JP4048602B2 - 電子部品供給機の駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品装着機における電子部品供給機の駆動装置に関する。
詳しくは、電子部品供給機の供給動作を高速に連続して行うことができ、また供給される電子部品毎に最適な供給動作を実現できる様にした電子部品供給機の駆動装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
生産設備である電子部品装着機、即ち電子部品を所要の基板に装着するための電子部品装着機は、生産性向上のため、そのタクトタイムの短縮化が望まれている。そのタクトタイムの中で電子部品供給にかかる時間も短縮化が望まれており、最高速供給動作の高速化、また電子部品には様々な形状のものがあり、その電子部品毎に最適な供給動作を行うことにより全体的な高速化が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電子部品供給は、エアシリンダ、パルスモータを用いて電子部品供給機を駆動する方法が主流であり、
（１）動作時間が遅い。
（２）動作を制御することが困難。
（３）電子部品毎に最適な多種の供給動作を行うことが困難。
という問題点があった。
この駆動方法をとる電子部品装着機では、電子部品供給機及び電子部品を装着すべき基板を固定して、電子部品を吸着して基板に実装するためのヘッド部を可動するように構成される。
【０００４】
また、カムを用いることによって電子部品供給機を駆動する方法があるが、この場合、カムが複数の相互動作を固定するものであり、且つカムは一定速度の回転を前提としているため、供給動作のみを電子部品毎に制御することが困難であった。
この駆動方法をとる電子部品装着機では、ヘッド部を固定として、電子部品供給機と基板を可動するように構成される。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑み、高速に電子部品供給動作を行い、また電子部品毎に最適な供給動作を行える電子部品供給機の駆動装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子部品供給機の駆動装置は、電子部品を吸着するヘッド部の動作とは独立に動作するサーボモータと、サーボモータにより回転制御される１つのカムと、カムと連動し電子部品供給機における電子部品の供給動作を制御する操作部を備え、サーボモータは、１回の電子部品供給動作毎に、正回転と逆回転を繰り返し、且つ前記正回転と逆回転のそれぞれにおいて前記電子部品の上下方向の長さに応じて、１回の電子部品供給に対して「起動、停止」の動作か、「起動、停止、起動、停止」の動作が選択され、カムは、サーボモータの加減速により時刻毎に変化する角速度による回転角度を入力して、操作部の駆動を制御し、電子部品供給機の駆動動作を制御することを特徴とする。
【０００７】
この構成においては、サーボモータの加減速により時刻毎に変化する角速度による回転角度を入力して、操作部の動作制御を行うカムを用いることによって、高速動作が行える。また、サーボモータの動作を変えることによって、電子部品毎に最適な供給動作が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電子部品供給機の駆動装置を用いた電子部品装着機の概略的構成を示す。図２は、図１の矢印ｃ方向より見た側面図である。
【０００９】
この電子部品装着機１は、電子部品が装着（いわゆるマウント）される基板２を配置する基板配置部３と、複数配列された電子部品供給機４と、電子部品供給機４からの電子部品を吸着して基板２に装着するための複数の部品吸着ノズル５を有したヘッド部６と、電子部品供給機４を駆動するための本発明の駆動装置７とを備えて成る。
【００１０】
基板配置部３は、基板２の搬送方向に沿って例えば中央の２ヶ所に設けられる。基板２は、レール９上を搬送して夫々の基板配置部３上にセットされるようになされる。電子部品供給機４は、夫々の基板配置部３を挟んで両側に複数配列される。例えば１つの基板配置部３に対応して片側４０個ずつ、合計８０個の電子部品供給機４が配列される。
【００１１】
駆動装置７としては、各基板配置部３の両側の電子部品供給機４に対応して２つの駆動装置７Ａ及び７Ｂが設けられる。従って、この電子部品装着機１では、４つの駆動装置７〔７Ａ，７Ｂ〕が設けられる。
【００１２】
