JP3992359B2

JP3992359B2 - 装着ヘッド

Info

Publication number: JP3992359B2
Application number: JP10836598A
Authority: JP
Inventors: 義廣吉田; 修奥田; 朗壁下; 尚之北村; 一夫森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JPH11307993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品を回路基板上に実装する電子部品装着装置に関し、特に電子部品を吸着、装着するノズルを備えた装着ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子部品を回路基板に自動的に装着（仮装着及び実装を含む）するのに、電子部品の種類に応じた部品供給機構が提案され採用されている。
【０００３】
例えば、微細ないわゆるチップ部品はテーピング部品、あるいはバルク部品として部品供給カセットによって取り扱い、電子部品１つ１つを所定の位置に供給して使用に供することが行われている。大型、あるいは特殊形状をした異形な電子部品は、多数ずつトレイに整列状態に収納したものを複数種類格納しておき、格納された各種トレイのうち所定のものを選択して所定の部品供給位置に移動させて、収納している電子部品を使用に供することが行われている。
【０００４】
ところで、近時では、電子部品が微小化する一方、集積回路の進歩やコネクタの開発などによって、電子部品の一層の多様化、大型化が進んでいる。このため、電子部品装着装置も種々な種類、形態、形状、大きさの電子部品を取り扱うことが必要になっている。また、電気機器の多機能化や大型化によって１つの電子回路基板に装着される電子部品の数も勢い増大してきている。
【０００５】
これらの電子部品装着装置においては、高速、高精度化、高生産性、高信頼性が要望されている。
以下、図４を参照しながら、従来の電子部品装着装置の装着ヘッドの一例について説明する。図４においては、装着ヘッドの主要な構成部品のみを示し、Ｘ軸ブロックを除くＸ、Ｙロボット部分等を省略して図示している。
【０００６】
２１はＸ、ＹロボットのＸ軸ブロックであり、装着ヘッド３５を取り付けている。Ｘ軸ブロック２１には連結プレート２２が取り付けられ、この連結プレート２２には、複数のボイスコイルモータ２３が横方向に隣接して並べられた姿勢でその上端部と下端部とがそれぞれ連結されて取り付けられている。また、Ｘ軸ブロック２１の上面に取り付けられたモータブラケット２４を介して複数のモータ２５が取り付けられており、各モータ２５の駆動力が駆動プーリ２６、タイミングベルト２７、従動プーリ２８を介して装着ノズル２９に伝達されて回転駆動される。
【０００７】
ボイスコイルモータ２３の表側と裏側（連結プレート２２に近接する側）とには発熱を押さえるための放熱フィン３０がそれぞれ取り付けられている。
また、３１は装着ノズル２９の上下方向の位置を感知するセンサスケールで、装着ノズル２９が下降して電子部品１を吸着および装着するように構成されている。
【０００８】
以上のような構成の装着ヘッド３５の動作を説明すると、Ｘ、Ｙロボットが作動されることにより装着ヘッド３５が電子部品１の吸着場所である部品吸着位置に移動される。そして、ボイスコイルモータ２３が駆動されて装着ノズル２９が下降し、電子部品１が吸着される。
【０００９】
次にボイスコイルモータ２３が駆動されて装着ノズル２９が上昇され、Ｘ、Ｙロボットが動作することにより装着ヘッド３５を回路基板上の部品装着位置まで移動し、再びボイスコイルモータ２３により装着ノズル２９が下降されて電子部品１を回路基板上に装着する。
【００１０】
上記動作を繰り返して電子回路基板を製造していく中で、ボイスコイルモータ２３の発熱を放熱フィン３０により吸収して温度上昇を防ぐように図られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、放熱フィン３０はボイスコイルモータ２３の表側だけでなく裏側にも取り付けられているが、ボイスコイルモータ２３裏側の放熱フィン３０はボイスコイルモータ２３と連結プレート２１とが近接して風通しが悪い狭い空間に取り付けられているため、ボイスコイルモータ２３に対する冷却効果、特にボイスコイルモータ２３の裏側の冷却効果があまり得られず、熱変形により各種の装着ノズル２９の位置精度が多少変化し、電子部品装着精度の維持が困難であった。
