JP6177242B2

JP6177242B2 - 部品実装機

Info

Publication number: JP6177242B2
Application number: JP2014532671A
Authority: JP
Inventors: 識西山
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: US20150237773A1; EP2892312B1; JPWO2014033900A1; CN104584711A; EP2892312A1; EP2892312A4; WO2014033900A1

Description

本発明は、部品を吸着する吸着ノズルを複数保持したヘッドを搭載した部品実装機に関する発明である。

特許文献１（特許第４５４６８５７号公報）に記載された部品実装機は、複数の吸着ノズルを保持する回転ヘッドを、部品の種類（サイズ、形状等）等に応じて自動交換できるようにするために、部品実装機のヘッド保持部に回転ヘッドを負圧吸引力で吸着保持するように構成されている。

一方、特許文献２（特開２００６−２１６６２７号公報）に記載された部品実装機は、装着ヘッドに保持させる吸着ノズルを、部品の種類（サイズ、形状等）に応じて自動交換できるようにするために、装着ヘッドにノズル保持機構を設け、このノズル保持機構に吸着ノズルを交換可能に保持させるようにしている。

特許第４５４６８５７号公報特開２００６−２１６６２７号公報

上記従来の部品実装機では、回転ヘッド（装着ヘッド）と吸着ノズルのうちのどちらか片方のみしか自動交換できない構成となっているため、基板に実装する部品の種類によっては、作業者が手作業で回転ヘッドを交換したり、吸着ノズルを交換する必要がある場合があり、これが部品実装機の稼働率を低下させる一因となっていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品実装機のヘッドの自動交換と吸着ノズルの自動交換を適宜選択して行うことができるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明は、部品を吸着する吸着ノズルを複数保持したヘッドと、前記ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備えた部品実装機において、前記ヘッドは、前記ヘッド移動装置によって移動されるヘッド保持ユニットに交換可能に保持され、前記複数の吸着ノズルは、それぞれ前記ヘッドに交換可能に保持され、交換用のヘッドを載置するヘッド載置部と、交換用の吸着ノズルを載置するノズル載置部と、前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド載置部上のヘッドを前記ヘッド保持ユニットに保持させる動作と前記ノズル載置部上の吸着ノズルを前記ヘッドに保持させる動作を制御する制御装置とを備え、前記ヘッド保持ユニットには、前記ヘッドを回転させるヘッド回転機構と、前記複数の吸着ノズルをそれぞれ回転させることで各吸着ノズルに吸着した各部品の向きを修正するノズル回転機構とが組み付けられている。このように構成すれば、部品実装機のヘッドの自動交換と吸着ノズルの自動交換を適宜選択して行うことができ、ヘッドや吸着ノズルの交換に要する時間を短くできて、部品実装機の稼働率を向上できる。

この場合、ヘッド保持ユニットには、ヘッドを回転させるヘッド回転機構と、複数の吸着ノズルをそれぞれ回転させることで各吸着ノズルに吸着した各部品の向きを修正するノズル回転機構とを組み付けた構成としたので、交換する全てのヘッドに対してヘッド回転機構とノズル回転機構を共通して使用することができ、交換するヘッドにヘッド回転機構やノズル回転機構を組み付ける必要がなく、交換するヘッドの小型化・低コスト化や交換作業スペースの省スペース化を実現できる。

また、ヘッドには、吸着ノズルを保持するノズルホルダが下降可能に保持され、前記吸着ノズルの上部には、係合突起部が側方に突出するように設けられ、前記ノズルホルダのうちの前記吸着ノズルの上部を嵌合する嵌合筒部には、前記係合突起部が下方から挿入される逆Ｌ字状又は逆Ｊ字状の係合溝が形成され、前記ノズルホルダには、前記係合突起部が前記係合溝に係合された状態を保持するばねが設けられた構成としても良い。このようにすれば、吸着ノズル側の係合突起部とノズルホルダ側の係合溝との係合によりノズルホルダに吸着ノズルを機械的に保持させることができ、ヘッドを高速移動させても、慣性力による吸着ノズルの位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ノズルホルダに吸着ノズルをプランジャや板ばねで保持するようにしても良い。

また、ヘッドのうちのヘッド保持ユニットとの連結部に被係合部材を設け、前記ヘッド保持ユニットの下面部に、前記被係合部材と係合する係合位置とその係合を解除する係合解除位置との間を移動するＬ字状又はＪ字状の係合部材を設け、前記ヘッド保持ユニットに、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダを設けた構成としても良い。このようにすれば、ヘッド保持ユニット側のＬ字状又はＪ字状の係合部材とヘッド側の被係合部材との係合によりヘッド保持ユニットにヘッドを機械的に保持させることができ、ヘッドを高速移動させても、慣性力によるヘッドの位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ヘッド保持ユニットにヘッドを負圧吸引力で吸着保持するようにしても良い。

