JP4018267B2

JP4018267B2 - Surface mount machine

Info

Publication number: JP4018267B2
Application number: JP32554398A
Authority: JP
Inventors: 真浩内山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP2000153484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装機において、特に、ヘッドに取付けられる吸着ノズルを複数種類の中から選択的に使用できるように構成された表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品供給部と所定の作業位置に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用のヘッドを昇降かつ回転可能に装備し、上記ヘッドの下端に取付けられた吸着ノズルにより電子部品を吸着するようにし、部品供給部から部品を吸着した後にヘッドユニットをプリント基板上に移動させて部品を装着するようにした表面実装機は一般に知られている。
【０００３】
この種の表面実装機において、上記吸着ノズルは、吸着すべき部品の種類に応じて交換が必要であり、このような吸着ノズルの交換を実装作業中に効率良く行うべく、本願出願人は、複数の吸着ノズルを放射状に配置したノズル組付ブロックをヘッドに搭載するとともに横軸回りに回動変位可能に取付け、このノズル組付ブロックを回転させることにより、部品の種類等に応じて吸着ノズルを選択的に所定の使用位置にセットできるような表面実装機を提案している（平成１０年特許願第２０５５８５号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の装置によれば、ヘッドに複数の吸着ノズルが交換可能に搭載されているため、ヘッドユニットの移動中に適宜吸着ノズルを交換することができ、効率良く部品を実装することができる。
【０００５】
ところで、上記のような表面実装機では、より多くの種類の部品の実装が可能となるように、ノズル組付ブロックにより多くの種類の吸着ノズルを配置するのが理想である。しかし、この場合には多数の吸着ノズルを配設できる大型のノズル組付ブロックが要求されるため、いきおいヘッドユニットの大型化や重量増大を招く結果となり必ずしも有効ではない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、部品吸着用のヘッドに、複数の吸着ノズルを放射状に配置したノズル組付ブロックを回転可能に搭載した表面実装機において、より多くの種類の吸着ノズルを用いることができ、しかもヘッドユニットの大型化や重量増大を回避できる表面実装機を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、基台の上方に、部品供給部と部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットが配設され、このヘッドユニットに縦軸回りの回転および昇降が可能なノズルシャフトが搭載されるとともに、このノズルシャフトの下端部に、複数の吸着ノズルを配設した回転可能なノズル組付ブロックが備えられた表面実装機において、ノズルシャフトの下端部に脱着可能なホルダーを設け、このホルダーにノズル組付ブロックを回転可能に保持することにより、ホルダーおよびノズル組付ブロックをノズルシャフトに脱着可能なユニット部材とし、このユニット部材の上記ホルダーに、縦軸方向に延びる取付用シャフトを設ける一方、上記ノズルシャフトの下端に、上記取付用シャフトを受入れ可能なコレットと、ノズルシャフトに螺着されるコレット拡縮用のナット部材とを有したコレットチャックとを設け、上記ナット部材の締め付けにより上記取付用シャフトがノズルシャフトに対して固定される一方、当該ナット部材を緩めることによりノズルシャフトに対する取付用シャフトの脱着が許容されるようにし、さらに、上記基台上の所定箇所に、上記ユニット部材を保持可能な交換ステーションを設け、この交換ステーションに、上記ユニット部材を上記ノズルシャフトに対して脱着可能に保持するユニット収納孔を設けるとともに、これらユニット収納孔の上方に、ユニット部材の所定の脱着位置にノズルシャフトを配置した状態で、上記コレットチャックのナット部材と係合してナット部材の回転を阻止するナット固定部材を設け、このナット固定部材を、上記ナット部材と係合状態となる作動位置と非係合状態となる退避位置とに変位可能に設けたものである（請求項１）。なお、このような装置において、ノズル組付けブロックは、吸着ノズルを放射状に備え、横軸回りに回転可能に保持された構成とされる（請求項２）。
【０００８】
このような装置によれば、ユニット部材の交換が可能であるため、複数種のユニット部材、例えば、種類が異なるノズル組付ブロックを備えた複数種のユニット部材を予め用意し、これらユニット部材を選択的にノズルシャフトに装着することで、ヘッドユニットの大型化や重量増大を招くことなく、より多くの種類の吸着ノズルを用いることができる。
しかも、コレットチャックのナット部の締め付け、あるいはナット部材を緩めることにより、ノズルシャフトに対して容易にユニット部材を脱着することができ、基台上に設けられた交換ステーションとの間でユニット部材の自動交換が可能となっているので、ユニット部材の交換を迅速に行うことができる。すなわち、ユニット部材の取外しの際には、ユニット部材をユニット収納孔内に配置するとともにナット固定部材を作動位置にセットし、この状態でノズルシャフトを回転させればコレットチャックのナット部材が緩み、その後、ノズルシャフトを上昇させることによりノズルシャフトからユニット部材を取り外すことができる。また、これと逆の動作を行うことによりノズルシャフトにユニット部材を取付けることができる。
【００１２】
なお、上記の表面実装機においては、ノズルシャフトに、その下端に開口する負圧供給用の通路を設ける一方、ユニット部材のホルダーに、取付用シャフトの先端に開口して各吸着ノズルに連通可能な負圧供給のための通路を設け、ノズルシャフトにユニット部材が固定された状態で、ノズルシャフト及び取付用シャフト内の両通路が連通するように構成するのが望ましい（請求項３）。
【００１３】
このようにすれば、ユニット部材を脱着可能な構成としながらも、適切に部品吸着用の負圧を吸着ノズルに供給することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の全体を概略的に示している。この図において、基台１上には、搬送ラインを構成するコンベア２が配置され、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送されて所定の作業位置で停止されるようになっている。
【００１６】
上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は、例えば、多数列のテープフィーダー４ａを備えており、各テープフィーダー４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００１７】
また、上記基台１の上方には、電子部品搭載用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板３の所定の作業位置とにわたって移動可能とされ、当実施形態ではＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１８】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分１６（図３に示す）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転してヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１９】
また、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ１０，１７が設けられており、これによって上記ヘッドユニット５の移動位置検出がなされるようになっている。
【００２０】
さらに、上記基台１には、ヘッドユニット５により吸着された電子部品の吸着状態を認識するための部品認識カメラ１８が設けられ、ヘッドユニット５が部品吸着後にこの部品認識カメラ１８の上方に移動することにより部品認識カメラ１８で吸着部品が撮像されるようになっている。なお、部品認識カメラ１８は、一方側（図１では下側）の部品供給部４の中央部分であって、各テープフィーダー４ａの先端部分、すなわち部品取出し位置に並べて配設されている。これにより一方側の部品供給部４から部品を吸着する場合には、部品吸着後、ヘッドユニット５がＸ軸方向に移動するだけで速やかに部品の撮像が行われ得るようになっている。
