JP5897325B2

JP5897325B2 - 表面実装機の吸着ヘッド

Info

Publication number: JP5897325B2
Application number: JP2011285828A
Authority: JP
Inventors: 進北田
Original assignee: Hanwha Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Vision Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013135151A

Description

本発明は、ＩＣチップ等の電子部品をプリント基板上に実装する表面実装機において、電子部品を吸着する吸着ヘッドに関する。なお、本明細書では、電子部品のことを単に部品ともいう。

表面実装機は、吸着ノズルを有する吸着ヘッドにより、電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成されている。

また、表面実装機の吸着ヘッドは、一般的に、吸着ヘッド本体に複数のシャフトが昇降可能かつ軸周りに回転可能に装着され、各シャフトの先端に電子部品を吸着する吸着ノズルが装着された構成を有する（例えば特許文献１）。そして、シャフトの内部には吸着ノズルに通じるエア通路が形成され、吸着ノズルが部品を吸着するときには前記エア通路を介して負圧が供給され、部品を実装するときには微正圧が供給される。

このような吸着ヘッドにおいて、シャフトを軸周りに回転可能とする機構としては、一般的にギア機構やベルト機構が使用されている。しかし、ギア機構の場合はバックラッシュにより、ベルト機構の場合はベルトの伸び縮み（ヒステリシス）により、いずれもロストモーションが発生する。ロストモーションは、言うまでもなく、シャフトの軸周りの回転精度を低下させる。

ギア機構のバックラッシュは、ギアの回転方向を一方向のみに限定する一方向制御を行うことで、ある程度は低減できるが十分ではなく、また、一方向制御では制御上の制約の問題もある。

特開２０１０−１５７６３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、吸着ヘッド本体にシャフトが昇降可能かつ軸周りに回転可能に装着された表面実装機の吸着ヘッドにおいて、シャフトを軸周りに回転させるときのロストモーションを低減することにある。

本発明は、シャフトが吸着ヘッド本体に昇降可能かつ軸周りに回転可能に装着され、前記シャフトの先端に電子部品を吸着する吸着ノズルが装着される表面実装機の吸着ヘッドにおいて、前記シャフトにバックラッシュレスギアを固定し、前記バックラッシュレスギアに、シャフトを軸周りに回転させる駆動モータに連結された駆動ギアを噛み合わせており、複数のシャフトが吸着ヘッド本体の周方向に沿って配置されるとともに、前記駆動ギアが吸着ヘッド本体の中央に１枚配置され、前記１枚の駆動ギアが各シャフトに固定されたバックラッシュレスギアの全てに噛み合っていることを特徴とする。

本発明において、吸着ヘッド本体に複数のシャフトが装着されている構成では、隣接するシャフトに固定されたバックラッシュレスギアは上下交互になるように配置することができる。

本発明において、バックラッシュレスギアとしては、シャフトに固定した固定ギアと揺動ギアとの間にトーションばねを組み込んだものを使用することができる。

本発明によれば、シャフトに直接バックラッシュレスギアを固定しているため、バックラッシュを実質的になくすことができ、ロストモーションも実質的になくすことができる。

本発明の一実施例による吸着ヘッドの要部を示す断面図である。図１の吸着ヘッドにおけるシャフト構造体を示す斜視図である。図２に示すシャフト構造体の内部構造を示す、一部透視による斜視図である。図３において上部シャフトと下部シャフトを分離した状態を示す斜視図である。吸着ヘッド本体に複数のシャフトを装着した場合のバックラッシュレスギアの配置例を示す正面図である。図５の要部の底面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施例による吸着ヘッドの要部を示す断面図である。

表面実装機の吸着ヘッドの吸着ヘッド本体１０に、上部シャフト２１と下部シャフト２２とからなるシャフト２０が、シャフト２０の軸方向に沿って昇降可能かつシャフト２０の軸周りに回転可能に装着されている。そして、下部シャフト２２の先端（下端）に、電子部品を吸着する吸着ノズル３０が装着されている。

下部シャフト２２の内部にはエア通路２２ａが形成されている。エア通路２２ａは、その一端が、後述するハウジング２３に設けたエア供給口２３ｃを介して吸着ヘッド本体１０に設けられた吸排気口１１に通じ、他端が吸着ノズル３０に通じている。また、吸排気口１１には、自動制御される吸排気系が接続される。これにより、吸着ノズル３０が部品を吸着するときには吸排気口１１からエア供給口２３ｃ及びエア通路２２ａを介して吸着ノズル３０に負圧が供給され、部品を実装するときには微正圧が供給される。

