JP6095465B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に駆動源により移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持してプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

上述した従来の電子部品装着装置は、例えば特許文献１等に開示されている。そして、装着ヘッドにはノズルの上下動手段やθ回転手段の駆動手段等に電力を供給するためのケーブルやエアを供給するエアチューブをまとめてフラットケーブルとし、さらに、フラットケーブルをその途中で固定部材により支持し、ビームに沿って支持し、更に、ビームの端部の方向変換部でフラットケーブルの配設方向をビームと直交する方向に変え、ビームの移動方向（図１でのＸ方向）に配設する技術が開示されている。

そして、例えばビームと直交する方向、即ち、ビームの移動方向に配設されたフラットケーブルは、上部に略水平方向に配設された上部水平部と、この上部水平部から略Ｕ字状に下方へ延びてＵターン部と、このＵターン部の下端から前記上部水平部とは反対方向に略水平に延びた下部水平部とを備えている。

更に、ビームの端部の方向変換部には、この方向変換部から延びた上部水平部の上方に略水平方向に配置され、ビームの移動に伴い、ケーブルの形状が変化したときに、上部水平部の跳ね上がり（暴れ）を押さえるケーブル押えが取付けられている。

特開２００９−２４６２８４号公報

ビームの移動に伴い、ビームの移動方向（図１でのＸ方向）に配設されたケーブルの形状が変化したとき、変化に伴いケーブルの上部水平部が下方へ撓み、ケーブルを固定している固定部の縁と擦れる虞があり、この擦れが長年に亘り発生すると、ケーブルが傷む虞があった。

そこで本発明は、ケーブルの下方への大きな変形を回避することができるのはもちろん、ケーブルが傷むことを防止することができる電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、複数のケーブルを並べてケーブルの長手方向に屈曲可能に形成したフラットケーブルと、このフラットケーブルの上方に設けられ前記装着ヘッドと共に移動し前記フラットケーブルの上方への変形を押さえる支持部材とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記支持部材は、前記装着ヘッドと共に移動するフラットケーブルのガイドに形成された庇片であることを特徴とする
第３の発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、複数のケーブルを並べてケーブルの長手方向に屈曲可能に形成したフラットケーブルと、このフラットケーブルの下に設けられ、前記装着ヘッドと共に移動し前記フラットケーブルの下方への変形を押さえるケーブル支持部材を備えたことを特徴とする。

更に、第４の発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ビームの移動方向に配置され、複数のケーブルを並べてケーブルの長手方向に屈曲可能に形成したフラットケーブルと、このフラットケーブルの下に設けられ、前記ビームと共に移動し、前記フラットケーブルを支持するケーブル受けとを備えたことを特徴とする、

本発明によれば、フラットケーブルの跳ね上がりをケーブル押えにより回避することができと共に、ケーブル押えとの摩擦によりケーブルが傷むことを防止する電子部品装着装置を提供することができる。

電子部品装着装置の概略構成を平面図である。 電子部品装着装置の概略構成を示す要部の正面図である。 電子部品装着装置の概略構成を示す側面図である。 ケーブル押えの上面図である。 ケーブル押えの右側面図である。 本願発明に係るフラットケーブルとケーブル受けとの状態を示した側面図である。 本願発明に係る下側ケーブルの押え機構の断面図である。 図７に示した押え機構での直交方向の断面図である。 下側支持板の上面図である。 上部ビームケーブルの支持機構の断面図である。 図１０に示した支持機構の要部の断面図である。 支持機構のケーブル押え部の断面図である。 ビーム側支持板の上面図である。

以下、図面に基づいて本願発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、図２は電子部品装着装置１の概略構成を示す要部の正面図で、図３は電子部品装着装置１の概略構成を示す側面図である。

１Ａはビーム、２はリニアガイド、３はケーブル支柱、４は装置架台、５は装置外側フレーム、６は装置側ケーブル受け、７はケーブル支柱３に取り付けられてケーブルの跳ね上がりを防止するケーブル押え、８はフラットケーブル、１０は装置カバー、１１はリニアモータ、１４は装着ヘッド（以下、ヘッドという。）、１５はフィーダ、１６は部品認識カメラ、１７は基板である。

ビーム１Ａは、リニアモータ１１の駆動によりリニアガイド２に沿って基板１７や部品供給ユニットであるフィーダの部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＸ方向に移動する。なお、リニアモータ１１の代わりに、サーボモータ等を用いてネジ軸を回転させてビーム１Ａを移動させても良い。 また、ヘッド１４は、図示しないガイドに沿ってビーム１ＡをＹ方向に移動する。ヘッド１４には、複数本の吸着ノズル３０が環状に等間隔を存して設けられ、例えばサーボモータであるノズル選択モータにより複数本の吸着ノズル３０のうちの任意の吸着ノズル３０の吸着側端部が昇降するように選択される。

