JP5903346B2

JP5903346B2 - 部品実装装置

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Publication number: JP5903346B2
Application number: JP2012158501A
Authority: JP
Inventors: 明靖上杉; 重義稲垣
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: JP2014022494A

Description

本発明は、部品供給部から部品を取り出して基板上に実装する部品実装装置に関するものである。

従来から、部品実装用の複数のヘッドを備え、これらヘッドにより部品供給部から部品を取り出して基板上に搬送し、当該基板上の所定位置に実装する部品実装装置が知られている。例えば、特許文献１には、いわゆるロータリー式の部品実装装置において、カム筒体と、このカム筒体の周囲に配列され、当該カム筒体の外周面に形成されるカム溝に各々係合した状態で昇降可能に配置される複数のヘッドとを備え、前記カム筒体の周面に沿って前記各ヘッドを移動させることで、各ヘッドを前記カム溝に沿って昇降させるものが記載されている。この特許文献１の部品実装装置においては、各ヘッドは一つの回転枠に昇降可能に支持されており、当該回転枠がモータ（駆動源）により回転駆動されることにより各ヘッドが昇降する。つまり、この部品実装装置は、複数のヘッドを単一のモータで昇降させることが可能であり、この点で合理的な装置構成となっている。

特公平７−３８５１６号公報

近年、部品実装装置としては、複数のヘッドが搭載されたヘッドユニットを、部品供給部と基板との間で移動させながら部品の実装を行う部品実装装置が普及している。

この種の部品実装装置では、ヘッドユニットの移動速度を高めて実装作業の効率化を図る観点からヘッドユニットの小型軽量化が求められており、従って、特許文献１のように、複数のヘッドを単一のモータで駆動（昇降駆動）することが考えられている。

しかし、ヘッドユニットに搭載される複数のヘッドは、部品供給部に並設される複数の部品フィーダーから同時に部品の取り出しを行えるように直線状に配置されるのが一般的であるため、特許文献１のようないわゆるカム機構を適用しようとすれば、隣接するヘッド間にカム筒体を介在させて当該カム筒体を回転させる必要がある。しかも、各ヘッドを円滑に昇降させるためには、カム筒体の径をある程度大きく確保する必要があるため、却って、ヘッドユニットの大型化（ヘッド配列方向への大型化）を助長することとなる。また、カム機構は、カム溝の形状によってヘッドの高さが決まるため、部品サイズ（高さ寸法）に応じてヘッドの昇降高さを自由に切り換えることも困難となる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドの昇降高さ制御の自由度を高度に確保しながら、単一の駆動源を用いたコンパクトな構成で複数のヘッドを昇降駆動することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一の局面に係る部品実装装置は、部品供給部と基板との間を移動する部品搬送用のヘッドユニットを備える部品実装装置であって、前記ヘッドユニットは、フレーム部材と、このフレーム部材に各々上下動可能に支持される部品保持用の第１ヘッド及び第２ヘッドと、単一の駆動源を含み、当該駆動源で生成される駆動力により前記各ヘッドを駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段は、歯面が互いに内側を向く状態で上下方向に互いに平行に延びかつ各々上下方向に変位可能となるように前記フレーム部材に支持される第１ラック部材及び第２ラック部材と、前記両ラック部材に噛合する状態で当該両ラック部材の間に介設されるピニオン部材とを含み、前記駆動力により前記第１ラック部材を駆動することで前記両ラック部材を上下方向に変位させ、前記第１ヘッドは、前記第１ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第１ラック部材の下方に配置され、前記第２ヘッドは、前記第２ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第２ラック部材の下方に配置され、前記駆動源はリニアモータであり、このリニアモータは、前記第１ラック部材に固定される可動子とこの可動子に対向するように前記フレーム部材に固定される固定子とを含み、これら可動子と固定子との間の磁力の相互作用により前記第１ラック部材を上下方向に移動させるものである。

