JP4112708B2 - 表面実装機における吸着ノズル変更装置 - Google Patents

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した表面実装機における吸着ノズル変更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変更できるようにされており、一般には、部品供給部の側方に設けられたノズル交換ステーションに複数の吸着ノズルを交換可能に保持しておき、必要に応じてヘッドユニットをこのステーションに移動させて吸着ノズルを交換することが行われている。
【０００４】
しかし、吸着ノズル交換のためにいちいちステーションに移動して吸着ノズルを交換するのは効率が悪い。そこで、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、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）。
【０００５】
この装置では、縦軸回りに回転駆動されるノズルシャフトの下方部に上記ノズル組付ブロックが設けられることによりヘッドが構成され、かつ、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、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となっている。
【０００６】
より詳しく説明すると、上記装置では、ノズルシャフトの下方部に縦軸まわりに回転可能な第１ベベルギヤが設けられる一方、ノズル組付ブロックに第１ベベルギヤに噛合する第２ベベルギヤが設けられ、第１ベベルギヤの回転が阻止される状態と許容される状態とに切り換え可能となっている。そして、第１ベベルギアの回転が許容される状態では、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ことができ、第１ベベルギヤの回転が阻止される状態では、ノズルシャフトの回転に応じて第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、これに伴ってノズル組付ブロックが横軸回りに回動変位して吸着ノズルの変更が行われるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記装置において、第１ベベルギヤの回転が阻止された状態では、第２ベベルギヤの公転に伴いこれと一体にノズル組付ブロックが第１ベベルギアに対して縦軸回りに相対回転するため、部品吸着の際には、吸着ノズルの縦軸回りの回転角度を所定の基準回転角度に修正する必要が生じる場合がある。
【０００８】
すなわち、この種の実装機では、吸着部品の撮像等に基づいて吸着ノズルに対する吸着部品の縦軸回りのずれを調べる処理を行い、このずれを加味して部品を実装するが、この処理を容易に行うため、一般には、吸着ノズルを所定の基準回転角度にセットした状態で部品の吸着を行うようにしている。しかし、上記従来の装置では、吸着ノズル変更に際してノズル組付ブロック自体が縦軸回りに回転するため、変更後の吸着ノズルが基準回転角度にない場合が多く、そのため吸着ノズルを所定の基準角度にセットし直してから部品を吸着する必要がある。
【０００９】
しかし、吸着ノズル変更の度にいちいち吸着ノズルの回転角度を修正するのはタクトタイム短縮の上で好ましくなく、この点に改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドに複数の吸着ノズルを変更可能に搭載した表面実装機において、タクトタイムの短縮により貢献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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ヘッドユニットに縦軸方向への昇降及び縦軸回りの回転が可能なノズルシャフトが備えられ、この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が横軸まわりに回動変位可能に取付けられるとともに縦軸まわりに回転可能な第１ベベルギヤが設けられ、この第１ベベルギヤが上記ノズル組付ブロックに設けられた第２ベベルギヤに噛合している一方、第１ベベルギヤをヘッドユニットのフレームに対して固定する状態と両ベベルギヤ及びノズル組付ブロックを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え可能とされ、第１ベベルギヤが固定されることによりノズルシャフトの回転に応じて第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表面実装機において、第１ベベルギヤ固定時にヘッドユニットのフレームに対して第１ベベルギヤを拘束する拘束手段を設け、かつそのフレームに対する第１ベベルギヤの拘束位置を変更可能とするように拘束手段を構成するとともに、拘束位置を制御する制御手段を設け、この制御手段は、変更後の吸着ノズルが縦軸回りの所定の基準回転角度に配置されるように、吸着ノズル変更に伴うノズル組付ブロックの縦軸回りの回転角度に基づいて拘束位置を設定するように構成されているものである（請求項１）。
【００１２】
この表面実装機では、第１ベベルギヤがフレームに固定された状態でノズルシャフトが回転されることにより第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、これに応じてノズル組付ブロックが横軸回りに回動変位して吸着ノズルの変更が行われるが、変更後の吸着ノズルが縦軸回りの所定の基準回転角度に配置されるように、第１ベベルギヤ固定時の拘束位置が設定されるため、吸着ノズル変更後は必ず所定の基準回転角度に吸着ノズルが配置される。そのため、変更後に、吸着ノズルを所定の基準回転角度に修正する必要がない。
