JPWO2017056292A1 - 実装ヘッド、及び表面実装機 - Google Patents

Abstract

吸着ノズル（５６）と、一対の対向部を有し軸方向に沿って移動することで吸着ノズル（５６）に供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える軸状部材（９２）と、駆動源（１０２）と可動部（１０４）とカムフォロア（１０６）とを有する駆動装置（１００）と、を備える実装ヘッドであって、カムフォロア（１０６）は、可動部（１０４）に設けられて軸状部材（９２）の一対の対向部の間に配置され、駆動装置（１００）は、可動部（１０４）を前記軸方向に移動することで、カムフォロア（１０６）を一方の対向部に当接させて軸状部材（９２）を軸方向の一方に移動させる第１移動動作と、カムフォロア（１０６）を他方の対向部に当接させて軸状部材（９２）を軸方向の他方に移動させる第２移動動作と、を実行する。

Description

本明細書で開示される技術は、実装ヘッド、及び表面実装機に関する。

従来、電子部品をプリント基板上に実装する表面実装機において、負圧によって先端部に部品を吸着して保持するとともに、正圧によって先端部に保持した部品を解放する複数の吸着ノズルを備えた実装ヘッドが知られている。この種の実装ヘッドでは、吸着ノズルの近傍に、当該吸着ノズルに供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替えるためのメカニカルバルブ構造が設けられることがある。このようなメカニカルバルブ構造を備えた実装ヘッドとしての装着ヘッドが、例えば下記特許文献１に開示されている。

下記特許文献１に開示される装着ヘッドは、メカニカルバルブ構造として、各吸着ノズルに供給される負圧又は正圧を選択的に切り替える切替部材たる軸状のバルブスプールと、バルブスプールをその軸方向に沿って上下方向に移動させるための切替部材駆動装置と、を有している。バルブスプールの上端部にはその軸方向と直交する方向に板状に延びる係合突部が設けられており、切替部材駆動装置には２つのローラが取り付けられている。切替部材駆動装置は、バルブスプールの係合突部の上下両側に各ローラが位置するような形で配されている。

そして、切替部材駆動装置が駆動することで、下側のローラがバルブスプールの係合突部の下面に当接してバルブスプールを押し上げ、又は上側のローラがバルブスプールの係合突部の上面に当接してバルブスプールを押し下げる構成とされている。このようにバルブスプールが上下方向に移動されることで、バルブスプールが上昇端位置に位置する状態では吸着ノズルに負圧が供給され、バルブスプールが下降端位置に位置する状態では吸着ノズルに正圧が供給される。

特開２０１３−６９７９８号公報

ところで、実装ヘッドでは、上記のようにバルブスプールを上下方向に移動させるためのローラとして、カムフォロアが用いられることがある。しかしながら、カムフォロアは高価であるため、上記特許文献１に開示される装着ヘッドのようにバルブスプールを上下方向に移動させるための切替部材駆動装置に２つのローラが設けられた構成では、ローラとしてカムフォロアを用いると、装着ヘッドの製造コストが嵩んでしまう。

本明細書で開示される技術は、上記の課題に鑑みて創作されたものであって、製造コストの低減化を図ることを目的とする。

本明細書で開示される技術は、負圧によってその先端部に部品を吸着して保持するとともに、正圧によってその先端部に保持した前記部品を解放する吸着ノズルと、軸状をなし、その軸方向に沿って移動することで前記吸着ノズルに供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える軸状部材であって、前記軸方向と交差する方向に延びるとともに互いに対向する形で前記軸方向に離間して設けられた一対の対向部を有する軸状部材と、駆動源と、前記駆動源から動力を得て前記軸方向に移動する可動部と、前記可動部に設けられたカムフォロアと、を有し、該カムフォロアが前記一対の対向部の間に位置する形で配された駆動装置であって、前記可動部を前記軸方向に移動することで、前記カムフォロアを一方の前記対向部に当接させて前記軸状部材を前記軸方向の一方に移動させる第１移動動作と、前記カムフォロアを他方の前記対向部に当接させて前記軸状部材を前記軸方向の他方に移動させる第２移動動作と、を実行する駆動装置と、を備える実装ヘッドに関する。

上記の実装ヘッドでは、駆動装置において、カムフォロアが軸状部材の一対の対向部の間に配されており、そのカムフォロアが一方の対向部に当接して当該対向部を軸状部材の軸方向の一方に移動させることで第１移動動作が実行され、そのカムフォロアが他方の対向部に当接して当該対向部を軸状部材の軸方向の他方に移動させることで第２移動動作が実行される。このため、駆動装置では、１つのカムフォロアによって第１移動動作及び第２移動動作を実行することができる。

そして、第１移動動作及び第２移動動作によって軸状部材がその軸方向に移動することで、吸着ノズルに供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替えることができる。このように上記の実装ヘッドでは、可動部に設けるカムフォロアの数を１つに留めながら負圧と正圧の切り替えを行うことができ、負圧と正圧の切り替えを行うためにカムフォロアが複数必要とされる従来の実装ヘッドと比べて、製造コストの低減化を図ることができる。

上記の実装ヘッドは、前記軸状部材のうち、前記一対の対向部を除く、少なくとも一部が前記軸方向に沿って移動可能に収容される収容部材をさらに備え、前記軸状部材は、前記軸状部材の中心軸から離れた位置で、前記一対の対向部を連結する連結部を備え、前記可動部の前記カムフォロアが、前記一対の対向部間において、前記中心軸に重なる形で配されていてもよい。

