JPH1131897A - ツール交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の高寿命化とツール交換の高精度化を図
ることのできるツール交換装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 電子部品実装装置の作業ヘッドに取り付
けられた保持機構Ａにより、下方に弾性付勢されたクラ
ンパー４で、ホルダー３に半径方向に遊動可能に支持さ
れたボール２を押圧してツール１の保持固定用溝ｅに嵌
合させることにより、ツール１をホルダー２内に保持固
定している。シャフト６、６を閉じることにより、クラ
ンパー４をシャフト６で押し上げ前記ボール２の半径方
向外方の動きを許容してホルダー３内にツール１を挿入
することを可能にしたり、ホルダー３内からツール１を
脱拔させることを可能にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装置
の作業ヘッドに保持固定されたツールをツールステーシ
ョンに収納された所望のツールに交換可能なツール交換
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、リードレスの電子部品（チップ部
品）が普及するにつれて、その形状および大きさも多様
になってきている。これらの電子部品をプリント基板に
実装する電子部品実装装置においては、高速、高精度、
高生産性、高信頼性が要請されている。以下、このよう
な要請に沿う従来の電子部品装着装置について、図５お
よび図６を参照して説明する。

【０００３】図５に示すように、従来の電子部品装着装
置の電子部品装着ツール交換装置は、電子部品実装装置
の図示しない作業ヘッドに取り付けられ電子部品装着ツ
ール２１を保持固定する保持機構Ａと、作業ヘッドの下
方のツールステーションＢに取り付けられツール２１を
保持機構Ａから取り外して収納する収納機構Ｃとを具備
している。

【０００４】図５において、保持機構Ａは、ホルダー３
４内にツール２１をボールプランジャー３５により着脱
可能に保持している。

【０００５】一方、収納機構Ｃは、各種電子部品の形
状、大きさに適合した複数種類のツール２１をツールス
テーションＢのベースプレート３６に搭載し、これを開
閉レバー２２によって挟持固定することにより収納可能
となっている。開閉レバー２２はブロック２３の先端に
固定されており、ブロック２３の支持端はベアリング２
６により回転可能に支持されたシャフト２５の先端に固
定されている。ブロック２３の先端寄りの部分には回転
ローラ２８を取り付けたシャフト２７が固定されてい
る。回転ローラ２８には上下動する先細り形状のサイド
カム２９が当接し、これら回転ローラ２８とサイドカム
２９との当接時のガタツキをなくすためにブロック２３
の先端寄りの部分にはバネ３０が取り付けられ、開閉レ
バー２２を閉じる方向に弾性付勢している。サイドカム
２９はシリンダー３１によって上下方向に駆動されるよ
うになっており、シリンダー３１はブラケット３２によ
りベース３３に固定されている。

【０００６】以下、このように構成された従来のツール
交換装置の動作について図６を参照して説明する。図６
において、まずシリンダー３１の駆動により、サイドカ
ム２９が上昇し、回転ローラ２８を介して開閉レバー２
２が開かれる。その後、ツール２１をボールプランジャ
ー３５の押圧力により保持したホルダー３４がツールス
テーションＢの所定の位置まで降下する。そして、シリ
ンダー３１の下降により開閉レバー２２が閉じると共
に、ツール２１の溝ａに開閉レバー２２が嵌まり込んで
ロックされ、ホルダー３４が上昇すると、ツール２１は
ボールプランジャー３５から離脱してホルダー３４から
引き抜かれてツール２１の切り離しが完了する。また、
ツール２１のチャック動作は、上記のほぼ逆の動作で開
閉レバー２２が開かれ、ホルダー３４が下降し、ツール
２１を装着し、ツール２１の保持固定用溝ｂにボールプ
ランジャー３５が嵌まり込んでロックされることにより
完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
ツール２１をボールプランジャー３５で保持しているた
め、その保持力が弱く、ツール２１を切り離すときに
は、ホルダー３４の上昇によりツール２１をボールプラ
ンジャー３５から離脱させてホルダー３４から引き抜く
ことから、その動作は不安定でかつ装置寿命も短い。ま
た、ツール交換の精度は、ツール２１とホルダー３４と
の嵌合精度に依存しているが、ツール２１の保持力が弱
いため、どうしてもガタツキを生じ、ツール交換の高精
度化を図れないという問題点も有していた。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その主たる目的とするところは、装置の高寿命
化とツール交換の高精度化を図ることのできるツール交
換装置を提供することにある。