図２は、先に説明したシャフト２０を主体とするシャフト構造体を示す斜視図、図３は、そのシャフト構造体の内部構造を示す、一部透視による斜視図、図４は、図３において上部シャフト２１と下部シャフト２２を分離した状態を示す斜視図である。図１及び図２〜４を参照してシャフト構造体の構成を説明する。

上部シャフト２１と下部シャフト２２とからなるシャフト２０は、シャフトハウジング２３を貫通して装着される。具体的には、上部シャフト２１に一対のベアリング２１ａが固定されており、この一対のベアリング２１ａをシャフトハウジング２３に形成したガイド溝２３ａに嵌め込んでいる。これにより、シャフト２０は、ガイド溝２３ａの範囲内でシャフトハウジング２３に対して摺動可能（昇降可能）となっている。一方、シャフト２０は、シャフトハウジング２３に対して軸線周りには回転できない。すなわち、シャフト２０は、シャフトハウジング２３が軸線周りに回転したときに、シャフトハウジング２３と一体となって軸線周りに回転する。

シャフトハウジング２３は、吸着ヘッド本体１０に対して、上下方向には移動不可（昇降不可）であるが、シャフト２０の軸線周りには回転可能となるように上下２箇所のベアリング２４を介して装着されている。シャフトハウジング２３をシャフト２０の軸線周りに回転させるために、シャフトハウジング２３の外周にギア２５が設けられている。ギア２５は、トーションばねを使用したバックラッシュレスギアであり、シャフト２０（下部シャフト２２）に固定した固定ギア２５ａと、この固定ギア２５ａに重ねられる揺動ギア２５ｂとの間に、トーションばね２５ｃを組み込んだものである。このギア２５に、駆動モータに連結された駆動ギアを噛み合わせ駆動ギアを回転させることで、シャフトハウジング２３は、吸着ヘッド本体１０に対してシャフト２０の軸線周りに回転する。これにより、シャフト２０もシャフトハウジング２３と一体となって軸線周りに回転する。

また、シャフトハウジング２３には、下部シャフト２２に設けたエア通路２２ａにエアを供給するエア供給口２３ｃが設けられている。エア供給口２３ｃは、吸着ヘッド本体１０に設けられた吸排気口１１に通じており、エア供給口２３ｃから供給されるエアは、図４に符号２２ａ−１で示したエア通路の入口を通じてエア通路２２ａに供給される。

なお、シャフトハウジング２３が吸着ヘッド本体１０に対して軸線周りに回転するときの回転摺動面２３ｂは、メカニカルシールされている。また、シャフト２０がシャフトハウジング２３に対して昇降するときの昇降摺動面２０ａもメカニカルシールされている。

シャフト２０の上部シャフト２１の上部外周を囲むようにコイルスプリング２６が配置されている。コイルスプリング２６は、上部シャフト２１の外周に設けられたスプリングベース２１ｂに支持されており、図２に示すシャフト構造体が図１に示すように吸着ヘッド本体１０に装着された状態において、シャフト２０にこれを上方に摺動させる方向の力を作用させる。したがって、シャフト２０は常時はその上限位置に付勢されている。シャフト２０を下降させるときは、上部シャフト２１の上端に固定されたシャフトヘッド２１ｃの上方に位置する押圧部材２７を押し下げる。これにより、シャフト２０がコイルスプリング２６の弾性力に抗して下降する。

次に、上部シャフト２１と下部シャフト２２との接続構造について説明する。本発明において、下部シャフト２２は上部シャフト２１に対して着脱可能に装着される。その具体的な接続構造として、本実施例では図４に明確に現れているように、下部シャフト２２の上端部分に円柱状の挿入部２２ｂを形成し、この挿入部２２ｂの外周面に１８０度間隔で２箇所にジョイントピン２２ｃを突出して設けている。一方、上部シャフト２１の下端部分には、挿入部２２ｂを挿入可能な中空状の受部２１ｄを設け、この受部２１ｄにジョイントピン２２ｃを嵌め込み可能なジョイント溝２１ｅを設けている。ジョイント溝２１ｅの基端は、ジョイントピン２２ｃを嵌め込めるように開放している。