収容部材の内周側には通常、Ｏリング等のシール部材が配置されており、収容部材の内周面と軸状部材との間をシール（気密）する構造となっている。カムフォロアのうち各対向部に当接する部位と軸状部材の中心軸との間の距離が大きく離れていると、第１移動動作及び第２移動動作の実行中に、軸状部材に対して、その軸方向に沿った移動の力以外に、各対向部におけるカムフォロアと当接する部位を力点とし、収容部材に収容された部位と収容されていない部位との境界部を支点及び回転中心とするモーメントが発生する。その結果、軸状部材に傾きが生じ、収容部材の内周側に配置されたシール部材の一部が、傾いた軸状部材と収容部材との間で局所的に押圧され、軸状部材が収容部材に出し入れされる際に、シール部材の当該一部が偏って摩耗されて早くすり減っていき、シール部材の寿命が低下する。

これに対し上記の構成では、前記一対の対向部間において、前記中心軸に重なる形で配されることで、カムフォロアのうち各対向部に当接する部位と軸状部材の中心軸との間の距離を小さくすることができる。このため、収容部材の内周側に配置されたシール部材の一部が偏って摩耗することを抑えることが可能となる。

上記の実装ヘッドにおいて、前記軸状部材に設けられた前記対向部の先端は、前記軸方向と直交する平面方向において、前記収容部材の外形線よりも中心に近い内側に位置する。

実装ヘッドがロータリー型のものである場合、対向部の先端が、収容部材から外側に飛び出ていると、回転系慣性モーメントが増加する。これに対し上記の構成では、軸状部材の対向部の先端を、収容部材の外形線よりも中心側に近い内側に位置する構成とすることで、外方への飛び出しを抑えることができる。そのため、回転系慣性モーメントの増加を抑制することができるため、回転部分をより速く回転させることができる。

本明細書で開示される他の技術は、上記の実装ヘッドを有し、基板上に前記部品を実装する部品実装装置と、前記部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と、前記基板を前記部品実装装置による前記部品の実装範囲内まで搬送する基板搬送装置と、を備える表面実装機に関する。

本明細書で開示される技術によれば、製造コストの低減化を図ることができる。

表面実装機の平面図 実装ヘッドの斜視図 実装ヘッドの一部を拡大した斜視図 図３において各吸着ノズルの先端部を露出させた状態を示す斜視図 実装ヘッドの要部断面図 実装ヘッドの先端部（下端部）の一部を示す断面図であって、バルブスプールが正圧供給位置にある状態における断面図 表面実装機の電気的構成を示すブロック図 バルブスプールの移動態様を示す正面図 Ｖ軸駆動装置の内部構造を示す側面図

（表面実装機の全体構成）
図面を参照して実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示す表面実装機１について例示する。表面実装機１は、基台１０と、プリント基板（基板の一例）Ｂ１を搬送するための搬送コンベア（基板搬送装置の一例）２０と、プリント基板Ｂ１上に電子部品（部品の一例）Ｅ１を実装するための部品実装装置３０と、部品実装装置３０に電子部品Ｅ１を供給するための部品供給装置４０等とを備えている。

基台１０は、平面視長方形状をなすとともに上面が平坦とされる。また、基台１０における搬送コンベア２０の下方には、プリント基板Ｂ１上に電子部品Ｅ１を実装する際にそのプリント基板Ｂ１をバックアップするための図示しないバックアッププレート等が設けられている。以下の説明では、基台１０の長辺方向（図１の左右方向）及び搬送コンベア２０の搬送方向をＸ軸方向とし、基台１０の短辺方向（図１の上下方向）をＹ軸方向とし、基台１０の上下方向（図２の上下方向）をＺ軸方向とする。

搬送コンベア２０は、Ｙ軸方向における基台１０の略中央位置に配置され、プリント基板Ｂ１を搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って搬送する。搬送コンベア２０は、搬送方向に循環駆動する一対のコンベアベルト２２を備えている。プリント基板Ｂ１は、両コンベアベルト２２に架設する形でセットされる。プリント基板Ｂ１は、搬送方向の一方側（図１で示す右側）からコンベアベルト２２に沿って基台１０上の作業位置（図１の二点鎖線で囲まれる位置）に搬入され、作業位置で停止して電子部品Ｅ１の実装作業がされた後、コンベアベルト２２に沿って他方側（図１で示す左側）に搬出される。

部品供給装置４０は、フィーダ型とされ、搬送コンベア２０の両側（図１の上下両側）においてＸ軸方向に並んで２箇所ずつ、計４箇所に配されている。これらの部品供給装置４０には、複数のフィーダ４２が横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ４２は、複数の電子部品Ｅ１が収容された部品供給テープ（不図示）が巻回されたリール（不図示）、及びリールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置（不図示）等を備えており、搬送コンベア側に位置する端部に設けられた部品供給位置から電子部品Ｅ１が一つずつ供給されるようになっている。

部品実装装置３０は、基台１０及び後述する部品供給装置４０等の上方に設けられる一対の支持フレーム３２と、ロータリー型の実装ヘッド５０と、実装ヘッド５０を駆動する実装ヘッド駆動機構とから構成される。各支持フレーム３２は、それぞれＸ軸方向における基台１０の両側に位置しており、Ｙ軸方向に延びている。支持フレーム３２には、実装ヘッド駆動機構を構成するＸ軸サーボ機構及びＹ軸サーボ機構が設けられている。実装ヘッド５０は、Ｘ軸サーボ機構及びＹ軸サーボ機構によって、一定の可動領域内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされている。

