JP3990905B2 - 電子部品実装装置の装着ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置の装着ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を回路基板上の所定位置に装着する電子部品実装装置の装着ヘッドとして、複数の吸着ノズルを備えたものが知られている。
このような装着ヘッドは、吸着ノズル及び吸着ノズルを駆動させる機構を備えた部品装着手段を複数連設して構成されるものであり、図３に示すように、各部品装着手段１００は吸着ノズル１０１を上下動させるＺ軸モータ１０２、吸着ノズル１０１を回転させる回転モータ１０３、下端に吸着ノズル１０１を保持する中空シャフト１０４、中空シャフト１０４を支持するブラケット１０５、ブラケット１０５の上下動を案内するリニアウェイ１０６、これら部品が取り付けられる支持部材１０７等から概略構成される。
【０００３】
ブラケット１０５の上下にはベアリング１０５ａが取り付けられており、このベアリング１０５ａによりシャフト１０４は軸回りに回転自在に支持されている。ブラケット１０５後部の上下二箇所にはリニアウェイ１０６のスライドユニット１０６ａが接合されており、このスライドユニット１０６ａは、支持部材１０７の上下方向に沿って取り付けられたリニアウェイ１０６のレール１０６ｂに摺動自在に支持されている。
【０００４】
また、ブラケット１０５は、その前部においてボールねじ１０８のナット１０８ａに接合している。ボールねじ１０８のねじ軸１０８ｂの上端には従動プーリ１０８ｃが取り付けられており、この従動プーリ１０８ｃとＺ軸モータ１０２の回転軸１０２ａに取り付けられた駆動プーリ１０２ｂとに掛け回されたタイミングベルト１０９を介して、Ｚ軸モータ１０２の駆動がねじ軸１０８ｂに伝達され、ブラケット１０５、ひいては吸着ノズル１０１がリニアウェイ１０６に案内された状態で上下動するようになっている。
【０００５】
また、支持部材１０７の上部には上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、回転モータ１０３は、この開口に回転軸１０３ａを挿通した状態で、支持部材１０７に取り付けられている。回転モータ１０３の回転軸１０３ａには駆動プーリ１０３ｂが取り付けられ、この駆動プーリ１０３ｂに掛け回されたタイミングベルト１０９は、ボールスプライン１１０のナット１１０ａと一体に回転する従動プーリ１０３ｃにも掛け回されている。そして、回転モータ１０３の駆動がタイミングベルト１０９及びナット１１０ａを介してボールスプライン１１０のスプライン軸１１０ｂに伝達される。
【０００６】
ここで、ボールスプライン１１０のスプライン軸１１０ｂは、その下端においてカップリング１１１を介して中空シャフト１０４に連結しており、スプライン軸１１０ｂが回転することで中空シャフト１０４、ひいては吸着ノズル１０１が回転するようになっている。
そして、この部品装着手段１００を、図４に示すように、左右方向に複数（例えば４つ）連接することで装着ヘッド２００が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、装着ヘッド２００がリニアウェイ１０６によって吸着ノズル１０１の上下動を案内する構成を備えている場合、例えば、装着ヘッド２００が停止状態から左右方向へ移動し再び停止するまでの一連の動作によりスライドユニット１０６ａに働く慣性力により、スライドユニット１０６ａはレール１０６ｂに嵌合した部分を中心として水平面内で、矢印で示す方向に微小角度回転してしまい、吸着ノズル１０１の位置にずれが生じることになる。
そして、吸着ノズル１０１の位置ずれにより、例えば、吸着ノズル１０１が電子部品供給部から電子部品を吸着できないという問題や、回路基板上への電子部品の実装精度が低下するという問題があった。また、吸着ノズル１０１の位置ずれが収まるまで実装作業が行えないため、実装作業効率が低下するという問題があった。
【０００８】
また、スプライン軸１１０ｂの軸回りの回転がカップリング１１１を介して中空シャフト１０４に伝達される構成を備えることで装着ヘッド２００の重量増加や、構造が比較的複雑なものとなることも、上述のような実装精度悪化の一因となっていた。