【００１２】
また、このような装着ヘッド３５においてもボイスコイルモータ２３部分などの所定箇所における温度管理を行っており、ボイスコイルモータ２３部分の温度上昇が過度となるとカメラ等の光学系と装着ヘッド３５の位置精度関係が悪化する場合があるため、これを防止すべく、ある一定の温度上昇を生じた場合にはその都度、カメラ等の光学系と装着ヘッド３５の位置精度関係の校正を実生産中に行っており、この結果、生産等の高速化が図れないという課題も生じていた。
【００１３】
本発明は、ボイスコイルモータなどの駆動手段を良好に冷却できて、良好な電子部品装着精度を維持することができ、生産等の高速化を図ることができる装着ヘッドを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、部品を装着する複数の装着ノズルと、この複数の装着ノズルに対応して各装着ノズルを個別に所定方向に沿って移動させる複数の駆動手段を並列に備え、連結部材を介して電子部品装着装置に取り付けられて用いられる装着ヘッドであって、前記複数の駆動手段の外周を囲み、かつ前記複数の駆動手段の連結部材に近接している側の配設部分がつなげられて側方に延長された形状の伝熱板を前記複数の駆動手段に取り付け、この延長部に、前記伝熱板を冷却するファンモータを取り付けたものである。
【００１５】
この本発明によれば、複数の駆動手段を良好に冷却できて、良好な電子部品装着精度を維持することができ、生産等の高速化を図ることができる装着ヘッドが得られる。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、部品を装着する複数の装着ノズルと、この複数の装着ノズルに対応して各装着ノズルを個別に所定方向に沿って移動させる複数の駆動手段を並列に備え、連結部材を介して電子部品装着装置に取り付けられて用いられる装着ヘッドであって、前記複数の駆動手段の外周を囲み、かつ前記複数の駆動手段の連結部材に近接している側の配設部分がつなげられて側方に延長された形状の伝熱板を前記複数の駆動手段に取り付け、この延長部に、前記伝熱板を冷却するファンモータを取り付けたものであり、ファンモータを駆動させることにより、伝熱板を通して駆動手段の放熱を行うことができ、熱変形を最小限に抑えることができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、従来のものとほぼ同様な機能のものには同符号を付す。
図３は本発明の実施の形態にかかる装着ヘッドが備えられる電子部品装着装置の全体概略斜視図である。
【００２０】
図３に示す電子部品装着装置２は、装着対象の一例としての回路基板３に電子部品の一例としてのコネクタなどを含む各種電子部品１を装着して電子回路基板を製造する場合を示している。しかし、本発明はこれらに限られることはなく、各種の電子部品１を各種の部品対象物に装着して、各種のものを組み立て、あるいは製造し、あるいは製作するあらゆる場合に適用される。
【００２１】
この電子部品装着装置２は、各種電子部品１を取り扱うのに、所定の電子部品１を収納したトレイ４を選択してその格納位置から部品供給位置に必要に応じて移動させて電子部品２を供給するトレイ部品供給部５と、複数の部品供給カセット６が隣接して配置され、テーピング部品やバルク部品を装填して電子部品１を１ずつ部品供給位置に送り出すカセット部品供給部７とを備えている。そして、これらトレイ部品供給部５およびカセット部品供給部７から供給される電子部品１を、ＸＹロボット１０により平面よりみて互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動される装着ヘッド２０によって必要に応じてピックアップし、回路基板３の上の所定の位置に装着することにより、電子回路基板を製造する。
【００２２】