Ｙ軸サーボ機構は、Ｙ軸ガイドレール３３Ｙと、図示しないボールナットが螺合されたＹ軸ボールねじ３４Ｙと、Ｙ軸サーボモータ３５Ｙとを有している。各Ｙ軸ガイドレール３３Ｙには、ボールナットに固定されたヘッド支持体３６が取り付けられている。Ｙ軸サーボモータ３５Ｙが通電制御されると、Ｙ軸ボールねじ３４Ｙに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体３６、及び後述する実装ヘッド５０がＹ軸ガイドレール３３Ｙに沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸サーボ機構は、Ｘ軸ガイドレール（不図示）と、図示しないボールナットが螺合されたＸ軸ボールねじ３４Ｘと、Ｘ軸サーボモータ３５Ｘとを有している。Ｘ軸ガイドレールには、その軸方向に沿って実装ヘッド５０が移動自在に取り付けられている。Ｘ軸サーボモータ３５Ｘが通電制御されると、Ｘ軸ボールねじ３４Ｘに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定された実装ヘッド５０がＸ軸ガイドレール３３Ｘに沿ってＸ軸方向に移動する。

（実装ヘッドの構成）
続いて実装ヘッド５０の構成について詳しく説明する。実装ヘッド５０は、図２に示すように、本体であるヘッド本体部５２がカバー５３、５４によって覆われたアーム状をなしており、部品供給装置４０によって供給される電子部品Ｅ１を吸着してプリント基板Ｂ１上に実装する。本実施形態の実装ヘッド５０は、ロータリー型であり、その先端部には計１８本のノズルシャフト５５が回転体６０によってＺ軸方向（上下方向）に移動可能に保持されている（図４参照）。

回転体６０は、図４に示すように、Ｚ軸方向に沿って軸状をなす軸部６２と、実装ヘッド５０の下端部において軸部６２の周りに設けられ、軸部６２より大径な略円柱状をなすシャフト保持部６４と、を有している。回転体６０の軸部６２は、ヘッド本体部５２によって当該軸部６２の軸線周りに回転可能に支持されている。軸部６２は二重構造となっており、内側の軸部６２の上部には当該軸部６２の軸線周りにＮ軸被駆動ギヤ６２Ｎが設けられ、外側の軸部６２の上部には当該軸部６２の軸線周りにＲ軸被駆動ギヤ６２Ｒが設けられている（図４参照）。

実装ヘッド５０のＺ軸方向における略中央部には、回転体６０を回転駆動するための図示しないＮ軸駆動装置が配されている。Ｎ軸駆動装置は、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎ（図７参照）と、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎの出力軸周りに設けられたＮ軸駆動ギヤ（不図示）と、を有している。Ｎ軸駆動ギヤはＮ軸被駆動ギヤ６２Ｎと噛み合わされており、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎが通電制御されると、Ｎ軸駆動ギヤ及びＮ軸被駆動ギヤ６２Ｎの回転駆動を介して、回転体６０がＺ軸方向に沿った軸線周りに任意の角度で回転される。

回転体６０のシャフト保持部６４には、周方向に等間隔で、貫通孔が１８個形成されている。そして、各貫通孔には、筒状のシャフトホルダ５７を介して、軸状をなすノズルシャフト５５が、シャフト保持部６４を貫通しつつＺ軸方向に沿って延びる形で保持されている。そして、各ノズルシャフト５５のうちシャフト保持部６４から下方に突出する下端部には、図４及び図５に示すように、電子部品Ｅ１を吸着する吸着ノズル５６がそれぞれ設けられている。

各吸着ノズル５６には、負圧又は正圧が供給されるようになっている。各吸着ノズル５６は、負圧によってその先端部に電子部品Ｅ１を吸着して保持するとともに、正圧によってその先端部に保持した電子部品Ｅ１を解放する。Ｎ軸駆動装置によって回転体６０が回転されると、各ノズルシャフト５５と共に各ノズルシャフト５５に設けられた各吸着ノズル５６が回転体６０の軸線周りに旋回させられる。

また、実装ヘッド５０のＺ軸方向における略中央部には、図２に示すように、各ノズルシャフト５５をその軸線周りに回転駆動するためのＲ軸駆動装置７０が配されている。Ｒ軸駆動装置７０は、Ｒ軸サーボモータ３５Ｒと、Ｒ軸サーボモータ３５Ｒの出力軸周りに設けられ、Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒと噛み合わされたＲ軸駆動ギヤ７２Ｒ（図３参照）と、を有している。Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒが設けられた外側の軸部６２において、Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒよりも下部には、図示しない共通ギヤが設けられている。

一方、図４に示すように、各シャフトホルダ５７の外周部にはそれぞれノズルギヤ５７Ｒが設けられている。各シャフトホルダ５７に設けられたノズルギヤ５７Ｒは、上記共通ギヤと噛み合わされている。Ｒ軸サーボモータ３５Ｒが通電制御されると、Ｒ軸駆動ギヤ７２Ｒ及びＲ軸被駆動ギヤ６２Ｒの回転駆動を介して、共通ギヤが回転する。共通ギヤが回転すると、ノズルギヤ５７Ｒとの噛み合いにより、各シャフトホルダ５７が回転する。そして、各シャフトホルダ５７と各ノズルシャフト５５は、ボールスプライン結合していることから、共通ギヤの回転に伴って、１８本のノズルシャフト５５がその軸線周りにおいて同方向及び同角度に一斉に回転する。

また、各ノズルシャフト５５の上端部には、ばね止めボルト５８が螺合されている。各ノズルシャフト５５の外面側には、巻ばね５９が配されている。巻ばね５９は、ばね止めボルト５８とシャフトホルダ５７との間にて圧縮された状態で配されており、各ノズルシャフト５５は、この巻ばね５９の弾性力によって上方に付勢されている。

