JP2597262B2 - 電子部品装着機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品をプリント基
板上に高速で装着するための電子部品装着機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子部品装着機として、位置
決めされたプリント基板上を吸着ノズルを有する装着ヘ
ッドが水平面内でＸ−Ｙ方向に移動して、プリント基板
の所定位置に吸着ノズルで保持された電子部品を当該吸
着ノズルの昇降動作にて装着する形式のものが知られて
いる。この場合、装着ヘッドは、部品供給部から電子部
品をピックアップしたり、プリント基板に電子部品を装
着したりするために吸着ノズルを昇降駆動するモーター
や、吸着ノズルで吸着された電子部品の回転方向の姿勢
を変更するために吸着ノズルを回転駆動するモーターを
備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品装
着機における電子部品の装着速度の向上が益々要求され
るようになってきているが、吸着ノズルの昇降駆動用モ
ーターと回転駆動用モーターの両者を具備する装着ヘッ
ドであると、極力軽量化を図ったとしてもその重量は約
２.５ｋｇ以上となる。このため、装着ヘッドをＸ−Ｙ
方向に移動させるＸ−Ｙ駆動機構のモーターのローター
・イナーシャよりも該モーターに接続された負荷イナー
シャの方が大きくなる事態が発生する。この結果、図８
の運転パターンのように装着ヘッドが最大速度１０００
mm/secに到達するまでに０.１sec程度を要し、充分応答
の良い装着ヘッドの動作が困難であった。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、装着ヘッドの外部から吸着ノズル昇降のための駆動
力を伝達することによって、昇降駆動用のモーターを装
着ヘッドに搭載しない構造として、装着ヘッドの軽量化
及び装着ヘッドの動きの迅速化を図り、ひいては高速で
電子部品のプリント基板への装着を実行可能にした電子
部品装着機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品装着機は、吸着ノズルを下部に有
する昇降軸を昇降自在に設けてなる装着ヘッドを駆動機
構で水平方向に駆動する構造を持ち、前記装着ヘッドの
移動方向に相互に平行なガイド軸ともう一つのガイド軸
を兼ねたスプライン軸とを配設して当該装着ヘッドを前
記移動方向に摺動自在に支持し、該スプライン軸に嵌合
するスプラインナットを前記装着ヘッドの本体にて回転
自在に保持し、該スプラインナットに昇降用カムを設け
るとともに、前記装着ヘッドの本体に前記カムに従動す
るカムフォロアを設けて、前記スプライン軸に連動して
回転する前記昇降用カムで前記カムフォロアを駆動し、
該カムフォロアで前記昇降軸を昇降駆動する構成として
いる。

【０００６】

【作用】本発明の電子部品装着機においては、スプライ
ン軸の回転を装着ヘッド側のスプラインナットに伝達
し、該スプラインナットに設けた昇降用カムを回転さ
せ、該昇降用カムに従動するカムフォロアを介して吸着
ノズルを下部に有する昇降軸を昇降駆動するようにして
いる。この結果、装着ヘッドには昇降駆動用モーターを
搭載しない構造とすることが可能となり、装着ヘッドの
軽量化が可能となり、装着ヘッドを高速で移動させ得
る。従って、電子部品装着機の電子部品装着速度を向上
させることができる。また、前記スプライン軸は装着ヘ
ッドを所定の移動方向に摺動自在に支持するガイド軸を
兼ねることができ、ガイド軸の本数を削減している。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る電子部品装着機の実施例
を図面に従って説明する。

【０００８】図１乃至図６において、１は装着ヘッドで
あり、該装着ヘッド１の本体２を相互に平行なガイド軸
３、ボール螺子軸４及びボールスプライン軸５が貫通し
ている。これらのガイド軸３、ボール螺子軸４及びボー
ルスプライン軸５はＸ方向に配列支持されるものであ
り、装着ヘッド１の本体２にはガイド軸３に対し摺動自
在に嵌合するスライド軸受６が固定されるとともに、前
記ボール螺子軸４に螺合するナット部材７が固定されて
いる。ガイド軸３は装着ヘッド１をＸ方向に摺動自在に
支持するもので、ボール螺子軸４はその回転により装着
ヘッド１をＸ方向に駆動するためのものである。ボール
スプライン軸５は図６の如く吸着ノズル８を下部に有す
る昇降軸９を昇降駆動するためのものであり、ガイド軸
としての機能も兼ねてガイド軸の本数を削減している。
昇降駆動に関する機構については後述する。

