JP4346770B2 - Surface mount machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットに設けられた部品吸着用のノズルに部品を吸着してプリント基板等の各種基板上に装着する表面実装機において、特に、部品吸装着時の部品等に対する衝突荷重を軽減するようにし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、部品供給部と位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能に支持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、このヘッドの下端部に取付けられた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(以下、実装機と略す)では、例えば、部品吸着時には、部品に対してノズルを昇降させて部品を吸着するが、この際、部品に対する衝突荷重を軽減して部品の損傷等を防止する必要がある。同様に、部品装着時には、部品とプリント基板との衝突荷重を軽減する必要がある。
【0004】
そのため、通常は、部品吸着時の衝突荷重を軽減すべくヘッドユニットに緩衝機構が組み込まれるようになっており、例えば、ノズルとヘッドユニットとの間にバネ等の弾性部材を介設し、これによりノズルを上下方向に弾性変位可能に支持する機構は一般に用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ノズルを弾性変位可能に支持する従来の緩衝機構では、ノズル昇降時の加減速度が大きくなると慣性力の影響を受けてノズルが振動し、例えばノズルに対して部品がずれて実装精度が損なわれたり、騒音の原因となることが考えられる。
【0006】
そのため、これを防止すべく、例えば、▲1▼ ノズル上下動時の加減速度を低く設定する、▲2▼ バネ圧を大きく設定することによりノズルの振動を抑制することが考えられている。しかし、▲1▼ の対処方法は、タクトタイムの短縮化の上で望ましくなく、また、▲2▼ の対処方法では、振動防止と緩衝機能とをバランスさせるバネ圧の設定が難しく、いずれも得策ではない。
【0007】
なお、近年では、複数の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ユニットに昇降可能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実装機も提案されており、この種の実装機では、ノズル組付ブロックを弾性変位可能に支持することにより緩衝機構を構成することが考えられている。
【0008】
ところが、この構成では、バネ下荷重が大きくなるため、さらに上記のようなノズル昇降時の慣性力による振動発生が懸念される。また、ヘッドユニット移動時にも同様に振動発生が懸念される。
【0009】
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、部品吸装着時に緩衝機能を良好に発揮させる一方で、ノズル等の振動発生を効果的に防止することができる表面実装機を提供することを目的としている。
【0010】
【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、移動可能なヘッドユニットにノズルシャフトが設けられ、このノズルシャフトがヘッドユニットのフレームに対して相対的に昇降可能に支持されるとともに、このノズルシャフトの下端部に部品吸着用のノズルが取付けられている表面実装機において、複数の上記ノズルが周方向に並ぶように組付けられたノズル組付ブロックと、ノズルシャフトの下端部に当該ノズルシャフトに対して相対的に昇降可能に連結されかつ上記ノズル組付ブロックを回転変位可能に保持するホルダーと、ノズルシャフトに対するホルダーの昇降を阻止するロック手段とを有し、このロック手段は、上記ノズル組付ブロックとホルダーとの間に形成される圧力室と、この圧力室への流体の供給手段とを有し、上記圧力室へ流体を供給することによりノズルシャフトに対してホルダーを昇降不能に拘束するロック状態と、圧力室への流体の供給を停止することによりノズルシャフトに対するホルダーの昇降を許容するロック解除状態とに切換え可能に構成されているものである(請求項1)。より具体的には、上記ノズル組付ブロックは、横軸回りに回転変位可能な状態で上記ホルダーに保持され、外周面上の複数の位置に形成されたノズル組付凹部にそれぞれノズルが固定されることにより複数のノズルを放射状に備えたものである(請求項2)。また、上記ロック手段を制御するロック制御手段を有し、このロック制御手段は、部品吸装着のためのノズル昇降動作時に昇降範囲の下部でロック手段をロック解除状態とし、それ以外はロック手段をロック状態にするように構成される(請求項3)。
【0011】
上記のような表面実装機によると、通常時はロック手段がロック状態とされてノズルシャフトに対するホルダー及びノズル組付ブロックの昇降が阻止され、これによりノズルの振動が抑えられる。一方、部品吸装着のためのノズル昇降動作時においてノズルが昇降範囲下部にあるときには、ロック手段がロック解除状態とされてノズルシャフトに対するホルダー及びノズル組付ブロックの昇降が許容される。そのため、部品吸着時には、部品にノズルが当接するに伴いノズルがノズル組付ブロックと一体にノズルシャフトに対して変位し、これにより部品に対する衝突荷重が軽減される。つまり、緩衝機能が発揮される。また、部品装着時にも同様に緩衝機能が発揮される。
【0012】
特に、部品吸装着のためのノズル下降動作において、上記ノズルを所定速度まで加速した後、定速あるいは途中から減速させて部品吸装着位置まで下降させる表面実装機では、ノズルが所定速度又は所定位置に達した後に上記ロック手段をロック状態からロック解除状態に切換えるように上記ロック制御手段を構成するのが好ましい(請求項4)。
【0013】
このようにすれば、加速時の慣性力によるノズルの振動発生を効果的に防止することができる。
【0014】
また、部品吸装着後のノズル上昇動作中には、ロック手段をロック解除状態からロック状態に切換えるようにロック制御手段を構成することが好ましい(請求項5)。このようにすれば、ノズル上昇時の慣性力により上昇端位置でノズルに振動が生じるのを防止することができる。
【0015】
上記のような装置においては、ノズルシャフトを、中空のメインシャフトの内部に中空のサブシャフトを内蔵してサブシャフト内外に通路を形成した二重管構造とし、一方側の通路を上記圧力室に連通接続して、この通路に上記流体を供給可能に構成する一方、他方側の通路を上記ノズルに連通接続し、この通路に部品吸着用の負圧を供給可能に構成するようにしてもよい(請求項6)。
【0016】
このようにすれば、圧力室に対する流体の供給とノズルに対する負圧の供給を共にノズルシャフト内を通じて行うことができるためコンパクトで合理的な構成となる。
【0017】
上記表面実装機においては、ノズル昇降動作時に上記ロック手段をロック状態とするようにロック制御手段を構成してもよい(請求項7)。例えば、ノズル組付ブロックに具備されるノズルのうち一部のノズルがノズル組付ブロックに対してノズル軸方向に変位可能に支持される緩衝機能付きノズルである場合には、この緩衝機能付きノズルを用いて部品吸装着を行う場合のノズル昇降動作時に上記ロック手段をロック状態にするようにロック制御手段を構成することができる(請求項8)。
【0018】
なお、上記表面実装機には、ノズルシャフトを昇降駆動することによりノズルを昇降させる昇降駆動手段と、この昇降駆動手段を制御する昇降制御手段とが設けられ、この昇降制御手段は、部品吸装着時のノズル下降動作において、ノズルを所定速度まで加速し、途中から減速させた後、部品吸装着位置近傍において一定の低速度でノズルを下降させるべく昇降駆動手段を制御するように構成される(請求項9)。
【0019】
この構成によると、部品吸装着位置近傍においてノズルを低速度で下降させるため、部品に対する衝突荷重等をより一層軽減することができる。
【0020】
この場合、ノズルを所定速度まで加速し、途中から部品吸装着位置まで減速させながら下降させる第1下降動作と、ノズルを所定速度まで加速し、途中から減速させた後、部品吸装着位置近傍において一定の低速度でノズルを下降させる上記の第2下降動作とを実行可能とし、上記ノズル組付ブロックに具備されたノズルの種類に応じて上記第1下降動作と第2下降動作とを選択的に実行するように上記昇降制御手段を構成してもよい(請求項10)。具体的には、ノズル組付ブロックに具備されるノズルのうち一部のノズルがノズル組付ブロックに対してノズル軸方向に変位可能に支持される緩衝機能付きノズルである場合には、この緩衝機能付きノズルを用いた部品吸装着時には上記第1下降動作を実行するように上記昇降制御手段を構成することができる(請求項11)。この構成によると、緩衝機能付きのノズルについては該緩衝機能が発揮されることにより部品に対する衝突荷重等が軽減され、一方、それ以外のノズルについては、部品吸装着位置近傍でノズルが低速度で下降させられることにより部品等に対する衝突荷重等が軽減される。
【0021】
また、上記課題を解決するために、本発明は、移動可能なヘッドユニットにノズルシャフトが設けられ、このノズルシャフトがヘッドユニットのフレームに対して相対的に昇降可能に支持されるとともに、このノズルシャフトの下端部に部品吸着用のノズルが取付けられている表面実装機において、複数の上記ノズルが周方向に並ぶように組付けられたノズル組付ブロックと、ノズルシャフトの下端部に当該ノズルシャフトに対して相対的に昇降可能に連結されかつ上記ノズル組付ブロックを回転変位可能に保持するホルダーと、ノズルシャフトに対するホルダーの昇降を規制する規制手段と、この規制手段を制御する規制制御手段とが設けられ、上記規制手段は、上記ノズルとホルダーとの間に形成される圧力室と、この圧力室への流体の供給手段と、圧力室内の流体圧を調整可能な圧力調整手段とを有し、上記圧力室へ流体を供給することにより上記圧力室内の流体圧に応じた力でノズルを特定位置に拘束するように構成され、上記規制制御手段は、部品吸装着のためのノズル昇降動作時であってノズルが部品吸装着位置に達するときの圧力室の流体圧が、それ以外のときの圧力室の流体圧よりも低くなるように上記規制手段を制御するようにしたものである(請求項12)。
