(57)【要約】【課題】簡単な構成で高精度のノズル位置制御を可能とする。【解決手段】ＸＹ方向に移動自在とされたヘッド１６に保持されたノズル２２を用いてピックアップした電子部品６を基板８に搭載するための電子部品実装装置１０において、フレーム４２に設けられた共通のガイドレール５８により、第１の方向（Ｘ方向）に案内される一対のベース６０、８０と、該一対のベースと前記ヘッドを連結する平行リンク機構（６８、７０、８８、９０）と、前記一対のベースを互いに独立に駆動するための一対の駆動機構（６４、６６）（８４、８６）とを備え、前記一対のベースを共に第１方向に移動することで第１の方向の位置を制御し、前記一対のベースの間隔を変えることで、第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）の位置を制御する。【選択図】図２
2010093041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いてピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置において、
フレームに設けられた共通のガイドレールにより、第１の方向に案内される一対のベースと、
該一対のベースと前記ヘッドを連結する平行リンク機構と、
前記一対のベースを互いに独立に駆動するための一対の駆動機構とを備え、
前記一対のベースを共に第１の方向に移動することで第１の方向の位置を制御し、前記一対のベースの間隔を変えることで、第１の方向と直交する第２の方向の位置を制御するようにしたことを特徴とする電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装装置に係り、特に、ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いてピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置のヘッドを駆動する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に例示する如く、図のＸ方向に基板８を搬送するための一対の基板搬送レール１２の手前に設けられたテープフィーダ等の電子部品供給装置１４から電子部品をピックアップして、基板８に搭載する電子部品実装装置（マウンタとも称する）１０が知られている。図において、１６は電子部品供給装置１４から基板８上に部品を移載するためのヘッド、１８は、該ヘッド１６をＸ軸座標方向に移動して位置決めするためのＸ駆動部、２０は、該Ｘ駆動部１８ごとヘッド１６をＹ軸座標方向に移動して位置決めするためのＹ駆動部、２２は、電子部品を吸着してピックアップするための、ヘッド１６に装着されるノズル、２４は、基板８のマーク等を上方から撮影するための、同じくヘッド１６に装着される基板認識カメラ、２６は、ノズル２２に吸着された電子部品等を下方から撮影するための部品認識カメラである。
【０００３】
このようなマウンタのヘッド１６を駆動する機構は、特許文献１の図１に示されているように、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール上に、ヘッドユニット支持部材を配置し、該ヘッドユニット支持部材に設けられたＸ軸ガイド部材とＸ軸サーボモータとＸ軸ボールねじ軸とにより、ヘッドユニットのＸ方向への位置制御を行なうと共に、一対の固定レールと片側の固定レールに設けられた１個のＹ軸サーボモータと１個のＹ軸ボールねじとにより、ヘッドユニット支持部材ごと、ヘッドユニットのＹ軸方向への位置制御を行なう構造となっている。
【０００４】
又、特許文献２では、その図３に示される如く、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レールのそれぞれにＹ軸サーボモータとＹ軸ボールねじ軸とを設け、Ｘ軸を構成するヘッドユニット支持部材の両端部を該一対のＹ軸サーボモータにより駆動する構造となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９８３９４号公報（図１）