【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、本願発明は、電子部品実装装置の作業ヘッドに取り
付けられツールを着脱可能に保持固定する保持機構と、
作業ヘッドの下方のツールステーションに取り付けられ
作業ヘッドを降下させて保持機構に保持固定されたツー
ルを開閉レバーで掴んだ上で作業ヘッドを上昇させるこ
とによりツールを保持機構から取り外して収納する収納
機構とを具備してなるツール交換装置において、保持機
構に保持固定されたツールを収納機構の開閉レバーで掴
んだ時に、この開閉レバーが前記保持機構によるツール
の固定を解除することを特徴とするものである。

【００１０】このような構成では、ツールの固定力を強
くでき、ツールを保持機構から切り離すために、保持機
構に保持固定されたツールが収納機構の開閉レバーで掴
まれた時には、この開閉レバーによって前記保持機構に
よるツールの固定が解除されることから、作業ヘッドの
上昇によりツールを保持機構から容易に引き抜ける。

【００１１】したがって、その動作は安定しかつ装置寿
命も長くなり、かつ、ツールの固定力を強くしてツール
と保持機構との嵌合精度を高めることによりツール交換
の精度を高めることができる。

【００１２】具体的には、前記ツールが、上部外周に保
持固定用溝を設け、かつ、下部に収納用フランジを設け
たツールであり、前記保持機構が、下方に弾性付勢され
たクランパーで、ホルダーに半径方向に遊動可能に支持
されたボールを半径方向内方に押圧してツールの保持固
定用溝に嵌合させることによりツールを保持固定する機
構であるとすれば、その保持固定力が強くなり、嵌合精
度がよくなる。

【００１３】かつ、前記収納機構が、ツール脱拔時には
前記作業ヘッドを降下させてベースプレート上にツール
の収納用フランジの下面を当接させてから開閉レバーを
閉じることにより、開閉レバーでベースプレート上のツ
ールの収納用フランジを挟持固定すると共に、クランパ
ーを開閉レバーで押し上げ前記ボールの半径方向外方の
動きを許容して、ホルダー内のツールの固定を解除した
状態で前記作業ヘッドを上昇させることによりツールを
脱拔し、ツール装着時には前記作業ヘッドを降下させ閉
じた位置にある開閉レバーにより、クランパーを開閉レ
バーで押し上げて前記ボールの半径方向外方の動きを許
容した状態でホルダー内にツールを保持した上で、開閉
レバーを開いてベースプレート上のツールの収納用フラ
ンジの固定を解除すると共に、弾性付勢力によりクラン
パーを下方に復帰させて前記ボールを半径方向内方に押
圧してツールの保持固定用溝に嵌合させた状態で前記作
業ヘッドを上昇させることによりツールを装着する機構
であるとすれば、その動作は安定したものとなり、装置
寿命が長くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付の図を参照して本発明
の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した例であ
って、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。

【００１５】本実施の形態は図２〜図５に示しており、
図１に示すような電子部品装着装置に適用される。図１
において、符号４２は回路基板４１を電子部品装着装置
に搬入あるいは電子部品装着装置から搬出する搬送部で
ある。符号４５はＸＹロボットであり、供給部４３、４
４より電子部品を吸着、装着する吸着ツールを含むヘッ
ド部（作業ヘッドに相当）４６を任意の位置に位置決め
する。また符号４７は電子部品の吸着姿勢を撮像して計
測する部品認識カメラであり、符号４８は吸着ツールお
よび治具ノズルを備えたツール交換装置である。