【0022】
この表面実装機によると、ノズルが部品吸装着位置に達するとき以外はノズルシャフトに対するホルダー及びノズル組付ブロックの昇降が阻止され、これよりノズルが特定位置に拘束されてその振動が抑えられる。一方、部品吸着時には、ノズルが部品吸着位置に達するときに圧力室内の流体圧が下げられることで、部品にノズルが当接するに伴いノズルが圧力室内の流体圧に抗して弾性的に変位し、これにより部品に対する衝突荷重が軽減される。つまり、緩衝機能が発揮される。また、部品装着時にも同様に緩衝機能が発揮される。
【0023】
この構成において、ノズルが部品吸装着位置に達するときの圧力室の流体圧を、部品吸装着に用いるノズルの種類又は装着する部品の種類の少なくとも一方に応じて調整すべく規制手段を制御するようにすれば(請求項13)、ノズルや部品の種類に応じて緩衝性能、つまりノズル変位時の弾性の度合いを切換えることができ、表面実装機の機能性を高めることができる。
【0027】
【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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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17,18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17,18の上方に移動することにより部品認識カメラ17,18により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17,18のうち一方のカメラ17は、一方側の部品供給部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おり、これにより部品吸着後、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。
【0033】
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、下方部に部品吸着用の複数のノズルを具備したヘッド20A,20Bが搭載されている。
【0034】
各ヘッド20A,20Bは、縦軸方向(上下方向)に伸びるノズルシャフト21を有しており、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の下方部にノズル組付ブロック30が搭載されるとともに、このノズル組付ブロック30に複数のノズル等が組付けられている。当実施の形態では5個のノズル23〜27と1個のノズルホルダー28とが組付けられている(図6参照)。ノズルについてより詳しくは、チップ部品等の主に小型部品を対象とする小口径のノズル24〜26と、QFP等の主に大型の部品で、かつ装着精度が要求される部品を対象とする大口径のノズル23,27とが組付けられている。なお、ノズルホルダー28には、チップ部品やQFP以外の特殊部品を実装する場合に、これら部品に応じたノズルが装着されるようになっている。
【0035】
上記ノズル組付ブロック30は、ノズルシャフト21に対して相対的な昇降が可能で、かつノズルシャフト21と一体に縦軸回りに回転可能となっている。また、ノズル組付ブロック30は、ノズルシャフト21に対して横軸回りに相対的に回転可能となっており、この回転変位により上記ノズル23〜27及びノズルホルダー28(以下、特に区別する必要がない場合にはノズル等23〜28という)のうち一のノズル又はノズルホルダーが選択的に所定の使用位置にセットされるように、ノズル組付ブロック30に各ノズル等23〜28が放射状に配設されている。
【0036】
上記ヘッドユニット5には、さらに、上記ノズルシャフト21を昇降させるZ軸駆動機構(昇降駆動手段)と、ノズルシャフト21を回転させるR軸駆動機構と、各ノズル組付ブロック30を回転駆動するためブロック駆動機構と、ノズルシャフト21に対する各ノズル組付ブロック30の縦軸方向の変位をロックするロック機構(ロック手段)等が各ヘッド20A,20B毎に設けられている。
【0037】
上記Z軸駆動機構は、上記フレーム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Z軸サーボモータ31と、上下方向に延びて上記フレーム5aに対して昇降可能に支持されるラック33とを有し、このラック33がブラケット34を介してノズルシャフト21の上端部に連結されるとともに、上記サーボモータ31の出力軸にピニオン32が装着され、このピニオン32が上記ラック33に噛合することにより構成されている。すなわち、上記Z軸サーボモータ31の作動によりピニオン32が回転すると、これに伴いラック33、ブラケット34及びノズルシャフト21が一体にフレーム5aに対して昇降するようになっている。
【0038】
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R軸サーボーモータ36と、その出力軸に装着されるギア37と、上記ノズルシャフト21に装着されて上記ギア37に噛合するギア38とを有し、上記R軸サーボーモータ36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。なお、ノズルシャフト21と上記ギア38とは、ノズルシャフト21に対するギア38の相対的な昇降が可能で、かつノズルシャフト21とギア38が一体回転するようにスプラインで結合されている。なお、上記ブロック駆動機構およびロック機構については後に詳述する。
【0039】
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、ノズル組付ブロック30を横軸回りに回転変位可能に保持するための逆U字型のホルダー40が連結されている。ホルダー40には、横軸41が回転自在に横架され、上記ノズル組付ブロック30がこの横軸41に固着されている。
【0040】
ノズル組付ブロック30には、横軸41と直交する方向に延びる複数のノズル組付凹部42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42に各ノズル等23〜28が嵌入、固定されることにより各ノズル等23〜28がノズル組付ブロック30に放射状に組付けられている。
【0041】
そして、ブロック駆動機構によりノズル組付ブロック30が横軸41回りに回転駆動されることにより、これらノズル等23〜28のうち一のノズル又はノズルホルダー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ではノズル25の位置)に配置されるようになっている。
【0042】
ブロック駆動機構は、フレーム5aに搭載される駆動源としてのサーボモータ52と、この回転を上記ノズル組付ブロック30に伝動するための伝動機構とから構成されている。
【0043】
具体的に説明すると、上記フレーム5aには、図2及び図3に示すように、ノズルシャフト21と平行に延び、昇降及び縦軸回りの回転が可能なブロック駆動用のシャフト45が設けられ、このシャフト45にプーリ54が装着されるとともに、上記サーボモータ52の出力軸にプーリ53が装着され、これらプーリ53,54にわたってベルト55が装着されている。これにより上記サーボモータ52の作動によりシャフト45が回転駆動されるようになっている。なお、シャフト45とプーリ54とは、プーリ54に対するシャフト45の相対的な昇降が可能で、かつシャフト45とプーリ54とが一体回転するようにスプラインで結合されている。
【0044】
上記シャフト45は、内部にエアを導くための通路45aを有した中空状のパイプで、図2に示すように、上方部分が上記ブラケット34に形成された貫通穴に挿通される一方、下方部分が上記ホルダー40の上端部分に相対回転可能に取付けられたブリッジ部材46の一端にベアリングを介して回転自在に支持されている。
【0045】
また、図5に示すように、上記シャフト45の下端部にはギア47が装着され、このギア47が上記ホルダー40の上端部分に相対回転可能に装着されているギア48に噛合するとともに、このギア48がホルダー40に回転自在に支持された伝動シャフト50上端のギア50aに噛合している。そして、さらにこの伝動シャフト50の下端に一体に設けられたベベルギア50bが、上記ノズル組付ブロック30に一体に組付けられたベベルギア51に噛合している。なお、上記ギア48は上下一対のギア部48a,48bを有しており、上側のギア部48aに対して上記シャフト45の下端に取付けられたギア47が、下側のギア部48bに対して上記伝動シャフト50の上端のギア50aがそれぞれ噛合している。
【0046】
これにより、上記サーボモータ52が作動してブロック駆動用のシャフト45が回転すると、この縦軸回りの回転がギア47,48、伝動シャフト50のギア50a,50b及びベベルギア51を介して横軸回りの回転に変換されつつノズル組付ブロック30に伝動されるように上記ブロック駆動機構が構成されている。なお、図示を省略するが、上記サーボモータ52にはクラッチが内蔵されており、サーボモータ52の駆動停止状態のときには出力軸を自動的にフリー回転可能な状態に切り換えるように構成されている。
【0047】
上記ノズル組付ブロック30には、各ノズル組付凹部42に対応して横軸41と平行に延びる通路56が形成されている。これらの通路56は、一端側がノズル組付凹部42に装着された各ノズル等23〜28内に連通している一方、他端側がノズル組付ブロック30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ノズル等23〜28がセットされると、この位置にセットされたノズル等23〜28に対応する通路56のみがホルダー40内に形成された通路57と連通し、この通路57を通じて後述するサブシャフト21b内の通路22aに連通して、当該使用位置にセットされたノズル等23〜28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。なお、ノズル等23〜28のうちノズルホルダー28に対応する通路56は、図5に示すように、上記横軸41を配設するホルダー40の貫通孔58を経由してノズルホルダー28に負圧を供給するように形成されている。
