JPH0864994A - 電子部品の実装方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定ストロークで吸着ノズルを高速で昇降さ
せる既定ストローク動作と、吸着ノズルを任意の可変ス
トロークで昇降させる任意ストローク動作とを使い分け
ることを可能とし、多様な電子部品の基板への装着を適
正に実行可能とする。 【構成】 吸着ノズル８を下部に有する昇降軸９を上下
用カムにより昇降駆動する装着ヘッド１を用いて基板に
電子部品７０を実装する場合において、上下用カム１０
２Ａを１回転させて前記吸着ノズル８を昇降駆動する既
定ストローク動作と、上下用カム１０２Ｂを任意角度回
転させ前記吸着ノズルの下降動作途中で停止させてから
逆転させて前記吸着ノズルを上昇させる可変ストローク
動作とを選択可能な構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多様な電子部品をプリ
ント基板等の基板上に高速で実装するための電子部品の
実装方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に対する相対位置を変える
ことができる装着ヘッドに吸着ノズルを昇降自在に設
け、電子部品を吸着ノズルで保持し、それをプリント基
板上に搭載する電子部品の実装装置が従来より知られて
いる。

【０００３】この種の電子部品の実装装置を用いて、そ
の吸着ノズルで保持された電子部品をプリント基板上に
搭載する際、電子部品の種類によってその厚さが異なる
ため、多様な電子部品を最適条件でプリント基板面に実
装しようとしても、吸着ノズルの上下動作パターンが１
つだけでは最適条件を満足する部品実装は実現できな
い。

【０００４】このため、従来は主に次の２つの方法で実
装時の吸着ノズルの上下動作を変化させている。

【０００５】（１） 吸着ノズルの上下ストロークはカ
ム動作等で一定のまま、吸着ノズルの高さを任意にシフ
トする（この方法を開示するものとしては特公平３−２
４０７９号や特開昭６３−１６０４００号がある。）。

【０００６】（２） 吸着ノズルを昇降駆動する駆動レ
バーの長さ、支点位置関係を任意に変化させることで吸
着ノズルの上下ストローク量を調整する（この方法を開
示するものとしては特公平４−４７４８０号や特開平１
−２６１８９８号がある。）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品の
実装装置において、電動機駆動による上下用カムの動作
で吸着ノズルを上下させることは、高速動作のために必
要不可欠である。単純に吸着ノズルの高さやストローク
調整のみを考えれば、ボール螺子等を用いた直動機構、
或はリニアモータを使用すれば可能であるが、高速で往
復運動させるには不利であるし、また機構が大型化しコ
スト高になり易い。吸着ノズルの高速動作のためにカム
動作とした場合には、上述した（１），（２）の方法で
は高さやストロークの調節機構が途中に入るため、吸着
ノズル上下動作用のモータ（電動機）の他に、調節のた
めの任意角度で位置決めできるモータが別に必要とな
り、機構も複雑でコスト高となる嫌いがある。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、上下用カムを１回転させて所定ストロークで吸着ノ
ズルを高速で昇降させる場合と、同じ又は異なる上下用
カムを用いて電子部品厚さに合わせた高さまで吸着ノズ
ルを下降させて当該上下用カムを停止し、そこから逆転
することで吸着ノズルを上昇させて任意ストロークで上
下動作させる場合とを使い分けることを可能とし、多様
な電子部品の基板への装着を適正に実行可能な電子部品
の実装方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第１発明に係る電子部品の実装方法は、吸着ノ
ズルを下部に有する昇降軸を上下用カムにより昇降駆動
する装着ヘッドを用いて基板に電子部品を実装する場合
において、前記上下用カムを１回転させて前記吸着ノズ
ルを昇降駆動する既定ストローク動作と、前記上下用カ
ムを任意角度回転させ前記吸着ノズルの下降動作途中で
停止させてから逆転させて前記吸着ノズルを上昇させる
可変ストローク動作とを選択可能としたことを特徴とし
ている。

【００１０】また、本願の第２発明に係る電子部品の実
装方法は、吸着ノズルを下部に有する昇降軸を上下用カ
ムにより昇降駆動する装着ヘッドを用いて基板に電子部
品を実装する場合において、前記昇降軸を昇降駆動する
上下用カムを複数種設け、それらの複数種の上下用カム
の中から選択された上下用カムを１回転させて前記吸着
ノズルを昇降駆動する既定ストローク動作と、前記複数
種の上下用カムの中から選択された同じ又は別の上下用
カムを任意角度回転させ前記吸着ノズルの下降動作途中
で停止させてから逆転させて前記吸着ノズルを上昇させ
る可変ストローク動作とを選択可能としたことを特徴と
している。

【００１１】本願第３発明に係る電子部品の実装装置
は、吸着ノズルを下部に有する昇降軸を昇降自在に設け
て、該昇降軸を上下用カムにより昇降駆動する装着ヘッ
ドを備えた構成において、正回転及び逆回転が可能な駆
動源を設けて、前記上下用カムを回転駆動し、前記上下
用カムを１回転させて前記吸着ノズルを昇降駆動する既
定ストローク動作と、前記上下用カムを任意角度回転さ
せ前記吸着ノズルの下降動作途中で停止させてから逆転
させて前記吸着ノズルを上昇させる可変ストローク動作
とを、選択的に実行可能としている。