この部品実装装置では、駆動源からの駆動力を受けて第１ラック部材が上下動することで第１ラック部材及び第２ラック部材が連動して上下方向に変位し、これらラック部材の変位に伴い第１ヘッド及び第２ヘッドが上下方向に変位する。この構成によれば、単一の駆動源で第１ヘッド及び第２ヘッドを昇降駆動することができる。しかも、駆動手段を構成するラック部材及びピニオン部材は比較的小型化が容易であるため、駆動手段の省スペース化を効果的に図ることができる。特に、リニアモータにより第１ラック部材が直接駆動するため、駆動源と第１ラック部材等との間に当該駆動源の駆動力を第１ラック部材等に伝達する動力伝達機構を介設する必要がなく、従って、駆動手段の省スペースを図る上で有利となる。さらに、第１ラック部材の上下方向の変位量を制御することで、各ヘッドの昇降高さを自由に変更することもできる。
なお、上記部品実装装置においては、第１ヘッドと第１ラック部材、及び第２ヘッドと第２ラック部材とが各々一体的に連結されおり、ヘッドとラック部材とが一体的に上下方向に変位する構成であってもよいが、例えば、前記各ヘッドは、所定の上昇端位置と下降端位置とに亘って変位可能であり、前記駆動手段は、前記各ヘッドを各々前記上昇端位置に付勢する付勢部材を含み、前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材は、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち対応するヘッドに当接することにより前記付勢部材の付勢力に抗して当該ヘッドを前記下降端位置まで押し下げる位置と、前記上昇端位置に配置された当該ヘッドから上方に離間する位置とに亘って変位可能であり、かつ、当該第１ラック部材及び第２ラック部材のうち一方側のラック部材による当該ラック部材に対応するヘッドの押し下げ動作中に、他方側のラック部材が当該ラック部材に対応するヘッドから上方に離間するように、各々前記ピニオン部に噛合しているものであってもよい。
この構成によれば、第１ヘッドと第１ラック部材、及び第２ヘッドと第２ラック部材とが各々一体的に連結された構成のように、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち一方側のヘッドが上下動する際に、他方側のヘッドが連動して上下動するといった無駄な動作が解消される。
一方、本発明の他の一の局面に係る部品実装装置は、部品供給部と基板との間を移動する部品搬送用のヘッドユニットを備える部品実装装置であって、前記ヘッドユニットは、フレーム部材と、このフレーム部材に各々上下動可能に支持される部品保持用の第１ヘッド及び第２ヘッドと、単一の駆動源を含み、当該駆動源で生成される駆動力により前記各ヘッドを駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段は、歯面が互いに内側を向く状態で上下方向に互いに平行に延びかつ各々上下方向に変位可能となるように前記フレーム部材に支持される第１ラック部材及び第２ラック部材と、前記両ラック部材に噛合する状態で当該両ラック部材の間に介設されるピニオン部材とを含み、前記駆動力により前記ピニオン部材又は前記第１ラック部材を駆動することで前記両ラック部材を上下方向に変位させ、前記第１ヘッドは、前記第１ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第１ラック部材の下方に配置され、前記第２ヘッドは、前記第２ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第２ラック部材の下方に配置され、前記各ヘッドは、所定の上昇端位置と下降端位置とに亘って変位可能であり、前記駆動手段は、前記各ヘッドを各々前記上昇端位置に付勢する付勢部材を含み、前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材は、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち対応するヘッドに当接することにより前記付勢部材の付勢力に抗して当該ヘッドを前記下降端位置まで押し下げる位置と、前記上昇端位置に配置された当該ヘッドから上方に離間する位置とに亘って変位可能であり、かつ、当該第１ラック部材及び第２ラック部材のうち一方側のラック部材による当該ラック部材に対応するヘッドの押し下げ動作中に、他方側のラック部材が当該ラック部材に対応するヘッドから上方に離間するように、各々前記ピニオン部に噛合しているものである。
この部品実装装置では、駆動源からの駆動力を受けてピニオン部材が回転する、又は第１ラック部材が上下動することで第１ラック部材及び第２ラック部材が連動して上下方向に変位し、これらラック部材の変位に伴い第１ヘッド及び第２ヘッドが上下方向に変位する。この構成によれば、単一の駆動源で第１ヘッド及び第２ヘッドを昇降駆動することができる。しかも、駆動手段を構成するラック部材及びピニオン部材は比較的小型化が容易であるため、駆動手段の省スペース化を効果的に図ることができる。さらに、第１ラック部材の上下方向の変位量、又はピニオン部材の回転量を制御することで、各ヘッドの昇降高さを自由に変更することもできる。
また、第１ヘッドと第１ラック部材、及び第２ヘッドと第２ラック部材とが各々一体的に連結された構成のように、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち一方側のヘッドが上下動する際に、他方側のヘッドが連動して上下動するといった無駄な動作が解消される。