【0048】
上記ノズル組付ブロック30には、さらにノズル等23〜28を位置決めするための係合穴60が各ノズル組付凹部42の側方に形成されるとともに、この係合穴60に係合可能な先窄まりの位置決め部材61を備えたエアシリンダ62がホルダー40に設けられている。
【0049】
エアシリンダ62は、上記ノズル組付ブロック30の上方、すなわちノズル等23〜28の上記使用位置と反対側に配置されている。エアシリンダ62の内部にはピストン63が設けられ、このピストン63の上側及び下側に圧力室64a,64bが形成されている。そして、上記ピストン63の下端部に上記位置決め部材61が一体に形成されている。
【0050】
エアシリンダ62の上側圧力室64aは、ホルダー40及び上記ブリッジ部材46内部に形成された通路65,66を介してブロック駆動用のシャフト45内の通路45aに連通している。一方、下側圧力室64bは、ホルダー40に形成されたエア抜き用の通路67を通じて外部に開放されており、また、圧力室64内にはリターンスプリング68が配設され、これによりピストン63を上昇端位置に付勢するようになっている。すなわち、シャフト45内の通路45aは、図外のホース及び電磁バルブ等からなるブロック固定バルブ69(図9に示す)を介してエア供給源に接続されており、ブロック固定バルブ69が開かれてシャフト45内にエアが供給されると、上記リターンスプリング68の付勢力に抗してピストン63が押し下げられ、これにより位置決め部材61が上記係合穴60内に係合し、一方、ブロック固定バルブ69が閉じられてシャフト45内へのエアの供給が遮断されると、リターンスプリング68の付勢力により位置決め部材61がシリンダ内部に退避し、これにより上記係合穴60に対して位置決め部材61が非係合状態となるように構成されている。
【0051】
なお、上記ノズル23〜27のうち、チップ部品等の主に小型部品を対象とする小口径のノズル24〜26は、上記使用位置にセットされた状態でノズル組付ブロック30に対して縦軸方向に弾性変位可能とされている。つまり、図6に示すように、各ノズル24〜26はノズル組付ブロック30に対してその軸方向に変位可能に保持されるとともに、ノズル組付凹部42内に配設された圧縮バネ43によりノズル組付ブロック30の外方に向かって付勢されている。これにより各ノズル24〜26による部品吸装着時には、各ノズル24〜26が縦軸方向に弾性変位して緩衝機能が発揮されるようになっている。また、ノズルホルダー28は、図6に示すようにノズルを外嵌装着するための軸部を備えたホルダー本体28aと、ノズル保持用の一対の板ばね28bとを有し、ホルダー本体28aの上記軸部に外嵌装着されるノズルを板ばね28bにより挾持することによりノズルを交換可能に保持するように構成されている。
【0052】
上記ホルダー40とノズルシャフト21とは、ノズルシャフト21に対するホルダー40の相対的な昇降が可能で、かつノズルシャフト21とホルダー40とが一体回転するようにスプラインナット44を介して結合されており、上記ロック機構(ロック手段)により、ノズルシャフト21に対するホルダー40の相対的な昇降動作を許容する状態(ロック解除状態)と、このような昇降動作を阻止する状態(ロック状態)とに切り換えられるようになっている。
【0053】
上記ロック機構は、図5及び図6に示すように、上記ホルダー40とノズルシャフト21との間に形成される圧力室70を有し、ロック状態では、この圧力室70にエアを供給してホルダー40を流体圧により下方に押圧してホルダー40を昇降ストロークにおける下降端位置(同図に示す位置)に拘束する一方、ロック解除状態では、圧力室70へのエアの供給を停止し、これによりノズルシャフト21に対するホルダー40の昇降変位を許容するように構成されている。つまり、ロック機構のロック状態では、図8(a)に示すようにノズルシャフト21の昇降動作にホルダー40が完全に追従し、ロック解除状態で部品の吸装着を行うと、図8(b)に示すように、ノズル23〜27の部品への当接に伴いホルダー40がノズルシャフト21に対して上方に相対的に変位し、これにより緩衝機能が発揮されるようになっている。
【0054】
圧力室70へのエアの供給は、上記ノズル等23〜28への部品吸着用の負圧の供給と共に上記ノズルシャフト21を通じて行われるようになっている。
【0055】
詳しく説明すると、図5〜図6に示すように、ノズルシャフト21は、中空のメインシャフト21aの内部に同じく中空のサブシャフト21bを配設した二重管構造とされており、上述のようにメインシャフト21aの上端部がブラケット34にベアリングを介して回転可能に支持される一方、下端部がホルダー40に対してスプラインで結合されている。そして、サブシャフト21bの上端部がエンドキャップ78を介してメインシャフト21aに、下端部が圧力室70の上部圧力壁を構成する上部圧力室構成部材71を介してそれぞれメインシャフト21aにそれぞれ固定され、これによりサブシャフト21bの内外に一対の通路22a,22bを形成している。
【0056】
上部圧力室構成部材71には、下方に伸びる突起71aが設けられており、この突起71aが上記圧力室70を貫通して、ホルダー40に設けられて圧力室70の下部圧力壁を構成する下部圧力室構成部材72の凹部72a内に突入している。そして、上部圧力室構成部材71に、サブシャフト21b内の通路22aに連通して突起71aの先端に開口する通路71bが形成される一方、下部圧力室構成部材72に、ホルダー40の上記通路57に連通して凹部72a内に開口する通路72bが形成されている。これにより上記サブシャフト21b内の通路22aが各圧力室構成部材71,72の通路71b,72b及びホルダー40の通路57等を介してノズル等23〜28に連通接続されるようになっている。
【0057】
また、上部圧力室構成部材71には、上記サブシャフト21bの外側の通路22bに連通して圧力室70内に開口する通路71cが形成されている。
【0058】
一方、ノズルシャフト21の上端部は、図7に示すように、メインシャフト21aに、軸方向と直交する方向にその内外を連通する通路73が形成され、この通路73がブラケット34に設けられたポート34aを介してエア供給管74に連通接続されるとともに、このエア供給管74が電磁バルブ等からなるロック機構切換えバルブ75(図9に示す)を介して図外のエア供給源に接続されている。また、ブラケット34に設けられた別のポート34bに、電磁バルブ等からなる負圧供給バルブ77(図9に示す)を介して図外の負圧供給源に接続される負圧供給管76が接続され、この負圧供給管76が上記ポート34bと、ブラケット34に形成された中空部34c及びエンドキャップ78の開口部78aを介してサブシャフト21b内に連通している。
【0059】
すなわち、ロック機構切換えバルブ75がオンされると(開弁されると)、所定圧力のエアが負圧供給管74、ブラケット34のポート34a及びメインシャフト21a内の通路73を介してサブシャフト21bの外側の通路22bに導入され、さらに上部圧力室構成部材71の通路71bを通じて上記圧力室70に供給されるようになっている。つまり、上記エア供給源、ロック機構切換えバルブ75、エア供給管74及び各通路22b等により本発明のロック手段における流体の供給手段が構成されている。
【0060】
一方、負圧供給バルブ77がオンされると(開弁されると)、上記エア供給管76、ブラケット34のポート34b、中空部34c及びエンドキャップ78の開口部78aを介してサブシャフト21b内の通路22aに負圧が導入され、さらに圧力室構成部材71,72の各通路71b,72b及びホルダー40の通路57等を介してノズル等23〜28に部品吸着用の負圧が供給されるようになっている。
【0061】
図9は、上記実装機の制御系を示している。
【0062】
上記実装機は、同図に示すようなコントローラ80を有しており、このコントローラ80には、軸駆動制御手段81、ノズル組付ブロック駆動制御手段82、バルブ駆動制御手段83が設けられ、上記X軸、Y軸、R軸、Z軸の各サーボモータ15,9,36,31が上記軸駆動制御手段81に、ノズル組付ブロック駆動用のサーボモータ52がノズル組付ブロック駆動制御手段82に、ブロック固定バルブ69、ロック機構切換えバルブ75及び負圧供給バルブ77がバルブ駆動制御手段83にそれぞれ電気的に接続されている。
【0063】
また、上記コントローラ80には、実装機を統括制御するための主制御手段84が設けられており、上記各駆動制御手段81〜83がこの主制御手段84に接続されているとともに、実装動作に関する各種プログラムを記憶する記憶手段85がさらにコントローラ80に設けられ、これが上記主制御手段84に接続されている。なお、図示を省略しているが、上記各サーボモータ9,15,31,36,52にはエンコーダ等の位置検出手段が一体に内蔵されており、これら位置検出手段が上記主制御手段84にさらに接続されている。
【0064】
上記主制御手段84は、上記記憶手段85に記憶されているプログラムに従って、後に詳述する所定の実装動作を行うべく上記各駆動制御手段81〜83を介して上記サーボモータ9等を制御する。
【0065】
特に、実装中は、実装に用いるノズルの種類に応じて上記ロック機構切換えバルブ75をオンオフし、これによりロック機構をロック状態とロック解除状態とに切換えるようになっている。具体的には、上記ノズル等23〜28のうち、ノズル単体で緩衝機能を発揮し得る上記各ノズル24〜26を用いる場合にはロック機構をロック状態に保ち、これら以外のノズル等23,27,28を用いる場合にはノズル昇降動作時に昇降範囲の下部でロック機構をロック解除状態とするようになっている。すなわち、これらノズル組付ブロック駆動制御手段82及び主制御手段84等により本発明のロック制御手段が構成されている。
【0066】
次に、上記コントローラ80による実装動作制御の一例について図10及び図11のフローチャートを用いて説明する。
【0067】