また、実装ヘッド５０は、図２から図４に示すように、１８本のノズルシャフト５５のうち特定の位置にあるノズルシャフト５５を、回転体６０に対して当該回転体６０の軸部６２に沿った方向（Ｚ軸方向、上下方向）に昇降させるための２つのＺ軸駆動装置８０を備えている。両Ｚ軸駆動装置８０は、各ノズルシャフト５５の上方において、回転体６０の軸部６２を挟んで実装ヘッド５０の左右両側に対称配置されている（図５参照）。

Ｚ軸駆動装置８０は、図３から図５に示すように、箱状をなすＺ軸駆動源８２と、Ｚ軸駆動源８２から動力を得てＺ軸方向（上下方向）に移動するＺ軸可動部８４と、を有している。Ｚ軸駆動源８２の内部には、Ｚ軸可動部８４をリニアモータ駆動するためのＺ軸リニアモータ３５Ｚ（図７参照）が設けられている。

Ｚ軸駆動装置８０におけるＺ軸可動部８４の下端部には、図４及び図５に示すように、カムフォロア８６（以下、「Ｚ軸カムフォロア８６」と称する）がＸ軸方向に沿った軸周りに回転可能に取り付けられている。Ｚ軸可動部８４は、その上昇端位置においてＺ軸カムフォロア８６が特定の位置にあるノズルシャフト５５の上端部（ばね止めボルト５８）と近接するような配置でＺ軸駆動源８２に位置保持されている（図５参照）。このため、Ｚ軸可動部８４が上昇端位置にある状態では、各ノズルシャフト５５の軸部６２周りの旋回が許容される。

Ｚ軸駆動源８２によってＺ軸可動部８４が上昇端位置から下降されると、Ｚ軸カムフォロア８６が特定の位置にあるノズルシャフト５５の上端部に当接し、当該ノズルシャフト５５が巻ばね５９の弾性力に抗って下降される。ノズルシャフト５５が下降されると、そのノズルシャフト５５に設けられた吸着ノズル５６が下降され、吸着ノズル５６の先端部が部品供給装置４０の部品供給位置や作業位置にあるプリント基板Ｂ１に近接する。この状態からＺ軸可動部８４が上昇されると、巻ばね５９の弾性力復帰力によってノズルシャフト５５及び吸着ノズル５６が上昇する。

さらに、実装ヘッド５０は、図４及び図５に示すように、各吸着ノズル５６に供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替えるための切替装置９０を備えている。切替装置９０は、各吸着ノズル５６（各ノズルシャフト５５）に対応する形で計１８個設けられている。
各切替装置９０は、円周状に配された各ノズルシャフト５５の外側において、隣接する２つのノズルシャフト５５の間に位置する形で、各ノズルシャフト５５と同様に、シャフト保持部６４の外周に沿って円周状に等間隔でそれぞれ設けられている（図４参照）。

各切替装置９０は、図４及び図５に示すように、軸状をなすバルブスプール（軸状部材の一例）９２と、バルブスプール９２の下側部分が収容される筒状のスリーブ（収容部材の一例）９４と、を有している。

各スリーブ９４は、シャフト保持部６４に設けられた各取り付け孔に取り付けられている。具体的には、上端に設けられた大径部９８を除く、スリーブ９４の全体を、取り付け孔の内部に挿入するようにして取り付けられている。スリーブ９４には、シャフト保持部６４から露出する上端部の開口からバルブスプール９２の下側部分（バルブスプール９２の当接部９３を除く大部分）がその軸方向に沿って移動可能に収容される。

各バルブスプール９２は、その軸方向がＺ軸方向（上下方向）に沿った形で、スリーブ９４の内部に配されており、軸方向（上下方向）に沿って移動することで、各吸着ノズル５６に供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える。

各バルブスプール９２は、図５及び図６に示すように、その上側部分に、横向きの略Ｕ字状をなす当接部９３を有している。当接部９３は、バルブスプール９２の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向に延びるとともに互いに対向する形で軸方向（Ｚ軸方向）に離間して設けられた一対の対向部９３Ａを有する（図６参照）。当接部９３は、スリーブ９４から露出して上方に突出している。各バルブスプール９２は、略Ｕ字状をなす当接部９３について、その開いた側を外側（軸部６２側とは反対側）に向けた形でそれぞれ配されている（図４参照）。

各切替装置９０は、スリーブ９４に収容されたバルブスプール９２が、図８にて二点鎖線で示す上昇端位置（以下、「負圧供給位置」と称する）に移動することで、スリーブ９４内に負圧が供給される。また、バルブスプール９２が、図８にて実線で示す下降端位置（以下、「正圧供給位置」と称する）に移動することで、スリーブ９４内に正圧が供給される。各スリーブ９４内に供給された負圧又は正圧は、図示しない供給路を経て、当該スリーブ９４と対応する吸着ノズル５６に供給される。

ここで、実装ヘッド５０において、各スリーブ９４内に負圧又は正圧を供給するための供給経路、及び負圧又は正圧の供給態様について説明する。各スリーブ９４には、図６に示すように、負圧が入力される負圧入力ポート９４Ａと、正圧が入力される正圧入力ポート９４Ｂと、負圧入力ポート９４Ａ又は正圧入力ポート９４Ｂから入力された負圧又は正圧が出力される出力ポート（不図示）とが設けられている。出力ポートは、対応する吸着ノズル５６と連通している。

