JPH10322095A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品のような部品をプリント基板のよう
な装着対象物に対して、部品の装着方向の大きさに応じ
て簡単にかつ確実に装着できる部品装着装置を提供する
こと。 【解決手段】 第１回転体２９を有し、回転カム１の回
転に応じて第１方向に往復移動自在の移動手段３０と、
第２回転体３０ａを有し、部品ＰＡを保持している部品
保持手段２３を押し付けるための押し付け手段３２と、
中間部に揺動するための支点３１が連結されている揺動
部材１２であって、移動手段３０の第１回転体２９を一
端側にかみ合わせ、かつ押し付け手段３２の第２回転体
３０を他端側にかみ合わせた揺動部材１２と、揺動部材
１２の支点の位置を、移動手段３０と押し付け手段３２
の関係において揺動部材１２に沿って移動することで、
移動手段３０の第１回転体２９と支点との間の第１距離
Ｓ１と、押し付け手段３２の第２回転体３０ａと支点と
の間の第２距離Ｓ２の比を変えるための駆動手段２４を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品を部品の装着
対象物に対して部品の装着方向の大きさに応じて部品を
押し付けて装着するための部品装着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】部品を部品の装着対象物に対して装着す
る装置としては、例えば電子部品を対象物であるプリン
ト配線板に対して実装する装置がある。この種の部品装
着装置では、次のような点を考慮しなければならない。
すなわち、電子部品の厚み（高さ）が、その電子部品の
種類によりまちまちであり、部品装着部がその電子部品
の厚みに応じて電子部品を確実に例えば吸着により保持
する必要がある。従来のこの種の部品装着装置として
は、吸着保持するノズルにスプリングを設定して、この
スプリングの力で電子部品の高さの違いを吸収する方式
のものがある。別の従来の部品装着装置としては、所謂
ＸＹテーブルのような２軸移動テーブルの上に設けられ
た基板固定部を、電子部品の高さに応じて上下させる方
式のものもある。更に、ノズルのストロークの下死点の
位置が、電子部品の高さの大小に応じて変えることがで
きるものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
高さの異なる電子部品を実装する３つの方式には、次の
ような問題がある。最初の方式であるノズルのスプリン
グで電子部品の高さの違いを吸収する方式では、背の高
い電子部品に対してはスプリングの力が大きく作用し過
ぎて、プリント基板に対して大きなダメージ、例えばプ
リント基板の反りが発生してしまう等の問題があり、電
子部品の実装の品質及び効率上の問題がある。また、Ｘ
Ｙテーブル上の基板固定部が電子部品の高さの違いに応
じて上下する方式のものでは、大きなプリント基板を精
密に均等に上下させる機構が複雑でしかも高価である。
更に、ノズルストロークの下死点での位置が、電子部品
の高さの違いに応じて変化する方式のものは、リンク部
品の数が非常に多く複雑であり、高価な機構である。そ
こで本発明は上記課題を解消し、電子部品のような部品
をプリント基板のような装着対象物に対して、部品の装
着方向の大きさに応じて簡単にかつ確実に装着できる部
品装着装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、部品を部品の装置対象物に対して、部品保持手
段により保持されている部品の装着方向の大きさに応じ
て部品を押し付けて装着するための部品装着装置におい
て、回転カムと、第１回転体を有し、回転カムの回転に
応じて第１方向に往復移動自在の移動手段と、第２回転
体を有し、部品を保持している部品保持手段を押し付け
るための押し付け手段と、中間部に揺動するための支点
が連結されている揺動部材であって、移動手段の第１回
転体を一端側にかみ合わせ、かつ押し付け手段の第２回
転体を他端側にかみ合わせた揺動部材と、揺動部材の支
点の位置を、移動手段と押し付け手段の関係において揺
動部材に沿って移動することで、移動手段の第１回転体
と支点との間の第１距離と、押し付け手段の第２回転体
と支点との間の第２距離の比を変えるための駆動手段
と、を備えることを特徴とする部品装着装置により、達
成される。