図10は、上記実装機による一連の実装動作フローを示している。この図に示すように、実装動作では、まず、ステップS1でヘッドユニット5を部品供給部4に移動し、ステップS2でヘッド20A(又は20B)のノズル23〜27又はノズルホルダー28に装着されているノズルにより部品を吸着してピックアップする。この際には、ブロック固定バルブ69をオンし、上記シャフト45を通じてエアシリンダ62の上側圧力室64aにエアを供給することにより位置決め部材61をノズル組付ブロック30の係合穴60に係合させ、これによりノズル組付ブロック30を回転不能に固定し、特定のノズル23〜27又はノズルホルダー28に装着されているノズルを使用位置にセットしておく。また、上記ブロック固定バルブ69をオンすることにより、上記ロック機構をロック状態としておく。なお、部品吸着動作の詳細については後述する。
【0068】
次いで、吸着エラーが発生していないか否かを判断する(ステップS3)。ここで、吸着エラーが発生していると判断した場合、具体的には、ノズルに対して部品が起立姿勢で吸着される等、修正不可能な状態で吸着されている場合には、ヘッドユニット5を所定の部品廃棄部(図示せず)に移動させてその部品を廃棄する(ステップS10,S11)。なお、このような吸着エラーの発生は、真空センサ等により部品吸着時の負圧をモニターすることにより判断する。
【0069】
ステップS3において吸着エラーが発生していないと判断した場合には、ヘッドユニット5を部品認識カメラ17,18の上方に移動させて吸着部品を認識して部品の吸着ズレ等を求めるとともに、部品装着時の目標位置に対する補正量を求め(ステップS4,S5)、さらに認識エラーが発生していないか否かを判断する(ステップS6)。ここで、認識エラーが発生していると判断した場合、例えば、認識結果が該当部品と異なる場合等には、ステップS10に移行して部品を廃棄する。
【0070】
一方、ステップS6で吸着エラーが発生していないと判断した場合には、上記補正量を加味してヘッドユニット5をプリント基板3上の所定の部品装着位置に移動させて部品を装着する(ステップS7,S8)。なお、部品装着動作の詳細については後述する。
【0071】
そして、ステップS9で生産終了か否かを判断し、つまりプリント基板3に対して所定の部品全てを装着したか否かを判断し、部品の装着が完了していると判断した場合には、本フローチャートを終了する。
【0072】
部品装着が完了していないと判断した場合には、ステップS12に移行してノズル交換が必要か否かを判断し、変更が必要ないと判断した場合にはステップS1にリターンする。一方、ノズル交換が必要であると判断した場合には、ステップS13に移行してノズル交換を行った後、ステップS1にリターンする。
【0073】
なお、ノズル交換は以下のようにして行う。まず、上記ブロック固定バルブ69をオフに切換えてエアシリンダ62へのエア供給を遮断し、これにより位置決め部材61をリターンスプリング68の付勢力によりシリンダ内部に退避させる。その後、上記サーボモータ52の作動によりノズル組付ブロック30を回転駆動し、所望のノズル23〜27又はノズルホルダー28に装着されているノズルを使用位置にセットする。そして、ブロック固定バルブ69をオンに切換えて位置決め部材61を係合穴60に係合させ、これによりノズル組付ブロック30を固定する。
【0074】
図11は、図10におけるステップS2の部品吸着動作およびステップS8の部品装着動作の具体的な制御を示すフローチャートである。
【0075】
この図に示すように、部品の吸装着動作では、先ず、ステップS21で現在使用しているノズルが小型部品を実装するための小口径のノズル(すなわち、上記ノズル24〜26)であるか否かを判断する。
【0076】
ここで、上記ノズル24〜26に該当しないと判断した場合には、ステップS22に移行し、上記Z軸サーボモータ31の駆動によりノズル23,27又はノズルホルダー28に装着されているノズル(以下、小口径のノズル24〜26以外のノズルをノズル23等という)を下降させる(ステップS22)。この際、ノズル23等を所定速度まで加速し、その後定速で下降端まで移動させる。
【0077】
このようなノズル下降動作中、ノズルの加速期間が終了したら、すなわち所定速度に達するタイミングで上記ロック機構切換えバルブ75をオフして上記ロック機構をロック解除状態に切換えて部品を吸着、あるいは装着する(ステップS23〜S25)。なお、加速期間の終了の判断は、例えば、Z軸サーボモータ31を駆動してから加速期間終了までの時間をタイマー等により経時することにより行う。
【0078】
ノズル23等を下降端位置まで移動させて部品を吸装着したら、上記Z軸サーボモータ31を反転駆動し、ノズル23等を上昇させる(ステップS26)。この場合も、ノズル23等を所定速度まで加速し、その後定速で上昇端まで移動させる。
【0079】
そして、ノズル上昇動作中、ノズルの加速期間の1/2経過した時点で上記ロック機構切換えバルブ75をオンして上記ロック機構をロック状態に切換えた後、ノズル23等を上昇端位置まで移動させる(ステップS27,S28,S29)。これにより本フローチャートを終了する。
【0080】
一方、ステップS21において上記ノズル24〜26に該当すると判断した場合には、ロック機構の切換えは一切行わず、ロック機構をロック状態に保持したままノズル24等を昇降させて部品を吸装着してステップS29に移行する(ステップS30〜S32)。
【0081】
このように上記実装機によると、大型部品や特殊部品を吸装着すべくノズル23、27又はノズルホルダー28に装着されたノズルを用いる場合には、ノズル昇降動作中にロック機構をロック解除状態に切換えてノズルシャフト21に対するホルダー40の相対的な縦軸方向の変位を許容するようにしているので、部品吸装着時には、ホルダー40と一体にノズル23等が縦軸方向に変位することにより緩衝機能が発揮される。そのため、ノズル先端と部品との衝突、あるいは部品とプリント基板3との衝突による部品やノズル23等の損傷を有効に防止することができる。
【0082】
また、ロック機構は、部品吸装着のためのノズル昇降動作時以外はロック状態に保持し、しかも、部品吸装着のためのノズル下降中、ノズルの加速期間が終了してからロック解除状態に切換えるようにしているため、ヘッドユニット5の移動やノズル下降時の慣性力の影響によるホルダー40の振動発生を効果的に防止することができる。従って、タクトタイムを短縮すべくヘッドユニット5の移動速度やノズル昇降時の加速度を高く設定することが要求される場合でも、ホルダー40を振動させることなく部品吸装着時の緩衝機能を適切に発揮させることができる。
【0083】
また、チップ部品等の小型部品の実装に用いる小口径のノズル24〜26については、ノズル自体をノズル組付ブロック30に対して弾性変位可能に取付けることにより緩衝機能を発揮させるようにしているため、小型部品実装時の部品の損傷を有効に防止することができるという利点もある。すなわち、これらの小口径のノズル24等を大口径のノズル23等と同様にノズル組付ブロック30に固定的に取付け、ロック機構をロック解除状態として部品の吸装着を行わせることも考えられるが、この場合には、部品吸装着時にホルダー40全体の荷重が一時的に部品に作用するため、部品がチップ部品等の場合には部品を損傷することが考えられる。これに対し、ノズル24等をノズル組付ブロック30に対して弾性変位可能に取付けた上記の構成によれば、部品吸装着時にはノズル単体の荷重が部品に作用するだけで済む。そのため、部品を損傷しにくいという利点がある。
【0084】
また、上記実装機では、上述のようにノズルシャフト21を二重間構造としてロック機構用のエアと部品吸着用の負圧とを同一のノズルシャフト21を用いて供給するようにしているのでシンプルかつ合理的な構成が達成されるという利点もある。
【0085】
ところで、上記実施の形態の実装機は、本発明に係る表面実装機の一の実施の形態であって、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。例えば、以下のような構成を採用することもできる。
【0086】
▲1▼ 上述のような実装機において部品吸装着時のノズル下降動作は、通常ノズル23〜27及びノズルホルダー28に装着されたノズル(以下、符号を略してノズルという)を所定速度まで加速してから定速で移動させ、その後、部品吸装着位置(下降端位置)まで減速しながら下降させて部品吸装着位置で停止させるようにしているが(図12参照;第1下降動作という)、以下の下降動作を行うようにしてもよい。
【0087】
すなわち、ノズルを所定速度まで加速してから定速で移動させた後、部品吸装着位置近傍(下降端位置よりも僅かに上方の位置)まで減速させ、この減速期間終了後、一定の低速度で部品吸装着位置まで下降させるようにする(図13参照;第2下降動作という)。このようにすれば、部品吸装着位置近傍においてノズルが一定の低速度で移動することとなるため、ノズル先端と部品との衝突荷重、あるいは部品とプリント基板3との衝突荷重をより効果的に軽減することができ、上述のような緩衝機能と相俟って部品やノズル等の損傷を更に有効に防止することができる。
【0088】
この場合、上記のような第1下降動作と第2下降動作とをノズルの種類に応じて使い分けるようにしてもよい。
【0089】
具体的には、小口径のノズル24〜26を用いる場合に第1下降動作を行わせる一方、それ以外のノズル23等を用いる場合に第2下降動作を行わせるようにすれば、ノズル23等を用いて実装を行う場合の部品等の損傷を効果的に防止しつつ実装動作を効率良く行うことができる。すなわち、ノズル23等を用いる場合には、緩衝機能が発揮されるとはいえ、上述のように一時的にホルダー40全体の荷重が部品等に作用するため他のノズル24〜26に比べると部品等の損傷が生じ易く、従って、第2下降動作を行うことにより部品等との衝突荷重が軽減されて部品やノズル23等の損傷が効果的に防止される。一方、ノズル組付ブロック30に対してノズル軸方向に変位可能に支持される緩衝機能付きノズルであるノズル24〜26を用いる場合には、第1下降動作により速やかにノズル昇降が行われることにより部品の吸装着が速やかに行われる。これにより全体として効率良く部品の実装が行われながらノズル23等を用いて実装を行う場合の部品等の損傷が効果的に防止されることとなる。なお、この▲1▼の構成の場合には、上記主制御手段84及び軸制御手段81等が本発明の昇降制御手段を構成する。
