベアリング３１が固定されており、この一対のベアリング３１をシャフトハウジング２０の上部に設けた一対のガイド溝２３に嵌め込んでいる。これにより、シャフト３０は、ガイド溝２３の範囲内でシャフトハウジング２０に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。一方、シャフト３０は、シャフトハウジング２０に対して軸線周りには回転できない。すなわち、シャフト３０は、シャフトハウジング２０が軸線周りに回転したときに、シャフトハウジング２０と一体となって軸線周りに回転する。

シャフトハウジング２０は、ヘッド本体１０に対して、上下方向（Ｚ方向）には移動不可であるが、シャフト３０の軸線周りのＴ方向には回転可能となるように上下２箇所のベアリング２１を介して装着されている。また、シャフトハウジング２０は、ヘッド本体１０に設けられたハウジング支持部１１により下方から支持されている。

シャフトハウジング２０をシャフト３０の軸線周りのＴ方向に回転させるために、シャフトハウジング２０の外周にギア２２が設けられている。このギア２２に、図示しない駆動モータに連結された駆動ギアを噛み合わせ駆動ギアを回転させることで、シャフトハウジング２０は、ヘッド本体１０に対してシャフト３０の軸線周りのＴ方向に回転する。これにより、シャフト３０もシャフトハウジング２０と一体となって軸線周りのＴ方向に回転する。

シャフトハウジング２０から上方に突出するシャフト３００の上部外周を囲むように圧縮コイルスプリングからなる第１弾性体５０が配置されている。第１弾性体５０の下端は弾性体支持部材５１に支持され、第１弾性体５０の上端は弾性体保持部材５２に保持されている。弾性体支持部材５１は、シャフトハウジング２０の上面との間に装着された圧縮コイルスプリングからなる第２弾性体５３によって下方から支持されている。一方、弾性体保持部材５２はシャフト３０に固定されている。

このような構成により、第１弾性体５０及び第２弾性体５３はシャフト３０にこれを上方に移動させる方向の力を作用させる。したがって、シャフト３０は常時はその上限位置に付勢されている。シャフト３０を下降させるときは、シャフト３０の上端に固定されたシャフトヘッド３２の上方に位置する押圧部材６０を押し下げる。これにより、シャフト３０が第１弾性体５０及び第２弾性体５３の弾性力に抗して下降する（図３）。

ここで、図１に示すようにシャフト３０を下方に移動させる押圧力が作用していない状態では、第１弾性体５０の下端を支持する弾性体支持部材５１は、第１弾性体５０及び第２弾性体５３の弾性力（バネ定数）や自然長さなどを調整することにより、ヘッド本体１０側の支持部１２と離隔するように配置されている。なお、この状態では、第１弾性体５０による反力と第２弾性体５３による反力はバランスしている。

このように、シャフト３０を上方向に予圧する第１弾性体５０の上端を保持する弾性体保持部材５２及び当該第１弾性体５０の下端を保持する弾性体支持部材５１は、いずれもヘッド本体１０と切り離されており、第１弾性体５０はシャフト３０（シャフトハウジング２０）と共にシャフト３０の軸線周りに回転する。したがって、第１弾性体５０とシャフト３０との間にベアリングを介在させる必要がなく、その分、部品点数を削減できる。

また、第１弾性体５０の下端を保持する弾性体支持部材５１は、図１に示すようにシャフト３０を下方に移動させる押圧力が作用していない状態ではヘッド本体１０と接触することなく独立しているので、この状態でシャフト３０（シャフトハウジング２０）を軸線周りのＴ方向に回転させれば第１弾性体５０に起因する摩擦抵抗は生じず、シャフト３０（シャフトハウジング２０）を軸線周りのＴ方向に回転させる駆動モータを小型化できる。更に、この状態でヘッド本体１０を軸線周りのＲ方向に回転させたとしても、ヘッド本体１０側とシャフト３０側との間には第１弾性体５０に起因する摩擦抵抗はないので、シャフト３０がＴ方向に連れまわることはない。したがって、シャフト３０のＴ方向の位置精度の低下を招くことなく、ヘッド本体１０のＲ方向回転とシャフト３０のＴ方向回転の動作を並行して行うことができ、高効率化と高精度化を両立できる。

一方、先に説明したように押圧部材６０を押し下げてシャフト３０を下方に移動させた状態では、図３に示すように、弾性体支持部材５１はヘッド本体１０側の支持部１２と接触する。これにより、シャフト３０下降時の第１弾性体５０の反力の一部をヘッド本体１０側の支持部１２で受けることができるので、シャフトハウジング２０に過大な反力が作用することを防止でき、シャフトハウジング２０を下方から支持するハウジング支持部１１の剛性を小さくして簡素化できる。例えば、図３の状態で第１弾性体５０の反力が１０Ｎで第２弾性体５３の反力が４Ｎにて弾性体支持部材５１がヘッド本体１０側の支持部１２と接触している場合、支持部１２で６Ｎの反力を受けるので、ハウジング支持部１１では４Ｎだけの反力を受ければよい。

なお、以上の実施例では、図２に示したようにシャフトハウジング２０のガイド溝２３にシャフト３０のベアリング３１を嵌め込むことにより、シャフトハウジング３０に対して、シャフト３０を上下移動可能かつ上下方向の軸線周りに回転不可に装着したが、シャフトハウジングに対して、シャフトを上下移動可能かつ上下方向の軸線周りに回転不可に装着できる機構であれば図２の機構には限定されず、例えばボールスプライン機構を使用することもできる。この場合、スプラインナットが本発明でいうシャフトハウジング、スプラインシャフトが本発明でいうシャフトに対応することになる。

１０ ヘッド本体
１１ ハウジング支持部
１２ 支持部
２０ シャフトハウジング
２１ ベアリング
２２ ギア
２３ ガイド溝
３０ シャフト
３１ ベアリング
３２ シャフトヘッド
４０ ノズル
５０ 第１弾性体
５１ 弾性体支持部材
５２ 弾性体保持部材
５３ 第２弾性体
６０ 押圧部材

Claims (4)

1. ヘッド本体にシャフトハウジングが上下移動不可かつ上下方向の軸線周りに回転可能に装着され、前記シャフトハウジングにシャフトが上下移動可能かつ上下方向の軸線周りに回転不可に装着され、前記シャフトの下端に部品を保持する部品保持具が装着される表面実装機の部品保持ヘッドであって、
   前記シャフトの上部に、第１弾性体が装着されると共に、前記第１弾性体の下端を支持する弾性体支持部材と前記第１弾性体の上端を保持する弾性体保持部材とが設けられ、
   前記弾性体保持部材は前記シャフトに固定され、
   前記弾性体支持部材は、前記シャフトハウジングとの間に装着された第２弾性体によって下方から支持され、前記シャフトを下方に移動させる押圧力が作用していない状態では前記ヘッド本体と接触することなく独立している表面実装機の部品保持ヘッド。
2. 前記弾性体支持部材の下方に、前記ヘッド本体に設けられた支持部が位置しており、前記シャフトを下方に移動させる押圧力が作用していない状態では前記弾性体支持部材と前記支持部とが離隔し、前記シャフトを下方に移動させたときに前記弾性体支持部材と前記支持部とが接触する請求項１に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
3. 前記シャフトハウジングが、前記ヘッド本体に設けられたハウジング支持部により下方から支持されている請求項１又は２に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
4. 前記第１弾性体及び前記第２弾性体が圧縮コイルスプリングからなる請求項１から３のいずれかに記載の表面実装機の部品保持ヘッド。

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