【００２１】
また、上記基台１には、上記ヘッドユニット５に装着される後記ノズルユニット３０を交換可能に保持する交換ステーション１９が配設され、ノズルユニット３０の交換時には、この交換ステーション１９の上方にヘッドユニット５がセットされるようになっている。なお、交換ステーション１９の構成については後に詳述する。
【００２２】
図２〜図４は、上記ヘッドユニット５の具体的な構造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニット５には、下方部に複数の吸着ノズルを具備したヘッド２０ａ，２０ｂが搭載されている。
【００２３】
各ヘッド２０ａ，２０ｂは、内部に負圧を導くための通路を有した中空状のノズルシャフト２１を有しており、このノズルシャフト２１がヘッドユニット５のフレーム５ａに縦軸方向の昇降及び縦軸回りの回転が可能に支持されている。そして、このノズルシャフト２１の下方部にノズルユニット３０（ユニット部材）が固定され、このノズルユニット３０に搭載されたノズル組付ブロック３１に複数の吸着ノズルが組付けられ、当実施形態では６個の吸着ノズル２２〜２７（図６に示す）が組付けられている。ノズル組付ブロック３１は、横軸回りに回動可能となっていて、この回動変位により上記吸着ノズル２２〜２７のうち一の吸着ノズルを選択的に所定の使用位置にセットするように、ノズル組付ブロック３１の周囲に各吸着ノズル２２〜２７が放射状に配設されている。
【００２４】
上記ヘッドユニット５には、さらに、各ノズルシャフト２１を昇降させるＺ軸駆動機構と、ノズルシャフト２１を回転させるＲ軸駆動機構と、各ノズルシャフト２１の内部に負圧を供給する負圧供給系統とが各ヘッド２０ａ，２０ｂ毎に設けられている。
【００２５】
上記Ｚ軸駆動機構は、フレーム５ａの左右両側上部にそれぞれ固定される駆動源としてのサーボモータ３５と、上下方向に延びてフレーム５ａに対して昇降自在に支持されるラック３６とを有し、このラック３６がブラケット３７を介してノズルシャフト２１の上端部に移動可能に連結されるとともに、上記サーボモータ３５の出力軸にピニオン３８が装着され、このピニオン３８が上記ラック３６に噛合することにより構成されている。すなわち、上記サーボモータ３５の作動によりピニオン３８が回転すると、これに伴いラック３６とノズルシャフト２１とがフレーム５ａに対して一体に昇降するようになっている。
【００２６】
一方、上記Ｒ軸駆動機構は、フレーム５ａの中央部分にそれぞれ固定される駆動源としてのサーボーモータ４０と、その出力軸に装着されるギア４１と、上記ノズルシャフト２１に装着されて上記ギア４１に噛合するギア４２とを有し、上記サーボーモータ４０の作動によりノズルシャフト２１を回転駆動するように構成されている。
【００２７】
上記負圧供給系統は、各ヘッド２０ａ，２０ｂ別に真空発生器を備え、バルブ等を介して上記各ノズルシャフト２１内の通路２１ａに負圧を供給し得るようになっている。
【００２８】
さらに、上記ヘッドユニット５には、上記フレーム５ａの下端部に水平に突出する当り板６が連設されている。この当り板６には、上下方向に貫通する２つの円形開口部６ａがＸ軸方向に並べて形成されており、各開口部６ａに上記ノズルシャフト２１がそれぞれ貫通している。各開口部６ａの周囲には、図２及び図３に示すように、後述するノズルユニット３０の回転体６２を固定するための固定装置４４と、回転体６２の凸部６２ｂを検出するためのセンサ４３とが配設されている。
【００２９】
上記固定装置４４は、エアシリンダからなり、図３に示すようにフレーム５ａの裏面（図３では右側）に固定されているとともに、ピストンロッド４４ａがフレーム５ａに形成された貫通孔を介して進退可能な構成となっており、図外のバルブ手段によりエアの給排が切り換えられることにより作動するようになっている。そして、エアが供給される固定装置４４の作動状態では、上記ピストンロッド４４ａが突出して開口部６ａの周縁部分に達する一方、エアが排出される固定装置４４の停止状態では、図外のばねによる付勢力によりピストンロッド４４ａがフレーム５ａ内に退避するようになっている。
【００３０】
図５及び図６は、ノズルシャフト２１の下部の具体的な構造を示している。これらの図において、ノズルシャフト２１の下端部にはノズルユニット３０が取付けられている。
【００３１】
ノズルユニット３０は、ノズル組付ブロック３１と、このノズル組付ブロック３１を保持するための逆Ｕ字型のホルダー３２とを有しており、ホルダー３２を介して上記ノズルシャフト２１の下端部に取付けられている。
【００３２】
具体的には、上記ノズルシャフト２１の下端部にコレットチャック４５が設けられ、ホルダー３２の上部に突設された取付用シャフト３３がこのコレットチャック４５により保持されることにより、ノズルユニット３０がノズルシャフト２１に脱着可能に取付けられている。
【００３３】
コレットチャック４５は、図７に示すように、ノズルシャフト２１の下端部に固定される筒状のアダプタ４６と、このアダプタ内に挿入され、上記取付用シャフト３３の受入部４７ａを有したコレット４７と、上記アダプタ４６に螺合装着されて上記コレット４７を縦軸方向に変位させるナット４８とからなり、上記アダプタ４７の中空部分およびコレット４７の外形が共に下方に向かって先広がりの形状とされることにより構成されている。すなわち、上記コレット４７の受入部４７ａに取付用シャフト３３を挿入して上記ナット４８を締め付けると、アダプタ４６に対してコレット４７が上方に押し上げられてコレット４７が縮径状態となり、これにより取付用シャフト３３がコレットチャック４５により離脱不能に保持される。一方、ナット４８が緩められると、コレット４７が下方に戻されてコレット４７が拡径状態となり、これによりコレットチャック４５に対する取付用シャフト３３の脱着が許容されるようになっている。
【００３４】
上記ホルダー３２には、図５及び図６に示すように、横軸４９が回転自在に横架され、この横軸４９に上記ノズル組付ブロック３１が固着されることにより、ノズル組付ブロック３１が回動変位可能に保持されている。
【００３５】
ノズル組付ブロック３１には、横軸４９と直交する方向に延びる複数のノズル組付凹部５０が回転方向に等間隔で形成されており、これらノズル組付凹部５０に吸着ノズル２２〜２７が嵌入、固定されることにより各吸着ノズル２２〜２７がノズル組付ブロック３１に放射状に組付けられている。そして、ブロック駆動機構によりノズル組付ブロック３１が横軸４９回りに回転駆動されることにより、これら吸着ノズル２２〜２７のうち一の吸着ノズルが選択的に所定の使用位置、つまりヘッド２０ａ，２０ｂの下端（図５，図６では吸着ノズル２２の位置）に配置されるようになっている。
【００３６】
また、ノズル組付ブロック３１には、各ノズル組付凹部５０に対応して横軸４９と平行に延びる通路５２が形成されている。これらの通路５２は、一端側がノズル組付凹部５０に装着された各吸着ノズル２２〜２７内に連通している一方、他端側がノズル組付ブロック３１の端部（図５では右側端部）に開口している。そして、上記所定の使用位置に吸着ノズル２２〜２７がセットされると、この位置にセットされた吸着ノズル２２〜２７に対応する通路５２のみが、ホルダー３２内に形成された通路５３と連通するようになっている。なお、通路５３は、図５に示すように、上記取付用シャフト３３内を通じてその上部に開口しており、上述のようにノズルシャフト２１にノズルユニット３０が装着された状態では、上記通路５３がノズルシャフト２１内の通路２１ａと連通し、これにより当該使用位置にセットされた吸着ノズル２２〜２７に部品吸着のための負圧が供給されるようになっている。
【００３７】
また、ノズル組付ブロック３１には、吸着ノズル２２〜２７を位置決めするための係合穴５５が各ノズル組付凹部５０の側方部分に形成されるとともに、この係合穴５５に係合可能なラック軸からなる先窄まりの位置決め部材５６がホルダー３２に昇降可能に支持されている。さらに、このラック軸５６に噛合するピニオン５７がホルダー３２内に回転自在に支持され、このピニオン５７を挟んで上記位置決め部材５６の反対側に、ピニオン５７に噛合するラック軸からなる駆動部材５８が昇降可能に配設されている。そして、この駆動部材５８の下方に圧縮ばね５９が配設されることにより、駆動部材５８が上方に、置決め部材５６が下方にそれぞれ付勢されて、駆動部材５８の上部が上記ホルダー３２の上方に突出した状態に保持される一方、位置決め部材５６がノズル組付ブロック３１の係合穴５５に係合している。
【００３８】
