JPH11103198A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品装着装置において、複数種類の吸着
ノズルの自動的な選択使用が簡単かつ小型な装置で行
え、信頼性が高く、さらなる高速化及び電子部品の多品
種化に対応できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 部品１の回転位置を補正するために回転
駆動手段（モータ）７３と減速機２４を介して直結する
回転体２１に、この回転体２１の回転軸線Ｚ２に直交す
る軸線Ｚ３回りの回転により複数種類の部品取扱い手段
５を回転体２１の回転軸線Ｚ２上で部品１を取り扱える
向きとなる部品取扱い位置に順次に位置させられるよう
に支持したタレット部２７を、前記部品１の回転位置を
補正するための回転駆動モータ７３によりＺ３軸回りに
回転駆動して所定の部品取扱い手段５を部品取扱い位置
に位置させる回転係合手段６０、６１、７４、６４を設
け、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は供給される部品を吸
着ノズルによる吸着、またはメカニカルチャックによる
チャックにて保持し取扱い、回路基板などの部品装着対
象物の所定位置に装着（または実装）する部品装着装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、リードを持たない電子部品である
いわゆるチップ部品が普及するにつれ、形状及び大きさ
が多種になっている。これらの多種の電子部品を多数組
合せ使用して電子回路基板を製造する電子部品装着装置
では、これら多種及び多数の電子部品を順次に取り扱っ
てプリント基板に装着（または実装）していくので、１
つの電子回路基板を製造するのに要する時間が、部品の
必要種類及び必要部品数が多い分だけ長くなり、しかも
部品の種類の違いによる取扱いミスによるトラブルの発
生率が高くなる。このため、さらなる高速化と信頼性の
向上が望まれる。なお、装着とは、プリント基板上の例
えばクリーム半田の上に部品を載せて粘着等の仮止め状
態に付帯させることであり、リフロー装置によるクリー
ム半田の溶融固化によって固着し実装状態にする後処理
が必要である。また、実装とは部品をプリント基板上に
するのと同時に固着して後処理を行わなくて良い状態と
するものである。本明細書ではこのような装着及び実装
の双方をふくめて装着とし、以下説明を進める。

【０００３】従来、上記の要望に応えるために、図４に
示すように供給される電子部品を取扱いプリント基板の
所定の位置に装着するヘッドａに、取り扱うべき電子部
品の種類にあった複数の吸着ノズルを装備し、電子部品
の装着の都度その部品の種類にあった物を選択して使用
し、どのような種類の電子部品をもミスなくかつ高速に
取り扱えるようにしている。

【０００４】このような電子部品の取扱いのために、装
着ヘッドａに設けられる吸着ノズルユニットｃは、ユニ
ット本体ｃ１内に鉛直軸心回りに回転可能な回転体ｄを
設けると共に、この回転体ｄの下部周囲部と対向するよ
うにユニット本体ｃ１にカム面ｅ１を下端に有した端面
カムｅを固定して設けてある。前記回転体ｄの外周部に
は装着ヘッドａが取り扱う電子部品ｇの種類数だけの各
種吸着ノズルｂを円周方向等間隔に装備し、回転体ｄの
回転により各種吸着ノズルｂの内その都度装着すべき電
子部品ｇの種類に応じた物が部品取扱い位置に公転移動
させられることによって、各種吸着ノズルｂを選択使用
できるようにする。

【０００５】各吸着ノズルｂはノズル軸ｆの下端部に連
結され、このノズル軸ｆを回転体ｄの外周部所定位置に
回転できるように設けられた外筒ｈに対し昇降のみ出
来、回転方向には一体である様に挿通してある。これに
よってノズルｂは、ノズル軸ｆ及び回転体ｄと共に一体
回転出来、かつノズル軸ｆと一体で回転体ｄに対し上下
動出来る。外筒ｈの上端部に図示しない回転駆動手段に
対する係合部ｊを設け、必要に応じた回転駆動手段との
係合によって吸着ノズルｂを自転させて回転位置を変え
られる様にしてある。また、各ノズル軸ｆの外筒ｈ下端
から突き出した下部に端面カムｅに対するカムフォロワ
ｋを設けると共にノズル軸ｆを上昇付勢するばねｉが設
けられ、各吸着ノズルｂの上下動位置が、各吸着ノズル
ｂの公転位置とこれに対応する端面カムｅの端面カムｅ
１の高さ位置とによって決定されるようになる。