【０００９】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、実装精度を向上させた電子部品実装装置の装着ヘッドを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の電子部品実装装置の装着ヘッド（５）は、電子部品を真空吸着し、回路基板（３）上の所定位置に装着する吸着ノズル（２）と、上下方向に沿って配設され、下端において前記吸着ノズルを保持するシャフト（３０）と、前記シャフトを支持した状態で上下動するブラケット（シャフト支持用ブラケット８０）と、前記ブラケットを上下動可能に案内する上下動案内手段（リニアウェイ７０）と、前記シャフトに連結し、該シャフトを軸回りに回転させるボールスプライン（６２）と、前記上下動案内手段と前記ボールスプラインとを支持する支持部材（４０）と、を備える部品装着手段（１０）を複数連設して構成される電子部品実装装置の装着ヘッドであって、
前記ボールスプラインは前記支持部材に対して上下動せず、
前記上下動案内手段に案内される前記ブラケットは、前記ボールスプラインより下方とならないことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の電子部品実装装置の装着ヘッドによれば、上下動案内手段に案内されるブラケットは、ボールスプラインより下方とならない。つまり、構造上水平方向へのがたの発生が少ないボールスプラインを、上下動案内手段に案内されるブラケットより下方、即ち吸着ノズルに近い位置に配設することにより、装着ヘッド移動時に上下動案内手段に生じるがたをボールスプラインで吸収する。従って、吸着ノズルの位置ずれを防止し、装着ヘッドの実装精度を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品実装装置の装着ヘッドの実施の形態について図面を用いて説明する。
図１及び図２に示すように、電子部品実装装置１は、電子部品を供給する電子部品供給手段２（例えば、テープフィーダ）、回路基板３を搬送するための基板搬送装置４、吸着ノズル２０を支持して上下動及び回動させる部品装着手段１０、部品装着手段１０を左右方向に複数連設して構成される装着ヘッド５、装着ヘッド５を水平面内で前後左右方向（ＸＹ方向）に移動させるＸＹ移動装置６、吸着ノズル２０による電子部品の吸着状態を撮像する撮像手段７、これら各種装置の駆動を制御する制御手段（図示せず）等から概略構成される。なお、図１には装着ヘッド５を覆うヘッドカバー８が図示されている。
【００１３】
なお、電子部品実装装置１の動作、即ち、吸着ノズル２０による電子部品の吸着・実装動作や、ＸＹ移動装置６の動作等については周知であるため説明を省略し、以下、装着ヘッド５の構成についておもに説明する。
【００１４】
装着ヘッド５は、上述のように部品装着手段１０を左右方向に複数（例えば４つ）連設して構成され、各部品装着手段１０は吸着ノズル２０、シャフト３０、支持部材４０、上下動手段５０、回転手段６０、リニアウェイ７０（上下動案内手段）、シャフト支持用ブラケット８０等から概略構成される。なお、吸着ノズル２０への負圧の供給は図示しない真空発生装置により行われる。
【００１５】
シャフト３０は、その下端に吸着ノズル２０を保持した状態で上下方向に沿って配設される中空構造を備えた棒状部材である。
シャフト３０は、その上部において後述するシャフト支持用ブラケット８０により軸回りに回転自在に支持されている。また、シャフト３０がシャフト支持用ブラケット８０に支持された部分より下方にかけては、軸方向に延びる複数のボール溝（図示せず）が形成されており、このボール溝に後述するボールスプライン６２のナット６２ａ（ボールナット）が嵌合している。
【００１６】
支持部材４０は部品装着手段１０を構成する各種装置を支持する側面視略コ字状の部材であり、鉛直方向（上下方向）に延びる鉛直部４１と、鉛直部４１の上端から前方に延出する上延出部４２と、鉛直部４１の下端から前方に延出する下延出部４３とを備える。
【００１７】
鉛直部４１は、その前面に上下方向に延びる溝４１ａを備えた平面視略コ字状に形成され、溝の内部にリニアウェイ７０のレール７１が取り付けられている。レール７１はリニアウェイ７０のスライドユニット７２を上下方向に摺動可能に支持しており、このスライドユニット７２はシャフト支持用ブラケット８０に接合している。
【００１８】
シャフト支持用ブラケット８０は、その後部においてスライドユニット７２に接合した状態で前方に延出する部材である。シャフト支持用ブラケット８０の前部には開口（図示せず）が形成されており、この開口にボールねじ５２のねじ軸５２ａが挿通されている。
また、ボールねじ５２のナット５２ｂ（ボールナット）はシャフト支持用ブラケット８０に接合している。そして、ねじ軸５２ａの軸回りの回転によりボールナット５２ｂとシャフト支持用ブラケット８０とが一体に、リニアウェイ７０に案内された状態で上下動するようになっている。
【００１９】
また、シャフト支持用ブラケット８０のほぼ中央部にもシャフト３０が挿通される開口（図示せず）が形成されている。開口に挿通された状態のシャフト３０にはシャフト支持用ブラケット８０を上下から挟むようにしてボールベアリング８２が固定されている。
