JP6454170B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を保持する部品保持具を有し、基板に対する装着作業を実行するための部品装着装置に関するものである。

部品装着装置には、軸心周りに回転可能に保持された短筒状の本体部と、その本体部の外周面に周方向に１列に並ぶように配設された複数の部品保持具とを備えたものが存在する。つまり、本体部が軸心周りに回転することで、その本体部の外周面に配設された部品保持具によって、順次、装着作業される部品装着装置、所謂、縦型ロータリー装着ヘッドが存在する。下記特許文献には、縦型ロータリー装着ヘッドの一例が記載されている。

特開２００５−２５１７８３号公報 特開２００３−１１０２８９号公報

上記特許文献によれば、ある程度、高速で装着作業を行うことが可能となる。しかしながら、装着作業の更なる高速化が望まれている。また、部品保持具により保持可能な電子部品のサイズの大型化も望まれている。このように、部品装着装置には、改良の余地が多分に残されており、種々の改良を施すことで、部品装着装置の実用性は向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い部品装着装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の部品装着装置は、軸心周りに回転可能に保持された短筒状の本体部と、前記本体部の外周面に、周方向において複数列並ぶように配設される複数の部品保持具とを備え、前記本体部が、複数の回転盤と、それら複数の回転盤を同軸的に連結する連結軸とにより構成されており、前記複数の回転盤の各々の外周面に、複数の部品保持具が当該外周面の周方向において１列以上並ぶように配設されることを特徴とする。

本発明の部品装着装置では、部品保持具が、本体部の外周面に、周方向に延びるように、複数列並んで配設されている。これにより、１度に数多くの電子部品を保持することが可能となり、装着作業の高速化を図ることが可能となる。また、例えば、互いに隣り合う部品保持具の間隔を広くすることで、部品保持具により保持可能な電子部品のサイズを大きくすることが可能となる。このように、本発明の部品装着装置によれば、実用性を高くすることが可能となる。

電子部品装着機を示す平面図である。 装着ヘッドを示す斜視図である。 装着ヘッドのロータリーヘッドを示す正面図である。 装着ヘッドのロータリーヘッドを示す斜視図である。 装着ヘッドの昇降機構を示す斜視図である。 電子部品を保持した状態のロータリーヘッドを示す側面図である。 電子部品を保持した状態のロータリーヘッドを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜電子部品装着機の構成＞
図１に、電子部品装着機１０を示す。電子部品装着機１０は、回路基板に電子部品を実装するための作業機である。電子部品装着機１０は、搬送装置２０、供給装置２２、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２４、装着ヘッド２６を備えている。

搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びる１対のコンベアベルト３０と、コンベアベルト３０を周回させる電磁モータ（図示省略）とを有している。回路基板３２は、それら１対のコンベアベルト３０によって支持され、電磁モータの駆動により、Ｘ軸方向に搬送される。また、搬送装置２０は、基板保持装置（図示省略）を有している。基板保持装置は、コンベアベルト３０によって支持された回路基板３２を、所定の位置（図１での回路基板３２が図示されている位置）において固定的に保持する。

供給装置２２は、フィーダ型の供給装置であり、複数のテープフィーダ３６を有している。テープフィーダ３６は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、電子部品がテーピング化されたものである。そして、テープフィーダ３６は、送り装置（図示省略）によって、テープ化部品を送り出す。これにより、フィーダ型の供給装置２２は、テープ化部品の送り出しによって、電子部品を供給位置において供給する。

移動装置２４は、Ｘ軸方向スライド機構５０とＹ軸方向スライド機構５２とによって構成されている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。そのＸ軸スライダ５６は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられたＹ軸スライダ６０を有している。そのＹ軸スライダ６０は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。そのＹ軸スライダ６０には、装着ヘッド２６が取り付けられている。このような構造により、装着ヘッド２６は、移動装置２４によってベース５４上の任意の位置に移動する。

装着ヘッド２６は、回路基板３２に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２６は、図２に示すように、ロータリーヘッド７０とハウジング７２とによって構成されている。ロータリーヘッド７０は、図２及び図３に示すように、２枚の回転盤７６，７８と連結軸８０と複数の吸着ノズル８２とによって構成されている。２枚の回転盤７６，７８は、略同寸法の円盤状をなしている。それら２枚の回転盤７６，７８は、互いに向かい合うように配設され、軸心において、連結軸８０によって固定的に連結されている。２枚の回転盤７６，７８の各々の外周面には、１６個の装着穴８８が等間隔で形成されている。つまり、２枚の回転盤７６，７８の各々の外周面には、２２．５°（＝３６０°／１６個）ピッチで装着穴８８が形成されている。なお、それら回転盤７６に形成された１６個の装着穴８８と、回転盤７８に形成された１６個の装着穴８８とは、周方向において、同じ位置に形成されている。

