JP4022320B2 - 表面実装機における吸着ノズル変更装置 - Google Patents
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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、ヘッドに取り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する吸着ノズル切換装置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とされたヘッドユニットに、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。この実装機において、ヘッドユニットには上記ヘッドに加えてＺ軸駆動機構（昇降駆動機構）及びＲ軸駆動機構（回転駆動機構）が設けられ、部品吸着時及び部品装着時に上記Ｚ軸駆動機構によりヘッドが昇降されるとともに、必要に応じてＲ軸駆動機構によりヘッドが回転させられて回転角が調節される。
【０００３】
また、この種の実装機では、プリント基板の変更等に伴い吸着すべき部品が変ったときに、それに応じ、ヘッドに取り付けられている吸着ヘッドを開口径の異なるもの等に変更することが必要となる場合がある。
【０００４】
このため、ヘッドに吸着ノズルを着脱可能に取付けるようにするとともに、多数種の交換用ノズルを保持するノズル交換用ステーションを実装機本体に設けておき、ノズル変更の必要が生じたときにヘッドユニットを上記ノズル交換ステーションまで移動させ、ヘッドからのノズルの分離及び新たなノズルの結合等の交換作業を行なうようにしたものは一般に知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにノズル交換用ステーションで交換作業を行なうものでは、その交換作業自体が面倒であるとともに、ノズル交換ステーションへの移動も含めた作業に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題の対策として、ヘッドに複数の吸着ノズルを装備しておくとともに、これらの吸着ノズルの位置を変更可能とし、駆動手段により吸着ノズルの位置を変更することにより選択的に複数ノズルのうちの１つを使用位置とすることができるようにする装置が開発されつつあるが、各吸着ノズルの位置を変更する機構や使用位置で停止される機構の構造が複雑になる等の問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの事情に鑑み、ヘッドに複数の吸着ノズルを装備して、使用する吸着ノズルの変更を容易に行なうことができるようにし、しかも、使用ノズル変更のための構造を比較的簡単なものとすることができる表面実装機における吸着ノズル変更装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、上記切換機構は、ヘッドのノズルシャフト下方部の周囲に縦軸まわりに回転可能に配置された第１ベベルギヤと、ノズル組付ブロックに設けられて上記第１ベベルギヤに噛合する第２ベベルギヤとを備え、第１ベベルギヤの回転が阻止される状態と両ベベルギヤ及びノズル組付けブロックがノズルシャフトとともに縦軸まわりに一体回転する状態とに切換可能とし、上記第１ベベルギヤの回転が阻止される状態ではＲ軸駆動機構によるヘッドの回転に応じて第２ベベルギヤが縦軸回りに公転しつつ横軸回りに回転し、それに伴ってノズル組付ブロックが回動変位するようになっているものである。
【０００９】
この装置によると、ノズル組付ブロックを回動変位することにより吸着ノズルの位置を変更して、複数の吸着ノズルのうちの任意の１つを使用状態とすることができ、かつ、いずれかの吸着ノズルの使用状態で位置決め部材を係合穴に係合することによりこの状態を保持することができる。従って、比較的簡単な構造で、使用に供せられる吸着ノズルの変更と、吸着ノズルの使用状態を維持する機能とが達成される。
【００１０】
また、この装置によると、上記切換機構を上記ノズル変更時用の駆動状態にすれば、ノズル組付ブロックがＲ軸駆動機構の駆動に伴い回動変位することにより上記複数の吸着ノズルの位置が変化し、使用に供せられる吸着ノズルが変更される。また、上記切換機構が実装時用の駆動状態に切換えられると、Ｒ軸駆動機構が駆動されても、ノズルシャフトに対する各吸着ノズルの位置関係は一定に保たれ、ノズルシャフトとノズル組付ブロックおよび各吸着ノズルが一体的に縦軸まわりに回転する。従って、上記Ｒ軸駆動機構が、その本来の役目であるヘッドの回転角調節のための駆動と、使用ノズルを変更すべくノズル組付ブロックを回動変位させるための駆動とに兼用される。
【００１１】
また、この装置によると、切換機構が比較的簡単な構造となる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、上記Ｚ軸駆動機構は、ノズルシャフトを通常のノズルシャフト昇降ストロークで昇降させる第１のピストンと、上記通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のストロークでノズルシャフトを昇降させる第２のピストンとによりノズルシャフト昇降ストロークを２段階に変更可能であり、この第２のピストンによる通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のノズルシャフトの昇降により上記切換機構が上記実装時用の駆動状態からノズル変更時用の駆動状態に切換わるように構成したものである。
【００１３】
この装置によると、切換機構を作動させるための駆動手段が、簡単でコンパクトにＺ軸駆動機構に組み込まれる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備え、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設けた表面実装機であって、上記ヘッドユニットに複数のノズルシャフトを備え、そのうちの１つおきのノズルシャフトに対してそれぞれ複数の吸着ノズルを備えたノズル組付ブロックと上記切換機構とを設け、残りの１つおきのノズルシャフトに対してはそれぞれ１つの吸着ノズルを取付けたものである。
【００１５】
この装置によると、選択的に使用可能な複数の吸着ノズルを備えたヘッドを含む多数のヘッドを、ヘッドユニットにコンパクトにレイアウトすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図３は本発明の装置を表面実装機においてプリント基板の認識に適用した場合の実装機全体の構造を概略的に示すものであり、これらの図において、実装機本体の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の基板設置位置で停止されるようになっている。上記コンベア２の側方には、電子部品供給部４が配置されている。この電子部品供給部４は電子部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。
【００１８】