上記部品実装装置において、前記ヘッドユニットは、前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドを一組のヘッドペアとして、前記第１ヘッドと前記第２ヘッドとの並び方向と直交する方向に並ぶ複数組のヘッドペアを備えるとともに、ヘッドペア毎に前記駆動手段を備えるものであってもよい。

この構成によれば、複数の実装用ヘッドが、２列に振り分けられた状態で搭載されるヘッドユニットをコンパクトに構成する事が可能となる。

以上説明したように、本発明の部品実装装置によれば、ヘッドの昇降高さ制御の自由度を高度に確保しながら、単一の駆動源を用いたコンパクな構成で複数のヘッドを昇降駆動することができる。

本発明の第１実施形態に係る部品実装装置を示す平面図である。部品実装装置を示す正面図である。ヘッドユニット（主に実装用ヘッドの昇降駆動機構）を示す正面図である。本発明の第２実施形態に係る部品実装装置のヘッド昇降駆動機構を示すヘッドユニットの正面図である。本発明の第３実施形態に係る部品実装装置のヘッド昇降駆動機構を示すヘッドユニットの正面図である。本発明の第４実施形態に係る部品実装装置を示す平面図である。ヘッドユニット（主に実装用ヘッドの昇降駆動機構）を示す側面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について詳述する。

（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明に係る部品実装装置を概略的に示しており、図１は平面図で、図２は正面図で、それぞれ部品実装装置を示している。なお、図１、図２及び後に説明する図面には、各図の方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示されている。

部品実装装置は、基台１と、この基台１上に配置されてプリント配線板（PWB；Printed wiring board）等の基板３をＸ方向に搬送する基板搬送機構２と、部品供給部４、５と、部品搬送用のヘッドユニット６と、このヘッドユニット６を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識のための撮像ユニット７等とを備える。

前記基板搬送機構２は、基台１上において基板３を搬送する一対のコンベア２ａ、２ａを含む。これらコンベア２ａ、２ａは、同図の右側から基板３を受け入れて所定の実装作業位置（同図に示す位置）に搬送し、図略の保持装置により当該基板３を保持する。そして、実装作業後、この基板３を同図の左側に搬出する。

前記部品供給部４、５は、前記基板搬送機構２の両側（Ｙ方向両側）に配置されている。これら部品供給部４、５のうち一方側の部品供給部４には、基板搬送機構２に沿ってＸ方向に並ぶ複数のテープフィーダ４ａが配置されている。これらテープフィーダ４ａは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープが巻回されたリールを備え、このリールから間欠的にテープを繰り出しながら基板搬送機構２近傍の所定の部品供給位置に部品を供給する。一方、他方側の部品供給部５には、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててトレイ５ａ、５ｂがセットされている。各トレイ５ａ、５ｂには、後記ヘッドユニット６による取出しが可能となるように、各々、QFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)等のパッケージ型の部品が整列して載置されている。

前記ヘッドユニット６は、部品供給部４、５から部品を取り出して基板３上に実装するものであり、基板搬送機構２および部品供給部４，５等の上方に配置されている。

前記ヘッドユニット６は、前記ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能とされている。このヘッドユニット駆動機構は、基台１上に設けられる一対の高架フレームにそれぞれ固定され、Ｙ方向に互いに平行に延びる一対の固定レール８と、これら固定レール８に支持されてＸ方向に延びるユニット支持部材１１と、このユニット支持部材１１に螺合挿入されてＹ軸サーボモータ１０により駆動されるボールねじ軸９とを含む。また、ユニット支持部材１１に固定され、ヘッドユニット６をＸ方向に移動可能に支持する固定レール１３と、ヘッドユニット６に螺合挿入されてＸ軸サーボモータ１５を駆動源として駆動されるボールねじ軸１４とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１５の駆動によりボールねじ軸１４を介してヘッドユニット６をＸ方向に移動させる共に、Ｙ軸サーボモータ１０の駆動によりボールねじ軸９を介してユニット支持部材１１をＹ方向に移動させ、その結果、ヘッドユニット６を一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動させる。