上記ホルダー３２には、その上部にボス部６０が突設され、このボス部６０に上記取付用シャフト３３が嵌入装着されるとともに、このボス部６０にベアリングを介してギア６１が相対回転可能に装着され、さらにこのギア６１の上部に、回転体６２が一体に組付けられている。回転体６２は、円盤状に形成されていて、その周面一箇所には固定用溝６２ａが刻設され、また上部には固定用溝６２ａの位置を検出するための検出用凸部６２ｂが立設されている。なお、固定用溝６２ａと検出用凸部６２ｂとは回転体６２の周方向に略９０°だけオフセットされており（図９参照）、凸部６２ｂを検出する上記センサ４３は、固定用溝６２ａが丁度固定装置４４に対向したときに検出用凸部６２ｂを検出するように設けられている。
【００３９】
また、ホルダー３２の上記ボス部６０の側部には、縦軸方向に延びる伝動シャフト６３が回転自在に支持されており、この伝動シャフト６３の上端に一体に設けられたギア６４が上記ギア６１に噛合しているとともに、この伝動シャフト６３の下端に一体に設けられたベベルギア６５が、上記ノズル組付ブロック３１の一端側に一体に組付けられたベベルギア６６に噛合している。
【００４０】
すなわち、上記ヘッドユニット５では、通常の実装動作中は、図５及び図６に示す位置、すなわちホルダー３２の駆動部材５８が上記当り板６に非接触となる特定の高さ位置を上昇端位置とし、この位置の下方でノズルユニット３０が昇降駆動されながら部品の実装が行われる。この際には、上記圧縮ばね５９により位置決め部材５６が付勢されてノズル組付ブロック３１の係合穴５５に位置決め部材５６が係合した状態が保持され、これにより特定の吸着ノズル２２〜２７が使用位置にセットされた状態が保持される。
【００４１】
そして、吸着ノズル２２〜２７の交換時には、図８に示すように、ノズルユニット３０が上記上昇端位置よりもさらに上方のノズル交換位置まで引き上げられる。このようにノズルユニット３０がノズル交換位置まで引き上げられると、ホルダー３２のボス部６０が開口部６ａを介して上記当り板６の上方に配置されるとともに、駆動部材５８が当り板６に当接して押し下げられ、これにより位置決め部材５６が上昇させられて係合穴５５から離脱する。
【００４２】
次いで、図９に示すように、固定装置４４の作動によりピストンロッド４４ａの先端が回転体６２の固定用溝６２ａ内に突入させられるとともに、上記Ｒ軸回転機構の作動によりノズルシャフト２１が回転させられ、これにより吸着ノズル２２〜２７の交換が行われる。つまり、ピストンロッド４４ａが固定用溝６２ａ内に突入して回転体６２に係合すると、フレーム５ａに対する回転体６２の相対回転が阻止される。そのため、ノズルシャフト２１が回転駆動されると、回転体６２に対してホルダー３２が相対的に回転してギア６４がギア６１の回りを公転し、これにより伝動シャフト６３が回転するとともにその回転がベベルギア６５，６６を介してノズル組付ブロック３１に伝動される。その結果、ノズル組付ブロック３１が回転して吸着ノズル２２〜２７の交換が行われる。
【００４３】
そして、吸着ノズル交換後は、上記固定装置４４が停止状態に切り換えられるとともに、ノズルユニット３０が上昇端位置にリセットされ、これにより上記位置決め部材５６が圧縮ばね５９の付勢力により押し下げられて係合穴５５に係合し、交換後の吸着ノズル２２〜２７が上記使用位置に保持されることとなる。
【００４４】
図１０乃至図１２は、上記交換ステーション１９の具体的な構造を示している。これらの図に示すように、交換ステーション１９には、交換用の上記ノズルユニット３０を保持するための複数のユニット収納孔７１を備えたステーション本体７０が設けられており、各ユニット収納孔７１にノズルユニット３０が交換可能な状態、具体的には上記取付用シャフト３３が鉛直上方に配置される状態で収納、保持されている。なお、当実施形態では、６つのユニット収納孔７１がステーション本体７０に設けられ、これらユニット収納孔７１が、図１０に示すようにＸ軸方向に２行、Ｙ軸方向に３列の配置で設けられている。
【００４５】
ステーション本体７０は、上記基台１上に立設されたガイドロッド７２に昇降可能に取付けられているとともに、基台１に固定されたエアシリンダ７３のロッド７３ａ先端に取付用フランジ７４を介して連結されている。これにより上記エアシリンダ７３の駆動に応じて、図１１及び図１２に示す下降位置とこの位置から上昇した所定のユニット交換位置とに変位し得るようになっている。
【００４６】
また、上記ステーション本体７０には、ユニット交換時に上記コレットチャック４５のナット４８を固定するための一対のナット固定部材８０が搭載されている。ナット固定部材８０は、Ｙ軸方向に延びる細長の基体８１に、上記ナット４８に係合可能な係合片８２を備えたもので、各係合片８２は、図１０に示すように、Ｙ軸方向に並設される各ユニット収納孔７１に対応して複数（図示の例では３つ）設けられている。また、各ナット固定部材８０は、係合片８２同士がＸ軸方向に対向するように各ユニット収納孔７１の外側に配置されている。
【００４７】
各ナット固定部材８０は、基体８１の両側（Ｙ軸方向両側）に連結されたアーム８３を介して、ステーション本体７０の側面に固定されたＹ軸方向のガイド８５に移動可能に装着されているとともに、取付用フランジ８４を介して、ステーション本体７０側面に固定されたエアシリンダ８６のロッド８６ａの先端に連結されている。これにより、上記エアシリンダ８６の駆動に応じてステーション本体外側の退避位置と、上記係合片８２がユニット収納孔７１の上方に臨む所定のナット固定位置とにわたって変位可能となっている。なお、当実施形態では、コレットチャック４５のナット４８は平面視で方形とされており、そのため、上記係合片８２の係合面は、ナット４８の側面と当接可能な平端面とされている（図１４参照）。
【００４８】
上記の表面実装機によると、通常は、部品供給部４と所定の作業位置にセットされたプリント基板３との間でヘッドユニット５が移動させられながら、各ヘッド２０ａ，２０ｂの吸着ノズル２２〜２７により部品供給部４から部品がピックアップされてプリント基板３に実装される。この際、必要な場合には、上述したように、各ヘッド２０ａ，２０ｂにおいてノズルユニット３０のノズル組付ブロック３１が回転駆動され、これにより吸着ノズル２２〜２７が交換されながら部品の実装が行われる。
【００４９】
そして、例えば、生産ロットの変更によりプリント基板３の種類が変更されると、ヘッドユニット５が上記交換ステーション１９の上方に配置されてノズルユニット３０の交換が行われる。
【００５０】
具体的には、まず、ヘッド２０ａ，２０ｂに搭載されている交換すべきノズルユニット３０が、空のユニット収納孔７１の上方に配置されるようにヘッドユニット５が移動する。そして、エアシリンダ７３の作動によりステーション本体７０が上昇駆動されて所定のユニット交換位置にセットされるとともに、ヘッドユニット５のＺ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が下降させられ、これによりノズルユニット３０がユニット収納孔７１内に挿入される。
【００５１】
次いで、エアシリンダ８６の作動により上記ナット固定部材８０が図１３に示すように退避位置からナット固定位置に変位させられ、図１４に示すように係合片８２が上記コレットチャック４５のナット４８に係合させられる。
【００５２】
そして、ヘッドユニット５のＲ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が所定角度だけ回転駆動され、これによりナット４８が緩められる。つまり、ナット固定部材８０によりナット４８が固定されているため、Ｒ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が回転駆動されると、これと一体にアダプタ４６がナット４８に対して相対回転し、これによりナット４８が緩められることとなる。
【００５３】
次いで、ナット固定部材８０が退避位置にリセットされ、その後、Ｚ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が上昇させられる。このようにノズルシャフト２１を上昇させると、上記のようにナット４８が緩められいるためにコレットチャック４５から取付用シャフト３３が離脱し、これによりノズルユニット３０がノズルシャフト２１から取外され、当該ノズルユニット３０はそのままユニット収納孔７１内に載置、保持されることとなる。
【００５４】
ノズルシャフト２１からノズルユニット３０が取外されると、ステーション本体７０が一旦下降してヘッドユニット５が移動し、次に装着すべきノズルユニット３０の上方にノズルシャフト２１が配置されるとともに、再度ステーション本体７０が上昇し、Ｚ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が下降させられ、これにより当該ノズルユニット３０の取付用シャフト３３がコレットチャック４５のコレット４７内に挿入される。
【００５５】
