JP3036364B2 - 部品搬送装置および部品搬送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、あるステーションに備
えられた部品を他のステーションへ高速度で搬送するた
めの部品搬送装置および部品搬送方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】様々のアセンブリ技術分野においては、
部品をあるステーションから他のステーションへ搬送す
ることが行われる。多くのアセンブリ技術分野において
は、この搬送は出来るだけ高速化することが望まれる。
このような高速化が要求されるアセンブリ技術分野とし
て、例えば電子部品をプリント基板に搭載する電子部品
実装技術分野がある。

【０００３】現在、電子部品実装技術分野においては、
ロータリー式電子部品実装装置が広く実施されている。
ロータリー式電子部品実装装置としては、例えば特開平
１−２６１８９８号公報や特開平２−９９０００号公報
などに記載されたものが知られている。

【０００４】従来のロータリー式電子部品実装装置は、
電子部品を真空吸着するノズルを備えたヘッドと、ヘッ
ドを保持する回転体と、この回転体をインデックス回転
（間欠回転）させるインデックス機構を備えている。そ
の動作は次のように行われる。すなわち、インデックス
機構が駆動することにより、回転体はインデックス回転
する。このインデックス回転により、ヘッドは電子部品
のピックアップステーションまで移動する。そこでイン
デックス回転の停止期間中にノズルが上下動作を行うこ
とにより電子部品をノズルの下端部に真空吸着してピッ
クアップする。次いでこのヘッドは回転体のインデック
ス回転により搭載ステーションで待機するプリント基板
へ向って移動し、搭載ステーションへ到達したならば、
ヘッドはインデックス回転の停止期間中にノズルが再度
上下動作を行うことにより、真空吸着していた電子部品
をプリント基板の所定の座標位置に搭載する。この搭載
が終了したヘッドは、電子部品のピックアップステーシ
ョンへ向ってインデックス回転しながら移動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のロータリー式電子部品実装装置には次のような問題点
があった。

【０００６】（１）回転体はインデックス回転するた
め、振動・騒音が甚しい。この振動は電子部品のピック
アップミスやプリント基板への搭載ミス、さらには装置
の故障の原因となる。また騒音は装置を管理する作業者
に甚しい苦痛を与える。

【０００７】（２）インデックス回転を高速化するため
には大きなトルクが必要である。このためにはインデッ
クス回転駆動用のモータの容量を大きくせねばならない
が、モータの大型化には限界がある。因みに、現在、ロ
ータリー式電子部品実装装置においては、インデックス
回転のサイクルタイムは０．１秒程度まで短縮化されて
いるが、これ以上の短縮化はモータ容量の限界、および
上記振動・騒音もあって困難になっている。

【０００８】（３）インデックス機構は、ローラギヤカ
ムなどの精密な伝動部品が必要なことから、きわめて高
価である。

【０００９】（４）インデックス機構によりヘッドがイ
ンデックス回転で停止する位置は決っており、この停止
位置を自由に変更することはできない。したがって上述
したロータリー式電子部品実装装置の場合、ヘッドが電
子部品をピックアップする位置や、電子部品をプリント
基板に搭載する位置やノズルに吸着された電子部品を自
由に変更することはできない。このことは装置レイアウ
トの自由度が小さいことを意味し、装置の小型化に対応
しにくい。

【００１０】以上のように従来のロータリー式電子部品
実装装置には多くの問題点があるが、これらの問題点
は、何れも回転体をインデックス機構によりインデック
ス回転させることに起因している。勿論、上記と同様の
問題点は、ロータリー式電子部品実装装置に限らず、イ
ンデックス機構を用いた他のアセンブリ技術分野におけ
る部品搬送装置にも見られるものである。

【００１１】そこで本発明は、インデックス機構を用い
ずに、ヘッドにより部品をあるステーションから他のス
テーションへ高速度で搬送できる部品搬送装置および部
品搬送方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、回
転軸と、この回転軸を回転させる駆動部と、部品を真空
吸着するノズルを備えこの回転軸と一体的に回転するこ
とにより複数の作業ステーションを移動するヘッドと、
作業ステーションにおいてヘッドを回転軸の回転方向と
逆方向に回転させることによりヘッドの回転運動を実質
的に所定時間停止させる回転手段とから部品搬送装置を
構成したものである。

