JPH04246896A - ワーク実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばチップ等の電
子部品をプリント基板上に正しく装着できるようにした
ワーク実装装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子部品をプリント基板上に装着
する電子部品装着装置としては、例えば、特開昭６２−
１１４２９０号公報記載のものが知られている。

【０００４】即ち、回転可能なテーブルの周縁に配置さ
れた上下動可能な吸着ヘッドを吸着ステーションの位置
においてテーブルを停止した後に下降させ、チップ等の
ワークを吸着した後、再び上昇させる。次にテーブルを
所定量回転させワークを保持した吸着ヘッドを装着ステ
ーションまで移動して停止させ、再度吸着ヘッドを下降
させてプリント基板上に装着する実装運動を繰返す構造
となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く従来のワ
ーク実装装置にあっては、吸着ヘッドによるワークの吸
着時、及び装着時においてテーブルの回転を一時停止さ
せる間欠運動を繰返すため、テーブルが停止している間
、ロス時間につながる等作業能率の面で望ましくなかっ
た。

【０００６】そこで、この発明は連続回転しながらワー
クの保持及びワークの装着が行なえると共に、しかも、
ワークを正しい位置に確実に置けるようにし、装着精度
の高いワーク実装装置を提供することを目的としている
。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、駆動手段により連続回転する
回転ドラムと、回転ドラムの外周面に設けられ、この外
周面に沿って旋回可能なワーク保持部材と、ワーク保持
部材を回転ドラムの回転に対応して所定の旋回運動させ
、この旋回運動中にワーク保持部材のワークの保持時及
びワークを離す解除時とを制御する制御部とを備えたワ
ーク実装装置であって、前記ワーク保持部材を、回転ド
ラムの回転軌跡まで進退させる回転ヘッド進退手段とを
備えている。また、回転ヘッド進退手段にかえて、前記
ワーク保持部材の先端軌跡が、回転ドラムの回転軌跡内
で、かつ、ワークの保持及び解除時には前記回転軌跡に
沿うよう回転ヘッドを前記回転ドラムのドラム中心から
放射方向に延長された軸線に対し所定角度変位させるこ
とも可能である。

【０００９】

【作用】かかるワーク実装装置によれば、連続回転する
回転ドラムの回転に対応して回転ヘッドは旋回運動を繰
返す。この旋回運動中に、制御部からの指令信号により
ワーク保持部材はワークの供給部からワークを保持した
まま移動し、ワーク設置部においてワークの保持を解除
する。

【００１０】このワークの装着時、ワーク保持部材の先
端は、回転ドラムの回転軌跡に沿う運動となるため装着
位置の位置づれは起きず正しい装着が可能となる。また
、正確な吸着が行なえるようになる。

【００１１】一方、吸着から装着までの一連の動作は連
続回転しながら行なわれるためロス時間がなくなり、作
業能率の向上が図れる。

【００１２】

【実施例】以下、図１乃至図９の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。

【００１３】図１において、１はワーク実装装置３の機
体を示している。機体１には、回転可能なドラム軸５に
装着支持された回転ドラム７と、回転ドラム７の外周縁
に沿って吸着ステーションとなる固定されたワーク供給
部、（以下供給テーブル９と称す）と、装着ステーショ
ンとなる移動可能なワーク設置部、（以下ＸＹテーブル
１１と称す）がそれぞれ配置されている。

【００１４】供給テーブル９は、回転ドラム７の外周縁
に沿って円弧状に配置された形状となっていて、チップ
等のワークＰが放射方向に複数配列されている。なお、
ワークＰはフイダーＴから順次吸着位置に送り込まれる
ようになっている。

【００１５】ＸＹテーブル１１は第１のモータＭ１ａに
よって前後イ方向と、モータＭ１ｂにより左右ロ方向と
に移動可能となっており、ＸＹテーブル１１の上面には
第２のモータＭ２　によって矢印ハ方向に搬送移動させ
る実装コンベア１３が搭載されている。この実装コンベ
ア１３は、左右両側に配置され第３のモータＭ３　によ
り矢印ニ方向に搬送可能な搬入コンベア１５の終端部と
、第４のモータＭ４　により矢印方向に搬送可能な搬出
コンベア１７の始端部に対して前記ＸＹテーブル１１の
左右ロ方向の移動により接近し、搬入コンベア１５上に
ある待機状態のプリント基板１９を受取り、実装完了後
、搬出コンベア１７上に送り出すように機能する。