そして、このボールベアリング８２の作用により、シャフト３０はシャフト支持用ブラケット８０に回転自在に支持されると共に、シャフト支持用ブラケット８０と一体に上下動するようになっている。
なお、ボールベアリング８２を用いずに、シャフト３０をシャフト支持用ブラケット８０に回転自在に支持した状態でシャフト支持用ブラケット８０と一体に移動可能な手段を用いるものとしてもよい。
【００２０】
上延出部４２の前部には上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、また、上延出部４２の前部下面には略矩形状のＺ軸モータ用ブラケット４２ａが取り付けられている。そして、Ｚ軸モータ５１は、その回転軸５１ａが開口に挿通された状態でＺ軸モータ用ブラケット４２ａを介して上延出部４２に取り付けられている。
また、上延出部４２の前後方向の略中央部にも上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、この開口の内周部分に軸受けとしてのボールベアリング４２ｂが配設されている。そして、ボールねじ５２のねじ軸５２ａは、開口に挿通された状態で、ボールベアリング４２ｂにより軸回りに回転自在に軸支されている。
【００２１】
下延出部４３は、側面視四角枠状に形成されたボールスプライン支持部４３ａと、軸受け部の前面から前方に延出する回転モータ支持部４３ｂとを備える。
回転モータ支持部４３ｂの前部には上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、また、回転モータ支持部４３ｂの前部上面には略矩形状の回転モータ用ブラケット４３ｃが取り付けられている。そして、回転モータ６１は、その回転軸６１ａが開口に挿通された状態で回転モータ用ブラケット４３ｃを介して回転モータ支持部４３ｂに取り付けられている。
【００２２】
ボールスプライン支持部４３ａを構成する上下の板体にはそれぞれ上下に貫通した開口（図示せず）が形成されており、これら上下両開口には後述するスプラインハウジング６２ｂを軸回りに回転自在に支持するベアリング４３ｄが配設されている。
【００２３】
上下動手段５０は吸着ノズル２０を上下動させるために配設され、Ｚ軸モータ５１（上下動モータ）、ボールねじ５２等を備える。
Ｚ軸モータ５１は、上述のようにその回転軸５１ａが上延出部４２の開口に挿通された状態でＺ軸モータ用ブラケット４２ａを介して上延出部４２に接合しており、また、ボールねじ５２のねじ軸５２ａも上述のようにボールベアリング４２ｂにより軸回りに回転自在に軸支されている。これら回転軸５１ａとねじ軸５２ａの上端にはそれぞれ駆動プーリ５３と従動プーリ５４が取り付けられ、駆動プーリ５３と従動プーリ５４にタイミングベルト５５が掛け回されている。そして、回転軸５１ａの軸回りの回転がタイミングベルト５５を介してねじ軸５２ａに伝達され、ねじ軸５２ａが軸回りに回転し、上述のようにボールナット６２ａ５２ｂとシャフト支持用ブラケット８０とが一体に上下方向に移動するようになっている。
なお、図示はしないが、Ｚ軸モータ５１には、吸着ノズル２０の上下方向の位置を検出するためのエンコーダが配設されており、エンコーダから送信される出力信号に基づいて制御手段はＺ軸モータ５１の駆動制御を行なう。
【００２４】
回転手段６０は吸着ノズル２０を軸回りに回転させるために配設され、回転モータ６１及びボールスプライン６２を備える。
【００２５】
回転モータ６１は、上述のようにその回転軸６１ａが回転モータ支持部４３ｂの開口に挿通された状態で回転モータ用ブラケット４３ｃを介して下延出部４３に接合している。
回転モータ６１の回転軸６１ａには駆動プーリ６１ｂが取り付けられ、また、ボールスプライン６２のハウジング６２ｂに従動プーリ６１ｃが取り付けられている。そして、これら駆動プーリ６１ｂと従動プーリ６１ｃとにタイミングベルト６１ｄが掛け回されている。
【００２６】
ボールスプライン６２は、シャフト３０に連結し、シャフト３０を軸回りに回転させるために設けられ、ナット６２ａと円筒形のハウジング６２ｂを備える。
【００２７】
ハウジング６２ｂは、上述のようにボールスプライン支持部４３ａの上下に配設されたベアリング４３ｄにより軸回りに回転自在に支持されており、開口内にシャフト３０が挿通されている。
ナット６２ａは、ハウジング６２ｂの内面側に固着された状態で、シャフト３０の上下方向の略中央部に嵌合している。そして、回転モータ６１の回転軸６１ａが軸回りに回転することで、駆動プーリ６１ｂ及びタイミングベルト６１ｄを介して従動プーリ６１ｃが回転し、この従動プーリ６１ｃに接合したハウジング６２ｂ及びナット６２ａを介してシャフト３０及び吸着ノズル２０が軸回りに回転するようになっている。
【００２８】