【００１３】また回転軸を連続回転させながら、この回
転軸に連結されたヘッドを複数の作業ステーションを移
動させることにより、このヘッドに備えられたノズルに
より作業ステーションに備えられた部品を真空吸着して
ピックアップし、この部品を他の作業ステーションへ搬
送する部品搬送方法であって、作業ステーションにおい
てヘッドを回転軸の回転方向と逆方向に回転させること
によりヘッドの回転運動を所定時間停止させ、この停止
状態でノズルがピックアップ動作を行うようにしたもの
である。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、回転軸を連続的に回転させ
たまま回転手段を駆動することにより、ヘッドを所定の
作業ステーションで必要な時間だけ実質的に停止させ
て、部品のピックアップ動作などの所定の動作を行うこ
とができる。

【００１５】

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の第一実施例の部品搬送装置を使
用した電子部品実装装置の側面図、図２は同平面図、図
３は同部分断面図、図４は同部分斜視図、図５は同部分
平面図、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は同部分平面図であ
る。

【００１６】図１において、天板１の下面には円筒体２
が装着されている。天板１と円筒体２のセンターには垂
直な回転軸３が回転自在に取り付けられている。回転軸
３には円板４が取り付けられている。図３および図４に
おいて、回転軸３の下部にはガイド部５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄが上下に４段設けられている。各々のガイド部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにはそれぞれ円環状のスライダ
６が装着されている。図１および図２に示すように、各
スライダ６にはそれぞれアーム７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ
が放射状に装着されている。

【００１７】図１〜図４において、円板４上にはモータ
１０が設けられている。このモータ１０は、各々のアー
ム７ａ〜７ｄに対応して４個設けられている。図３およ
び図４において、モータ１０の回転軸１１にはカム１２
が装着されている。またアーム７ａ〜７ｄの中央部には
支持板１３が装着されている。支持板１３上には左右２
個のカムフォロア１４が軸着されている。２個のカムフ
ォロア１４はカム１２を両方からはさむように当接して
いる。したがって図４および図５においてモータ１０が
駆動してカム１２が矢印方向へ回転すると、スライダ６
はガイド部５ａ〜５ｄに沿ってスライドし、アーム７ａ
〜７ｄも回転軸３を中心に同方向へ回転する。

【００１８】図１および図２において、各々のアーム７
ａ〜７ｄの先端部にはガイドリング２０が装着されてい
る。ガイドリング２０には垂直なロッド２１が上下方向
にスライド自在に挿着されている。図１において、円筒
体２は、その周面を一周するように、リング状の板カム
２２が形成されている。またロッド２１の上端部の内面
には、板カム２２を上下から挟持するカムフォロア２３
が装着されている。天板１の上面にはモータ２４が設置
されている。モータ２４の回転はベルト２５を介して回
転軸３に伝達される。モータ２４が駆動すると、回転軸
３は矢印Ｎ１方向へ回転し、円板４も矢印Ｎ１方向に水
平回転する。

【００１９】円板４と各アーム７ａ〜７ｄは、モータ１
０の回転軸１１、カム１２およびカムフォロア１４を介
して連結されており、したがって図２において円板４が
矢印Ｎ１方向へ水平回転すると、アーム７ａ〜７ｄも同
方向Ｎ１へ水平回転し、各アーム７ａ〜７ｄの先端部に
装着されたガイドリング２０およびロッド２１も同方向
Ｎ１へ回転する。この回転により、図１においてカムフ
ォロア２３は板カム２２に沿って回動する。図１に示す
ように、板カム２２は傾斜部２２ａと水平部２２ｂ，２
２ｃを有しており、したがってカムフォロア２３が傾斜
部２２ａに沿って移動するときは、ロッド２１は上下動
し、水平部２２ｂ，２２ｃに沿って移動するときは、上
下動を行わない。一方の水平部２２ｂはピックアップス
テーションＳ１に対応する位置にあり、また他方の水平
部２２ｃは搭載ステーションＳ２に対応する位置にあ
る。