【０００６】そこで、端面カムｅのカム面ｅ１は、各吸
着ノズルｂの内の回転体ｄの回転によって供給される電
子部品ｇを吸着し、または装着する回転方向での部品取
扱い位置に公転移動されたものだけを図４に実線で示す
様に下方に最大に突き出させて、供給される電子部品ｇ
の吸着または装着を行う事ができ、部品取扱い位置に無
い吸着ノズルｂは例えば図４に仮想線で示す様に上動し
て部品取扱い高さ位置から上方に待避した状態となるよ
うにしてある。

【０００７】これにより、前記回転体ｄを回転駆動して
どの吸着ノズルｂを部品取扱い位置に公転移動させるか
によって、装着ヘッドａが取り扱う電子部品ｇの種類に
応じて複数装備された各吸着ノズルｂを必要に応じて使
い分けることができる。また、部品取扱い位置にて吸着
ノズルｂが吸着ノズルｂが吸着した電子部品ｇの向き、
つまり回転位置が不適性である場合、吸着位置や装着位
置を含む予め設定した向き矯正位置にて、回転位置の不
適正な電子部品ｇを吸着した吸着ノズルｂに対応する外
筒ｈ上端部の係合部ｊに図示しない回転手段を係合させ
て外筒ｈをその軸心回りに回転させることにより、ノズ
ル軸ｆを介して吸着ノズルｂを回転させ、それが吸着し
ている電子部品ｇの回転位置を矯正することが出来る。

【０００８】なお、装着ヘッドａは自身の回転軸線ｚの
まわりに吸着ノズルユニットｃを複数装備していて、装
着ヘッドａが回転することによって各吸着ノズルユニッ
トｃは部品供給位置及び部品装着位置に繰り返し移動さ
れ、吸着ノズルユニットｃが部品吸着位置にあるとき、
吸着ノズルｂが回転体ｄの回転方向での部品取扱い位置
にて下方に突き出されることにより、供給される電子部
品ｇの吸着を行い、吸着ノズルユニットｃが部品装着位
置にある時、吸着ノズルｂが回転体ｄの回転方向での部
品取扱い位置にて下方に突き出される事により、吸着し
ている電子部品ｇを装着する。

【０００９】各吸着ノズルユニットｃは装着ヘッドａに
対し昇降出来るように支持され、各吸着ノズルユニット
ｃに設けられたカムフォロワｍが、装着ヘッドａの回転
軸線回りに固定された図示しない溝カムに係合すること
によって、部品吸着位置に達した吸着ノズルユニットｃ
を部品装着位置に対応する必要高さに設定するようにな
っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うな構成では、吸着ノズルｂに吸着した電子部品ｇの向
きを補正するための回転支持構造及び、補正のための回
転を受ける係合部、部品の吸着および装着のための回転
体ｄに装備した複数の吸着ノズルｂごとに必要である
し、各吸着ノズルまで連通する空気経路も個別に設けら
れているので、部品装着ヘッドａの構造が複雑かつコス
ト高で大型なものとなっており、作業の速度アップにも
限度がある。

【００１１】また回転体ｄに保持された複数の吸着ノズ
ルｂに対応する各係合部ｊに相対位置にばらつきがあっ
て、電子部品ｇの向きを補正する吸着ノズルｂの回転駆
動に回転の伝達誤差が生じ易く、この伝達誤差が吸着さ
れた電子部品ｇのプリント基板への装着の精度に大きく
影響するので、信頼性がまだ十分なものでないし、これ
を少しでも低減するのに、係合部ｊとノズル軸ｆの間に
減速機などを設けようとすると、この減速機は吸着ノズ
ルｂごとに必要となるので、装着ヘッドはａはますます
構造が複雑、かつ高価で大型なものとなる。

【００１２】さらに回転駆動を外部からの係合動作によ
って行っているので、作業が高速になればなるほど、係
合時の衝撃は大きくなり、部品ｇへの振動が伝わる可能
性があり、また回転駆動は装着ヘッドの停止時にしか行
えず、外部からの係合による回転動作には限界があると
考えられる。

【００１３】これらの為に、ますます多様化する電子部
品及び、装着のさらなる高速化に対応するのが困難にな
っている。

【００１４】本発明の目的は、取り扱う部品の種類に応
じた吸着ノズルの自動的な選択使用および回転作業が簡
単かつ小型な装置によって行えるとともに、部品の回転
位置補正も高精度に行え、さらなる高速化および電子部
品の多品種化に対応できる信頼性の高い部品装着装置を
提供する事にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の部品装着装置は、複数個の部品を収
納し、必要の都度それを供給する部品供給手段を部品の
必要種類に対応して複数装備した部品供給部と、各部品
供給手段から供給される部品を取扱い部品対象物の所定
位置に装着する吸着ノズルやメカニカルチャック等の部
品取扱い部品の商品の種類に対応して複数種類装備した
装着ヘッドを備えた部品装着装置において、部品の回転
位置を規正および補正し角度決めを行うための回転駆動
モータを回転軸上に持った回転体に、この回転体の回転
体の回転軸線に直交する軸線回りの回転により複数種類
の部品取扱い位置に順次に位置されるように支持された
タレット部と、このタレット部の回転を上記部品回転位
置決めをするための回転駆動モータにより所定の部品取
扱い手段が部品取扱い位置に位置するように、兼用して
使用し、切り替える切り換え手段とを上記ヘッド内に設
けたことを特徴とするものである。