【0090】
▲2▼ また、圧力室70内のエア圧をコントロールするレギュレータ(圧力調整手段)をさらに設け、ロック機構切換えバルブ75を切換える代わりに圧力室70のエア圧を主制御手段84によりコントロールすることによってりロック機構をロック状態とロック解除状態とに切り換えるように構成してもよい。この場合、ロック機構のロック状態では、ホルダー40が下降端位置に昇降不能に拘束されるように圧力室70のエア圧を調整し、ロック解除状態では、ホルダー40が在る程度縦軸方向に弾性変位し得るように、圧力室70のエア圧をロック状態のときのエア圧よりも低くするようにすればよい。このようにすれば、図10及び図11のような制御において、部品吸装着時には、ホルダー40と一体にノズル23等が縦軸方向に弾性変位し、これにより緩衝機能が発揮され、これ以外のときはホルダー40が昇降不能に拘束されるためホルダー40の振動発生が良好に防止される。従って、上記実施の形態同様の効果を得ることができる。特に、この構成の場合には、例えば、ノズルの種類や、装着する部品の種類に応じて部品吸装着時の圧力室70のエア圧を主制御手段84によりコントロールすれば、ノズルや部品の種類に応じて緩衝性能、つまりノズル変位時の弾性の度合いを切換えることができ、表面実装機の機能性を高めることができる。なお、この構成においては、上記のようなロック機構が本発明の規制手段に該当し、上記主制御手段84が規制制御手段に該当する。
【0091】
▲3▼ 上記実施の形態では、ノズル23,27及びノズルホルダー28に装着されたノズルを用いる場合には、ノズル下降動作において加速期間が終了するタイミングでロック機構をロック解除状態に切換え、部品吸装着後、ノズル上昇動作において加速期間が1/2経過したところでロック状態に切換えるようにしているが、ロック機構の切換えを必ずこのタイミングで行う必要はなく、少なくとも部品吸装着時にホルダー40がフリー昇降可能となって緩衝機能が発揮され得るようにロック機構を切換えるようにすればよい。例えば、Z軸サーボモータ31に内蔵される位置検出手段の出力に基づいてノズル高さ位置をモニターし、ノズル昇降ストローク中の特定位置でロック機構を切換えるようにしてもよい。
【0092】
なお、上記実施の形態では、複数のノズル等23〜28を備えたノズル組付ブロック30をノズルシャフト21の下端部に連結したタイプの実装機に本発明を適用しているが、本発明は、この実装機に限らず、ノズルシャフトの下端部に一つのノズルを備える一般的なタイプの実装機にも適用可能である。このような実装機では、ノズル、あるいはノズルを保持するホルダーをノズルシャフトに対して縦軸方向に移動可能に設けるとともに、ノズル等とノズルシャフトとの間に圧力室を形成し、この圧力室内にエアを供給するようにロック機構を構成すればよい。
【0093】
ところで、上記実装機では、小口径のノズル24〜26についてはノズル自体をノズル組付ブロック30に対して弾性変位可能に取付けることにより部品吸装着時に緩衝機能を発揮させ、また、それ以外のノズル23等については、ノズルシャフト21に対するホルダー40の相対的な縦軸方向の変位を許容することにより部品吸装着時に緩衝機能を発揮させるようにしており、こうすることでノズルを速やかに昇降させつつ部品を効率良く吸装着する一方で、ノズル先端と部品との衝突、あるいは部品とプリント基板3との衝突による部品やノズル等の損傷を防止するようにしているが、例えば、小口径のノズル24〜26以外のノズル23等についての上記のような緩衝機構を省略し、つまりノズルシャフト21に対してホルダー40を一体に結合した構成とし、部品吸装着時のノズル下降動作として上記▲1▼で説明した第1下降動作及び第2下降動作を適宜実行することによっても同様の効果を得ることができる。具体的には、小口径のノズル24〜26を用いる場合には第1下降動作を行わせる一方、それ以外のノズル23等を用いる場合には第2下降動作を行わせる。このようにすれば、小口径のノズル24〜26を用いる場合には、ノズル24〜26を速やかに昇降させて部品の吸装着を効率良く行うことができ、またノズル24〜26の弾性変位による緩衝機能の発揮により部品やノズル等の損傷を防止することができる。一方、小口径のノズル24〜26以外のノズル23等を用いる場合には、部品吸装着位置近傍においてノズル23等を低速度で下降させることによりノズル先端と部品との衝突荷重、あるいは部品とプリント基板3との衝突荷重を軽減して部品やノズル23等の損傷を有効に防止することができ、また部品吸装着位置近傍以外ではノズル23等を速やかに昇降させることにより部品を速やかに吸装着することができる。
【0094】
従って、このような構成によっても、効率良く部品を吸装着しつつノズル先端と部品との衝突、あるいは部品とプリント基板3との衝突による部品やノズル等の損傷を有効に防止することができる。特に、緩衝機能を持たないノズル23等を用いる場合、第1下降動作によると、動作誤差等によりノズル23等が十分に減速される前に部品吸装着位置に到達した場合に部品等との衝突荷重が大きくなり部品等を損傷する虞が高いが、上述のような第2下降動作によれば、仮にそのような動作誤差等が生じた場合でも、部品吸装着位置近傍においてノズル23等が一定の低速度で下降しているため、部品等との衝突荷重が大きくなることがなく、これにより部品やノズル等の損傷が効果的に防止されるという特徴がある。なお、この構成では、小口径のノズル24〜26とそれ以外のノズル23等とでノズル下降動作を切換えているが、ノズルの種類に拘わらず、一律に部品吸装着位置近傍でノズルを低速度で下降させるようにしてもよい。このようにすれば、小口径のノズル24〜26を用いる場合のノズル先端と部品との衝突、あるいは部品とプリント基板3との衝突による部品やノズル23等の損傷を更に効果的に防止することが可能となる。
【0095】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ヘッドユニットのノズルシャフトに対し、ホルダーを介してノズル組付ブロックを相対的に昇降可能に連結するとともに、ノズルシャフトに対するホルダーの昇降を阻止するロック手段を設け、このロック手段を、ノズルシャフトに対してホルダーを昇降不能に拘束するロック状態と、ノズルの昇降を許容するロック解除状態とに切換え可能に構成したので、例えば、部品吸装着のためのノズル昇降動作時には昇降範囲の下部でロック手段をロック解除状態とし、それ以外はロック手段をロック状態とするように設定することができ、このようにすることで、部品吸装着時の緩衝機能を良好に発揮させながらも、ヘッドユニットの移動やノズル昇降時の慣性力の影響によるノズルの振動発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表面実装機の一例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図6のC−C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2のB−B断面図である。
【図7】ノズルシャフト上部の具体的な構造を示す図3の要部拡大図である。
【図8】ロック機構をロック状態とした場合及びロック解除状態とした場合の作動例を示す模式図である。
【図9】表面実装機の制御系の一例を示すブロック図である。
【図10】実装動作制御の一例を示すフローチャートである。
【図11】図10における部品吸装着動作の具体的な制御を示すフローチャートである。
【図12】部品吸装着時のノズル降動作(ノズル高さと時間との関係)を示す図である(第1下降動作)。
【図13】部品吸装着時のノズル降動作(ノズル高さと時間との関係)を示す図である(第2下降動作)。
【符号の説明】
5 ヘッドユニット
21 ノズルシャフト
40 ホルダー
23〜27 ノズル
28 ノズルホルダー
30 ノズル組付ブロック
70 圧力室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention reduces a collision load on a component or the like when sucking and mounting a component, particularly in a surface mounter that mounts the component on a substrate such as a printed circuit board by sucking the component to a component suction nozzle provided in the head unit. The present invention relates to a surface mounter that has been adapted to be used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a head unit for component adsorption is mounted on a head unit that is movably supported over a component supply unit and a printed circuit board that is positioned, and can be moved up and down and rotated, and the nozzle is attached to the lower end of the head. 2. Description of the Related Art Generally, a surface mounter that sucks a component and mounts the component by moving the head unit onto a printed board after sucking the component from the component supply unit is known.
[0003]