【００２０】図１において、ロッド２１の下端部にはヘ
ッド２６が装着されている。ヘッド２６には、下端部に
ノズル２８を備えたノズルシャフト２７が上下動自在に
挿着されている。このノズルシャフト２７はバキューム
装置（図外）に接続されており、バキューム装置が駆動
することにより、ノズル２８の下端部に電子部品８を真
空吸着する。２９はノズルシャフト２７を上方へ弾発す
るコイルばねである。このヘッド２６は、上述のように
円板４が矢印Ｎ１方向へ水平回転することにより、ピッ
クアップステーションＳ１や搭載ステーションＳ２上を
移動する。

【００２１】図１において、天板１の外縁部にはノズル
昇降装置３０Ａ，３０Ｂが装着されている。３１はノズ
ル昇降装置３０Ａ，３０Ｂのロッド、３２はロッド３１
の先端部に装着されたローラである。一方のノズル昇降
装置３０ＡはピックアップステーションＳ１に設けられ
ており、その下方には移動テーブル装置３３が設けられ
ている。移動テーブル装置３３上にはトレイ３４が設け
られている。このトレイ３４には電子部品８が収納され
ている。なおトレイ３４に代えて、テーピングされた電
子部品を供給するテープフィーダやバラの状態で収納し
た電子部品を１個づつ供給バルクフィーダ等を使用して
もよい。また他方のノズル昇降装置３０Ｂは搭載ステー
ションＳ２に設けられており、その下方には移動テーブ
ル装置３５が設けられている。この移動テーブル装置３
５上にはプリント基板３６が位置決めされている。

【００２２】したがってモータ２４が駆動して円板４が
矢印Ｎ１方向へ回転し、ノズルシャフト２７がノズル昇
降装置３０Ａの直下にきた状態で、ノズル昇降装置３０
Ａのロッド３１が下降すると、ノズルシャフト２７はコ
イルばね２９を圧縮しながら、ロッド３１に軸着された
ローラ３２に押し下げられ、ノズル２８の下端部にトレ
イ３４に備えられた電子部品８を真空吸着する。次にノ
ズル昇降装置３０Ａのロッド３１が上昇すると、ノズル
シャフト２７はコイルばね２９のばね力により押し上げ
られて上昇し、ノズル２８は電子部品８をピックアップ
する。なおこの場合、ノズル２８がトレイ３４の電子部
品８をピックアップするのに先立って、移動テーブル装
置３３は駆動してトレイ３４をＸ方向やＹ方向に水平移
動させ、所定の電子部品８をノズル２８の直下（すなわ
ちピックアップ位置）に位置させる。

【００２３】またノズルシャフト２７が他方のノズル昇
降装置３０Ｂの直下にきた状態においても、同様にして
ノズル昇降装置３０Ｂのロッド３１が下降・上昇するこ
とにより、ノズルシャフト２７は下降・上昇し、ノズル
２８に真空吸着されていた電子部品８をプリント基板３
６の所定の座標位置に搭載する。なおこの場合、ノズル
２８が電子部品８をプリント基板３６に搭載するのに先
立って、移動テーブル装置３５が駆動してプリント基板
３６をＸ方向やＹ方向に移動させ、所定の搭載位置をノ
ズル２８の直下に位置させる。

【００２４】この電子部品実装装置は上記のように構成
されており、次にその全体の動作を説明する。図１およ
び図２において、モータ２４が駆動すると、円板４は矢
印Ｎ１方向に連続的に水平回転する。また各アーム７ａ
〜７ｄやそれぞれのヘッド２６も、回転軸３を中心に矢
印Ｎ１方向に水平回転する。またこの回転にともなっ
て、ロッド２１は板カム２２の傾斜部２２ａに案内され
て上下動する。

【００２５】さて、アーム７ａがピックアップステーシ
ョンＳ１までくると、ノズル昇降装置３０Ａのロッド３
１は下降・上昇し、ノズル２８も下降・上昇してトレイ
３４に備えられた電子部品８をピックアップする。しか
しながら、ノズル２８が下降・上昇して電子部品８をピ
ックアップする際に、ノズル２８が天板４と一緒に矢印
Ｎ１方向へ回転していると、電子部品８をピックアップ
することはできないので、ノズル２８の矢印Ｎ１方向へ
の水平回転を停止させねばならない。この水平回転の停
止は、次のようにして行われる。すなわち、図６（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように、アーム７ａの先端部のノズ
ル２８が電子部品８をピックアップする際には、モータ
１０を逆回転させて、カム１２を矢印方向へ回転させ
る。するとアーム７ａは矢印Ｎ１方向と反対の矢印Ｎ２
方向へ水平回転する。この矢印Ｎ２方向への回転角速度
は、矢印Ｎ１方向への回転角速度と等しい。