トレイ部品供給部５は、トレイ４を出し入れする引き出し部８が設けられている。トレイ４には、収納する電子部品１の形状や大きさにあわせて複数の凹部がマトリクス状に区画形成されており、このトレイ４の各凹部内に、対応する電子部品１を所定の向きで収納した整列状態で電子部品１を収納して取り扱うようになっている。このトレイ４に収納する電子部品１としては、大きくフラットな電子部品１や、コネクタなどのフラットで大きく異形な電子部品１などが適し、トレイ４の凹部によって、収容する電子部品１を、トレイ４上で一定の向きに位置決めし、保持する。
【００２３】
一方、部品供給カセット６は、微小で多種類なチップ部品など、トレイ４で取り扱う電子部品１よりは使用頻度が格段に高い電子部品１を取り扱う場合に適し、カセット部品供給部７に多数並んで配列されて、多数の電子部品１を供給できるようにしている。
【００２４】
トレイ部品供給部５とカセット部品供給部７とは、基本的にはどのように配置されてもよく、装着ヘッド２０によって必要の都度ピックアップされ、装着ヘッド２０がピックアップした電子部品１は部品認識カメラ１１にて計測され位置補正が行われた後、回路基板３との相対移動によって、回路基板３の上の所定位置に装着される。
【００２５】
カセット部品供給部７では使用頻度の高い微小で多種類な電子部品１を取り扱い、多数の部品供給カセット７から多種類の電子部品１を順次供給し、装着ヘッド２０によって回路基板３上の所定位置に順次装着するようになっている。トレイ部品供給部５では異種の電子部品１を交互に供給することにより、異種電子部品１を順次に供給する所要時間を半減させて、トレイ９からの複数種の電子部品１の供給速度を倍加するようになっている。すなわち、装着ヘッド２０がカセット部品供給部７から供給される電子部品１を連続して取り扱い装着している間に、トレイ４からの複数種の電子部品１を取り扱い、しかも、部品供給のためのタイムラグを少なくしたりなくしたりして、部品装着の高速化が図られている。
【００２６】
装着ヘッド２０はＸ，Ｙロボット１０に支持されてＸ，Ｙ方向に移動される。これに対して、回路基板３は搬送レール１２、１３によりＸ方向に搬送されて装着ヘッド２０による電子部品１の装着に供される。すなわち、一対の搬送レール１２を有した搬入部を通じて部品装着位置に回路基板３を搬入して部品の装着に供し、部品装着位置にある部品装着後の回路基板３は一対の搬送レール１３を有した搬出部を通じて搬出するようにしており、全体として回路基板３の搬送経路を構成している。
【００２７】
装着ヘッド２０は、部品供給カセット６やトレイ部品供給部５が隣接配置された配列方向でもあるＸ方向に並んだ電子部品１の装着を行う複数の装着ノズル２９と、これら装着ノズル２９によってピックアップした電子部品１を装着する回路基板３上の位置を認識するための認識カメラ１１とを、それぞれ所定の位置関係を保って備えている。
【００２８】
各装着ノズル２９は、取り扱う電子部品１の種類に対応したものであり、装着ノズル２９の一例としては、電子部品１を吸着して保持する吸着ノズルがある。また、１５は、トレイ４に収納された電子部品１を引き出し部８に予め移載させておく部品移載ヘッド、１６は、装着ノズル２９を収納および交換するノズル交換部である。
【００２９】
図１に装着ヘッド２０の詳細構成を示す。図１に示すように、Ｘ軸ブロック２１には連結プレート２２が取り付けられ、この連結プレート２２には、複数のボイスコイルモータ２３が横方向に並べられた姿勢でその上端部と下端部とでそれぞれ取り付けられて連結されている。また、Ｘ軸ブロック２１の上面に取り付けられたモータブラケット２４を介して複数のモータ２５が取り付けられており、駆動プーリ２６、タイミングベルト２７、従動プーリ２８を介して装着ノズル２９が回転駆動されるようになっている。また、３１は装着ノズル２９の上下方向の位置を感知するセンサスケールで、装着ノズル２９が下降して電子部品１を吸着および装着するように構成されている。
【００３０】
ここで、装着ヘッド２０のボイスコイルモータ２３には銅板などの熱伝導性の良い伝熱板４０が巻き付けられている。図１および図２の（ａ），（ｂ）に示すように、伝熱板４０はボイスコイルモータ２３の外周を囲み、かつ連結プレート２２に近接しているボイスコイルモータ２３の裏側の配設部分がつなげられて側方に延長された形状とされている。そして、この延長部４０ａにファンモータ４１が取り付けられており、この延長部４０ａがファンモータ４１により冷却される。また、この冷却部分としての延長部４０ａには複数の通気孔４０ｂが形成されている。