【０００９】図２乃至図４の全体構成から明らかなよう
に、前記装着ヘッド１は、基台１５上に設けられたＹ軸
駆動系１１とＹ軸駆動系１１によってＹ方向に駆動され
るＹ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂに設けられたＸ軸駆動
系１３とからなるＸ−Ｙ駆動機構１０でＸ−Ｙ方向に駆
動されるようになっている。

【００１０】ここで、Ｙ軸駆動系１１は、基台１５上に
水平でかつＹ方向に軸支された一対のＹ方向のボール螺
子軸２０Ａ,２０Ｂと、該ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂの
一端部にそれぞれ固着されたプーリー２１と、支持部材
２２を介して基台１５に固定されたＹ軸駆動モーター２
３と、該モーター２３の回転力をプーリー２４及びプー
リー２１を介して前記ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂに伝
達するタイミングベルト２５と、ボール螺子軸２０Ａ,
２０Ｂにそれぞれ螺合しているＹ方向スライダ１２Ａ,
１２Ｂとを具備し、ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂを等し
い角度回転させることで各Ｙ方向スライダ１２Ａ,１２
Ｂを等量移動させる機能を持っている。

【００１１】前記Ｘ軸駆動系１３は、装着ヘッド１をＸ
方向に摺動自在に支持する前記ガイド軸３、装着ヘッド
１をＸ方向に駆動する前記ボール螺子軸４及び装着ヘッ
ド１が有する吸着ノズル８を昇降させるための前記ボー
ルスプライン軸５を前記Ｙ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂ
間に架設した構造を持ち、各軸３,４,５は水平面内で前
記Ｙ方向に直交するＸ方向に配列されている。前記ガイ
ド軸３はＹ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂに固着され、ボ
ール螺子軸４及びボールスプライン軸５はＹ方向スライ
ダ１２Ａ,１２Ｂに回転自在に支持され、一端部に固着
されたプーリー３３,３４及びタイミングベルトを介し
それぞれＸ軸駆動モーター３０及び昇降駆動モーター３
１の回転力を受けるようになっている。各モーター３
０,３１はＹ方向スライダ１２Ａ上に搭載されている。

【００１２】前記基台１５の台座４１上にはチップ部品
等の電子部品を供給するための部品供給部４０が多数配
列されている。また、プリント基板４５の搬送及び位置
決め保持を行う搬送部５０が装着ヘッド１の下方位置に
Ｘ方向に配設されている。

【００１３】図６は装着ヘッド１に設けられる前記昇降
軸９及びその周辺の機構部分を示す。この図において、
装着ヘッド１の本体２には、外筒体６０が固定され、こ
の外筒体６０の内側には軸受部６１を介し回転内筒体６
２が回転自在に支持されている。この回転内筒体６２の
上部には回転力を受けるためのベルト車(プーリー)６３
が固着されている。回転内筒体６２内には前記昇降軸９
を構成する上部昇降軸部９Ａと下部昇降軸部９Ｂとが上
下方向に摺動自在に嵌入しており、かつ回転内筒体６２
と一体に回転するようになっている。前記上部昇降軸部
９Ａの下部には下端面に開口した凹部６４が形成され、
この凹部６４に下部昇降軸部９Ｂが嵌合し、該凹部６４
内に配置された圧縮ばね６５により下部昇降軸部９Ｂは
下方に付勢されている。なお、下部昇降軸部９Ｂの上部
延長部にナット９５を螺着することで脱落防止が図られ
ており、前記上部昇降軸部９Ａに圧縮ばね６５によるク
ッション効果を損なわないように連結されている。上部
昇降軸部９Ａの上部には一対のフランジ６６により係合
用凹部６７を形成したフランジ付部品６８が固着一体化
されている。前記下部昇降軸部９Ｂの下部には、仮想線
の如く電子部品７０を真空吸着にて保持可能な吸着ノズ
ル８が交換自在に (但し昇降軸９と一体的に回転する如
く）装着されている。

