JP5779509B2 - ロック装置、表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装機に一括交換台車をロックするロック装置に関するものである。

電子部品を供給するフィーダを装着する一括交換台車を、表面実装機にロック及び位置決めする構造として、下記特許文献１に記載されたものがある。このものでは、表面実装機側に設けた駆動装置（空圧シリンダ）を用いて、一括交換台車に設けたレバー部材を回転させることにより、一括交換台車に設けたカムフォロアを、表面実装機側に設けたカムの位置決め面に乗り上げさせるようにしている。そして、カムフォロアがカムの位置決め面に乗り上げることで、一括交換台車は、表面実装機の台車結合部に対して高さ方向にて位置決めされる構成となっている。

また、カムの位置決め面に乗り上げたカムフォロアが、ストッパに突き当ることで、一括交換台車は、表面実装機の台車結合部に対して前後方向に位置決めされる構成となっている。そして、カムの位置決め面に乗り上げたカムフォロアを、駆動装置（空圧シリンダ）が、ストッパに押し付けることで、カムフォロアがカム面を逆方向に転動することを規制している。

特開２００９−７１０３０公報

表面実装機のコストを下げるには、小出力の駆動装置（空圧シリンダ）を使用することが望ましく、一括交換台車をロックするロック装置を改良することが求められていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ロック装置を改良し、駆動装置を小型化する。

本発明のロック装置は、フィーダ基台を有する一括交換台車を表面実装機にロックするロック装置であって、複数の節を有し、前記フィーダ基台を上下方向にロックするロック動作を行うリンク機構と、前記リンク機構に前記ロック動作を行わせるカム機構と、前記カム機構を作動させる駆動装置と、を備え、前記カム機構は、くさび型のカム面を有するカムと、前記カム面に沿って転動するカムフォロアとを備える。尚、「くさび型」とは「傾斜角の小さい斜面形状や曲面形状」のことを意味する。

この発明の実施態様として以下の構成が好ましい。
・前記リンク機構は、前記フィーダ基台に設けられた前後２つの被ロック部に対応して前後２つのロック部を備え、前記２つのロック部のうち一つは、前記２つの被ロック部のうち一つの被ロック部に当接するＬ字型の当接面を有する回転子である。
・前記Ｌ字型の回転子の回転中心は、当該Ｌ字型の回転子と前記被ロック部の当接位置より後方に位置する。

・プリント基板の搬送方向をＸ方向、搬送方向に直交する方向をＹ方向と定義した場合、基台上面のＸ方向両側に設けられた一対のＹフレーム間に、前記一括交換台車を着脱させる構成であると共に、前記ロック装置は、前記基台上に設けられた前記Ｙフレームに設けられている。

本発明によれば、駆動装置を小型化できる。

一実施形態における表面実装機を示す斜視図 ヘッドユニットの取り付け構造を示す斜視図 同じくヘッドユニットの取り付け構造を示す斜視図 一括交換台車を前側から見た斜視図 一括交換台車を後側から見た斜視図 基台の斜視図（Ｙフレームのみ取り付けた状態を示す） 基台に一括交換台車を組み付けた状態を示す斜視図 図６のＡ部を拡大した図 ロック装置の斜視図 ロック装置のロック動作を示す図（カムのロック解除位置を示す） 同じくロック装置のロック動作を示す図（フィーダ基台の停止位置を示す） フィーダ基台の位置決め構造（Ｘ方向前側の位置決め構造）を示す図 ロック装置のロック動作を示す図（カムのロック位置を示す） カム面の傾斜角とカムフォロアに作用する力の関係を示す図

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
１．表面実装機１０の全体構造
表面実装機１０は、平板上をなす基台上に、部品の実装作業を行うヘッドユニット５０を４台搭載しており、これら４台のヘッドユニット５０がそれぞれ独立して実装作業を行うことが出来る構成となっている。尚、以下の説明において、プリント基板の搬送方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。

