JP4397547B2 - 表面実装機のクイックプッシュアップ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品を基板上に実装する表面実装機のクイックプッシュアップ機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、抵抗器、コンデンサ等の微小な電子部品（以下、チップ部品と総称する）を基板上に実装する表面実装機においては、所定位置に搬送セットされた基板がクランププレートに立設された支持ピンで押し上げられ、この押し上げられた基板に対してチップ部品が実装され、チップ部品が実装された基板は元の位置に下げられる。
【０００３】
ところで、基板への衝撃を最小限に抑えるためにクランププレートを上昇端で減速させる必要があり、このために従来は０°〜９０°の角度範囲で回動するリンクの先端にカムフォロアを介してクランププレートを支持し、シリンダによってリンクを回動させることによってクランププレートを上下動せしめる機構が採用されていた。この機構によれば、クランププレートの上昇端付近においてクランププレートを減速させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クランププレートに立設された支持ピンが基板に実際に接触しているのはシリンダストロークの１／６程度に過ぎず、基板に衝撃を与えない速度まで駆動速度を下げると、ストローク全体に亘って動作時間をロスし、サイクルタイムが長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、基板への衝撃を緩和しつつ、サイクルタイムの短縮を図って作業効率を高めることができる表面実装機のクイックプッシュアップ機構を提供することにある。
【０００６】
【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記載の発明は、所定位置に搬送セットされた基板をクランププレートで押し上げ、該基板上にチップ部品を実装する表面実装機の前記クランププレートを押し上げる機構であって、駆動手段と、該駆動手段による前記クランププレートの上昇過程の途中で上昇速度を切り替える速度切替手段を含み、前記駆動手段を直列配置されたタンデムシリンダで構成し、両シリンダのストロークを長短２種とし、両シリンダを同時に駆動し、前記シリンダのストロークをラック＆ピニオン機構によってリンクの回動運動に変換し、該リンクの先端部に支持された前記クランププレートを上下動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、短ストローク側の前記シリンダのストローク速度を長ストローク側の前記シリンダのそれよりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１１】
従って、本発明によれば、速度切替手段によってクランププレートの上昇過程の途中で上昇速度を切り替え、クランププレートに立設された支持ピンが基板に実際に接触する上昇端付近のみクランププレートを減速し、それ以外では増速することができるため、基板への衝撃を緩和しつつ、サイクルタイムの短縮を図って作業効率を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は表面実装機の平面図であり、該表面実装機の機台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の支持ブロック２が平行に配置されており、各支持ブロック２にはＹ軸方向に延びる固定レール３とボールネジ軸４がそれぞれ設けられている。ここで、各ボールネジ軸４は回転自在に支持され、これはＹ軸サーボモータ５によって回転駆動される。
【００１４】
又、上記一対の固定レール３上には、ヘッドユニット支持部材６が該固定レール３に沿ってＹ軸方向に移動自在に支持されており、該ヘッドユニット支持部材６の両端部には前記ボールネジ軸４が螺合挿通している。このヘッドユニット支持部材６には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材７と不図示のボールネジ軸が設けられており、このボールネジ軸はＸ軸サーボモータ８によって回転駆動される。そして、ヘッドユニット支持部材６には、ヘッドユニット９が前記ガイド部材７に沿って移動自在に設けられており、該ヘッドユニット９には、前記Ｘ軸サーボモータ８によって回転駆動される不図示の前記ボールネジ軸が螺合挿通している。
【００１５】
而して、コンベア等の不図示の搬送手段によって機台１上をＸ軸方向に搬送される基板Ｗは図１に示す所定の作業位置に位置決めセットされると、本発明に係るクイックプッシュアップ機構によって基板Ｗが押し上げられ、この押し上げられた基板Ｗに対してヘッドユニット９によってチップ部品が実装される。
【００１６】