また、吸着ノズル８２は、負圧により電子部品９０を吸着保持するものであり、回転盤７６，７８の装着穴８８の任意のものに装着可能とされている。詳しくは、各装着穴８８の内部には、装着ロッド（図５参照）１００が挿入されている。装着ロッド１００の外径は、装着穴８８の内径より僅かに小さくされており、装着ロッド１００は、装着穴８８の内部において進退可能とされ、軸心周りに自転可能とされている。また、装着ロッド１００は、チューブ状とされており、装着ロッド１００の内部には、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図示省略）に通じている。そして、装着ロッド１００の先端部に、吸着ノズル８２が着脱可能に装着される。これにより、装着穴８８内の装着ロッド１００の先端部に装着された吸着ノズル８２は、負圧によって電子部品９０を吸着保持し、保持した電子部品９０を正圧によって離脱する。なお、装着穴８８内の装着ロッド１００の先端部に装着された吸着ノズル８２を、装着穴８８に装着された吸着ノズル８２と略して記載する場合がある。

ちなみに、図２及び図３に示すロータリーヘッド７０では、回転盤７６の１６個の装着穴８８のうちの隣り合わない８個の装着穴８８に、８個の吸着ノズル８２が装着されている。また、回転盤７８の１６個の装着穴８８のうちの隣り合わない８個の装着穴８８に、８個の吸着ノズル８２が装着されている。ただし、回転盤７６の装着穴８８に装着された吸着ノズル８２と、回転盤７８の装着穴８８に装着された吸着ノズル８２とは、周方向において、互いにずれている。つまり、回転盤７６の装着穴８８に装着された吸着ノズル８２と、回転盤７８の装着穴８８に装着された吸着ノズル８２とは、周方向に２２．５°ズレている。具体的には、回転盤７６において、８個の吸着ノズル８２が、軸心周りの０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°に位置している場合には、回転盤７８において、８個の吸着ノズル８２は、軸心周りの２２．５°、６７．５°、１１２．５°、１５７．５°、２０２．５°、２４７．５°、２９２．５°、３３７．５°に位置している。

また、図４に示すロータリーヘッド７０では、回転盤７６の１６個の装着穴８８の装着穴８８に、１６個の吸着ノズル８２が装着され、回転盤７８の１６個の装着穴８８の装着穴８８に、１６個の吸着ノズル８２が装着されている。つまり、回転盤７６，７８の全ての装着穴８８に吸着ノズル８２が装着されている。このように、ロータリーヘッド７０では、回転盤７６，７８の複数の装着穴８８のうちの任意のものに吸着ノズル８２を装着することが可能となっている。なお、回転盤７６に装着された吸着ノズル８２と、回転盤７８に装着された吸着ノズル８２との、ロータリーヘッド７０の幅方向での距離、つまり、ロータリーヘッド７０の周方向で同じ位置の回転盤７６の装着穴８８と、回転盤７８の装着穴８８との間の距離は、供給装置２２の隣り合う２台のテープフィーダ３６の部品供給位置の間の距離と同じである。

また、ハウジング７２は、概して箱状をなし、内部において、ロータリーヘッド７０を回転可能に保持している。詳しくは、図２に示すように、ハウジング７２の上面の内面側に、１対の保持部材９２がハウジング７２の内部に延び出すように吊り下げられている。１対の保持部材９２は、概して矩形の板状をなしており、離間した状態で向かい合うように配設されている。そして、１対の保持部材９２の間に、ロータリーヘッド７０が挿入され、１対の保持部材９２の下端部において、ロータリーヘッド７０の軸心周りに回転可能に保持されている。なお、ハウジング７２の下端面は開口しており、回転盤７６，７８に装着された複数の吸着ノズル８２のうちの最も下方に位置する吸着ノズル８２によって、その開口を介して、電子部品９０の吸着保持、離脱が行われる。つまり、回転盤７６，７８に装着された複数の吸着ノズル８２のうちの最も下方の位置が、電子部品９０の吸着保持・離脱位置となっている。

また、ハウジング７２の上面の内面側には、１対の保持部材９２の間に、パーツカメラ９８が下方を向いた状態で配設されている。これにより、回転盤７６，７８に装着された複数の吸着ノズル８２のうちの最も上方に位置する吸着ノズル８２によって保持された電子部品９０が、パーツカメラ９８によって撮像される。つまり、回転盤７６，７８に装着された複数の吸着ノズル８２のうちの最も上方の位置が、パーツカメラ９８による撮像位置となっている。