図１は本発明の一実施例を示す部品吸着装置のヘッド保持ユニットから回転ヘッドを取り外した状態を示す斜視図である。図２（ａ）〜（ｉ）は交換可能な回転ヘッドと交換可能な吸着ノズルの一例を示す斜視図である。図３はヘッド保持ユニットのＲ軸部分を示す斜視図である。図４は回転ヘッドの斜視図である。図５は吸着ノズルの係合保持構造を示す斜視図である。図６は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、部品実装機の部品吸着装置１０の構成を説明する。

部品吸着装置１０の回転ヘッド１１（ヘッド）には、その円周方向に所定間隔で複数のノズルホルダ１２が下降可能に保持され、各ノズルホルダ１２の下部には、それぞれ部品を吸着する吸着ノズル１３が下向きに交換可能（着脱可能）に係合保持されている。

ここで、図２及び図５を用いて吸着ノズル１３の係合保持構造を説明する。
吸着ノズル１３の上部に、係合ピン１４（係合突起部）が直径方向に突出するように設けられている。これに対し、図５に示すように、ノズルホルダ１２のうちの吸着ノズル１３の上部を嵌合する嵌合筒部１５には、係合ピン１４が下方から挿入される逆Ｌ字状又は
逆Ｊ字状の係合溝１６（バヨネット式の係合溝）が形成されている。更に、ノズルホルダ１２の嵌合筒部１５には、筒状の押え部材１７が上下動可能に嵌合され、該押え部材１７がスプリング１８（ばね）によって押し下げられている。

部品実装機には、交換用の吸着ノズル１３を載置するノズル載置部（図示せず）が設けられている。このノズル載置部は、複数種類の吸着ノズル１３（図２参照）を回り止め状態（係合ピン１４の向きを所定方向に位置決めした状態）で載置できるように構成されている。このノズル載置部に載置された吸着ノズル１３をノズルホルダ１２に取り付ける場合は、まず、ヘッド移動装置２０（図６参照）によって回転ヘッド１１をノズル載置部の上方へ移動させて、吸着ノズル１３の取付対象となるノズルホルダ１２を該吸着ノズル１３の真上に位置させると共に、該ノズルホルダ１２の嵌合筒部１５の係合溝１６の入口１６ａを吸着ノズル１３の係合ピン１４に位置合わせした状態にする。この状態で、回転ヘッド１１を下降させて、ノズルホルダ１２の嵌合筒部１５を吸着ノズル１３の上部に押し込んで嵌合筒部１５の係合溝１６の入口１６ａを吸着ノズル１３の係合ピン１４に差し込んだ後、該ノズルホルダ１２を係合方向（係合溝１６の先端方向）に回転させることで、該ノズルホルダ１２の係合溝１６のＶ字状凹部に吸着ノズル１３の係合ピン１４を係合させる。この係合状態は、スプリング１８のばね力によって押え部材１７が係合ピン１４を係合溝１６のＶ字状凹部に押さえ付けることで保持される。ノズルホルダ１２から吸着ノズル１３を取り外す場合は、上記と逆の順序で行えば良く、ノズルホルダ１２から取り外した吸着ノズル１３は、ノズル載置部に載置される。

回転ヘッド１１は、ヘッド移動装置２０によって移動されるヘッド保持ユニット２１の下方に延びるＲ軸２２（図１、図３参照）に交換可能（着脱可能）に保持される。ヘッド保持ユニット２１には、Ｒ軸２２を回転させるＲ軸駆動機構２３（ヘッド回転機構）が組み付けられている。Ｒ軸駆動機構２３は、Ｒ軸２２の上端に固定されたＲ軸ギア２４（歯面図示せず）をＲ軸モータ２５により回転させて、回転ヘッド１１をＲ軸２２を中心にして回転させることで、複数のノズルホルダ１２が複数の吸着ノズル１３と一体的に該回転ヘッド１１の円周方向に旋回するようになっている。

Ｒ軸２２には、Ｑ軸駆動機構２６（ノズル回転機構）の駆動源となるＱ軸ギア２７（歯面図示せず）が回転可能に挿通され、該Ｑ軸ギア２７がＱ軸モータ２８によりＲ軸２２の回りを回転するようになっている。

