JP2968595B2

JP2968595B2 - ワーク実装装置

Info

Publication number: JP2968595B2
Application number: JP3013233A
Authority: JP
Inventors: 久雄鈴木; 和博時津; 真笠原; 正宗像; 佳延石川; 康晴氏家
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Tobacco Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Tobacco Inc
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1991-02-04
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04247698A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は例えば、ワーク設置部
からチップ等の電子部品を吸着し、その吸着した電子部
品をプリント基板上に装着するワーク実装装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子部品をプリント基板上に装着
する電子部品装着装置としては、例えば、特開昭６２−
１１４２９０号公報記載のものが知られている。

【０００４】即ち、回転可能なテーブルの周縁に配置さ
れた上下動可能な吸着ヘッドを吸着ステーションの位置
において、テーブルを停止した後に下降させ、チップ等
のワークを吸着した後、再び上昇させる。次にテーブル
を所定量回転させワークを保持した吸着ヘッドを装着ス
テーションまで移動して停止させ、再度吸着ヘッドを下
降させてプリント基板上に装着する実装運動を繰返す構
造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く従来のワ
ーク実装装置にあっては、吸着ヘッドによるワークの吸
着時、及び装着時においてテーブルの回転を一時停止さ
せる間欠運動を繰返すため、テーブルが停止している
間、ロス時間につながる等作業能率の面で望ましくなか
った。

【０００６】そこで、この発明はワークの保持及びワー
クの装着を連続回転しながら行なえるようにすると共
に、しかも、保持ミスが起きず、かつ、正確に装着でき
るようにしたワーク実装装置を提供することを目的とし
ている。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、ドラム軸により連続回転する
外周面を備えた回転ドラムと、回転ドラムの外周面に設
けられ、回転ドラムの回転に対応して前記外周面と直交
し合う旋回軸心線を中心とする旋回運動可能なワーク保
持部材を備えた回転ヘッドとを有し、前記回転ヘッドの
旋回運動中において、前記ワーク保持部材によりワーク
を吸着保持、または、保持したワークを装着するワーク
実装装置であって、少なくとも、前記ドラム軸からワー
ク保持部材までのドラム回転半径と回転ヘッド中心線か
ら旋回軸までのヘッド旋回半径との比、あるいは、回転
ヘッドの旋回角速度と回転ドラムの回転角速度の比を増
減させて、前記ワーク保持部材によるワークの吸着動作
及び吸着したワークを装着する装着動作時の動作ストロ
ークが長くなるようにしてある。

【０００９】

【作用】かかるワーク実装装置において、連続回転する
回転ドラムに対し、ワーク保持部材は疑似サイクロイド
曲線を描いて上下運動を繰返す。この時、制御部からの
指令信号によりワーク保持部材の最下降位置から最下降
位置までのサイクロイド運動の周期をコントロールする
ことで、ワーク保持部材はワークの供給部からワークを
保持したまま移動し、ワーク設置部においてワークの保
持を解除する実装運動を繰返すようになる。この実装運
動時のワーク保持部材は、上下動作ストロークの長い疑
似サイクロイド曲線を描く実装運動となるため、吸着時
の保持ミスや、装着時の装着ミスがなくなる。

【００１０】また、吸着及び装着の一連の動作は連続回
転しながら行なわれるためロス時間がなくなり、作業能
率の向上が図れる。

【００１１】

【実施例】以下、図１乃至図８の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。

【００１２】図１において、１はワーク実装装置３の機
体を示している。機体１には、回転可能なドラム軸５に
装着支持された回転ドラム７と、回転ドラム７の外周縁
に沿って吸着ステーションとなる固定されたワーク供給
部、（以下供給テーブル９と称す）と、装着ステーショ
ンとなる移動可能なワーク設置部、（以下ＸＹテーブル
１１と称す）がそれぞれ配置されている。

【００１３】供給テーブル９は、回転ドラム７の外周縁
に沿って円弧状に配置された形状となっていて、チップ
等のワークＰが放射方向に複数配列されている。なお、
ワークＰはフイダーＴから順次吸着位置に送り込まれる
ようになっている。

