JPH0245360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はチツプ状に形成された電子部品（以下
チツプ部品と呼ぶ）等をプリント基板等に装着す
る部品装着装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、チツプ部品等を、電子回路を構成する基
板上に装着する装置として、種類毎に部品供給装
置によつて供給位置へ送出され位置決めされたチ
ツプ部品をピツクアンドプレースユニツトにより
基板上へ１個づつ装着する装置が実用化されてい
る。

以下、第１〜５図において従来例を説明する。
第１図において、１は基板２を自動供給するため
のローダー装置で、このローダー装置１に準備さ
れた基板２は基板搬送爪３によりXYテーブル４
に供給され、Ｘ方向及びこのＸ方向に垂直なＹ方
向に位置決めされる。５はチツプ部品装着装置、
６は直線状に往復移動可能なチツプ部品供給部で
ある。

次にチツプ部品装着装置について第２〜４図で
説明する。図において、１０はチツプ部品供給部
６上のチツプ部品、１１はチツプ部品１０を吸着
する真空ノズルで、圧縮バネ１２を介してシヤフ
ト１３に摺動可能なように支持されている。シヤ
フト１３は中空で、１４のチユーブにより真空発
生源と結合している。シヤフト１３は上下摺動可
能なように支持されたシヤフト１５に固定されて
おり、レバー１６，１７，１８によりカム１９に
従つて上下運動を行なう。２０はカム１９と同軸
のカム、２１，２２は駆動伝達の為のレバーで、
ラツク２３に結合している。２４はラツク２３に
対するギアで、ラツク２３の前後運動によりシヤ
フト１３はシヤフト１５を中心に回転運動をす
る。

上記構成において、チツプ部品供給部６上のチ
ツプ部品１０は、真空ノズル１１により吸着され
たあと、矢印Ａのように上昇し、矢印Ｂのように
水平移動し、矢印Ｃのように下降して基板２上に
装着される。以上の工程で真空ノズル１１の動き
は、上下方向はシヤフト１３、シヤフト１５、レ
バー１６，１７，１８を介してカム１９により駆
動され、水平方向はギア２４、ラツク２３、レバ
ー２２，２１を介してカム２０により駆動され、
両方の運動の合成でチツプ部品の吸着、移動、装
着が行なわれる。

上述のチツプ部品装着装置による真空ノズル１
１とチツプ部品１０の装着動作の変位と装着荷重
を示したグラフが第５図である。第５図のグラフ
に示すように、駆動カムによる真空ノズル１１の
下死点と基板２とはチツプ部品１０の厚みのバラ
ツキや基板２のソリの為必ずしも一致せず、真空
ノズル１１は圧縮バネ１２にて付勢されているに
もかかわらず圧縮バネ１２による設定荷重以上の
衝撃荷重が第５図Ａ部のようにチツプ部品１０に
加わる。また第５図Ｂ部のように真空ノズル１１
がジヤンピングすることも確認されている。

以上のように、カム駆動によるチツプ部品装着
装置ではカムの変位量が一定であるため高精度、
高信頼性を必要とする装着動作を、対象のチツプ
部品の厚み等に対応できないという欠点を有して
いた。そのため装着できるチツプ部品の厚みに制
限があると共に厚みの薄いチツプ部品にクラツク
が発生する原因となつていた。また、真空ノズル
のジヤンピング等は、チツプ部品の装着精度を十
分にあげることができない原因となつていた。

また、カム駆動のため上下方向と水平方向の可
動部分以外に複数のカムとそれを駆動するモータ
が必要で装置全体を小型化することを困難にして
いた。またカムフオロワーをカムに追従させなけ
ればならず動作の高速化も困難であるという欠点
を有していた。

発明の目的 本発明は上記欠点に対し、チツプ部品の厚みの
バラツキや、チツプ部品の種類による厚みの変化
等に対応して、チツプ部品装着時の荷重をコント
ロール可能にし、装置全体を小型化すると共に動
作の高速化を可能にしたチツプ部品装着装置に関
するものである。

