JP6830029B2 - ヘッド昇降装置、ヘッドユニット及び表面実装機 - Google Patents
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Description
具体的には、特許文献1に記載の実装ヘッド(ヘッドユニットに相当)は、2つのノズル(実装ヘッドに相当)を1つのノズル組とし、ノズル組毎に設けられている複数のアームと、アームをそれぞれ下降させる複数の昇降装置(昇降部に相当)と、ノズル選択機構とを備え、ノズル選択機構によって選択的にノズル組の少なくとも一方のノズルの降下を許可するものである。
実施形態1を図1ないし図4によって説明する。以降の説明では図1に示す左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、紙面に垂直な方向(上下方向)をZ軸方向という。また、以降の説明では図1に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。
図1を参照して、実施形態1に係る表面実装機1の全体構成について説明する。表面実装機1は図示しないプリント基板に部品を実装するものであり、基台10、搬送コンベア11、図示しないバックアップ機構、4つの部品供給装置12、ヘッドユニット13、ヘッド搬送部14、2台の部品撮像カメラ15(撮像部の一例)、制御部30(図4参照)などを備えている。
搬送コンベア11はプリント基板をX軸方向の上流側から作業位置Aに搬入し、作業位置Aで部品Eが実装されたプリント基板を下流側に搬出するものである。搬送コンベア11はX軸方向に循環駆動する一対のコンベアベルト11A及び11Bと、それらのコンベアベルトを駆動するコンベア駆動モータ43(図4参照)とを備えている。なお、搬送コンベア11はプリント基板を下流側から上流側に搬送することもできる。
図示しないバックアップ機構は作業位置Aの下方に配されており、作業位置Aで停止したプリント基板を複数のバックアップピンによって下から支持する。
各テープフィーダ16は複数の部品Eが収容された部品テープ(不図示)が巻回されたリール(不図示)、及び、リールから部品テープを引き出す電動式の送出装置(不図示)等を備えており、搬送コンベア11側の端部に設けられた部品供給位置から部品Eを1つずつ供給する。なお、ここでは部品供給装置12が複数のテープフィーダ16を備えている場合を例に説明したが、部品供給装置12はトレイフィーダなどであってもよい。
図3(a)を参照して、3以上の実装ヘッド17からなる組について説明する。本実施形態では前列の左側の2つの実装ヘッド17と後列の左側の2つの実装ヘッド17との計4つの実装ヘッド17によって1つの組が構成されており、同様に前列の右側の2つの実装ヘッド17と後列の右側の2つの実装ヘッド17との計4つの実装ヘッド17によって別の組が構成されている。各組を構成している4つの実装ヘッド17は2以上の実装ヘッド17が1列に並んだヘッド列が2列平行に配されている一例である。
図2に示すように、ヘッド昇降装置18は、実装ヘッド17の組毎に、実装ヘッド17を昇降させる昇降部材22、昇降部材22を回転させることによっていずれか1以上の実装ヘッド17の上方に昇降部材22を選択的に位置させる選択部65、及び、昇降部材22を下降させる昇降部66を備えている。
図4に示すように、表面実装機1は制御部30及び操作部31を備えている。制御部30は演算処理部32、モータ制御部33、記憶部34、画像処理部35、外部入出力部36、フィーダ通信部37などを備えている。
モータ制御部33は演算処理部32の制御の下でX軸サーボモータ38、Y軸サーボモータ39、Z軸サーボモータ40、R軸サーボモータ41、ヘッド選択モータ42、コンベア駆動モータ43などの各モータを回転させる。
外部入出力部36はいわゆるインターフェースであり、表面実装機1の本体に設けられる各種センサ類45から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部36は演算処理部32から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類46に対する動作制御を行うように構成されている。
操作部31は液晶ディスプレイなどの表示装置、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えており、オペレータから各種の操作を受け付ける。
表面実装機1は、搬送コンベア11によってプリント基板を作業位置Aに搬送する搬送動作と、作業位置Aに搬送されたプリント基板に部品Eを実装する実装動作とを交互に繰り返す。