【００１２】本願第４発明に係る電子部品の実装装置
は、吸着ノズルを下部に有する昇降軸を昇降自在に設け
て、該昇降軸を上下用カムにより昇降駆動する装着ヘッ
ドを備えた構成において、上下用カムを複数種設けると
ともに、それらの上下用カムのうちの１つを選択する選
択手段を設け、正回転及び逆回転が可能な駆動源を設け
て、それらの複数種の上下用カムを回転駆動し、前記選
択手段で選択された上下用カムを１回転させて前記吸着
ノズルを昇降駆動する既定ストローク動作と、前記選択
手段で選択された同じ又は別の上下用カムを任意角度回
転させ前記吸着ノズルの下降動作途中で停止させてから
逆転させて前記吸着ノズルを上昇させる可変ストローク
動作とを、選択的に実行可能としている。

【００１３】上記第３又は第４発明に係る電子部品の実
装装置において、前記装着ヘッドの移動方向に平行にス
プライン軸を配設し、該スプライン軸に嵌合するスプラ
インナットを前記装着ヘッドの本体にて回転自在に保持
し、該スプラインナットに前記上下用カムを設けるとと
もに、前記装着ヘッドの本体に前記上下用カムに従動す
るカムフォロアを設けて、前記スプライン軸に連動して
回転する前記上下用カムで前記カムフォロアを駆動し、
該カムフォロアで前記昇降軸を昇降駆動する構成として
もよい。

【００１４】

【作用】本発明の電子部品の実装方法及び装置において
は、装着ヘッドに対して昇降自在に設けられている吸着
ノズルを昇降駆動する場合に、上下用カムを１回転させ
て前記吸着ノズルを昇降駆動する既定ストローク動作
（一定ストローク動作）と、上下用カムを前記吸着ノズ
ルの下降動作途中で停止してから逆転して前記吸着ノズ
ルを上昇させる可変ストローク動作（任意ストローク動
作）とを選択できるため、厚さの異なる多様な電子部品
をプリント基板等の基板面に最適条件で（電子部品に加
わる衝撃を最少となるように）実装でき、実装後の電子
部品の品質を適正に維持することができる。

【００１５】また、複数種の上下用カムを設ける構成と
した場合には、実装する電子部品に応じて適切な上下用
カムを選択することができ、最適条件で実装可能な電子
部品の種類を広げることができる。

【００１６】さらに、前記装着ヘッドの移動方向に平行
にスプライン軸を配設し、該スプライン軸に嵌合するス
プラインナットを前記装着ヘッドの本体にて回転自在に
保持し、該スプラインナットに前記上下用カムを設ける
とともに、前記装着ヘッドの本体に前記上下用カムに従
動するカムフォロアを設けて、前記スプライン軸に連動
して回転する前記上下用カムで前記カムフォロアを駆動
し、該カムフォロアで前記昇降軸を昇降駆動する機構と
すれば、前記上下用カムの回転駆動源を前記スプライン
軸の端部側に設ければよく、前記装着ヘッド自体に設け
る必要が無くなり、装着ヘッドの軽量化が可能になり、
装着ヘッドを高速で移動させ得る。従って、電子部品の
実装装置における装着ヘッドの移動時間まで考慮したと
きの電子部品の装着速度を向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る電子部品の実装方法及び
装置の実施例を図面に従って説明する。

【００１８】図１乃至図５は本発明の実施例の主要構成
部分である装着ヘッド部分を示すものであり、図６乃至
図８は実施例の全体構成を示す。まず、本発明の実施例
の全体構成について説明する。これらの図において、１
は装着ヘッドであり、該装着ヘッド１の本体２を相互に
平行なガイド軸３、ボール螺子軸４及びボールスプライ
ン軸５が貫通している。これらのガイド軸３、ボール螺
子軸４及びボールスプライン軸５はＸ方向に配列支持さ
れるものであり、図１のように装着ヘッド１の本体２に
はガイド軸３に対し摺動自在に嵌合するスライド軸受６
が固定されるとともに、前記ボール螺子軸４に螺合する
ナット部材７が固定されている。ガイド軸３は装着ヘッ
ド１をＸ方向に摺動自在に支持するもので、ボール螺子
軸４はその回転により装着ヘッド１をＸ方向に駆動する
ためのものである。ボールスプライン軸５は、図１乃至
図３の如く吸着ノズル８を下部に有する昇降軸９を昇降
駆動するためのものである。昇降駆動に関する機構につ
いては後述する。

【００１９】図６乃至図８の全体構成から明らかなよう
に、前記装着ヘッド１は、基台１５上に設けられたＹ軸
駆動系１１とＹ軸駆動系１１によってＹ方向に駆動され
るＹ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂに設けられたＸ軸駆動
系１３とからなるＸ−Ｙ駆動機構１０でＸ−Ｙ方向に駆
動されるようになっている。