また、内側の軸部６２の内部には、負圧が供給される第１負圧供給路６２Ａが設けられており、回転体６０の外側には、正圧が供給される第１正圧供給路６２Ｂが設けられている（図２参照）。そして、シャフト保持部６４内には、各スリーブ９４に対応して負圧が供給される複数の第２負圧供給路６４Ａが設けられている。また、シャフト保持部６４の外周側に設けられた外環部材６５には、第１正圧供給路６２Ｂと連通され、正圧が供給される２つの第２正圧供給路６５Ａとが設けられている。

第１負圧供給路６２Ａは、軸部６２の回転の有無に拘わらず、その下端部において全ての第２負圧供給路６４Ａと常時連通する構成とされている。また、各第２負圧供給路６４Ａは、バルブスプール９２が負圧供給位置にある状態において、そのバルブスプール９２が収容されるスリーブ９４の負圧入力ポート９４Ａと連通する。従って、バルブスプール９２が負圧供給位置にある状態では、各吸着ノズル５６が回転体６０の軸線周りに旋回中であるか否かに拘わらず、出力ポートからそのバルブスプール９２（切替装置９０）と対応する吸着ノズル５６に常時負圧が供給される。

２つの第２正圧供給路６５Ａは、シャフト保持部６４の外周側に設けられた外環部材６５うち、各Ｚ軸駆動装置８０によってノズルシャフト５５がＺ軸方向に昇降される上記特定の位置と対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、両第２正圧供給路６５Ａは、上記特定の位置にある吸着ノズル５６と対応するバルブスプール９２が正圧供給位置にある状態において、そのバルブスプール９２が収容されるスリーブ９４の正圧入力ポート９４Ｂと連通する。従って、バルブスプール９２が正圧供給位置にある状態では、そのバルブスプール９２と対応する吸着ノズル５６が上記特定の位置にある場合にのみ、出力ポートから当該吸着ノズル５６に正圧が供給される。

実装ヘッド５０では、上述したように、負圧供給位置にあるバルブスプール９２と対応する吸着ノズル５６に常時負圧が供給されることで、複数の吸着ノズル５６に吸着された電子部品Ｅ１が実装ヘッド５０の移動時等に落下することが抑制される。また、上述したように、正圧供給位置にあるバルブスプール９２と対応する吸着ノズル５６に所定の場合にのみ正圧が供給されることで、実装対象となる電子部品Ｅ１のみを正圧によってプリント基板Ｂ１上に実装することができる。

なお、図８に示すように、各スリーブ９４の外周面側には、外側シール部材９６がＺ軸方向に間隔を空けて複数配されている。外側シール部材９６は、ゴムなどの弾性体からなる環状のリングであり、シャフト保持部６４の取り付け孔との間をシールする機能を果たしている。また、スリーブ９４の内周側には、内側シール部材９７が軸方向に沿って複数箇所（図中では下部の１か所だけを示す）に配置されている。内側シール部材９７は、ゴムなどの弾性体からなる環状のリングであり、図８に示すように、バルブスプール９２の外面に取り付けられている。内側シール部材９７は、スリーブ９４の内周面とバルブスプール９２との間をシールする機能を果たしている。その結果、負圧入力ポート９４Ａ、正圧入力ポート９４Ｂ、及び出力ポートの間での負圧、正圧の漏れが抑制されている。また、内側シール部材９７は、その摩擦力によって、負圧供給位置又は正圧供給位置に移動されたバルブスプール９２がその位置において保持されるようになっている。

また、実装ヘッド５０は、図２から図４に示すように、各切替装置９０のバルブスプール９２をＺ軸方向（上下方向）に沿って負圧供給位置と正圧供給位置との間で移動させるための２つのＶ軸駆動装置１００を備えている。２つのＶ軸駆動装置１００は、２つのＺ軸駆動装置８０とＺ軸方向において対応する位置にそれぞれ設けられており（図５参照）、上記特定の位置にある吸着ノズル５６と対応する切替装置９０のバルブスプール９２を移動させる。従って、２つのＶ軸駆動装置１００についても、２つのＺ軸駆動装置８０と同様に、回転体６０の軸部６２を挟んで実装ヘッド５０の左右両側に対称配置されている。

Ｖ軸駆動装置１００は、図３から図５、図９に示すように、箱状をなすＶ軸駆動源（駆動源の一例）１０２と、Ｖ軸駆動源１０２から動力を得てＺ軸方向（上下方向）に移動するＶ軸可動部（可動部の一例）１０４と、を有している。Ｖ軸駆動源１０２の内部には、Ｖ軸可動部１０４をリニアモータ駆動によって駆動するためのＶ軸リニアモータ３５Ｖ（図７参照）が設けられている。

図９に示すように、Ｖ軸駆動源１０２は、板状のＶ軸本体部１１２と、固定子１２０とを備える。固定子１２０は、Ｖ軸本体部１１２の板面上に、Ｚ軸方向に沿って配置された３つの電機子コイル１２２からなる。

一方、Ｖ軸可動部１０４は、図９に示すように、ヨーク１３２と、ヨーク１３２の前面に設けられた可動子１３０と、ヨーク１３２の上端部に取り付けられたカムフォロア支持部１３９と、を有している。可動子１３０は、ヨーク１３２の前面（固定子１２０との対向面）に配置された、複数の永久磁石１３４から構成されている。複数の永久磁石１３４は、異なる磁極が交互に並ぶように等間隔でＺ軸方向に直線状に配置されている。