８はフラットケーブルであり、このフラットケーブル８は、ヘッド１４をビーム１Ａに沿ったＹ方向に移動させるＸ軸モータ、ヘッド１４に設けられたθ軸モータ、上下軸モータ及び各ノズル選択モータ等に電力を供給するための電力ケーブル、真空吸引するためのエアチューブ、エアを供給するためのエアチューブ、ヘッド１４に設けられた駆動部に信号を送る信号線ケーブルである光ケーブル等から構成され、これらは可撓性の合成樹脂材料で構成されている。また、フラットケーブル８は、屈曲可能であり、上部に略水平方向に配設された上側ケーブル８１と、この上側ケーブル８１から略Ｕ字状に下方へ延びたＵターン部８２と、このＵターン部８２の下端から前記上部水平部とは反対方向に略水平に延びた下側ケーブル８３とを備えている（図３等を参照）。 以下、ケーブル押え７について、図２〜図６に基づいて説明する。

ケーブル押え７はケーブル支柱３の上部にビスにより固定され、断面形状が略U字状であり、ケーブル支柱３に固定された固定部４２と、この固定部から水平に延びた押え部４３とを備えている。また、ケーブル押え７は、固定部４２から押え部４３に亘り略水平に延びた底板４４と、この底板の両縁（図２では左右（図４では上下に位置している）の両縁から折曲して上方へ延びた左右の垂直板４５と、上側の固定部４２において各垂直板４５の上縁から外側下方へ折曲して各垂直板の外面に沿って下方へ延び底板４３より下方に突出した外側垂直板４６と、各外側垂直板４６の下端から直角に外側に折曲して水平に延びた固定板４７とを備え、各固定板４７に形成された複数の開孔４８を介してケーブル支柱３にビス止めされている。

また、押え部４３の先端には、フラットケーブル８が当接する当接部５０が形成されている。そして、フラットケーブル８が当接部５０に当たったとき、押え部４３は僅かに変形し、当接部５０は上下方向に振れる。

以下、当接部５０について説明する。

当接部５０は、Ｒ形状、即ち、円弧形状に形成され、水平な部分５１から上方へ延び、ビーム１Ａと共にケーブル押え７が移動したときにフラットケーブル８が当接し易い部分である当接部５０の中間位置より下の部分に例えば樹脂製の回転部材であるローラ５２が回転自在に設けられている。尚、ローラ５２は、フラットケーブル８が当たったときに、当接部５０が上下に振れて衝撃を吸収し易いように、上述した樹脂のような軽量のものを用いるのが好ましく、ローラ５２を、軽量の金属、例えばアルミニウム等の金属製にしてもよい。当接部５０の底板４４に、ローラ配置用の矩形の開口５３が形成され、この開口５３を介してローラ５２の下部５２Ａが底板４４から下方へ突出している。そして、開口５３とローラ５２との間には僅かな隙間５４が設けられている。即ち、下部５２Ａが当接部５０である湾曲形状の部分から突出しており、当接部５０から突出していれば下部５２Ａの一部が水平な部分５１にかかっていてもよい。

また、ローラ５２の左右両端（図４では上下の両端）には、端面から突出して左右の軸５５が設けられている。そして、左右の軸５５は、左右の垂直板４５に夫々形成された左右開口５６を貫通して回転自在に支持されている。また、垂直板４５より僅かに外側の各軸５５の位置には図示しない溝が形成され、それぞれの溝にワッシャが取付けられている。そして、各ワッシャと各垂直板４５との当接により、ローラ５２の左右方向の振れを防止することが可能になる。

６０は、固定部４２に位置し、底板４４の下面に、例えば両面テープで取り付けられたウレタンシート等の弾性を有したシートであり、フラットケーブル８のうち上側のフラットケーブル（以下、上側ケーブルという。）８１は、底板４４の下面とケーブル支柱３の上面との間にシート６０を介して挟まれる。この結果、弾性を有したシート５８により、上側ケーブル８１の振れを防止することができる。

