JPH09223898A - 表面実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品装着時におけるノズル昇降動作の無駄を
なくして実装効率を高める。 【解決手段】 ヘッドユニット１に搭載したノズル部材
３を切換えバルブ１８によるエアシリンダ１０へのエア
の給排切換えに応じて昇降させるとともに、ノズル部材
３に対する負圧の供給をオンオフバルブ２１により断続
するようにした。また、ノズル部材３が下降端領域に到
達したときにノズルシャフト３ａに装着されたベアリン
グ５を検出する下降端センサ７と、ノズル部材３が下降
端に達する直前でベアリング５を検出する負圧制御セン
サ８とを設け、部品装着時には、この負圧制御センサ８
の検出に基づいてオンオフバルブ２１をオフして負圧を
遮断するようにした。負圧制御センサ８は、ノズル部材
３が下降端位置に達したときに部品吸着状態が解除され
得るタイミングでベアリング５を検出するように配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品供給部と部品
装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに昇降自
在に装備されたノズル部材により部品を吸着してプリン
ト基板に装着するように構成された表面実装機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、部品供給部と所定の作業位置
に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能な
ヘッドユニットに部品吸着用のノズル部材を昇降、かつ
回転可能に搭載し、このノズル部材に供給される負圧に
より電子部品を吸着して部品供給部からプリント基板上
に移送して装着するようにした表面実装機は一般に知ら
れている。

【０００３】この種の実装機では、ノズル部材が下降端
領域にセットされたままヘッドユニットが移動すると部
品供給部の設備、あるいはプリント基板上に装着された
部品等とノズル先端が干渉する虞れがある。そのため、
通常はノズル部材が下降端領域に達したことを検出する
センサを設け、このセンサによるノズル部材の検知に基
づいてヘッドユニットの移動を制御するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の実装機では、
吸着部品をノズル部材から切り離してプリント基板上に
装着すべくノズル部材が下降端領域に達する所定のタイ
ミングで負圧を遮断して部品吸着状態を解除することが
要求されるが、上記のような従来の装置ではノズル部材
の下降端領域への到達がセンサによって検知されること
から、一般には、これを利用して負圧断続用のバルブを
制御するようにしている。

【０００５】ところが、このような制御では、バルブの
応答性の改良などにより現在では上記所定のタイミング
で負圧を遮断することができない。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、部品装着時におけるノズル昇降動作の
無駄をなくして実装効率を高めることができる表面実装
機を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面実装機
は、移動可能なヘッドユニットに部品吸着用のノズル部
材を昇降自在に装備し、上記ノズル部材により部品供給
部から部品を吸着してプリント基板に装着するように構
成された表面実装機において、ヘッドユニットに対する
ノズル部材の相対的な高さ位置を検知する検知手段と、
この検知手段による高さ位置の検知に基づいて上記ノズ
ル部材に対する部品吸着用の負圧の供給を断続する断続
手段とを備え、上記検知手段は、ノズル部材が下降端領
域に達したとき及びノズル部材が所定高さ位置に達した
ときにノズル部材をそれぞれ検知するように構成され、
上記断続手段は、部品装着動作におけるノズル部材の下
降時であって、検知手段による上記所定高さ位置へのノ
ズル部材の到達の検知に基づいて上記負圧を遮断するよ
うに構成されてなるものである。

【０００８】この表面実装機によれば、下降端位置より
上方の位置に到達したノズル部材の検知に基づいて断続
手段が作動させられるため、ノズル部材が下降端位置に
達するタイミングで部品吸着状態を解除することが可能
となる。

【０００９】特に、上記ヘッドユニットに設けられる上
下一対のセンサと、上記ノズル部材に設けられる各セン
サ共通の被検出部とから上記検知手段を構成したり、あ
るいは上記ヘッドユニットに設けられるセンサと、上記
ノズル部材に設けられる上記センサに対する上下一対の
被検出部とから上記検知手段を構成すれば、簡単構成で
上記作用を得ることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１１】図１は本発明の実施の形態に係る表面実装
機（以下、実装機と略す）のヘッドユニットを概略的に
示している。このヘッドユニット１は、所定の作業位置
に保持されたプリント基板の上方において平面的に移動
可能に設けられており、搭載された部品吸装着のための
ノズル部材３によりＩＣ等の電子部品を部品供給部から
プリント基板上に移送して装着するように構成されてい
る。

【００１２】上記ノズル部材３は、中空のノズルシャフ
ト３ａと、その下端部に着脱可能に装着されるノズル３
ｂとから構成されており、ノズルガイド４を介してヘッ
ドユニット１のフレーム２に上下動及び回転可能に取付
けられている。つまり、フレーム２にノズルガイド４が
回転可能に取付けられ、このノズルガイド４に上記ノズ
ルシャフト３ａが上下動可能に嵌合されている。

