JPWO2016013126A1 - 部品装着機 - Google Patents

Abstract

吸着口の大きさなどを調整することが可能な吸着ノズルを備えた部品装着機１であり、所定の位置に基板を搬送する搬送装置２と、複数の部品を収容した部品供給装置３と、部品を吸着保持可能な装着ヘッド１５により部品供給装置３から取り出した部品を搬送装置２によって搬送された基板に装着する部品装着装置４と、各装置２，３，４を制御する制御装置５とを有し、装着ヘッド１５は、部品に接触する吸着口５３１の径又は形を変化させる可変機構５１，５２，５３，５４を備えた吸着ノズル５０と、吸着ノズル５０の可変機構を作動させる作動機構３７，３９，４１，４２を備えたものであることを特徴とする部品装着機。

Description

本発明は、吸着口の大きさや形を調整することが可能な吸着ノズルを備えた部品装着機に関する。

例えば電子部品装着機では、回路基板に対して電子部品を装着するための吸着ノズルを備えた装着ヘッドを有し、その吸着ノズルによって吸着保持された電子部品が部品供給部から取り出されて回路基板へと装着される。電子部品には大きさや形の異なる様々なものがあるため、装着ヘッドは、取り扱う電子部品に対応した吸着ノズルが使用される。すなわち、電子部品装着機には複数の吸着ノズルが用意され、必要に応じて装着ヘッドへの取り換えが行えるようになっている。この点、電子部品装着機は、機内に複数の吸着ノズルを収容するノズル収容部（ノズルステーション）が設けられている。

特開２０１２−０４４０１８号公報

しかし、ノズルステーションは、電子部品装着機にそれ程広いスペースが確保できるわけではない。それは、ノズルステーションが装着ヘッドの移動可動範囲に存在する必要があり、またサイクルタイムを短縮するため効率よく交換が可能な位置であることも要求され、更には他の機器との関係など、様々な制約があるからである。そうすると、ノズルステーションに割り当てられるスペースは限られたものになってしまい、そこに収容される吸着ノズルの数も制限されてしまう。

特許文献１には、収容面を多面的に設けたノズルステーションを回転可能な構成とし、所望の吸着ノズルを交換位置に割り出すようにした電子部品装着機が開示されている。しかし、比較的大きなノズルを対象とする場合には、そうした従来例であっても収容可能な吸着ノズルの数に限界があり、その数を多くしようとすれば電子部品装着機自体が大きくなってしまう。その一方で、従来の電子部品装着機をそのまま使用するのであれば、吸着ノズルを数多く使用する必要がある場合は、電子部品装着機の数を増やさなければならなかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、複数の部品に対応して吸着口の調整が可能な吸着ノズルを備えた部品装着機を提供することを目的とする。

本発明の一態様における部品装着機は、所定の位置に基板を搬送する搬送装置と、複数の部品を収容した部品供給装置と、前記部品を吸着保持可能な装着ヘッドにより前記部品供給装置から取り出した前記部品を前記搬送装置によって搬送された基板に装着する部品装着装置と、前記各装置を制御する制御装置とを有し、前記装着ヘッドは、前記部品に接触する吸着口の径又は形を変化させる可変機構を備えた吸着ノズルと、前記吸着ノズルの可変機構を作動させる作動機構を備えたものである。

本発明によれば、装着ヘッドの吸着ノズルが部品に接触する吸着口の径や形を変化させる可変機構を備え、装着ヘッドの作動機構によりその可変機構を作動させ、吸着口の径の大きさや形を部品に合わせて変化させることができる。そのため、これまで複数の吸着ノズルで行っていた様々な部品の吸着保持を、一個の吸着ノズルで対応することが可能になる。

電子部品装着機を示した一部を透視させた外観斜視図である。 装着ヘッドの内部構造を示した図である。 口径可変の吸着ノズルを示した断面図である。 口径可変の吸着ノズルを示した図３のＡ−Ａ矢視図である。 口径可変の吸着ノズルを示した図３のＢ−Ｂ矢視図である。 吸着ノズルの口径が変化する状態を段階的に示した断面図である。 制御装置の概略を示したブロック図である。 口径可変の吸着ノズルを示した第２実施形態の断面図である。 口形可変の吸着ノズルの第３実施形態を図４と同じ位置で示した図である。 口形可変の吸着ノズルを示した第４実施形態の断面図である。 口径可変の吸着ノズルを示した第５実施形態の断面図である。

次に、本発明についての一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機を例に挙げて説明する。図１は、その電子部品装着機を示した一部を透視させた外観斜視図である。ここで示すものは、複数の電子部品装着機１が幅方向に並べられ、各電子部品装着機１の内部を回路基板が順番に搬送され、各々において所定の電子部品が装着されるものである。図１では、ベース１００上に２台の電子部品装着機１を設置したものを示しているが、電子部品装着機１の台数は製造内容によって自由に変更可能である。