即ち、Ｙ軸サーボモータ５を駆動してボールネジ軸４を回転駆動すれば、ヘッドユニット支持部材６が固定レール３に沿ってＹ軸方向に移動し、Ｘ軸サーボモータ８を駆動して不図示のボールネジ軸を回転駆動すればヘッドユニット９がガイド部材７に沿ってＸ軸方向に移動するため、ヘッドユニット９はＸ−Ｙ平面上を任意の位置に移動し得る。従って、ヘッドユニット９は、不図示の部品供給部へと移動してチップ部品を受け取り、これを吸着して基板Ｗ上の所定位置に移動し、チップ部品を基板Ｗ上に実装する。
【００１７】
以上の作業を繰り返して基板Ｗ上にチップ部品の全てが実装されると、本発明に係るクイックプッシュアップ機構によって基板Ｗが元の位置に下げられ、基板Ｗは不図示の搬送手段によってＸ軸方向に搬送される。
【００１８】
次に、本発明に係る前記クイックプッシュアップ機構を図２〜図８に基づいて説明する。尚、図２は本発明に係るクイックプッシュアップ機構の平面図、図３は図２の矢視Ａ方向の図、図４は図２の矢視Ｂ方向の図、図５は図２の矢視Ｃ方向の図、図６及び図７はクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図、図８はクイックプッシュアップ機構の作用説明図である。
【００１９】
相対向するフレーム１１，１２と１３，１４によって構成される矩形枠体で囲まれる部分の前記フレーム１１の内側には、図２及び図４に示すように、駆動源としての２つのエアシリンダ１５，１６を直列に連結して成るタンデムシリンダ１７が配設されている。ここで、図６に模式的に示すように、エアシリンダ１５，１６内にはピストン１８，１９によって区画される室Ｓ１，Ｓ２及びＳ３，Ｓ４がそれぞれ形成されており、各ピストン１８，１９からはロッド２０，２１がそれぞれ一体に延出している。尚、本実施の形態では、エアシリンダ１５，１６のピストンストローク（以下、単にストロークと称する）は長短２種に設定されており、具体的には一方のエアシリンダ１５のストロークは２０ｍｍと短く、他方のエアシリンダ１６のストロークは３２ｍｍと長く設定されている。
【００２０】
ところで、図２及び図４に示すように、短ストローク側のエアシリンダ１５のロッド２０の端部は、ブラケット２２を介して前記フレーム１４に固定されており、長ストローク側のエアシリンダ１６のロッド２１の端部には、図２及び図５に示すように、スライダ２３がボルト２４によって取り付けられている。そして、スライダ２３は、前記フレーム１１の内面に水平に取り付けられたガイドレール２５に摺動自在に嵌合している。
【００２１】
又、前記フレーム１３に取り付けられたブラケット２６には、ストッパ２７がエアシリンダ１５，１６のロッド２０，２１と同軸に且つ位置調整自在に取り付けられており、このストッパ２７の端部にエアシリンダ１６のロッド２１の端部（ボルト２４の頭部）が当接することによって該ロッド２１の移動が規制される。
【００２２】
他方、図２、図４及び図５に示すように、前記フレーム１１の外側には、フレーム１１の長さ方向に長いラック２８がベアリング２９によって移動自在に支持されて設けられており、このラック２８と前記スライダ２３とは連結部材３０を介して互いに連結されている。
【００２３】
又、相対向するフレーム１１，１２の各両端部の計４箇所には、図２及び図４に示すように、軸３１がベアリング３２によって回転自在に支持されており、各軸３１の内端部にはリンク３３が直角に取り付けられている。そして、各リンク３３の先端には、カムフォロア３４が軸３５によって回転自在に支持されており、図３〜図５に示すように、矩形平板状のクランププレート３６は前記カムフォロア３４を介して４つのリンクに３３よって水平に支持されている。尚、図２に示すように、相対向するリンク３３同士は連結部材３７によって互いに連結されている。
【００２４】
更に、フレーム１１に支持された２つの軸３１のフレーム１１外へ突出する外端部には、図２及び図３に示すように、ピニオン（セクタギヤ）３８が結着されており、各ピニオン３８は前記ラック２８に噛合している。
【００２５】
ところで、前記クランププレート３６上には、前記基板Ｗ（図１参照）を支持するための複数の支持ピン３９（図３には１つのみ図示）が立設されており、図５に示すように、該クランププレート３６の下面から下方に垂直に延びるガイドバー４０は、フレーム１３，１４に設けられたスリーブ４１に嵌合挿通している。
【００２６】
次に、本発明に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系を構成する前記タンデムシリンダ１７を駆動制御するエアー回路の構成を図６に基づいて説明する。
【００２７】
図６において、４２はエアコンプレッサ等の圧力源、４３はサイレンサであり、２つのラインａ，ｂは２位置５ポート型の電磁弁４４によって圧力源４２又はサイレンサ４３に選択的に接続される。
【００２８】