【００１６】このような構成では、タレット部の回転手
段による回転にて装備した吸着ノズルやメカニカルチャ
ック等のどの部品取扱い手段を切り換え手段の切り換え
により選択的に部品取扱い位置に位置させられるので、
その都度取り扱う部品の種類に応じた部品取扱い手段に
より、各種の部品を高速で取り扱って装着することが出
来、とくに、各種の部品取扱い手段は部品取扱い位置に
位置させられた時、回転体の回転軸線上に位置して、こ
の回転体の回転手段が外部からの係合手段でなく、常に
回転軸に直結しているので、きわめて簡単な構成で高精
度な、部品の回転位置補正を達成でき、また同じモータ
により複数種類の部品取扱い手段の選択回転も行え、信
頼性が高く、装着ヘッドの構造が簡単でかつ小型で安価
なものとなり、さらなる多品種化及び高速化にも十分対
応出来るものとなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な一実施の
形態について、図１から図３を用いて説明する。

【００１８】本実施の形態は電子部品をプリント基板に
装着して電子回路基板を製造するのに用いる電子部品装
着装置の場合を示している。この電子部品装着装置は図
３にその全体の概略構成を示してあるように、複数個の
電子部品１を収納し必要の都度それを供給する部品供給
手段としての部品カセット２を電子部品１の必要種類に
対応して複数装備した部品供給部３と、各部品供給カセ
ット２から供給される電子部品１を取扱い装着対象物と
してのプリント基板４の所定位置に装着する部品取扱い
手段としての吸着ノズル５やメカニカルチャック等を、
取扱い部品の種類に対応して複数種類装備した装着ヘッ
ド６とを備えている。本実施の形態では部品取扱い手段
として３種類以上の吸着ノズル５ａ〜５ｃ、−−を装備
している。

【００１９】装着ヘッド６は、部品供給部３と、プリン
ト基板４を支持して電子部品１の装着に共する基板支持
部７との上に設けられた支持基板８に、回転軸９にて回
転出来るように支持され、支持基板８の上に設置された
間欠回転駆動装置１１によって間欠回転されるようにな
っている。また本実施の形態の装着ヘッド６は、前記複
数種類の吸着ノズル５ａ〜５ｃ，−−を装備した吸着ノ
ズルユニット１２を、従来の場合同様に円周方向複数箇
所に等間隔に装備し、回転軸９を中心とした間欠回転に
よって、各吸着ノズルユニット１２を部品供給部３と対
向する部品供給位置、及びプリント基板４と対向する部
品装着位置に順次に対向させ、各吸着ノズルユニット１
２が部品供給位置に対向する都度、吸着ノズル５ａ〜５
ｃ，−−の内その時に必要な電子部品１の種類に対応す
るものを部品取扱い位置に移動させることにより、供給
される所定の電子部品１を吸着し、各吸着ノズルユニッ
ト１２が部品装着位置に対向する都度、吸着ノズル５ａ
〜５ｃ，−−の内の部品取扱い位置にある物が吸着して
いる所定の電子部品１をプリント基板４の所定の位置に
装着する。ここに、各吸着ノズルユニット１２のそれぞ
れに同じ組合せの吸着ノズル５ａ〜５ｃ，−−を装備し
ていると、多数の電子部品１を高速に取り扱うのに有利
であるし、各吸着ノズルユニット１２に装備している吸
着ノズル５ａ〜５ｃ，−−の組合せを変えれば、同時に
取り扱う電子部品１の種類が多い場合に有利である。

【００２０】部品供給部３はその時々に要求される前記
所定の電子部品１を対向する吸着ノズルユニット１２に
供給するために、部品供給カセット２が並ぶ本実施の形
態では図３の紙面に直角な方向に往復移動され、前記所
定の電子部品１を収納したものが部品供給位置に位置す
るように制御される。また、基板支持部７は図３に示す
ように、Ｘ方向に移動するＸテーブル１３ａとこのＸテ
ーブル１３ａの上で前記Ｘ方向及び紙面と直角なＹ方向
に移動するＹテーブル１３ｂとを持ったＸＹテーブル１
３の上にプリント基板４を支持し、これをＸＹ２方向に
移動させて、プリント基板４の所定の電子部品１が装着
されるように制御する。