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、電子部品供給部４とプリント基板３が位置する電子部品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施例では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。
【００１９】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール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軸方向のガイド部材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（図示せず）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。
【００２０】
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１０，１６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。
【００２１】
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電子部品認識カメラ１７が設けられ、ヘッドユニット５が電子部品吸着後に電子部品認識カメラ１７の上方に移動させられることにより電子部品認識カメラ１７で吸着電子部品が撮像されるようになっている。
【００２２】
図２〜図４は上記ヘッドユニット５の構造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニット５には、下方部に吸着ノズルを具備するノズルシャフトが設けられ、当実施形態では８本のノズルシャフト２０…，２５…が配設されている。そして、これらのうちの半数のノズルシャフト２０…にはそれぞれの下方部に吸着ノズル２１が１つだけ具備されるが、他の半数のノズルシャフト２５…にはそれぞれの下方部に選択的に使用可能な複数（例えば３個）の吸着ノズル２６〜２８が具備され、かつ、吸着ノズル２１が１つだけ具備されたノズルシャフト２０と複数の吸着ノズル２６〜２８が具備されたノズルシャフト２５とが交互に配置されている。
【００２３】
すなわち、上記各ノズルシャフト２０…，２５…は、内部に負圧を導くための通路を有する中空状のパイプからなっており、その下方部に吸着ノズルが具備されるが、図２中の右端側から１つおきに位置する第１群の４本のノズルシャフト２０の下方部には、ノズルシャフト２０内の通路に連通するように設けられた１つの吸着ノズル２１が具備されており、ノズルシャフト２０はヘッドユニット５に形成されたハウジング５ａに昇降並びに回転可能に保持されている。一方、図２中の左端側から１つおきに位置する第２群の４本のノズルシャフト２５もハウジング５ａに昇降並びに回転可能に保持されているが、これらのノズルシャフト２５の下方部に後記ノズル組付ブロック３０（図６参照）が設けられ、このノズル組付ブロック３０に複数の吸着ノズルが組付けられており、図示の例では３個の吸着ノズル２６〜２８が組付けられている。
【００２４】
上記ノズル組付ブロック３０は、ノズルシャフト２５と一体に昇降並びに回転し得るほかに、ノズルシャフト２５に対して相対変位可能とされ、図示の実施形態では横軸回りに回動変位可能とされており、この回動変位により上記吸着ノズル２６〜２８のうちの１つが選択的にノズルシャフト２９内の負圧導通用の通路に連通されるように、ノズル組付ブロック３０に吸着ノズル２６〜２８が放射状に配設されている。
【００２５】
さらにヘッドユニット５には、上記ノズルシャフト２０，２５を昇降させるＺ軸駆動機構と、各ノズルシャフト２０，２５を回転させるＲ軸駆動機構と、各ノズルシャフト２０，２５内の通路に部品吸着用の負圧を供給する負圧供給系統等が具備されている。
【００２６】
上記Ｚ軸駆動機構は、各ノズルシャフト２０，２５を個別に昇降させるように各ノズルシャフトに対してそれぞれ設けられたエアシリンダ３１，３３を備えている。これらのうちで、第１群の各ノズルシャフト２０に対して設けられたエアシリンダ３１は、その内部に１つのピストン３２を有し、このピストン３２の上下両側に圧力室３１ａ，３１ｂが形成され、これらの圧力室３１ａ，３１ｂがエア給排系統の通路（図示せず）に接続されており、上記ピストン３２にスリーブ等を介してノズルシャフト２０が連結されている。そして、図外の切換バルブ等で上記圧力室３１ａ，３１ｂに対するエアの給排が制御されることに応じたピストン３２の昇降により、ノズルシャフト２０を所定ストロークだけ昇降させるようになっている。
【００２７】
また、第２群の各ノズルシャフト２５に対して設けられたエアシリンダ３３は、部品吸着や装着のためのノズルシャフト２５の昇降動作のほかに後記切換機構の作動も行ない得るように、２段階のストロークが可能となっている。すなわち、エアシリンダ３３の内部には、スリーブ等を介してノズルシャフト２５に連結される主ピストン（第１のピストン）３４と、その上方に位置する補助ピストン（第２のピストン）３５とが装備され、主ピストン３４の上側（ピストン３４，３５間）、下側並びに補助ピストン３５の上側に圧力室３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成され、図外の切換バルブ等で上記各圧力室３３ａ，３３ｂ，３３ｃに対するエアの給排が制御されるようになっている。
【００２８】
そして、補助ピストン３５の上側の圧力室３３ｃにエアが供給されて補助ピストン３５が所定位置（図示の位置）に保持された状態で主ピストン３４の上下両側の圧力室３３ａ，３３ｂに対するエアの給排が制御されるときは、主ピストン３４及びこれに連結されたノズルシャフト２５が所定の通常ストロークだけ昇降し、また、補助ピストン３５の上側の圧力室３３ｃからエアが排出されるとともに主ピストン３４の下側の圧力室３３ｂにエアが供給されたときは、補助ピストン３５の上昇を伴うことにより、主ピストン３４及びこれに連結されたノズルシャフト２５が通常ストロークの上昇端位置よりさらに一定量だけ上昇するようになっている。
【００２９】
また、上記Ｒ軸駆動機構は、ヘッドユニットの一端側下部に取付けられたＲ軸サーボモータ３６と、プーリ３７ａ，３７ｂ及びベルト３７ｃからなる減速機構を介して上記サーボモータ３６に連動する駆動軸３７を備え、この駆動軸３７に設けられたプーリ（図示せず）と各ヘッド２０，２５に設けられたプーリ３８とに回転伝達用ベルト（図示せず）が巻き掛けられており、上記サーボモータ３６により減速機構、駆動軸３７、回転伝達用ベルトを介して各ノズルシャフト２０，２５が回転駆動されるようになっている。なお、各ノズルシャフト２０，２５とプーリ３８とはスプラインを介して上下相対移動可能で、一体回転するように結合されている。
【００３０】
上記負圧供給系統は、各ヘッド別に真空発生器３９を備え、バルブ等を介して各ノズルシャフト２０，２５内の通路に負圧を送り得るようになっている。
【００３１】
図５〜図９は、ノズルシャフト２５の下部の、吸着ノズル変更装置を構成する部分の具体的構造を示している。これらの図において、ノズルシャフト２５の下端部には、ノズル組付ブロック３０を回動変位可能に保持するための中空円柱状のホルダー４１が連結され、このホルダー４１はハウジング５ａの下部に設けられた補助ハウジング４２にベアリング４３を介して昇降並びに回転可能に保持されている。このホルダー４１の下端部には横軸４４が取り付けられ、この横軸４４に、ノズル組付ブロック３０が回動可能に保持されている。