そして、エアシリンダ８６の作動により上記ナット固定部材８０がナット固定位置に変位させられるとともに、ヘッドユニット５のＲ軸駆動機構の作動によりノズルシャフト２１が取外し時とは逆の方向に所定角度だけ回転駆動され、これによりナット４８が締め付けられる。このようにナット４８が締め付けられると、コレットチャック４５からの取付用シャフト３３の離脱が不能となり、新たなノズルユニット３０がノズルシャフト２１に取付けられる。これによりノズルユニット３０の交換が完了し、以後、上記ステーション本体７０が下降位置にリセットされる。
【００５６】
なお、上記のようなノズルユニット３０の交換動作において、必要な場合には、各ヘッド２０ａ，２０ｂのノズルユニット３０の交換が同時に行われる。
【００５７】
以上説明したように、上記の表面実装機では、吸着ノズル２２〜２７を放射状に配置したノズル組付ブロック３１をノズルシャフト２１の下端部に設け、ノズル組付ブロック３１を回転駆動することにより吸着ノズル２２〜２７を選択的に使用できるようになっているので、ヘッドユニット５の移動中を利用して吸着ノズル２２〜２７を交換することができ、効率良く部品を実装することができる。
【００５８】
しかも、上記ノズル組付ブロック３１をホルダー３２に回転可能に組付けたノズルユニット３０を構成し、このノズルユニット３０をノズルシャフト２１に脱着可能とすることにより、ノズル組付ブロック３１の交換が可能となっているので、複数種類のノズルユニット３０を予め容易してこれらを適宜交換することにより、ヘッドユニット５の大型化や重量の増大を伴うことなく、より多くの種類の吸着ノズルを用いて部品を実装することができる。
【００５９】
特に、上記の表面実装機では、基台１上にノズルユニット３０の交換ステーション１９を設け、上述のように、ここでノズルユニット３０を自動的に交換できるようにしているので、作業者によるノズルユニット３０の交換作動が不要であり、ノズルユニット３０を脱着可能に備えた装置における実装動作の完全自動化が達成されるという特徴がある。
【００６０】
なお、上記実施形態では、ノズルシャフト２１の下端部にコレットチャック４５を設け、ノズルユニット３０の取付用シャフト３３をこのコレットチャック４５により保持することにより、ノズルシャフト２１にノズルユニット３０を脱着可能に取付けるようにしているが、ノズルシャフト２１に対するノズルユニット３０の取付け構造はこれに限られるものではなく、脱着可能な構造であれば他の構造を採用してもよい。例えば、ノズルシャフト２１に一対の板ばねを設け、この板ばねにより取付用シャフト３３を挾持するとともに、外力に応じてノズルユニット３０を脱着できるようにしてもよい。この場合には、上記交換ステーション１９に、ノズルユニット３０をロックする機構を設け、ノズルユニット３０の脱着時にはノズルユニット３０をロックしてノズルシャフト２１を昇降させ、こによりノズルユニット３０に対してノズルシャフト２１を抜き差しするようにし、ノズルユニット交換後は、ロックを解除してノズルユニット３０を取り出せるようにすればよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ノズルシャフトの下端部に、複数の吸着ノズルを配設したノズル組付ブロックを備えた表面実装機において、ノズルシャフトの下端部に脱着可能なホルダーを設け、このホルダーにノズル組付ブロックを回転可能に保持することにより、ホルダーおよびノズル組付ブロックをノズルシャフトに脱着可能なユニット部材としたので、複数種のユニット部材を予め用意し、これらユニット部材を選択的にノズルシャフトに装着することで、ヘッドユニットの大型化や重量増大を招くことなく、より多くの種類の吸着ノズルを用いて部品の実装を行うことができる。
【００６３】
特に、ユニット部材のホルダーに、縦軸方向に延びる取付用シャフトを設ける一方、上記ノズルシャフトの下端に、取付用シャフトを受入れ可能なコレットと、ノズルシャフトに螺着されるコレット拡縮用のナット部材とを有したコレットチャックを設け、ナット部材の締め付けにより取付用シャフトをノズルシャフトに固定し、ナット部材を緩めることによりノズルシャフトに対する取付用シャフトの脱着を許容するように構成し、これによってコレットチャックのナット部の締め付け、あるいはナット部材を緩めることにより、ノズルシャフトに対して容易にユニット部材を脱着することができるようにした上で、さらに基台上の所定箇所に、ユニット部材を保持可能な交換ステーションを設け、この交換ステーションに、ユニット部材をノズルシャフトに対して脱着可能に保持するユニット収納孔を設けるとともに、ユニット部材の所定の脱着位置にノズルシャフトを配置した状態で、コレットチャックのナット部材と係合してナット部材の回転を阻止するナット固定部材を設け、このナット固定部材を、ナット部材と係合状態となる作動位置と非係合状態となる退避位置とに変位可能に構成することにより、ユニット部材の自動交換を可能としているので、ユニット部材の交換を迅速に行うことができる。
【００６５】
なお、上記の構成において、ノズルシャフトに、その下端に開口する負圧供給用の通路を設ける一方、ユニット部材のホルダーに、取付用シャフトの先端に開口して各吸着ノズルに連通可能な負圧供給のための通路を設け、ノズルシャフトにユニット部材が固定された状態で、ノズルシャフト及び取付用シャフト内の両通路が連通するように構成すれば、ユニット部材を脱着可能な構成としながらも、適切に部品吸着用の負圧を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機を示す平面略図である。
【図２】ヘッドユニットの構成を示す正面図（一部断面図）である。
【図３】ヘッドユニットの構成を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ヘッドユニットの構成を示す平面図である。
【図５】ノズルシャフト下部の具体的な構造を示す断面図である。
【図６】ノズルシャフト下部の具体的な構造を示す図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】コレットチャックの構成を示す断面図である。
【図８】吸着ノズル交換時のノズルシャフト下部の構造を示す図５に対応する図である。
【図９】ノズルユニットの回転体と固定装置とセンサとの関係を示す平面図である。
【図１０】交換ステーションの構成を示す平面図である。
【図１１】交換ステーションの構成を示す図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】交換ステーションの構成を示す図１０のＤ矢視図（一部断面図）である。
【図１３】ナット固定部材の作動状態を説明するための図１２に対応する図である。
【図１４】コレットチャックのナットとナット固定部材の係合片との関係を示す図１３のＥ矢視図である。
【符号の説明】
５ヘッドユニット
５ａフレーム
２０ａ，２０ｂヘッド
２１ノズルシャフト
２２〜２７吸着ノズル
３０ノズルユニット
３１ノズル組付ブロック
３２ホルダー
３３取付用シャフト
４５コレットチャック
４６アダプタ
４７コレット
４８ナット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface mounter, and more particularly to a surface mounter configured such that a suction nozzle attached to a head can be selectively used from a plurality of types.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a suction unit mounted on the lower end of the head has been equipped with a head for picking up and rotating a component on a head unit that can move over a component supply unit and a printed circuit board positioned at a predetermined work position. In general, a surface mounting machine is known in which an electronic component is picked up by the above-described method, and after the component is picked up from a component supply unit, the head unit is moved onto a printed board to mount the component.