【００２０】ここで、Ｙ軸駆動系１１は、基台１５上に
水平でかつＹ方向に軸支された一対のＹ方向のボール螺
子軸２０Ａ,２０Ｂと、該ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂの
一端部にそれぞれ固着されたプーリー２１と、支持部材
２２を介して基台１５に固定されたＹ軸駆動モータ２３
と、該モータ２３の回転力をプーリー２４及びプーリー
２１を介して前記ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂに伝達す
るタイミングベルト２５と、ボール螺子軸２０Ａ,２０
Ｂにそれぞれ螺合しているＹ方向スライダ１２Ａ,１２
Ｂとを具備し、ボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂを等しい角
度回転させることで各Ｙ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂを
等量移動させる機能を持っている。

【００２１】前記Ｘ軸駆動系１３は、装着ヘッド１をＸ
方向に摺動自在に支持する前記ガイド軸３、装着ヘッド
１をＸ方向に駆動する前記ボール螺子軸４及び装着ヘッ
ド１が有する吸着ノズル８を昇降させるための前記ボー
ルスプライン軸５を前記Ｙ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂ
間に架設した構造を持ち、各軸３,４,５は水平面内で前
記Ｙ方向に直交するＸ方向に配列されている。前記ガイ
ド軸３はＹ方向スライダ１２Ａ,１２Ｂに固着され、ボ
ール螺子軸４及びボールスプライン軸５はＹ方向スライ
ダ１２Ａ,１２Ｂに回転自在に支持され、一端部に固着
されたプーリー３３,３４及びタイミングベルトを介し
それぞれＸ軸駆動モータ３０及び昇降駆動モータ３１の
回転力を受けるようになっている。各モータ３０,３１
はＹ方向スライダ１２Ａ上に搭載されている。ここで、
スプライン軸５を回転駆動する昇降駆動モータ３１に
は、任意の加速度及び位置で停止でき、かつ正回転及び
逆回転が可能な回転駆動源として機能するように ＡＣ
サーボモータを用いている。

【００２２】前記基台１５の台座４１上にはチップ部品
等の電子部品を供給するための部品供給部４０が多数配
列されている。また、プリント基板４５の搬送及び位置
決め保持を行う搬送部５０が装着ヘッド１の下方位置に
Ｘ方向に配設されている。

【００２３】図１乃至図５は装着ヘッド部分の機構を示
す。これらの図において、装着ヘッド１の本体２には、
図２及び図３に示す外筒体６０が固定され、この外筒体
６０の内側には軸受部６１を介し回転内筒体６２が回転
自在に支持されている。この回転内筒体６２の下部には
回転力を受けるためのベルト車(プーリー)６３が固着さ
れている。回転内筒体６２には前記昇降軸９が上下方向
に摺動自在に嵌入、貫通しており、かつ回転内筒体６２
と一体に回転するようになっている。

【００２４】前記昇降軸９は空気吸引のための空気吸引
用貫通穴６４を有しており、昇降軸９の上端には負圧源
（真空ポンプ等）へのホースを接続するための接続具６
５が螺着されている。昇降軸９の下端には吸着ノズル８
を着脱自在に連結するための連結筒６６が固着されてお
り、該連結筒６６の下部に吸着ノズル８が交換自在（但
し昇降軸９と一体的に回転する如く着脱自在）に装着さ
れている。ここで、連結筒６６による吸着ノズル８の保
持は、連結筒６６の外周に設けられたばね部材６７で連
結筒６６の内周より突出するように付勢された係止部材
６８が吸着ノズル８の上部嵌合部６９の凹部７１に係合
することによって行われる。連結筒６６の内周に吸着ノ
ズル８の上部嵌合部６９を嵌合した吸着ノズル８の装着
状態では、吸着ノズル８の空気吸引穴７２、連結筒６６
の内側、昇降軸９の空気吸引用貫通穴６４の経路で真空
吸引でき、吸着ノズル８の下端面にて電子部品７０を真
空吸着にて保持可能である。

【００２５】前記昇降軸９の上部の外周には、一対のフ
ランジ８１により係合用凹部８２を形成したフランジ付
部品８０が上下方向に摺動自在に嵌合されており、前記
接続具６５の取り付けと同時に昇降軸９の上端面に固定
されたワッシャ状ストッパ８３で上方位置が規制される
ようになっている。また、昇降軸９の上端寄り位置には
止めリング８４が固定されており、フランジ付部品８０
の溝８５の底面と止めリング８４との間に圧縮ばね８６
が配設されている。この圧縮ばね８６は昇降軸９の下降
動作にクッション効果を持たせるためのものであり、吸
着ノズル８の下端が部品供給部４０の電子部品の上面に
当たるとき、あるいは吸着ノズル８の保持している電子
部品が基板面に当たるときに圧縮ばね８６が縮むことで
衝撃を緩和する。吸着ノズル８の下端がフリーのとき
は、フランジ付部品８０は圧縮ばね８６の弾性でワッシ
ャ状ストッパ８３に当接した状態を維持し、フランジ付
部品８０と昇降軸９とは一体的に昇降する。