また、固定部４２には、図６に記載されているように、一部が各固定板４７とケーブル支柱３の上面との間に挟まれて例えばビスによりケーブル受け６１が取り付けられている。ケーブル受け６１は、金属板であり、断面が円弧形状であり、弾性を有して変形自在である。また、ケーブル受け６１は、固定部４７からフラットケーブル８と同様の方向へ延び、固定部４７近くの上側ケーブル８１を受けて支持し、ビーム１Ａと共に移動し、ビーム１Ａと共に移動したときにも上側ケーブル８１の下方への大きな撓みを防止する。また、上側ケーブル８１の撓みによる移動を極力回避でき、ケーブル受け６１との擦れを極力防止することができる。更に、ケーブル受け６１の上面と上側ケーブル８１との間には、弾性を有した例えばウレタン製のシート６２が挟まれている。従って、上側ケーブル８１の下面がケーブル受け６１の上面に擦れることを防止することができる。

６３は、フラットケーブル８のうち下側のフラットケーブル（以下、下側ケーブルという。）８３を固定する下側の固定部材である。この固定部材６３は、上面が開口した断面が略Ｕ字状であり、電子部品装着装置１の架台に固定されている。固定部材６３の上部には対向して水平に延びた上部フランジ６４、６４が形成され、両フランジ６４、６４には、後述するネジを通すネジ穴が形成されている。そして、両フランジの下には、下側ケーブル８３を上から押える下側支持板７４が例えばビスにより位置決めされ、設けられている。また、上面開口６３Ａは、着脱自在な蓋１００により塞がれている。

下側支持板７４は、上板１０１と下板１０２との２枚の金属板を重ねて例えば溶接により固定してもので、上板１０１には後述するビスのネジ部を通す孔１０３が並んで４個形成されている。そして、上方から蓋１００の孔に通され、両フランジ６４、６４の各孔、更に、上板１０１の各孔１０３に通された各ビス８５の下端が下板１０２の上面に当たり、下板１０２を下方に押圧する。そして、下板１０２は、Ｕターン部８２側である一方の端縁から上方へ延びた緩衝部１０４を有している。緩衝部１０４は断面が上向きの円弧状であり、先端は略真上を向いている。

また、固定部材６３は、図７に示したように、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３及びヘッド１４が最も先に進んだ状態で、即ち、フラットケーブル８が延びている方向であり、図１においては、Ｘ方向で右側のビーム１Ａ及びヘッド１４が最も右の方向へ進んだ位置（以下、最進行位置という。）であり、左側のビーム１Ａ及びヘッド１４が最も左の方向へ進んだ位置（以下、最進行位置という。）で、固定部材６３が上側ケーブル８１と下側ケーブル８３との間のＵターン部８２に近くなる位置に固定されている。この結果、最進行位置で、緩衝部１０４はＵターン部８２の近傍に位置している。

そして、下側支持板７４の下面と下側ケーブル８３との間には、弾性を有した例えばウレタン製のシート７６が挟まれている。従って、下側ケーブル８３の上面が下側支持板８３の上面に擦れることをシート７６により防止することができる。

以下、ヘッド１４が取付けられ、ビーム１Ａに沿ってガイドされて移動するベース１４Ａからビーム１Ａに沿って延びた（図１の電子部品装着装置１でのＹ方向に配置された）フラットケーブル９１のうちの上部のフラットケーブル（以下、上部ビームケーブルという。）９２のガイド部材９３について説明する。ガイド部材９３は、金属板であり、下方に開口した略Ｕ字状のもので、左右の側壁９４と上壁９５を備えている。そして、上壁９５がベース１４Ａの下面に例えば溶接により固定されている。また、上壁９５の下面には、弾性を有した例えばウレタン製のシート９６が設けられている。このため、上部ビームケーブル９２の上面がガイド部材９３の上壁９５と擦れることをシート９６により防止することができる。

また、上壁９５での上部ビームケーブル９２が略水平に延びる側（図１０では、左側）には、上方へ延び、断面が略円弧形状である支持部材としての庇片９７が形成されている。そして、ヘッド１４のスライドの伴い上部ビームケーブル９２が上方へ大きく跳ねる等の動作を、庇片９７により防止でき、また、ガイド部材９３の縁で上部ビームケーブル９２が擦れることを防止することもできる。

また、ベース１４の下面には、金属板で形成されて上面が開口なＵ字状のケーブル支持部材１１０が例えばビスにより取付けられている。この支持部材１１０の低壁１１１により上部ビームケーブル９２が支持されている。例壁１１１での図での左側には下方へ延び、断面が円弧形状の支持片１１２が設けられている。従って、ケーブル支持部材１１０から横方向に延びた上部ビームケーブル９２が自重による大きく垂れ下がることを防止でき、また、低壁１１１の縁で擦れることを防止することができる。