以上の構成において、図３の拡大図に示すように、上部シャフト２１の受部２１ｄに下部シャフト２２の挿入部２２ｂを挿入し、ジョイントピン２２ｃがジョイント溝２１ｅの基端に嵌り込む位置まで下部シャフト２２をＡ方向に押し込み、次いでＢ方向に回転させ、更にＣ方向に引っ張る。これにより、ジョイントピン２２ｃがジョイント溝２１ｅに確実に嵌り込み、上部シャフト２１に下部シャフト２２が装着される。そして、上記と逆の手順により、上部シャフト２１から下部シャフト２２を取り外すことができる。

本実施例では、下部シャフト２２の挿入部２２ｂの下側にコイルスプリング２８を装着している。このコイルスプリング２８は、下部シャフト２２を上部シャフト２１に上述の手順で装着して接続した状態において、下部シャフト２２を上部シャフト２１に対して下方に引っ張る力を作用させる。このコイルスプリング２８の作用により、下部シャフト２２を上部シャフト２１に装着した状態では、図３の拡大図に示すように、ジョイントピン２２ｃがジョイント溝２１ｅの壁に突き当たる位置に付勢される。したがって、上部シャフト２１に対する下部シャフト２２の軸方向（長手方向）の位置が固定され、シャフト２０全体としての長さを一定に保つことができる。

以上のように、本発明では、シャフト２０を軸周りに回転させるためのギア２５をバックラッシュレスギアとしてシャフト２０に一体的に固定しているので、バックラッシュを実質的になくすことができ、ロストモーションも実質的になくすことができる。

図５は、吸着ヘッド本体に複数のシャフトを装着した場合のバックラッシュレスギアの配置例を示す正面図、図６は、図５の要部の底面図である。

複数のシャフト２０が円柱状の吸着ヘッド本体１０の周方向に沿って等間隔で複数（実施例では１６本）配置されている。各シャフトにギア２５（バックラッシュレスギア）が固定されている。バックラッシュレスギアは通常のギアに比べ、どうしても大径になる。図５の例では、隣接するシャフト２０のギア２５を上下交互に配置することで、吸着ヘッド（吸着ヘッド本体１０）の径を変えることなく、従来よりも大径となったギア２５を有する複数のシャフト２０を装着できるようにしている。また、駆動モータに連結された駆動ギア２９を吸着ヘッド本体１０の中央に１枚配置し、この駆動ギア２９が各シャフト２０のギア２５の全てに噛み合うようにしている。

なお、本発明では、バックラッシュレスギアとしてトーションばねを組み込んだものを使用したが、引張りばねを組み込んだバックラッシュレスギアを使用することもできる。ただし、ギアの小径化という点からは、トーションばねを組み込んだバックラッシュレスギアが好ましい。

１０吸着ヘッド本体
１１吸排気口
２０シャフト
２０ａ昇降摺動面
２１上部シャフト
２１ａベアリング
２１ｂスプリングベース
２１ｃシャフトヘッド
２１ｄ受部
２１ｅジョイント溝
２２下部シャフト
２２ａエア通路
２２ａ−１エア通路の入口
２２ｂ挿入部
２２ｃジョイントピン
２３シャフトハウジング
２３ａガイド溝
２３ｂ回転摺動面
２３ｃエア供給口
２４ベアリング
２５ギア（バックラッシュレスギア）
２５ａ固定ギア
２５ｂ揺動ギア
２５ｃトーションばね
２６コイルスプリング
２７押圧部材
２８コイルスプリング
３０吸着ノズル

Claims

シャフトが吸着ヘッド本体に昇降可能かつ軸周りに回転可能に装着され、前記シャフトの先端に電子部品を吸着する吸着ノズルが装着される表面実装機の吸着ヘッドにおいて、
前記シャフトにバックラッシュレスギアを固定し、前記バックラッシュレスギアに、シャフトを軸周りに回転させる駆動モータに連結された駆動ギアを噛み合わせており、
複数のシャフトが吸着ヘッド本体の周方向に沿って配置されるとともに、前記駆動ギアが吸着ヘッド本体の中央に１枚配置され、前記１枚の駆動ギアが各シャフトに固定されたバックラッシュレスギアの全てに噛み合っていることを特徴とする表面実装機の吸着ヘッド。
吸着ヘッド本体に複数のシャフトが装着されており、隣接するシャフトに固定されたバックラッシュレスギアが上下交互に配置されている、請求項１に記載の表面実装機の吸着ヘッド。
前記バックラッシュレスギアが、前記シャフトに固定した固定ギアと揺動ギアとの間にトーションばねを組み込んだものである、請求項１又は２に記載の表面実装機の吸着ヘッド。