図１に示すように、基台１２上には、コンベア１３と、２本のＹフレーム１５が設けられている。コンベア１３は、プリント基板をＸ方向に搬送するものである。コンベア１３はＹ方向に２列設けられており、プリント基板を２列同時に搬送できる構成となっている。

両Ｙフレーム１５は、基台１２のうち、Ｘ方向の両側に設けられていて、互いに向かい合っている。Ｙフレーム１５はＹ方向に延設されおり、中央にはプリント基板の通路となる開口１９が設けられている。

そして、各Ｙフレーム１５には、図２に示すように、Ｘアーム３０がＹ方向に往復移動可能に支持されている。具体的に説明すると、Ｙフレーム１５には、その全長にわたり上下一対のＹ方向レール２２が備えられ、Ｘアーム３０には、Ｙ方向レール２２にスライド可能に嵌合するスライダ３２が備えられている。そして、Ｙフレーム１５の内側面に、固定永久磁石で構成されたマグネットプレート２１が取り付けられ、Ｘアーム３０の基端側に、複数のコイルで構成された可動部３１が取り付けられている。これらマグネットプレート２１と可動部３１は、リニアモータを構成している。そのため、リニアモータを駆動させると、Ｙ方向の推進力が生じ、Ｙ方向レール２２に沿ってＸアーム３０をＹ方向に往復移動させることが出来る。

尚、Ｘアーム３０は各Ｙフレーム１５に一対ずつ設けられており、表面実装機全体としては４つ設けられている。そして、各４つのＸアーム３０には、図３に示すように、ベースプレート５２を介してヘッドユニット５０がＸ方向に往復移動可能に取り付けられている。具体的に説明すると、Ｘアーム３０には、Ｘ方向レール３４が設けられている。Ｘ方向レール３４は、上下に一対設けられ、ともにＸアーム３０のＸ方向の略全長にわたって延びている。一方、ヘッドユニット５０を装着するベースプレート５２には、Ｘ方向レール３４にスライド可能に嵌合するスライダ（図略）が備えられている。

また、Ｘアーム３０には、Ｘ方向に延びるボールねじ軸３５と、このボールねじ軸３５を駆動するサーボモータ３３とが備えられている。ボールねじ軸３５にはボールナット（図略）が螺合している。詳しく図示していないが、ボールナットは周り止めされた状態で、ベースプレート５２に固定されている。以上のことから、サーボモータ３３を駆動させると、Ｘ方向レール３４に沿ってベースプレート５２をＸ方向に往復移動させることが出来る。そのため、各ヘッドユニット５０を基台１２にて平面方向（ＸＹ方向）に移動させることが出来る。

ヘッドユニット５０は、基台１２上の作業位置に搬送されたプリント基板に対して電子部品を実装する機能を担うものであり、電子部品を吸着し得る複数本の吸着ノズル５１を備えている。吸着ノズル５１はＸ方向に複数本並べられた列が、Ｙ方向に複数列（本実施形態では２列）並べられている。吸着ノズル５１は、リニアモータ駆動により個別に昇降可能であり、かつ軸周りに回転可能となっている。また、ヘッドユニット５０の下部側には撮影面を下方に向けた状態で撮影装置６０が横向きに固定されている。この撮影装置６０は、プリント基板に付された基準マークや、基台１２上に設けられたベースマークを撮影する機能を果たすものである。

また、図１に示すように、基台１２のうちＹ方向の端部には一括交換台車７０が取り付けられている。一括交換台車７０は、プリント基板に実装する電子部品を供給する部品供給装置であるテープフィーダ（図略）を一括して取り付け、交換する役割を果たす。

２．一括交換台車７０の構造
図４、図５に示すように、一括交換台車７０は、キャスター７２が下面に取り付けられたベース台７１と、左右一対の側部フレーム７３、７４と、フィーダ基台８１とを備えている。側部フレーム７３、７４は、ベース台７１の後端部において、Ｘ方向の左右両側に立設されていて、上部にはハンドルＢが設けられている。