【００１６】一方、回転ドラム７は、機体１に搭載され
た第５のモータＭ５により伝導ベルト２０を介してドラ
ム軸５に回転動力が伝達されることで矢印ホ方向に連続
回転する。

【００１７】回転ドラム７の外周面には、ドラム中心か
ら放射方向に延長されたドラム軸線αと直交する複数の
回転ヘッド２１が装着されている。

【００１８】なお、回転ヘッド２１は同一機能部材で構
成されているため一箇所の回転ヘッド２１について説明
する。

【００１９】回転ヘッド２１は、後述する回転ヘッド進
退手段２２によりドラム軸線αに沿って進退可能となっ
ている。さらに、図４に示す如く大きさの異なる吸着ノ
ズル２３が放射方向に９０度の間隔を有して４箇所に設
けられると共に、回転ヘッド２１を同一姿勢のまま回転
運動させるヘッド姿勢制御機構１４５を有している。

【００２０】吸着ノズル２３は、図２、図４に示す如く
真空ポンプ２６とパイプ２９を介して連通し、パイプ２
９に設けられた開閉弁３１を開閉制御することで吸着ノ
ズル２３の真空圧により吸着及び吸着解除が可能となっ
ている。

【００２１】パイプ２９は開閉弁３１と共に回転ドラム
７と一緒に回転すると共に一端は、前記回転ヘッド２１
の背面側と接触し合う円板体１４７の連通孔１４９と接
続している。この連通孔１４９は、前記円板体１４７が
ばね１５０等の付勢手段によって付勢されることで、回
転ヘッド２１を例えば、９０度回転させた時、吸着ノズ
ル２３側に設けられた通路１５２と常に対向し連通し合
う位置に設けられている。

【００２２】また、パイプ２９の他端は、ドラム軸５の
上部に設けられた取出口３７と接続し、取出口３７は、
前記真空ポンプ２６と連絡通路１５１を介して連通して
いる。連絡通路１５１の基端部は、前記真空ポンプ２６
と連通し合う固定スリーブ１５３側の通路１５５と連通
し合う周方向に開口するリング状の取出口１５７となっ
ていて、ドラム軸５が回転しても取出口１５７と通路１
５５の接続状態が常に確保されるようになっている。

【００２３】ヘッド姿勢制御機構１４５は、スリーブ軸
１９３に固定されたリンク１６９と、同リンク１６９に
よりスリーブ軸１９３のまわりを公転する第１軸１５９
、第２軸１６１、第３軸１６３を有する。第１軸１５９
は、第２軸１６１の内側に回転自在に配置されており、
その一端は、吸着ノズル駆動プーリ１６５が、他端には
サイドギヤ６３がそれぞれ装着され、サイドギヤ６３に
は前記吸着ノズル２３の基部に装着されたピニオンギヤ
６５が噛み合っている。

【００２４】第２軸１６１は、第３軸１６３の内側に回
転自在に配置されると共に一端が、前記回転ヘッド２１
に、他端が回転ヘッド駆動プーリ１６７にそれぞれ装着
している。

【００２５】第３軸１６３は外側軸となるもので一端に
はリンク１６９が嵌挿固着されている。

【００２６】第３軸１６３の他方には、前記円板体１４
７の胴部が回転可能に装着されており、円板体１４７の
胴部にはプーリ１７１が設けられている。このプーリ１
７１は４重軸を構成する中心の固定軸１７７に固着され
た最終プーリ１７３とベルト１７５を介して連結状態が
確保されている。

【００２７】４重軸を構成する前記固定軸１７７は、一
方が、前記リンク１６９に嵌挿された後述するスリーブ
軸１９３に支持されると共に、他方は、前記回転ドラム
７に固着された支持フレーム７ａに固定支持されている
。

【００２８】吸着ノズル駆動プーリ１６５及び回転ヘッ
ド駆動プーリ１６７は、第２、第３の伝導経路６９，７
１の最終プーリ１８１，１７９とそれぞれベルト１８３
を介して伝導状態が確保されている。したがって、最終
プーリ１７９，１８１が停止した状態において第１の伝
導径路４３によりリンク１６９が回転することで回転ヘ
ッド２１が自転しながら公転する遊星機構が構成される
ようになる。

【００２９】また、回転ヘッド駆動プーリ１６７、吸着
ノズル駆動プーリ１６５及び円板体１４７のプーリ１７
１と、前記最終プーリ１７９，１８１，１７３の各プー
リ比は１：１の関係に設定されている。