【００２１】各吸着ノズルユニット１２は、装着ヘッド
６に設けられたガイド部１４に沿って上下しゅう動する
スライド１５に取りつけられ、スライダ１５に設けたカ
ムフォロワ１６が装着ヘッド６の上の回転軸９の回りに
位置して支持基板８に取りつけられたカム１７の外周の
カム溝１７ａに係合されている。これにより、各吸着ノ
ズルユニット１２は装着ヘッド６の間欠回転に伴う部品
供給位置及び部品装着位置の間を順次に旋回移動するの
に伴い、それぞれに対応するカムフォロワ１６がカム溝
１７ａ内を移動し、例えば、部品供給位置ではここに供
給されている所定の電子部品１を吸着ノズル５ａ〜５
ｃ，−−の対応する種類のものによって吸着保持するの
に必要な高さとなり、また、部品装着位置ではここに位
置決めされているプリント基板４の所定位置に所定の電
子部品１を装着するのに必要な高さになるように制御さ
れる。従って、図４に示すように部品供給部３及び基板
支持部７での部品を取り扱う高さ位置が異なっても対応
出来る。

【００２２】次に図１、２を参照して吸着ノズルユニッ
ト１２のさらに具体的な構成を説明する。

【００２３】吸着ノズルユニット１２は図１、２に示す
様に、スライダ１５に対し部品の吸着や接着等のために
上下動出来るように取りつけられ、かつ常時上動した基
準位置にあるように付勢ホルダ１２ａの下端部に、吸着
ノズル５ａ〜５ｃ，−−を回転位置補正できるように保
持する回転体２１を軸受２２によって装着ヘッド６の回
転軸線（図３参照）Ｚ１と平行な回転軸線Ｚ２の回りに
回転出来るように支持し、ホルダ１２に固定されたモー
タ７３が回転軸２３を位置決めさせる。回転体２１と回
転軸２３との間には減速機２４が設けられ、この減速機
２４の入力軸２４ａが回転軸２３と、減速機２４の出力
軸２４ｂが回転体２１の従動軸２１ｃとそれぞれカップ
リング２５、２６によって一体回転できるように連結さ
れ、回転軸２３の回転が減速機２４により減速して回転
体２１に伝達される様にしている。

【００２４】回転体２１の下部に歯車６０が固定さ
れ、その下部がＵ字状ロッド部２１ｂとされ、このＵ字
状ロッド部２１ｂ内に外周に前記複数種類の吸着ノズル
５ａ〜５ｃ，−−を回転軸Ｚ３回りに放射線状に配列し
たタレット部２７を設け、このタレット部２７をＵ字状
ロッド部２１ｂの両側壁にかけ渡して軸受け６５により
して設けた前記回転軸線Ｚ３回りに回転出来るように
し、この回転軸線Ｚ３が前記回転軸線Ｚ２に直交するよ
うにしてある。

【００２５】回転軸線Ｚ３は本実施例ではワンウエイク
ラッチ６４と歯車６４が一体化された回転軸となって
おり、歯車６４は歯車７４を介して歯車６１と係
合しており、歯車６１を介して回転軸Ｚ２の回転がＵ
字状ロッド部２１ｂと回転軸Ｚ３にワンウエイクラッチ
６４の作用により伝達される。すなわちモータ７３の回
転方向が時計回り（あるいは反時計まわり）の場合に
は、クラッチがかかりＵ字状ロッド２１とＺ３軸は同時
に回転を行う。本実施例では同時回転時に必要なノズル
の選択を行い、一方回転方向が反時計回り（あるいは時
計回り）の時にはクラッチが解除され、Ｕ字状ロッド２
１のみが回転し、Ｚ３軸はからまわり状態となり、フッ
ク６９により、停止する。この機構を利用して、ヘッド
の間欠動作中のあらゆるタイミングにおいて回転位置決
めおよびノズル選択がノズルヘッド内で可能となり、外
部からの係合機構が少なくなり、ヘッド回りの構造がシ
ンプルなものとなる。

【００２６】６９はフックであり、選択されたノズルを
保持する。７１は付勢引張ばねである。すなわち前記ノ
ズル選択にて例えば図１の吸着ノズル５ａのように下に
向く部品取扱い位置でフック６７がプレート７０の所定
の溝に係合する。