【００２６】図３の如く、装着ヘッド１の本体２には、
方向転換用モータ９０が取り付けられている。このモー
タ９０の回転軸に固定されたベルト車(プーリー)９１と
前記回転内筒体６２に取り付けられたベルト車６３との
間にタイミングベルト９２が巻掛けられており、これに
よりモータ９０の回転駆動力を回転内筒体６２を介し昇
降軸９及び吸着ノズル８に伝え、吸着ノズル８の下端面
で吸着保持された電子部品７０の回転方向の姿勢を変更
するようになっている。

【００２７】図１及び図４のように、前記ボールスプラ
イン軸５に嵌合しているスプラインナット１００は装着
ヘッド１の本体２に固定された軸受１０１にて回転自在
に保持されており、該スプラインナット１００にノズル
上下用カム１０２Ａ，１０２Ｂ及び供給部駆動カム１０
３が固着されている。２種類のノズル上下用カム１０２
Ａ，１０２Ｂは、それぞれ異なるカム曲線を有してお
り、ノズル上下用カム１０２Ａは、１回転することによ
りそのカム曲線で定まる既定ストローク（一定ストロー
ク）で昇降軸９及び吸着ノズル８を昇降駆動するための
ものであり、もう１つのノズル上下用カム１０２Ｂは、
１回転未満の回転角で逆転させて可変ストロークで昇降
軸９及び吸着ノズル８を昇降駆動するためのものであ
る。

【００２８】カム曲線の異なる２種類のノズル上下用カ
ム１０２Ａ，１０２Ｂのいずれかに従動するカムフォロ
アとしてのノズル上下移動用レバー１０４は、図５のよ
うに、揺動支点Ｐとなる支点軸１０５に対し軸受１０６
で回転自在に取り付けられており、該レバー１０４の中
間突部に枢着されたローラー１１０が上下用カム１０２
Ａに当接するようになっている。図３のように、レバー
１０４の先端部に枢着されたローラー１１１は前記昇降
軸９に装着されたフランジ付部品６８の係合用凹部６７
に対し上下駆動可能な如く係合しており、レバー１０４
先端部と本体２との間に、前記ローラー１１０を前記上
下用カム１０２Ａに圧接させる向きに付勢するエアーシ
リンダ１１２が配設されている。すなわち、エアーシリ
ンダ１１２の本体部は装着ヘッド１の本体２にピン１１
３で枢着され、エアーシリンダ１１２のピストンロッド
先端部にレバー１０４の先端が連結（枢着）されてい
る。このエアーシリンダ１１２は内部に圧縮空気を供給
したときに引っ張りばねと同様に機能する。

【００２９】図５のように、前記支点軸１０５には切り
換えレバー１１５が固着されるとともにピニオン１１６
が固着されている。図１に示すように、切り換えレバー
１１５の下端部に枢着されたローラー１１７は上下用カ
ム１０２Ｂに当接可能であり、上端部に枢着されたロー
ラー１１８はノズル上下移動用レバー１０４の中間部の
ローラー当接部（庇状に折り曲げられた部分）１０４ａ
の下面に当接可能である。図２に示すように、装着ヘッ
ド１の本体２内には切換用エアーシリンダ１２０が配設
されており、図２及び図５に示すピニオン１１６は、エ
アーシリンダ１２０のピストン１２１に固着された切り
換え用ラック１２２と噛み合っている。なお、ラック１
２２は装着ヘッド１の本体２に一端が固定の圧縮ばね１
２３で押し下げ力を受けるようになっている（エアーシ
リンダ１２０が縮動状態に戻されるようになってい
る。）。

【００３０】前記切換用エアーシリンダ１２０が縮動状
態にあるときは、支点軸１０５は図１の左回り（反時計
回り）に回動した状態となり、切り換えレバー１１５は
上下用カム１０２Ｂから離れるとともにノズル上下移動
用レバー１０４のローラー当接部１０４ａからも離間
し、上下用カム１０２Ｂの動きはノズル上下移動用レバ
ー１０４に関係せず、ノズル上下移動用レバー１０４は
上下用カム１０２Ａのカム曲線に従って動作することに
なる。

【００３１】逆に、前記切換用エアーシリンダ１２０に
圧縮空気を供給して伸動状態とするときは、支点軸１０
５は図１の右回り（時計回り）に回動し、図１のよう
に、切り換えレバー１１５下端部のローラー１１７は上
下用カム１０２Ｂに当接（エアーシリンダ１２０の力で
圧接）するとともに切り換えレバー１１５の上端部のロ
ーラー１１８はノズル上下移動用レバー１０４のローラ
ー当接部１０４ａに当接することになり、上下用カム１
０２Ｂの動きがノズル上下移動用レバー１０４に伝達さ
れることになり、ノズル上下移動用レバー１０４は上下
用カム１０２Ｂのカム曲線に従って動作することにな
る。但し、ノズル上下移動用レバー１０４のローラー当
接部１０４ａからローラー１１８が離れないためには、
上下用カム１０２Ａで規定される昇降軸９の下降変位量
よりも上下用カム１０２Ｂで規定される下降変位量の方
が少ないという条件を満足する必要がある。なお、切り
換えレバー１１５を作動させるときは、エアーシリンダ
１１２を減圧しておき、上下用カム１０２Ｂに従動する
切り換えレバー１１５の動きにノズル上下移動用レバー
１０４か連動するように設定する。