【００１４】ＸＹテーブル１１は第１のモータＭ１ａに
よって前後イ方向と、モータＭ１ｂにより左右ロ方向と
に移動可能となっており、ＸＹテーブル１１の上面には
第２のモータＭ₂によって矢印ハ方向に搬送移動させる
実装コンベア１３が搭載されている。この実装コンベア
１３は、左右両側に配置され第３のモータＭ₃により矢
印ニ方向に搬送可能な搬入コンベア１５の終端部と、第
４のモータＭ₄により矢印方向に搬送可能な搬出コンベ
ア１７の始端部に対して前記ＸＹテーブル１１の左右ロ
方向の移動により接近し、搬入コンベア１５上にある待
機状態のプリント基板１９を受取り、実装完了後、搬出
コンベア１７上に送り出すように機能する。

【００１５】一方、回転ドラム７は、機体１に搭載され
た第５のモータＭ₅により伝導ベルト２０を介してドラ
ム軸５に回転動力が伝達されることで矢印ホ方向に連続
回転する。

【００１６】回転ドラム７の外周面には、ドラム中心を
通るドラム軸線と直交する複数の回転ヘッド２１が装着
されている。

【００１７】なお、回転ヘッド２１は同一機能部材で構
成されているため一箇所の回転ヘッド２１について説明
する。

【００１８】回転ヘッド２１は、図５に示す如く大きさ
の異なる吸着ノズル２３が放射方向に９０度の間隔を有
して４箇所に設けられると共に、回転ヘッド２１を同一
姿勢のまま回転運動させるヘッド姿勢制御機構１４５と
を有している。

【００１９】吸着ノズル２３は、図２に示す如く真空ポ
ンプ２６とパイプ２９を介して連通し、パイプ２９に設
けられた開閉弁３１を開閉制御することで吸着ノズル２
３の真空圧により吸着及び吸着解除が可能となってい
る。

【００２０】パイプ２９は、開閉弁３１と共に回転ドラ
ム７と一緒に回転すると共に一端は、前記回転ヘッド２
１の背面側と接触し合う円板体１４７の連通孔１４９と
接続している。この連通孔１４９は、前記円板体１４７
がばね１５０等の付勢手段によって付勢されることで、
回転ヘッド２１を例えば、９０度回転させた時、常に吸
着ノズル２３側に設けられた通路１５２と対向し連通し
合う位置に設けられている。

【００２１】また、パイプ２９の他端は、ドラム軸５の
上部に設けられた取出口３７と接続し、取出口３７は、
前記真空ポンプ２６と連絡通路１５１を介して連通して
いる。連絡通路１５１の基端部は、前記真空ポンプ２６
と連通し合う固定スリーブ１５３側の通路１５５と連通
し合う周方向に開口するリング状の取出口１５７となっ
ていて、ドラム軸５が回転しても取出口１５７と通路１
５５の接続状態が常に確保されるようになっている。

【００２２】ヘッド姿勢制御機構１４５は、スリーブ軸
１９３に固定されたリンク１６９と、同リンク１６９に
よりスリーブ軸１９３のまわりを公転する第１軸１５
９、第２軸１６１、第３軸１６３を有する。第１軸１５
９は、第２軸１６１の内側に回転自在に配置されてお
り、その一端は、吸着ノズル駆動プーリ１６５が、他端
にはサイドギヤ６３がそれぞれ装着され、サイドギヤ６
３には前記吸着ノズル２３の基部に装着されたピニオン
ギヤ６５が噛み合っている。

【００２３】第２軸１６１は、第３軸１６３の内側に回
転自在に配置されると共に一端が、前記回転ヘッド２５
に、他端が回転ヘッド駆動プーリ１６７にそれぞれ装着
している。