【００２６】円板４が矢印Ｎ１方向へ水平回転すること
により、円板４と一体のモータ１０の回転軸１１は、図
６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにイ位置→ロ位置→ハ
位置へ徐々に移動するが、このとき、アーム７ａを上述
のように反対方向（Ｎ２）へ同じ角速度で回転させれ
ば、ロッド２１の位置は一定となり、したがってノズル
シャフト２７は、ローラ３２の直下の一定位置（ピック
アップ位置）ニを維持する。すなわち、アーム７ａが円
板４と同じ角速度で矢印Ｎ２方向へ回転している間は、
ノズルシャフト２７は実質的に水平回転を停止して一定
位置ニを所定時間維持するので、その間にノズル昇降装
置３０Ａのロッド３１を下降・上昇させて、ノズル２８
によりトレイ３４の電子部品８をピックアップする。

【００２７】ノズル２８が電子部品８をピックアップし
たならば、モータ１０の回転を停止させる。するとノズ
ル２８は円板４の回転とともにシリンダ３０Ｂの直下へ
向って移動する。この移動の途中において、モータ１０
を先程と逆方向に回転させて、アーム７ａを矢印Ｎ２方
向と反対方向に回転させ、ヘッド２６を原位置に戻して
おく。そしてノズルシャフト２７がノズル昇降装置３０
Ｂのロッド３１の直下（厳密にいえばやや手前）までき
たならば、上述の場合と同様に、再度モータ１０を逆回
転させることによりアーム７ａを矢印Ｎ２方向へ回転さ
せる。すると上述の場合と同様にノズルシャフト２７は
ローラ３２の直下で実質的に停止するので、その状態で
ノズル昇降装置３０Ｂのロッド３１を下降・上昇させる
ことにより、ノズルシャフト２７を下降・上昇させ、ノ
ズル２８に真空吸着された電子部品８をプリント基板３
６に搭載する。なお電子部品８をプリント基板３６に搭
載するときは、真空吸着状態を解除する。

【００２８】上記動作は、アーム７ａを例にとって説明
したが、他のアーム７ｂ〜７ｄについてもまったく同じ
動作を行う。以上のように、回転軸３や円板４を矢印Ｎ
１方向に連続回転させながら、ノズル２８をピックアッ
プステーションＳ１や搭載ステーションＳ２へ移動さ
せ、ピックアップ動作や搭載動作を行う際には、モータ
１０を駆動してノズル２８を円板４の回転方向（Ｎ１）
と反対方向（Ｎ２）に円板４と同じ角速度で回転させる
ことにより、ノズル２８の水平方向の回転をピックアッ
プや搭載を行うのに必要な所定時間実質的に停止させ、
その状態でノズル２８に下降・上昇動作を行わせること
により、電子部品８のトレイ３４からのピックアップ
や、プリント基板３６への搭載を行うものである。

【００２９】このように本実施例では、モータ１０を駆
動してヘッド２６をピックアップステーションＳ１や搭
載ステーションＳ２等の作業ステーションで所定期間停
止させるわけであるが、モータ１０の駆動開始タイミン
グを制御手段（図示せず）で制御することによりヘッド
２６の停止位置を自由に変更することができる。すなわ
ち従来のインデックス機構を用いた電子部品実装装置で
はヘッドの停止位置がヘッドの移動経路上に等間隔で決
められており、装置の設計に様々な制約が生じていた
が、本実施例の部品搬送装置ではヘッドを停止させる位
置を自由に設定できるので上述した制約を少なくでき
る。

【００３０】図７は本発明の第二実施例の部品搬送装置
を使用した電子部品実装装置の側面図、図８は同平面
図、図９は同部分斜視図である。なお第一実施例と同一
部品には同一符号を付することにより説明は省略する。
図７および図８において、円板４の下面にはリング状の
ガイドレール４０が装着されている。各アーム７ａ〜７
ｄの基端部にはスライダ４１が装着されている。スライ
ダ４１はガイドレール４０に嵌合している。また第一実
施例と同様に、円板４上にはモータ１０が設けられてお
り、モータ１０に駆動されて回転するカム１２には、ア
ーム７ａ〜７ｄ側に設けられたカムフォロア１４が当接
している。したがってモータ１０が回転すると、各アー
ム７ａ〜７ｄはガイドレール４０に沿って水平方向に回
転する。