【００１４】図１の如く、装着ヘッド１の本体２には、
取付金具７１を介し方向転換用モーター７２が取り付け
られている。このモーター７２の回転軸に固定されたベ
ルト車(プーリー)７３と前記回転内筒体６２に取り付け
られたベルト車６３との間にタイミングベルト７４が巻
掛けられており、これによりモーター７２の回転駆動力
を回り止め９６を介して上部昇降軸部９Ａ、下部昇降軸
部９Ｂ及び吸着ノズル８に伝え、吸着ノズル８の下端面
で吸着保持された電子部品７０の回転方向の姿勢を変更
するようになっている。

【００１５】図１及び図５のように、前記ボールスプラ
イン軸５に嵌合しているスプラインナット８０は装着ヘ
ッド１の本体２に固定された軸受８１にて回転自在に保
持されており、該スプラインナット８０に昇降カム８２
及び供給部駆動カム８３が固着されている。昇降カム８
２に従動するカムフォロアとしてのＬ字状レバー８４
は、揺動支点Ｐにて本体２に枢支されており、該レバー
８４の下端部に枢着されたローラー８５が昇降カム８２
に当接するようになっている。レバー８４の上端部に枢
着されたローラー８６は前記昇降軸９に一体化されたフ
ランジ付部品６８の係合用凹部６７に係合しており、レ
バー８４上端部と本体２との間に引っ張りばね８７が配
設されて前記ローラー８５を前記カム８２に圧接させる
向きに付勢している。

【００１６】また、前記本体２には部品供給部４０に駆
動力を与えるための押し下げレバー９０Ａ,９０Ｂが枢
着点Ｑ,Ｒにて対称的に枢支され、一方の押し下げレバ
ー９０Ａに枢着されたローラー９１が前記供給部駆動カ
ム８３に当接している。

【００１７】そして、押し下げレバー９０Ａ,９０Ｂの
一方の端部は歯車９２Ａ,９２Ｂとなっており、相互に
かみ合っている。また、押し下げレバー９０Ａ,９０Ｂ
の他方の端部にはローラー９３Ａ,９３Ｂが枢着されて
いる。従って、一方の押し下げレバー９０Ａが供給部駆
動カム８３により下方に押し下げられたとき、ローラー
９３Ａが取り付けられた端部が下がるとともに、他方の
押し下げレバー９０Ｂも歯車９２Ａ,９２Ｂを介し作動
され、ローラー９３Ｂが取り付けられた端部も下がるよ
うになっている。ローラー９３Ａ,９３Ｂは部品供給部
４０側の駆動力を受けるレバー４１を作動させ（押し下
げ）、部品供給部４０の供給位置Ｓに電子部品７０を吸
着ノズル８で吸着可能な状態で送り出すものである。

【００１８】以上の実施例の構成において、装着ヘッド
１のＸ方向の移動はＸ方向のボール螺子軸４をＸ軸駆動
モーター３０で回転させることにより行うことができ
る。この時、装着ヘッド１には昇降軸９の昇降のための
モーターが搭載されておらず、約１kg以上軽量化されて
いるため、装着ヘッド１を高速で駆動できる。例えば、
図７の運転パターンのように装着ヘッドが最大速度１０
００mm／secに到達するまでに０.０４sec程度となり、
充分応答の良い装着ヘッド動作が可能となる。装着ヘッ
ド１のＹ方向の移動は、Ｙ軸駆動モーター２３によりＹ
方向のボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂを等角度回転させ、
Ｘ軸駆動系１３が搭載されたＹ方向ヘッド１２Ａ,１２
Ｂを等量移動させることにより行うことができる。