【特許文献２】特許第３８８３６７４号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される従来のマウンタの構成においては、Ｙ軸サーボモータがヘッドユニットのＹ軸方向位置制御を行うためには、ヘッドユニット支持部材とＸ軸ガイド部材とＸ軸サーボモータとＸ軸ボールねじ軸とから構成されるＸ軸制御機構と、ヘッドユニットとを一体として駆動することになる。従って、片側のＹ軸固定レールに設けられた１個のＹ軸モータは、ヘッドユニットの質量に加え、Ｘ軸制御機構の質量を同時に位置決め制御する能力が必要となる。また、Ｘ軸方向のヘッドユニット支持部材は、Ｙ軸方向の一対の固定レール上に配置されているが、Ｙ軸サーボモータとＹ軸ボールねじ軸は片側の固定レールだけに設けられており、ヘッドユニット支持部材上にあるヘッドユニットのＸ軸方向の位置が、Ｙ軸ボールねじ軸とは反対側にある場合は、位置精度が低下してしまう問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２では、Ｘ軸の両端部にＹ軸サーボモータが設けられているので、特許文献１の構成に比べ、Ｙ軸モータは半分の能力で制御が可能である。更に、Ｘ軸を構成するヘッドユニット支持部材の両端部を位置制御しているので、ヘッドユニットがＸ軸上のどちらの側にあっても、特許文献１の構成に比べ位置精度の低下が抑えられる。しかしながら、制御軸数はＸ軸１つ、Ｙ軸２つとなり、合計３軸を制御する必要があり、制御が複雑となるという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、簡単な構成でヘッドを高精度に位置制御できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いてピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置において、フレームに設けられた共通のガイドレールにより、第１の方向に案内される一対のベースと、該一対のベースと前記ヘッドを連結する平行リンク機構と、前記一対のベースを互いに独立に駆動するための一対の駆動機構とを備え、前記一対のベースを共に第１の方向に移動することで第１の方向の位置を制御し、前記一対のベースの間隔を変えることで、第１の方向と直交する第２の方向の位置を制御するようにして、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一対のベースの第１の方向（例えばＸ方向）の座標を独立して制御することで、ノズルの第１の方向と、これと直交する第２の方向（例えばＹ方向）の位置制御ができるので、駆動モータが２個でＸ、Ｙ両方向の位置制御が可能である。又、一対のベースは、第１の方向のフレームに設けられた共通のガイドレールにより、第１の方向に案内されているので、第１の方向のどの位置にあっても第２の方向への誤差は発生しない。更に、一対のベースの第１の方向の座標を独立して制御することで、ノズルの第１の方向と第２の方向の位置制御ができるので、第１の方向のフレームをベースフレームに固定することができ、剛性の高いフレームとして、高精度のガイド機構を実現できる。又、ヘッドを第１の方向へ移動する場合は、２つのモータで駆動することができるので、出力の小さいモータで構成することができる。更に、一対のベースを同一のガイドレールで案内する構成でも、ノズルの第１の方向と第２の方向の位置制御ができるので、簡単な構造で高精度のガイド機構を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の第１実施形態の構成を図２（Ａ）（リンク機構を伸ばした状態の平面図）、図２（Ｂ）（同じく縮めた状態の平面図）、図３（図２の下方から見た正面図）、図４（図２の右方向から見た側面図）及び図５（要部拡大平面図）に示す。
【００１３】