前記ヘッドユニット６は、先端にそれぞれ部品吸着用のノズル１７を備える軸状の複数の実装用ヘッド１６（本発明のヘッドに相当する）と、これら実装用ヘッド１６をヘッドユニット６に対して上下動（Ｚ方向の移動）およびノズル中心軸回りに回転（図２中のＲ方向の回転）させるためのサーボモータを駆動源とするヘッド駆動機構とを備える。図示の例では、ヘッドユニット６には、８本の実装用ヘッド１６がＸ方向に所定間隔で一列に配列された状態で搭載されている。

各実装用ヘッド１６のノズル１７は、それぞれ電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかに連通可能とされている。つまり、前記ノズル１７に負圧が供給されることで当該ノズル１７による部品の吸着保持が可能となり、その後、正圧が供給されることで当該部品の吸着保持が解除される。

前記撮像ユニット７は、ヘッドユニット６（実装用ヘッド１６）による部品の保持状態を画像認識するために、部品供給部４、５から取り出された部品を実装に先立ち撮像するものであり、前記基台１上であって前記トレイ５ａ、５ｂの間の位置に配置されている。

図３は、前記ヘッドユニット６を示す正面図である。同図に示すように、ヘッドユニット６はフレーム部材６ａを備えており、前記実装用ヘッド１６は、このフレーム部材６ａに上下動及び回転（Ｒ方向の回転）自在に支持されている。なお、以下の説明において、特に実装用ヘッド１６を区別する必要がある場合には、各実装用ヘッド１６を、図３中の左側から順番に第１ヘッド１６ａ、第２ヘッド１６ｂ……第８ヘッド１６ｈと称す。

当該ヘッドユニット６には、上記ヘッド駆動機構として、実装用ヘッド１６の昇降駆動機構及び回転駆動機構が搭載されている。

昇降駆動機構は、各実装用ヘッド１６の上方に位置し、各々当該実装用ヘッド１６の上端部に連結されるラック部材２２と、隣接する一組のラック部材２２の間に配置されるピニオン部材２４と、当該ピニオン部材２４を回転駆動するＺ軸サーボモータ２６とを含み、当該Ｚ軸サーボモータ２６の駆動により隣接する一対の実装用ヘッド１６を駆動する。

詳しく説明すると、各実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２は、上下方向に互いに平行に延びている。各ラック部材２２のうち、奇数番目の実装用ヘッド１６（第１ヘッド１６ａ、第３ヘッド１６ｃ…）に連結されるラック部材２２は右側に歯面を有し、偶数番目の実装用ヘッド１６（第１ヘッド１６ｂ、第３ヘッド１６ｄ…）に連結されるラック部材２２は左側に歯面を有している。従って、各実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２は、奇数番目の各実装用ヘッド１６とその右隣に隣接する偶数番目の各実装用ヘッド１６とを各々一組として、これら各組の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２同士の歯面が互いに内側を向いている。各ラック部材２２は、例えばリニアガイド等のガイド手段を介してフレーム部材６ａに上下動可能に支持されており、各実装用ヘッド１６は、各々前記ラック部材２２の下端部に回転（Ｒ方向に回転）可能に連結されている。

前記ラック部材２２のうち、歯面が互いに向かい合う一組のラック部材２２の間には、当該両ラック部材２２に噛合する状態で前記ピニオン部材２４が介設されている。

各ピニオン部材２４は、前記フレーム部材６ａに回転自在に支持されており、各ピニオン部材２４に近接するように前記フレーム部材６ａの裏側に固定されたＺ軸サーボモータ２６の出力軸に各々連結されている。つまり、上記昇降駆動機構は、Ｚ軸サーボモータ２６でピニオン部材２４を回転駆動することにより、当該ピニオン部材２４に噛合する一対のラック部材２２を上下方向に連動して移動させ、これらラック部材２２の上下動に伴い、当該ラック部材２２に各々連結された実装用ヘッド１６を上下動させる構成となっている。従って、この昇降駆動機構は、８本の実装用ヘッド１６を、４つのＺ軸サーボモータ２６により昇降駆動する。