In this type of surface mounter (hereinafter abbreviated as “mounter”), for example, when a component is picked up, the nozzle is lifted up and down with respect to the component to pick up the component. It is necessary to prevent damage. Similarly, when a component is mounted, it is necessary to reduce the collision load between the component and the printed circuit board.
[0004]
For this reason, usually, a buffer mechanism is incorporated in the head unit to reduce the collision load during component adsorption. For example, an elastic member such as a spring is interposed between the nozzle and the head unit. A mechanism that supports the nozzle so as to be elastically displaceable in the vertical direction is generally used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional shock absorbing mechanism that supports the nozzle so as to be elastically displaceable, when the acceleration / deceleration speed when the nozzle is raised and lowered, the nozzle vibrates due to the influence of inertial force, for example, the components are displaced with respect to the nozzle and the mounting accuracy is impaired. This may cause noise and noise.
[0006]
Therefore, in order to prevent this, for example, it is considered to suppress the vibration of the nozzle by, for example, (1) setting the acceleration / deceleration when the nozzle moves up and down low, and (2) setting the spring pressure large. However, the countermeasure (1) is not desirable for shortening the tact time, and the countermeasure (2) is difficult to set a spring pressure that balances vibration prevention and the buffer function. is not.
[0007]
In recent years, a nozzle assembly block in which a plurality of nozzles are arranged radially is mounted on the head unit so as to be movable up and down, and is attached so as to be able to rotate and displace around the horizontal axis, and by rotating the nozzle assembly block, There has also been proposed a mounting machine that can selectively set a nozzle at a predetermined use position according to the type or the like. In this type of mounting machine, a buffer mechanism is provided by supporting the nozzle assembly block so as to be elastically displaceable. It is considered to compose.
[0008]
However, in this configuration, since the unsprung load becomes large, there is a concern about the occurrence of vibration due to the inertial force when the nozzle ascends and descends. Similarly, there is a concern about the occurrence of vibration when the head unit is moved.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a surface mounter capable of effectively preventing the occurrence of vibrations of nozzles and the like while effectively exerting a buffering function at the time of component mounting and mounting. The purpose is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a movable head unit provided with a nozzle shaft, which is supported so as to be movable up and down relatively with respect to the frame of the head unit. In surface mounters where the nozzle for component suction is attached to the lower end A nozzle assembly block assembled such that the plurality of nozzles are arranged in the circumferential direction; Nozzle shaft The nozzle shaft at the lower end of Against Phase It is connected to be movable up and down And a holder for holding the nozzle assembly block so as to be capable of rotational displacement; Against the nozzle shaft holder Locking means to prevent lifting And have The locking means includes the nozzle assembly block and holder A pressure chamber formed between the pressure chamber and a fluid supply means to the pressure chamber. holder The lock state that restrains the valve from being raised and lowered, and the supply of fluid to the pressure chamber is stopped to prevent the nozzle shaft holder It is configured to be switchable to an unlocked state that allows the lifting and lowering of the vehicle (claim 1). More specifically, the nozzle assembly block is held by the holder in a state in which it can be rotationally displaced about the horizontal axis, and the nozzles are respectively fixed to nozzle assembly recesses formed at a plurality of positions on the outer peripheral surface. Thus, a plurality of nozzles are provided radially (claim 2). Also, There is a lock control means for controlling the lock means, and the lock control means makes the lock means unlocked at the lower part of the raising / lowering range during the nozzle raising / lowering operation for sucking and mounting the components, and otherwise the lock means is locked. (Claims) 3 ).