実装動作では、表面実装機1はテープフィーダ16によって供給される部品Eを複数の吸着ノズル17Bにそれぞれ吸着させる吸着動作と、吸着した部品Eを部品撮像カメラ15によって撮像する撮像動作と、部品撮像カメラ15によって撮像された部品Eの画像に基づいて部品Eを1つずつプリント基板上の搭載位置に搭載する搭載動作とが繰り返される。
なお、全ての実装ヘッド17に同時に吸着させなくてもよい場合は部品Eを吸着させる実装ヘッド17の上方に昇降部材22を選択的に位置させてそれらの実装ヘッド17だけを下降させてもよい。
以上説明した実施形態1に係るヘッド昇降装置18によると、図2及び図3(a)に示すように、4(=n)個の実装ヘッド17に対して昇降部66が1つであるので、2つの実装ヘッド17に対して昇降部66が1つである場合に比べて昇降部66の数を削減することができる。これによりヘッド昇降装置18の製造コストを低減することができる。また、ヘッド昇降装置18によると、昇降部66の数を削減することができるのでヘッドユニット13を軽量化したり小型化したりすることもできる。
次に、実施形態2を図5ないし図8によって説明する。
図5に示すように、実施形態2に係るヘッドユニットには6つの実装ヘッド17がX軸方向に1列に配されており、左側の3つの実装ヘッド17によって1つの組が構成され、右側の3つの実装ヘッド17によって別の組が構成されている。
図6(a)に示すように、実施形態2に係るヘッド昇降装置218は回転軸21が3つの実装ヘッド17のうち中央の実装ヘッド17からY軸方向に離間した位置に配されている。
実施形態2に係る表面実装機は実施形態1と撮像動作が異なっている。以下、実施形態2に係る撮像動作について説明する。
図7に示すように、各実装ヘッド17に吸着されている部品Eの厚みは必ずしも同じではないので、各実装ヘッド17がコイルばねに付勢されて上端位置に位置しているとき、各実装ヘッド17に吸着されている部品Eの下面の高さがばらついてしまうことがある。
また、ここではL2がL1の1/2である場合を例に説明したが、L2は必ずしもL1の1/2でなくてもよい。ただし、全ての部品Eの下面に焦点を合わせるためにはL1の1/2以上であることが望ましい。
以上説明した実施形態2に係るヘッド昇降装置218によると、1の昇降部66によって3つの実装ヘッド17のうち任意の1つだけを下降させること、及び、任意の2つ又は3つ全部を同時に下降させることができる。
次に、実施形態3を図9ないし図10によって説明する。
図9に示すように、実施形態3では1つの組が4個の実装ヘッド17によって構成されており、それら4個の実装ヘッド17が鉛直線を中心とする円周上に等間隔に配されている。ここで、便宜上、図9では1つの組を構成している4つの実装ヘッド17にH1〜H4の符号を付している。
Bグループ=第2、第7、第12、第17小区画
Cグループ=第3、第8、第13、第18小区画
Dグループ=第4、第9、第14、第19小区画
Eグループ=第5、第10、第15、第20小区画
Bグループ=連続3本押す
Cグループ=連続2本押す
Dグループ=1本間隔で2本押す
Eグループ=1本だけ押す
例えば、図9に示す状態から昇降部材322を右回りに2区画分(すなわち36度)回転させると、Aグループの4つの昇降片61がそれぞれ実装ヘッド17の上方に位置する。この状態で昇降部材322を下降させると4つの実装ヘッド17が全て下降する。
例えば、図9に示す状態から昇降部材322を右回りに1区画分(すなわち18度)回転させると、Bグループの3つの昇降片61が実装ヘッドH1、H3及びH4の上方に位置する。このため実装ヘッドH1、H3及びH4の3つが同時に下降する一方、実装ヘッドH2は下降しない。このように、昇降部材322を回転させてBグループの3つの昇降片61を任意の3つの実装ヘッド17の上方に位置させることにより、任意の3つの実装ヘッド17を同時に下降させることができる。
なお、Bグループの4つの小区画のうちいずれの3つの小区画に昇降片61を設けるかは任意に決定することができる。
なお、Cグループの4つの小区画のうちいずれの2つの小区画に昇降片61を設けるかは任意に決定することができる。
例えば、図9に示す状態から昇降部材322を左回りに1区画分(すなわち−18度)回転させると、Dグループの2つの昇降片61が、対角線上にある2つの実装ヘッドH1及びH3の上方に位置する。このためH1及びH3が同時に下降する一方、実装ヘッドH2及びH4は下降しない。このように、昇降部材322を回転させてDグループの2つの昇降片61を対角線上にある2つの実装ヘッド17の上方に位置させることにより、1本間隔で任意の2つの実装ヘッド17を同時に下降させることができる。