ヘッド部６は、図１０に示すように、複数、例えば１２個の部品吸着ノズル５が円周上に配列され、軸１０を中心にクリックモーション的に回動可能に形成される。このヘッド部６は、夫々の基板配置部３に対して１つずつ設けられる。
【００１３】
之等２つの駆動装置７Ａ，７Ｂと、１つのヘッド部６は、図１及び図２に示すように、上方の支持体１２上を直動ガイド部１３及びポールネジ（図示せず）を介してＸ方向に移動可能な可動部材１４に取付けられる。ここで、２つの駆動装置７Ａ，７Ｂは可動部材１４に固定して取付けられ、ヘッド部６は可動部材１４上を図示せざるも直動ガイド部及びポールネジを介してＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に取付けられる。１８はヘッド部６をＹ方向に移動させるための駆動用モータである。
【００１４】
電子部品装着機１の概略動作を説明する。
平面内で直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能なヘッド部６が電子部品供給機４が並べられた供給部に移動し、しかるべき電子部品供給機４から電子部品を順次吸着する。即ち、図１０のヘッド部６を軸１０を中心に回動させながら、各部品吸着ノズル５により順次電子部品を吸着する。その後、ヘッド部６が基板２上に移動し、吸着している電子部品を順次基板２に装着する。
【００１５】
なお、両側の電子部品供給機４からの電子部品を基板２に装着するときは、先ず、ヘッド部６を一方の側の電子部品供給機４に移動してこの供給機４から電子部品を順次吸着し、基板２に装着した後、ヘッド部６を他方の側或は同じ一方の側の電子部品供給機４に移動してこの供給機４から電子部品を順次吸着し、基板２に装着するようになす。
【００１６】
次に、電子部品供給機４の概略を説明する。電子部品供給機４は、図１１に示すように、複数の電子部品が一方向に配列されたキャリアテープ２１を巻回した電子部品供給リール２２と、この供給リール２２を装着する装着部２３と、供給リール２２からのキャリアテープ２１を支持しながら案内移送するテープ移送通路２５と、移送通路２５の端部に設けられ、後述するキャリアテープ２１のトップテープ３６の剥離及び電子部品が臨む窓の開閉を行うためのシャッタ２７と、シャッタ２７の開閉及びキャリアテープ２１を移送するための操作部２８と、トップテープ３６を巻き取る巻き取りリール２９を有して成る。
【００１７】
キャリアテープ２１は、図１４Ａ，Ｂに示すようにテープ状基板３４にスプロケットホール３１とこのスプロケットホール３１に平行する複数の電子部品収納部３３とが穿設され、各収納部３３内に例えば同一の電子部品３２が収納されると共に、収納部３３の裏面にバックテープ３５が被着され、収納部３３の表面にトップテープ３６が剥離可能に被着されて成る。
【００１８】
このキャリアテープ２１では、図１５に示すように、そのトップテープ３６を剥離することにより電子部品３２が露出し、この状態で吸着ノズル５に吸着されるようになされる。
【００１９】
テープ移送通路２５の端部には、キャリアテープ２１上にあって、その電子部品３２が臨む窓（開口）３７を有した窓部材３８（図１３参照）が設けられる。シャッタ２７は、この窓３７を開閉するように、キャリアテープ２１の移送方向に往復摺動できるように配される。即ち、シャッタ２７は、その上側に窓３７とキャリアテープ２１間に存するシャッタ片２７ａを有すると共に、シャッタ側板に形成した長孔４０を支持部材３９と一体の１対のガイド軸４１に係合して摺動可能に構成される（図８参照）。
【００２０】
シャッタ２７の上側には、さらに溝４２が形成されると共に、溝４２の一側にキャリアテープ２１のトップテープ３６を剥離するための剥離用爪４３が形成される。キャリアテープ２１のトップテープ３６は、この溝４２に挿通され、シャッタ２７の摺動に伴って爪４３によって剥離されながら巻き取りリール２９に巻き取られる（図１３参照）。
【００２１】
このシャッタ２７の側板には係合溝４４が形成され、この係合溝４４に後述する操作部２８（図１１参照）の第２のレバー５１に一体の係合ピン５２が係合される（図８参照）。シャッタ２７は第２のレバー５１の正転及び逆転により係合ピン５２に押されて往復摺動するようになされる。
【００２２】
操作部２８は、支持部材３９に対して一端が軸４５を中心に回動可能に支持された第１のレバー５３と、係合ピン５２を介してシャッタ２７に連結され、軸４６を中心に回動可能に配された第２のレバー５１と、第１及び第２のレバー５３及び５１間に差し渡されて両端が軸支されたリンク５４を有する（図１１参照）。さらに、図１２に示すように、キャリアテープ２１のスプロケットホール３１に係合するスプロケット５６と、歯車５７とが一体化された状態で第２のレバー５１の回動軸４６に支持され、第２のレバー５１に取り付けた爪部５８が歯車５７に係合される。