以下、フラットケーブル９１のうちの下部のフラットケーブル（以下、下部ビームケーブルという。）９８の押え部１２０について説明する。

押え部１２０には、ビーム１の下部に設けられた上面が開口したケーブル受け（以下、ビームケーブル受けという。）１３１内の下部フラットケーブル９８を上方から押圧するビーム側支持板１２１が例えばビス１２２により位置決めされ、設けられている。また、上面開口１２３は、着脱自在な蓋１２４により塞がれている。

ビーム側支持板１２１は、上板１２５と下板１２６との２枚の金属板を重ねて例えば溶接により固定してもので、上板１２５にはビス１２２のネジ部を通す孔１２７が並んで６個形成されている。そして、上方から蓋１２４の孔に通され、更に、ビームケーブル受け１３１の両側壁の上縁から折曲して水平に延びた両フランジ１３２、１３２の各孔１３３に通された各ビス１３４の下端が下板１２６の上面に当たり、下板１２６を下方に押圧する。そして、下板１２６は、フラットケーブル９１のＵターン部９９側である一方の端縁から上方へ延びた緩衝部１２８を有している。緩衝部１２８は断面が上向きの円弧状であり、先端は略真上を向いている。

また、下板１２６の下面及びビームケーブル受け１３１の低壁の上面には、弾性を有した例えばウレタン製のシート１３６、１３７が設けられている。このため、下部ビームケーブル９８の上面或いは下面が下板１２６或いはビームケーブル受け１３１と擦れることを防止することができ、下部ビームケーブル９８の損傷を回避することができる。

なお、図１〜図３において、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３、及びケーブル押え７は、リニアガイド２をガイドとして、装置架台４の上に載っている。また、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３及びケーブル押え７は、リニアモータ１１によって、図３に示すように、Ｘ方向である左または右に移動する（矢印２１の方向に移動する。）。

以下、電子部品装着装置１の運転、即ち、電子部品の基板への装着運転時の動作について、説明する。

図１の電子部品装着装置１において、まずフィーダ１５から部品を供給し、その部品をヘッド１４の吸着ノズル３０が、吸着して取り出し保持する。その後、リニアモータ１１によってビーム１ＡがＸ方向右（矢印２１参照）に移動し、ヘッド１４も同様にＸ方向に移動し、部品認識カメラ１６の上を通過する。部品認識カメラ１６は、ヘッド１４が部品認識カメラ１６の上を通過する際に、ヘッド１４が保持した部品を撮影する。この時取得された映像によって部品装着装置１は、部品の保持状態を認識する。そしてヘッド１４が基板１７へ移動したのち、ヘッド１４が保持した部品を、部品認識カメラ１６が撮像して得た認識結果に基づいて、装着位置を補正し、部品を目標位置へ装着する。各吸着ノズル３０が吸着保持した電子部品を装着後、再びヘッド１４はフィーダ１５の位置まで、Ｘ方向左（矢印２１参照）に戻る。このサイクルを繰り返す。

上述したサイクルが繰り返され、ヘッド１４がフィーダ１５の上方から基板１７の上方へ移動するとき、及び基板１７の上方からフィーダ１５の上方へ戻るとき、ビーム１Ａの動作に引っ張られ、フラットケーブル８は跳ね上がる。

以下、ビーム１Ａの移動に伴うケーブル押え７の動作について、図３〜図６に基づいて説明する。 図３及び図７の（ａ）は、左側のヘッド１４が電子部品装着装置１の左側、即ち、フィーダ１５の上方に位置しているときの装置の平面図であり、図３に、破線で示したケーブル支柱３及びケーブル押え７がＸ方向右側の最大ストローク位置から、実線で示したＸ方向左側の最大ストローク位置へ矢印２２に示すように移動したときの図である。

即ち、実線で示したケーブル支柱３、フラットケーブル８及びケーブル押え７の位置が最も左に位置したときであり、このとき、ケーブル押え７の右側の端部から右に延びたフラットケーブル８の上側ケーブル８１は一端下に撓みその先で斜め上方へ延び、左側のＵターン部８２は、ケーブル押え７より上に位置している。

尚、 図３に実線にて示したように、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３、ケーブル押え７及びフラットケーブル８がＸ方向右から左の位置に移動した場合には、移動の途中で、フラットケーブル８は撓みながら、Ｚ方向の上方に引っ張られる。その結果、フラットケーブル８が上方に引っ張られ、上側ケーブル８１及びＵターン部８２が跳ね上がると、フラットケーブル８が装置カバー１０に接触する虞がある。この接触を防ぐために、上方へのフラットケーブル８の跳ね上がりをケーブル押え７によって抑制している。このとき、フラットケーブル８の上側ケーブル８１のＵターン部８２近くの部分がケーブル押え７の当接部５０に設けられたローラ５２に当たり、フラットケーブル８の跳ね上がりは、ケーブル押え７により押さえられる。また、固定部４２の近傍では上側ケーブル８１が、下方へ撓むこと、或いは大きく垂れ下がることをケーブル受け６１により回避することができる。