【００１３】
具体的には、ノズルシャフトの昇降に伴って両ベベルギヤ及びノズル組付ブロックがノズルシャフトと一体にヘッドユニットのフレームに対して相対的に昇降するとともに、拘束手段として、フレーム及び第１ベベルギヤに一の係合部と複数の被係合部とがそれぞれ設けられて、ノズルシャフトの所定の上昇位置で、係合部と被係合部のうちの一つとが相互に係合することにより第１ベベルギヤを固定するようにされ、かつ被係合部が、吸着ノズルの数及び吸着ノズル変更に伴うノズル組付ブロックの縦軸回りの回転角度に基づいて縦軸回りに所定間隔で形成され、制御手段は、吸着ノズル変更時に、複数の被係合部のうちから、変更後の吸着ノズルを基準回転角度に配置することができる被係合部を調べ、この被係合部と係合部とを係合させるようにノズルシャフトの回転及び昇降動作を制御するように構成される（請求項２）。
【００１４】
この構成によると、ノズルシャフトが所定上昇位置に上昇変位して、フレームと第１ベベルギヤとが係合部及び被係合部を介して相互に係合することにより第１ベベルギヤが固定される。この際、複数の被係合部のうち、変更後の吸着ノズルを基準回転角度に配置することができる被係合部が選択され、この被係合部と係合部とを係合させるべくノズルシャフトの動作が制御される。これにより変更後の吸着ノズルが所定の基準回転角度に配置される。
【００１５】
【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。
図１〜図３は本発明の装置を表面実装機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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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の吸着ノズル、当実施形態では第１〜第３の３つの吸着ノズル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。
【００２１】
すなわち、上記各ノズルシャフト２０…，２５…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、図示の例では第１〜第３の３個の吸着ノズル２６〜２８が組付けられている。
【００２２】
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２５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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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３４と、その上方に位置する補助ピストン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。
【００２６】
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上昇するようになっている。なお、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上昇した位置を上段位置、通常ストロークにおける上昇位置及び下降位置をそれぞれ中段位置及び下段位置と呼ぶ。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
図５〜図９は、ノズルシャフト２５の下部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（フレーム）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。
【００３０】
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に対して放射状に延び、かつ周方向に等間隔（等角度）で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に部品吸着用の第１〜第３吸着ノズル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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、すなわち中段位置にあるとき（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。
【００３３】
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はノズル組付ブロック３０と一体に横軸回りに回転可能となっている。
【００３４】
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（例えば３箇所）に第１〜第３の係合溝６０ａ〜６０ｃ（被係合部；図１０参照）が設けられており、一方、上記補助ハウジング４２の下端部には係合突起６１（係合部）が設けられ、これら係合溝６０ａ〜６０ｃと係合突起６１とで第１ベベルギヤを固定するための拘束手段が構成されている。そして、上記ノズルシャフト２９及びホルダー４１が中段位置にあるとき（図６参照）には上記係合溝６０ａ〜６０ｃ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６０ａ〜６０ｃのいずれかと係合突起６１とが係合して第１ベベルギヤ５６が補助ハウジング４２に固定され、これにより第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されるようになっている。