【００１３】上記ノズルシャフト３ａには、その上部に
ベアリング５が取付けられるとともに、その下方部にス
プリング６が装着されており、このスプリング６により
ベアリング５を介してノズルシャフト３ａが上方に付勢
されている。ベアリング５の外輪部は、上記ノズルシャ
フト３ａの上下動に伴い、上記フレーム２に形成された
鉛直方向のガイド２ａに沿って摺接するようになってお
り、これによってノズル昇降時のノズルシャフト３ａの
振れが抑えられるようになっている。

【００１４】また、ノズルシャフト３ａに対向する位置
には、上下一対のセンサがフレーム２に取付けられてお
り、ノズルシャフト３ａの下降に伴いこれらのセンサに
より上記ベアリング５が順次検出されるようになってい
る。具体的には、ノズル部材３が下降端領域に達したと
きにベアリング５を検出する下降端センサ７と、この下
降端センサ７とは他に配置され、ノズル部材３が所定高
さでベアリング５を検出する負圧制御センサ８とが設け
られている。

【００１５】負圧制御センサ８は、負圧断続用の後記オ
ンオフバルブ２１をノズル部材３の下降動作に同期させ
て作動させるべく上記ベアリング５を検出するもので、
ノズル部材３が丁度下降端位置に達したときに部品吸着
状態が解除され得るようなタイミングで上記ベアリング
５を検出するように、ノズル３の下降速度や、応答時
間、すなわちベアリング検出後、実際に負圧が遮断され
てノズル先端から部品が切り離されるまでの時間的な遅
れ等を考慮して設けられている。

【００１６】なお、上記各センサ７，８は、例えば発光
部と受光部とを備えた光学式のセンサからなり、ベアリ
ング表面で反射した光を受光部で受光することによりベ
アリング５を検出するようになっている。

【００１７】上記ノズル部材３の配設箇所の上方には、
エアシリンダ１０が設けられ、これがフレーム２に一体
に組み込まれるとともに、図外のエア供給源に接続され
て上記エアシリンダ１０に対するエアの給排を切換える
エアシリンダ駆動用の切換えバルブ１８が設けられてい
る。そして、上記ノズル部材３のノズルシャフト上端が
上記エアシリンダ１０の内部に突入させられている。

【００１８】上記エアシリンダ１０は、その内部にピス
トン１１を備えるとともに、このピストン１１の上方及
び下方に圧力室１２，１３をそれぞれ有しており、これ
らの圧力室１２，１３が、それぞれポート１４，１５及
び給排通路１６，１７を介して上記切換えバルブ１８に
接続されている。そして、エア供給源で生成されたエア
がエアシリンダ１０に供給されながら上記各圧力室１
２，１３に対するエアの給排が切換えバルブ１８により
切替えられることによって、上記ピストン１１が昇降す
るようになっている。具体的には、上側の圧力室１２に
エアが供給されつつ下側の圧力室１３からエアが排出さ
れる上記切換えバルブ１８のオン状態のときにピストン
１１が下降し、逆に下側の圧力室１３にエアが供給され
つつ上側の圧力室１２からエアが排出される切換えバル
ブ１８のオフ状態のときにピストン１１が上昇するよう
になっている。

【００１９】上記ピストン１１の下端部には筒状のスリ
ーブ１１ａが一体に設けられており、エアシリンダ１０
内に突入させられたノズル部材３のノズルシャフト上端
部がこのスリーブ１１ａに回転自在に挿入されている。

【００２０】また、上記エアシリンダ１０の上方には負
圧導入口２３が設けられており、この負圧導入口２３
が、フレーム２に一体に設けられた負圧供給路２０及び
オンオフバルブ２１を介して図外の負圧供給源に接続さ
れている。そして、負圧供給源で生成された負圧が負圧
導入口２３、エアシリンダ１０のピストン１１の内部を
介してノズル部材３に供給されるとともに、ノズル部材
３への負圧供給が上記オンオフバルブ２１により断続さ
れるようになっている。また、上記負圧供給路２０には
負圧量検出センサ２２が介設されており、これにより供
給負圧量が管理されるようになっている。このヘッドユ
ニット１では、このように負圧供給路２０やオンオフバ
ルブ２１等を直接ヘッドユニット１のフレーム２に設け
て負圧供給系をノズル近傍に集結させ、これによりノズ
ル部材３への負圧供給の断続、あるいは供給量調整時の
応答性を高め得るようになっている。