電子部品装着機１は、幅が狭く、その幅方向に複数台の電子部品装着機１が並べられてシステム全体がコンパクトに構成される。電子部品装着機１は、幅方向側面に大きな開口部を有し、その開口部を通して隣り合う電子部品装着機１との間で回路基板の受け渡しが行われる。なお、以下の説明の中で示す方向については、図１に示すように、回路基板を搬送する方向である電子部品装着機１の幅方向をＸ軸方向とし、それに直交する電子部品装着機１の長手方向をＹ軸方向、更に、電子部品装着機１の高さ方向をＺ軸方向とする。

電子部品装着機１は、その機体を長手方向であるＹ軸方向に見た場合に、中央部に回路基板を搬送する基板搬送装置２があり、図面に表現した手前側（電子部品装着機１の前方側）の位置に電子部品を供給する部品供給装置３が構成されている。また、部品供給装置３の設置位置とは反対の機体後方側には電子部品の装着作業を実行する装着ヘッド１５が配置されており、その装着ヘッド１５を移動させ、部品供給装置３から取り出した電子部品を基板搬送装置２上の回路基板へと装着する部品装着装置４が構成されている。

電子部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３及び部品装着装置４などが装着機本体１０１上に組み付けられ、それらを覆う本体カバー１０２が装着機本体１０１と一体に形成されている。そして、基板搬送装置２、部品供給装置３及び部品装着装置４などは次のように構成されている。

先ず、基板搬送装置２は、同じ構成の２つの搬送部２０１，２０２が並設され、回路基板の搬送や、その回路基板に対する電子部品の装着作業が２箇所で行われるようになっている。搬送部２０１，２０２は、共に回路基板の幅寸法に合わせて一対のガイドが平行に設置され、そのガイドに沿ってＸ軸方向に移動させるためのコンベアが設けられている。コンベアは、回路基板のＹ軸方向両端部を下から支えるベルトが配置され、複数のプーリに掛けられた当該ベルトには駆動モータによって回転が与えられる。また、この基板搬送装置２には、搬送された回路基板を位置決めするため、搬送部２０１，２０２のそれぞれにクランプ機構が設けられている。

部品供給装置３は、装着機本体１０１の前方部分に複数のテープフィーダ１１が搭載されている。電子部品装着機１は、本体カバー１０２の前方部分に開口部が形成され、その開口部には、テープフィーダ１１などのデバイスを着脱可能にする支持台としてのデバイステーブル１２が設置されている。デバイステーブル１２には、複数のテープフィーダ１１が装着されている。テープフィーダ１１は、電子部品を収容したテープの巻かれたリール１３を保持し、送り出し機構によってリール１３からテープが巻き出されるようになっている。テープの巻出しは、電子部品が１ピッチずつＹ軸方向に送り出されるように行われ、電子部品が一つずつ機内の部品供給位置へと供給される。

部品供給装置３によって供給された電子部品は、部品装着装置４によって取り出されて回路基板へと装着される。その部品装着装置４は、移動可能な装着ヘッド１５を有しており、装着ヘッド１５には電子部品を吸着保持することが可能な吸着ノズルが設けられている。その装着ヘッド１５は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能であり、Ｚ軸方向は装着ヘッド１５に設けられた昇降機構によって吸着ノズルが上下動するように構成されている。なお、装着ヘッド１５には、昇降機構のほかに回転機構も組み込まれており、吸着ノズルは、装着ヘッド１５に対して昇降と回転が可能な構成となっている。

装着ヘッド１５をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構は、本体カバー１０２の天井側にＹ軸方向に沿って２本のＹ軸レール１６が平行に固定され、そのＹ軸レール１６に対してＹ軸スライダ１７が摺動自在に取り付けられている。そして、Ｙ軸スライダ１７にはナット１８が固定され、Ｙ軸サーボモータ１９に連結されたネジ軸２０がナット１８を貫通して螺合している。また、Ｙ軸スライダ１７にはＸ軸レール２１が形成され、そのＸ軸レール２１に対してＸ軸スライダ２２が摺動自在に取り付けられている。装着ヘッド１５は、このＸ軸スライダ２２に搭載されている。そして、Ｙ軸スライダ１７に搭載されたＸ軸サーボモータにネジ軸２３が連結され、そのネジ軸がＸ軸スライダ２２に固定されたナット２４に螺合している（図２参照）。

装着ヘッド１５には、作業位置に搬送された回路基板を撮像するためのマークカメラ６６（図７参照）が設けられている。このマークカメラ６６は回路基板を上から撮像するものであり、その画像データからは回路基板の種類や停止位置が確認できるようになっている。また、基板搬送装置２と部品供給装置３との間にはパーツカメラ２５が設けられている。パーツカメラ２５は、吸着ノズルに保持された電子部品を下から撮像するものであり、その画像データからは電子部品の破損や、吸着ノズルに保持された電子部品の保持位置誤差などが確認できるようになっている。