なお、Dグループの4つの小区画のうちいずれの2つの小区画に昇降片61を設けるかは任意に決定することができる。
例えば、図9に示す状態から昇降部材322を左回りに2区画分(すなわち−36度)回転させると、Eグループの1つの昇降片61が実装ヘッドH3の上方に位置する。このためH3だけが下降する。このように、昇降部材322を回転させてEグループの1つの昇降片61を任意の1つの実装ヘッド17の上方に位置させることにより、任意の実装ヘッド17を1つだけ下降させることができる。
なお、Eグループの4つの小区画のうちいずれの小区画に昇降片61を設けるかは任意に決定することができる。
次に、実施形態4を図11ないし図12によって説明する。
実施形態4は実施形態1の変形例である。実施形態4も実施形態1と同様に一方の列の左側の2つの実装ヘッド17と他方の列の左側の2つの実装ヘッド17との計4つの実装ヘッド17によって1つの組が構成されている。
次に、実施形態5を図13によって説明する。
実施形態5は実施形態1の変形例である。図13に示すように、実施形態5に係るヘッド昇降装置518はヘッド選択モータ42を備えておらず、実装ヘッド17を軸周りに回転させるR軸サーボモータ41の回転駆動力を利用して昇降部材522を回転させる。
図13では図示しないコイルばねに付勢されて上端位置に位置している実装ヘッド17を示している。実装ヘッド17が上端位置に位置しているとき、実装ヘッド17の被押圧片17Cは昇降部材522の下端に僅かに圧接している。このため、回転軸21に対して相対回転可能な昇降部材522は回転軸21が回転しても実装ヘッド17との摩擦力によって回転が規制されている。
次に、制御部30はZ軸サーボモータ40を回転させて実装ヘッド17が昇降部材522に圧接する高さ(図13に示す高さ)まで昇降部材522を下降させる。これによって昇降部材522の回転が再度規制される。
次に、実施形態6を図14によって説明する。
図14(a)に示すように、実施形態6に係るヘッドユニットは3つの実装ヘッド17が一列に配されている。そして、実施形態6に係る昇降部材90は長板状に形成されており、左右方向に移動可能に、且つ、上下方向に移動可能に設けられている。また、図14(a)では省略しているが、実施形態6に係るヘッドユニットには、昇降部材90を左右方向に移動させることによっていずれか下降させる1以上の実装ヘッド17の上方に昇降部材90を選択的に位置させる選択部、及び、昇降部材90を下降させる昇降部が設けられている。
次に、実施形態7を図15によって説明する。
実施形態7は実施形態6の変形例である。図15(a)に示すように、実施形態7に係るヘッドユニットは4つの実装ヘッド17が一列に配されている。そして、実施形態7に係る昇降部材100も長板状に形成されており、前側の縁部から4つの昇降片101(第1の昇降片101A、第2の昇降片101B、第3の昇降片101C、第4の昇降片101D)が張り出している。
本明細書で開示される技術は上記既述及び図面によって説明した各実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような各実施形態も技術的範囲に含まれる。
例えば、図16は3つの実装ヘッド17が1列に並んだヘッド列が2列平行に配されている場合を示している。図16に示す昇降部材622は中心角が概ね45度の扇型に形成されており、鉛直線周りに9等分されて1〜9の区画に区画されている。そして、第3〜第5区画及び第7区画に昇降片631がそれぞれ形成されている。昇降部材622が3つの実装ヘッド17を下降させるパターンは実施形態6の図14に示すパターンと実質的に同一であるので説明は省略する。
図17に示す例の場合、下降パターンの数は図18に示すようにA〜Mの13パターンとなる。なお、下降パターンの数は必ずしも13である必要はなく、不要な下降パターンは含めないようにしてもよい。
Claims (7)
- 部品を保持及び開放するn(n≧3)個の実装ヘッドが昇降可能に設けられているヘッドユニットに設けられて前記実装ヘッドを昇降させるヘッド昇降装置であって、
前記実装ヘッドを昇降させるための昇降部材と、
いずれか下降させる1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降部材を選択的に位置させる選択部と、
前記昇降部材を昇降させる昇降部と、
を備え、
前記昇降部材は、鉛直線周りに回転する本体部と、前記本体部の外周縁部から水平方向に張り出している昇降片と、を有し、