【００２７】なお本実施例では、Ｕ字状ロッド２１の回
転方向とＺ３軸の回転方向は常に一定方向に規制される
が、ワンウエイクラッチ６４を使わずに歯車６０をシ
リンダ等により昇降させ、歯車６１との係合をＯＮ−
ＯＦＦする機構を用いれば回転方向の規制を無くすこと
ができる。しかしエアの配管の必要性、寸法の大型化、
及び信頼性を考えると本実施例のように常に係合してい
る構造が望ましいと言える。

【００２８】また図５に示すようにＺ３軸に歯車２９を
配する構成もかんがえられるが、この構成では図６に示
すように、固定されたモータ５６との係合が必要になる
ため、ヘッド９の間欠回転運動中の限られたタイミング
（ヘッド停止中）での作業となり大幅な時間ロスが発生
する。

【００２９】さらに公開特許８−９７５９７で示された
様にモータ５８をＺ３軸に直接繋げる事も理想的ではあ
るがモータ数の増大、ドライバ数の増大、重量の増大等
現実的でない（図７参照）。

【００３０】なお、本実施の形態ではプリント基板４に
各種の電子部品１を装着する場合を例にして説明した
が、これに限らずどのような部材を対象としてどのよう
な部品を装着する場合にも同様に適用する事が出来る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の部品装着装置によれば、その都
度取り扱う部品の種類に応じた部品取扱い手段により各
種の部品をミスなく高速で取り扱って装着出来るように
するのに、特に、各種の部品取扱い手段が回転体のうけ
る共通した１個のモータの直接回転によって等しく回転
駆動されて互いの差無く自転され、またノズル選択され
て、複数種類の部品取扱い手段の自転による部品の回転
位置補正を簡単な構成で誤差なく達成する事が出来、信
頼性が高く、装着ヘッドの構造が簡単かつ小型で安価な
ものにとなり、さらなる多品種化及び装着の高速化にも
十分対応出来るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の部品装着装置の一実施例を示す
電子部品装着装置の吸着ノズルユニットの全体の縦断面
図 （ｂ）は同実施例の回転体の吸引側空気経路を示す断面
図

【図２】図１の吸着ノズルユニットの斜視図

【図３】本発明の代表的な実施の形態の電子部品装着装
置の概略構成図

【図４】従来例の電子部品装着装置における吸着ノズル
ユニットの断面図

【図５】従来例の電子部品装着装置における吸着ノズル
ユニットの斜視図

【図６】図５の吸着ノズルユニットを使用した形態の電
子部品装着装置の概略構成図

【図７】従来の吸着ノズルユニットを使用した電子部品
装着装置の概略構成図

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ 部品供給カセット ３ 部品供給部 ４ プリント基板 ５，５ａ〜５ｃ 吸着ノズル ６ 装着ヘッド ７ 基板支持部 ８ 支持基板 ９ 回転軸 １１ 間欠駆動装置 １２ 吸着ノズルユニット １２ａ ホルダ １４ ガイド部 １５ スライダ １６ カムフォロア １７ カム ２１ 回転体 ２１ａ，２７ａ 摺接面 ２３，２９ 回転軸 ２４ 減速装置 ２７ タレット部 ４１ 吸引空気経路 ４１ａ 吸引側空気経路 ４１ａ１ 吸引口 ４１ｂ 被吸引側空気経路 ４１ｂ１ 被吸引口 Ｚ２，Ｚ３ 回転軸線 ６０ 歯車 ６１ 歯車 ６４ ワンウエイクラッチ内蔵型歯車軸 ６７ フック ７０ プレート ７３ モータ ７４ 歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬野 眞透 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平井 弥 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の部品を収納し、必要の都度それ
   を供給する部品供給手段を部品の必要種類に対応して複
   数装備した部品供給部と、各部品供給手段から供給され
   る部品を取扱い部品対象物の所定位置に装着する吸着ノ
   ズルやメカニカルチャック等の部品取扱い部品の種類に
   対応して複数種類装備した装着ヘッドを備えた部品装着
   装置において、 部品の回転位置を補正するために回転駆動モータを回転
   軸上に持った回転体に、この回転体の回転軸線に直交す
   る軸線回りの回転により複数種類の部品取扱い手段を回
   転体の回転軸線上で部品を取り扱える向きとなる部品取
   扱い位置に順次に位置されるように支持したタレット部
   と、このタレット部の回転を、上記部品回転位置決めを
   するための回転駆動モータにより所定の部品取扱い手段
   が部品取扱い位置に位置するように、兼用して使用し、
   切り換える切り替え手段とを上記装着ヘッド内に設けた
   ことを特徴とする部品装着装置。