フィーダ基台８１はＸ方向に長い概ね平板状の部材であり、Ｘ方向の両側に側面壁８２、８３を設けている。左右の側面壁８２、８３は、フィーダ基台８１のＹ方向の全長に渡って形成されていて、Ｙ方向の後端部を、左右の側部フレーム７３、７４の上部にそれぞれ固定している。

そして、フィーダ基台８１には、Ｙ方向に延びるフィーダ装着溝８４がＸ方向に複数列形成されており、複数のテープフィーダ（図中省略）をＸ方向に設置できる構成となっている。また、フィーダ基台８１の後部側には、天井壁８５が設けられていて、フィーダ基台８１上に装着されたフィーダの上方を覆って保護する構成となっている。

また、フィーダ基台８１の左右の側面壁８２、８３には、側面突起９１と、側面ローラ９３が固定されている。側面突起９１は、水平なブロック形状をしていて、側面壁８２、８３の前端上部に設置されている。側面ローラ９３は、ブラケット９４を介して、側面壁８２、８３の中央上部に設置されている。尚、側面突起９１と側面ローラ９３が、本発明の「２つの被ロック部」に相当する。

次に、一括交換台車７０の後部には、図５に示すように、第一リール装着部７５と第二リール装着部７６が上下に設けられている。これら第一リール装着部７５と第二リール装着部７６は、複数の仕切りパネルＰをＸ方向に一定ピッチで併設した構造となっていて、各仕切りパネルＰ間に、部品供給テープを巻回したリールＲを装着できる。尚、上側の第一リール保持部７５は、小型のリールＲ１を保持し、下側の第二リール保持部７６は、大型のリールＲ２を保持する。

一方、図６に示すように、基台１２のうち、Ｘ方向の両側には上記したようにＹフレーム１５Ａ、１５Ｂが一対設けられている。両Ｙフレーム１５Ａ、１５Ｂは概ね門型をしており、Ｙ方向の両側に設けられる一対の支柱壁１６、１６と、両支柱壁１６、１６間に橋渡される連結壁１８を備えた構成となっている。

そして、両Ｙフレーム１５Ａ、１５Ｂ間のＸ方向の距離Ｄは、一括交換台車７０の幅寸法（Ｘ方向の幅）よりも少し広くなっていて、図７に示すように、両Ｙフレーム１５Ａ、１５Ｂ間のスペースに一括交換台車７０を装着できるようになっている。尚、基台１２のうち、Ｙ方向の両端部には切り欠き部１２Ａが形成してあるが、これは、装着した一括交換台車７０と干渉しないようにするための逃がしである。

３．一括交換台車７０をロックするロック装置１００の構造
Ｙフレーム１５Ａの支柱壁１６の内面側と、Ｙフレーム１５Ｂの支持壁１６の内面側には、それぞれロック装置１００が設けられていて（図６、図８、図９参照）、基台１２に装着された一括交換台車７０の両側（Ｘ方向の両側）をロックする構成となっている。尚、ロック装置１００の構成は、Ｙフレーム１５Ａ側とＹフレーム１５Ｂ側で共通している。そのため、以下、Ｙフレーム１５Ａ側のロック装置１００を代表させて、ロック装置１００の説明を行う。

ロック装置１００は、図８〜図１０に示すように、リンク機構１１０と、カム機構１４０と、エアシリンダ（本発明の「駆動装置」に相当）１５０と、ロックベース１６０から構成されている。

リンク機構１１０は、ベース部材１１１と、第一リンク１２１と、第二リンク１３１とを備える。ベース部材１１１は、概ねＹ方向に長い形状をしていて、Ｙフレーム１５Ａの支持壁１６の内面下部に固定されている。このベース部材１１１の前後には、ローラ１１３Ａ、１１３Ｂが取り付けられている。尚、第一リンク１２１と第二リンク１３１が本発明の「節」に相当する。

第一リンク１２１は、Ｙ方向に長い形状をしている。第一リンク１２１の後端部は、ベース部材１１１の上面中央部に設けられた連結部１１５に対してヒンジＣ１を介して軸止されていて、ヒンジＣ１を中心に回転可能となっている。