【００３２】
上記横軸４４には上下方向の貫通孔４５が設けられている。また、ノズル組付ブロック３０は、横軸４４を通す中心孔４６と、この中心孔４６に対して放射状に配設されたノズル取付部４７と、各ノズル取付部４７に通じて上記中心孔４６と交差する３本の貫通孔４８とを有し、上記各ノズル取付部４７に吸着用ノズル２６〜２８がそれぞれ取り付けられている。上記各貫通孔４８のノズル取付部４７と反対側の端部にはテーパー状の係合穴４９が形成されている。
【００３３】
上記ホルダー４１の内部には、縦長軸状の位置決め部材５０が上下動可能に収容されている。この位置決め部材５０は、中心部に上下方向の貫通孔５１を有するとともに、下端部に先窄まりの係合部５２を有し、スプリング５３で下方に付勢されて通常時は係合部５２が上記ノズル組付ブロック３０の１つの貫通孔４８の係合穴４９に係合している。
【００３４】
上記ホルダー４１には、その中間部において中空部の両側に切欠部５４が形成され、この切欠部５４に左右一対のカム５５が配置されている。両カム５５は、取付ピンによってホルダー４１に揺動可能に取付けられ、外端部が上記ベアリング４３の下側に当接するとともに、内端部がホルダー４１の内部に臨んでいる。また、上記位置決め部材５０の中間部の外周面側には切込み部５０ａが設けられ、上記両カム５５の内端部がこの切り込み部５０ａに突入している。そして、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が通常ストロークの上昇端位置に相当する基準位置にあるとき（図６参照）にはカム５５の内端部が斜め下方に傾いた状態にあり、この状態からホルダー４１が所定量上昇するとカム５５の内端部が上向きとなるようにカム５５が揺動する（図７参照）ことにより、位置決め部材５０がホルダー４１に対して相対的に引き上げられるようになっている。
【００３５】
さらに、上記ホルダー４１の周囲には縦軸回りに回転可能な第１ベベルギヤ５６が配置され、一方、上記ノズル組付けブロック３０の一端側には、第１ベベルギヤ５６に噛合する第２ベベルギヤ５７がスリーブ５８を介して連結され、第２ベベルギヤ５７はノズル組付けブロック３０と一体に横軸回りに回転可能となっている。
【００３６】
上記第１ベベルギヤ５６のボス部上端には鍔部５９が連成され、この鍔部５９の複数箇所に係合溝６０が設けられており、一方、上記補助ハウジング５ａの下端部には係合突起６１が設けられている。そして、上記ノズルシャフト２９及びホルダー４１が基準位置にあるとき（図６参照）には上記係合溝６０と係合突起６１とが離間して、第１ベベルギヤ５６が回転可能な状態となり、この状態からホルダー４１が所定量上昇したとき（図７参照）には上記係合溝６０と係合突起６１とが係合して、第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されるようになっている。
【００３７】
上記位置決め部材５０、カム５５、第１ベベルギヤ５６、第２ベベルギヤ５７等により、上記位置決め部材５０と係合穴４９との係合によってノズル組付ブロック３０の横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト２５及びノズル組付ブロック３０を一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材５０と係合穴４９との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフト２５の回転に応じて上記ノズル組付けブロック３０を横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を構成している。
【００３８】
以上のような当実施形態の吸着ノズル変更装置によると、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置にあるとき、すなわち、図２中に示すエアシリンダ３３による通常ストロークの上昇端位置にあるときには、図６に示すように、第１ベベルギヤ５６が回転可能な状態となるとともに、位置決め部材５０の下端の係合部５２がノズル組付ブロック３０の１つの貫通孔４８の係合穴４９に係合した状態となる。この状態（上記非応動状態）では、ノズル組付ブロック３０に配設された３つの吸着ノズルのうちの１つ（図６ではノズル２６）が貫通孔４８等を介してノズルシャフト２５内部に連通するとともに、上記ホルダー４１に対するノズル組付ブロック３０の横軸まわりの回動変位が上記位置決め部材５０によって阻止される。これにより、Ｒ軸駆動機構によってノズルシャフト２５が回転させられると、それに伴い、ホルダー４１、両ベベルギヤ５６，５７及びノズル組付ブロック３０が一体的に縦軸まわりに回転する。
【００３９】
従って、この状態で部品吸着時や部品装着時にＺ軸駆動機構及びＲ軸駆動機構が駆動されることにより、通常ストロークのノズルの昇降及びノズル回転角の調節が行なわれる。
【００４０】
次に、吸着すべき部品の変更に応じて使用する吸着ノズルを変更する場合は、図２中に示すエアシリンダ３３の主ピストン３４に加えて補助ピストン３５を上昇させることにより、図７に示すように、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置よりも所定量上昇する。このホルダー４１の上昇に伴い、上記カム５５が揺動することにより、上記位置決め部材５０がホルダー４１に対しさらに引き上げられ、位置決め部材５０の下端部の係合部５２がノズル組付ブロック３０の係合穴４９から離脱するとともに、第１ベベルギヤ５６の係合溝６０と補助ハウジング４２の係合突起６１とが係合する。この状態（上記ノズル変更用応動状態）では、上記ホルダー４１に対するノズル組付ブロック３０の横軸まわりの回動変位が許容されるとともに、第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されるため、Ｒ軸駆動機構によってノズルシャフト２５が回転させられると、それに伴い、ノズル組付ブロック３０の一端側に設けられた第２ベベルギヤ５７が、第１ベベルギヤ５６に噛合した状態を保ちつつ縦軸まわりに公転することに伴い横軸まわりに自転する。
【００４１】
これにより、ノズル組付ブロック３０が横軸まわりに回動変位するため、それまで下向きの使用位置（ノズルシャフトに連通する位置）にあった吸着ノズル２６が使用位置からずれる。そして、新たに使用すべき吸着ノズルが使用位置に達するまでノズル組付ブロック３０が回動変位されると、Ｒ軸駆動機構の駆動が停止された後、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置まで下降させられることにより、ホルダー４１に対してノズル組付ブロック３０がロックされた状態に戻される。
【００４２】
このように、上記切換機構をノズル変更時用の駆動状態（図７の状態）と実装時用の駆動状態（図６の状態）とに切換えるためのノズルシャフト昇降動作を行なわせる手段を設けておきさえすれば、上記ノズル変更用応動状態においてノズル変更のためにノズル組付ブロック３０を回動変位させる動作は、実装機のヘッドユニット５に部品吸・装着動作のために設けられているＲ軸駆動機構を利用して行なうことができ、ノズル組付ブロック３０を回動変位させるための駆動機構を別途設ける場合よりも、駆動系を簡単かつコンパクトにすることができる。