固定子１２０と可動子１３０はリニアモータを構成しており、固定子１２０の電機子コイル１２２が通電されると、固定子１２０と可動子１３０との間にＶ軸可動部１０４をＺ軸方向（上下方向）に移動させる推進力が働く。尚、図９に示す符号１２４はレール、符号１３８はレールガイドである。レール１２４及びレールガイド１３８は、ヨーク１３２をＺ軸方向に案内する機能を果たす。

また、図４及び図５に示すように、Ｖ軸可動部１０４の先端部に設けられたカムフォロア支持部１３９には、カムフォロア１０６（以下、「Ｖ軸カムフォロア１０６」と称する）がＸ軸方向に沿った軸周りに回転可能に取り付けられている。Ｖ軸カムフォロア１０６は、Ｖ軸駆動装置１００が通電されている状態では、上記特定の位置にあるノズルシャフト５５と対応するバルブスプール９２に対して、そのバルブスプール９２に設けられた一対の対向部９３Ａの間に位置するように、Ｖ軸可動部１０４により位置保持される（図５参照）。

Ｖ軸駆動源１０２によってＶ軸可動部１０４が上方に移動されると、Ｖ軸カムフォロア１０６がその両側に位置する一対の対向部９３Ａのうち、上側の対向部９３Ａに当接してバルブスプール９２を押し上げ、バルブスプール９２が負圧供給位置に移動する（第１移動動作の一例）。一方、Ｖ軸駆動源１０２によってＶ軸可動部１０４が下方に移動されると、Ｖ軸カムフォロア１０６がその両側に位置する一対の対向部９３Ａのうち、下側の対向部９３Ａに当接してバルブスプール９２を押し下げ、バルブスプール９２が正圧供給位置に移動する（第２移動動作の一例）。なお、本実施形態では、Ｖ軸駆動装置１００が駆動装置の一例である。

ここで、Ｖ軸カムフォロア１０６の回転軸がＸ軸方向に沿っていることから、Ｖ軸カムフォロア１０６の回転方向は、回転体６０によって旋回される各ノズルシャフト５５の円周状をなす軌跡の接線方向とほぼ一致する。このため、Ｖ軸カムフォロア１０６によるバルブスプール９２の昇降動作中に回転体６０が回転された場合、Ｖ軸カムフォロア１０６が一対の対向部９３Ａに当接された状態が維持されながらＶ軸カムフォロア１０６が一対の対向部９３Ａとの間の摩擦力によって回転するので、各ノズルシャフト５５を旋回させながらバルブスプール９２の昇降動作を実行することができる。

また、実装ヘッド５０には、基板認識カメラＣ１（図７参照）が設けられている。基板認識カメラＣ１は、実装ヘッド５０とともに一体的に移動することで、作業位置に停止したプリント基板Ｂ１上の任意の位置の画像を撮像する。また、基台１０上における作業位置の近傍には、部品認識カメラＣ２（図１参照）が固定されている。部品認識カメラＣ２は、吸着ノズル５６によって部品供給装置４０の部品供給位置から吸着された電子部品Ｅ１の画像を撮像する。

（表面実装機の電気的構成）
次に、表面実装機１の電気的構成について、図７を参照して説明する。表面実装機１の本体は、制御部１１０によってその全体が制御統括されている。制御部１１０は、ＣＰＵ等により構成される演算制御部１１１を備えている。演算制御部１１１には、モータ制御部１１２と、記憶部１１３と、画像処理部１１４と、外部入出力部１１５と、フィーダ通信部１１６と、表示部１１７と、入力部１１８と、がそれぞれ接続されている。

モータ制御部１１２は、後述する実装プログラム１１３Ａに従って部品実装装置３０のＸ軸サーボモータ３５Ｘ及びＹ軸サーボモータ３５Ｙを駆動させるとともに、実装ヘッド５０のＮ軸サーボモータ３５Ｎ、Ｒ軸サーボモータ３５Ｒ、Ｚ軸リニアモータ３５Ｚ、及びＶ軸リニアモータ３５Ｖをそれぞれ駆動させる。また、モータ制御部１１２は、実装プログラム１１３Ａに従って搬送コンベア２０を駆動させる。

記憶部１１３は、ＣＰＵを制御するプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。記憶部１１３には、次述する実装プログラム１１３Ａと各種データ１１３Ｂとが記憶されている。

記憶部１１３に記憶される実装プログラム１１３Ａには、具体的には、実装対象となるプリント基板Ｂ１の生産台数に関する基板情報、プリント基板Ｂ１に実装される電子部品Ｅ１の個数や種類等を含む部品情報、プリント基板Ｂ１上の電子部品Ｅ１の実装位置に関する実装情報等が含まれている。記憶部１１３に記憶される各種データ１１３Ｂには、部品供給装置４０の各フィーダ４２に保持された電子部品Ｅ１の数や種類に関するデータ等が含まれている。

画像処理部１１４には、基板認識カメラＣ１及び部品認識カメラＣ２から出力される撮像信号がそれぞれ取り込まれるようになっている。画像処理部１１４では、取り込まれた各カメラＣ１，Ｃ２からの撮像信号に基づいて、部品画像の解析並びに基板画像の解析がそれぞれ行われるようになっている。

外部入出力部１１５は、いわゆるインターフェースであって、表面実装機１の本体に設けられる各種センサ類１１５Ａから出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部１１５は、演算処理部１１１から出力される制御信号に基づいて、各種アクチュエータ類１１５Ｂに対する動作制御を行うように構成されている。

フィーダ通信部１１６は、部品供給装置４０に取り付けられた各フィーダ４２の制御部と接続されており、各フィーダ４２を統括して制御する。各フィーダ４２の制御部は、部品供給テープを送出するためのモータの駆動を制御する。