【００３１】
以下、電子部品装着装置２の動作について説明する。
装着ノズル２９を装着した装着ヘッド２０は、トレイ部品供給部５もしくはカセット部品供給部７より供給される電子部品１の吸着位置に位置決めされ、ボイスコイルモータ２３により装着ノズル２９をピックアップするとともに、部品認識カメラ１１にて部品姿勢が認識される。この後、装着ノズル２９を回路基板３との相対移動によって、回路基板３の上の所定位置に位置決めし、ボイスコイルモータ２３により装着ノズル２９を下降させて電子部品１を装着する。
【００３２】
このように、回路基板３に電子部品１を装着して電子回路基板を製造するなかで、装着ノズル２９はボイスコイルモータ２３により上下されながら電子部品１の吸着、装着といった動作にて頻繁に稼動される。
【００３３】
この際、設備本体の電源投入時よりボイスコイルモータ２３に電流が流れ始め頻繁に稼動されることとなり、発熱に対する冷却が良好に行わなければ、熱変形により各種の装着ノズル２９の位置精度が多少変化し、電子部品装着精度の維持が困難となるおそれがある。
【００３４】
しかしながら、装着ヘッド２０のボイスコイルモータ２３には熱伝導性の良い伝熱板４０が巻き付けられており、この伝熱板４０の延長部４０ａにはファンモータ４１が取り付けられているため、ファンモータ４１を駆動させることにより、伝熱材４０を通してボイスコイルモータ２３の放熱を行うことができる。そして、ボイスコイルモータ２３の裏側より延長された延長部４０ａにファンモータ４１が取り付けられているため、ボイスコイルモータ２３における連結プレート２２に近接して熱が溜まりやすい部分も、伝熱材４０を通して良好に冷却される。さらに、ファンモータ４１により冷却される延長部４０ａには複数の通気孔４０ｂが形成されているため、ファンモータ４１により送られる空気が通気孔４０ｂを通過する際に、延長部４０ａを良好に冷却し、さらにボイスコイルモータ２３の放熱を良好に行うことができることとなる。
【００３５】
したがって、ボイスコイルモータ２３、特にボイスコイルモータ２３の裏側の冷却効果も十分に得ることができ、熱変形による各種の装着ノズル２９の位置精度の低下を防止できる。
【００３６】
なお、上記実施の形態においては、装着ノズル２９を駆動させる駆動手段としてのボイスコイルモータ２３に対して冷却する場合を説明したが、これに限るものではないことはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の駆動手段の外周を囲み、かつ前記複数の駆動手段の連結部材に近接している側の配設部分がつなげられて側方に延長された形状の伝熱板を前記複数の駆動手段に取り付け、この延長部に、前記伝熱板を冷却するファンモータを取り付けることで、複数の駆動手段をファンモータにて冷却して温度差をつけて熱伝導効果を上げることができ、熱変形量を小さくできて電子部品の装着精度を維持することができるとともに、電子回路基板の生産中の部品認識カメラと装着ヘッドの校正の頻度を減少させることもできて生産能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる装着ヘッドの斜視図
【図２】（ａ）および（ｂ）は、同実施の形態にかかる装着ヘッドにおける伝熱材およびファンモータの平面断面図および正面図
【図３】同実施の形態にかかる装着ヘッドを備えた電子部品装着装置の全体概略斜視図
【図４】従来の装着ヘッドの斜視図
【符号の説明】
１電子部品
２電子部品装着装置
３回路基板
２０装着ヘッド
２２連結プレート
２３ボイスコイルモータ
２９装着ノズル
４０伝熱板
４０ａ延長部
４０ｂ通気孔
４１ファンモータ

Claims

部品を装着する複数の装着ノズルと、この複数の装着ノズルに対応して各装着ノズルを個別に所定方向に沿って移動させる複数の駆動手段を並列に備え、連結部材を介して電子部品装着装置に取り付けられて用いられる装着ヘッドであって、
前記複数の駆動手段の外周を囲み、かつ前記複数の駆動手段の連結部材に近接している側の配設部分がつなげられて側方に延長された形状の伝熱板を前記複数の駆動手段に取り付け、この延長部に、前記伝熱板を冷却するファンモータを取り付けた装着ヘッド。