【００２３】
第１のレバー５３と支持部材３９との間にスプリング５９が介裝され、常時第１のレバー５３の遊端５３ａが上方の実線位置に在るように弾性偏倚されている。６３は第２のレバー５１に当接して操作部２８を図１１の実線位置に停止させるためのストッパーである（図１２参照）。
【００２４】
なお、電子部品供給機４は、底面に一体に設けた支持ピン６０（図１１参照）を電子部品装着機１側の支持穴６１（図１参照）に嵌合させて設置される。
【００２５】
この電子部品供給機４では、図１１に示すように、第１のレバー５３が鎖線で示すように押されることによって、リンク５４を介して第２のレバー５１が軸４６を中心に時計方向に回動し、係合ピン５２によりシャッタ２７が図１３Ｂの閉状態から図１３Ａの開状態に移動（往動）する。このとき、キャリアテープ２１のトップテープ３６が剥離される同時に、歯車５７に噛合っている爪５８も移動して隣りの歯と噛合する。シャッタ２７がある程度開いた時点で吸着ノズル５は下降し窓３７に臨む電子部品３２を吸着して上昇することができる。
【００２６】
次に、第１のレバー５３が実線位置に戻ることによって、第２のレバー５１が軸４６を中心に反時計方向に回動し、爪５８によって歯車５７及びこれと一体のスプロケット５６が回動し、電子部品３２の入ったキャリアテープ２１はシャッタ２７と一緒に移動し、即ちシャッタ２７は閉状態に移動（復動）し、次の電子部品３２が窓３７に対応する位置に送られる。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る駆動装置７〔７Ａ，７Ｂ〕を詳述する。
この駆動装置７〔７Ａ，７Ｂ〕は、図３〜図５に示すように、サーボモータ６５と、このサーボモータ６５で回転制御されるカム６６と、カム６６に連接された回動レバー６７と、回動レバー６７に連結された操作部となるフィードローラ６８とを有して成る。
之等のサーボモータ６５、カム６６及び回動レバー６７は、夫々のサーボモータ軸６９、カム６６を固定したカム軸７０及び回動レバー６７を固定したレバー軸７１が互に平行となるようにして支持部材７２に支持される。
カム軸７０及びレバー軸７１は、各々両端に設けられたベアリングを用いた軸受け７３を介して支持部材７２に支持される。
サーボモータ６５とカム軸７０は、夫々タイミングプーリー７４，７５が一体に設けられ、タイミングプーリー７４及び７５間に介裝したタイミングベルト７６により連結される。
従って、サーボモータ６５の駆動力は、タイミングプーリー７４、タイミングベルト７６及びタイミングプーリー７５を通じてカム軸７０に伝達され、カム６６を回転させる。
【００２８】
カム６６は、サーボモータからの入力回転の加減速を考慮してフィードローラ６８を上下往復動させ得るカム曲線を有したカム、例えば偏心カム又はハート型カム等で構成される。
【００２９】
回動レバー６７は、略Ｌ字状をなしてその中央でレバー軸７０に固定され、一端６７ａにカムフォロア７７が固定されると共に、他端６７ｂがＵ字状に形成される（図７参照）。回動レバー６７には引っ張りバネ７８が介裝され、この引っ張りバネ７８によってカムフォロア７７がカム６６に転接される。
【００３０】
一方支持部材７２には、ガイドレール８１及び可動部８２からなる直動ガイド部８３が設けられる（図６Ａ，Ｂ参照）。この可動部８２にはカムフォロア８４が固定され、このカムフォロア８４に回動レバー６７のＵ字状の他端６７ｂが嵌合されると共に、可動部８２の下端に操作部となるフィードローラ６８が固定される。
【００３１】
駆動装置７は、そのフィードローラ６８が、前述した電子部品供給機４の操作部２８を構成する第１のレバー５３の遊端５３ａに近接対向するように配置される。
【００３２】
次に、この駆動装置７の動作について図３、図５を用いて説明する。サーボモータ６５を駆動させ、タイミングベルト７６によって接続されているカム軸７０を回転させることによって、カム６６を回転させる。すると、カム６６と転接しているカムフォロア７７を介して回動レバー６７がカム６６の外形軌道（いわゆるカム面）にしたがってレバー軸７１を中心に揺動する。例えば反時計方向の回動から時計方向の回動へと揺動する。
【００３３】