【００４３】
さらに上記実施形態では、上記切換機構を切換えるためのノズルシャフト昇降動作を行なわせる手段として、Ｚ軸駆動機構のシリンダ３３に補助ピストン３５を設けることでシリンダ３３を２段階にストロークし得るようにしているため、上記切換機構の切換のための手段もＺ軸駆動機構にコンパクトに組み込むことができる。
【００４４】
また、図１に示すようにヘッドユニット５に複数のノズルシャフト２０，２５を並列配置しておけば、これらのノズルシャフトに具備された吸着ノズルにより部品供給部から複数部品を同時に、もしくは連続的に吸着し、また、プリント基板上に移動した後に連続的に装着を行なうことができるので、実装効率を高めることができる。
【００４５】
そして、このようにヘッドユニット５に複数のノズルシャフトを配設する場合に、図示のように選択的に使用可能な複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５と吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０とを交互に配置しておけば、ノズルシャフト間隔が増大することを避けてヘッドユニット５のコンパクト化及び部品吸・装着の効率化等に有利となる。
【００４６】
そして、複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５については上記のようにして使用する吸着ノズルの変更を簡単に行なうことができる。また、吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０について吸着ノズル２１を変更する場合はノズル交換ステーションまで移動させて交換作業を行なう必要があるが、このノズルシャフト２０には各種基板に共通して使用される部品を吸着するノズルを取り付けておく等により、ノズル交換頻度を少なくしておくようにすれば、能率低下を避けることができる。
【００４７】
なお、ヘッドユニット５に設けられる複数のノズルシャフトの全てに、複数の吸着ノズル２６〜２８を具備しておいてもよいが、このようにすると、ノズルシャフト間隔が大きくなるため、ヘッドユニットが大型化するとともに、各ノズルシャフトに具備された吸着ノズルで部品を順次吸着していくときや順次装着していくときに、ノズルシャフト毎の位置調整等に時間を要し易くなる。このような不都合を回避するためには、上記実施形態のように複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５と吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０とを交互に配置して、ノズルシャフト間隔をできるだけ小さくすることが好ましい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、表面実装機において、ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に複数の吸着ノズルのうちの１つが使用状態となるようにし、かついずれかの吸着ノズルの使用状態でノズル組付ブロックの回動変位を阻止する位置決め部材及び係合穴を設けているため、使用に供せられる吸着ノズルの変更を容易に行なうことができる。しかも、比較的簡単な構造で、使用に供せられる吸着ノズルの変更と、吸着ノズルの使用状態を維持する機能とを達成することができる。
【００４９】
また、この装置において、Ｒ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、Ｒ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設けておけば、Ｒ軸駆動機構を利用して吸着ノズル変更のための駆動を行なわせることができ、駆動系が簡単かつコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る吸着ノズル変更装置が適用される表面実装機の一例を示す平面図である。
【図２】 上記表面実装機におけるヘッドユニットの正面図である。
【図３】 上記ヘッドユニットの平面図である。
【図４】 上記ヘッドユニットの底面図である。
【図５】 上記ヘッドユニットに装備されたヘッドの下部の構造を示す拡大正面図である。
【図６】 図５のＡ−Ａ線断面図であって、切換機構が非応動状態にある場合を示すものである。
【図７】 図５のＡ−Ａ線断面図であって、切換機構がノズル変更用応動状態にある場合を示すものである。
【図８】 図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】 ノズル組付ブロック等が設けられているヘッド下端部を示す底面図である。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
２０，２５ ノズルシャフト
２１，２６〜２８ 吸着ノズル
３０ ノズル組付ブロック
３１，３３ エアシリンダ
３６ Ｒ軸サーボモータ
４１ ホルダー
４９ 係合穴
５０ 位置決め部材
５６ 第１ベベルギヤ
５７ 第２ベベルギヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装機において、ヘッドに取り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する吸着ノズル切換装置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とされたヘッドユニットに、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。この実装機において、ヘッドユニットには上記ヘッドに加えてＺ軸駆動機構（昇降駆動機構）及びＲ軸駆動機構（回転駆動機構）が設けられ、部品吸着時及び部品装着時に上記Ｚ軸駆動機構によりヘッドが昇降されるとともに、必要に応じてＲ軸駆動機構によりヘッドが回転させられて回転角が調節される。
【０００３】
また、この種の実装機では、プリント基板の変更等に伴い吸着すべき部品が変ったときに、それに応じ、ヘッドに取り付けられている吸着ヘッドを開口径の異なるもの等に変更することが必要となる場合がある。
【０００４】