基板搬送装置２と部品供給装置３との間には、パーツカメラ２５の他に複数の吸着ノズルを収容するノズルステーション２６が設けられている。ノズルステーション２６は、装着ヘッド１５に対して吸着ノズルの交換を行う場所であり、特に本実施形態では吸着ノズルの口径調整を行う場所でもある。すなわち、ノズルステーション２６には、異なるサイズの口径に変化させることが可能な吸着ノズルが収容されており、吸着ノズルを交換の際、或いは吸着ノズルが装着ヘッド１５に装着されている状態で、吸着口の口径調整がこのノズルステーション２６で行われるようになっている。

続いて、装着ヘッド１５の構造について詳しく説明する。図２は、装着ヘッド１５の内部構造を示した図である。装着ヘッド１５は、Ｘ軸スライダ２２に対してＺ軸スライダ３１が不図示のガイドレールを介して昇降可能に取り付けられている。このＺ軸スライダ３１は、ボールネジ機構によって昇降可能なものであり、そのためＸ軸スライダ２２には、上下に配置された軸受によってネジ軸３２が回転支持されている。ネジ軸３２の上端部にはプーリ３３が固定され、昇降用モータ６３（図７参照）からの回転を伝達するための回転ベルト３４が掛けられている。そのネジ軸３２には、Ｚ軸スライダ３１側に固定されて回転の制限された昇降ナット３５が螺合している。

従って、ネジ軸３２の回転により、その軸線に沿って昇降ナット３５及びＺ軸スライダ３１が上下方向に移動することとなる。昇降用モータ６３にはサーボモータが使用され、その回転角度制御によりＺ軸スライダ３１の高さ調整が可能になっている。Ｚ軸スライダ３１には、上部側が軸受けによって回転支持された中空のスプライン軸３７が、下方に延びるようにして取り付けられている。中空のスプライン軸３７内には非回転の中管３８が挿入され、その上端部がＺ軸スライダ３１に固定されている。そのため、スプライン軸３７と中管３８とによって、中心部の内側流路３６ａと外周部の外側流路３６ｂとが構成されている。

スプライン軸３７は、円筒状の回転体３９を貫くように配置されている。回転体３９は、下端側にギヤ部３９５が一体に形成され、そのギヤ部３９５が回転用モータ４１の回転軸に固定されたギヤ４２と噛み合っている。回転体３９は、内周面に軸方向（Ｚ軸方向）に沿ってキー溝３９１が形成されたボス部材であり、その中を貫通するスプライン軸３７には、キー溝３９１に嵌り込むキー突起３７１が形成されている。従って、スプライン軸３７と回転体３９とは、軸方向には相対的に移動可能であり、回転方向には連れ回りしてトルクの伝達が可能な構成になっている。なお、回転用モータ４１にもサーボモータが使用され、その回転角度制御によりスプライン軸３７の回転角度調整が可能である。

Ｘ軸スライダ２２は、Ｚ軸スライダ３１の下方側に支持部４３が水平に張り出している。支持部４３に対し、ネジ軸３２の下端側が回転支持され、回転体３９が回転可能に取り付けられ、更に回転用モータ４１が固定されている。図２では、Ｚ軸スライダ３１が上昇した状態を示しているが、下降することにより、スプライン軸３７及び中管３８が支持部４３の下方に更に突き出ることとなる。スプライン軸３７の下端部には、吸着ノズル５０を保持するためのノズルホルダ４５が固定されている。ノズルホルダ４５は、吸着ノズル５０の上端面との間に閉空間４５１を形成し、外側通路３６ｂを介して行われる真空引きによって吸着ノズル５０を吸着保持するようにしたものである。

ノズルホルダ４５には流路４５３が形成され、閉空間４５１と外側通路３６ｂとが連通している。そして、その外側通路３６ｂには、開閉弁４７を介して真空ポンプ４９が接続されている。一方、内側流路３６ａは、ノズルホルダ４５に装着された吸着ノズル５０のノズル孔に連通する。そして、その内側流路３６ａは、切換弁４６を介してコンプレッサ４８と真空ポンプ４９とに接続され、切換弁４６の切り換えにより、正圧状態と負圧状態の切り換えおよび、大気解放が可能になっている。各流体機器の制御により、吸着ノズル５０が装着ヘッド１５に装着されるとともに、その吸着ノズル５０による電子部品の吸着保持や解放が可能になっている。

ところで、取り替え可能な吸着ノズル５０は、前述したように図１に示すノズルステーション２６に複数が収容され、取り扱う電子部品に応じて取り換えられる。しかし、そのノズルステーション２６のスペースには制限があり、搭載できる吸着ノズルの数にも限界がある。そこで、本実施形態では、一つで複数の吸着ノズルの役割を果たすことができるように、口径可変の吸着ノズル５０を採用している。図３は、口径可変の吸着ノズル５０を示した断面図である。また、図４は、吸着ノズル５０を示した図３のＡ−Ａ矢視図であり、図５は、吸着ノズル５０を示した図３のＢ−Ｂ矢視図である。