【００１６】以下、本実施の形態の特徴をなすツール交
換装置（以下、「本ツール交換装置」という。）の構成
について図２〜図４を参照して説明を加える。図２に示
すように、本ツール交換装置は、作業ヘッド４６に取り
付けられツール１を保持する保持機構Ａと、作業ヘッド
４６の下方のツールステーションＢに取り付けられ作業
ヘッド４６を降下させて保持機構Ａに保持固定されたツ
ール１を１対のシャフト（開閉レバーに相当）６で掴ん
だ上で作業ヘッド４６を上昇させることによりツール１
を保持機構Ａから取り外して収納する収納機構Ｃとを具
備している点は従来例と同様である。しかし、本ツール
交換装置は、保持機構Ａに保持固定されたツール１を収
納機構Ｃの１対のシャフト６で掴んだ時に、このシャフ
ト６が保持機構Ａによるツール１の固定を解除する点で
従来例と異なる。

【００１７】具体的には、本ツール交換装置は、図２〜
図４に示すように、保持固定用溝ｅと収納用フランジｆ
を有するツール１と、ボール２を半径方向に遊動可能に
保持しかつツール１と嵌合するホルダー３と、下動時に
ボール２に半径方向内方の押圧力を加えるクランパー４
と、クランパー４を下方に弾性付勢するスプリング５
と、閉動作によりクランパー４を上方へ押し上げる左右
１対のシャフト６、６と、ブラケット７に取り付けられ
ツール１の回転防止と位置決めを行うピン８と、ブラケ
ット７を取り付けるベースプレート９と、シリンダー１
０と、シリンダー１０の駆動力をシャフト６、６に伝達
する第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２、連
結バー１３、方向変換リンクレバー１４、リンク１５よ
りなっている。ここでは、主として、ボール２、ホルダ
ー３、クランパー４、スプリング５が保持機構Ａを構成
し、主として、シャフト６、６、ベースプレート９、シ
リンダー１０、第１リンクレバー１１、第２リンクレバ
ー１２、連結バー１３、方向変換リンクレバー１４、リ
ンク１５が収納機構Ｃを構成している。

【００１８】前記クランパー４は、図４に示すように、
その下端部内周面がテーパ面４ａとなっており、閉じた
位置にある１対のシャフト６、６に当接して押し上げら
れるとき、前記テーパ面４ａと前記ボール２との間に隙
間が生じ、ボール２が半径方向外方に移動することを許
容し、ホルダー３内のツール１の固定を解除しうるよう
に構成されている。他方、１対のシャフト６、６が開い
た状態にあるときは、スプリング５の弾性付勢力でクラ
ンパー４は、図４に仮想線で示すように、下方位置に復
帰し、前記テーパ面４ａによって前記ボール２を半径方
向内方に押圧することにより、ボール２をツール１の保
持固定用溝ｅに嵌合させて、ホルダー３内にツール１を
保持固定させる。

【００１９】又前記クランパー４は、図４に示すよう
に、その下端部外周面がテーパ面４ｂとなっており、１
対のシャフト６、６が閉じる際に、スムーズに１対のシ
ャフト６、６によって押上げられるように構成されてい
る。

【００２０】前記第１リンクレバー１１及び第２リンク
レバー１２には夫々シャフト６、６が取付けられ、これ
らリンクレバー１１、１２の左右対称的な揺動によって
１対のシャフト６、６が開閉動する。前記シリンダー１
０の往復動は、まず第１リンクレバー１１に伝えられ
て、これを揺動させ、この揺動は連結バー１３を介し
て、方向変換リンクレバー１４、リンク１５に伝えら
れ、第２リンクレバー１２を第１リンクレバー１１と左
右対称となる方向に揺動させる。これによって左右１対
のシャフト６、６を開閉動作させる。なお、図２に示す
ように、本実施の形態では、４組の第１、第２リンクレ
バー１１、１２が設けられ、これらが前記連結バー１３
で連結されて、それぞれの左右１対のシャフト６、６が
同期して開閉動するように構成されている。