【００３２】図１に示すように、装着ヘッド１の本体２
に支点軸１３０が枢支され、該支点軸１３０に供給部駆
動用レバー１３１が固着されている。該レバー１３１の
短尺アーム部１３２の先端部にはローラー１３３が枢着
されており、該ローラー１３３が前記供給部駆動カム１
０３に当接するようになっている。また、レバー１３１
の長尺アーム部１３４の先端部にはローラー１３５が枢
着されており、該ローラー１３５で図６の供給部４０
（例えばテープ上に電子部品を等間隔で配列したテープ
フィーダ等）を操作するようになっている。すなわち、
供給部４０を操作して新規の電子部品７０が供給部４０
の電子部品供給位置（吸着ノズル８による電子部品吸着
位置）に送られるようにする。なお、図２に示すよう
に、装着ヘッド１の本体２内に設けられたエアーシリン
ダ１４０のピストン１４１には、ラック１４２が固着さ
れており、該ラック１４２に前記支点軸１３０に固着さ
れたピニオン１４３が噛み合っている。このエアーシリ
ンダ１４０は内部に圧縮空気を供給することで短尺アー
ム部１３２の先端部のローラー１３３が前記供給部駆動
カム１０３に圧接する向きに付勢できる。

【００３３】ここで、前述した２種類のノズル上下用カ
ム１０２Ａ，１０２Ｂについて詳述する。

【００３４】ノズル上下用カム１０２Ａは、１回転する
ことによりそのカム曲線で定まる既定ストローク（一定
ストローク）で昇降軸９及び吸着ノズル８を昇降駆動す
るためのものであり、部品厚が薄く、抵抗やコンデンサ
のような標準チップ部品を高速で実装する場合に、昇降
駆動モータ３１を一定方向に一定速度で１回転したとき
に、最適な加速度条件で一定ストロークの上下運動を昇
降軸９がするように、変形台形曲線等のカム曲線が使用
されている。衝撃緩和やプリント基板４５への実装後の
品質よりも実装速度を重視する場合に使用する。電子部
品の厚さの差異は、ノズルクッション機構（フランジ付
部品８０と昇降軸９との間に介在するばね８６）で吸収
する。図９の曲線Ａで示される昇降変位曲線は、ノズル
上下用カム１０２Ａの場合における回転角と吸着ノズル
８の昇降変位との関係を表している。

【００３５】もう１つのノズル上下用カム１０２Ｂは、
部品厚が厚く、重量もあり、プリント基板面への着地の
衝撃を抑えたい場合や、ファインピッチ（微細なピッ
チ）のリード付き部品（ＩＣ部品）等を正確に高品質で
（リード変形を発生させずに）プリント基板のパターン
上に実装したい場合に使用するためのものであり、可変
ストローク動作を実行するようになっている。このノズ
ル上下用カム１０２Ｂの使用の際は、当該カムを１回転
未満の任意角度回転させて吸着ノズル８を部品厚さに適
した高さまで下降させてモータ３１を停止し、電子部品
をプリント基板上に実装後、そこからカムを逆転させて
吸着ノズル８の上昇動作に入る。ノズル上下用カム１０
２Ｂの回転角を制御することでストローク量が変化す
る。また、カム曲線は、等速度とし、起動、停止時の加
速度条件の設定は、モータの加減速制御のみで行う。こ
のようにすることで、吸着ノズル８が途中のどの高さで
停止しても加速度の条件はモータの設定条件と同じにな
り、部品別の制御が容易になる。図９の曲線Ｂで示され
る昇降変位曲線は、ノズル上下用カム１０２Ｂの場合に
おける回転角と吸着ノズル８の昇降変位との関係を表し
ており、ほぼ半回転するまでの間は吸着ノズル８の下降
量がカムの回転角に正比例する領域となっている。

【００３６】以上の実施例の構成において、装着ヘッド
１のＸ方向の移動はＸ方向のボール螺子軸４をＸ軸駆動
モータ３０で回転させることにより行うことができ、装
着ヘッド１のＹ方向の移動は、Ｙ軸駆動モータ２３によ
りＹ方向のボール螺子軸２０Ａ,２０Ｂを等角度回転さ
せ、Ｘ軸駆動系１３が搭載されたＹ方向ヘッド１２Ａ,
１２Ｂを等量移動させることにより行うことができる。
このとき、装着ヘッド１のＸ方向の移動は、装着ヘッド
１に昇降軸９の昇降のためのモータが搭載されておら
ず、軽量化されているため、高速で実行でき、充分応答
の良い装着ヘッド動作が可能となる。また、ノズル上下
用カム１０２Ａ，１０２Ｂの回転駆動は、スプライン軸
５を昇降駆動モータ（ＡＣサーボモータ）３１で回転さ
せることにより行うことができる。２種のノズル上下用
カム１０２Ａ，１０２Ｂのいずれか一方の選択は、図２
の切換用エアーシリンダ１２０で行うことができ、切換
用エアーシリンダ１２０に圧縮空気が供給されていない
状態（縮動状態）では既定ストローク動作用のノズル上
下用カム１０２Ａが選択され、切換用エアーシリンダ１
２０に圧縮空気が供給されている状態（伸動状態）では
可変ストローク動作用のノズル上下用カム１０２Ｂが選
択される。