このため、ヘッドに吸着ノズルを着脱可能に取付けるようにするとともに、多数種の交換用ノズルを保持するノズル交換用ステーションを実装機本体に設けておき、ノズル変更の必要が生じたときにヘッドユニットを上記ノズル交換ステーションまで移動させ、ヘッドからのノズルの分離及び新たなノズルの結合等の交換作業を行なうようにしたものは一般に知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにノズル交換用ステーションで交換作業を行なうものでは、その交換作業自体が面倒であるとともに、ノズル交換ステーションへの移動も含めた作業に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題の対策として、ヘッドに複数の吸着ノズルを装備しておくとともに、これらの吸着ノズルの位置を変更可能とし、駆動手段により吸着ノズルの位置を変更することにより選択的に複数ノズルのうちの１つを使用位置とすることができるようにする装置が開発されつつあるが、各吸着ノズルの位置を変更する機構や使用位置で停止される機構の構造が複雑になる等の問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの事情に鑑み、ヘッドに複数の吸着ノズルを装備して、使用する吸着ノズルの変更を容易に行なうことができるようにし、しかも、使用ノズル変更のための構造を比較的簡単なものとすることができる表面実装機における吸着ノズル変更装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、上記切換機構は、ヘッドのノズルシャフト下方部の周囲に縦軸まわりに回転可能に配置された第１ベベルギヤと、ノズル組付ブロックに設けられて上記第１ベベルギヤに噛合する第２ベベルギヤとを備え、第１ベベルギヤの回転が阻止される状態と両ベベルギヤ及びノズル組付けブロックがノズルシャフトとともに縦軸まわりに一体回転する状態とに切換可能とし、上記第１ベベルギヤの回転が阻止される状態ではＲ軸駆動機構によるヘッドの回転に応じて第２ベベルギヤが縦軸回りに公転しつつ横軸回りに回転し、それに伴ってノズル組付ブロックが回動変位するようになっているものである。
【０００９】
この装置によると、ノズル組付ブロックを回動変位することにより吸着ノズルの位置を変更して、複数の吸着ノズルのうちの任意の１つを使用状態とすることができ、かつ、いずれかの吸着ノズルの使用状態で位置決め部材を係合穴に係合することによりこの状態を保持することができる。従って、比較的簡単な構造で、使用に供せられる吸着ノズルの変更と、吸着ノズルの使用状態を維持する機能とが達成される。
【００１０】
また、この装置によると、上記切換機構を上記ノズル変更時用の駆動状態にすれば、ノズル組付ブロックがＲ軸駆動機構の駆動に伴い回動変位することにより上記複数の吸着ノズルの位置が変化し、使用に供せられる吸着ノズルが変更される。また、上記切換機構が実装時用の駆動状態に切換えられると、Ｒ軸駆動機構が駆動されても、ノズルシャフトに対する各吸着ノズルの位置関係は一定に保たれ、ノズルシャフトとノズル組付ブロックおよび各吸着ノズルが一体的に縦軸まわりに回転する。従って、上記Ｒ軸駆動機構が、その本来の役目であるヘッドの回転角調節のための駆動と、使用ノズルを変更すべくノズル組付ブロックを回動変位させるための駆動とに兼用される。
【００１１】
また、この装置によると、切換機構が比較的簡単な構造となる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、上記Ｚ軸駆動機構は、ノズルシャフトを通常のノズルシャフト昇降ストロークで昇降させる第１のピストンと、上記通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のストロークでノズルシャフトを昇降させる第２のピストンとによりノズルシャフト昇降ストロークを２段階に変更可能であり、この第２のピストンによる通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のノズルシャフトの昇降により上記切換機構が上記実装時用の駆動状態からノズル変更時用の駆動状態に切換わるように構成したものである。
【００１３】
この装置によると、切換機構を作動させるための駆動手段が、簡単でコンパクトにＺ軸駆動機構に組み込まれる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備え、上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設けた表面実装機であって、上記ヘッドユニットに複数のノズルシャフトを備え、そのうちの１つおきのノズルシャフトに対してそれぞれ複数の吸着ノズルを備えたノズル組付ブロックと上記切換機構とを設け、残りの１つおきのノズルシャフトに対してはそれぞれ１つの吸着ノズルを取付けたものである。
【００１５】
この装置によると、選択的に使用可能な複数の吸着ノズルを備えたヘッドを含む多数のヘッドを、ヘッドユニットにコンパクトにレイアウトすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図３は本発明の装置を表面実装機においてプリント基板の認識に適用した場合の実装機全体の構造を概略的に示すものであり、これらの図において、実装機本体の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の基板設置位置で停止されるようになっている。上記コンベア２の側方には、電子部品供給部４が配置されている。この電子部品供給部４は電子部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。
【００１８】
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、電子部品供給部４とプリント基板３が位置する電子部品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施例では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。
【００１９】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール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軸方向のガイド部材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（図示せず）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。
【００２０】
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１０，１６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。
【００２１】
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電子部品認識カメラ１７が設けられ、ヘッドユニット５が電子部品吸着後に電子部品認識カメラ１７の上方に移動させられることにより電子部品認識カメラ１７で吸着電子部品が撮像されるようになっている。
【００２２】
図２〜図４は上記ヘッドユニット５の構造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニット５には、下方部に吸着ノズルを具備するノズルシャフトが設けられ、当実施形態では８本のノズルシャフト２０…，２５…が配設されている。そして、これらのうちの半数のノズルシャフト２０…にはそれぞれの下方部に吸着ノズル２１が１つだけ具備されるが、他の半数のノズルシャフト２５…にはそれぞれの下方部に選択的に使用可能な複数（例えば３個）の吸着ノズル２６〜２８が具備され、かつ、吸着ノズル２１が１つだけ具備されたノズルシャフト２０と複数の吸着ノズル２６〜２８が具備されたノズルシャフト２５とが交互に配置されている。
【００２３】