図３に示すように、Ｒ軸２２の下端部には、回転ヘッド１１を着脱可能に係合保持するための複数（例えば４個）の係合部材３１が上下方向に移動可能に設けられ、各係合部材３１の近傍には、それぞれ係合部材３１を上下方向に駆動するエアシリンダ（図示せず）が設けられている。各係合部材３１は、それぞれＬ字状又はＪ字状に形成されて、Ｒ軸２２の円周方向に等間隔に配列され、各係合部材３１の爪部の向きがＲ軸２２の正回転方向（又は逆回転方向）と同じ方向となるように揃えられている。

一方、回転ヘッド１１には、Ｑ軸ギア２７の回転力を各ノズルホルダ１２に伝達するノズル回転ギア機構３２（図４参照）が設けられている。ノズル回転ギア機構３２は、回転ヘッド１１の上部側に同心状に回転可能に保持された円筒ギア３３（歯面図示せず）と、各ノズルホルダ１２にそれぞれ取り付けられた小ギア３４とを噛み合わせ、ヘッド保持ユニット２１のＱ軸ギア２７によって円筒ギア３３を回転さて各ノズルホルダ１２の小ギア３４を回転させることで、各ノズルホルダ１２がそれぞれ各ノズルホルダ１２の軸心線の回りを回転して、各ノズルホルダ１２に保持された各吸着ノズル１３に吸着した各部品の向き（角度）を修正するようになっている。

円筒ギア３３内にヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２を挿入できるように該円筒ギア３
３の内径寸法がＲ軸２２の外径寸法よりも若干大きく形成されている。回転ヘッド１１の上面部のうちの円筒ギア３３の内側の位置には、Ｒ軸２２の各係合部材３１を挿通するための複数の長孔３５が円周方向に等間隔に形成され、各長孔３５の一方向側に、係合部材３１の爪部が係合する被係合ピン３６（被係合部材）が回転ヘッド１１の径方向に貫通固定されている。各長孔３５内のうちの被係合ピン３６の側方には、係合部材３１が上下方向にすり抜ける隙間が確保されている。

部品実装機には、交換用の回転ヘッド１１を載置するヘッド載置部（図示せず）が設けられている。このヘッド載置部は、複数種類の回転ヘッド１１を載置できるように構成されている。このヘッド載置部に載置された回転ヘッド１１をヘッド保持ユニット２１に取り付ける場合は、ヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２を円筒ギア３３内に挿入してＲ軸２２の各係合部材３１を回転ヘッド１１の各長孔３５に挿通し、Ｒ軸ギア２４の回転によりＲ軸２２を回転させて各係合部材３１を各長孔３５内の被係合ピン３６に係合させた状態で各係合部材３１を引き上げて保持する。ヘッド保持ユニット２１には、様々なタイプの回転ヘッド１１［図２（ａ）、（ｂ）参照］を保持できる他、単数ノズル用装着ヘッド３８［図２（ｃ）参照］も保持可能となっている。

尚、ヘッド保持ユニット２１には、Ｒ軸駆動機構２３とＱ軸駆動機構２６の他に、Ｚ軸モータ３７（図６参照）を駆動源とするＺ軸駆動機構（図示せず）が組み付けられ、該Ｚ軸駆動機構により、ノズルホルダ１２の旋回軌道の所定の停止位置で、ノズルホルダ１２を下降させるように構成されている。

以上のように構成した部品吸着装置１０のヘッド保持ユニット２１は、部品実装機のヘッド移動装置２０に支持されてＸＹＺ方向に移動するようになっている。部品実装機の制御装置４１（図６参照）は、生産プログラムに従って、ヘッド移動装置２０、ヘッド保持ユニット２１のＲ軸モータ２５、Ｑ軸モータ２８及びＺ軸モータ３７を制御して、部品実装機にセットされたフィーダ４２から供給される部品を吸着ノズル１３に吸着して回路基板に実装する動作を制御すると共に、ヘッド載置部上の回転ヘッド１１をヘッド保持ユニット２１に保持させる動作と、ノズル載置部上の吸着ノズル１３を回転ヘッド１１に保持させる動作を制御する。

以上説明した本実施例の部品実装機は、交換用の回転ヘッド１１を載置するヘッド載置部と、交換用の吸着ノズル１３を載置するノズル載置部とを備え、ヘッド移動装置２０によって移動されるヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２に回転ヘッド１１を交換可能に保持させると共に、回転ヘッド１１のノズルホルダ１２に吸着ノズル１３を交換可能に保持させるように構成したので、回転ヘッド１１の自動交換と吸着ノズル１３の自動交換を適宜選択して行うことができ、回転ヘッド１１や吸着ノズル１３の交換に要する時間を短くできて、部品実装機の稼働率を向上できる。