【００３５】
上記係合溝６０ａ〜６０ｃは、図１０に示すように、縦軸回りに等角度α（等間隔）で設けられている。この角度αは、後述する吸着ノズル２６〜２８の変更動作において、一の吸着ノズル（例えば第１吸着ノズル２６）からその隣の吸着ノズル（例えば第２吸着ノズル２７）に変更する際にノズル組付ブロック３０が縦軸回りに回転するときの角度に設定されており、当実施形態では、例えば４０°に設定されている。そして、第１ベベルギヤ５６とノズル組付ブロック３０との関係では、同図に示すように、第１〜第３係合溝６０ａ〜６０ｃのうち第２係合溝６０ｂと上記係合突起６１とが対応するように第１ベベルギヤ５６がセットされたときに、第１〜第３吸着ノズル２６〜２８のうち第２吸着ノズル２７が下向きの使用位置（ノズルシャフトに連通する位置）にあって、かつ第２吸着ノズル２７が所定の基準回転角度となるように第１ベベルギヤ５６とノズル組付ブロック３０の相対位置が設定されている。なお、同図では、基準回転角度を明確にするためにノズル組付ブロック３０に仮想の基準マーク（図中の二重丸）を付しており、ノズル中心を通るＹ軸上であって、ノズル中心より装置後方側（同図では下側）にこのマークが存在するときを基準回転角度としている。
【００３６】
ところで、上記の実装機は図示を省略するが、コンピュータを構成要素とするコントローラ（制御手段）を備えており、ヘッドユニット移動のための上記サーボモータ９，１５、Ｚ軸駆動機構におけるエア給排切換用のバルブ、Ｒ軸駆動機構のサーボモータ３６及び電子部品認識カメラ１７等は全てこのコントローラに電気的に接続されている。
【００３７】
そして、実装動作時には、予め記憶されたプログラムに従ってプリント基板３に対して所定の部品を実装すべく上記サーボモータ等が上記コントローラにより統括的に制御されるようになっている。
【００３８】
特に、吸着ノズル２６〜２８の変更の際には、後に詳述するように、第１〜第３係合溝６０ａ〜６０ｃのうち、変更後の吸着ノズル２６〜２８が上記の所定の回転基準角度となるような係合溝を選択し、その係合溝を上記係合突起６１に係合させるべく、上記Ｒ軸駆動機構のサーボモータ３６やＺ軸駆動機構の上記バルブ等を制御するようになっている。
【００３９】
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、部品の吸装着の際には、ノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置、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セットされる。
【００４０】
このようにノズルシャフト２５及びホルダー４１が基準位置にセットされると、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。そのため、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、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。
【００４１】
従って、部品吸着時や部品装着時には、この状態で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。
【００４２】
一方、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には、先ず、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が上昇させられ、これにより図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した上段位置にセットされる。
【００４３】
このようにホルダー４１等が上昇すると、上記カム５５が揺動して、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のいずれかの係合溝６０ａ〜６０ｃと補助ハウジング４２の係合突起６１とが係合する。これにより、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。
【００４４】
次いで、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。ノズルシャフト２５が回転させられると、第１ベベルギヤ５６の回転が阻止されているため、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。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、それまで使用位置にあった吸着ノズル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（すなわち、縦軸回りに所定角度αだけ回動変位されると）、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が中段位置まで下降させられ、これにより、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て新たな吸着ノズルが使用位置に保持される。
【００４５】