すなわち、上記各ノズルシャフト２０…，２５…は、内部に負圧を導くための通路を有する中空状のパイプからなっており、その下方部に吸着ノズルが具備されるが、図２中の右端側から１つおきに位置する第１群の４本のノズルシャフト２０の下方部には、ノズルシャフト２０内の通路に連通するように設けられた１つの吸着ノズル２１が具備されており、ノズルシャフト２０はヘッドユニット５に形成されたハウジング５ａに昇降並びに回転可能に保持されている。一方、図２中の左端側から１つおきに位置する第２群の４本のノズルシャフト２５もハウジング５ａに昇降並びに回転可能に保持されているが、これらのノズルシャフト２５の下方部に後記ノズル組付ブロック３０（図６参照）が設けられ、このノズル組付ブロック３０に複数の吸着ノズルが組付けられており、図示の例では３個の吸着ノズル２６〜２８が組付けられている。
【００２４】
上記ノズル組付ブロック３０は、ノズルシャフト２５と一体に昇降並びに回転し得るほかに、ノズルシャフト２５に対して相対変位可能とされ、図示の実施形態では横軸回りに回動変位可能とされており、この回動変位により上記吸着ノズル２６〜２８のうちの１つが選択的にノズルシャフト２９内の負圧導通用の通路に連通されるように、ノズル組付ブロック３０に吸着ノズル２６〜２８が放射状に配設されている。
【００２５】
さらにヘッドユニット５には、上記ノズルシャフト２０，２５を昇降させるＺ軸駆動機構と、各ノズルシャフト２０，２５を回転させるＲ軸駆動機構と、各ノズルシャフト２０，２５内の通路に部品吸着用の負圧を供給する負圧供給系統等が具備されている。
【００２６】
上記Ｚ軸駆動機構は、各ノズルシャフト２０，２５を個別に昇降させるように各ノズルシャフトに対してそれぞれ設けられたエアシリンダ３１，３３を備えている。これらのうちで、第１群の各ノズルシャフト２０に対して設けられたエアシリンダ３１は、その内部に１つのピストン３２を有し、このピストン３２の上下両側に圧力室３１ａ，３１ｂが形成され、これらの圧力室３１ａ，３１ｂがエア給排系統の通路（図示せず）に接続されており、上記ピストン３２にスリーブ等を介してノズルシャフト２０が連結されている。そして、図外の切換バルブ等で上記圧力室３１ａ，３１ｂに対するエアの給排が制御されることに応じたピストン３２の昇降により、ノズルシャフト２０を所定ストロークだけ昇降させるようになっている。
【００２７】
また、第２群の各ノズルシャフト２５に対して設けられたエアシリンダ３３は、部品吸着や装着のためのノズルシャフト２５の昇降動作のほかに後記切換機構の作動も行ない得るように、２段階のストロークが可能となっている。すなわち、エアシリンダ３３の内部には、スリーブ等を介してノズルシャフト２５に連結される主ピストン（第１のピストン）３４と、その上方に位置する補助ピストン（第２のピストン）３５とが装備され、主ピストン３４の上側（ピストン３４，３５間）、下側並びに補助ピストン３５の上側に圧力室３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成され、図外の切換バルブ等で上記各圧力室３３ａ，３３ｂ，３３ｃに対するエアの給排が制御されるようになっている。
【００２８】
そして、補助ピストン３５の上側の圧力室３３ｃにエアが供給されて補助ピストン３５が所定位置（図示の位置）に保持された状態で主ピストン３４の上下両側の圧力室３３ａ，３３ｂに対するエアの給排が制御されるときは、主ピストン３４及びこれに連結されたノズルシャフト２５が所定の通常ストロークだけ昇降し、また、補助ピストン３５の上側の圧力室３３ｃからエアが排出されるとともに主ピストン３４の下側の圧力室３３ｂにエアが供給されたときは、補助ピストン３５の上昇を伴うことにより、主ピストン３４及びこれに連結されたノズルシャフト２５が通常ストロークの上昇端位置よりさらに一定量だけ上昇するようになっている。
【００２９】
また、上記Ｒ軸駆動機構は、ヘッドユニットの一端側下部に取付けられたＲ軸サーボモータ３６と、プーリ３７ａ，３７ｂ及びベルト３７ｃからなる減速機構を介して上記サーボモータ３６に連動する駆動軸３７を備え、この駆動軸３７に設けられたプーリ（図示せず）と各ヘッド２０，２５に設けられたプーリ３８とに回転伝達用ベルト（図示せず）が巻き掛けられており、上記サーボモータ３６により減速機構、駆動軸３７、回転伝達用ベルトを介して各ノズルシャフト２０，２５が回転駆動されるようになっている。なお、各ノズルシャフト２０，２５とプーリ３８とはスプラインを介して上下相対移動可能で、一体回転するように結合されている。
【００３０】
上記負圧供給系統は、各ヘッド別に真空発生器３９を備え、バルブ等を介して各ノズルシャフト２０，２５内の通路に負圧を送り得るようになっている。
【００３１】
図５〜図９は、ノズルシャフト２５の下部の、吸着ノズル変更装置を構成する部分の具体的構造を示している。これらの図において、ノズルシャフト２５の下端部には、ノズル組付ブロック３０を回動変位可能に保持するための中空円柱状のホルダー４１が連結され、このホルダー４１はハウジング５ａの下部に設けられた補助ハウジング４２にベアリング４３を介して昇降並びに回転可能に保持されている。このホルダー４１の下端部には横軸４４が取り付けられ、この横軸４４に、ノズル組付ブロック３０が回動可能に保持されている。
【００３２】
上記横軸４４には上下方向の貫通孔４５が設けられている。また、ノズル組付ブロック３０は、横軸４４を通す中心孔４６と、この中心孔４６に対して放射状に配設されたノズル取付部４７と、各ノズル取付部４７に通じて上記中心孔４６と交差する３本の貫通孔４８とを有し、上記各ノズル取付部４７に吸着用ノズル２６〜２８がそれぞれ取り付けられている。上記各貫通孔４８のノズル取付部４７と反対側の端部にはテーパー状の係合穴４９が形成されている。
【００３３】
上記ホルダー４１の内部には、縦長軸状の位置決め部材５０が上下動可能に収容されている。この位置決め部材５０は、中心部に上下方向の貫通孔５１を有するとともに、下端部に先窄まりの係合部５２を有し、スプリング５３で下方に付勢されて通常時は係合部５２が上記ノズル組付ブロック３０の１つの貫通孔４８の係合穴４９に係合している。
【００３４】
上記ホルダー４１には、その中間部において中空部の両側に切欠部５４が形成され、この切欠部５４に左右一対のカム５５が配置されている。両カム５５は、取付ピンによってホルダー４１に揺動可能に取付けられ、外端部が上記ベアリング４３の下側に当接するとともに、内端部がホルダー４１の内部に臨んでいる。また、上記位置決め部材５０の中間部の外周面側には切込み部５０ａが設けられ、上記両カム５５の内端部がこの切り込み部５０ａに突入している。そして、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が通常ストロークの上昇端位置に相当する基準位置にあるとき（図６参照）にはカム５５の内端部が斜め下方に傾いた状態にあり、この状態からホルダー４１が所定量上昇するとカム５５の内端部が上向きとなるようにカム５５が揺動する（図７参照）ことにより、位置決め部材５０がホルダー４１に対して相対的に引き上げられるようになっている。
【００３５】
さらに、上記ホルダー４１の周囲には縦軸回りに回転可能な第１ベベルギヤ５６が配置され、一方、上記ノズル組付けブロック３０の一端側には、第１ベベルギヤ５６に噛合する第２ベベルギヤ５７がスリーブ５８を介して連結され、第２ベベルギヤ５７はノズル組付けブロック３０と一体に横軸回りに回転可能となっている。