しかも、本実施例では、回転ヘッド１１を交換可能に保持するヘッド保持ユニット２１に、回転ヘッド１１を回転させるＲ軸駆動機構２３（ヘッド回転機構）と、吸着ノズル１３を回転させることで該吸着ノズル１３に吸着した部品の向きを修正するＱ軸駆動機構２６（ノズル回転機構）とを組み付けた構成としたので、交換する全ての回転ヘッド１１に対してＲ軸駆動機構２３とＱ軸駆動機構２６を共通して使用することができ、交換する回転ヘッド１１にＲ軸駆動機構２３やＱ軸駆動機構２６を組み付ける必要がなく、交換する回転ヘッド１１の小型化・低コスト化や交換作業スペースの省スペース化を実現することができる。

更に、本実施例では、吸着ノズル１３側の係合ピン１４とノズルホルダ１２側の係合溝１６との係合によりノズルホルダ１２に吸着ノズル１３を機械的に保持させるようにした
ので、回転ヘッド１１を高速移動させても、慣性力による吸着ノズル１３の位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ノズルホルダ１２に吸着ノズル１３をプランジャや板ばねで保持するようにしても良い。

また、ヘッド保持ユニット２１側の係合部材３１と回転ヘッド１１側の被係合ピン３６との係合によりヘッド保持ユニット２１に回転ヘッド１１を機械的に保持させるようにしたので、回転ヘッド１１を高速移動させても、慣性力による回転ヘッド１１の位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ヘッド保持ユニット２１に回転ヘッド１１を負圧吸引力で吸着保持するようにしても良い。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、ヘッド保持ユニット２１に回転ヘッド１１を係合保持させる構成や、ノズルホルダ１２に吸着ノズル１３を係合保持させる構成を適宜変更しても良く、また、ヘッド保持ユニットに回転しないヘッドを保持させる構成としても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１０…部品吸着装置、１１…回転ヘッド（ヘッド）、１２…ノズルホルダ、１３…吸着ノズル、１４…係合ピン（係合突起部）、１５…嵌合筒部、１６…係合溝、１７…押え部材、１８…スプリング（ばね）、２０…ヘッド移動装置、２１…ヘッド保持ユニット、２２…Ｒ軸、２３…Ｒ軸駆動機構（ヘッド回転機構）、２４…Ｒ軸ギア、２５…Ｒ軸モータ、２６…Ｑ軸駆動機構（ノズル回転機構）、２７…Ｑ軸ギア、２８…Ｑ軸モータ、３１…係合部材、３２…ノズル回転ギア機構、３３…円筒ギア、３４…小ギア、３５…長孔、３６…被係合ピン（被係合部材）、３７…Ｚ軸モータ、３８…装着ヘッド、４１…制御装置、４２…フィーダ

Claims

部品を吸着する吸着ノズルを複数保持したヘッドと、前記ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備えた部品実装機において、
前記ヘッドは、前記ヘッド移動装置によって移動されるヘッド保持ユニットに交換可能に保持され、
前記複数の吸着ノズルは、それぞれ前記ヘッドに交換可能に保持され、
交換用のヘッドを載置するヘッド載置部と、
交換用の吸着ノズルを載置するノズル載置部と、
前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド載置部上のヘッドを前記ヘッド保持ユニットに保持させる動作と前記ノズル載置部上の吸着ノズルを前記ヘッドに保持させる動作を制御する制御装置と
を備え、
前記ヘッド保持ユニットには、前記ヘッドを回転させるヘッド回転機構と、前記複数の吸着ノズルをそれぞれ回転させることで各吸着ノズルに吸着した各部品の向きを修正するノズル回転機構とが組み付けられていることを特徴とする部品実装機。
前記ヘッドには、前記吸着ノズルを保持するノズルホルダが下降可能に保持され、
前記吸着ノズルの上部には、係合突起部が側方に突出するように設けられ、
前記ノズルホルダのうちの前記吸着ノズルの上部を嵌合する嵌合筒部には、前記係合突起部が下方から挿入される逆Ｌ字状又は逆Ｊ字状の係合溝が形成され、
前記ノズルホルダには、前記係合突起部が前記係合溝に係合された状態を保持するばねが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
前記ヘッドのうちの前記ヘッド保持ユニットとの連結部に被係合部材が設けられ、
前記ヘッド保持ユニットの下面部には、前記被係合部材と係合する係合位置とその係合を解除する係合解除位置との間を移動するＬ字状又はＪ字状の係合部材が設けられ、
前記ヘッド保持ユニットには、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装機。