n個の前記実装ヘッドは前記鉛直線を中心とする円周上に等間隔に配されており、
前記昇降部材の一度の下降によって下降させられる前記実装ヘッドの数とそれらの前記実装ヘッドの相対的な位置関係とを表す異なる下降パターンの数がmであるとき、前記本体部が前記鉛直線周りにn等分されてn個の大区画に区画されているとともに、各前記大区画がそれぞれ前記鉛直線周りにm等分されてm個の小区画に区画されており、各前記大区画の同じ位置にある前記小区画同士を1つの小区画グループとして各前記小区画グループにそれぞれ異なる1つの前記下降パターンが割り当てられており、前記小区画グループ毎に当該小区画グループに割り当てられている前記下降パターンに応じて前記昇降片が設けられており、
前記選択部は前記昇降部材を回転させることによっていずれか下降させる1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降片を選択的に位置させる、ヘッド昇降装置。 - 部品を保持及び開放するn(n≧3)個の実装ヘッドが昇降可能に設けられているヘッドユニットに設けられて前記実装ヘッドを昇降させるヘッド昇降装置であって、
前記実装ヘッドを昇降させるための昇降部材と、
いずれか下降させる1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降部材を選択的に位置させる選択部と、
前記昇降部材を昇降させる昇降部と、
を備え、
n個の前記実装ヘッドは1列に配された3つの前記実装ヘッドであり、
前記昇降部材は、鉛直線周りに回転する本体部と、前記本体部の外周縁部から水平方向に張り出している3つの昇降片であって、いずれか隣り合う2つの前記実装ヘッドの上方に同時に位置すること及び3つの前記実装ヘッドの上方に同時に位置することが可能な第1の昇降片、一方の端にある前記実装ヘッドの上方及び中央の前記実装ヘッドの上方にそれぞれ排他的に位置することが可能な第2の昇降片、並びに、中央の前記実装ヘッドの上方及び他方の端にある前記実装ヘッドの上方にそれぞれ排他的に位置することが可能な第3の昇降片からなる3つの昇降片とを有しており、
前記第2の昇降片と前記第3の昇降片とが両端の2つの前記実装ヘッドの上方に同時に位置することが可能であって、
前記選択部は前記昇降部材を回転させることによっていずれか下降させる1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降片を選択的に位置させる、ヘッド昇降装置。 - 前記ヘッドユニットにはn個の前記実装ヘッドからなる組が複数組設けられており、
前記組毎に前記昇降部材及び前記選択部を備えている、請求項1または2に記載のヘッド昇降装置。 - 前記選択部は駆動源を用いて前記昇降部材を選択的に位置させるものであり、2以上の前記選択部によって1の前記駆動源が共有されている、請求項3に記載のヘッド昇降装置。
- 前記実装ヘッドを軸周りに回転させる回転駆動部を有し、
前記選択部は前記回転駆動部の回転駆動力を利用していずれか下降させる1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降部材を選択的に位置させる、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のヘッド昇降装置。 - 部品を保持及び開放するn(n≧3)個の実装ヘッドが昇降可能に設けられているヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットに設けられている請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のヘッド昇降装置と、
を備える表面実装機であって、
各前記実装ヘッドに保持されている複数の前記部品を下から撮像する撮像部を備え、
前記撮像部によって複数の前記部品を下から撮像するとき、前記選択部は下面が前記撮像部の被写界深度より上に位置している前記部品を保持している1以上の前記実装ヘッドの上方に前記昇降部材を位置させ、前記昇降部はそれらの前記実装ヘッドに保持されている前記部品の下面が前記被写界深度内に位置するように前記昇降部材を下降させる、表面実装機。 - 部品を保持及び開放するn(n≧3)個の実装ヘッドであって昇降可能に設けられている実装ヘッドと、
前記実装ヘッドを昇降させる請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のヘッド昇降装置と、
を備えるヘッドユニット。
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