【００３０】したがって、前記遊星機構と相まって回転
ヘッド２１は、固定リンク軸１７７を中心として吸着作
動用の吸着ノズル２３が常に下を向いた同一姿勢の回転
運動が得られるようになっている。

【００３１】第１の伝導経路４３は、図２に示す如くブ
ラケットを介して回転ドラム７に支持された第６のモー
タＭ６　からの動力と、回転ドラム７からの動力が差動
装置１８５を介して同時に入力される伝導系となってい
る。

【００３２】即ち、差動装置１８５は、一般にハーモニ
ック装置と呼ばれており、回転ドラム７に保持され、第
６のモータＭ６　の動力を出力用のベベルギヤ１８７に
伝達するモータ伝達系と、前記固定スリーブ１５３に固
着されたリングギヤ１８９と伝達ギア１９１が噛み合い
、伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９の周囲を自転しな
がら公転することで回転ドラム７からの動力をベベルギ
ヤ１８７に伝達する回転ドラム伝達系の２つの伝達機構
を有する構造となっている。

【００３３】出力用のベベルギヤ１８７は、前記固定軸
１７７が貫通され、４重軸の第２の軸となるスリーブ軸
１９３に設けられたベベルギヤ１９８と噛み合っている
。

【００３４】したがって、第６のモータＭ６　のオフ時
において、回転ドラム７が矢印ホ方向に回転することで
、伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９と噛み合いながら
外側を自転しながら公転すると、その回転動力は各ベベ
ルギヤ１８７，１９８を介して前記スリーブ軸１９３に
反時計方向の回転動力として伝達されるようになる。こ
の結果、回転ヘッド２１の吸着ノズル２３は図３に示す
サイクロイド曲線Ｎを描いて上下動するピックアップ運
動を繰返すようになる。

【００３５】一方、回転ドラム７の回転中において、第
６のモータＭ６　の作動制御により回転ドラム７の回転
方向と同じ向きの回転動力を差動装置１８５に与えるこ
とで、前記のピックアップ運動の周期を長くすることが
できる。

【００３６】この点についてさらに具体的に説明すると
、この実施例にあっては、供給テーブル９からＸＹテー
ブル１１まで１８０度移動する間、下向きの吸着ノズル
２３は図６に示す如く反時計方向に約５回の回転運動す
るよう設定されている所から、例えば、４回転分の回転
動力を差動装置１８５に与えるよう第６のモータＭ６　
の作動制御を行なうことで図３に示す如く吸着ノズル２
３はほぼ１８０度で２回下降する１サイクルＬのサイク
ロイド曲線Ｎを描くピックアップ運動が得られるように
なる。このピックアップ運動は、回転ドラム７の矢印ホ
方向の回転による吸着ノズル２３先端の速度と、回転ヘ
ッド２１の反時計方向の回転による吸着ノズル２３先端
の速度とが一致するよう回転比が設定されているため、
吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度となり支障のな
い吸着動作が可能となる。したがって、例えば３回転分
あるいは４．５　回転分というように回転制御を第６の
モータＭ６　によって制御することでサイクロイド曲線
ＮのサイクルＬを長くしたり短くすることが可能となり
、供給テーブル９の全領域にわたってワークＰのピック
アップ動作が行なえるようになる。

【００３７】さらに、スリーブ軸１９３は、回転ヘッド
進退手段２２により軸線αに沿って進退可能となってい
る。即ち、スリーブ軸１９３にカム溝１１１を有するカ
ム体１１３が固着される一方、カム体１１３のカム溝１
１１には支持フレーム７ａに固定支持されたカム突起１
１５が臨んでいる。これにより、カム体１１３が回転す
ることで、カム溝１１１とカム突起１１５とによりスリ
ーブ軸１９３、即ち、回転ヘッド２１は、軸心方向（図
４矢印）への進退が可能となる。カム体１１３のカム溝
１１１は、回転ドラム７の回転軌跡βに対して吸着ノズ
ル２３の先端が外側へ突出しないよう制御するカム面と
なっている。