また、装着ヘッド２６は、ロータリーヘッド７０を任意の角度に回転させる回転機構（図示省略）を有している。これにより、電子部品９０の吸着保持・離脱位置、および、パーツカメラ９８による電子部品９０の撮像位置に、吸着ノズル８２が順次移動する。さらに、装着ヘッド２６は、装着穴８８に装着された吸着ノズル８２、つまり、装着穴８８内の装着ロッド１００の先端部に装着された吸着ノズル８２を自転させる自転機構（図示省略）を有している。詳しくは、各装着ロッド１００には、傘歯車（図示省略）が固定されており、回転盤７６の装着穴８８内の装着ロッド１００に固定された複数の傘歯車は、１個の大きな傘歯車（図示省略）と噛合している。また、回転盤７８の装着穴８８内の装着ロッド１００に固定された複数の傘歯車は、別の１個の大きな傘歯車（図示省略）と噛合している。そして、それら２個の大きな傘歯車は連結されており、電磁モータ（図示省略）の作動により、回転する。このため、自転機構では、電磁モータの作動により、２個の大きな傘歯車が回転し、それら２個の大きな傘歯車に噛合する傘歯車が回転することで、全ての装着ロッド１００が自転し、装着ロッド１００に装着されている吸着ノズル８２も自転する。このように、自転機構では、１つの電磁モータの駆動により、装着ヘッド２６の全ての吸着ノズル８２を自転させることが可能となっている。また、吸着ノズル８２の自転により、吸着ノズル８２に吸着保持された電子部品９０の保持姿勢を調整することが可能となっている。

さらに、装着ヘッド２６は、吸着ノズル８２を昇降させる昇降機構（図５参照）１１０を有している。昇降機構１１０は、ロータリーヘッド７０内部に配設されており、図５に示すように、電磁モータ１１２と伝達機構１１４と昇降部材１１６とによって構成されている。電磁モータ１１２は、それの回転軸１１８が上下方向に延びる姿勢で配設されている。伝達機構１１４は、２個のプーリ１２０，１２２とタイミングベルト１２４とねじロッド１２６とナット１２８とを含み、ねじロッド１２６が、電磁モータ１１２の回転軸１１８と並行に配設されている。

また、プーリ１２０は、電磁モータ１１２の回転軸１１８の上端部に固定され、プーリ１２２は、ねじロッド１２６の上端部に固定されている。そして、それら２個のプーリ１２０，１２２にタイミングベルト１２４が巻き掛けられている。さらに、ナット１２８は、ねじロッド１２６に噛合されており、上下方向に移動可能かつ、回転不能とされている。また、昇降部材１１６は、ナット１２８に固定されている。これにより、電磁モータ１１２の駆動により、ねじロッド１２６が回転し、ナット１２８が上下方向に移動することで、昇降部材１１６が昇降する。

また、昇降部材１１６は、概して板状をなし、両縁部に溝１３０が形成されている。一方、装着ロッド１００の上端部には、フランジ部１３２が形成されている。そして、回転盤７６，７８に装着された複数の吸着ノズル８２のうちの最も下方の位置の吸着ノズル８２、つまり、吸着保持・離脱位置の吸着ノズル８２が装着された装着ロッド１００のフランジ部１３２が、ロータリーヘッド７０の回転に伴って、昇降部材１１６の溝１３０に嵌合する。これにより、溝１３０に嵌合した装着ロッド１００に装着された吸着ノズル８２、つまり、吸着保持・離脱位置の吸着ノズル８２が、昇降部材１１６の昇降に伴って、昇降する。このように、昇降機構１１０では、１つの電磁モータ１１２の駆動により、吸着保持・離脱位置の吸着ノズル８２を昇降させることが可能となっている。

なお、フランジ部１３２は、装着ロッド１００に対して回転可能とされており、フランジ部１３２には、切欠き部１３６が形成されている。これにより、２本の装着ロッド１００を同時に昇降させる状態と、１本の装着ロッド１００のみを昇降させる状態とを切り替えることが可能となっている。詳しくは、フランジ部１３２の回転により、切欠き部１３６と溝１３０が対向すると、フランジ部１３２の溝１３０への嵌合が外れる。このため、２本の装着ロッド１００のフランジ部１３２が昇降部材１１６の溝１３０に嵌合している場合には、昇降機構１１０により、２本の装着ロッド１００が同時に昇降する。一方、２本の装着ロッド１００のうちの一方のフランジ部１３２が昇降部材１１６の溝１３０に嵌合し、他方のフランジ部１３２が、回転により、溝１３０から外れている場合には、昇降機構１１０により、２本の装着ロッド１００のうちの一方の装着ロッド１００のみが昇降する。このため、例えば、吸着ノズル８２により電子部品９０を吸着保持する際には、２本の装着ロッド１００を同時に昇降させ、吸着ノズル８２により電子部品９０を回路基板３２に装着する際には、１本の装着ロッド１００のみを昇降させることが可能となる。