第二リンク１３１は、第一リンク１２１の上方に配置されていて、第一リンク１２１と同様、Ｙ方向に長い形状をしている。第二リンク１３１のうち、Ｙ方向前側の下部には、Ｌ字型のアーム１３１Ａが一体的に形成されている。アーム１３１Ａは、第一リンク１２１の前端部に対してヒンジＣ２を介して軸止されている。従って、第二リンク１３１は、ヒンジＣ２を中心に回転可能となっている。

また、第二リンク１３１にはロックローラ１３３と、中間プレート１３５と、ロックプレート１３７が取り付けられている。ロックローラ１３３は、第二リンク１３１の前部に回転可能に取り付けられている。具体的には、第二リンク１３１の上面から上方に、ローラの外周面の一部を突出させるように、取り付けられている。このロックローラ１３３は、フィーダ基台８１の側面壁８２に設けられた側面突部９１を、ロックベース１６０との間に挟み込んでクランプ（ロック）する機能を果たすものである。尚、ロックローラ１３３とロックプレート１３７が本発明の「２つのロック部」に相当する。また、ロックプレート１３７は、本発明の「回転子」に相当する。

中間プレート１３５は、上下方向に長い形状をなし、第二リンク１３１の中央部に固定されている。この中間プレート１３５の上端部には、カムフォロア１４１が回転可能に取り付けられている。

ロックプレート１３７は、Ｌ字型の当接面１３８を備えている。ロックプレート１３７は、当接面１３８を前側かつ上方に向けた状態で、第二リンク１３１の後端部１３１Ｂに対して、ヒンジＣ３を介して回転可能に取り付けられている。このロックプレート１３７は、フィーダ基台８１の側面壁８２に設けられた側面ローラ９３を、ロックベース１６０との間に挟み込んでクランプ（ロック）する機能を果たすものである。尚、第二リンク１３１の後端部１３１Ｂは、ロックプレート１３７の装着スペースを形成するべく上部を切り欠いてあり、後方に傾斜する形状となっている。

ロックベース１６０は、第二リンク１３１の上方に位置しており、Ｙ方向の長い形状をしている。ロックベース１６０は、Ｙフレーム１５Ａの支持壁１６の内面に固定されている。ロックベース１６０の上面側には、エアシリンダ１５０がシリンダ軸１５１をＹ方向前側に向けた状態で水平に取り付けられている。

シリンダ軸１５１の先端には、カム１４３が固定されている。カム１４３は、第二リンク１３１に設けられたカムフォロア１４１と共にカム機構１４０を構成する。カム１４３は、ロックベース１６０に設けられたガイド部１６３によってガイドされていて、エアシリンダ１５０の作動により、Ｙ方向に直線移動する。そして、カム１４３の前部の上面側には、くさび型のカム面１４５が形成されており、カム１４３をＹ方向に直線移動させると、カムフォロア１４１がカム面１４５に沿って相対的に移動する構成となっている。尚、本明細書を通じて、「くさび型」とは「傾斜角の小さい斜面形状や曲面形状」のことを意味する。

カム１４３は、エアシリンダ１５０の作動により、図１０に示すロック解除位置と、図１３に示すロック位置に移動可能となっている。図１０に示すロック解除位置では、カムフォロア１４１がカム面１４５の低位置に位置するため、リンク機構１１０の第二リンク１３１が下がった状態となり、ロックローラ１３３とロックプレート１３７が、ロックベース１６０から離間する。

また、図１３に示すロック位置では、カムフォロア１４１がカム面１４５の低位置から高位置に移動するため、リンク機構１１０を構成する第二リンク１３１が持ち上がって、ロックローラ１３３とロックプレート１３７が、ロックベース１６０に接近する。

次に、一括交換台車７０のロック動作について説明を行う。
一括交換台車７０を両Ｙフレーム１６、１６間のスペースに向けて前進移動させると、図１０に示すように、フィーダ基台８１が、ロック装置１００に接近してゆく。