【００２４】第３軸１６３は外側軸となるもので一端に
はリンク１６９が嵌挿固着されている。

【００２５】第３軸１６３の他方には、前記円板体１４
７の胴部が回転可能に装着されており、円板体１４７の
胴部にはプーリ１７１が設けられている。このプーリ１
７１は４重軸を構成する中心の固定軸１７７に固着され
た最終プーリ１７３とベルト１７５を介して連結状態が
確保されている。

【００２６】４重軸を構成する前記固定軸１７７は、一
方が、前記リンク１６９に嵌挿された後述するスリーブ
軸１９３に支持されると共に、他方は、前記回転ドラム
７に固着された支持フレーム７ａに固定支持されてい
る。

【００２７】吸着ノズル駆動プーリ１６５及び回転ヘッ
ド駆動プーリ１６７は、第２、第３の伝導経路６９，７
１の最終プーリ１８１，１７９とそれぞれベルト１８３
を介して伝導状態が確保されている。したがって、最終
プーリ１７９，１８１が停止した状態において第１の伝
導径路４３によりリンク１６９が回転することで回転ヘ
ッド２１が自転しながら公転する遊星機構が構成される
ようになる。

【００２８】なお、この実施例の回転ヘッド２１は、１
０回の回転で１回公転する構造となっている。

【００２９】また、回転ヘッド駆動プーリ１６７、吸着
ノズル駆動プーリ１６５及び円板体１４７のプーリ１７
１と、前記各最終プーリ１７９，１８１，１７３のプー
リ比は１：１の関係にそれぞれ設定されている。

【００３０】したがって、前記遊星機構と相まって回転
ヘッド２１は、固定リンク軸１７７を中心として吸着作
動用の吸着ノズル２３が常に下を向いた同一姿勢の回転
運動が得られるようになる。

【００３１】なお、図８に示すように各プーリ１７３，
１７９，１８１及び１６５，１６７，１７１を、ベルト
にかえてギア伝導として、ギア伝導による遊星歯車機構
とすることも可能である。

【００３２】第１の伝導経路４３は、図２に示す如くブ
ラケットを介して回転ドラム７に支持された第６のモー
タＭ₆からの動力と、回転ドラム７からの動力が差動装
置１８５を介して同時に入力される疑似サイクロイド運
動用の伝導系となっている。

【００３３】即ち、固定軸１７７から第１軸１５９まで
のヘッド回転半径ｒと、ドラム軸５から吸着ノズル２３
までのドラム回転半径Ｒを約１：１０の標準サイクロイ
ド運動が得られる標準サイクロイド比を基準において、
図４に示すように回転ヘッド２１側の回転半径ｒにプラ
スαの距離を加えて前記１：１０の関係にある標準サイ
クロイド比を狂わせ、例えば１．０１：１０となる疑似
サイクロイド比としてある。

【００３４】この場合、ドラム回転半径Ｒ側の寸法を短
くして、例えば、１：９．９の疑似サイクロイド比とし
ても良い。

【００３５】これにより、図７の点線で示す如く正規の
１：１０の関係に設定された標準のサイクロイド運動に
対して、実線で示す疑似サイクロイド曲線を描くように
なり、上下動作ストロークＤを標準サイクロイド曲線の
ｄに比べて大きく確保することが可能となる。この結
果、サイクロイド運動でありながら、上下動作の長いス
トロークが確保されるようになっている。

【００３６】この場合、標準の回転ヘッド２１の旋回角
速度と回転ドラム７の回転角速度の比を増減させること
でも達成できる。また、吸着ノズル２３の先端の軌跡
は、標準のサイクロイド曲線（点線）を若干はずれて、
交差してから下死点に至る間のドラム周方向の最大誤差
ａを装着位置決め精度以内となるよう回転半径ｒにプラ
スするα寸法の値を選んである。

【００３７】一方、差動装置１８５は、一般にハーモニ
ック装置と呼ばれており、回転ドラム７に保持され、第
６のモータＭ₆の動力を出力用のベベルギヤ１８７に伝
達するモータ伝達系と、前記固定スリーブ１５３に固着
されたリングギヤ１８９と伝達ギア１９１が噛み合い、
伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９の周囲を自転しなが
ら公転することで回転ドラム７からの動力をベベルギヤ
１８７に伝達する回転ドラム伝達系の２つの伝達機構を
有する構造となっている。