【００３７】なお、それらのモータやエアーシリンダの
制御はＮＣ制御装置で実行することができる。

【００３８】図６の部品供給部４０の電子部品供給位置
に供給された電子部品をプリント基板４５に実装する動
作は以下の順に実行することができる。

【００３９】(1) Ｘ−Ｙ駆動機構１０により装着ヘッ
ド１を部品供給部４０の電子部品供給位置上に移動し、
吸着ノズル８の下降、上昇動作で該電子部品供給位置上
の電子部品７０を吸着保持する。このときの吸着ノズル
８及び昇降軸９の昇降駆動は、ノズル上下用カム１０２
Ａを選択して（切換用エアーシリンダ１２０を縮動状態
として）、その原点位置（図９のカム回転角０°の位置
であって吸着ノズル８の最上点に対応する位置）から１
回転させることによって行う。このようにノズル上下用
カム１０２Ａによる既定ストローク動作とするのは、電
子部品の厚みにかかわらず、電子部品の上面を部品供給
部４０側にて一定高さに揃えておくことができるからで
ある。

【００４０】(2) 吸着ノズル８で電子部品７０を吸
着、保持した後、Ｘ−Ｙ駆動機構１０で装着ヘッド１を
ＮＣ制御装置で指定された電子部品の装着座標位置に移
動させる。

【００４１】(3) 装着ヘッド１の装着座標位置への移
動動作とともに、２種のノズル上下用カム１０２Ａ，１
０２Ｂのいずれか一方を選択する動作を行う。すなわ
ち、切換用エアーシリンダ１２０に圧縮空気を供給せず
にノズル上下用カム１０２Ａを選択するか、切換用エア
ーシリンダ１２０に圧縮空気を供給してノズル上下用カ
ム１０２Ｂを選択する。ＮＣ制御装置には、プリント基
板に実装する各種電子部品の外形寸法と厚さと重量と耐
衝撃値とが予め記憶されており、上下用カム１０２Ａ，
１０２Ｂのいずれか一方の選択は、ＮＣ制御装置側にお
いて吸着ノズル８で吸着している電子部品の種類の認識
結果に基づいて実行することができる。なお、ノズル上
下用カム１０２Ｂを選択したときは、図１のノズル上下
移動用レバー１０４が切り換えレバー１１５の動きに連
動するようにエアーシリンダ１１２を幾分減圧する。

【００４２】(4) 基板面に装着すべき電子部品が標準
チップ部品等のノズル上下用カム１０２Ａを使用するも
のであれば、ノズル上下用カム１０２Ａを選択した後、
昇降駆動モータ３１でスプライン軸５を一定方向に一定
速度で１回転させる。すなわち、ノズル上下用カム１０
２Ａを原点位置（吸着ノズルの最上点に対応する位置）
から１回転し、原点位置にて停止する。この結果、カム
フォロアとしてのノズル上下移動用レバー１０４が揺動
支点Ｐを中心にして揺動し、カムの回転の前半で昇降軸
９に嵌合しているフランジ付部品８０が下降し、これと
ともに昇降軸９及び吸着ノズル８も下降して基板面に電
子部品を装着し、回転の後半で電子部品を解放して吸着
ノズル８を上昇させてその最上点位置に復帰させる。な
お、基板面に電子部品が当たるときの衝撃の吸収は、図
２及び図３のように昇降軸９とフランジ付部品８０との
間に設けられた圧縮ばね８６が縮むことによるクッショ
ン効果で行う。

【００４３】(5) 基板面に装着すべき電子部品が、部
品厚及び重量の大きな非標準チップ部品、リード付き部
品等であれば、上下用カム１０２Ｂを選択した後、ＮＣ
制御装置に予め記憶されている当該電子部品の外形寸法
と厚さと重量と耐衝撃値の記憶データを用いて、スプラ
イン軸５を介して上下用カム１０２Ａ，１０２Ｂを回転
駆動する昇降駆動モータ３１の回転角度と回転速度と加
減速時間と加速度の変化とをＮＣ制御装置にて制御す
る。すなわち、ノズル上下用カム１０２Ｂをその原点位
置から１回転未満の所定角度回転させ、これに従動する
切り換えレバー１１５を介しノズル上下移動用レバー１
０４をノズル上下用カム１０２Ｂに従って揺動させ、昇
降軸９及び吸着ノズル８を部品厚さに適した高さまで下
降させてモータ３１を減速、停止し、電子部品をプリン
ト基板上に実装後、電子部品を解放するとともにそこか
らカムを逆転させて吸着ノズル８を上昇させ原点位置に
戻る（吸着ノズル８を最上点とする）。この場合、ノズ
ル上下用カム１０２Ｂの回転角を制御することでストロ
ーク量を変化させ、可変ストローク動作が可能となる。
また、ノズル上下用カム１０２Ｂのカム曲線は、等速度
とし、起動、停止時の加速度条件の設定は、モータ３１
の加減速制御のみで行う。