【００２１】以下、本ツール交換装置の動作について説
明する。

【００２２】（ツール装着時の動作）ツール１を保持機
構Ａに装着する際は、まず図３（ａ）に示すように、ス
プリング５の弾性付勢力によりクランパー４がボール２
を下方に押し下げた状態の保持機構Ａがツールステーシ
ョンＢ（図２参照）の所定位置に降下する。この時、図
２に示すように、シリンダー１０がｂ方向に移動し、第
１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２がそれぞれ
支点ｃを介して動作することによりシャフト６が閉じら
れる。シャフト６、６はこの閉じられた状態ではツール
１の収納用フランジｆをベースプレート９上で押さえて
ロックしている。つぎに図３（ｂ）に示すように、保持
機構Ａが降下することによりクランパー４がシャフト
６、６に接触し、クランパー４のテーパ部４ｂにシャフ
ト６が入り込み、クランパー４がシャフト６、６により
上方に押し上げられ、ボール２がフリーの状態になる。
つぎに図３（ｃ）に示すように、ホルダー３内にツール
１を押し込む。その上で、図２に示すように、シリンダ
ー１０がｄ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２
リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作するこ
とによりシャフト６、６が開かれる。シャフト６、６が
開かれた状態ではツール１の収納用フランジｆのベース
プレート９上でのロック状態は解除される。そしてクラ
ンパー４がスプリング５の弾性付勢力により下方に押し
下げられ、ホルダー３を介してボール２がツール１の保
持固定用溝ｅに入り込み、ツール１とホルダー３をロッ
クし、ツール１の装着が完了する。次に図３（ｄ）に示
すように、保持機構Ａを上昇させることにより、ツール
１をツールステーションＢから取り出す。

【００２３】このように、作業ヘッドに設けられた保持
機構Ａの、下方に弾性付勢されたクランパー４で、ホル
ダー３に半径方向に遊動可能に支持されたボール３が押
圧されてツール１の保持固定用溝ｅに嵌合させられるこ
とにより、ツール１がホルダー３内に保持固定されるた
め、その固定力が強くなり、嵌合精度がよくなる。した
がって、ツール交換の精度が高くなる。

【００２４】また、ツールステーションＢに取り付けら
れた収納機構Ｃにより、ツール装着時には作業ヘッドを
降下させられつつシャフト６、６が閉じられることによ
り、クランパー４がシャフト６、６で押し上げられてホ
ルダー３内にツール１が保持させられた上で、シャフト
６、６が開かれてベースプレート９上のツール１の収納
用フランジｆの固定が解除されると共に、クランパー４
の下方復帰によるホルダー３へのツール１の保持固定が
行なわれた後、前記作業ヘッドが上昇させられることに
よりツール１の装着がなされるため、その動作は安定し
たものとなり、装置寿命も長くなる。

【００２５】（ツール脱拔時の動作）ツール１を保持機
構Ａから切り離す際は、まず図２に示すように、シリン
ダー１０がｄ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第
２リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作する
ことによりシャフト６、６が開かれる。つぎに図３
（ｅ）に示すように、ツール１を装着した保持機構Ａが
別のツール１が収納されていない所定の空きステーショ
ンに降下してくる。つぎに図３（ｆ）に示すように、ツ
ール１の収納用フランジｆの下面がベースプレート９に
当接した状態となったら、図２に示すように、シリンダ
ー１０がｂ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２
リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作するこ
とによりシャフト６，６が閉じられる。この閉じられた
シャフト６，６が、図３（ｇ）に示すように、クランパ
ー４のテーパ部４ｂに入り込むことにより、クランパー
４がシャフト６、６により上方に押し上げられる。する
と、ボール２はスプリング５の弾性付勢力から開放され
てツール１の保持固定用溝ｅから離れてフリーの状態と
なる。一方、ツール１の収納用フランジｆはシャフト
６、６により、ベースプレート９上に挟持固定される。
その上で、図３（ｈ）に示すように、保持機構Ａを上昇
させてツール１がホルダー３から容易に切り離されるこ
とによりツール１の脱拔がなされる。