回動レバー６７のＵ字状の他端６７ｂが直動ガイド部８３のカムフォロア８４に嵌合されているので、回動レバー６７の揺動運動にしたがって直動ガイド部８３の可動部８２が摺動し、可動部８２の下端の操作子であるフィードローラ６８が上下方向に動作する。
【００３４】
本例においては、カム６６を１回転させることによって、フィードローラ６８が上死点から下死点に動き、再び上昇して上死点に戻るようになっている。すなわち、１回の部品供給動作に対してカム軸７０を１回転させるようにサーボモータ６５を起動、停止させ、結果としてフィードローラ６８は上死点から下死点に動き、再び上昇して上死点に戻ることになる。このとき、サーボモータ６５は、連続回転ではなく、フィードローラ６８の上死点→下死点→上死点（停止）の１連の動作に対して起動、停止を行う。
【００３５】
図９Ａに示すようにフィードローラ６８は往きの上死点から下死点までは加速され、戻りの下死点から上死点までは減速される。サーボモータ６５は、正回転してフィードローラ６８を動作（実線で示す上死点→下死点→上死点の１サイクル）させた後、次は逆回転してフィードローラ６８を同じように動作（破線で示す上死点→下死点→上死点）させる。
【００３６】
このフィードローラ６８によって、図３に示すように、電子部品供給機４の第１のレバー５３が駆動され、シャッタ２７の開閉、キャリアテープ２１の移送等が行われ、部品供給が行われる。
【００３７】
なお、図示の例では、カム６６を１回転させることによってフィードローラ６８を上死点→下死点→上死点となるように動作させたが、その他、カムの割付け角度により、カムを１回転させずにフィードローラ６８を上死点→下死点→上死点となるように動作させることができる。
例えば図９Ｂに示すようにカムの半回転（１８０°回転）でフィードローラ６８を上下１往復させることができる。このときはサーボモータ６５を半回転ずつ正回転と逆回転を繰り返せばよい。
【００３８】
電子部品装着機１では、駆動装置７と、吸着ノズル５を有したヘッド部６とは、夫々独立した駆動用のサーボモータを備えており（即ち駆動装置７はサーボモータ６５を備えており）、互に独立して駆動される。
従って、電子部品装着機１においては、電子部品供給機４におけるシャッタ２７の開き動作とヘッド部６の吸着ノズル５の降下動作とを同時に行い、シャッタ２７が開き切ったとき、電子部品３２を吸着し、次いで、吸着ノズル５の上昇動作とシャッタ２７の閉動作とを同時に行うようにすることができる。
【００３９】
一方、電子部品供給動作時の振動による影響を抑える必要がある、もしくはキャリアテープ２１の送り速度を遅くする必要がある様な電子部品に対しては、サーボモータの加速度を低くすることにより供給動作を安定させることができる。
【００４０】
また、図８Ａ，Ｂに電子部品供給機４のシャッタ２７と吸着ノズル５により吸着された電子部品３２を示す。図８Ａに比べて図８Ｂのように吸着される電子部品３２が上下方向に長い部品の場合、シャッタ２７の高さより上に電子部品３２が逃げるのを待ってシャッタ２７を閉じる必要がある。この場合、駆動装置７においては、フィードローラ６８を上死点→下死点停止→上死点という様に動作させるため、サーボモータ６５を起動、停止、起動、停止と１回の部品供給に対して２回動作させる。これによりシャッタ２７が開いている状態を保持することができ、上下に長い電子部品３２の供給を可能にする。
【００４１】
上述の本実施の形態の駆動装置７によれば、サーボモータ６５からの制御された回転がカム６６に伝達され、このカム６６によってフィードローラ６８が動作して電子部品供給機４のシャッタ２７に対して、しかるべき動作制御を行うことができる。
即ち、サーボモータ６５の加減速により時刻毎に変化する角速度による回転角度をカム６６に入力し、この回転制御されたカム６６により、フィードローラ６８を例えば上死点→下死点→上死点の一連動作させることができ、電子部品供給機４のシャッタ２７の開閉動作を高速に行わせることができる。即ち、同一電子部品供給機４に対して供給動作を高速に連続して行うことができる。
【００４２】
そして、例えばサーボモータ６５を起動、停止、起動、停止と１回の部品供給に対して２回動作させることによって、シャッタが開いている状態を保持することができ、上下に長い電子部品も高速かつ確実に供給することができる。
【００４３】
このようにサーボモータ６５の動作を変えることにより、電子部品毎に最適な供給動作を行うことができ、電子部品供給にかかる時間を短縮することができる。
【００４４】