この場合、例えば、ノズルシャフト２５が図１０中で反時計回りに回転駆動されると、吸着ノズルが第１吸着ノズル２６→第２吸着ノズル２７→第３吸着ノズル２８と変更され、ノズルシャフト２５が同図中で時計回りに回転駆動されると、吸着ノズルが第３吸着ノズル２８→第２吸着ノズル２７→第１吸着ノズル２６と変更されるようになっている。
【００４６】
なお、このような吸着ノズル２６〜２８の変更動作において、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１を中段位置から上昇させる際には、予め、Ｒ軸駆動機構によりノズルシャフト２５が回転駆動され、第１〜第３係合溝６０ａ〜６０ｃのうち、変更後の吸着ノズルが所定の基準回転角度となる係合溝が選択され、その係合溝が上記係合突起６１に対応するようにホルダー４１、両ベベルギヤ５６，５７及びノズル組付ブロック３０が一体的に回転させられてから、ノズルシャフト２５及びホルダー４１が上昇させられる。
【００４７】
具体的に説明すると、図１０に示すように第２吸着ノズル２７が使用位置にあり、これを第１吸着ノズル２６に変更する場合には、現在係合突起６１に対応している第２係合溝６０ｂの隣の係合溝であって、ノズル変更時のノズル組付ブロック３０の回転方向と逆方向側に位置する係合溝、すなわち図１１（（ａ）上図）に示すように第３係合溝６０ｃが選択され、この係合溝６０ｃが係合突起６１に対応するようにホルダー４１等が一体に回転させられ、その後、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が上昇させられて係合突起６１に第３係合溝６０ｃが係合させられる。なお、各係合溝と係合突起６１との相対位置は、例えば、上記Ｒ軸駆動機構のサーボモータに内蔵のエンコーダの出力に基づいて検知される。
【００４８】
このようにすると、第２係合溝６０ｃに対して第３係合溝６０ｃが上記角度αだけ縦軸回りにオフセットされているため、Ｒ軸駆動機構によりノズルシャフト２５が回転駆動され、これに伴い、第１吸着ノズル２６が使用位置に達するまでノズル組付ブロック３０が回動変位すると、図１１（（ａ）下図）に示すように、吸着ノズル変更完了と同時に第１吸着ノズル２６が上記の基準回転角度にセットされる。
【００４９】
同様に、第１吸着ノズル２６から第２吸着ノズル２７に変更する場合には、図１１（（ｂ）上図）に示すように第２係合溝６０ｂが、第２吸着ノズル２７から第３吸着ノズル２８に変更する場合には、図１１（（ｃ）上図）に示すように第１係合溝６０ａが、第３吸着ノズル２８から第２吸着ノズル２７に変更する場合には、図１１（（ｄ）上図）に示すように第２係合溝６０ｂがそれぞれ係合突起６１に対応するようにホルダー４１等が一体に回転させられ、その後、上記ノズルシャフト２５及びホルダー４１が上昇させられる。これにより、いずれの吸着ノズルに変更する場合であって、吸着ノズル変更完了と同時に吸着ノズルが所定の基準回転角度にセットされる（図１１（ｂ〜ｄ）下図））。
【００５０】
以上説明した表面実装機の吸着ノズル変更装置によると、上述のように吸着ノズル変更完了と同時に、吸着ノズルが基準回転角度にセットされるため、従来のこの種の装置のように、変更後に吸着ノズルを基準回転角度に修正する必要がなく、その分、タクトタイムを短縮することができる。
【００５１】
すなわち、比較例として、図１２（上図）に示すように、上記装置の鍔部５９に係合溝６０′（上記第２係合溝６０ｂに相当）だけを形成した装置を想定し、この構成において、第２吸着ノズル２７から第３吸着ノズル２８に変更する場合を考えると、吸着ノズル変更時には、第３吸着ノズル２８が使用位置に達するまでノズル組付ブロック３０が回動変位させられるため、同図（中図）に示すように変更完了時点の第３吸着ノズル２８は基準回転角度からずれてセットされることとなる。そのため、同図（下図）に示すように、第３吸着ノズル２８を基準回転角度に修正する必要がある。
【００５２】
そのため、吸着ノズルを変更しながら部品を吸着する場合には、例えば、図１３（ａ）に示すように、ノズルシャフト２５及びホルダー４１を中段位置に保持して、係合溝６０′を係合突起６１に対応させた後、ホルダー４１等を上段位置に上昇させて吸着ノズルを変更し、その後、ホルダー４１等を中段位置まで戻して、ここでノズルシャフト２５を回転駆動して吸着ノズルを基準回転角度に修正してからホルダー４１等を下段位置まで変位させる必要がある。
【００５３】
とくに、部品装着後にノズル変更を経て次の部品の吸着を行う場合、部品装着角度は、基板等により区々であるため、装着後に先ず係合溝６０′と係合突起６１との位置合わせのために回転角度の調整を要し、さらに、ノズル変更後に回転角度の調整が必要となる。
【００５４】
これに対し、上記実施形態の装置では、ノズル交換前に回転角度の調整を行っておきさえすれば、吸着ノズルの基準回転角度の修正が不要なため、同図（ｂ）に示すように、ホルダー４１等を中段位置に保持して係合溝６０ａ〜６０ｃを係合突起６１に対応させた後、ホルダー４１等を上段位置に上昇させて吸着ノズルを変更した後は、直ちにホルダー４１等を下段位置まで変位させて吸着ノズルにより部品を吸着することができる。従って、ホルダー４１等を中段位置に保持して吸着ノズルを基準回転角度に修正する作業が不要な分、タクトタイムを短縮することができる。
【００５５】
ところで、上記実施形態の表面実装機は、本発明に係る表面実装機の一例であってその具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５６】
