JP3131451B2

JP3131451B2 - ワーク実装装置

Info

Publication number: JP3131451B2
Application number: JP03012005A
Authority: JP
Inventors: 久雄鈴木; 真笠原; 香渡辺; 佳延石川; 正宗像; 康晴氏家
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Tobacco Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Tobacco Inc
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH04246896A

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、例えばチップ等の電
子部品をプリント基板上に正しく装着できるようにした
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、この発明は連続回転しながらワー
クの保持及びワークの装着が行なえると共に、しかも、
ワークを正しい位置に確実に置けるようにし、装着精度
の高い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、駆動手段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
持部材と、前記ワーク保持部材の旋回運動中にワーク保
持部材のワークの保持時及びワークを離す解除時とを制
御する制御部とを備えたワーク実装装置であって、前記
ワーク保持部材を、回転ドラムのドラム中心から前記ワ
ーク保持部材まで放射方向に延長されたドラム軸線が描
く回転軌跡に対して進退させる回転ヘッド進退手段とを
備えている。また、回転ヘッド進退手段にかえて、前記
ワーク保持部材の先端軌跡が、回転ドラムのドラム中心
から前記ワーク保持部材まで放射方向に延長されたドラ
ム軸線が描く回転軌跡内で、かつ、ワークの保持及び解
除時に前記回転軌跡に沿うようワーク保持部材の旋回中
心を前記回転ドラムのドラム軸線に対し所定角度変位さ
せることも可能である。

【０００９】

【作用】かかるワーク実装装置によれば、連続回転する
回転ドラムの回転に対応してワーク保持部材は旋回運動
を繰返す。この旋回運動中に、ワーク保持部材は、制御
部からの指令信号により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。

【００１０】このワークの装着時、ワーク保持部材の先
端は、回転ドラムのドラム軸線が描く回転軌跡に沿う運
動となるため装着位置の位置づれは起きず正しい装着が
可能となる。また、正確な吸着が行なえるようになる。

【００１１】一方、吸着から装着までの一連の動作は連
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。

【００１２】

【実施例】以下、図１乃至図９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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】回転ドラム７の外周面には、ドラム中心か
ら放射方向に延長されたドラム軸線αと直交する複数の
回転ヘッド２１が装着されている。

【００１８】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。

【００１９】回転ヘッド２１は、後述する回転ヘッド進
退手段２２によりドラム軸線αに沿って進退可能となっ
ている。さらに、図４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を有している。

【００２０】吸着ノズル２３は、図２、図４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２
９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２３の真空圧により吸着及び吸着解除が可能となっ
ている。

【００２１】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２１
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、吸着ノズ
ル２３側に設けられた通路１５２と常に対向し連通し合
う位置に設けられている。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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２１
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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【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、前記最終プーリ１７９，１８１，１７３の各プー
リ比は１：１の関係に設定されている。

【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っている。

【００３１】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伝導系となってい
る。

【００３２】即ち、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。

【００３３】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。

【００３４】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
側を自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。

【００３５】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
向と同じ向きの回転動力を差動装置１８５に与えること
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。

【００３６】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回転分の回
転動力を差動装置１８５に与えるよう第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２
３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。このピックアップ運動は、回転ドラム７の矢印ホ
方向の回転による吸着ノズル２３先端の速度と、回転ヘ
ッド２１の反時計方向の回転による吸着ノズル２３先端
の速度とが一致するよう回転比が設定されているため、
吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度となり支障のな
い吸着動作が可能となる。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Ｍ₆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。

【００３７】さらに、スリーブ軸１９３は、回転ヘッド
進退手段２２により図７に示すように、回転ドラム７の
ドラム中心からワーク保持部材２３まで放射方向に延長
されたドラム軸線αに沿って進退可能となっている。即
ち、スリーブ軸１９３にカム溝１１１を有するカム体１
１３が固着される一方、カム体１１３のカム溝１１１に
は支持フレーム７ａに固定支持されたカム突起１１５が
臨んでいる。これにより、カム体１１３が回転すること
で、カム溝１１１とカム突起１１５とによりスリーブ軸
１９３、即ち、回転ヘッド２１は、軸心方向（図４矢
印）への進退が可能となる。カム体１１３のカム溝１１
１は、回転ドラム７の前記ドラム軸線αが描く回転軌跡
βに対して吸着ノズル２３の先端が外側へ突出しないよ
う制御するカム面となっている。