発明の構成 本発明は、チツプ状の部品等を電子回路基板等
へ装着する装置において、上下方向の駆動源とし
ての、部品を保持する真空ノズルを直接駆動する
リニアモータと、水平方向の移動のリニアモータ
を円弧状にした円弧モータとから構成されてお
り、部品の厚みにかかわらず部品装着時の荷重が
制御できると共に装置の小型化がはかれ、動作の
高速化も容易であるという特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第６〜９図は本発明の一実施例におけるチツプ
部品装着部を示すものである。１０１ａ，１０１
ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは永久磁石で、１０２
ａ，１０２ｂ，１０３，１０４，１０５，１０６
は純鉄のような透磁率の大きい材料によるヨーク
である。以上の永久磁石とヨークとで空隙１０７
ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄに一定の磁界
が生ずるような磁気回路を構成している。１０８
ａ，１０８ｂは線材を巻いたボビンで、電流が流
れることにより推力を発生する。１０８ａ，１０
８ｂのボビンには１０９ａ，１０９ｂのスライド
ボールベアリングと１１０ａ，１１０ｂのスライ
ドシヤフトが固定されており、そのスライドボー
ルベアリング１０９ａ，１０９ｂは１１１ａ，１
１１ｂのスライドシヤフトに、スライドシヤフト
１１０ａ，１１０ｂは、スライドボールベアリン
グ１１２により上下方向に摺動可能なように支持
されている。スライドシヤフト１１０ａ，１１０
ｂには部品保持部たとえばチツプ部品吸着用真空
ノズル１１３が固定されており、上端には真空発
生装置とをつなぐチユーブ１１４ａ，１１４ｂが
取りつけられている。ボビン１０８ａ，１０８ｂ
の上下運動の位置検出器として、ヨーク１０２
ａ，１０２ｂには１１５のブラケツトを介してリ
ニアポテンシヨメータ１１６ａ，１１６ｂが取り
つけられており、ボビン１０８ａ，１０８ｂには
１１７のブラシが取りつけられている。１０２
ａ，１０２ｂのヨークには１１８ａ，１１８ｂの
シヤフトエンドが取りつけられており、上記構造
のリニアモータの両端軸として回転可能なように
支持されている。

次に水平方向の運動をさせる円弧モータの構造
を説明する。１１９ａ，１１９ｂは磁極が対向す
るように着磁された永久磁石で、１２０ａ，１２
０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ、１２２は純鉄のよう
な透磁率の大きい材料によるヨークである。以上
の永久磁石とヨークとで空隙１２３ａ，１２３ｂ
に一定の磁界が生ずるような磁気回路を構成して
いる。１２４は線材を巻いたボビンで電流が流れ
ることにより推力を発生する。１２４のボビンは
１２５のブラケツトにより上下方向のリニアモー
タのヨーク１０２ｂに固定されているため１１８
ａ，１１８ｂのシヤフトエンドを中心とする円弧
運動を行なう。そのためヨーク１２２は円弧状の
形状をしていると共に、永久磁石１１９ａ，１１
９ｂ、ヨーク１２０ａ，１２０ｂは円弧運動の必
要ストローク内において空隙１２３ａ，１２３ｂ
が一定の磁界になるような形状をしている。この
円弧モータのヨークは磁束がもれないように１２
６の非磁性体材料であるスペーサを介して１２７
の本体に固定されている。本体１２７には精度よ
く傾斜面の加工をされたブロツク１２８が取付け
られており、上下リニアモータのヨーク１０２ｂ
に固定されたギヤツプセンサー１２９によつて円
弧方向の位置が検出可能なようになつている。

１３０は部品位置規正部本体で１３１のブラケ
ツトを介して１２７の本体に固定されている。１
３２は部品の位置規正を機械的に行なう部品位置
規正部で回転可能なように部品位置規正本体１３
０に支持されている。部品位置規正部１３２は１
３３のブラケツトにより本体１２７に固定された
１３４のパルスモータと１３５のタイミングベル
トで結合されており360°任意の角度に回転可能と
なつている。

以上のように構成されたチツプ部品装着部につ
いて、以下その動作を説明する。

上記円弧モータは45°回転往復を繰り返すよう
に動き、スライドシヤフト１１０ａが部品供給部
から部品位置規正部１３２まで、スライドシヤフ
ト１１０ｂが部品位置規正部１３２から基板まで
の部品移載を行なう。（第９図） 第１０図はチツプ部品装着部のタイミングチヤ
ートで、Ａ，Ｂの縦軸はスライドシヤフト１１０
ａ，１１０ｂの高さ、Ｃの縦軸は円弧モータの角
度で、Ａ，Ｂ，Ｃ共横軸は時間である。

TAOはスライドシヤフト１１０ａの原点位置
状態で、リニアモータへの位置指令によりスライ
ドシヤフト１１０ａは、チツプ部品を吸着する為
に下降する工程TA１、チツプ部品への衝突スピ
ードを一定にする速度制御工程TA２、チツプ部
品を吸着する工程TA３、吸着した部品を搬送位
置まで上昇する為の上昇位置決め工程TA４を経
て搬送位置状態TA５となる。このときタイミン
グチヤートＣのTC１に示すように円弧モータが
45°回転して位置決めされ、チツプ部品は搬送さ
れる。搬送完了後はチツプ部品を部品位置規正部
へ装着する工程となる。スライドシヤフト１１０
ａは、チツプ部品を装着する為に下降する工程
TA６、チツプ部品への衝突スピードを一定にす
る速度制御工程TA７、チツプ部品を装着する工
程TA８、次のチツプ部品を吸着する為の上昇工
程TA９を経て原点位置状態TA１０となる。こ
のとき円弧モータがチツプ部品搬送時とは逆方向
に45°回転して位置決めされTC′２、チツプ部品
の部品供給部から部品位置規正部までの吸着、搬
送、装着の１サイクルが終わる。