【００１９】また、下部に吸着ノズル８を有する昇降軸
９の昇降駆動はボールスプライン軸５を昇降駆動モータ
ー３１で回転することにより行うことができる。すなわ
ち、ボールスプライン軸５に嵌合しているスプラインナ
ット８０がボールスプライン軸５の回転と一体となって
回転し、昇降カム８２が回転し、この昇降カム８２に従
動するカムフォロアとしてのＬ字状レバー８４が揺動
し、これにより、このレバー８４の上端のローラー８６
が昇降軸９に一体化されたフランジ付き部品６８に係合
して伝達され、この結果、昇降軸９が昇降動作を行う。
この昇降軸９の昇降動作により、吸着ノズル８が部品供
給部４０の供給位置Ｓ上にあるときは、電子部品７０を
ピックアップして吸着保持する。また、装着ヘッド１の
Ｘ−Ｙ方向の移動によって、搬送部５０で所定位置に位
置決め保持されたプリント基板４５の指定位置上に吸着
ノズル８が移動しているときは、プリント基板４５に対
する電子部品７０の装着動作を行うことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
装着機によれば、装着ヘッドの外部からスプライン軸を
介し吸着ノズルを昇降させるための駆動力を伝達するよ
うにしており、昇降駆動用のモーターを装着ヘッドに設
けない構成とすることができる。この結果、装着ヘッド
を軽量化し、Ｘ−Ｙ駆動機構のモーターイナーシャより
も該モーターに接続された負荷イナーシャの方を充分小
さくすることが可能となり、充分応答の良い装着ヘッド
の動作が可能となり、ひいては電子部品の装着動作を高
速化できる。また、前記スプライン軸は装着ヘッドを所
定の移動方向に摺動自在に支持するガイド軸を兼ねるこ
とができ、ガイド軸の本数を削減して機構の簡素化が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品装着機の実施例を示す一
部を断面とした側面図である。

【図２】実施例の全体構成を示す平面図である。

【図３】同じく一部を断面とした右側面図である。

【図４】同じく一部を断面とした左側面図である。

【図５】装着ヘッドの平断面図である。

【図６】昇降軸及びこれに付随する機構部分の正断面図
である。

【図７】実施例構成による装着ヘッドの運転パターンを
示す説明図である。

【図８】従来の場合の装着ヘッドの運転パターンを示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 装着ヘッド ２ 本体 ３ ガイド軸 ４,２０Ａ,２０Ｂ ボール螺子軸 ５ ボールスプライン軸 ８ 吸着ノズル ９ 昇降軸 １０ Ｘ−Ｙ駆動機構 １１ Ｙ軸駆動系 １３ Ｘ軸駆動系 １５ 基台 ２３ Ｙ軸駆動モーター ３０ Ｘ軸駆動モーター ３１ 昇降駆動モーター ４０ 部品供給部 ４５ プリント基板 ５０ 搬送部 ６８ フランジ付き部品 ７０ 電子部品 ８０ スプラインナット ８２ 昇降カム ８３ 供給部駆動カム ８４ Ｌ字状レバー ９０Ａ,９０Ｂ 押し下げレバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−13100（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63199（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218096（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−165700（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズルを下部に有する昇降軸を昇降
   自在に設けてなる装着ヘッドを駆動機構で水平方向に駆
   動する電子部品装着機において、前記装着ヘッドの移動
   方向に相互に平行なガイド軸ともう一つのガイド軸を兼
   ねたスプライン軸とを配設して当該装着ヘッドを前記移
   動方向に摺動自在に支持し、該スプライン軸に嵌合する
   スプラインナットを前記装着ヘッドの本体にて回転自在
   に保持し、該スプラインナットに昇降用カムを設けると
   ともに、前記装着ヘッドの本体に前記カムに従動するカ
   ムフォロアを設けて、前記スプライン軸に連動して回転
   する前記昇降用カムで前記カムフォロアを駆動し、該カ
   ムフォロアで前記昇降軸を昇降駆動することを特徴とす
   る電子部品装着機。