【００２１】なお、図示を省略しているが、上記ヘッド
ユニット１には、サーボモータを駆動源とするベルト伝
動機構が搭載されており、このベルト伝動機構に上記ノ
ズルガイド４を介してノズルシャフト３ａが連結される
ことにより、上記サーボモータの正逆回転駆動に応じて
ノズル部材３が回転させられるようになっている。

【００２２】ところで、上記ヘッドユニット１を装備す
る表面実装機には、図示を省略しているがマイクロコン
ピュータを構成要素とするコントローラが設けられてお
り、上記ヘッドユニット１の下降端センサ７、負圧制御
センサ８、切換えバルブ１８及びオンオフバルブ２１等
は全てこのコントローラに電気的に接続されている。そ
して、実装時には、このコントローラにより以下のよう
にヘッドユニット１が制御される。

【００２３】すなわち、実装動作が開始されると、先ず
ヘッドユニット１が部品供給部の上方に配置され、上記
切換えバルブ１８がオンされる。これによりエアシリン
ダ１０においてピストン１１が下降させられるととも
に、このピストン１１の下降に伴いベアリング５を介し
てノズルシャフト３ａが押し下げられ、ノズル部材３が
下降端位置まで移動させられる。また、ノズル部材３が
下降を開始するタイミングで上記オンオフバルブ２１が
オン（連通状態）され、これによりノズル部材３への負
圧の供給が開始される。こうして、ノズル部材３が下降
端位置に達すると、負圧が部品に作用して部品の吸着が
行われる。

【００２４】そして、部品の吸着が完了すると、すなわ
ち下降端センサ７により上記ベアリング５が検出されて
ノズル部材３の下降端位置への到達が検知されると、こ
れに同期して上記切換えバルブ１８がオフに切替えら
れ、これによってピストン１１が上昇させられるととも
に、スプリング６の付勢力によりノズルシャフト３ａが
ピストン１１に追従して上昇端位置まで移動させられ
る。これにより部品がノズル部材３に吸着されたまま、
部品供給部からピックアップされる。なお、切換えバル
ブ１８のオフ後、所定時間以上ベアリング５が下降端セ
ンサ７に継続して検出されている場合には、エアシリン
ダ１０の駆動系等に異常が生じたとして部品装着のため
のヘッドユニット１の移動が行われることなく、例えば
ランプ、ブザー等の報知手段によりオペレータ等へ報知
される。

【００２５】部品供給部から部品がピックアップされる
と、次いでヘッドユニット１がプリント基板の上方に移
動させられて上記切換えバルブ１８がオンされる。これ
によりノズル部材３が下降端位置まで移動させられる。
また、このときノズル部材回転のための上記ベルト伝動
機構が併せて作動させられることにより部品の回転方向
の位置決めが行われる。

【００２６】そして、図２に実線で示すようにノズル部
材３の下降に伴い上記負圧制御センサ８によってベアリ
ング５が検出されると、上記オンオフバルブ２１がオフ
に切換えられノズル部材３への負圧の供給が遮断され、
これにより部品がノズル部材３から切り離されてプリン
ト基板に装着される。このとき、負圧制御センサ８が上
述のようにノズル３の下降速度や、負圧供給の遮断によ
って部品吸着状態が解除されるまでの応答遅れ時間等を
考慮して配置されているため、ノズル部材３が丁度下降
端位置（図２中の二点鎖線に示す位置）に達したときに
部品吸着状態が解除されて部品がプリント基板上に装着
される。

【００２７】そして、部品装着が完了すると、これに同
期して切換えバルブ１８がオフに切換えられてノズル部
材３が上昇端位置まで移動させられ、その後、次の部品
吸着のためにヘッドユニット１が部品供給部に移動させ
られる。このとき、切換えバルブ１８がオフされた後、
所定時間以上下降端センサ７によりベアリング５が継続
して検出されている場合には、部品吸着時と同様に、ヘ
ッドユニット１の移動が行われることなくオペレータ等
へ報知される。

【００２８】以上説明したように、上記実装機では、ノ
ズル部材３の下降端領域への到達検知と、部品装着時の
負圧供給の遮断制御、すなわちオンオフバルブ２１のオ
フへの切換え制御とが別々のセンサ（下降端センサ７、
負圧制御センサ８）によるベアリング５の検出に基づい
て行われるとともに、ノズル部材３が丁度下降端位置に
達したときに部品吸着状態が解除され得るようなタイミ
ングで上記ベアリング５を検出するように、上記負圧制
御センサ８がノズル部材３の下降速度や応答時間等を考
慮して設けられているため、従来のこの種の装置のよう
に部品装着時にノズル部材を下降端位置に待機させる必
要がない。そのため、このような待機時間が不要となる
分だけサイクルタイムを短縮することができ、これによ
り実装効率をより良く高めることができる。