【００３８】つまり、吸着ノズル２３は、図６に示す如
く下向きの状態で旋回する所から、図７に示すように軸
線αの上の吸着・装着点に対し、最大で、回転ヘッド２
３の半径分外側へ移動する軌跡を描くため、図９に示す
ように回転ヘッド２１が軸線αの回りに回転する過程に
おいて、回転ヘッド２１の回転軌跡に対して構造上ε分
外へ張り出す形状となる。このため、例えば、装着、あ
るいは、吸着完了後に、点線で示す不規則な軌跡を描く
不安定な運動となるが、進退運動によって不規則な運動
が吸収され回転軌跡βに沿う安定した装着動作が（点鎖
線）が可能となる。

【００３９】なお、スリーブ軸１９３に装着されたベベ
ルギヤ１９８は、前後のストッパー１１７により軸心方
向への動きが拘束されると共にキー１１９によりスライ
ド自在に嵌挿され、差動装置１８５のベベルギヤ１８７
との噛み合いに支障が起きない様になっている。

【００４０】第２の伝導経路６９は、回転ドラム７に支
持された第７のモータＭ７　の動力が入力プーリ１９５
を介して吸着ノズル駆動プーリ１６５に入力されるワー
クＰの姿勢制御用の伝導系となっている。

【００４１】入力プーリ１９５は、４重軸の第４の軸と
なる前記最終プーリ１８１のスリーブ軸１９８に固着さ
れ、第７のモータＭ７　のモータプーリ１９７と伝導ベ
ルトを介して伝導状態が確保されている。

【００４２】第３の伝導経路７１は、回転ドラム７に支
持された第８のモータＭ８　の動力が、入力プーリ２０
１を介して回転ヘッド駆動プーリ１６７に入力される吸
着ノズル２３の選択用の伝導系となっている。

【００４３】入力プーリ２０１は、４重軸の第３の軸と
なる前記最終プーリ１７９のスリーブ軸２００に固着さ
れると共に第８のモータＭ８　のモータプーリ２０３と
伝導ベルト２０５を介して伝導している。

【００４４】したがって、第８のモータＭ８　の作動制
御により、回転ヘッド２１に約９０度回転する回転動力
が与えられることで吸着ノズル２３の選択が可能となる
。

【００４５】一方、図２においてＳＬは制御部を示して
いる。制御部ＳＬには、入力側に、ワークの保持状態を
確認する画像認識装置等の視覚センサあるいは、回転ド
ラム７の回転角を検知する回転角センサ等からの各種情
報が入力され、出力側からは入力側から入力される情報
に基づき指令信号を出力し、前記開閉弁３１の開閉時間
や、第１から第８のモータＭ１　…Ｍ８　のオン、オフ
時間を作動制御する機能を有している。

【００４６】次に動作について説明する。

【００４７】矢印ホ方向に連続回転する回転ドラム７に
対して下向きの吸着ノズル２３は同一姿勢のまま図６に
示す如く反時計方向に回転運動を続ける。この時、制御
部ＳＬからの指令信号に基づいて吸着ノズル２３は最下
降位置から最下降位置までの周期Ｌが長いサイクロイド
曲線Ｎを描いて上下動する。この時、最下降時において
吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度となるため供給
テーブル９からワークＰを支障なく吸着し、サイクロイ
ド軌跡を描いてＸＹテーブル１１まで移動した後、プリ
ント基板１９の上面においてワークＰの保持を解除する
実装運動を繰返す。

【００４８】この実装運動時において、吸着ノズル２３
は、カム溝１１１とカム突起１１５とにより進退し回転
ドラム７の回転軌跡βに沿う運動が確保されるため指定
された位置にワークＰを正確に置けるようになる。また
、正確にワークＰの保持ができるようになる。

【００４９】図１０から図１２までは、回転ヘッド進退
手段２２にかわる別の実施例を示したものである。この
実施例にあっては、前記吸着ノズル２３の先端軌跡が、
回転ドラム７の回転軌跡β内で、かつ、ワークＰの保持
及び解除時に、前記回転軌跡βに沿うよう回転ヘッド２
１を軸線αに対し所定角度変位させてある。

【００５０】即ち、４重軸を構成する前記中心の固定リ
ンク軸１７７をθ分傾斜させると共に下向きの吸着ノズ
ル２３は、図１０に示す如く鉛直姿勢となるよう取付け
ることで達成している。この角度θは、回転ドラム７の
回転軌跡βに沿って吸着ノズル２３の先端軌跡Εが楕円
を描くよう設定されている。