前記回転駆動機構については詳細図示を省略するが、この回転駆動機構は、各実装用ヘッド１６に装着されるプーリと、Ｒ軸サーボモータと、このＲ軸サーボモータの出力軸に固定されるプーリと前記各実装用ヘッド１６のプーリとに亘って掛け渡される伝動ベルト等とを含み、単一のＲ軸サーボモータにより当該伝動ベルトを介して各実装用ヘッド１６を同期して回転させるように構成されている。

上述した部品実装装置では、次のようにして基板３上に部品が実装される。まず、ヘッドユニット６が部品供給部４、５上に移動し、各実装用ヘッド１６により部品が吸着保持される。この際、図３に示すように、Ｚ軸サーボモータ２６の駆動により実装用ヘッド１６が昇降駆動されることで、前記ノズル１７により部品の吸着が行われる。

部品吸着後、ヘッドユニット６が撮像ユニット７上を通過することで、各実装用ヘッド１６にそれぞれ保持されている部品が撮像ユニット７により撮像され、当該画像に基づき各実装用ヘッド１６に保持された部品の吸着状態が認識される。そして、各実装用ヘッド１６に保持された部品のなかに不良部品等がある場合には、当該部品が廃棄対象として登録された上で、ヘッドユニット６が基板３上に移動し、前記廃棄対象以外の部品が順次基板３上に実装される。この際、上記部品認識結果に応じてヘッドユニット６の位置および実装用ヘッド１６の回転角度（Ｒ方向の回転角度）等が制御され、その後、Ｚ軸サーボモータ２６の駆動により各実装用ヘッド１６が昇降駆動されることで、基板３上の各搭載位置に部品が適切に実装される。

こうして基板３上に部品が実装されると、ヘッドユニット６が図外の部品廃棄ボックス上へ移動し、上記廃棄対象の部品を廃棄する。これにより実装動作の一サイクルが終了し、必要に応じてこの動作が繰り返されることで所要部品が基板３上に実装される。

以上のように、この部品実装装置は、ヘッドユニット６に８本の実装用ヘッド１６を備えるが、上述したように、単一のＺ軸サーボモータ２６で２つ一組の実装用ヘッド１６を昇降駆動するように昇降駆動機構が構成されている。その結果、実装用ヘッド１６の数（８本）よりも少ない数（４つ）のＺ軸サーボモータ２６で実装用ヘッド１６を昇降駆動することができる。また、昇降駆動機構は、ラック部材２２及びピニオン部材２４を主な構成要素とするため比較的小型化が容易であり、昇降駆動機構の省スペース化を効果的に図ることができる。従って、合理的な構成でヘッドユニット６をコンパクト化することができる。しかも、この昇降駆動機構によれば、ピニオン部材の回転量（Ｚ軸サーボモータ２６の回転量）を制御することで実装用ヘッド１６の昇降高さを、部品のサイズ（高さ寸法）に応じて自由に変更することもできる。従って、上記部品実装装置によれば、各実装用ヘッド１６の昇降高さ制御の自由度を確保しながら合理的にヘッドユニット６をコンパクト化することができる。

なお、上述した第１実施形態では、奇数番目の各実装用ヘッド１６とその右隣に隣接する偶数番目の各実装用ヘッド１６とが各々、本発明の第１ヘッド又は第２ヘッドに相当し、当該各ヘッドに各々連結されるラック部材２２が各々、本発明の第１ラック部材及び第２ラック部材に相当し、当該ラック部材、これらに噛合するピニオン部材２４及び当該ピニオン部材２４を駆動するＺ軸サーボモータ２６が本発明の駆動手段に相当する。

以上、本発明に係る第１実施形態の部品実装装置について説明したが、以下に、本発明の第２〜第４実施形態の部品実装装置について説明する。なお、第２〜第４実施形態の部品実装装置の基本的な構成は第１実施形態のものと共通するため、以下の第２〜第４実施形態の説明においては、第１実施形態と共通する構成要素については同一符号を付して詳細説明を省略し、相違点についてのみ詳細に説明することにする。

（第２実施形態）
図３に示した例では、前記昇降駆動機構は、回転式モータ（Ｚ軸サーボモータ２６）を駆動源として各実装用ヘッド１６を昇降駆動する構成であるが、回転式モータ（Ｚ軸サーボモータ２６）に代えてリニアモータを適用することもできる。