【００３８】出力用のベベルギヤ１８７は、前記固定軸
１７７が貫通され、４重軸の第２の軸となるスリーブ軸
１９３に設けられたベベルギヤ１９８と噛み合ってい
る。

【００３９】したがって、第６のモータＭ₆のオフ時に
おいて、回転ドラム７が矢印ホ方向に回転することで、
伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９と噛み合いながら外
側を回転しながら公転すると、その回転動力は各ベベル
ギヤ１８７，１９８を介して前記スリーブ軸１９３に反
時計方向の回転動力として伝達されるようになる。この
結果、回転ヘッド２１の吸着ノズル２３は図３に示すサ
イクロイド曲線Ｎを描いて上下動するピックアップ運動
を繰返すようになる。

【００４０】一方、回転ドラム７の回転中において、第
６のモータＭ₆の作動制御により回転ドラム７の回転方
向と同じ向きに回転させることで、前記のピックアップ
運動の周期を長くすることができる。

【００４１】この点についてさらに具体的に説明する
と、この実施例にあっては、供給テーブル９からＸＹテ
ーブル１１まで１８０度移動する間、下向きの吸着ノズ
ル２３は図６に示す如く反時計方向に約５回の回転運動
するよう設定されている所から、例えば、４回転分、第
６のモータＭ₆の作動制御を行なうことで図３に示す如
く吸着ノズル２３はほぼ１８０度で２回下降する１サイ
クルＬのサイクロイド曲線Ｎを描くピックアップ運動が
得られるようになる。したがって、例えば３回転分ある
いは 4.5回転分というように回転制御を第６のモータＭ
₆によって制御することでサイクロイド曲線Ｎのサイク
ルＬを長くしたり短くすることが可能となり、供給テー
ブル９の全領域にわたってワークＰのピックアップ動作
が行なえるようになる。

【００４２】第２の伝導経路６９は、回転ドラム７に支
持された第７のモータＭ₇の動力が入力プーリ１９５を
介して吸着ノズル駆動プーリ１６５に入力されるワーク
Ｐの姿勢制御用の伝導系となっている。

【００４３】入力プーリ１９５は、４重軸の第４の軸と
なる前記最終プーリ１８１のスリーブ軸１９６に固着さ
れ、第７のモータＭ₇のモータプーリ１９７と伝導ベル
トを介して伝導状態が確保されている。

【００４４】したがって、吸着ノズル駆動ギア６１に回
転動力が伝達されて、サイドギア６３，ピニオンギヤ６
５を介して吸着ノズル２３が若干回転することで、第５
図に示す如く吸着ノズル２３のθ角補正、即ち、基準線
Ｗに対し正しい向きのワークＰの吸着姿勢が確保される
ようになっている。

【００４５】第３の伝導経路７１は、回転ドラム７に支
持された第８のモータＭ₈の動力が、入力プーリ２０１
を介して回転ヘッド駆動プーリ１６７に入力される吸着
ノズル２３の選択用の伝導系となっている。

【００４６】入力プーリ２０１は、４重軸の第３の軸と
なる前記最終プーリ１７９のスリーブ軸２００に固着さ
れると共に第８のモータＭ₈のモータプーリ２０３と伝
導ベルト２０５を介して伝導している。

【００４７】したがって、第８のモータＭ₈の作動制御
により、回転ヘッド２１に約９０度回転する回転動力が
与えられることで吸着ノズル２３の選択が可能となる。

【００４８】一方、図２においてＳＬは制御部を示して
いる。制御部ＳＬには、入力側に、ワークの保持状態を
確認する画像認識装置等の視覚センサあるいは、回転ド
ラム７の回転角を検知する回転角センサ等からの各種情
報が入力され、出力側からは入力側から入力される情報
に基づき指令信号を出力し、前記開閉弁３１の開閉時間
や、第１から第８のモータＭ₁…Ｍ₈のオン、オフ時間
を作動制御する機能を有している。