本実施形態の吸着ノズル５０は、吸着口５３１の口径を変化させるための可変機構によって構成されている。その可変機構は、スプライン軸３７に連結され、そこからの回転を受けて作動するものである。従って、その回転を出力し且つ伝達する構成、すなわち図２に示す装着ヘッド１５の回転用モータ４１、ギヤ４２、回転体３９及びスプライン軸３７が可変機構を作動させるための作動機構に相当する。ただし、この作動機構は、吸着ノズル５０の吸着口５３１を可変させるだけではなく、吸着保持した電子部品の姿勢を調整するため吸着ノズル５０自体を回転させる回転機構でもある。

吸着ノズル５０は、スプライン軸３７の回転を受けて支持部材５２を変位させる変位部材５１と、カバー部材５３を内側から支持する支持部材５２と、その支持部材５２に被せられてノズル先端部を形作るカバー部材５３と、各部材５１，５２，５３を関連付ける係合部材５４などを備えたものであり、これらによって吸着口５３１の口径を変化させる可変機構が構成されている。

変位部材５１は、ノズルホルダ４５との間で閉空間４５１を形成するためのフランジ部５１１を有し、その下方には雄ネジ部５１２とテーパ部５１３が一体に形成され、上方には連結部５１４が形成されている。連結部５１４は、図５に示すように円筒形をした突部であり、円周上の２箇所にはキー溝５１５が形成され、スプライン軸３７の下端に形成されたキー突起３７５が嵌り込むようになっている。従って、キー溝５１５とキー突起３７５を介してスプライン軸３７の回転が変位部材５１に伝達される。また、連結部５１４の内部には、変位部材５１を軸方向に貫くノズル孔５１６が形成されている。従って、連結部５１４に中管３８の先端部が入り込むことにより、その中管３８を介して、ノズル孔５１６がコンプレッサ４８や真空ポンプ４９に接続される。

変位部材５１は、雄ネジ部５１２が係合部材５４の雌ネジ部５４１に螺合している。係合部材５４は、図４に示す六角形のフランジ部５４２を有し、その上部に雌ネジ部５４１が形成されている。一方、図１に示すノズルステーション２６には、同じ六角形をした凹状の収容部が形成され、そこにフランジ部５４２が嵌り込むようにして吸着ノズル５０が収容される。従って、収容された状態で変位部材５１に回転が与えられても係合部材５４の連れ回りが制限され、静止した雌ネジ部５４１に対して雄ネジ部５１２が回転することとなる。これにより、回転の与えられた変位部材５１は上方或いは下方に移動することとなる。なお、フランジ部５４２は、六角形に限らず四角形や五角形或いは楕円形など、変位部材５１の回転によって係合部材５４が連れ回りしないものであればよい。

変位部材５１の上下動により、そのテーパ部５１３に当たっている支持部材５２が径方向に移動することとなる。支持部材５２は、図４に示すように４カ所に設けられ、それぞれが係合部材５４に対して径方向に摺動自在に取り付けられている。係合部材５４は、フランジ部５４２の下面に中板５４２ａが固定され、その中板５４２ａには径方向にガイド溝５４３が形成されている。支持部材５２は、このガイド溝５４３に対してスライド板５２１が摺動自在に嵌め込まれている。そして、スライド板５２１の下面には、径方向に沿った径方向板５２２が固定され、その径方向板５２２に対し湾曲した周方向板５２３が固定されている。なお、中板５４２ａには、ガイド溝５４３の部分に、径方向板５２２が移動するためのスリット５４４が形成されている。

径方向板５２２は、径方向の内側上部端面にテーパ面５２２ａが形成され、そのテーパ面５２２ａに対して変位部材５１のテーパ部５１３が当てられている。支持部材５２には、ノズル先端部を構成するカバー部材５３が取り付けられている。カバー部材５３は、４つの周方向板５２３に被せられるように略円筒形状をしたものであり、下端側には吸着口５３１が形成され、上端側は外側に広がって先端部分に固定部５３２が形成されている。固定部５３２は、フランジ部５４２の中板５４２ａと下板５４２ｂに挟まれるようにして固定されている。

カバー部材５３は、伸縮性のあるゴム材によって形成されている。そのため、支持部材５２は、常にテーパ部５１３に押し当てられるように付勢されている。よって、変位部材５１が上下方向に移動することにより、支持部材５２が追随して径方向に移動することとなる。そして、支持部材５２の移動によりカバー部材５３の筒状部５３３及び吸着口５３１が径方向に拡張し、或いは収縮する。

吸着ノズル５０は、吸着口５３１に電子部品が押し当てられ、真空引きによってカバー部材５３内の空間が負圧になることにより電子部品の吸着保持が可能になっている。吸着口５３１の口径調整は、雄ネジ部５１２と雌ネジ部５４１との相対的な位置関係によって決められる。すなわち、雄ネジ部５１２が上昇した図６（Ａ）の状態では吸着口５３１の口径はＤ１と小さく、雄ねじ部５１２が下降するに従い図６（Ｂ）から図６（Ｃ）に示すように吸着口５３１の口径はＤ２，Ｄ３と大きくなっていく。