【００３６】
上記第１ベベルギヤ５６のボス部上端には鍔部５９が連成され、この鍔部５９の複数箇所に係合溝６０が設けられており、一方、上記補助ハウジング５ａの下端部には係合突起６１が設けられている。そして、上記ノズルシャフト２９及びホルダー４１が基準位置にあるとき（図６参照）には上記係合溝６０と係合突起６１とが離間して、第１ベベルギヤ５６が回転可能な状態となり、この状態からホルダー４１が所定量上昇したとき（図７参照）には上記係合溝６０と係合突起６１とが係合して、第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されるようになっている。
【００３７】
上記位置決め部材５０、カム５５、第１ベベルギヤ５６、第２ベベルギヤ５７等により、上記位置決め部材５０と係合穴４９との係合によってノズル組付ブロック３０の横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト２５及びノズル組付ブロック３０を一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材５０と係合穴４９との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフト２５の回転に応じて上記ノズル組付けブロック３０を横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を構成している。
【００３８】
以上のような当実施形態の吸着ノズル変更装置によると、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置にあるとき、すなわち、図２中に示すエアシリンダ３３による通常ストロークの上昇端位置にあるときには、図６に示すように、第１ベベルギヤ５６が回転可能な状態となるとともに、位置決め部材５０の下端の係合部５２がノズル組付ブロック３０の１つの貫通孔４８の係合穴４９に係合した状態となる。この状態（上記非応動状態）では、ノズル組付ブロック３０に配設された３つの吸着ノズルのうちの１つ（図６ではノズル２６）が貫通孔４８等を介してノズルシャフト２５内部に連通するとともに、上記ホルダー４１に対するノズル組付ブロック３０の横軸まわりの回動変位が上記位置決め部材５０によって阻止される。これにより、Ｒ軸駆動機構によってノズルシャフト２５が回転させられると、それに伴い、ホルダー４１、両ベベルギヤ５６，５７及びノズル組付ブロック３０が一体的に縦軸まわりに回転する。
【００３９】
従って、この状態で部品吸着時や部品装着時にＺ軸駆動機構及びＲ軸駆動機構が駆動されることにより、通常ストロークのノズルの昇降及びノズル回転角の調節が行なわれる。
【００４０】
次に、吸着すべき部品の変更に応じて使用する吸着ノズルを変更する場合は、図２中に示すエアシリンダ３３の主ピストン３４に加えて補助ピストン３５を上昇させることにより、図７に示すように、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置よりも所定量上昇する。このホルダー４１の上昇に伴い、上記カム５５が揺動することにより、上記位置決め部材５０がホルダー４１に対しさらに引き上げられ、位置決め部材５０の下端部の係合部５２がノズル組付ブロック３０の係合穴４９から離脱するとともに、第１ベベルギヤ５６の係合溝６０と補助ハウジング４２の係合突起６１とが係合する。この状態（上記ノズル変更用応動状態）では、上記ホルダー４１に対するノズル組付ブロック３０の横軸まわりの回動変位が許容されるとともに、第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されるため、Ｒ軸駆動機構によってノズルシャフト２５が回転させられると、それに伴い、ノズル組付ブロック３０の一端側に設けられた第２ベベルギヤ５７が、第１ベベルギヤ５６に噛合した状態を保ちつつ縦軸まわりに公転することに伴い横軸まわりに自転する。
【００４１】
これにより、ノズル組付ブロック３０が横軸まわりに回動変位するため、それまで下向きの使用位置（ノズルシャフトに連通する位置）にあった吸着ノズル２６が使用位置からずれる。そして、新たに使用すべき吸着ノズルが使用位置に達するまでノズル組付ブロック３０が回動変位されると、Ｒ軸駆動機構の駆動が停止された後、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置まで下降させられることにより、ホルダー４１に対してノズル組付ブロック３０がロックされた状態に戻される。
【００４２】
このように、上記切換機構をノズル変更時用の駆動状態（図７の状態）と実装時用の駆動状態（図６の状態）とに切換えるためのノズルシャフト昇降動作を行なわせる手段を設けておきさえすれば、上記ノズル変更用応動状態においてノズル変更のためにノズル組付ブロック３０を回動変位させる動作は、実装機のヘッドユニット５に部品吸・装着動作のために設けられているＲ軸駆動機構を利用して行なうことができ、ノズル組付ブロック３０を回動変位させるための駆動機構を別途設ける場合よりも、駆動系を簡単かつコンパクトにすることができる。
【００４３】
さらに上記実施形態では、上記切換機構を切換えるためのノズルシャフト昇降動作を行なわせる手段として、Ｚ軸駆動機構のシリンダ３３に補助ピストン３５を設けることでシリンダ３３を２段階にストロークし得るようにしているため、上記切換機構の切換のための手段もＺ軸駆動機構にコンパクトに組み込むことができる。
【００４４】
また、図１に示すようにヘッドユニット５に複数のノズルシャフト２０，２５を並列配置しておけば、これらのノズルシャフトに具備された吸着ノズルにより部品供給部から複数部品を同時に、もしくは連続的に吸着し、また、プリント基板上に移動した後に連続的に装着を行なうことができるので、実装効率を高めることができる。
【００４５】
そして、このようにヘッドユニット５に複数のノズルシャフトを配設する場合に、図示のように選択的に使用可能な複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５と吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０とを交互に配置しておけば、ノズルシャフト間隔が増大することを避けてヘッドユニット５のコンパクト化及び部品吸・装着の効率化等に有利となる。
【００４６】
そして、複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５については上記のようにして使用する吸着ノズルの変更を簡単に行なうことができる。また、吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０について吸着ノズル２１を変更する場合はノズル交換ステーションまで移動させて交換作業を行なう必要があるが、このノズルシャフト２０には各種基板に共通して使用される部品を吸着するノズルを取り付けておく等により、ノズル交換頻度を少なくしておくようにすれば、能率低下を避けることができる。
【００４７】