[0003]
In this type of surface mounting machine, the suction nozzle needs to be replaced depending on the type of component to be sucked, and in order to efficiently replace such a suction nozzle during mounting work, A nozzle assembly block in which a plurality of suction nozzles are arranged radially is mounted on the head and mounted so as to be able to rotate and displace around the horizontal axis, and by rotating this nozzle assembly block, the suction nozzles can be selected according to the type of parts. Has been proposed (Japanese Patent Application No. 205585).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above apparatus, since the plurality of suction nozzles are exchangeably mounted on the head, the suction nozzles can be appropriately replaced during the movement of the head unit, and components can be efficiently mounted.
[0005]
By the way, in the surface mounting machine as described above, it is ideal to arrange many kinds of suction nozzles in the nozzle assembly block so that more kinds of parts can be mounted. However, in this case, since a large nozzle assembly block capable of arranging a large number of suction nozzles is required, the head unit is suddenly increased in size and weight, which is not always effective.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and more in a surface mounter in which a nozzle assembly block in which a plurality of suction nozzles are radially arranged is rotatably mounted on a component suction head. It is an object of the present invention to provide a surface mounter that can use this kind of suction nozzle and can avoid the increase in size and weight of the head unit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a head unit that is movable above a base and can be moved between a component supply unit and a component mounting unit. The head unit can be rotated and raised / lowered about a vertical axis. In a surface mount machine equipped with a rotatable nozzle assembly block in which a plurality of suction nozzles are arranged at the lower end portion of the nozzle shaft, the nozzle shaft is detachable from the lower end portion of the nozzle shaft. By providing a holder and holding the nozzle assembly block rotatably in this holder, the holder and the nozzle assembly block are made a unit member that can be attached to and detached from the nozzle shaft,The holder of the unit member is provided with a mounting shaft extending in the vertical axis direction, and a collet capable of receiving the mounting shaft at the lower end of the nozzle shaft, and a collet expansion / contraction nut screwed to the nozzle shaft A collet chuck having a member is provided, and the mounting shaft is fixed to the nozzle shaft by tightening the nut member. On the other hand, loosening the nut member allows the mounting shaft to be detached from the nozzle shaft. Further, a replacement station capable of holding the unit member is provided at a predetermined position on the base, and a unit housing hole for holding the unit member detachably with respect to the nozzle shaft in the replacement station. And a unit member above these unit storage holes. A nut fixing member that engages with the nut member of the collet chuck and prevents rotation of the nut member is provided in a state where the nozzle shaft is disposed at a predetermined detaching position. The nut fixing member is engaged with the nut member. Displaceable between the actuated position and the retracted position(Claim 1). In such an apparatus, the nozzle assembly block has a configuration in which suction nozzles are provided radially and are held rotatably around the horizontal axis (claim 2).
[0008]
  According to such an apparatus, since it is possible to replace the unit members, a plurality of types of unit members, for example, a plurality of types of unit members having different types of nozzle assembly blocks are prepared in advance, By selectively mounting on the nozzle shaft, more types of suction nozzles can be used without increasing the size and weight of the head unit.
  In addition, by tightening the nut portion of the collet chuck or loosening the nut member, the unit member can be easily detached from the nozzle shaft, and the unit member can be connected to an exchange station provided on the base. Since automatic replacement is possible, the unit member can be replaced quickly. That is, when removing the unit member, the unit member is placed in the unit housing hole and the nut fixing member is set at the operating position. When the nozzle shaft is rotated in this state, the collet chuck nut member is loosened, Thereafter, the unit member can be removed from the nozzle shaft by raising the nozzle shaft. Further, the unit member can be attached to the nozzle shaft by performing the reverse operation.
[0012]
  In additionIn the above surface mounter, the nozzle shaft is provided with a negative pressure supply passage that opens at the lower end thereof, while the unit member holder can open at the tip of the mounting shaft and communicate with each suction nozzle. It is desirable that a passage for supplying a negative pressure is provided, and that the passages in the nozzle shaft and the mounting shaft communicate with each other in a state where the unit member is fixed to the nozzle shaft.3).
[0013]
If it does in this way, the negative pressure for component adsorption | suction can be appropriately supplied to an adsorption | suction nozzle, being set as the structure which can remove | desorb a unit member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 schematically shows an entire surface mounter (hereinafter abbreviated as a mounter) according to an embodiment of the present invention. In this figure, a conveyor 2 constituting a conveyance line is arranged on a base 1, and a printed board 3 is conveyed on the conveyor 2 and stopped at a predetermined work position.
[0016]
A component supply unit 4 is disposed on the side of the conveyor 2. The component supply unit 4 includes, for example, multiple rows of tape feeders 4a, and each tape feeder 4a stores and holds small pieces of electronic components such as ICs, transistors, and capacitors at predetermined intervals. Are arranged so as to be led out from the reel, and a feeding mechanism is provided at the tape feeding end, so that the tape is intermittently fed as a part is picked up by the head unit 5 described later.
[0017]
A head unit 5 for mounting electronic components is provided above the base 1. The head unit 5 can be moved over a predetermined working position of the component supply unit 4 and the printed circuit board 3, and in this embodiment, the X-axis direction (the direction of the conveyor 2) and the Y-axis direction (the X-axis on the horizontal plane) It is possible to move in an orthogonal direction.
[0018]
That is, a pair of fixed rails 7 extending in the Y-axis direction and a ball screw shaft 8 that is rotationally driven by a Y-axis servo motor 9 are disposed on the base 1, and a head unit is disposed on the fixed rail 7. A support member 11 is disposed, and a nut portion 12 provided on the support member 11 is screwed onto the ball screw shaft 8. The support member 11 is provided with a guide member 13 extending in the X-axis direction and a ball screw shaft 14 driven by an X-axis servo motor 15 so that the head unit 5 can move on the guide member 13. A nut portion 16 (shown in FIG. 3) that is held and provided in the head unit 5 is screwed onto the ball screw shaft 14. Then, the ball screw shaft 8 is rotated by the operation of the Y-axis servo motor 9 to move the support member 11 in the Y-axis direction, and the ball screw shaft 14 is rotated by the operation of the X-axis servo motor 15 to thereby rotate the head unit 5. Moves in the X-axis direction with respect to the support member 11.
[0019]
The Y-axis servo motor 9 and the X-axis servo motor 15 are provided with encoders 10 and 17, respectively, so that the moving position of the head unit 5 can be detected.
[0020]
Further, the base 1 is provided with a component recognition camera 18 for recognizing the suction state of the electronic component sucked by the head unit 5, and the head unit 5 moves above the component recognition camera 18 after picking up the component. By doing so, the component recognition camera 18 images the suction component. The component recognition camera 18 is arranged at the central portion of the component supply unit 4 on one side (the lower side in FIG. 1), and arranged side by side at the tip portion of each tape feeder 4a, that is, the component extraction position. As a result, when picking up a component from the component supply unit 4 on one side, the component can be picked up quickly only by moving the head unit 5 in the X-axis direction after picking up the component.
[0021]
Further, the base 1 is provided with an exchange station 19 for holding a later-described nozzle unit 30 attached to the head unit 5 in a replaceable manner. When the nozzle unit 30 is exchanged, the head is located above the exchange station 19. Unit 5 is set. The configuration of the exchange station 19 will be described in detail later.
[0022]
2 to 4 show a specific structure of the head unit 5. In these drawings, the head unit 5 is mounted with heads 20a and 20b having a plurality of suction nozzles in the lower part.
[0023]
Each of the heads 20a and 20b has a hollow nozzle shaft 21 having a passage for guiding a negative pressure therein. The nozzle shaft 21 is moved up and down in the vertical axis direction and vertically on the frame 5a of the head unit 5. It is supported so that it can rotate around its axis. A nozzle unit 30 (unit member) is fixed to the lower portion of the nozzle shaft 21, and a plurality of suction nozzles are assembled to a nozzle assembly block 31 mounted on the nozzle unit 30. In the present embodiment, six suction nozzles are assembled. Suction nozzles 22 to 27 (shown in FIG. 6) are assembled. The nozzle assembly block 31 is rotatable around the horizontal axis, and by this rotational displacement, one suction nozzle among the suction nozzles 22 to 27 is selectively set at a predetermined use position. The suction nozzles 22 to 27 are arranged radially around the nozzle assembly block 31.