雄ネジ部５１２と雌ネジ部５４１との相対的な位置関係は、両者の摩擦抵抗によって一義的に決められる。そして、その関係は変位部材５１と係合部材５４の各フランジ部５１１，５４２の関係に置き換えることができる。そこで本実施形態では、図５に示すように、係合部材５４のフランジ部５４２に、二次元コードなどの識別部材５５が周方向に一定の間隔で複数表示されている。そして、変位部材５１のフランジ部５１１には、その識別部材５５が上方から確認できるように切欠き５１１ａが形成されている。各々の識別部材５５には、その表示位置に対応した吸着口５３１の情報（ここでは口径）が書き込まれており、装着ヘッド１５に設けられたノズル用カメラ６５（図７参照）により識別部材５５の情報が読み取れるようになっている。

本実施形態の電子部品装着機１では、以上のような吸着ノズル５０がノズルステーション２６に複数収容されている。例えば、ノズルステーション２６には６本の吸着ノズル５０が収容可能であり、各々の吸着ノズル５０は、吸着口５３１の口径を５段階に変化させることが可能である。従って、６本の吸着ノズル５０は、その可変可能な口径が全て異なる大きさになるように設計されているものであるとすれば、従来の吸着ノズルの３０本分に相当することとなる。

次に、電子部品装着機１には、各装置の駆動を制御するための制御装置が設けられている。図７は、その制御装置の概略を示したブロック図である。制御装置５は、ＣＰＵのほかにＲＯＭやＲＡＭ、不揮発性メモリといった記憶装置などを備えたコンピュータを主体とするコントローラ６１を有し、基板搬送装置２、部品供給装置３および部品装着装置４を構成するサーボモータなどの駆動手段を駆動させる各々の駆動回路６２が設けられている。コントローラ６１は、駆動回路６２を介して各装置の駆動手段に接続されている。

コトローラ６１では、ＣＰＵによって様々なデータ処理が行われ、記憶装置であるＲＯＭにはシステムプログラムが格納されている。システムプログラムがＣＰＵによって読み出されることにより、電子部品装着機１の駆動部全体について制御管理が行われる。ＲＡＭは、計算データや表示データが一時的に記憶されるものであり、また同じ記憶装置である不揮発性メモリには、生産対象となる電子回路基板を作成するための部品装着プログラムや各種パラメータなどが格納されている。特に本実施形態では、吸着ノズル５０の口径調整を実行するためのプログラムや各吸着ノズル５０の識別部材５５に関連する吸着ノズル情報が記憶されている。

また、図１に示すように電子部品装着機１の前部には、本体カバー１０１に表示装置６が設けられ、コントローラ４１に接続されている。表示装置６は、液晶表示部を備える表示手段と、タッチパネル式やボタン式の入力手段を有し、作業情報や操作画面などを表示したり、作業者によって口径調整プログラムや吸着ノズル情報などの各種情報入力が可能なものである。

続いて、本実施形態の電子部品装着機１の作用について説明する。電子部品装着機１に投入された回路基板は、基板搬送装置２によって作業位置まで搬送されて位置決めされる。そして、装着ヘッド１５がＹ軸移動機構やＸ軸移動機構の駆動により所定の位置に移動するとともに、昇降機構によって吸着ノズル５０が昇降することにより、部品供給装置３から電子部品が取り出され、回路基板への装着が行われる。その際、装着ヘッド４１に取り付けられたマークカメラ６６によって回路基板が撮像され、その撮像データから回路基板の種類や停止位置が確認される。このとき回路基板の停止位置が予定されている位置からずれているような場合には、その誤差を算出した補正処理が行われ、回路基板の適切な位置に電子部品が装着される。

電子部品の装着は、対象とする回路基板に応じて電子部品の種類が異なっている。そこで部品供給装置３では、複数ある中から該当する電子部品を収容したテープフィーダ１１が駆動制御され、電子部品の供給が行われる。そして、部品装着装置４では、装着する電子部品の種類に応じて吸着ノズル５０の選択及び口径調整が行われる。これまでの電子部品装着機では、サイズなどが異なる電子部品に対しては、別の吸着ノズルに交換することが必須であった。しかし、本実施形態では、そうした場合でも吸着ノズル５０を取り換えることなく対応が可能である。ただし、装着ヘッド１５に装着されている吸着ノズル５０の口径調整で対応できない場合には、ノズルステーション２６に収容されている他の吸着ノズル５０との交換が行われる。

吸着ノズル５０の現在の口径は、ノズル用カメラ６５によって識別部材５５を撮像することにより、情報を読み取って確認することができる。そこで、その情報を基に口径を変更する必要があると判断された場合には、装着ヘッド１５がノズルステーション２６に一旦戻され、吸着ノズル５０のフランジ部５４２が六角形の凹状収容部に嵌め込まれる。そうして係合部５４の回転が制限された状態で、変位部材５１に回転が与えられる。すなわち、回転用モータ４１の回転出力が回転体３９に伝達され、スプライン軸３７が回転し、そのスプライン軸３７を介して変位部材５１に回転が与えられる。