上記一方のラインａはラインｃ，ｄに分岐しており、ラインｃは一方のエアシリンダ１５の室Ｓ２に接続され、ラインｄは他方のエアシリンダ１６の室Ｓ３に接続され、ラインｃ，ｄには速度制御弁４５，４６がそれぞれ設けられている。
【００２９】
又、他方のラインｂはラインｅ，ｆに分岐しており、ラインｅは一方のエアシリンダ１５の室Ｓ１に接続され、ラインｆは他方のエアシリンダ１６の室Ｓ４に接続され、ラインｅ，ｆには速度制御弁４７，４８がそれぞれ設けられている。尚、図６において、２８はラック、３８はピニオン、３３はリンク、３４はカムフォロア、３０は連結部材、３６はクランププレートである。
【００３０】
而して、図１に示すように、基板Ｗが表面実装機の所定位置に位置決めセットされた状態では、電磁弁４４は図６に示す状態にあり、圧力源４２からの圧縮エアはラインａからラインｃ，ｄを通ってエアシリンダ１５，１６の室Ｓ２，Ｓ３に供給され、エアシリンダ１５，１６の各ロッド２０，２１は最圧縮状態にあって（図８（ａ）参照）、ラック２８は図６の右限位置にあり、該ラック２８に噛合するピニオン３８及び該ピニオン３８と共に回動するリンク３３は図６に実線にて示す状態にあり、カムフォロア３４を介してリンク３３に支持されたクランププレート３６は下限位置にある。
【００３１】
上記状態において、電磁弁４４が図７に示す状態に切り替えられると、圧力源４２からの圧縮エアはラインｂからラインｅ，ｆを通ってエアシリンダ１５，１６の室Ｓ１，Ｓ４に供給される。すると、短ストローク側のエアシリンダ１５のロッド２０はフレーム１４に固定されているため、図８（ｂ）に示すようにタンデムシリンダ１７全体が矢印方向に移動するとともに、長ストローク側のエアシリンダ１６のロッド２１が矢印方向に移動するため、該ロッド２１に連結部材３０を介して連結されたラック２８が同方向へ移動する。尚、このとき、エアシリンダ１５，１６の室Ｓ２，Ｓ３内のエアはそれぞれラインｃ，ｄからラインａを通ってサイレンサ４３から大気中に排出される。
【００３２】
ここで、前記速度制御弁４５，４６は、短ストローク側のエアシリンダ１５のストローク速度が長ストローク側のエアシリンダ１６のそれの２倍となるよう圧縮エアを制御する。従って、エアシリンダ１５，１６のストローク速度をそれぞれ２Ｖ，Ｖとすると、ラック２８は矢印方向に３Ｖの速度で移動する。
【００３３】
而して、上述のようにラック２８が移動すると、これに噛合するピニオン３８が軸３１を中心に軸３１と共に回動するため、軸３１に取り付けられたリンク３３が軸３１を中心として同方向に回動し、この結果、カムフォロア３４を介してリンク３３に支持されたクランププレート３６が押し上げられる。
【００３４】
そして、図８（ｂ）に示すように、短ストローク側のエアシリンダ１５が最伸長状態となった時点（リンク３３の回動角θが図４に示すθ１に達した時点であって、クランププレート３６の支持ピン３９が基板Ｗに接触する直前）でタンデムシリンダ１７の移動は停止し、以後は図８（ｃ）に示すように長ストローク側のエアシリンダ１６のロッド２１のみがラック２８と共に速度Ｖで移動する。
【００３５】
従って、リンク３３はその回動角θが図４に示すθ２−θ１（＝Δθ）の範囲（クランププレート３６の支持ピン３９が基板Ｗに接触してこれを押し上げている間）では回動速度が減速され、基板Ｗはゆっくり押し上げられてその衝撃が緩和される。
【００３６】
ここで、リンク３３の回動角θとラック２８の移動速度との関係を図９に、クランププレート３６の上昇速度とリンク３３の回動角θとの関係を図１０に、ラック２８の移動量と時間との関係を図１１にそれぞれ示す。尚、図９〜図１１において、破線はストローク速度Ｖの単一のエアシリンダでラックを移動させた場合の各特性を示すものである。
【００３７】
以上のように、本実施の形態では、クランププレート３６の上昇過程の途中で上昇速度を切り替え（図９参照）、クランププレート３６に立設された支持ピン３９が基板Ｗに実際に接触する上昇端付近（リンク３３の回動角θが図４のθ２−θ１である範囲）のみクランププレート３６を減速し、それ以外（リンク３３の回動角θが図４の０〜θ１である範囲）では増速したため（図１０参照）、基板Ｗへの衝撃を緩和しつつ、サイクルタイムを図１１のΔｔだけ短縮して作業効率を高めることができる。
【００３８】
尚、チップ部品が実装された基板Ｗを元の位置に下げる場合には、電磁弁４４を図６に示す状態に切り替える。
【００３９】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１２〜図１４に基づいて説明する。尚、図１２及び図１３は本実施の形態に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【００４０】
本実施の形態は、エアシリンダ４９によってクランププレート３６を直接上下動させ、エアシリンダ４９の動作中にメカニカルバルブ５０をクランププレート３６の上下動に連動して切り替えることによって、高速と低速に設定された速度制御弁５１，５２によって速度パターンを高速と低速に切り替えることを特徴とする。