図４は、前記昇降駆動機構として、リニアモータを駆動源としたものを備えるヘッドユニット６を示す正面図である。

同図に示すヘッドユニット６は、ピニオン部材２４を回転駆動する代わりに、リニアモータ３０によりラック部材２２を直接上下動させることで、実装用ヘッド１６を上下動させる構成となっている。従って、図３のようなＺ軸サーボモータ２６は備えられていない。

図４の例では、昇降駆動機構は、奇数番目の各実装用ヘッド１６とその右隣に隣接する偶数番目の各実装用ヘッド１６とを各々一組として、各組の実装用ヘッド１６のうち偶数番目の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２をリニアモータ３０により上下動させるように構成される。詳しくは、リニアモータ３０は、櫛型のコアにコイルが巻装されてなる固定子３１と、磁極が交互に異なるように複数の永久磁石が上下方向に配列された可動子３２とを含む。前記可動子３２は、前記一組の実装用ヘッド１６のうち偶数番目の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２の側面（歯面とは反対側の面）に固定され、固定子３１は、所定隙間を隔てて可動子３２に対向する位置に配置された上で前記フレーム部材６ａに固定されている。この構成により、前記固定子３１が通電制御を受けると、これら固定子３１と可動子３２との間の磁力の相互作用により、前記一組の実装用ヘッド１６のうち偶数番目の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２が上下動し、これに連動して奇数番目の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２が上下動する。

このような構成によれば、リニアモータ３０によりラック部材２２を直接駆動する構成であるため、昇降駆動機構の省スペースを図る上で有利となる。すなわち、図３に示すようにＺ軸サーボモータ２６（回転式モータ）を用いる構成では、必ず減速機構が必要となるが、リニアモータ３０によりラック部材２２を直接駆動する上記の構成によれば、当該減速機構が不要なため昇降駆動機構の省スペース化を図る上で有利となる。

（第３実施形態）
図３及び図４に示す昇降駆動機構では、実装用ヘッド１６がラック部材２２の下端部に連結され、ラック部材２２と実装用ヘッド１６とが一体的に上下動するが、ラック部材２２と実装用ヘッド１６とが分離された構成であってもよい。

図５は、その一例を示している。同図の例では、実装用ヘッド１６はラック部材２２に連結されておらず、実装用ヘッド１６は、単独で所定の上昇端位置Ｐ２と下降端位置Ｐ１とに亘って変位可能となるようにフレーム部材６ａに支持されている。また、実装用ヘッド１６には、圧縮コイルバネ等のリターンスプリング３４（本発明の付勢部材に相当する）が挿着されている。これにより、実装用ヘッド１６は、当該リターンスプリング３４の弾発力（付勢力）により上昇端位置Ｐ２に付勢される。

一方、互いに隣接する前記一組の実装用ヘッド１６に連結される各ラック部材２２は、実装用ヘッド１６の上端部に当接することにより、リターンスプリング３４の弾発力に抗して実装用ヘッド１６を下降端位置Ｐ１まで押し下げる位置（図５中の左側のラック部材２２の位置）と、前記上昇端位置Ｐ２に配置される実装用ヘッド１６から上方に離間する位置（図５中の右側のラック部材２２の位置）とに亘って変位するように構成されている。また、これらラック部材２２のうち一方側のラック部材２２による実装用ヘッド１６の押し下げ動作中には、他方側のラック部材２２が実装用ヘッド１６から上方に離間するように各々ラック部材２２がピニオン部材２４に噛合している。

このような図５に示す昇降駆動機構の構成によれば、図３に示す構成のように、一組の実装用ヘッド１６のうち一方側の実装用ヘッド１６が上下動する際に、他方側の実装用ヘッド１６が連動して上下動するといった無駄な動作が解消される。すなわち、図３に示す構成では、実装用ヘッド１６とラック部材２２とが連結されているため、各実装用ヘッド１６は常に連動して上下動する。具体的には、図３中に符号Ｐ０で示す中間位置を中心として、一方側の実装用ヘッド１６がこの中間位置Ｐ０から下降端位置Ｐ１に向かって移動すると、他方側の実装用ヘッド１６は中間位置Ｐ０から上昇端位置Ｐ２に向かって移動することとなる。これに対して、図５に示す構成では、上述した構成により、一方側の実装用ヘッド１６が上下動しているときには、他方側の実装用ヘッド１６は常に上昇端位置Ｐ２に保持されており、前記一方側の実装用ヘッド１６に連動することがない。従って、一方側の実装用ヘッド１６が上下動する際に、他方側の実装用ヘッド１６がこれに連動して上下動するといった無駄な動作が解消される。そして、このように実装用ヘッド１６の無駄な動作が解消される図５の構成によれば、例えば、部品吸着のために一方側の実装用ヘッド１６が上下動する際に、先に部品吸着を終えた他方側の実装用ヘッド１６が連動して部品の吸着ずれ等を招くといった不都合を未然に防止することができる。従って、その分より高精度に部品を実装することが可能となる。