変位部材５１に与えられる回転は、現在の口径からどれだけ変化させるかによって、回転方向と回転角度とが制御装置５によって算出される。変位部材５１が回転することにより、係合部材５４に対して変位部材５１が上方又は下方に所定量だけ移動する。その際、上下方向の移動に追随してスプライン軸３７及び中管３８を移動させるべく、昇降用モータ６３が駆動制御され、ネジ軸３２の回転に伴うＺ軸スライダ３１の昇降が調整される。そして、テーパ部５１３の上下動により支持部材５２が径方向に移動することで、カバー部材５３が伸縮して吸着口５３１の径が変化し、電子部品に対応した口径調整が行われる。

吸着ノズル５０は、閉空間４５１が負圧になってノズルホルダ４５に吸着保持され、装着ヘッド１５の上昇によりノズルステーション２６から離脱する。その際、雄ネジ部５１２と雌ネジ部５４１との相対的な位置関係は両者の摩擦抵抗によって変化すこることはない。そのため、吸着ノズル５０の口径も次の変更まで一定の状態が保たれる。そして、スプライン軸３７が回転や昇降すれば、吸着ノズル５０は口径を一定に保ったまま同じように回転や昇降することとなる。口径調整の行われた吸着ノズル５０は、吸着口５３１に電子部品が押し当てられ、真空引きによってカバー部材５３内の空間が負圧になることで電子部品が吸着保持される。電子部品は、部品供給装置３から取り出され、回路基板へと送られて装着されるが、その際、カバー部材５３内の空間が正圧に切り換えられて解放される。

以上、本実施形態の電子部品装着機１によれば、これまで複数の吸着ノズルで行っていた様々な部品の吸着保持を、吸着ノズル５０一つで対応させることができる。そのため、機内にそれ程広いスペースが取れないノズルステーション２６であっても、数個の異なる吸着ノズル５０を収容することで、同じスペースでありながら従来と比べて何倍もの吸着ノズルを収容したと同じ効果を得ることができる。よって、従来であれば異なる吸着ノズルを使用するために電子部品装着機の数を増やさなければならない場合であっても、１台の電子部品装着機１で済ますことが可能になる。つまり、電子部品装着機１を含む生産ラインをコンパクトにすることができ、コスト低下にも寄与する。

また、本実施形態の電子部品装着機１では、装着ヘッド１５に従来から備わっている構成、すなわちスプライン軸３７を回転させるための構成を作動機構として吸着ノズル５０の口径調整を可能にしている。そのため、大幅な設計変更などを必要とせず、従来の電子部品装着機１に対する僅かな改良で実施できるようにした点で、上記効果を達成するための実施が容易であり、且つ低コストでの実施が可能である。そして、吸着ノズル５０の可変機構により、調整した吸着口５３１の口径を一定に保つことができるため、吸着口５３１の微妙な口径調整について正確な制御が可能である。

ところで、吸着ノズル５０の口径調整は、変位部材５１の上下方向の移動が支持部材５２の径方向の移動に変換されることにより行われる。従って、変位部材５１の回転運動は、支持部材５２の変位に直接関係することはなく、むしろ径方向以外の方向に力が作用するため、支持部材５２の動きの妨げになる。そこで例えば、径方向板５２２のテーパ面５２２ａを曲面にし、テーパ部５１３との間で生じる回転方向の摺動抵抗を小さくすることが好ましい。更には、図８に示すように、支持部材５１に回転運動が作用しない構造にするようにしてもよい。図８は、口径可変の吸着ノズルを示した第２実施形態の断面図であり、前記第１実施形態の吸着ノズル５０と同じ構成については同じ符号を付して説明する。

この吸着ノズル５６は、吸着ノズル５０の変位部材５１を改良したものである。すなわち、この変位部材７１は、フランジ部７１１、雄ネジ部７１２、テーパ部７１３及び連結部７１４を備えているが、テーパ部７１３が別部材になって雄ネジ部７１２と分離し、ラジアル軸受７１７を介して連結されている。従って、変位部材７１が回転しながら上下方向に移動しても、テーパ部７１３は、支持部材５２との摩擦抵抗によって回転することなく単に上下方向に移動することとなる。よって、支持部材５２の径方向の移動がスムーズになり、口径調整自体もスムーズに行われる。

次に、前記第１、第２実施形態の吸着ノズル５０，５６は、吸着口５３１が円形である。しかし、電子部品によっては円形以外の吸着口が要求されることもある。従って、円形以外の吸着口の大きさを変化させるものや、吸着口の形を様々に変化できるようにしたものについて提案する。図９は、長円形をした吸着口の吸着ノズルを示した第３実施形態の図であり、図４と同じ位置で表したものである。なお、前記第１、第２実施形態の吸着ノズル５０，５６と同じ構成については同じ符号を付して説明する。