カム１４３が、図１０に示すロック解除位置に位置している状態では、リンク機構１１０の第二リンク１３１は下がった状態にあり、ロックベース１６０から離間している。そのため、フィーダ基台８１の側面突起９１と側面ローラ９３が、ロックベース１６０と第二リンク１３１の間のスペースを通過できる。

図１１に示す停止位置に達すると、フィーダ基台８１は、ロックベース１６０の前端部に設けられたストッパ１７０に突き当たって停止する。具体的には、図１２に示すように、フィーダ基台８１のうちＸ方向の一方側（図１２の上側）では、ローラ９７が、ストッパ１７０のＶ字溝１７５に嵌まり、Ｘ方向の他方側（図１２の下側）では、側面突起９１の前面壁が、ストッパ１７０を貫通するボルトＢの先端に突き当たる。

そして、図１１に示す停止位置では、フィーダ基台８１のＹ方向前側に取り付けられた側面突起９１が、ロックローラ１３３上に乗り上げた状態となり、フィーダ基台８１のＹ方向中央に取り付けられた側面ローラ９３が、ロックプレート１３７の丁度真上付近に位置する状態となる。

その後、エアシリンダ１５０にエアを供給してシリンダ軸１５１を前方に伸長させると、カム１４３がゆっくりと前進し、カムフォロア１４１がカム面１４５に沿って上方に相対的に移動する。これにより、リンク機構１１０の第一リンク１２１がヒンジＣ１を中心に、図１１中のＲ矢印方向、すなわち上方に回転する。また、第二リンク１３１がヒンジＣ２を中心に、図１１中のＳ矢印方向、すなわち上方に回転する。

そのため、第二リンク１３１のロックローラ１３３が側面突起９１を上方に押し上げ、また、ロックプレート１３７が側面ローラ９３に接近してゆく。ロックプレート１３７は、やがて、側面ローラ９３に当接する。それ以降、ロックプレート１３７は、側面ローラ９３を上方に押し上げてゆく。このとき、ロックプレート１３７は、図１３に示すように、側面ローラ９３から下向きに押される。そのため、ロックプレート１３７は、側面ローラ９３に当接した以降、ヒンジＣ３を中心にＱ矢印方向に回転しながら、側面ローラ９３を上方およびＹ方向前側に押してゆく。

そして、カム１４３が図１３に示すロック位置に至ると、リンク機構１１０の第二リンク１３１は、概ね水平になり、前側のロックローラ１３３が側面突起９１をロックベース１６０との間に挟み付ける。一方、後側のロックプレート１３７が側面ローラ９３をロックベース１６０との間に挟み付ける。そのため、一括交換台車７０のフィーダ基台８１は、ロック装置１００により、前後の２箇所を上下方向にロックされ、左右のロック装置１００により持ち上げられた状態となる。また、ロックプレート１３７が側面ローラ９３をＹ方向前側に押し込むので、上下方向のロックと同時に、一括交換台車７０のフィーダ基台８１は、前後方向（Ｙ方向）にもロックされた状態となる。

４．効果説明
本実施形態では、カム面１４５を、くさび型にしたので、小出力のエアシリンダ１５０で、比較的大きなクランプ力を得ることができる。そのため、小型のエアシリンダ１５０を用いることが可能となり、コスト面で有利になる。

カム面１４５を、くさび型にしたことにより、小出力のエアリンダ１５０で、比較的大きなクランプ力を得ることが出来る理由は、エアシリンダ１５０がカム１４３を水平方向に押し出す力をＦ０とした場合、カム面１４５の傾斜角θが小さい程、カムフォロア１４１がカム面１４５から上向きに受ける力Ｆ１が大きくなるからである（図１４参照）。尚、エアシリンダ１５０を小型化するには、傾斜角θの大きさを、少なくとも４５度以下にすることが好ましい。