例えば、ノズル組付ブロック３０の周囲に等間隔で吸着ノズル２６〜２８を配置するとともにノズル組付ブロック３０を無限回転可能に構成し、これにより第１吸着ノズル２６→第２吸着ノズル２７→第３吸着ノズル２８→第１吸着ノズル２６といった吸着ノズルの変更形態を可能とする、いわゆるロータリー変更型のヘッド構成を採用するようにしてもよい。この場合には、上記鍔部５９の全周わたって上記角度αの間隔で複数の係合溝を形成しておくようにすればよい。
【００５７】
また、上記実装機のように、鍔部５９に形成した係合溝６０ａ〜６０ｃを係合突起６１に係合させて第１ベベルギヤ５６の回転を阻止する際の縦軸回りに拘束位置を変更可能にする以外に、例えば、補助ハウジング４２と第１ベベルギヤ５６との間に本発明の拘束手段として電磁クラッチ等を介設し、第１ベベルギヤ５６を縦軸回りの任意の位置で拘束できるようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ノズルシャフトの下方部に、複数の吸着ノズルを配置したノズル組付ブロックが横軸まわりに回動変位可能に取付けられるとともに縦軸まわりに回転可能な第１ベベルギヤが設けられ、この第１ベベルギヤがノズル組付ブロックに設けられた第２ベベルギヤに噛合し、第１ベベルギヤがフレームに固定されることによりノズルシャフトの回転に応じて第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表面実装機において、変更後の吸着ノズルが縦軸回りの所定の基準回転角度に配置されるように、第１ベベルギヤ固定時の該ベベルギヤの縦軸回りの拘束位置を制御するようにしたので、吸着ノズル変更と同時に吸着ノズルを所定の基準回転角度に配置することができる。従って、吸着ノズルの変更後、吸着ノズルをいちいち基準回転角度に戻す必要がなく、このような作業が不要となる分、タクトタイムが短縮される。
【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線断面図であって第１ベベルギヤの回動が許容される状態を示すものである。
【図７】図５のＡ−Ａ線断面図であって第１ベベルギヤの回動が阻止される状態を示すものである。
【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。
【図１０】係合溝の位置とノズル組付ブロックとの関係を示すヘッド下端部を示す底面模式図である。
【図１１】吸着ノズル変更の際のヘッド下端部の回転制御を説明する図１０に対応する図である。
【図１２】従来の吸着ノズル変更装置による吸着ノズル変更動作を説明する図である。
【図１３】本発明に係る吸着ノズル変更装置と従来装置との部品吸着動作を比較する行程図である。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
５ａ ハウジング５ａ
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
４２ 保持ハウジング
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
５９ 鍔部
６０ａ〜６０ｃ 係合溝
６１ 係合突起

Claims (2)

1. ヘッドユニットに縦軸方向への昇降及び縦軸回りの回転が可能なノズルシャフトが備えられ、この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が横軸まわりに回動変位可能に取付けられるとともに縦軸まわりに回転可能な第１ベベルギヤが設けられ、この第１ベベルギヤが上記ノズル組付ブロックに設けられた第２ベベルギヤに噛合している一方、第１ベベルギヤをヘッドユニットのフレームに対して固定する状態と両ベベルギヤ及びノズル組付ブロックを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え可能とされ、第１ベベルギヤが固定されることによりノズルシャフトの回転に応じて第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表面実装機において、第１ベベルギヤ固定時にヘッドユニットのフレームに対して第１ベベルギヤを拘束する拘束手段を設け、かつそのフレームに対する第１ベベルギヤの拘束位置を変更可能とするように上記拘束手段を構成するとともに、上記拘束位置を制御する制御手段を設け、この制御手段は、変更後の吸着ノズルが縦軸回りの所定の基準回転角度に配置されるように、吸着ノズル変更に伴うノズル組付ブロックの縦軸回りの回転角度に基づいて上記拘束位置を設定するように構成され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。
2. ノズルシャフトの昇降に伴って上記両ベベルギヤ及びノズル組付ブロックがノズルシャフトと一体に上記ヘッドユニットのフレームに対して相対的に昇降するとともに、上記拘束手段として、上記フレーム及び第１ベベルギヤに一の係合部と複数の被係合部とがそれぞれ設けられて、ノズルシャフトの所定の上昇位置で、係合部と被係合部のうちの一つとが相互に係合することにより第１ベベルギヤを固定するようにされ、かつ上記被係合部が、上記吸着ノズルの数及び吸着ノズル変更に伴う上記ノズル組付ブロックの縦軸回りの回転角度に基づいて縦軸回りに所定間隔で形成され、上記制御手段は、吸着ノズル変更時に、上記複数の被係合部のうちから、変更後の吸着ノズルを上記基準回転角度に配置することができる被係合部を調べ、この被係合部と上記係合部とを係合させるように上記ノズルシャフトの回転及び昇降動作を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装機における吸着ノズル変更装置。

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