【００２９】なお、上記ヘッドユニット１は、本発明の
実装機に適用されるヘッドユニットの一例であって、そ
の具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜
変更可能できる。

【００３０】例えば、上記ヘッドユニット１では、ノズ
ルシャフト３ａに装着されたベアリング５を下降端セン
サ７及び負圧制御センサ８でそれぞれ検出するようにし
ているが、例えば、ノズルシャフト３ａに上下一対の被
検出片を装着し、ノズル部材３の下降に応じてフレーム
２に固定した単一のセンサでこれらの各被検出片を順次
検出するようにしてもよい。この場合、下側の検出片の
検出に基づいて負圧供給の遮断制御を行い、上側の検出
片の検出に基づいてノズル部材３の下降端位置への到達
を検知するようにすればよい。

【００３１】また、上記実施形態では、ヘッドユニット
１に搭載した１本のノズル部材３により部品の実装を行
う表面実装機を例に説明したが、本発明は、多数のノズ
ル部材をヘッドユニットに搭載して多数の部品を連続し
て装着するような表面実装機にも適用することが可能で
ある。このように多くのノズル部材３を備えた実装機で
は、ノズル部材毎に上記のような待機時間が不要となる
ため、より効果的にサイクルタイムを短縮することがで
き有利である。

【００３２】さらに、上記実施形態では、下降端センサ
７及び負圧制御センサ８として光学式のセンサを用いて
いるが、センサの種類もこのような光学式のセンサに限
られるものではなくノズル周辺の構造等に応じて適宜選
定するようにすればよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ヘッド
ユニットに対するノズル部材の相対的な高さ位置を検知
する検知手段と、この検知手段による高さ位置の検知に
基づいてノズル部材に対する部品吸着用の負圧の供給を
断続する断続手段とを設け、ノズル部材が下降端領域に
達したとき及びノズル部材が所定高さ位置に達したとき
にノズル部材を検知するように検知手段を構成するとと
もに、検知手段による上記所定高さ位置へのノズル部材
の到達の検知に基づいて負圧供給を遮断するように上記
断続手段を構成したので、負圧の遮断による部品吸着状
態の解除を、丁度ノズル部材が下降端位置に達するタイ
ミングで行うことが可能である。そのため、ノズル部材
の下降端位置への検知に基づいて負圧の遮断制御を行っ
ていた従来のこの種の装置に比べると部品装着時におけ
るノズル昇降動作に無駄がなく、より良く実装効率を高
めることができる。

【００３４】特に、このような装置において、ヘッドユ
ニットに設けられる上下一対のセンサと、上記ノズル部
材に設けられる各センサ共通の被検出部とから上記検知
手段を構成したり、あるいは上記ヘッドユニットに設け
られるセンサと、上記ノズル部材に設けられる上記セン
サに対する上下一対の被検出部とから上記検知手段を構
成すれば、簡単な構成で上記作用を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面実装機に適用されるヘッドユ
ニットを示す断面略図である。

【図２】下降動作中のノズル部材と下降端センサ及び負
圧制御センサとの関係を示す要部拡大図である。

【符号の説明】

１ ヘッドユニット ２ フレーム ３ ノズル部材 ３ａ ノズルシャフト ３ｂ ノズル ７ 下降端センサ ８ 負圧制御センサ １０ エアシリンダ １１ ピストン １８ 切換えバルブ ２１ オンオフバルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能なヘッドユニットに部品吸着用
   のノズル部材を昇降自在に装備し、上記ノズル部材によ
   り部品供給部から部品を吸着してプリント基板に装着す
   るように構成された表面実装機において、ヘッドユニッ
   トに対するノズル部材の相対的な高さ位置を検知する検
   知手段と、この検知手段による高さ位置の検知に基づい
   て上記ノズル部材に対する部品吸着用の負圧の供給を断
   続する断続手段とを備え、上記検知手段は、ノズル部材
   が下降端領域に達したとき及びノズル部材が所定高さ位
   置に達したときにノズル部材をそれぞれ検知するように
   構成され、上記断続手段は、部品装着動作におけるノズ
   ル部材の下降時であって、検知手段による上記所定高さ
   位置へのノズル部材の到達の検知に基づいて上記負圧を
   遮断するように構成されてなることを特徴とする表面実
   装機。
2. 【請求項２】 上記検知手段は、上記ヘッドユニットに
   設けられる上下一対のセンサと、上記ノズル部材に設け
   られる各センサ共通の被検出部とから構成されてなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の表面実装機。
3. 【請求項３】 上記検知手段は、上記ヘッドユニットに
   設けられるセンサと、上記ノズル部材に設けられる上記
   センサに対する上下一対の被検出部とから構成されてな
   ることを特徴とする請求項１記載の表面実装機。