【００４４】この実施例によれば、以下の効果を奏する
ことができる。

【００４５】(1) 吸着ノズル８の昇降動作を、従来装
置の如く上下用カムと駆動レバーとの動作伝達系の途中
に昇降駆動モータと別個に調節用モータを設けて複雑な
調整動作を行うことを不要にでき、１個の昇降駆動モー
タ３１と、複数のノズル上下用カム１０２Ａ，１０２
Ｂ、及び切換用エアーシリンダ１２０及びこれで作動さ
れる切り換えレバー１１５からなる単純な切換機構（カ
ムの選択手段として機能する）だけて各種電子部品に対
して最適なプリント基板への実装動作を実現できる。す
なわち、標準チップ部品のように実装後の品質があまり
問題とならない電子部品では、ノズル上下用カム１０２
Ａを１回転させて吸着ノズル８を高速で昇降駆動する既
定ストローク動作を実行して、実装動作の高速化を図る
ことができ、ＩＣ部品等の実装品質が問題となる電子部
品については、上下用カム１０２Ｂを所望角度だけ回転
させ吸着ノズル８の下降動作途中で停止させてから逆転
させて前記吸着ノズル８を上昇させる可変ストローク動
作を実行し、その際、吸着ノズル８の下降変位量だけで
なく部品下端が基板上面に達しノズルクッション機能が
働く直前の加速度制御までを含むきめ細かい設定を行っ
てプリント基板に対する実装時の衝撃を可能な限り小さ
くすることができる。この結果、ＩＣ部品等を対象とし
た可変ストローク動作においては、吸着ノズル８の下降
変位量、下降速度や、部品下端が基板上面に達し、ノズ
ルクッション機能が働く直前の加速度をそれぞれ制御す
ることで、電子部品に加わる衝撃を最小にし、実装後の
品質を最適にすることができ、例えば、ファインピッチ
（微細なピッチ）のリード付き部品（ＩＣ部品）等を正
確に高品質で（リード変形を発生させずに）プリント基
板のパターン上に実装できる。

【００４６】(2) 従来装置のような調節用モータが不
要であるため、吸着ノズル８の昇降動作の駆動系が簡単
であり、かつスプライン軸５を介して装着ヘッド１の外
部から昇降駆動モータ３１の回転を装着ヘッド１に伝達
するようにしており、装着ヘッド１を小型、軽量に構成
でき、装着ヘッド１を高速移動できる。従って、１個の
電子部品を部品供給部４０から取り出して、プリント基
板上の装着座標位置に装着するまでの時間を短縮でき
る。

【００４７】(3) ノズル上下用カム１０２Ｂを用いた
可変ストローク動作の場合、吸着ノズル８下降時の加速
度を含めた動作条件を、昇降駆動モータ３１の制御で細
かく行えるので、プリント基板に対する仮接合の条件
（接着剤を使用するか、クリームはんだを使用するか
等）が変わった場合も対処し易い。

【００４８】(4) 上下用カム１０２Ａ，１０２Ｂの切
り換えは、切り換えレバー１１５とエアーシリンダ１２
０等を用いた簡単な機構であり、装着ヘッド１を小型、
軽量化できる。

【００４９】なお、上記実施例では２種類のノズル上下
用カムを使用しているが、例えば、(1)同じ高速装着で
も吸着ノズル８の昇降ストロークが異なる、(2)同じス
トロークでも途中の加速度条件が異なる、(3)部品の基
板への実装時と部品供給部からの取り込み時とで変位曲
線が異なる等の理由で、２種以上のカムの切り換えを行
うようにしてもよい。

【００５０】また、切り換えレバー１１５と切換用エア
ーシリンダ１２０とによるカムの切換機構を例示した
が、(1)カムとこれに対応するカムフォロアとの組を複
数組設け、それらの中から適当な組を選択する、(2)昇
降軸９を昇降駆動するノズル上下移動用レバー１０４に
相当する駆動レバーとカムとを連結する副レバーがカム
の数だけ設けられており、その副レバーで選択動作を行
う、(3)カムフォロアとしての駆動レバーは１つとし、
これに対し複数のカムを軸方向に移動させて選択する等
の機構としてもよい。

【００５１】なお、同一のノズル上下用カムを用いて、
１回転による既定ストローク動作と、任意角度回転によ
る可変ストローク動作とを切り換えて実行してもよい。

【００５２】また、本発明は、装着ヘッドがＸ−Ｙ駆動
機構で動く構成であるが、装着ヘッドを固定としてプリ
ント基板をＸ−Ｙテーブルにて任意位置で位置決めする
場合にも適用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
の実装方法及び装置によれば、装着ヘッドに対して昇降
自在に設けられている吸着ノズルを昇降駆動する場合
に、上下用カムを１回転させて前記吸着ノズルを昇降駆
動する既定ストローク動作（一定ストローク動作）と、
上下用カムを前記吸着ノズルの下降動作途中で停止して
から逆転して前記吸着ノズルを上昇させる可変ストロー
ク動作（任意ストローク動作）とを選択できるため、厚
さの異なる多様な電子部品をプリント基板等の基板面に
最適条件で（電子部品に加わる衝撃を最少となるよう
に）実装でき、実装後の電子部品の品質を適正に維持す
ることができ、とくにファインピッチのリード付き部品
等を正確にリード変形を発生させずにプリント基板のパ
ターン上に実装する場合等に多大な効果を発揮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品の実装方法及び装置の実
施例における装着ヘッド部分を示す右側断面図である。