＜電子部品装着機による装着作業＞
電子部品装着機１０では、上述した構成によって、回路基板３２に対する電子部品の装着作業が行われる。具体的には、搬送装置２０により、回路基板３２が作業位置まで搬送され、その位置において、基板保持装置によって固定的に保持される。また、テープフィーダ３６は、テープ化部品を送り出し、電子部品を供給位置において供給する。そして、装着ヘッド２６が、電子部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル８２によって電子部品を吸着保持する。この際、上述したように、装着ヘッド２６の回転盤７６に装着された吸着ノズル８２と、回転盤７８に装着された吸着ノズル８２との、ロータリーヘッド７０の幅方向での距離は、隣り合う２台のテープフィーダ３６の部品供給位置の間の距離と同じであるため、隣り合う２台のテープフィーダ３６から供給される電子部品が、装着ヘッド２６の吸着ノズル８２により保持される。

具体的には、例えば、図４に示すように、回転盤７６，７８の全ての装着穴８８に吸着ノズル８２が装着されている場合には、ロータリーヘッド７０が２２．５°ピッチで回転されることで、２個の吸着ノズル８２が同時に吸着保持・離脱位置に位置する。これにより、２個の吸着ノズル８２が、同時に２台のテープフィーダ３６の供給位置から電子部品を吸着保持することが可能となり、効率よく電子部品を保持することが可能となる。なお、２個の吸着ノズル８２が同時に２台のテープフィーダ３６の供給位置から電子部品を吸着保持する際には、吸着保持・離脱位置の２本の装着ロッド１００のフランジ部１３２が、昇降部材１１６の溝１３０に嵌合しており、２本の装着ロッド１００、つまり、２個の吸着ノズル８２が同時に昇降する。

ただし、テープフィーダ３６の電子部品を送り出す速度を、高速化させることが困難であるため、テープフィーダ３６により電子部品を順次送り出す時間が、回転機構によりロータリーヘッド７０を２２．５°回転させる時間より長い。このため、吸着保持・離脱位置の吸着ノズル８２は、テープフィーダ３６による電子部品の送り出しを待って、供給位置に送り出された電子部品を吸着保持する。

また、回転盤７６，７８の全ての装着穴８８に吸着ノズル８２が装着されている場合には、隣り合う吸着ノズル８２の間隔が狭くなるため、吸着ノズル８２により保持可能な電子部品のサイズが所定のサイズに制限される。具体的には、図６に示すように、隣り合う吸着ノズル８２によって保持された電子部品９０が互いに干渉しないように、吸着ノズル８２によって保持可能な電子部品９０は、径方向のサイズがＸｍｍ以下のものに制限される。

また、例えば、図３に示すように、ロータリーヘッド７０の周方向において同じ位置とならないように、各回転盤７６，７８の装着穴８８に４５°ピッチで吸着ノズル８２が装着されている場合、つまり、１個の装着穴８８を飛ばした状態で装着穴８８に吸着ノズル８２が装着されている場合には、ロータリーヘッド７０が２２．５°ピッチで回転されることで、回転盤７６の吸着ノズル８２と、回転盤７８の吸着ノズル８２とが、交互に吸着保持・離脱位置に位置する。これにより、回転盤７６と回転盤７８との一方の１個の吸着ノズル８２が、２台のテープフィーダ３６の一方の供給位置から電子部品を吸着保持し、さらに、ロータリーヘッド７０が２２．５°で回転されることで、回転盤７６と回転盤７８との他方の１個の吸着ノズル８２が、２台のテープフィーダ３６の他方の供給位置から電子部品を吸着保持することが可能となる。