[0011]
According to the surface mount machine as described above, the locking means is normally locked. The raising and lowering of the holder and nozzle assembly block against the nozzle shaft is prevented, Nozzle vibration can be suppressed. On the other hand, when the nozzle is in the lower part of the raising / lowering range at the time of the nozzle raising / lowering operation for sucking and mounting the parts, the locking means is unlocked and the nozzle shaft is Holder and The nozzle assembly block is allowed to move up and down. Therefore, at the time of component adsorption, as the nozzle abuts on the component, the nozzle is displaced with respect to the nozzle shaft integrally with the nozzle assembly block, thereby reducing the collision load on the component. That is, the buffer function is exhibited. In addition, the buffering function is also exhibited when the parts are mounted.
[0012]
In particular, in a surface-mounting machine in which the nozzle is accelerated to a predetermined speed and then decelerated at a constant speed or halfway down to the component suction mounting position in the nozzle lowering operation for component suction mounting, the nozzle is at a predetermined speed or predetermined position Preferably, the lock control means is configured to switch the lock means from the locked state to the unlocked state after reaching 4 ).
[0013]
In this way, it is possible to effectively prevent nozzle vibrations due to inertial force during acceleration.
[0014]
Further, it is preferable to configure the lock control means so that the lock means is switched from the unlocked state to the locked state during the nozzle ascending operation after the components are mounted and attached. 5 ). In this way, it is possible to prevent the nozzle from vibrating at the rising end position due to the inertial force when the nozzle is raised.
[0015]
In the apparatus as described above, the nozzle shaft has a double pipe structure in which a hollow sub shaft is built in a hollow main shaft and a passage is formed inside and outside the sub shaft, and one side passage is formed in the pressure chamber. The fluid may be connected to the passage so that the fluid can be supplied, and the other passage may be connected to the nozzle so that negative pressure for component suction can be supplied to the passage. (Claims 6 ).
[0016]
In this way, since both the fluid supply to the pressure chamber and the negative pressure supply to the nozzle can be performed through the nozzle shaft, a compact and rational configuration is obtained.
[0017]
In the above surface mounter The lock control means may be configured to bring the lock means into a locked state when the nozzle is moved up and down. 7 ). For example In the case where some of the nozzles provided in the nozzle assembly block are nozzles with a buffer function supported so as to be displaceable in the nozzle axis direction with respect to the nozzle assembly block, this Nozzle with buffer function The above locking means is locked when the nozzle is moved up and down when using parts The lock control means can be configured as follows (claims) 8 ).
[0018]
The surface mounter includes a lift drive unit that lifts and lowers the nozzle by driving the nozzle shaft up and down, and a lift control unit that controls the lift drive unit. Toga The lifting control means is provided to accelerate the nozzle to a predetermined speed and decelerate from the middle in the nozzle lowering operation at the time of component suction and attachment, and then lower the nozzle at a constant low speed in the vicinity of the component suction and attachment position. Configured to control the lifting drive means (claims) 9 ).
[0019]
According to this configuration, since the nozzle is lowered at a low speed in the vicinity of the component suction mounting position, the collision load on the component can be further reduced.
[0020]
In this case, the first lowering operation of accelerating the nozzle to a predetermined speed and descending while decelerating to the component suction / mounting position, and accelerating the nozzle to the predetermined speed and decelerating from the middle, in the vicinity of the component suction / mounting position The second lowering operation for lowering the nozzle at a constant low speed; Is executable , the above Of the nozzles provided in the nozzle assembly block Depending on the type First descending operation When Second descent action And selectively The lifting control means may be configured to execute (claims) 10 ). Specifically, when some of the nozzles included in the nozzle assembly block are nozzles with a buffering function supported so as to be displaceable in the nozzle axis direction with respect to the nozzle assembly block, this Nozzle with buffer function The above first descending action is executed when the used parts are mounted The elevating control means can be configured as follows (claims) 11 ). According to this configuration, for a nozzle with a buffer function, the buffer function is exerted to reduce a collision load on the component, while for other nozzles, the nozzle is at a low speed near the component suction mounting position. By being lowered, a collision load or the like on a part or the like is reduced.
[0021]
In order to solve the above-described problem, according to the present invention, a movable head unit is provided with a nozzle shaft, and the nozzle shaft is supported so as to be movable up and down relatively with respect to the frame of the head unit. In a surface mount machine in which a nozzle for component adsorption is attached to the lower end of the shaft, A nozzle assembly block assembled such that a plurality of the nozzles are arranged in the circumferential direction; Nozzle shaft The nozzle shaft at the lower end of It is connected to be able to move up and down relatively And a holder for holding the nozzle assembly block so as to be capable of rotational displacement; Against nozzle shaft Ascending holder A regulating means for regulating descending and a regulation control means for controlling the regulating means are provided, and the regulating means includes the nozzle and holder A pressure chamber formed between the pressure chamber, a fluid supply means to the pressure chamber, and a pressure adjusting means capable of adjusting the fluid pressure in the pressure chamber. The nozzle is constrained to a specific position with a force corresponding to the fluid pressure in the pressure chamber, and the restriction control means is used when the nozzle reaches the component suction / mounting position during the nozzle lifting / lowering operation for component suction / mounting. The control means is controlled so that the fluid pressure in the pressure chamber is lower than the fluid pressure in the pressure chamber at other times. 12 ).
[0022]
According to this surface mount machine, except when the nozzle reaches the component suction mounting position The holder and nozzle assembly block are prevented from moving up and down with respect to the nozzle shaft. The nozzle is restrained at a specific position and the vibration is suppressed. On the other hand, at the time of component suction, the fluid pressure in the pressure chamber is lowered when the nozzle reaches the component suction position, so that the nozzle elastically displaces against the fluid pressure in the pressure chamber as the nozzle contacts the component. This reduces the impact load on the part. That is, the buffer function is exhibited. In addition, the buffering function is also exhibited when the parts are mounted.
[0023]
In this configuration, the restricting means is controlled so as to adjust the fluid pressure in the pressure chamber when the nozzle reaches the component suction mounting position according to at least one of the type of nozzle used for component suction mounting and the type of component to be mounted. (Claims 13 ), The buffering performance, that is, the degree of elasticity at the time of nozzle displacement can be switched according to the type of nozzle or component, and the functionality of the surface mounter can be enhanced.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
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
[0029]
A
[0030]
A
[0031]
That is, a pair of fixed
[0032]
Further, the base 1 is provided with
[0033]
2 to 4 show a specific structure of the
[0034]
Each of the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The Z-axis drive mechanism includes a Z-
[0038]
The R-axis drive mechanism includes an R-
[0039]
5 and 6 show a specific structure of the lower portion of the
[0040]
In the
[0041]
Then, the
[0042]
The block drive mechanism includes a
[0043]
More specifically, the
[0044]
The
[0045]
As shown in FIG. 5, a
[0046]
As a result, when the
[0047]
The
[0048]
In the
[0049]
The air cylinder 62 is disposed above the
[0050]
The
[0051]
Of the
[0052]
The
[0053]
As shown in FIGS. 5 and 6, the locking mechanism has a
[0054]
The supply of air to the
[0055]
More specifically, as shown in FIGS. 5 to 6, the
[0056]
The upper pressure
[0057]
The upper pressure
[0058]
On the other hand, as shown in FIG. 7, the upper end portion of the
[0059]
That is, when the lock
[0060]
On the other hand, when the negative
[0061]
FIG. 9 shows a control system of the mounting machine.
[0062]
The mounting machine has a
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
In particular, during mounting, the lock
[0066]
Next, an example of mounting operation control by the
[0067]
FIG. 10 shows a series of mounting operation flows by the mounting machine. As shown in this figure, in the mounting operation, first, the
[0068]
Next, it is determined whether or not an adsorption error has occurred (step S3). Here, if it is determined that an adsorption error has occurred, specifically, if the component is adsorbed in an upright posture, such as when the component is adsorbed in an uncorrectable state, the
[0069]
If it is determined in step S3 that no suction error has occurred, the
[0070]
On the other hand, if it is determined in step S6 that no suction error has occurred, the
[0071]
Then, in step S9, it is determined whether or not production is finished, that is, whether or not all predetermined parts are mounted on the printed
[0072]
If it is determined that component mounting has not been completed, the process proceeds to step S12 to determine whether or not nozzle replacement is necessary. If it is determined that no change is necessary, the process returns to step S1. On the other hand, if it is determined that the nozzle needs to be replaced, the process proceeds to step S13, the nozzle is replaced, and the process returns to step S1.