また、本実施形態では、フィーダ基台８１の側面ローラ９３をロックするロック部材に、Ｌ字型の当接面１３８を有するロックプレート１３７を用いている。そのため、フィーダ基台８１を上下方向にロックするのと同時に、前後方向にもロックできる。すなわち、１つのロックプレート１３７で、２方向を同時にロックできる。そのため、ロック装置１００の構成を簡素化できる。

また、本実施形態では、ロックプレート１３７の回転中心となるヒンジＣ３の位置を、図１３に示すように、ロックプレート１３７と側面ローラ９３の当接位置ｅより後方（図１３では左側であり、ロックする方向の逆側）に設定している。そのため、ロックプレート１３７が側面ローラ９３を上方向に押し上げる力の反力を利用して、ロックプレート１３７をロック方向、すなわち図１３のＱ方向に確実に回転させることが可能となり、ロック不良を生じさせない。

また、このものでは、Ｘアーム３０を支持するＹフレーム１５に、ロック装置１００を取り付けている。そのため、ロック装置１００を取り付けるための部材を専用に設ける必要がない。従って、部品点数を少なく出来、また表面実装機１０を小型化できる。しかも、ロック装置１００は、基台１２に形成された切り欠き部１２Ａに対して、Ｘ方向の外側（図６では、紙面左奥側）に位置している。このような構成であれば、カッター台車など一括交換台車７０以外の台車を、基台１２の切り欠き部１２Ａに装着した時に、台車に搭載した装置がロック装置１００に干渉しない。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、カム機構１４０の駆動装置としてエアシリンダ１５０を例示したが、駆動装置は、直動装置であればよく、エアシリンダ１５０以外にも、油圧シリンダや、モータとボールネジ機構を用いることが可能である。

（２）上記実施形態では、フィーダ基台８１のうちＹ方向の前側をロックローラ１３３によりロックし、Ｙ方向の後側をロックプレート１３７によりロックする構成としたが、ロックローラ１３３とロックプレート１３７の配置は実施形態の例に限らず、前後を入れ替えることが可能である。

１０…表面実装機
１２…基台
１５…Ｙフレーム
３０…Ｘアーム
５０…ヘッドユニット
７０…一括交換台車
８１…フィーダ基台
９１…側面突起（本発明の「被ロック部」に相当）
９３…側面ローラ（本発明の「被ロック部」に相当）
１００…ロック装置
１１０…リンク機構
１２１…第一リンク（本発明の「節」に相当）
１３１…第二リンク（本発明の「節」に相当）
１３３…ロックローラ（本発明の「ロック部」に相当）
１３７…ロックプレート（本発明の「ロック部、回転子」に相当）
１４０…カム機構
１４１…カムフォロア
１４３…カム
１４５…カム面
１５０…エアシリンダ（本願の「駆動装置」に相当）

Claims (4)

1. フィーダ基台を有する一括交換台車を表面実装機にロックするロック装置であって、
   複数の節を有し、前記フィーダ基台を上下方向にロックするロック動作を行うリンク機構と、
   前記リンク機構に前記ロック動作を行わせるカム機構と、
   前記カム機構を作動させる駆動装置と、を備え、
   前記カム機構は、くさび型のカム面を有するカムと、前記カム面に沿って転動するカムフォロアとを備え、
   前記リンク機構は、
   前記フィーダ基台に設けられた前後２つの被ロック部に対応して前後２つのロック部を備え、
   前記２つのロック部のうち一つは、前記２つの被ロック部のうち一つの被ロック部に当接するＬ字型の当接面を有する回転子であるロック装置。
2. 前記Ｌ字型の回転子の回転中心は、当該Ｌ字型の回転子と前記被ロック部の当接位置より後方に位置することを特徴とする請求項１に記載のロック装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のロック装置を有する表面実装機。
4. プリント基板の搬送方向をＸ方向、搬送方向に直交する方向をＹ方向と定義した場合、
   基台上面のＸ方向両側に設けられた一対のＹフレーム間に、前記一括交換台車を着脱させる構成であると共に、前記ロック装置は、前記基台上に設けられた前記Ｙフレームに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の表面実装機。

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