【００４１】
即ち、図１に示すように、基板Ｗが表面実装機の所定位置に位置決めセットされて状態では、電磁弁４４は図１２に示す状態にあり、圧力源４２からの圧縮エアはラインａ，ｄを通ってエアシリンダ４９の室Ｓ１に供給され、エアシリンダ４９のロッド５３は最圧縮状態にあって、ロッド５３に支持されたクランププレート３６は下限位置にある。
【００４２】
上記状態において、電磁弁４４が図１３に示す状態に切り替えられると、圧力源４２からの圧縮エアはラインｂ及び速度制御弁５４を通ってエアシリンダ４９の室Ｓ２に供給される。このとき、メカニカルバルブ５０は図１３に示す状態にあり、エアシリンダ４９の室Ｓ１内のエアはラインｄ及び高速用の速度制御弁５１を通ってラインａへと流れ、サイレンサ４３から大気中に排出されるため、エアシリンダ４９のロッド５３とクランププレート３６が高速で上昇する。
【００４３】
そして、クランププレート３６の上昇過程において、該クランププレート３６の端部に取り付けられたスイッチ部材５５がメカニカルバルブ５０に当接すると、該メカニカルバルブ５０が図１４に示すように切り替えられ、エアシリンダ４９の室Ｓ１内のエアはラインｃ及び低速用の制御弁５２を通過するため、ロッド５３とクランププレート３６の上昇速度が減速される。
【００４４】
このように、本実施の形態においても、クランププレート３６の上昇過程の途中で上昇速度を切り替え、クランププレート３６に立設された支持ピンが基板に実際に接触する上昇端付近のみクランププレート３６を減速し、それ以外では増速することができるため、基板への衝撃を緩和しつつ、サイクルタイムを短縮して作業効率を高めることができるという効果が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、所定位置に搬送セットされた基板をクランププレートで押し上げ、該基板上にチップ部品を実装する表面実装機の前記クランププレートを押し上げる機構を、駆動手段と、該駆動手段による前記クランププレートの上昇過程の途中で上昇速度を切り替える速度切替手段を含んで構成したため、基板への衝撃を緩和しつつ、サイクルタイムの短縮を図って作業効率を高めることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面実装機のヘッド部の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構の平面図である。
【図３】図２の矢視Ａ方向の図である。
【図４】図２の矢視Ｂ方向の図である。
【図５】図２の矢視Ｃ方向の図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構の作用説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構におけるリンクの回動角とラックの移動速度との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構におけるクランププレートの上昇速度とリンクの回動角との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るクイックプッシュアップ機構におけるラックの移動量と時間との関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係るクイックプッシュアップ機構の駆動系の構成を示すエア回路図である。
【符号の説明】
１５，１６ エアシリンダ（駆動手段）
１７ タンデムシリンダ（駆動手段）
２８ ラック
３３ リンク
３４ カムフォロア
３６ クランププレート
３８ ピニオン
４４ 電磁弁
４５〜４８ 速度制御弁
５０ メカニカルバルブ（速度切替バルブ）
５１ 高速用制御弁
５２ 低速用制御弁
Ｗ 基板

Claims (2)

1. 所定位置に搬送セットされた基板をクランププレートで押し上げ、該基板上にチップ部品を実装する表面実装機の前記クランププレートを押し上げる機構であって、駆動手段と、該駆動手段による前記クランププレートの上昇過程の途中で上昇速度を切り替える速度切替手段を含み、
   前記駆動手段を直列配置されたタンデムシリンダで構成し、両シリンダのストロークを長短２種とし、両シリンダを同時に駆動し、
   前記シリンダのストロークをラック＆ピニオン機構によってリンクの回動運動に変換し、該リンクの先端部に支持された前記クランププレートを上下動させることを特徴とする表面実装機のクイックプッシュアップ機構。
2. 短ストローク側の前記シリンダのストローク速度を長ストローク側の前記シリンダのそれよりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の表面実装機のクイックプッシュアップ機構。

Images