[0024]
The head unit 5 further includes a Z-axis drive mechanism that raises and lowers each nozzle shaft 21, an R-axis drive mechanism that rotates the nozzle shaft 21, and a negative pressure supply system that supplies a negative pressure to each nozzle shaft 21. Are provided for each head 20a, 20b.
[0025]
The Z-axis drive mechanism includes a servo motor 35 as a drive source that is fixed to the upper left and right sides of the frame 5a, and a rack 36 that extends in the vertical direction and is supported so as to be movable up and down with respect to the frame 5a. The rack 36 is movably connected to the upper end of the nozzle shaft 21 via a bracket 37, and a pinion 38 is attached to the output shaft of the servo motor 35. The pinion 38 meshes with the rack 36. It is configured. That is, when the pinion 38 is rotated by the operation of the servo motor 35, the rack 36 and the nozzle shaft 21 are moved up and down integrally with the frame 5a.
[0026]
On the other hand, the R-axis drive mechanism includes a servo motor 40 as a drive source fixed to the center portion of the frame 5a, a gear 41 attached to the output shaft thereof, and a gear 41 attached to the nozzle shaft 21 to the gear 41. The nozzle shaft 21 is rotationally driven by the operation of the servo motor 40.
[0027]
The negative pressure supply system includes a vacuum generator for each of the heads 20a and 20b, and can supply negative pressure to the passages 21a in the nozzle shafts 21 via valves or the like.
[0028]
Further, the head unit 5 is provided with a contact plate 6 that protrudes horizontally at the lower end of the frame 5a. In the contact plate 6, two circular openings 6a penetrating in the vertical direction are formed side by side in the X-axis direction, and the nozzle shaft 21 passes through each opening 6a. As shown in FIGS. 2 and 3, around each opening 6 a, a fixing device 44 for fixing the rotating body 62 of the nozzle unit 30, which will be described later, and a convex portion 62 b of the rotating body 62 are detected. A sensor 43 is provided.
[0029]
The fixing device 44 is composed of an air cylinder, and is fixed to the back surface (right side in FIG. 3) of the frame 5a as shown in FIG. 3, and the piston rod 44a is advanced and retracted through a through hole formed in the frame 5a. It has a possible configuration, and is operated by switching air supply / exhaust by valve means (not shown). In the operating state of the fixing device 44 to which air is supplied, the piston rod 44a protrudes to reach the peripheral portion of the opening 6a. On the other hand, in the stopped state of the fixing device 44 to which air is discharged, a spring (not shown) is used. The piston rod 44a is retracted into the frame 5a by the urging force.
[0030]
5 and 6 show a specific structure of the lower portion of the nozzle shaft 21. FIG. In these drawings, a nozzle unit 30 is attached to the lower end portion of the nozzle shaft 21.
[0031]
The nozzle unit 30 includes a nozzle assembly block 31 and an inverted U-shaped holder 32 for holding the nozzle assembly block 31, and is arranged at the lower end portion of the nozzle shaft 21 via the holder 32. Installed.
[0032]
Specifically, a collet chuck 45 is provided at the lower end of the nozzle shaft 21, and the mounting shaft 33 protruding from the upper portion of the holder 32 is held by the collet chuck 45, so that the nozzle unit 30 is connected to the nozzle unit 30. The shaft 21 is detachably attached.
[0033]
As shown in FIG. 7, the collet chuck 45 includes a cylindrical adapter 46 that is fixed to the lower end of the nozzle shaft 21, and a collet 47 that is inserted into the adapter and has a receiving portion 47 a for the mounting shaft 33. And a nut 48 that is screwed onto the adapter 46 to displace the collet 47 in the longitudinal axis direction, and the hollow portion of the adapter 47 and the outer shape of the collet 47 both have a shape that expands downward. It is constituted by. That is, when the mounting shaft 33 is inserted into the receiving portion 47a of the collet 47 and the nut 48 is tightened, the collet 47 is pushed upward with respect to the adapter 46, thereby reducing the diameter of the collet 47. The shaft 33 is held by the collet chuck 45 so as not to be detached. On the other hand, when the nut 48 is loosened, the collet 47 is returned downward, and the collet 47 is in a diameter-expanded state, thereby allowing the attachment shaft 33 to be attached to and detached from the collet chuck 45.
[0034]
As shown in FIGS. 5 and 6, a horizontal shaft 49 is rotatably mounted on the holder 32, and the nozzle assembly block 31 is fixed to the horizontal shaft 49, whereby the nozzle assembly block 31. Is held so as to be capable of rotational displacement.
[0035]
In the nozzle assembly block 31, a plurality of nozzle assembly recesses 50 extending in the direction orthogonal to the horizontal axis 49 are formed at equal intervals in the rotation direction, and the suction nozzles 22 to 27 are fitted into these nozzle assembly recesses 50. The suction nozzles 22 to 27 are assembled radially to the nozzle assembly block 31 by being fixed. Then, the nozzle assembly block 31 is rotationally driven around the horizontal axis 49 by the block driving mechanism, so that one of the suction nozzles 22 to 27 is selectively set at a predetermined use position, that is, the heads 20a and 20b. It is arranged at the lower end (the position of the suction nozzle 22 in FIGS. 5 and 6).
[0036]
The nozzle assembly block 31 is formed with a passage 52 extending in parallel with the horizontal axis 49 corresponding to each nozzle assembly recess 50. One end of each of the passages 52 communicates with each of the suction nozzles 22 to 27 attached to the nozzle assembly recess 50, and the other end of the passage 52 is the end of the nozzle assembly block 31 (the right end in FIG. 5). Is open. When the suction nozzles 22 to 27 are set at the predetermined use position, only the passage 52 corresponding to the suction nozzles 22 to 27 set at this position communicates with the passage 53 formed in the holder 32. It is like that. As shown in FIG. 5, the passage 53 opens in the upper portion through the mounting shaft 33. When the nozzle unit 30 is mounted on the nozzle shaft 21 as described above, the passage 53 is By communicating with the passage 21a in the nozzle shaft 21, a negative pressure for component suction is supplied to the suction nozzles 22 to 27 set at the use position.
[0037]
Further, the nozzle assembly block 31 is formed with engagement holes 55 for positioning the suction nozzles 22 to 27 in the side portions of the respective nozzle assembly recesses 50 and can be engaged with the engagement holes 55. A tapered positioning member 56 composed of a rack shaft is supported by the holder 32 so as to be movable up and down. Further, a pinion 57 meshing with the rack shaft 56 is rotatably supported in the holder 32, and a drive member 58 comprising a rack shaft meshing with the pinion 57 is disposed on the opposite side of the positioning member 56 across the pinion 57. It is arranged so that it can be raised and lowered. The compression spring 59 is disposed below the drive member 58, so that the drive member 58 is biased upward and the positioning member 56 is biased downward. While being held in a state of protruding upward, the positioning member 56 is engaged with the engagement hole 55 of the nozzle assembly block 31.
[0038]
The holder 32 is provided with a boss portion 60 projecting from the upper portion thereof, and the mounting shaft 33 is fitted and attached to the boss portion 60, and a gear 61 can be rotated relative to the boss portion 60 via a bearing. Further, a rotating body 62 is integrally assembled on the upper portion of the gear 61. The rotating body 62 is formed in a disk shape, and a fixing groove 62a is engraved in one place on the peripheral surface, and a detection convex part 62b for detecting the position of the fixing groove 62a is provided on the upper part. It is erected. Note that the fixing groove 62a and the detection convex portion 62b are offset by approximately 90 ° in the circumferential direction of the rotating body 62 (see FIG. 9), and the sensor 43 that detects the convex portion 62b has the fixing groove 62a. Is provided so as to detect the detection convex portion 62b when it just faces the fixing device 44.