この吸着ノズル５７も、吸着ノズル５０の変位部材５１を改良したものである。すなわち、詳しく図示しないが、変位部材７２は、図３に示す第１実施形態のフランジ部５１１、雄ネジ部５１２、連結部５１４を有し、テーパ部７２３が別部材になって雄ネジ部５１２と分離し、図８に示す第２実施形態と同様にラジアル軸受７１７を介して連結されている。そして、そのテーパ部７２３は、軸方向（図面を貫く方向）の断面形状が図９に示すように楕円形をしている。そこで、例えば図６（Ａ）から（Ｃ）に示す変位部材５１のように、変位部材７２が段階的に下降したならば、支持部材５２ａ，５２ｃよりも支持部材５２ｂ，５２ｄの移動量が大きいため、吸着口は、ほぼ円の形から徐々に短径と長径との差が大きくなる長円形へと変化することとなる。

こうして、円形ではなく長円形の吸着口が必要な電子部品には本実施形態の吸着ノズル５７が使用される。その他、第１実施形態では周方向板５２３によって吸着口５３１が円形になるようにしたが、湾曲した周方向板５２３に代えて、周方向に折り曲げられた平板を使用すれば、吸着口を四角形にすることができる。そして、この点については、本実施形態でも支持部材５２ａ，５２ｃと支持部材５２ｂ，５２ｄとで折り曲げ角度を変えた板材とすれば、吸着口を菱形のようにすることができる。

一方、図９に示す第３実施形態では、テーパ部７２３が非回転である構成として説明したが、第１実施形態のように回転するような構成、すなわち変位部材７２が一つの部材として構成されたものであってもよい。この場合は、楕円形をしたテーパ部７２３の長径と短径とが回転することになり、支持部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの径方向移動がより複雑になり、吸着口５３１を様々な形に変化させることができる。また、このとき大きさの変化を必要としないのであれば、テーパ部７２３のように傾斜した面とせず、軸方向に同一断面の楕円形部材としてもよい。

更に、吸着口の形状を変化させるものとしては、図１０に示すようなものであってもよい。図１０は、吸着ノズルを示した第４実施形態の断面図であり、前記第１実施形態の吸着ノズル５０と同じ構成については同じ符号を付して説明する。この吸着ノズル５８は、吸着ノズル５０の変位部材５１を改良したものである。すなわち、変位部材７４は、テーパ部７４３の形状が回転軸Ｏに対して非対称になっている。テーパ部７４３は、その表面（テーパ面）を同一高さで円周方向の各個所で見た場合に回転軸Ｏからの距離がそれぞれ異なる非円形形状断面である。

従って、変位部材７４が回転しながら上下方向に移動した場合、テーパ部７４３の表面に当たる４つの支持部材５２（図９に示す支持部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを参照）は、回転軸Ｏからの距離がそれぞれ異なり、吸着口５３１の形状が様々に変化することとなる。その際、支持部材５２の周方向板５２３の形を変えれば、更に吸着口５３１の形を変化させることができる。本実施形態を含む前記各実施形態では、変化する吸着口５３１の径の大きさや形は係合部材５４のフランジ部５４１に表示された各々の識別部材５５に書き込まれている。従って、ノズル用カメラ６５によって識別部材５５を撮像することにより、情報を読み取って確認することができ、適切な口径（又は口形）の調整に関する制御が可能である。

以上の実施形態で示した吸着ノズル５０，５６，５７，５８は、いずれの可変機構も軸方向の移動を径方向の移動に変換させるものであった。しかし、可変機構は、これ以外に図１１に示すような構造のものであってもよい。図１１は、口径可変の吸着ノズルを示した第５実施形態の断面図である。なお、前記第１実施形態の吸着ノズル５０と同じ構成については同じ符号を付して説明する。

この吸着ノズル８０は、図１に示すスプライン軸３７の回転を受けて支持部材８２を変位させる変位部材８１と、カバー部材８３を内側から支持する支持部材８２と、その支持部材８２に被せられてノズル先端部を形作るカバー部材８３と、これら各部材８１，８２，８３を関連付ける係合部材８４などを備えたものであり、これらによって吸着口８３１の径を変化させる可変機構が構成されている。

変位部材８１は、フランジ部８１１の下方に雄ネジ部８１２が形成され、その下端には卵型ブロックの案内部８１３が着脱可能な構造で一体に形成されている。そして、上方には連結部８１４が形成され、その中心にはノズル孔８１６が軸方向に貫いている。雄ネジ部８１２が係合部材８４の雌ネジ部８４１に螺合し、下方に案内部８１３が位置している。第１実施形態の変位部材５１と比べた場合、案内部８１３以外は同様な構成である。そして、その案内部８１３を包むように支持部材８２及びカバー部材８３が設けられている。

支持部材８２は、外側に向けて膨らむように湾曲した複数の揺動板８２１によって構成されている。揺動板８２１は、その上端部がフランジ部８４２の下面側に、径方向と直交する方向を軸線とした軸８２２によって揺動可能に支持されている。そして、複数の揺動板８２１は、円周方向に一部が重なるようにして配列され、窄んだ花弁のようになっている。支持部材８２には、伸縮性のあるゴム材などからなるカバー部材８３が取り付けられている。カバー部材８３は、略円筒形状をしたものであり、複数の揺動板８２１を覆うように被せられている。