なお、図５の例では、Ｚ軸サーボモータ２６によりピニオン部材２４を回転駆動することによりラック部材２２を上下動させているが、図４の例のように、リニアモータ３０を用いてラック部材２２を直接上下動させるように構成してもよい。

（第４実施形態）
図６に示す部品実装装置は、ヘッドユニット６に、複数本の実装用ヘッド１６が、複数本ずつ前後（Ｙ方向に）２列に振り分けられ、それぞれ（列毎に）Ｘ方向に一列に配列された状態でヘッドユニット６に搭載された例である。同図の例では、１６本の実装用ヘッド１６が、８本ずつ前後２列に振り分けられている。なお、前列（同図中の下側の列）の各実装用ヘッド１６と後列（同図中の上側の列）の各実装用ヘッド１６とはＸ方向についてそれぞれ同じ位置に配置されている。

この部品実装装置では、図７に示すように、これら１６本の実装用ヘッド１６のうち前後（Ｙ方向）に並ぶ２本一組の実装用ヘッド１６（本発明のヘッドペアに相当する）が、図４に示したものと同等の昇降駆動機構により昇降駆動される構成となっている。

具体的には、各実装用ヘッド１６の上方には各々ラック部材２２が配置され、各実装用ヘッド１６は各々実装用ヘッド１６の下端部に連結されている。前後に対応する一組の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２は、互いに歯面が向かい合わせとなるように配置され、これらラック部材２２の間に、当該両ラック部材２２に噛合する状態でピニオン部材２４が介設されている。当該ピニオン部材２４は、フレーム部材６ａに回転自在に支持されている。前記一組の実装用ヘッド１６のうち後側（図７では右側）の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２の側面（歯面とは反対側の面）には、前記リニアモータ３０の可動子３２が固定され、所定隙間を隔てて当該可動子３２に対向する位置に、前記リニアモータ３０の固定子３１が配置された上で前記フレーム部材６ａに固定されている。この構成により、前記固定子３１が通電制御を受けると、当該固定子３１と可動子３２との間の磁力の相互作用により、前記一組の実装用ヘッド１６のうち後側の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２が上下動し、これに連動して前側の実装用ヘッド１６に連結されるラック部材２２が上下動し、その結果、当該一組の実装用ヘッド１６が連動して上下動するようになっている。つまり、図６に示す例では、実装用ヘッド１６の昇降駆動機構は、前後二列に配列された合計１６本の実装用ヘッド１６を、８個のリニアモータ３０で昇降駆動する。

このような図６及び図７に示す部品実装装置についても、ラック部材２２及びピニオン部材２４を主な構成要素として単一のリニアモータ３０で２つの実装用ヘッド１６を昇降駆動するように昇降駆動機構が構成されているため、図３等に示した部品実装装置と同様に、各実装用ヘッド１６の昇降高さ制御の自由度を高度に確保しながら合理的にヘッドユニット６をコンパクト化することができる。

なお、図７に示す例では、昇降駆動機構は、実装用ヘッド１６がラック部材２２の下端部に連結され、ラック部材２２と実装用ヘッド１６とが一体的に上下動する構成であるが、当該昇降駆動機構についても、ラック部材２２と実装用ヘッド１６とが分離された、図５に示すような構成を適用することもできる。

また、図７の例では、リニアモータ３０を用いてラック部材２２を直接上下動させているが、図４の例のように、Ｚ軸サーボモータ２６によりピニオン部材２４を回転駆動することによりラック部材２２を上下動させるように構成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明に係る部品実装装置の例示であって、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。