[0039]
A transmission shaft 63 extending in the vertical axis direction is rotatably supported on a side portion of the boss portion 60 of the holder 32, and a gear 64 provided integrally with an upper end of the transmission shaft 63 is a gear 61. The bevel gear 65 integrally provided at the lower end of the transmission shaft 63 is meshed with the bevel gear 66 integrally assembled with one end side of the nozzle assembly block 31.
[0040]
That is, in the head unit 5, during the normal mounting operation, the position shown in FIGS. 5 and 6, that is, the specific height position where the driving member 58 of the holder 32 is not in contact with the contact plate 6 is set to the rising end position. The components are mounted while the nozzle unit 30 is driven up and down below this position. At this time, the positioning member 56 is urged by the compression spring 59, and the state in which the positioning member 56 is engaged with the engagement hole 55 of the nozzle assembly block 31 is maintained, whereby the specific suction nozzles 22 to 27 are retained. Is maintained in the use position.
[0041]
At the time of replacement of the suction nozzles 22 to 27, as shown in FIG. 8, the nozzle unit 30 is pulled up to a nozzle replacement position that is further above the rising end position. When the nozzle unit 30 is pulled up to the nozzle replacement position in this way, the boss portion 60 of the holder 32 is disposed above the contact plate 6 through the opening 6a, and the drive member 58 contacts the contact plate 6. As a result, the positioning member 56 is raised and detached from the engagement hole 55.
[0042]
Next, as shown in FIG. 9, the tip of the piston rod 44a is caused to enter the fixing groove 62a of the rotating body 62 by the operation of the fixing device 44, and the nozzle shaft 21 is rotated by the operation of the R-axis rotating mechanism. Thus, the suction nozzles 22 to 27 are exchanged. That is, when the piston rod 44a enters the fixing groove 62a and engages with the rotating body 62, relative rotation of the rotating body 62 with respect to the frame 5a is prevented. Therefore, when the nozzle shaft 21 is driven to rotate, the holder 32 rotates relative to the rotating body 62 and the gear 64 revolves around the gear 61, thereby rotating the transmission shaft 63 and rotating the gear shaft 63. It is transmitted to the nozzle assembly block 31 via bevel gears 65 and 66. As a result, the nozzle assembly block 31 rotates and the suction nozzles 22 to 27 are replaced.
[0043]
After replacing the suction nozzle, the fixing device 44 is switched to the stop state, and the nozzle unit 30 is reset to the rising end position, whereby the positioning member 56 is pushed down by the urging force of the compression spring 59 and engaged. The suction nozzles 22 to 27 after being engaged with the hole 55 are held in the use position.
[0044]
10 to 12 show a specific structure of the exchange station 19. As shown in these drawings, the replacement station 19 is provided with a station body 70 having a plurality of unit storage holes 71 for holding the replacement nozzle unit 30. The nozzle unit 30 is housed and held in a replaceable state, specifically, in a state where the mounting shaft 33 is disposed vertically above. In this embodiment, six unit storage holes 71 are provided in the station main body 70, and these unit storage holes 71 are arranged in two rows in the X-axis direction and three columns in the Y-axis direction as shown in FIG. Is provided.
[0045]
The station main body 70 is attached to a guide rod 72 erected on the base 1 so as to be movable up and down, and an end of a rod 73a of an air cylinder 73 fixed to the base 1 via an attachment flange 74. It is connected. As a result, in accordance with the driving of the air cylinder 73, it can be displaced to the lowered position shown in FIGS. 11 and 12 and a predetermined unit replacement position raised from this position.
[0046]
The station main body 70 is mounted with a pair of nut fixing members 80 for fixing the nut 48 of the collet chuck 45 when the unit is replaced. The nut fixing member 80 includes an elongated base member 81 extending in the Y-axis direction and an engagement piece 82 that can be engaged with the nut 48. As shown in FIG. A plurality (three in the illustrated example) are provided corresponding to the respective unit storage holes 71 arranged in parallel in the axial direction. Moreover, each nut fixing member 80 is arrange | positioned on the outer side of each unit accommodating hole 71 so that the engagement pieces 82 may oppose X-axis direction.
[0047]
Each nut fixing member 80 is movably attached to a guide 85 in the Y-axis direction fixed to the side surface of the station main body 70 via arms 83 connected to both sides (Y-axis direction both sides) of the base body 81. At the same time, it is connected to the tip of the rod 86a of the air cylinder 86 fixed to the side surface of the station main body 70 via the mounting flange 84. As a result, in accordance with the driving of the air cylinder 86, it can be displaced over a retracted position on the outside of the station main body and a predetermined nut fixing position where the engaging piece 82 faces above the unit housing hole 71. In this embodiment, the nut 48 of the collet chuck 45 has a square shape in plan view. Therefore, the engagement surface of the engagement piece 82 is a flat end surface that can come into contact with the side surface of the nut 48. (See FIG. 14).
[0048]
According to the above surface mounting machine, normally, the head unit 5 is moved between the component supply unit 4 and the printed circuit board 3 set at a predetermined work position, while the suction nozzles 22 to 20 of each head 20a, 20b. The component is picked up from the component supply unit 4 by 27 and mounted on the printed circuit board 3. At this time, if necessary, as described above, the nozzle assembly block 31 of the nozzle unit 30 is rotationally driven in each of the heads 20a and 20b, whereby components are mounted while the suction nozzles 22 to 27 are replaced. Is called.
[0049]
For example, when the type of the printed circuit board 3 is changed by changing the production lot, the head unit 5 is disposed above the replacement station 19 and the nozzle unit 30 is replaced.
[0050]
Specifically, first, the head unit 5 moves so that the nozzle unit 30 to be replaced mounted on the heads 20 a and 20 b is disposed above the empty unit housing hole 71. The station body 70 is driven up by the operation of the air cylinder 73 and set at a predetermined unit replacement position, and the nozzle shaft 21 is moved down by the operation of the Z-axis drive mechanism of the head unit 5, thereby the nozzle unit. 30 is inserted into the unit accommodation hole 71.
[0051]
Next, the operation of the air cylinder 86 displaces the nut fixing member 80 from the retracted position to the nut fixing position as shown in FIG. 13, and the engaging piece 82 is moved to the nut 48 of the collet chuck 45 as shown in FIG. Be engaged.
[0052]
The nozzle shaft 21 is rotationally driven by a predetermined angle by the operation of the R-axis drive mechanism of the head unit 5, thereby loosening the nut 48. That is, since the nut 48 is fixed by the nut fixing member 80, when the nozzle shaft 21 is rotationally driven by the operation of the R-axis drive mechanism, the adapter 46 is rotated relative to the nut 48 integrally therewith. As a result, the nut 48 is loosened.
[0053]
Next, the nut fixing member 80 is reset to the retracted position, and then the nozzle shaft 21 is raised by the operation of the Z-axis drive mechanism. When the nozzle shaft 21 is lifted in this way, the mounting shaft 33 is detached from the collet chuck 45 because the nut 48 is loosened as described above, whereby the nozzle unit 30 is detached from the nozzle shaft 21, The nozzle unit 30 is placed and held in the unit storage hole 71 as it is.
[0054]
When the nozzle unit 30 is removed from the nozzle shaft 21, the station body 70 is once lowered and the head unit 5 is moved. The nozzle shaft 21 is disposed above the nozzle unit 30 to be mounted next, and again. The station body 70 is raised, and the nozzle shaft 21 is lowered by the operation of the Z-axis drive mechanism, whereby the mounting shaft 33 of the nozzle unit 30 is inserted into the collet 47 of the collet chuck 45.