【００５１】したがって、矢印ホ方向に連続回転する回
転ドラム７に対して下向きの吸着ノズル２３は同一姿勢
のまま図６に示す如く反時計方向に回転運動を続ける。 この時、制御部ＳＬからの指令信号に基づいて吸着ノズ
ル２３は最下降位置から最下降位置までの周期Ｌが長い
サイクロイド曲線Ｎを描いて上下動する。この時、最下
降時において吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度と
なるため供給テーブル９からワークＰを支障なく吸着し
、サイクロイド軌跡を描いてＸＹテーブル１１まで移動
した後、プリント基板１９の上面においてワークＰの保
持を解除する実装運動を繰り返す。

【００５２】この実装運動時において、図１１に示す如
く吸着ノズル２３は、回転軌跡βに沿う運動が確保され
るため、指定された位置にワークＰを正しく置けるよう
になる。また、正確な吸着が可能となる。

【００５３】一方、第８のモータＭ８　を作動制御し、
第３の伝導経路７１を介して最終プーリ１７９に動力を
伝達すれば回転ヘッド２１が９０度回転し、ワークＰの
大きさに対応した吸着ノズル２３の選択が行なえるよう
になる。これら一連の動作において、回転ドラム７は連
続回転状態が確保されているためロス時間は発生しない
。

【００５４】また、サイクロイド曲線Ｎの周期Ｌの長さ
を制御すれば、供給テーブル９の全領域にわたって供給
されるワークＰを吸着し、吸着したワークＰをＸＹテー
ブル１１上のプリント基板１９に対して回転ドラム７を
停止させることなく装着作業が行なえるようになる。こ
の結果、タクトタイムが短縮し稼働率が向上する。

【００５５】なお、この実施例ではワークの保持に真空
圧の吸着手段を用いているが、この手段に限定されるも
のではなく、電磁石等の他の手段を利用しても可能であ
る。また、電子部品以外のワークに適用してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のワー
ク実装装置によれば、保持時及び装着時において、ワー
ク保持部材の先端を、回転ドラムの回転軌跡に沿う運動
軌跡が確保できるため、精度の高い装着、吸着状態が得
られる。また、サイクロイド曲線を描いて上下動するワ
ーク保持部材によって回転ドラムを連続回転させた状態
で、ワークの保持及び装着ができるためロス時間がなく
なり、作業能率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク実装装置の概要平面図

【図２
】要部の概要切断説明図

【図３】サイクロイド曲線を描いた説明図

【図４】回転
ヘッドの取付状態を示した切断面図

【図５】図４の平面
図

【図６】回転ヘッドの動作説明図

【図７】回転ヘッドの説明図

【図８】吸着ノズルの概要説明図

【図９】吸着ノズルの動きを示した説明図

【図１０】回
転ヘッドを所定角度変位させた概要説明図

【図１１】図
１０の吸着ノズルの動きを示した説明図

【図１２】吸着
ノズルの概要説明図

【符号の説明】

７　　回転ドラム ２１　　回転ヘッド ２３　　吸着ノズル（ワーク保持部材）２２　　回転ヘ
ッド進退手段 Ｐ　　ワーク ＳＬ　　制御部 Ｍ５　　　モータ（駆動手段） α　　軸線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　駆動手段により連続回転する回転ドラ
   ムと、回転ドラムの外周面に設けられ、この外周面に沿
   って旋回可能なワーク保持部材と、ワーク保持部材を回
   転ドラムの回転に対応して所定の旋回運動させ、この旋
   回運動中にワーク保持部材のワークの保持時及びワーク
   を離す解除時とを制御する制御部とを備えたワーク実装
   装置であって、前記ワーク保持部材を、回転ドラムの回
   転軌跡まで進退させる回転ヘッド進退手段とを備えてい
   ることを特徴とするワーク実装装置。
2. 【請求項２】　　駆動手段により連続回転する回転ドラ
   ムと、回転ドラムの外周面に設けられ、この外周面に沿
   って旋回可能なワーク保持部材と、ワーク保持部材を回
   転ドラムの回転に対応して所定の旋回運動させ、この旋
   回運動中にワーク保持部材のワークの保持時及びワーク
   を離す解除時とを制御する制御部とを備えたワーク実装
   装置であって、前記ワーク保持部の先端軌跡が、回転ド
   ラムの回転軌跡内で、かつ、ワークの保持時及び解除時
   に前記回転軌跡に沿うようワーク保持部材の旋回中心を
   前記回転ドラムのドラム中心から放射方向に延長された
   軸線に対し所定角度変位させたことを特徴とするワーク
   実装装置。