[0073]
The nozzle replacement is performed as follows. First, the
[0074]
FIG. 11 is a flowchart showing specific control of the component suction operation in step S2 and the component mounting operation in step S8 in FIG.
[0075]
As shown in this figure, in the component suction and attachment operation, first, in step S21, whether or not the nozzle currently used is a small-diameter nozzle for mounting a small component (that is, the
[0076]
Here, when it is determined that the
[0077]
During the nozzle lowering operation, when the nozzle acceleration period ends, that is, when the predetermined speed is reached, the lock
[0078]
When the
[0079]
During the nozzle ascending operation, the locking
[0080]
On the other hand, if it is determined in step S21 that the nozzles correspond to the
[0081]
As described above, according to the mounting machine described above, when the nozzle mounted on the
[0082]
In addition, the lock mechanism is held in a locked state except during the operation of raising and lowering the nozzle for sucking and mounting the component, and when the nozzle is being lowered for sucking and mounting the component, the lock mechanism is switched to the unlocked state after the acceleration period of the nozzle ends. Therefore, the vibration of the
[0083]
Further, the small-
[0084]
Further, in the mounting machine described above, the
[0085]
By the way, the mounting machine of the said embodiment is one Embodiment of the surface mounting machine based on this invention, The specific structure can be suitably changed in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following configuration may be employed.
[0086]
(1) In the mounting machine as described above, the nozzle lowering operation at the time of sucking and mounting components accelerates the nozzles (hereinafter abbreviated as symbols) mounted on the
[0087]
That is, after accelerating the nozzle to a predetermined speed and moving it at a constant speed, the nozzle is decelerated to the vicinity of the component suction mounting position (position slightly above the lower end position), and after this deceleration period, a constant low speed To lower the component suction mounting position (see FIG. 13; referred to as second lowering operation). In this way, since the nozzle moves at a constant low speed in the vicinity of the component suction and attachment position, the collision load between the nozzle tip and the component or the collision load between the component and the printed
[0088]
In this case, the first lowering operation and the second lowering operation as described above may be selectively used according to the type of nozzle.
[0089]
Specifically, when the first lowering operation is performed when the
[0090]
(2) Further, a regulator (pressure adjusting means) for controlling the air pressure in the
[0091]
(3) In the above embodiment, when the nozzles mounted on the
[0092]
In the above embodiment, the present invention is applied to a type of mounting machine in which the
[0093]
By the way, in the mounting machine described above, the
[0094]
Therefore, even with such a configuration, it is possible to effectively prevent damage to components, nozzles, and the like due to collision between the tip of the nozzle and the component or collision between the component and the printed
[0095]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates to the nozzle shaft of the head unit. , Nozzle assembly block through holder Is connected to the nozzle shaft so that it can be moved up and down relatively. holder Locking means for preventing the lifting and lowering of the nozzle is provided, and this locking means is connected to the nozzle shaft. holder It is possible to switch between a locked state that restricts the movement of the nozzle up and down and an unlocked state that allows the nozzle to move up and down. In other cases, the locking means can be set to be in the locked state, and in this way, the head unit can be moved and the nozzles can be It is possible to effectively prevent the occurrence of nozzle vibration due to the influence of inertial force at the time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of 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 taken along the line CC of FIG. 6 showing a specific structure of the lower portion of the nozzle shaft.
6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 showing a specific structure of the lower portion of the nozzle shaft.
7 is an enlarged view of a main part of FIG. 3 showing a specific structure of the upper part of the nozzle shaft.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of operation when the lock mechanism is in a locked state and in an unlocked state.
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a control system of the surface mounter.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of mounting operation control.
FIG. 11 is a flowchart showing specific control of the component sucking and mounting operation in FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram showing a nozzle lowering operation (relationship between nozzle height and time) during component suction mounting (first lowering operation).
FIG. 13 is a diagram showing a nozzle lowering operation (relationship between nozzle height and time) during component suction mounting (second lowering operation).
[Explanation of symbols]
5 Head unit
21 Nozzle shaft
40 holders
23-27 nozzles
28 Nozzle holder
30 Nozzle assembly block
70 Pressure chamber
Claims (13)
複数の上記ノズルが周方向に並ぶように組付けられたノズル組付ブロックと、ノズルシャフトの下端部に当該ノズルシャフトに対して相対的に昇降可能に連結されかつ上記ノズル組付ブロックを回転変位可能に保持するホルダーと、ノズルシャフトに対するホルダーの昇降を阻止するロック手段とを有し、このロック手段は、上記ノズル組付ブロックとホルダーとの間に形成される圧力室と、この圧力室への流体の供給手段とを有し、上記圧力室へ流体を供給することによりノズルシャフトに対してホルダーを昇降不能に拘束するロック状態と、圧力室への流体の供給を停止することによりノズルシャフトに対するホルダーの昇降を許容するロック解除状態とに切換え可能に構成されていることを特徴とする表面実装機。The movable head unit is provided with a nozzle shaft, and this nozzle shaft is supported so as to be movable up and down relatively with respect to the frame of the head unit, and a nozzle for adsorbing components is attached to the lower end of the nozzle shaft. in the surface mounting machine it is,
Rotation plurality of the nozzle assembly blocks assembled such that the nozzle is arranged in the circumferential direction, it is relative to the elevation linked with respect to the nozzle shaft to the lower end of the nozzle shaft and the nozzle assembly blocks a holder displaceably held, and a locking means for preventing the lifting of the holder with respect to the nozzle shaft, the locking means includes a pressure chamber formed between said nozzle assembly blocks and the holder, the pressure chamber A fluid supply means to the pressure chamber, and by supplying the fluid to the pressure chamber, the nozzle shaft is locked so that the holder cannot be moved up and down, and the fluid supply to the pressure chamber is stopped to stop the nozzle. A surface mounter configured to be switchable to an unlocked state that allows the holder to move up and down relative to the shaft.
複数の上記ノズルが周方向に並ぶように組付けられたノズル組付ブロックと、ノズルシャフトの下端部に当該ノズルシャフトに対して相対的に昇降可能に連結されかつ上記ノズル組付ブロックを回転変位可能に保持するホルダーと、ノズルシャフトに対するホルダーの昇降を規制する規制手段と、この規制手段を制御する規制制御手段とが設けられ、
上記規制手段は、上記ノズルとホルダーとの間に形成される圧力室と、この圧力室への流体の供給手段と、圧力室内の流体圧を調整可能な圧力調整手段とを有し、上記圧力室へ流体を供給することにより上記圧力室内の流体圧に応じた力でノズルを特定位置に拘束するように構成され、上記規制制御手段は、部品吸装着のためのノズル昇降動作時であってノズルが部品吸装着位置に達するときの圧力室の流体圧が、それ以外のときの圧力室の流体圧よりも低くなるように上記規制手段を制御することを特徴とする表面実装機。 The movable head unit is provided with a nozzle shaft, and this nozzle shaft is supported so as to be movable up and down relatively with respect to the frame of the head unit, and a nozzle for adsorbing components is attached to the lower end of the nozzle shaft. In the surface mount machine that
A nozzle assembly block in which a plurality of the nozzles are arranged in the circumferential direction, and a lower end portion of the nozzle shaft is connected to the nozzle shaft so as to be movable up and down relative to the nozzle shaft, and the nozzle assembly block is rotationally displaced. A holder that can be held, a regulating means that regulates the raising and lowering of the holder relative to the nozzle shaft, and a regulation control means that controls the regulating means ,
The regulating means includes a pressure chamber formed between the nozzle and the holder, a fluid supply means to the pressure chamber, and a pressure adjusting means capable of adjusting the fluid pressure in the pressure chamber. By supplying a fluid to the chamber, the nozzle is constrained to a specific position with a force corresponding to the fluid pressure in the pressure chamber, and the restriction control means is at the time of the nozzle raising / lowering operation for component suction and attachment. fluid pressure in the pressure chamber when the nozzle reaches the component吸装fixing position is, the front surface mounter you and controls the regulating means so as to be lower than the fluid pressure in the pressure chamber when otherwise.
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