６ヘッドユニット
６ａフレーム部材
１６実装用ヘッド
２２ラック部材
２４ピニオン部材
２６Ｚ軸サーボモータ
３０リニアモータ
３１固定子
３２可動子

Claims

部品供給部と基板との間を移動する部品搬送用のヘッドユニットを備える部品実装装置であって、
前記ヘッドユニットは、フレーム部材と、このフレーム部材に各々上下動可能に支持される部品保持用の第１ヘッド及び第２ヘッドと、単一の駆動源を含み、当該駆動源で生成される駆動力により前記各ヘッドを駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は、歯面が互いに内側を向く状態で上下方向に互いに平行に延びかつ各々上下方向に変位可能となるように前記フレーム部材に支持される第１ラック部材及び第２ラック部材と、前記両ラック部材に噛合する状態で当該両ラック部材の間に介設されるピニオン部材とを含み、前記駆動力により前記第１ラック部材を駆動することで前記両ラック部材を上下方向に変位させ、
前記第１ヘッドは、前記第１ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第１ラック部材の下方に配置され、
前記第２ヘッドは、前記第２ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第２ラック部材の下方に配置され、
前記駆動源はリニアモータであり、このリニアモータは、前記第１ラック部材に固定される可動子とこの可動子に対向するように前記フレーム部材に固定される固定子とを含み、これら可動子と固定子との間の磁力の相互作用により前記第１ラック部材を上下方向に移動させることを特徴とする部品実装装置。
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記各ヘッドは、所定の上昇端位置と下降端位置とに亘って変位可能であり、
前記駆動手段は、前記各ヘッドを各々前記上昇端位置に付勢する付勢部材を含み、
前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材は、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち対応するヘッドに当接することにより前記付勢部材の付勢力に抗して当該ヘッドを前記下降端位置まで押し下げる位置と、前記上昇端位置に配置された当該ヘッドから上方に離間する位置とに亘って変位可能であり、かつ、当該第１ラック部材及び第２ラック部材のうち一方側のラック部材による当該ラック部材に対応するヘッドの押し下げ動作中に、他方側のラック部材が当該ラック部材に対応するヘッドから上方に離間するように、各々前記ピニオン部に噛合していることを特徴とする部品実装装置。
部品供給部と基板との間を移動する部品搬送用のヘッドユニットを備える部品実装装置であって、
前記ヘッドユニットは、フレーム部材と、このフレーム部材に各々上下動可能に支持される部品保持用の第１ヘッド及び第２ヘッドと、単一の駆動源を含み、当該駆動源で生成される駆動力により前記各ヘッドを駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は、歯面が互いに内側を向く状態で上下方向に互いに平行に延びかつ各々上下方向に変位可能となるように前記フレーム部材に支持される第１ラック部材及び第２ラック部材と、前記両ラック部材に噛合する状態で当該両ラック部材の間に介設されるピニオン部材とを含み、前記駆動力により前記ピニオン部材又は前記第１ラック部材を駆動することで前記両ラック部材を上下方向に変位させ、
前記第１ヘッドは、前記第１ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第１ラック部材の下方に配置され、
前記第２ヘッドは、前記第２ラック部材の上下変位に伴い当該変位方向と同方向に変位するように前記第２ラック部材の下方に配置され、
前記各ヘッドは、所定の上昇端位置と下降端位置とに亘って変位可能であり、
前記駆動手段は、前記各ヘッドを各々前記上昇端位置に付勢する付勢部材を含み、
前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材は、第１ヘッド及び第２ヘッドのうち対応するヘッドに当接することにより前記付勢部材の付勢力に抗して当該ヘッドを前記下降端位置まで押し下げる位置と、前記上昇端位置に配置された当該ヘッドから上方に離間する位置とに亘って変位可能であり、かつ、当該第１ラック部材及び第２ラック部材のうち一方側のラック部材による当該ラック部材に対応するヘッドの押し下げ動作中に、他方側のラック部材が当該ラック部材に対応するヘッドから上方に離間するように、各々前記ピニオン部に噛合していることを特徴とする部品実装装置。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の部品実装装置において、
前記ヘッドユニットは、前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドを一組のヘッドペアとして、前記第１ヘッドと前記第２ヘッドとの並び方向と直交する方向に並ぶ複数組のヘッドペアを備えるとともに、ヘッドペア毎に前記駆動手段を備えることを特徴とする部品実装装置。