次に部品位置規正部１３２で位置決めされたチ
ツプ部品を基板へ装着する工程を説明する。部品
供給部から部品位置規正部へチツプ部品を移載す
るスライドシヤフト１１０ａと、部品位置規正部
から基板までチツプ部品を移載するスライドシヤ
フト１１０ｂとは水平方向の搬送の為の円弧モー
タが同一のものであるので基本的にスライドシヤ
フト１１０ａ，１１０ｂの両軸は同期している。
スライドシヤフト１１０ａの各工程TA０〜TA
１０はそのままスライドシヤフト１１０ｂの各工
程TB０〜TB１０へあてはまる。しかし上下方
向のリニアモータはそれぞれ独立しているので各
工程TA０〜TA１０，TB０〜TB１０において
最適の値でチツプ部品を移載することが可能であ
ると共に、チツプ部品の形状の変化（例えば部品
の厚み）に対して各工程の値を最適な値とするこ
とが可能である。

第１１図はチツプ部品を装着するときの真空ノ
ズルの位置と、チツプ部品に加わる荷重を示すグ
ラフであるが、チツプ部品の装着を、衝突スピー
ドを一定にする速度制御工程（Ａ部）で行なつて
いる為、チツプ部品への荷重が衝撃荷重ではなく
適正な値にコントロールされている。速度制御工
程を、対象チツプ部品の厚み、材質、基板の高さ
のバラツキ等にあわせて設定することにより適正
な荷重でチツプ部品を装着することを可能にして
いる。

チツプ部品の水平搬送に、１２０，１２１，１
２２のヨーク、１１９のマグネツト、１２４のボ
ビンからなる揺動型リニアモータを使用している
が、45°の揺動角の両端で精度よく位置決め可能
で、両端間の移動速度が大きく、モータ自体の大
きさも小さい最適な駆動源である。モータの制御
方式も上下方向の２軸のリニアモータと同じもの
でよく、チツプ部品装着部の制御部がモジユール
化された構成となる利点を備えている。

第１２図は上記チツプ部品装着部を備えたチツ
プ部品装着機である。１５１は基板を自動供給す
るローダー装置、１５２は基板搬送爪、１５３は
基板をチツプ部品装着部と相対的に移動可能な
XYテーブル、１５４は直線状に往復移動可能な
チツプ部品供給部、１５５は前記チツプ部品装着
部である。この実施例の場合左右対称にチツプ部
品装着部が配置されており、２つのチツプ部品装
着部１５５は同時にチツプ部品を装着するため、
生産性はチツプ部品装着部が１つの場合の２倍に
なる。１５６はチツプ部品装着機の操作パネルと
各種メツセージを表示するモニターテレビであ
る。

なお、上記実施例ではチツプ部品装着部が２つ
の場合であるが、チツプ部品装着部と、チツプ部
品仮固定用接着剤塗布装置又はクリーム状半田塗
布装置を組みあわせたチツプ部品装着装置とする
ことができる。

発明の効果 以上のように本発明はチツプ部品保持部を直接
駆動するリニアモータを設けることにより、大き
さや材質等の異なる種々なチツプ部品に対応し
て、動作速度や荷重等を最適な装着条件にして装
着することができる。その為チツプ部品装着の信
頼性も高く、装着動作もプログにあわせて可変で
あるという実用的効果の大きい特徴を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のチツプ部品装着装置の全体の斜
視図、第２図は第１図のチツプ部品装着装置のヘ
ツド部の部分断面図、第３図は同装着装置駆動部
の平面図、第４図は同正面図、第５図は従来例の
部品に対する荷重と真空ノズルの下降変位の時間
を示したグラフ、第６図は本発明の一実施例の部
分断面の正面図、第７図は同部分断面の平面図、
第８図は同右側面図、第９図は同斜視図、第１０
図は同装着部のタイミングチヤート図、第１１図
は本発明の一実施例での部品に対する荷重と真空
ノズルの下降変位の時間を示したグラフ、第１２
図は本発明の一実施例のチツプ部品装着装置全体
の斜視図である。 １１ａ，１１ｂ……スライドシヤフト、１１３
……チツプ部品吸着用真空ノズル、１３２……部
品位置規正部、１５３……Ｘ−Ｙテーブル、１５
４……部品供給部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 部品供給部から吸着ノズルにて部品を吸着
   し、プリント基板上に装着してなる部品装着装置
   において、前記吸着ノズルをリニアモータにより
   上下方向に摺動可能とした部品装着装置。