【００４９】次に動作について説明する。

【００５０】矢印ホ方向に連続回転する回転ドラム７に
対して下向きの吸着ノズル２３は同一姿勢のまま図６に
示す如く反時計方向に回転運動を続ける。この時、制御
部ＳＬからの指令信号に基づいて吸着ノズル２３は最下
降位置から最下降位置までの周期Ｌが長いサイクロイド
曲線Ｎを描いて上下動する。この時の吸着、装着時にお
いて、吸着ノズル２３は、図７に示す如く上下動作スト
ロークＤの長い疑似サイクロイド曲線（実線）となるた
め供給テーブル９からワークＰを吸着する際保持ミスは
起きない。また、ＸＹテーブル１１まで移動した後、プ
リント基板１９の上面に上方から正しく置けるようにな
り装着ミスは起きない。

【００５１】また、第８のモータＭ₈を作動制御し、第
３の伝導経路７１を介して最終プーリ１７９に動力を伝
達すれば、回転ヘッド２１が９０度回転し、ワークＰの
大きさに対応した吸着ノズル２３の選択が行なえるよう
になる。これら一連の動作において、回転ドラム７は連
続回転状態が確保されているためロス時間は発生しな
い。

【００５２】また、サイクロイド曲線Ｎの周期Ｌの長さ
を制御すれば、供給テーブル９の全領域にわたって供給
されるワークＰを吸着し、吸着したワークＰをＸＹテー
ブル１１上のプリント基板１９に対して回転ドラム７を
停止させることなく装着作業が行なえるようになる。こ
の結果、タクトタイムが短縮し稼働率が向上する。

【００５３】なお、この実施例ではワークの保持に真空
圧の吸着手段を用いているが、この手段に限定されるも
のではなく、電磁石等の他の手段を利用しても可能であ
る。また、電子部品以外のワークに適用してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のワー
ク実装装置によれば、疑似サイクロイド曲線により上下
動作ストロークを長く確保することができるため、回転
運動でありながら、また、ロス時間がなくなり、作業能
率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク実装装置の概要平面図

【図２】要部の概要切断説明図

【図３】吸着ノズルのサイクロイド運動を描いた説明図

【図４】回転ヘッドの取付状態を示した切断面図

【図５】図４の平面図

【図６】回転ヘッドの動作説明図

【図７】吸着ノズルの動作図

【図８】別の実施例を示した図４と同様の切断面図

【符号の説明】

５ドラム軸７回転ドラム２１回転ヘッド２３吸着ノズル（ワーク保持部材）４３第１の伝導経路（動力伝導手段）ＰワークＳＬ制御部１５９第１軸（ヘッド回転軸）１７７固定軸（回転軸）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠原真東京都北区堀船２−20−46 日本たばこ産業株式会社機械技術開発センター内 (72)発明者宗像正東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者石川佳延東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者氏家康晴東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (56)参考文献特開平３−274800（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−146498（ＪＰ，Ａ) 実開平２−117833（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04 B65G 47/91

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドラム軸により連続回転する外周面を備
えた回転ドラムと、回転ドラムの外周面に設けられ、回
転ドラムの回転に対応して前記外周面と直交し合う旋回
軸心線を中心とする旋回運動可能なワーク保持部材を備
えた回転ヘッドとを有し、前記回転ヘッドの旋回運動中
において、前記ワーク保持部材によりワークを吸着保
持、または、保持したワークを装着するワーク実装装置
であって、少なくとも、前記ドラム軸からワーク保持部
材までのドラム回転半径と回転ヘッド中心線から旋回軸
までのヘッド旋回半径との比、あるいは、回転ヘッドの
旋回角速度と回転ドラムの回転角速度の比を増減させ
て、前記ワーク保持部材によるワークの吸着動作及び吸
着したワークを装着する装着動作時の動作ストロークが
長くなるようにしたことを特徴とするワーク実装装置。