【０００５】本発明では、移動手段が、第１ベアリング
を有し、回転カムの回転に応じて第１方向に往復移動自
在になっている。押し付け手段は、第２ベアリングを有
し、部品を保持している部品保持手段を押し付けること
ができる。揺動部材は、中間部に揺動するための支点が
連結されている揺動部材である。この揺動部材は、移動
手段の第１ベアリングを一端側にかみ合わせ、かつ押し
付け手段の第２ベアリングを他端側にかみ合わせてい
る。駆動手段は、揺動部材の支点の位置を、移動手段と
押し付け手段の関係において、揺動部材に沿って移動す
ることで、移動手段のベアリングと支点との間の第１距
離と、押し付け手段の第２ベアリングと支点との間の第
２距離の比を変えることができる。これにより、駆動手
段を作動することにより、第１距離と第２距離の比を変
えれば、移動手段における第１方向に沿った往復移動に
伴い、揺動部材を介して押し付け手段の移動量を変える
ことができる。つまり、部品保持手段により保持されて
いる部品の装着方向の大きさに応じて、押し付け手段
が、部品を保持している保持手段を押し付けるための往
復移動量を変えることができる。従って、比較的簡単な
構成でありながら、部品の装着方向の大きさに応じて部
品を確実に部品の装着対象物に装着できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００７】図１は、本発明の部品装着装置を備える実
装機１０を示している。この実装機１０は、図１に示す
ようにヘッドフレームアセンブリ１１、メイン駆動アセ
ンブリ１２、ベースシャーシアセンブリ１３、基板位置
決めユニット１４、基板搬送ユニット１５、ローダーユ
ニット１６、アンローダーユニット１７、ガードフェン
スユニット１８等を有している。ローダーユニット１６
は、プリント基板を基板搬送ユニット１５側に供給し、
基板搬送ユニット１５はプリント基板を基板位置決めユ
ニット１４に搬送するようになっている。アンローダー
ユニット１７は、電子部品等の実装を終えたプリント基
板を外部に排出するものである。ガードフェンス１８
は、実装機の外周部を囲んでいる。

【０００８】ヘッドフレームアセンブリ１１は、基板搬
送ユニット１５で搬送されていたプリント基板に対して
各種の部品を装着する複数のヘッドを備えている。メイ
ン駆動アセンブリ１２は、ヘッドフレームアセンブリ１
１の各部の駆動を受け持つ部分である。

【０００９】図２は、本発明の部品装着装置２０を示し
ており、この部品装着装置２０は、図１のヘッドフレー
ムアセンブリ１１に配置されている。部品装着装置２０
は、概略的には、回転カム１、移動手段３０、押し付け
手段３２、揺動部材としてのレバー１２、駆動手段２４
を構成するサーボモータ（アクチュエータ）８及びボー
ルねじ（送りねじ）９を有している。この部品装着装置
２０は、ノズル２１に真空吸着されている電子部品ＰＡ
を、電子回路基板ＣＰの所定の位置に対して装着する装
置である。この部品装着装置２０は、電子部品ＰＡの装
着方向の大きさＨ（高さ）の電子部品の種類による差を
吸収して、電子部品ＰＡを電子回路基板ＣＰに対して正
確に装着するために工夫されている。

【００１０】図２のカム１はカム軸２に固定されてお
り、カム軸２はモータＭによりＲ方向に回転できる。こ
のモータＭは図１のメイン駆動アセンブリ１２にある。
カム１のカム面１ａには、カムフォロア５が当たってい
る。このカムフォロア５はレバー４の中心位置に取り付
けられている。移動手段３０を構成するこのレバー４の
一端部４ａは、支点３を介して支持板３９に連結されて
いる。レバー４の他端４ｂは、支点３を中心としてカム
フォロア５がカム面１ａを追従することにより、揺動所
定角度θｃ１の角度分だけ揺動できるようになってい
る。

【００１１】移動手段３０のコネクティングロッド７の
ロッドエンド６ａには球面すべり軸受６ｄが設定されて
いる。同様にして、コネクティングロッド７のロッドエ
ンド６ｂには球面すべり軸受６ｅが設定されている。ロ
ッドエンド６ａは球面すべり軸受６ｄを介してレバー４
の他端部４ｂに回転可能に連結されている。ロッドエン
ド６ｂは球面すべり軸受６ｅを介して、上下移動ブロッ
ク１１に連結されている。コネクティングロッド７は、
ベース４０の穴４０ａを通っており、コネクティングロ
ッド７は、レバー４の揺動によりＺ方向（垂直方向）に
往復移動自在になっている。