次に、図３に実線にて示したように、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３、ケーブル押え７及びフラットケーブル８がＸ方向左側の最大ストローク位置に停止している状態からＸ方向の右方向に次第に移動したときのケーブル押え７お及びフラットケーブル８の状態について、図３及び図７の（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。

図３及び図７（ａ）に示したように、ビーム１Ａ、ケーブル支柱３、ケーブル押え７及びフラットケーブル８がＸ方向左の位置に停止しているときは、ケーブル押え７の当接部５０は、フラットケーブル８と接触していなく、ローラ５２とフラットケーブル８の上側ケーブル８１との間には、間隔が形成されている。

そして、ケーブル支柱３及びケーブル押え７が図７（ａ）に矢印７１に示したように、Ｘ方向右の方向へ移動すると、図７（ｂ）に示したように、移動の途中で上側ケーブル８１のＵターン部８２側の部分が、ケーブル押え７の当接部５０に設けられたローラ５２に当たり、フラットケーブル８の跳ね上がりは、ケーブル押え７により押さえられる。また、フラットケーブル８が当接部５０に当たったとき、押え部４３が撓むので、衝撃は緩和される。

その後、ケーブル支柱３及びケーブル押え７が、図７（ｂ）に矢印７２に示した方向であるＸ方向右の方向へ更に移動するとき、ケーブル押え７の当接部５０が上側ケーブル８１の上面に接触した状態でこの上側ケーブル８１及びフラットケーブル８のＵターン部８２を潰しながら移動する。このとき、図７（ｂ）及び（ｃ）に示したように、当接部５０のローラ５２が回転し、フラットケーブル８の上側ケーブル８１の上面を転がり移動するので、底板４４が直接フラットケーブル８の上面に当たり擦れることを防止することができる。

そして、図７（ｃ）に示したように、当接部５０のローラ５２が、上側ケーブル８１の上面に当たっている状態で、ケーブル支柱３及びケーブル押え７が、図７（ｃ）に矢印７３に示した方向へ更に移動すると、上述したように、ローラ５２が上側ケーブル８１の上面を転がる。このため、ケーブル支柱３及びケーブル押え７が図７（ｄ）に示したＸ方向右側の最大ストローク位置まで移動する間に、底板４４が直接フラットケーブル８の上面に当たり擦れることを確実に防止することができる。

尚、上述した実勢形態では、単体のフラットケーブル８等を支持する機構について説明したが、例えばフラットケーブルローラを２段等複数段重ねて配置した場合にも、ケーブル受け６１等により同様の作用効果を得ることができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１ 電子部品装着装置
１Ａ ビーム
３ ケーブル支柱
７ ケーブル押え
８ フラットケーブル
１４ ヘッド
６１ ケーブル受け
７４ 下側支持板
８３ 下側ケーブル
９３ ガイド部材
９７ 庇片
１０４ 緩衝部
１１０ ケーブル支持部材
１１２ 支持片
１２０ 押え部
１２１ ビーム側支持板

Claims (2)

1. 水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、
   前記ビームの移動方向に配置され、複数のケーブルを並べてケーブルの長手方向に屈曲可能に形成したフラットケーブルと、
   前記ビームと共に移動し、前記フラットケーブルを支持するケーブル支柱と、
   前記フラットケーブルの下に設けられ、前記ビームと共に移動し、前記フラットケーブルを支持するケーブル受けと、
   前記フラットケーブルの上に設けられ、前記ビームと共に移動し、前記フラットケーブルの跳ね上がりを防止するケーブル押えと、を備え、
   前記ケーブル受け及び前記ケーブル押えは、前記フラットケーブルを上下方向から挟んだ状態で前記ケーブル支柱に対して固定されており、
   前記ケーブル受けは、前記ケーブル支柱から前記フラットケーブルの方向に延び、前記ケーブル支柱に支持された前記フラットケーブルの根元部分を支持し、
   前記ケーブル押えは、
   前記ケーブル支柱から前記フラットケーブルの方向に延びる押え部と、
   前記押え部の先端に設けられ、前記フラットケーブルに当接する当接部と、を有し、
   前記当接部は、前記ケーブル受けよりも遠い位置で、前記フラットケーブルに当接する、電子部品装着装置。
2. 請求項１に記載の電子部品装着装置であって、
   前記当接部は、前記フラットケーブルに当接するローラを有する、電子部品装着装置。

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