なお、ヘッドユニット５に設けられる複数のノズルシャフトの全てに、複数の吸着ノズル２６〜２８を具備しておいてもよいが、このようにすると、ノズルシャフト間隔が大きくなるため、ヘッドユニットが大型化するとともに、各ノズルシャフトに具備された吸着ノズルで部品を順次吸着していくときや順次装着していくときに、ノズルシャフト毎の位置調整等に時間を要し易くなる。このような不都合を回避するためには、上記実施形態のように複数の吸着ノズル２６〜２８を備えたノズルシャフト２５と吸着ノズル２１を１つだけ備えたノズルシャフト２０とを交互に配置して、ノズルシャフト間隔をできるだけ小さくすることが好ましい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、表面実装機において、ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に複数の吸着ノズルのうちの１つが使用状態となるようにし、かついずれかの吸着ノズルの使用状態でノズル組付ブロックの回動変位を阻止する位置決め部材及び係合穴を設けているため、使用に供せられる吸着ノズルの変更を容易に行なうことができる。しかも、比較的簡単な構造で、使用に供せられる吸着ノズルの変更と、吸着ノズルの使用状態を維持する機能とを達成することができる。
【００４９】
また、この装置において、Ｒ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、Ｒ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設けておけば、Ｒ軸駆動機構を利用して吸着ノズル変更のための駆動を行なわせることができ、駆動系が簡単かつコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る吸着ノズル変更装置が適用される表面実装機の一例を示す平面図である。
【図２】 上記表面実装機におけるヘッドユニットの正面図である。
【図３】 上記ヘッドユニットの平面図である。
【図４】 上記ヘッドユニットの底面図である。
【図５】 上記ヘッドユニットに装備されたヘッドの下部の構造を示す拡大正面図である。
【図６】 図５のＡ−Ａ線断面図であって、切換機構が非応動状態にある場合を示すものである。
【図７】 図５のＡ−Ａ線断面図であって、切換機構がノズル変更用応動状態にある場合を示すものである。
【図８】 図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】 ノズル組付ブロック等が設けられているヘッド下端部を示す底面図である。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
２０，２５ ノズルシャフト
２１，２６〜２８ 吸着ノズル
３０ ノズル組付ブロック
３１，３３ エアシリンダ
３６ Ｒ軸サーボモータ
４１ ホルダー
４９ 係合穴
５０ 位置決め部材
５６ 第１ベベルギヤ
５７ 第２ベベルギヤ
Claims (3)
- 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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、
上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、
該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、
いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、
上記切換機構は、ヘッドのノズルシャフト下方部の周囲に縦軸まわりに回転可能に配置された第１ベベルギヤと、ノズル組付ブロックに設けられて上記第１ベベルギヤに噛合する第２ベベルギヤとを備え、第１ベベルギヤの回転が阻止される状態と両ベベルギヤ及びノズル組付けブロックがノズルシャフトとともに縦軸まわりに一体回転する状態とに切換可能とし、上記第１ベベルギヤの回転が阻止される状態ではＲ軸駆動機構によるヘッドの回転に応じて第２ベベルギヤが縦軸回りに公転しつつ横軸回りに回転し、それに伴ってノズル組付ブロックが回動変位するようになっていることを特徴とする表面実装機における吸着ノズル変更装置。 - 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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備えた表面実装機において、
上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、
該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、
いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設け、
上記Ｚ軸駆動機構は、ノズルシャフトを通常のノズルシャフト昇降ストロークで昇降させる第１のピストンと、上記通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のストロークでノズルシャフトを昇降させる第２のピストンとによりノズルシャフト昇降ストロークを２段階に変更可能であり、この第２のピストンによる通常のノズルシャフト昇降ストロークとは別のノズルシャフトの昇降により上記切換機構が上記実装時用の駆動状態からノズル変更時用の駆動状態に切換わるように構成したことを特徴とする表面実装機における吸着ノズル変更装置。 - 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に、下方部に吸着ノズルが取付けられるノズルシャフトと、該ノズルシャフトを縦軸方向に昇降させるＺ軸駆動機構と、該ノズルシャフトを縦軸まわりに回転させるＲ軸駆動機構とを備え、
上記ノズルシャフトの下方部に、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横軸まわりに回動変位可能に取付け、該ノズル組付ブロックの回動変位により、選択的に上記複数の吸着ノズルのうちの１つがノズルシャフトに連通するとともに所定方向に向いた使用状態となるようにし、
該ノズル組付ブロックに、各吸着ノズルに対応した配置で複数の係合穴を形成する一方、該係合穴に対して係脱可能な位置決め部材を装備し、
いずれかの吸着ノズルの使用状態で上記位置決め部材と係合穴との係合によりノズル組付ブロックの横軸回りの回動変位を阻止しつつＲ軸駆動機構の駆動に応じてノズルシャフト及びノズル組付ブロックを一体的に縦軸回りに回転させる実装時用の駆動状態と、上記位置決め部材と係合穴との係合を解除するとともにＲ軸駆動機構によるノズルシャフトの回転に応じて上記ノズル組付けブロックを横軸回りに回動変位させるノズル変更時用の駆動状態とに切換可能な切換機構を設けた表面実装機であって、
上記ヘッドユニットに複数のノズルシャフトを備え、そのうちの１つおきのノズルシャフトに対してそれぞれ複数の吸着ノズルを備えたノズル組付ブロックと上記切換機構とを設け、残りの１つおきのノズルシャフトに対してはそれぞれ１つの吸着ノズルを取付けたことを特徴とする表面実装機における吸着ノズル変更装置。
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