【００１２】次に、揺動部材であるレバー１２について
説明する。レバー１２の一端側には長穴１２ａが形成さ
れ、他端側には長穴１２ｂが形成されている。これらの
長穴１２ａ，１２ｂは、レバー１２の長手方向に沿って
形成されており、同じ長さを有している。レバー１２の
中心部分には支点３１が設定されておりこの支点３１に
は支点ブロック１０が連結されている。この支点ブロッ
ク１０は、Ｘ方向に沿って、駆動手段２４により移動し
て位置決め可能になっている。駆動手段２４のサーボモ
ータ８の出力軸にはボールねじ９が連結されており、サ
ーボモータ８がボールねじ９を正転と逆転することによ
り、支点ブロック１０はＸ方向（水平方向）に往復移動
して位置決め可能である。コネクティングロッド７のロ
ッドエンド６ｂの球面に対応する位置には第１ベアリン
グであるベアリング２９が設定されている。このベアリ
ング２９はレバー１２の一方の長穴１２ａにかみ合って
いる。なお、サーボモータ８はベース４０に対して固定
されており、ボールねじ９はＸ方向に向いている。

【００１３】次に、押し付け手段３２について説明す
る。押し付け手段３２は、スプリング１５、サポート１
６、スライドガイド１７、ノズルプッシャ１８を有して
いる。ノズルプッシャ１８の上端部にはベアリングホル
ダ１３が固定されている。このベアリングホルダ１３は
第２ベアリングであるベアリング３０ａを保持してい
る。このベアリング３０はレバー１２の他方の長穴１２
ｂにかみ合っている。スプリング１５は、取付部１５ａ
と、取付部１５ｂの間に設定されている。この取付部１
５ａはノズルプッシャ１８の中間部分（大径部１８ａの
下端部）に固定されているが、取付部１５ｂはサポート
１６に固定されている。スプリング１５はこれらの取付
部１５ａと１５ｂに取り付けられており、スプリング１
５は、ノズルプッシャ１８とベアリングホルダ１３を上
方に押し上げる力を発揮している。これにより、スプリ
ング１５は、カムフォロア５をカム１のカム面１ａに対
して押し付ける力を発生し、同時にレバー１２を水平位
置の状態に保持する役割も果たす。

【００１４】部品保持手段であるインデックステーブル
２３は、例えば円形状のテーブルであり、所定角度毎に
インデックスして位置決めすることができる。このイン
デックステーブル２３には、所定角度毎にノズルホルダ
２０が配置されている。各ノズルホルダ２０は、インデ
ックステーブル２３がインデックスされると、ノズルプ
ッシャ１８の真下の位置に位置決めされる。ノズルホル
ダ２０は、スプリング１９を内蔵しておりこのスプリン
グ１９の力により、ノズル２１のインナーホルダ２４を
上方に押し上げている。スプリング２１ａは、このイン
ナーホルダ２４の内部に装着されており、このスプリン
グ２１ａはノズル２１が電子部品ＰＡを電子回路基板Ｃ
Ｐに装着する際の衝撃を吸収するものである。ノズル２
１はインナーホルダ２４を介して、バキューム源（真空
発生源）４１に接続されており、バキューム源４１の吸
収力により、ノズル２１は電子部品ＰＡを吸着保持する
ことができる。

【００１５】図３は、図２のＡ−Ａ線における矢視図で
あり、図４は図２におけるＢ−Ｂ線における矢視図であ
る。図３では、スライドガイド２５がベース４０に対し
て固定されている。このスライドガイド２５に沿って、
コネクティングロッド７のロッドエンド６ｂが矢印Ｚ方
向に往復移動できるようになっている。コネクティング
ロッド７のロッドエンド６ｂは、上下移動ブロック１１
に連結されており、上下移動ブロック１１はベアリング
２９を介してレバー１２の長穴１２ａに連結されてい
る。