【図２】装着ヘッド部分の一部を省略した左側断面図で
ある。

【図３】装着ヘッド部分の正断面図である。

【図４】装着ヘッド部分の一部を断面とした平面図であ
る。

【図５】装着ヘッド内のノズル上下移動用レバー、切り
換えレバー及び支点軸部分を示す部分平断面図である。

【図６】実施例の全体構成を示す平面図である。

【図７】同じく一部を断面とした右側面図である。

【図８】同じく一部を断面とした左側面図である。

【図９】２種のノズル上下用カムの吸着ノズルの昇降変
位曲線を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 装着ヘッド ２ 本体 ３ ガイド軸 ４,２０Ａ,２０Ｂ ボール螺子軸 ５ ボールスプライン軸 ８ 吸着ノズル ９ 昇降軸 １０ Ｘ−Ｙ駆動機構 １１ Ｙ軸駆動系 １３ Ｘ軸駆動系 １５ 基台 ２３ Ｙ軸駆動モータ ３０ Ｘ軸駆動モータ ３１ 昇降駆動モータ ４０ 部品供給部 ４５ プリント基板 ５０ 搬送部 ７０ 電子部品 ８０ フランジ付部品 ８６ 圧縮ばね ９０ 方向転換用モータ １００ スプラインナット １０２Ａ，１０２Ｂ ノズル上下用カム １０４ ノズル上下移動用レバー １０５，１３０ 支点軸 １１２，１２０，１４０ エアーシリンダ １１５ 切り換えレバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズルを下部に有する昇降軸を上下
   用カムにより昇降駆動する装着ヘッドを用いて基板に電
   子部品を実装する電子部品の実装方法において、 前記上下用カムを１回転させて前記吸着ノズルを昇降駆
   動する既定ストローク動作と、前記上下用カムを任意角
   度回転させ前記吸着ノズルの下降動作途中で停止させて
   から逆転させて前記吸着ノズルを上昇させる可変ストロ
   ーク動作とを選択可能としたことを特徴とする電子部品
   の実装方法。
2. 【請求項２】 吸着ノズルを下部に有する昇降軸を上下
   用カムにより昇降駆動する装着ヘッドを用いて基板に電
   子部品を実装する電子部品の実装方法において、 前記昇降軸を昇降駆動する上下用カムを複数種設け、そ
   れらの複数種の上下用カムの中から選択された上下用カ
   ムを１回転させて前記吸着ノズルを昇降駆動する既定ス
   トローク動作と、前記複数種の上下用カムの中から選択
   された同じ又は別の上下用カムを任意角度回転させ前記
   吸着ノズルの下降動作途中で停止させてから逆転させて
   前記吸着ノズルを上昇させる可変ストローク動作とを選
   択可能としたことを特徴とする電子部品の実装方法。
3. 【請求項３】 吸着ノズルを下部に有する昇降軸を昇降
   自在に設けて、該昇降軸を上下用カムにより昇降駆動す
   る装着ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、 正回転及び逆回転が可能な駆動源を設けて、前記上下用
   カムを回転駆動し、前記上下用カムを１回転させて前記
   吸着ノズルを昇降駆動する既定ストローク動作と、前記
   上下用カムを任意角度回転させ前記吸着ノズルの下降動
   作途中で停止させてから逆転させて前記吸着ノズルを上
   昇させる可変ストローク動作とを、選択的に実行可能と
   したことを特徴とする電子部品の実装装置。
4. 【請求項４】 吸着ノズルを下部に有する昇降軸を昇降
   自在に設けて、該昇降軸を上下用カムにより昇降駆動す
   る装着ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、 上下用カムを複数種設けるとともに、それらの上下用カ
   ムのうちの１つを選択する選択手段を設け、正回転及び
   逆回転が可能な駆動源を設けて、それらの複数種の上下
   用カムを回転駆動し、前記選択手段で選択された上下用
   カムを１回転させて前記吸着ノズルを昇降駆動する既定
   ストローク動作と、前記選択手段で選択された同じ又は
   別の上下用カムを任意角度回転させ前記吸着ノズルの下
   降動作途中で停止させてから逆転させて前記吸着ノズル
   を上昇させる可変ストローク動作とを、選択的に実行可
   能としたことを特徴とする電子部品の実装装置。
5. 【請求項５】 前記装着ヘッドの移動方向に平行にスプ
   ライン軸を配設し、該スプライン軸に嵌合するスプライ
   ンナットを前記装着ヘッドの本体にて回転自在に保持
   し、該スプラインナットに前記上下用カムを設けるとと
   もに、前記装着ヘッドの本体に前記上下用カムに従動す
   るカムフォロアを設けて、前記スプライン軸に連動して
   回転する前記上下用カムで前記カムフォロアを駆動し、
   該カムフォロアで前記昇降軸を昇降駆動する請求項３又
   は４記載の電子部品の実装装置。