なお、図２の側面図中には、ナット６２ａ、タイミングベルト６１ｄ、駆動プーリ６１ｂ及び従動プーリ６１ｃと同じものがそれぞれの上方にも示されているが、これは、隣り合う２つの部品装着手段のうちの他方、即ち紙面に対して奥側の部品装着手段が備えるナット、タイミングベルト、駆動プーリ及び従動プーリである。このように隣り合って配設されるナット、タイミングベルト、駆動プーリ及び従動プーリを上下交互に配設することで、駆動時の干渉を防ぐものである。
また、図示はしないが、回転モータ６１には、吸着ノズル２０の軸回りの回転位置（回転角度）を検出するためのエンコーダが配設されており、エンコーダから送信される出力信号に基づいて制御手段は回転モータ６１の駆動制御を行なう。
そして、図示は省略するが、このような構造を備える部品装着手段１０を左右方向に複数連設して装着ヘッド５が構成されている。
【００２９】
本実施の形態に示した装着ヘッドによれば、ボールスプライン６２が、シャフト支持用ブラケット８０とリニアウェイ７０のスライドユニット７２との接合部分より下方に配設される。つまり、リニアウェイ７０と比較して、構造上水平方向へのがたの発生が少ないボールスプライン６２を吸着ノズル２０に近い位置に配設することにより、装着ヘッド５移動時にリニアウェイ７０に生じるがたをボールスプライン６２で吸収することができ、装着ヘッド５の実装精度を向上させることができる。
【００３０】
また、例えば、従来の装着ヘッドでは回転モータの駆動力を吸着ノズルに伝達するために、スプライン軸と中空シャフトとをカップリング等の連結手段を用いて連結していたが、本実施の形態に示した装着ヘッド５では、ボール溝が形成されたシャフト３０がスプライン軸としての機能するため、カップリング等の連結手段が必要無くなり、装着ヘッド５の重量を抑え、吸着ノズル２０の電子部品実装精度を向上させることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、具体的な形状・構造等について適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態においては、上下動案内部材としてリニアウェイ７０を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば、リニアモーションガイド（ＬＭガイド）やボールねじ等の周知の直動装置を用いても良い。
また、支持部材４０の形状についても、本実施の形態では側面視略コ字状としたが、これに限るものではなく、例えば支持部材４０の上延出部４２や下延出部４３が鉛直部４１から後方に延出するものとしてもよく、このような支持部材４０の形状の変更に伴い、Ｚ軸モータ５１や回転モータ６１の取り付け位置も適宜変更可能である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の電子部品実装装置の装着ヘッドによれば、上下動案内手段に案内されるブラケットは、ボールスプラインより下方とならない。つまり、構造上水平方向へのがたの発生が少ないボールスプラインを上下動案内手段に案内されるブラケットより下方、即ち吸着ノズルに近い位置に配設することにより、装着ヘッド移動時に上下動案内手段に生じるがたをボールスプラインで吸収する。従って、吸着ノズルの位置ずれを防止し、装着ヘッドの実装精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の電子部品実装装置の構造を示す要部斜視図である。
【図２】装着ヘッドの構造を示す側面図である。
【図３】従来の装着ヘッドの構造を示す側面図である。
【図４】従来の装着ヘッドの構造を示す平面図である。
【符号の説明】
３ 回路基板
５ 装着ヘッド
１０ 部品装着手段
２０ 吸着ノズル
３０ シャフト
６２ ボールスプライン
７０ 上下動案内手段（リニアウェイ）
８０ ブラケット（シャフト支持用ブラケット）

Claims (1)

1. 電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、上下方向に沿って配設され、下端において前記吸着ノズルを保持するシャフトと、前記シャフトを支持した状態で上下動するブラケットと、前記ブラケットを上下動可能に案内する上下動案内手段と、前記シャフトに連結し、該シャフトを軸回りに回転させるボールスプラインと、前記上下動案内手段と前記ボールスプラインとを支持する支持部材と、を備える部品装着手段を複数連設して構成される電子部品実装装置の装着ヘッドであって、
   前記ボールスプラインは前記支持部材に対して上下動せず、
   前記上下動案内手段に案内される前記ブラケットは、前記ボールスプラインより下方とならないことを特徴とする電子部品実装装置の装着ヘッド。

Images