【００１６】図４では、スライドブロック２８がスライ
ドガイド２７，２７により矢印Ｘ方向に移動できるよう
にガイドされている。このスライドブロック２８は支点
ブロック１０に固定されており、支点ブロック１０は支
点３１を介してレバー１２に連結されている。この際に
支点３１は、支点ブロック１０に対してベアリング２６
を用いて回転可能になっている。

【００１７】次に、図２〜図４を参照し、かつ図５の作
動説明図を参照しながら、図２の部品装着装置２０の動
作について説明する。モータＭがカム軸２を駆動する
と、回転カム１はＲ方向に回転されるので、カムフォロ
アー５はカム面１ａのカムリフト量に応じて追従して移
動する。つまりレバー４の他端側４ｂが、支点３を中心
として揺動角θｃ１分揺動することにより、コネクティ
ングロッド７はレバー１２をベアリング２９を介して揺
動角度θｃ２の分だけ揺動させる。これにより、レバー
１２のベアリング３０ａは、レバー１２の他端側をやは
りＺ方向に揺動させる。ノズルプッシャ１８は、図５に
示す上下移動量Ｌの分だけベアリング２９とレバー１２
の位置が移動することになる。この時のコネクティング
ロッド７の上下移動量Ｌと、ノズルプッシャ１８の上下
移動量は、次のように設定されている。すなわち、図１
と図５に示すベアリング２９と支点３１の第１距離Ｓ１
と、支点３１とベアリング３０ａの第２距離Ｓ２の比に
より、ノズルプッシャ１８の上下移動量を設定してい
る。レバー４は、回転カム１の回転により、常に揺動角
θｃ１の分だけ揺動している。

【００１８】ところで、実装しようとする電子部品ＰＡ
の装着方向の高さＨが、ある値よりも低い場合を想定し
てみる。この場合には、図１の実装機の制御部１９に記
憶された数値制御データに基づいて、次に実装する電子
部品の装着方向の高さ（背の高さ）Ｈの値に応じて、図
２のサーボモータ８がボールねじ９を所定量回転する。
これにより支点ブロック１０はＸ方向に沿って所定量移
動する。この支点ブロック１０とスライドブロック２８
のＸ方向の移動は、レバー１２の移動を発生させる。例
えば図５に示すように、支点ブロック１０の支点３１が
距離Ｓｔ−１だけコネクティングロッド７側に移動した
ことを想定する。この場合には、図２に示す電子部品Ｐ
Ａの装着方向の高さＨが所定の値より小さい場合であ
る。

【００１９】この状態で、図２の回転カム１がＲ方向に
回転すると、レバー４の他端部４ｂは、常に通常の揺動
角θｃ１分だけ揺動しており、それに伴なって上下移動
ブロック１１も図５に示す通常の上下移動量（上下スト
ローク量）Ｌ分だけ移動する。しかし、レバー１２の支
点３１は、上述したように距離Ｓｔ−１だけ右側に移動
しているので、ベアリング２９と支点３１の第１距離Ｓ
１は短くなっているが、逆に支点３１とベアリング３０
ａの第２距離Ｓ２は長くなっている。このために、第１
距離Ｓ１と第２距離Ｓ２の比は小さくなっているので、
ベアリング３０ａの位置での上下移動量（上下移動スト
ローク量）はＬ１からＬ２へと大きくなっている。この
ように、ノズルプッシャー１８の上死点は固定のまま
で、下死点のみが実装する電子部品の実装方向の高さＨ
の大きさに応じて変化することが可能である。もし電子
部品ＰＡの高さＨが所定の値よりも大きい場合には、ノ
ズルプッシャー１８のストローク量を小さくする必要が
あるので、図２のサーボモータ８を作動して、図５に示
すように距離ＳＴ−２の分だけ支点ブロック１０をベア
リング３０ａ側に移動すればよい。

【００２０】以上のようにして、駆動モータであるサー
ボモータ８の作動により、レバー１２の支点３１の位置
を変化させることにより、レバー比を変化させて、結果
としてノズルプッシャ１８の上死点位置を変えることな
く下死点のみを、実装しようとする電子部品の高さＨに
応じて変化させることができる。これにより、ノズルプ
ッシャ１８がインナーホルダ２４に対して与えるストロ
ーク量を適切にできるので、部品装着時の部品及び電子
回路基板ＣＰに対する衝撃を極力小さくすることができ
る。