【００３１】この第二実施例の動作は、第一実施例と同
様であって、ノズル２８がピックアップステーションＳ
１や搭載ステーションＳ２で上下動作を行う際には、モ
ータ１０を駆動してアーム７ａ〜７ｄを円板４の回転方
向（矢印Ｎ１方向）と反対方向（矢印Ｎ２方向）に円板
４の回転角速度と同じ角速度で回転させる。するとノズ
ル２８は電子部品８のピックアップ位置や搭載位置で実
質的に水平方向への回転を停止し、電子部品８のピック
アップ動作や搭載動作を行う。

【００３２】なお上記実施例は、電子部品実装装置を例
にとって説明したが、本発明は他のアセンブリ技術分野
の部品搬送装置や部品搬送方法にも適用できるものであ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動部により回転軸を連続的に回転させながら、ヘッドを
複数の作業ステーションを移動させ、ヘッドが部品のピ
ックアップ動作や搭載動作などの所定の動作を行う際に
は、ヘッドの水平回転を所定期間実質的に停止させて、
所定のピックアップ動作や搭載動作などを確実に行うこ
とができる。しかも回転軸は間欠的なインデックス回転
をしなくてもよいのでインデックス機構は不要であり、
振動・騒音は激減し、高速度でヘッドを水平回転させな
がら、所定の作業を行うことができる。さらに本発明
は、ヘッドを停止させる位置を自由に変更できるので様
々な設計要求にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の側面図

【図２】本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の平面図

【図３】本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の部分断面図

【図４】本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の部分斜視図

【図５】本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の部分平面図

【図６】（ａ）本発明の第一実施例の部品搬送装置を使
用した電子部品実装装置の部分平面図 （ｂ）本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した電
子部品実装装置の部分平面図 （ｃ）本発明の第一実施例の部品搬送装置を使用した電
子部品実装装置の部分平面図

【図７】本発明の第二実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の側面図

【図８】本発明の第二実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の平面図

【図９】本発明の第二実施例の部品搬送装置を使用した
電子部品実装装置の部分斜視図

【符号の説明】

３ 回転軸 ７ａ〜７ｄ アーム ８ 電子部品 １０ モータ（回転手段） １２ カム（回転手段） １４ カムフォロア（回転手段） ２４ モータ（駆動部） ２６ ヘッド ２８ ノズル Ｓ１ ピックアップステーション Ｓ２ 搭載ステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と、この回転軸を回転させる駆動部
   と、部品を真空吸着するノズルを備え前記回転軸と一体
   的に回転することにより複数の作業ステーションを移動
   するヘッドと、前記作業ステーションにおいて前記ヘッ
   ドを前記回転軸の軸心を中心に前記回転軸の回転方向と
   逆方向に回転させることにより前記ヘッドの回転運動を
   実質的に所定時間停止させる回転手段とから成ることを
   特徴とする部品搬送装置。
2. 【請求項２】回転軸を連続回転させながら、この回転軸
   に連結されたヘッドを複数の作業ステーション間を移動
   させることにより、このヘッドに備えられたノズルによ
   り作業ステーションに備えられた部品を真空吸着してピ
   ックアップし、この部品を他の作業ステーションへ搬送
   する部品搬送方法であって、 前記作業ステーションにおいて前記ヘッドを前記回転軸
   の軸心を中心に前記回転軸の回転方向と逆方向に回転さ
   せることにより前記ヘッドの回転運動を所定時間停止さ
   せ、この停止状態で前記ノズルが前記ピックアップ動作
   を行い、前記回転軸の回転により前記ピックアップステ
   ーションでピックアップされた部品を他の作業ステーシ
   ョンへ移動させ、前記他の作業ステーションにおいて前
   記ヘッドを前記回転軸の軸心を中心に前記回転軸の回転
   方向と逆方向に回転させることにより前記ヘッドの回転
   運動を停止させ、この停止状態で前記ノズルに真空吸着
   された部品をこのノズルから切り離すことを特徴とする
   部品搬送方法。