【００２６】このように、ツールステーションＢに取り
付けられた収納機構Ｃにより、ツール脱拔時には作業ヘ
ッドが降下させられつつシャフト６が一旦開かれてベー
スプレート９上にツール１の収納用フランジｆの下面が
当接させられてからシャフト６、６が閉じられることに
より、クランパー４がシャフト６、６で押し上げられて
ホルダー３内のツール１の固定が解除されると共に、シ
ャフト６、６でベースプレート９上のツール１の収納用
フランジｆが挟持固定させられて作業ヘッドが上昇させ
られるため、その動作は安定したものとなり、装置寿命
も長くなる。

【００２７】なお、図２に示すように、シャフト６、６
の長手方向にツール１を複数収納し、あるいは、シャフ
ト６、６を複数組設け、これらを同期させて開閉させる
ことができるように構成すると好適である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ツールの固定力を強くでき、ツールを保持機
構から切り離すために、保持機構に保持固定されたツー
ルが収納機構の開閉レバーで掴まれた時には、この開閉
レバーによって前記保持機構によるツールの固定が解除
されることから、作業ヘッドの上昇によりツールを保持
機構から容易に引き抜ける。したがって、その動作は安
定しかつ装置寿命も長くなり、かつ、ツールの固定力を
強くしてツールと保持機構との嵌合精度を高めることに
よりツール交換の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装装置
の概略構成を示す斜視図である。

【図２】本ツール交換装置の概略構成を示す斜視図であ
る。

【図３】本ツール交換装置の概略動作を示す説明図であ
る。

【図４】ツールの詳細構造図である。

【図５】従来のツール交換装置の概略構成を示す斜視図
である。

【図６】従来のツール交換装置の概略構成を示す正面図
である。

【符号の説明】

Ａ 保持機構 Ｂ ツールステーション Ｃ 収納機構 １ ツール ２ ボール ３ ホルダー ４ クランパー ５ スプリング ６ シャフト（開閉レバーに相当） ７ ピン ８ ブラケット ９ ベースプレート １０ シリンダー １１ 第１リンクレバー １２ 第２リンクレバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 壁下 朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品実装装置の作業ヘッドに取り付け
   られツールを着脱可能に保持固定する保持機構と、作業
   ヘッドの下方のツールステーションに取り付けられ作業
   ヘッドを降下させて保持機構に保持固定されたツールを
   開閉レバーで掴んだ上で作業ヘッドを上昇させることに
   よりツールを保持機構から取り外して収納する収納機構
   とを具備してなるツール交換装置において、 保持機構に保持固定されたツールを収納機構の開閉レバ
   ーで掴んだ時に、この開閉レバーが前記保持機構による
   ツールの固定を解除することを特徴とするツール交換装
   置。
2. 【請求項２】前記ツールが、上部外周に保持固定用溝を
   設け、かつ、下部に収納用フランジを設けたツールであ
   り、 前記保持機構が、下方に弾性付勢されたクランパーで、
   ホルダーに半径方向に遊動可能に支持されたボールを半
   径方向内方に押圧してツールの保持固定用溝に嵌合させ
   ることによりツールを保持固定する機構であり、 かつ、前記収納機構が、ツール脱拔時には前記作業ヘッ
   ドを降下させてベースプレート上にツールの収納用フラ
   ンジの下面を当接させてから開閉レバーを閉じることに
   より、開閉レバーでベースプレート上のツールの収納用
   フランジを挟持固定すると共に、クランパーを開閉レバ
   ーで押し上げ前記ボールの半径方向外方の動きを許容し
   て、ホルダー内のツールの固定を解除した状態で前記作
   業ヘッドを上昇させることによりツールを脱拔し、 ツール装着時には前記作業ヘッドを降下させ閉じた位置
   にある開閉レバーにより、クランパーを開閉レバーで押
   し上げて前記ボールの半径方向外方の動きを許容した状
   態でホルダー内にツールを保持した上で、開閉レバーを
   開いてベースプレート上のツールの収納用フランジの固
   定を解除すると共に、弾性付勢力によりクランパーを下
   方に復帰させて前記ボールを半径方向内方に押圧してツ
   ールの保持固定用溝に嵌合させた状態で前記作業ヘッド
   を上昇させることによりツールを装着する機構である請
   求項１記載のツール交換装置。