このように、回転盤７６の吸着ノズル８２と、回転盤７８の吸着ノズル８２とによって、２台のテープフィーダ３６から交互に電子部品を吸着保持することで、テープフィーダ３６による電子部品の供給を殆ど待つ必要がなくなる。詳しくは、テープフィーダ３６の電子部品を送り出す速度を、高速化させることが困難であるが、テープフィーダ３６により電子部品を順次送り出す時間を、回転機構によりロータリーヘッド７０を４５°回転させる時間と同程度にすることは可能である。つまり、回転盤７６の吸着ノズル８２を順次、吸着保持・離脱位置に移動させるべく、ロータリーヘッド７０を４５°回転させる時間と、回転盤７６の吸着ノズル８２への電子部品供給位置に、電子部品を順次送り出す時間とは、略同じとなり、回転盤７８の吸着ノズル８２を順次、吸着保持・離脱位置に移動させるべく、ロータリーヘッド７０を４５°回転させる時間と、回転盤７８の吸着ノズル８２への電子部品供給位置に、電子部品を順次送り出す時間とは、略同じとなる。これにより、テープフィーダ３６による電子部品の供給を殆ど待つことなく、効率よく電子部品を吸着ノズル８２により吸着保持することが可能となる。

また、１個の装着穴８８を飛ばした状態で装着穴８８に吸着ノズル８２が装着されている場合には、隣り合う吸着ノズル８２の間隔が広くなるため、吸着ノズル８２により保持可能な電子部品のサイズは、ある程度大きくなる。具体的には、図７に示すように、径方向のサイズがＸｍｍより大きなＹｍｍの電子部品９０を吸着ノズル８２が保持した場合であっても、隣り合う吸着ノズル８２によって保持された電子部品９０は干渉しない。このように、所定の間隔をあけて装着穴８８に吸着ノズル８２を装着することで、大きなサイズの電子部品９０を吸着ノズル８２により保持することが可能となる。

吸着ノズル８２による電子部品の保持が完了すると、装着ヘッド２６は、回路基板の上方に移動し、保持している電子部品を回路基板上に装着する。この際、２本の装着ロッド１００のうちの一方の装着ロッド１００のみが昇降し、その装着ロッド１００の吸着ノズル８２に保持された電子部品が回路基板に装着される。つまり、吸着保持・離脱位置の２本の装着ロッド１００の一方のフランジ部１３２のみが、昇降部材１１６の溝１３０に嵌合しており、他方のフランジ部１３２は、切欠き部１３６により溝１３０から外されている。これにより、２本の装着ロッド１００のうちの一方の装着ロッド１００のみが昇降し、その一方の装着ロッド１００の吸着ノズル８２によって装着作業が行われる。このため、移動装置２４の作動により、装着ヘッド２６をＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動させることで、電子部品の装着位置を微調整することが可能となる。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、吸着ノズル８２がロータリーヘッド７０の周方向において、２列に並んで配設されているが、３列以上に並んで配設されてもよい。

また、上記実施例では、回転盤７６，７８の装着穴８８に、１個の装着穴８８を飛ばした状態で吸着ノズル８２が装着されているが、２個以上の装着穴８８を飛ばした状態で吸着ノズル８２を装着することが可能である。このように、吸着ノズル８２を装着穴８８に装着することで、より大きなサイズの電子部品を吸着ノズル８２により保持することが可能となる。

また、上記実施例では、回転盤７６と回転盤７８とが連結軸８０によって固定的に連結されているが、連結軸８０によって、回転盤７６と回転盤７８とを相対回転可能に連結してもよい。このように回転盤７６と回転盤７８とを連結することで、回転盤７６の吸着ノズル８２と、回転盤７８の吸着ノズル８２との相対的な位置を、ロータリーヘッド７０の周方向において、任意に変更することが可能となる。

２６：装着ヘッド（部品装着装置） ７６：回転盤（本体部） ７８：回転盤（本体部） ８０：連結軸（本体部） ８２：吸着ノズル（部品保持具） １００：装着ロッド（装着部）

Claims (4)

1. 軸心周りに回転可能に保持された短筒状の本体部と、
   前記本体部の外周面に、周方向において複数列並ぶように配設される複数の部品保持具と
   を備え、
   前記本体部が、
   複数の回転盤と、それら複数の回転盤を同軸的に連結する連結軸とにより構成されており、
   前記複数の回転盤の各々の外周面に、複数の部品保持具が当該外周面の周方向において１列以上並ぶように配設されることを特徴とする部品装着装置。
2. 前記複数の部品保持具が、
   隣り合う列毎に、前記本体部の周方向の異なる位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
3. 当該部品装着装置が、
   前記本体部の外周面に前記部品保持具を装着するための複数の装着部を備え、
   前記部品保持具が、
   前記複数の装着部のうちの任意のものに装着されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部品装着装置。
4. 前記複数の部品保持具の隣り合う列の間隔が、
   ２つの部品供給位置の間隔と同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の部品装着装置。
   

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