[0055]
Then, the nut fixing member 80 is displaced to the nut fixing position by the operation of the air cylinder 86, and the nozzle shaft 21 is rotated by a predetermined angle in the direction opposite to that at the time of removal by the operation of the R-axis drive mechanism of the head unit 5. Driven, thereby tightening the nut 48. When the nut 48 is tightened in this way, the attachment shaft 33 cannot be detached from the collet chuck 45 and a new nozzle unit 30 is attached to the nozzle shaft 21. Thereby, the replacement of the nozzle unit 30 is completed, and thereafter, the station main body 70 is reset to the lowered position.
[0056]
In the replacement operation of the nozzle unit 30 as described above, when necessary, the nozzle units 30 of the heads 20a and 20b are replaced simultaneously.
[0057]
As described above, in the surface mounting machine described above, the nozzle assembly block 31 in which the suction nozzles 22 to 27 are arranged radially is provided at the lower end portion of the nozzle shaft 21, and the nozzle assembly block 31 is driven to rotate for suction. Since the nozzles 22 to 27 can be selectively used, the suction nozzles 22 to 27 can be replaced while the head unit 5 is moving, and components can be mounted efficiently.
[0058]
Moreover, the nozzle assembly block 31 can be exchanged by configuring the nozzle unit 30 in which the nozzle assembly block 31 is rotatably mounted on the holder 32 and making the nozzle unit 30 detachable from the nozzle shaft 21. Therefore, by replacing a plurality of types of nozzle units 30 in advance and replacing them appropriately, more types of suction nozzles can be used without increasing the size and weight of the head unit 5. Components can be mounted.
[0059]
In particular, in the surface mounting machine described above, the nozzle unit 30 replacement station 19 is provided on the base 1 so that the nozzle unit 30 can be automatically replaced as described above. There is a feature that the replacement operation of the unit 30 is not necessary, and that the mounting operation in the apparatus equipped with the nozzle unit 30 so as to be detachable can be fully automated.
[0060]
In the above embodiment, the collet chuck 45 is provided at the lower end of the nozzle shaft 21, and the mounting shaft 33 of the nozzle unit 30 is held by the collet chuck 45 so that the nozzle unit 30 can be attached to and detached from the nozzle shaft 21. However, the mounting structure of the nozzle unit 30 with respect to the nozzle shaft 21 is not limited to this, and other structures may be adopted as long as the structure is detachable. For example, a pair of leaf springs may be provided on the nozzle shaft 21, and the attachment shaft 33 may be held by the leaf springs, and the nozzle unit 30 may be detachable according to an external force. In this case, the replacement station 19 is provided with a mechanism for locking the nozzle unit 30, and when the nozzle unit 30 is detached, the nozzle unit 30 is locked and the nozzle shaft 21 is moved up and down. The shaft 21 may be inserted and removed, and after replacing the nozzle unit, the lock may be released so that the nozzle unit 30 can be taken out.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a detachable holder at the lower end portion of the nozzle shaft in a surface mount machine including a nozzle assembly block in which a plurality of suction nozzles are arranged at the lower end portion of the nozzle shaft. By holding the nozzle assembly block rotatably in this holder, the holder and nozzle assembly block are made unit units that can be attached to and detached from the nozzle shaft, so multiple types of unit members are prepared in advance and these unit members are selected. In particular, by mounting on the nozzle shaft, it is possible to mount components using more types of suction nozzles without increasing the size and weight of the head unit.
[0063]
  In particular,The holder of the unit member is provided with a mounting shaft extending in the vertical axis direction, and a collet capable of receiving the mounting shaft at the lower end of the nozzle shaft and a collet expansion / contraction nut member screwed to the nozzle shaft. Provided with a collet chuck that has a nut, tightening the nut member to fix the mounting shaft to the nozzle shaft, and loosening the nut member allows the mounting shaft to be attached to and detached from the nozzle shaftAnd by thisBy tightening the nut part of the collet chuck or loosening the nut member, the unit member can be easily detached from the nozzle shaft.In addition, an exchange station that can hold the unit member is provided at a predetermined position on the base, and a unit storage hole that holds the unit member so as to be detachable from the nozzle shaft is provided in the exchange station. A nut fixing member that engages with the nut member of the collet chuck and prevents rotation of the nut member in a state where the nozzle shaft is disposed at a predetermined attachment / detachment position of the unit member, and this nut fixing member is engaged with the nut member. Since the unit member can be automatically replaced by being configured to be displaceable between the operating position in the combined state and the retracted position in the non-engaged state, the unit member can be replaced quickly.
[0065]
  In the above configuration,The nozzle shaft is provided with a negative pressure supply passage that opens at its lower end, while the unit member holder is provided with a negative pressure supply passage that opens at the tip of the mounting shaft and communicates with each suction nozzle. If the unit member is fixed to the nozzle shaft and both the passages in the nozzle shaft and the mounting shaft are configured to communicate with each other, the unit member can be detachably attached, but the negative load for properly adsorbing the component can be obtained. Pressure can be supplied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a surface mounter according to the present invention.
FIG. 2 is a front view (partially sectional view) showing a configuration of a head unit.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing the configuration of the head unit.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a head unit.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a specific structure of a lower portion of a nozzle shaft.
6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5 showing a specific structure of the lower portion of the nozzle shaft.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a collet chuck.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 5 showing the structure of the lower portion of the nozzle shaft when the suction nozzle is replaced.
FIG. 9 is a plan view showing a relationship among a rotating body of the nozzle unit, a fixing device, and a sensor.
FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an exchange station.
11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 10 showing the configuration of the exchange station.
12 is a view (partial cross-sectional view) taken along arrow D of FIG. 10 showing the configuration of the exchange station.
FIG. 13 is a view corresponding to FIG. 12 for explaining an operation state of the nut fixing member.
14 is a view on arrow E in FIG. 13 showing the relationship between the nut of the collet chuck and the engaging piece of the nut fixing member.
[Explanation of symbols]
5 Head unit
5a frame
20a, 20b head
21 Nozzle shaft
22-27 Suction nozzle
30 nozzle unit
31 Nozzle assembly block
32 holders
33 Shaft for mounting
45 Collet chuck
46 Adapter
47 Collet
48 nuts

Claims

A head unit movable between the component supply unit and the component mounting unit is disposed above the base, and a nozzle shaft capable of rotating and moving up and down around the vertical axis is mounted on the head unit. In a surface mounting machine provided with a rotatable nozzle assembly block provided with a plurality of suction nozzles at the lower end of the nozzle, a detachable holder is provided at the lower end of the nozzle shaft, and the nozzle assembly is attached to the holder By holding the block rotatably, the holder and the nozzle assembly block are made a unit member that can be attached to and detached from the nozzle shaft, and the holder of the unit member is provided with a mounting shaft extending in the longitudinal axis direction, A collet capable of receiving the mounting shaft at the lower end of the nozzle shaft and screwed to the nozzle shaft A collet chuck having a collet expansion / contraction nut member, and the mounting shaft is fixed to the nozzle shaft by tightening the nut member, while the nut member is loosened for mounting on the nozzle shaft. An exchange station that can hold the unit member is provided at a predetermined location on the base, and the unit member can be attached to and detached from the nozzle shaft. In the state where the nozzle shaft is disposed at a predetermined attachment / detachment position of the unit member above the unit storage hole, the nut member is engaged with the nut member of the collet chuck to rotate the nut member. A nut fixing member for blocking is provided, and the nut fixing member is connected to the nut. Surface mounting machine is characterized in that arranged to be displaceable in the member and the retracted position as the working position and a disengaged state in which the engaged state.

2. The surface mounting machine according to claim 1, wherein the nozzle assembly block includes the suction nozzles in a radial manner and is rotatably held around a horizontal axis.

The nozzle shaft is provided with a negative pressure supply passage that opens at the lower end thereof, while the unit member holder is open at the tip of the mounting shaft to communicate with each suction nozzle. 3. The surface mounter according to claim 1 , wherein a passage is provided and both the passages in the nozzle shaft and the mounting shaft communicate with each other in a state where the unit member is fixed to the nozzle shaft .