カバー部材８３は、下端に吸着口８３１が形成され、上端側が係合部８４のフランジ部８４２に固定されている。揺動板８２１は、カバー部材８３によって内側に付勢されて案内部８１３へ常に押し当てられている。そのため、案内部８１３が上下動することにより、湾曲した揺動板８２１が揺動して吸着口８３１の大きさが変化する。係合部材８４のフランジ部８４２に、図５に示す識別部材５５が周方向に一定の間隔で複数表示され、変位部材８１の回転と吸着口８３１の大きさとが対応付けられている。

よって、本実施形態でも、これまで複数の吸着ノズルで行っていた様々な部品の吸着保持を、吸着ノズル８０一つで対応させることができる。そして、吸着ノズル８０の可変機構により調整した吸着口８３１の口径を一定に保つことができるため、吸着口８３１の微妙な口径調整について正確な制御が可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、１本の吸着ノズルを搭載するシングルノズルの装着ヘッド１５を示したが、複数の吸着ノズルを搭載可能なマルチノズルの装着ヘッドであってもよい。
また、前記実施形態では、作動機構としてスプライン軸３７を回転させる機構を例に挙げて説明したが、例えば、スプライン軸３７を昇降させる機構を含めて作動機構とし、その出力に対応するように、吸着ノズル側の可変機構を前記実施形態とは別機構によって構成したものであってもよい。
また、前記第５実施形態は吸着口８３１を円形のものとして説明したが、例えば、揺動板を平板にして四方に配置することで四角い吸着口にするようにしてもよい。
また、吸着口５３１などの口径や形の確認を識別部材５５で行うようにしたが、パーツカメラ２５によって吸着口５３１を撮像して確認し、それを基に口径調整を制御するようにしてもよい。

１…電子部品装着機 ２…基板搬送装置 ３…部品供給装置 ４…部品装着装置 ５…制御装置 ６…表示装置 １５…装着ヘッド ３７…スプライン軸 ３９…回転体 ４１…回転用モータ ４２…ギヤ ５０…吸着ノズル ５１…変位部材 ５２…支持部材 ５３…カバー部材 ５４…係合部材

Claims (7)

1. 所定の位置に基板を搬送する搬送装置と、複数の部品を収容した部品供給装置と、前記部品を吸着保持可能な装着ヘッドにより前記部品供給装置から取り出した前記部品を前記搬送装置によって搬送された基板に装着する部品装着装置と、前記各装置を制御する制御装置とを有し、
   前記装着ヘッドは、前記部品に接触する吸着口の径又は形を変化させる可変機構を備えた吸着ノズルと、前記吸着ノズルの可変機構を作動させる作動機構を備えたものであることを特徴とする部品装着機。
2. 前記吸着ノズルは、伸縮性を有するカバー部材によってノズル先端部が形成され、
   前記可変機構が、前記カバー部材と、前記カバー部材を内側から支持する支持部材と、前記作動機構から出力された回転により前記支持部材を変位させる変位部材とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の部品装着機。
3. 前記吸着ノズルは、前記カバー部材が筒形状をしたものであり、
   前記支持部材が、前記カバー部材の内側面を周方向に複数の箇所で支持する支持部と、径方向に摺動可能なスライド部とを有し、
   前記変位部材が、回転を軸方向の移動に変換するネジ部と、前記スライド部材と摺接するテーパ部とを有するものであることを特徴とする請求項２に記載の部品装着機。
4. 前記変位部材は、前記ネジ部とテーパ部とが別部材であり、両部材が転がり軸受けを介して連結されたものであることを特徴とする請求項３に記載の部品装着装置。
5. 前記変位部材のテーパ部は、同一高さの円周位置で見た前記ネジ部の回転軸からテーパ面までの距離が各箇所で異なる非円形形状断面であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の部品装着装置。
6. 前記吸着ノズルは、前記カバー部材が筒形状をしたものであり、
   前記支持部材が、前記カバー部材の内側周方向に複数配置された板材であり、当該各板材の上端部がカバー部材の径方向と直交する方向を軸線として揺動可能に支持され、当該板材は前記上端部から下端部にかけて前記カバー部材の外側に向けて膨らむように湾曲したものであり、
   前記変位部材が、回転を軸方向の移動に変換するネジ部と、前記板材の内側に当てられその揺動を案内するための案内部とを有するものであることを特徴とする請求項２に記載の部品装着機。
7. 前記吸着ノズルは、前記作動機構からの出力により回転する前記変位部材の回転位置と当該回転位置に対応して変化する前記吸着口の径や形を示す識別部材を備え、
   前記制御装置は、前記径識別部材を読み取る読み取り手段からの情報に基づいて前記作動機構を制御するものであることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の部品装着機。
   
   
   
   

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