また、本駆動装置７のサーボモータ６５は、ヘッド部６の動作に時間的影響を与えることなく、従ってヘッド部６の動作とは独立に動作するようになっているので、ヘッド部６の吸着ノズル５の降下と同時にシャッタ２７の開き動作を行い、シャッタ２７が開ききる前に電子部品３２を吸着し、吸着ノズル５の上昇と同時にシャッタ２７の閉じ動作を行うことができ、最高速供給動作のより高速化を可能にする。
【００４５】
また、サーボモータ６５は、一方向に連続して回転させるのではなく、１回の電子部品供給動作毎に正回転と逆回転を繰り返すように動作するので、少ない情報量（いわゆるパルス数）でサーボモータの回転位置検出が得られ、しかも累積誤差がないので、正確な位置検出ができる。従って駆動装置７として、正確な駆動を行うことができる。
【００４６】
従って電子部品装着機１のタクトタイムの短縮化が図られ、生産性向上を図ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、サーボモータの加減速により時刻毎に変化する角速度による回転角度を入力して、操作部の動作制御を行うカムを用いることによって、電子部品供給機に対して供給動作を高速に連続して行うことができる。
【００４８】
また、サーボモータは、電子部品装着機内の他の動作とは独立に駆動されるようになされるので、サーボモータの動作を変えることによって、電子部品毎に最適な供給動作をすることができ、電子部品供給にかかる時間を短縮化することができる。
従って、電子部品装着機による部品装着の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態に係る駆動装置を用いた電子部品装着機の構成図である。
【図２】 図１の側面図である。
【図３】 本発明の一実施の形態に係る駆動装置と電子部品供給機の構成図である。
【図４】 図３の駆動装置のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図６】 Ａ 本発明の一実施の形態に係る駆動装置の直動ガイド部及びフィードローラを示す側面図である。
Ｂ その正面図である。
【図７】 Ａ 本発明の一実施の形態に係るレバー６７の上面図である。
Ｂ その正面図である。
【図８】 Ａ 電子部品供給機のシャッタと吸着された電子部品の一例を示す説明図である。
Ｂ 電子部品供給機のシャッタと吸着された電子部品の他の例を示す説明図である。
【図９】 Ａ サーボモータ６５及びカム６６の回転と、フィードローラ６８の動作との関係の一例を示す説明図である。
Ｂ サーボモータ６５及びカム６６の回転と、フィードローラ６８の動作との関係の他の例を示す説明図である。
【図１０】 電子部品装着機のヘッド部を示す概略図である。
【図１１】 電子部品供給機の構成図である。
【図１２】 電子部品供給機の要部の構成図である。
【図１３】 Ａ 電子部品供給機のシャッタが開いた状態の平面図である。
Ｂ 電子部品供給機のシャッタが閉じた状態の平面図である。
【図１４】 Ａ キャリアテープの平面図である。
Ｂ そのＣ−Ｃ線上の断面図である。
【図１５】 キャリアテープと吸着ノズルの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１‥‥電子部品装着機、２‥‥基板、４‥‥電子部品供給機、５‥‥吸着ノズル、６‥‥ヘッド部、７〔７Ａ，７Ｂ〕‥‥駆動装置、２１‥‥キャリアテープ、２７‥‥シャッタ、５３‥‥第１のレバー、５４‥‥リンク、５１‥‥第２のレバー、６５‥‥サーボモータ、６６‥‥カム、６７‥‥回動レバー、６８‥‥フィードローラ、８３‥‥直動ガイド部

Claims (1)

1. 電子部品を吸着するヘッド部の動作とは独立に動作するサーボモータと、
   前記サーボモータにより回転制御される１つのカムと、
   前記カムと連動し電子部品供給機における電子部品の供給動作を制御する操作部を備え、
   前記サーボモータは、１回の電子部品供給動作毎に、正回転と逆回転を繰り返し、且つ前記正回転と逆回転のそれぞれにおいて前記電子部品の上下方向の長さに応じて、１回の電子部品供給に対して「起動、停止」の動作か、「起動、停止、起動、停止」の動作が選択され、
   前記カムは、前記サーボモータの加減速により時刻毎に変化する角速度による回転角度を入力して、前記操作部の駆動を制御し、
   前記電子部品供給機の駆動動作を制御する
   ことを特徴とする電子部品供給機の駆動装置。

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