表示部１１７は、表示画面を有する液晶表示装置等から構成され、表面実装機１の状態等を表示画面上に表示する。入力部１１８は、キーボード等から構成され、手動による操作によって外部からの入力を受け付けるようになっている。

以上のような構成とされた表面実装機１では、自動運転中において、搬送コンベア２０によるプリント基板Ｂ１の搬送作業を行う搬送状態と、基台１０上の作業位置に搬入されたプリント基板Ｂ１上への電子部品Ｅ１の実装作業を行う実装状態と、が交互に実行される。

（バルブスプール９２の構成及び移動態様）
次に、バルブスプール９２の当接部９３の詳細な構成及びバルブスプール９２の詳細な移動態様について図８を参照して説明する。各バルブスプール９２の当接部９３は、Ｚ軸方向に向かい合う一対の対向部９３Ａと、連結部９３Ｂとを備え、横向きの略Ｕ字状をなす。連結部９３Ｂは、図８に示すように、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１から離れた位置（図８では中心軸Ｐ１から左方向に離れた位置）で、一対の対向部９３Ａを連結している。一対の対向部９３Ａは、連結部９３Ｂを基端として、水平に延びており、先端９３Ｃは、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１から連結部９３Ｂが設けられた側とは反対側（図８では右側）に突出している。上記の当接部９３は、Ｖ軸カムフォロア１０６の挿入方向（図８では左方向）に凹んだ形状をしている。Ｖ軸カムフォロア１０６は、一対の対向部９３Ａ間において、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１に重なる形で、配置されている。より詳しくは、連結部９３Ｂに近接する形、すなわちＶ軸カムフォロア１０６の先端が、中心線Ｐ１から左方向に突出し、連結部９３Ｂに対して近接する形で配されている。

Ｖ軸可動部１０４が上昇すると、Ｖ軸カムフォロア１０６の厚さ方向の中心部（図８の左右方向の中心であり、中心線Ｐ２にて示す）が、一対の対向部９３Ａのうち上側の対向部９３Ａの下面に当接し、当接部９３と共にバルブスプール９２を押し上げてバルブスプール９２が負圧供給位置に位置した状態（図８の二点鎖線で示す状態）となる。一方、Ｖ軸可動部１０４が下降すると、Ｖ軸カムフォロア１０６の厚さ方向の中心部（図８に示す左右方向の中心であり、中心線Ｐ２にて示す）が、一対の対向部９３Ａのうち下側の対向部９３Ａの上面に当接し、当接部９３と共にバルブスプール９２を押し下げてバルブスプール９２が正圧供給位置に位置した状態（図８の実線で示す状態）となる。

また、実装ヘッド５０では、Ｖ軸カムフォロア１０６が、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１に重なりつつ、連結部９３Ｂに近接していることで、図８に示すように、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１とＶ軸カムフォロア１０６の中心線Ｐ２が近くなり、Ｖ軸カムフォロア１０６の中心部（厚さ方向の中心部）が、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１に近い位置で、一対の対向部９３Ａに対して当接する。

また、図８に示すように、一対の対向部９３Ａの先端９３Ｃは、スリーブ９４の外形線Ｐ３よりも、バルブスプール９３の中心軸Ｐ１に近い内側（図８では左側）に位置する。このようにすることで、以下のメリットがある。

図４に示すように、バルブスプール９２は、シャフト保持部６４に対して、対向部９３Ａの先端９３Ｃを外側（軸部６２の中心から見て外側）に向けた姿勢で取り付けられている。そのため、仮にバルブスプール９２が、スリーブ９５の外形線Ｐ３よりも外側に出ていると、外方への飛び出しが大きくなり、軸部６２を中心とする回転系慣性モーメントが増加する。これに対し本構成では、対向部９３Ａの先端９３Ｃが、スリーブ９４の外形線Ｐ３よりも中心軸Ｌ１に近い内側に位置している。そのため、先端９３Ｃが外形線Ｐ３から外側に飛び出している場合に比べて、軸部６２を中心とする回転系慣性モーメントを小さくすることが可能であり、１８本のノズルシャフト５５やシャフト保持部６４を含む、回転体６０をより速く回転させることが出来る。尚、スリーブ９４の外形線Ｐ３は、スリーブ９４の本体部分（上端の大径部９８を除いた筒状の部分）の外形を示している。

（実施形態の効果）
以上説明したように本実施形態の実装ヘッド５０では、切替装置９０及びＶ軸駆動装置１００において、１つのＶ軸カムフォロア１０６によって、バルブスプール９２を負圧供給位置に移動させる動作と正圧供給位置に移動させる動作を実行することができる。このため、Ｖ軸可動部１０４に設けるＶ軸カムフォロア１０６の数を１つに留めながら負圧と正圧の切り替えを行うことができ、負圧と正圧の切り替えを行うためにカムフォロア１０６が複数必要とされる従来の実装ヘッド（例えばバルブスプールを２つのカムフォロアを用いて昇降移動させる実装ヘッド）と比べて、製造コストの低減化を図ることができる。

ここで、仮に、Ｖ軸カムフォロア１０６の中心線Ｐ２とバルブスプール９２の中心軸Ｐ１との間の距離が大きく離れているとすると、バルブスプール９２が昇降移動される際、バルブスプール９２に対して、その軸方向に沿った移動の力以外に、各対向部９３ＡにおけるＶ軸カムフォロア１０６と当接する部位を力点とし、スリーブ９４に収容された部位と収容されていない部位との境界部を支点及び回転中心とするモーメントが発生する。