【００２１】本発明では、上述のようなノズルプッシャ
１８のノズルストロークを可変する機構を備えているの
で、構成が比較的簡単でしかも安価でありながら、部品
の高さＨの大小に応じて、部品に対して適切なノズルプ
ッシャ１８のストローク量を与えることができる。しか
も構造が簡単であることから、高速で部品装着作業を行
うことができる。またサーボモータ８を用いることによ
り、そのノズルプッシャ１８のストローク量の可変操作
は極めて高速に行える。

【００２２】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れない。上述した実施の形態ではベアリング２９がレバ
ー１２の長穴１２ａにかみ合い、もう一つのベアリング
３０がレバー１２のもう一つの長穴１２ｂにかみ合って
いる。しかしこれらのかみ合い構造は、長穴を用いる構
造に限らずガイドレールを用いることも勿論できる。す
なわち、レバー１２に対してその長手方向にガイドレー
ルを設けて、このガイドレールに対してベアリング２９
を案内させることにより、長穴を設けるのと同様な作用
を発揮させることができる。また本発明の実施の形態で
は、部品が電子部品であり、部品の装着対象物が電子回
路基板であるが、これに限らず他の分野においても本発
明の部品装着装置が適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子部品のような部品をプリント基板のような装着対象
物に対して、部品の装着方向の大きさに応じて簡単にか
つ確実に装着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品装着装置を備える実装機の一例を
示す斜視図。

【図２】図１の実装機に設けられている部品装着装置の
実施の形態を示す図。

【図３】図２の装置におけるＡ−Ａ線における矢視図。

【図４】図２の装置におけるＢ−Ｂ線における矢視図。

【図５】図２の装置の動作説明図。

【符号の説明】

１・・・回転カム、８・・・サーボモータ（アクチュエ
ータ）、９・・・ボールねじ（送りねじ）、１２・・・
レバー（揺動部材）、１８・・・ノズルプッシャ、２１
・・・ノズル、２３・・・インデックステーブル（部品
保持手段）、２４・・・駆動手段、２９・・・ベアリン
グ（第１回転体）、３０ａ・・・ベアリング（第２回転
体）、３０・・・移動手段、３２・・・押し付け手段、
４１・・・バキューム源（真空発生源）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を部品の装置対象物に対して、部品
   保持手段により保持されている部品の装着方向の大きさ
   に応じて部品を押し付けて装着するための部品装着装置
   において、 回転カムと、 第１回転体を有し、回転カムの回転に応じて第１方向に
   往復移動自在の移動手段と、 第２回転体を有し、部品を保持している部品保持手段を
   押し付けるための押し付け手段と、 中間部に揺動するための支点が連結されている揺動部材
   であって、移動手段の第１回転体を一端側にかみ合わ
   せ、かつ押し付け手段の第２回転体を他端側にかみ合わ
   せた揺動部材と、 揺動部材の支点の位置を、移動手段と押し付け手段の関
   係において揺動部材に沿って移動することで、移動手段
   の第１回転体と支点との間の第１距離と、押し付け手段
   の第２回転体と支点との間の第２距離の比を変えるため
   の駆動手段と、を備えることを特徴とする部品装着装
   置。
2. 【請求項２】 駆動手段は、回転出力軸を有するアクチ
   ュエータと、このアクチュエータの回転出力軸により回
   転されて揺動部材の支点を移動する送りねじと、を備え
   る請求項１に記載の部品装着装置。
3. 【請求項３】 揺動部材の一端側には、移動手段のベア
   リングをかみ合わせるための第１長穴を有し、揺動部材
   の他端側には、押し付け手段のベアリングをかみ合わせ
   るための第２長穴を有する請求項１に記載の部品装着装
   置。
4. 【請求項４】 部品保持手段は、真空力を発生する真空
   発生源と、真空力による吸引力により部品を保持するノ
   ズルと、を備える請求項１に記載の部品装着装置。