【００３８】つまり、吸着ノズル２３は、図６に示す如
く下向きの状態で旋回する所から、図７に示すようにド
ラム軸線αの上の吸着・装着点に対し、最大で、回転ヘ
ッド２３の半径分外側へ移動する軌跡を描くため、図９
に示すように回転ヘッド２１がドラム軸線αの回りに回
転する過程において、回転ヘッド２１の回転軌跡に対し
て構造上ε分外へ張り出す形状となる。このため、例え
ば、装着、あるいは、吸着完了後に、点線で示す不規則
な軌跡を描く不安定な運動となるが、進退運動によって
不規則な運動が吸収され、回転軌跡βに沿う安定した装
着動作が（点鎖線）が可能となる。

【００３９】なお、スリーブ軸１９３に装着されたベベ
ルギヤ１９８は、前後のストッパー１１７により軸心方
向への動きが拘束されると共にキー１１９によりスライ
ド自在に嵌挿され、差動装置１８５のベベルギヤ１８７
との噛み合いに支障が起きない様になっている。

【００４０】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。

【００４１】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１９８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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】次に動作について説明する。

【００４７】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、最下降時において
吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度となるため供給
テーブル９からワークＰを支障なく吸着し、サイクロイ
ド軌跡を描いてＸＹテーブル１１まで移動した後、プリ
ント基板１９の上面においてワークＰの保持を解除する
実装運動を繰返す。

【００４８】この実装運動時において、吸着ノズル２３
は、カム溝１１１とカム突起１１５とにより進退し回転
軌跡βに沿う運動が確保されるため指定された位置にワ
ークＰを正確に置けるようになる。また、正確にワーク
Ｐの保持ができるようになる。

【００４９】図１０から図１２までは、回転ヘッド進退
手段２２にかわる別の実施例を示したものである。この
実施例にあっては、前記吸着ノズル２３の先端軌跡が、
回転軌跡β内で、かつ、ワークＰの保持及び解除時に、
前記回転軌跡βに沿うよう回転ヘッド２１をドラム軸線
αに対し所定角度変位させてある。

【００５０】即ち、４重軸を構成する前記中心の固定リ
ンク軸１７７をθ分傾斜させると共に下向きの吸着ノズ
ル２３は、図１０に示す如く鉛直姿勢となるよう取付け
ることで達成している。この角度θは、回転軌跡βに沿
って吸着ノズル２３の先端軌跡Εが楕円を描くよう設定
されている。

【００５１】したがって、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、最下
降時において吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度と
なるため供給テーブル９からワークＰを支障なく吸着
し、サイクロイド軌跡を描いてＸＹテーブル１１まで移
動した後、プリント基板１９の上面においてワークＰの
保持を解除する実装運動を繰り返す。

【００５２】この実装運動時において、図１１に示す如
く吸着ノズル２３は、回転軌跡βに沿う運動が確保され
るため、指定された位置にワークＰを正しく置けるよう
になる。また、正確な吸着が可能となる。

【００５３】一方、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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】

【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、保持時及び装着時において、ワー
ク保持部材の先端を、回転ドラムのドラム中心からワー
ク保持部材まで延長されたドラム軸線が描く回転軌跡に
沿った運動軌跡が確保できるため、精度の高い装着、吸
着状態が得られる。また、サイクロイド曲線を描いて上
下動するワーク保持部材によって回転ドラムを連続回転
させた状態で、ワークの保持及び装着ができるためロス
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】サイクロイド曲線を描いた説明図

【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】回転ヘッドの説明図

【図８】吸着ノズルの概要説明図

【図９】吸着ノズルの動きを示した説明図

【図１０】回転ヘッドを所定角度変位させた概要説明図

【図１１】図１０の吸着ノズルの動きを示した説明図

【図１２】吸着ノズルの概要説明図

【符号の説明】

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）２２回転ヘッド進退手段ＰワークＳＬ制御部Ｍ₅ モータ（駆動手段） α 軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺香東京都北区堀船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.⁷，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04 B65G 47/91

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動手段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と、
前記ワーク保持部材の旋回運動中に、ワーク保持部材の
ワークの保持時及びワークを離す解除時とを制御する制
御部とを備えたワーク実装装置であって、前記ワーク保
持部材を、回転ドラムのドラム中心から前記ワーク保持
部材まで放射方向に延長されたドラム軸線が描く回転軌
跡に対して進退させる回転ヘッド進退手段とを備えてい
ることを特徴とするワーク実装装置。
【請求項２】駆動手段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と、
前記ワーク保持部材の旋回運動中にワーク保持部材のワ
ークの保持時及びワークを離す解除時とを制御する制御
部とを備えたワーク実装装置であって、前記ワーク保持
部材の先端軌跡が、回転ドラムのドラム中心から前記ワ
ーク保持部材まで放射方向に延長されたドラム軸線が描
く回転軌跡内で、かつ、ワークの保持時及び解除時に前
記回転軌跡に沿うようワーク保持部材の旋回中心を前記
回転ドラムのドラム軸線に対し所定角度変位させたこと
を特徴とするワーク実装装置。