その結果、バルブスプール９２に傾きが生じ、内側シール部材９７の一部が、傾いたバルブスプール９２とスリーブ９４との間で局所的に押圧され、バルブスプール９２がスリーブ９４に出し入れされる際に、内側シール部材９７の当該一部が偏って摩耗されて早くすり減って行く。

これに対し本実施形態の実装ヘッド５０では、上述したように、実装ヘッド５０では、Ｖ軸カムフォロア１０６が、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１に重なりつつ、連結部９３Ｂに近接していることで、図８に示すように、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１とＶ軸カムフォロア１０６の中心線Ｐ２が近くなり、Ｖ軸カムフォロア１０６の中心部（厚さ方向の中心部）が、バルブスプール９２の中心軸Ｐ１に近い位置で、一対の対向部９３Ａに対して当接する。そのため、バルブスプール９２の傾きを抑えることが可能であり、シールリング９６の一部が偏って摩耗することに起因するシールリング９６の寿命の低下を抑制することができる。そのため、実装ヘッド５０に対する圧力の切り換えを行う切替装置９０を長寿命化すると共に、実装ヘッド５０の耐久性を高めることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記既述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
（１）上記の実施形態では、バルブスプール９２における当接部９３の形状が横向きの略Ｕ字状とされた構成を例示したが、当接部９３の形状については限定されない。バルブスプール９２の軸方向においてＶ軸カムフォロア１０６の両側に位置するような一対の対向部９３Ａを有していればよい。

（２）上記の実施形態では、Ｚ軸駆動装置８０及びＶ軸駆動装置１００がリニアモータ駆動によるもとされた構成を例示したが、回転モータ駆動によるものであってもよい。

（３）上記の実施形態では、実装ヘッド５０が、複数のノズルシャフト５５が円周状に設けられたロータリー型である構成を例示したが、複数のノズルシャフト５５が直線状に設けられたインライン型のものであってもよい。

（４）上記の実施形態では、実装ヘッド５０において、回転体の軸部を挟んで２つのＶ軸駆動装置１００が対称配置された構成を例示したが、実装ヘッド５０においてＶ軸駆動装置１００が設けられる数については限定されない。

（５）上記の実施形態では、実装ヘッド５０を備える表面実装機１について例示したが、上記の実施形態で例示される実装ヘッド５０は、表面実装機以外の装置についても適用可能である。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１...表面実装機
１０...基台
２０...搬送コンベア（搬送装置）
３０...部品実装装置
４０...部品供給装置
４２...フィーダ
５０...実装ヘッド
５５...ノズルシャフト
５６...吸着ノズル
６０...回転体
６２...軸部
６４...シャフト保持部
７０...Ｒ軸駆動装置
８０...Ｚ軸駆動装置
８２...Ｚ軸駆動源
８４...Ｚ軸可動部
８６...Ｚ軸カムフォロア
９０...切替装置
９２...バルブスプール（軸状部材）
９３...当接部
９３Ａ...対向部
９３Ｂ...連結部
９４...スリーブ（収容部材）
９６...外側シール部材
９７...内側シール部材
１００...Ｖ軸駆動装置（駆動装置）
１０２...Ｖ軸駆動源（駆動源）
１０４...Ｖ軸可動部（可動部）
１０６...Ｖ軸カムフォロア（カムフォロア）
Ｂ１...プリント基板（基板）
Ｃ１...基板認識カメラ
Ｃ２...部品認識カメラ
Ｅ１...電子部品（部品）
Ｐ１...バルブスプールの中心軸
Ｐ２...Ｖ軸カムフォロアの中心軸
Ｐ３...スリーブの外形線

Claims (4)

1. 負圧によってその先端部に部品を吸着して保持するとともに、正圧によってその先端部に保持した前記部品を解放する吸着ノズルと、
   軸状をなし、その軸方向に沿って移動することで前記吸着ノズルに供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える軸状部材であって、前記軸方向と交差する方向に延びるとともに互いに対向する形で前記軸方向に離間して設けられた一対の対向部を有する軸状部材と、
   駆動源と、前記駆動源から動力を得て前記軸方向に移動する可動部と、前記可動部に設けられたカムフォロアと、を有し、該カムフォロアが前記一対の対向部の間に位置する形で配された駆動装置であって、前記可動部を前記軸方向に移動することで、前記カムフォロアを一方の前記対向部に当接させて前記軸状部材を前記軸方向の一方に移動させる第１移動動作と、前記カムフォロアを他方の前記対向部に当接させて前記軸状部材を前記軸方向の他方に移動させる第２移動動作と、を実行する駆動装置と、を備える実装ヘッド。
2. 前記軸状部材のうち、前記一対の対向部を除く、少なくとも一部が前記軸方向に沿って移動可能に収容される収容部材をさらに備え、
   前記軸状部材は、前記軸状部材の中心軸から離れた位置で、前記一対の対向部を連結する連結部を備え、
   前記可動部の前記カムフォロアが、前記一対の対向部間において、前記中心軸に重なる形で配されている、請求項１に記載の実装ヘッド。
3. 前記軸状部材に設けられた前記対向部の先端は、前記軸方向と直交する平面方向において、前記収容部材の外形線よりも、中心に近い内側に位置する、請求項２に記載の実装ヘッド。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の実装ヘッドを有し、基板上に前記部品を実装する部品実装装置と、
   前記部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と、
   前記基板を前記部品実装装置による前記部品の実装範囲内まで搬送する基板搬送装置と、
   を備える表面実装機。

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