図において、６は、電子部品供給装置１４の吸着位置に供給された電子部品、２２ａは第１のノズル、２２ｂは第２のノズル、２２ｃは第３のノズル、３０はピックアップユニット、３２はノズル昇降ねじ、３４はノズル昇降モータ、３６は、使用しないノズル２２を保管するためのノズルストック部、４０は、マウンタ１０のベースフレーム、４２は、Ｘ軸フレーム、４４はＸ軸フレーム支柱、５０はヘッド右軸（図５参照）、５２はヘッド左軸（図５参照）、５８は上下一対のガイドレール、６０は右ベース、６２は右ベースガイド、６４は右ベース駆動モータ、６６は右ベース駆動ねじ、６８は上下一対の第１のヘッド右アーム、６９は第１のヘッド右アーム軸、７０は上下一対の第２のヘッド右アーム、７１は第２のヘッド右アーム軸、７２は右ベース駆動ねじナット、８０は左ベース、８２は左ベースガイド、８４は左ベース駆動モータ、８６は左ベース駆動ねじ、８８は上下一対の第１のヘッド左アーム、８９は第１のヘッド左アーム軸、９０は上下一対の第２のヘッド左アーム、９１は第２のヘッド左アーム軸、Ｘ1は、右ベース６０と左ベース８０とのＸ方向の距離、Ｘ2は、ヘッド右軸５０中心から第１のノズル２２ａまでのＸ方向の距離、Ｙ1は、第１のヘッド右アーム軸６９からヘッド右軸５０までのＹ方向の距離、Ｙ2は、ヘッド右軸５０から第１のノズル２２ａまでのＹ方向の距離、Ｋは、各ノズル２２ａ・２２ｂ・２２ｃ間のＸ方向の間隔であり、Ｘ2、Ｙ2、Ｋは固定値である。
【００１４】
以上のように、ベースフレーム４０上に基板搬送レール１２と電子部品供給装置１４とノズルストック部２２とを備えたマウンタ１０において、ベースフレーム４０に固定されたＸ軸フレーム４２に沿って、ヘッド１６をＸ方向とＹ方向に位置制御し、基板８上と電子部品吸着位置とノズルストック部３６の間をヘッド１６が移動可能な構成となっている。ノズル２２はノズル昇降モータ３４により吸着動作と搭載動作が行える。
【００１５】
右ベース６０のガイド６２と左ベース８０のガイド８２とは、上下各１本のガイドレール５８により案内されており、右ベース６０は、右ベース駆動モータ６４と右ベース駆動ねじ６６と右ベース駆動ねじナット７２とにより、Ｘ軸フレーム４２上をＸ方向へ位置制御されている。左ベース８０は、左ベース駆動モータ８４と左ベース駆動ねじ８６と左ベース駆動ねじナット９２とにより、Ｘ軸フレーム４２上をＸ方向へ位置制御されている。
【００１６】
ヘッド１６と右ベース６０とは、第１及び第２のヘッド右アーム６８、７０よりなる平行リンクで連結され、ヘッド１６と左ベース８０とは、第１及び第２のヘッド左アーム８８、９０よりなる平行リンクで連結されている。
【００１７】
右ベース６０と左ベース８０とは、同一のガイドレール５８上をＸ方向に案内されており、各駆動モータ６４、８４によりＸ方向にだけ移動する。ヘッド１６と右ベース６０と左ベース８０との関係は、図５に示すように、右ベース６０と左ベース８０との距離Ｘ1に応じて、ヘッド１６のＹ方向の座標Ｙ1が拘束される構造となっている。Ｙ1とＸ1とは次式（１）の関係で決定される。
Ｙ12＋（Ｘ1／２）2＝Ｌ2          …（１）
ここで、Ｌは、平行リンク機構を構成するヘッドアーム６８、７０、８８、９０の長さである。
【００１８】
又、第１のノズル２２ａの座標（Ｘa、Ｙa）と第１ヘッド右アーム軸６９の座標（Ｘ69、Ｙ69）とは次式の関係にある。
Ｘa＝Ｘ69−（Ｘ1／２）−Ｘ2      …（２）
Ｙa＝Ｙ69−Ｙ1−Ｙ2              …（３）
ここで、Ｘ1は、第１のヘッド右アーム軸６９のＸ座標Ｘ69と第１のヘッド左アーム軸８９のＸ座標Ｘ89とにより決定され、次式の関係にある。
Ｘ1＝Ｘ69−Ｘ89              …（４）
【００１９】
よって、Ｘa、Ｙaは、次式で表される。
Ｘa＝Ｘ69−（Ｘ69−Ｘ89）／２−Ｘ2
＝（Ｘ69＋Ｘ89）／２−Ｘ2            …（５）
Ｙa＝Ｙ69−√［Ｌ2−｛（Ｘ69−Ｘ89）／２｝2］−Ｙ2    …（６）
【００２０】
又、第２のノズル２２ｂの座標（Ｘb、Ｙa）、第３のノズル２２ｃの座標（Ｘc、Ｙa）
におけるＸbとＸcとは、「Ｘb＝Ｘa−Ｋ」、「Ｘc＝Ｘa−２Ｋ」となる。
以上のように、ノズル２２の位置は右ベース６０と左ベース８０とのＸ方向の位置（Ｘ69、Ｘ89）を制御することによって決定することができる。
【００２１】
本実施形態においては、平行リンク機構を上下８本のアーム６８、７０、８８、９０で構成しているので、剛性が高い。
【００２２】
なお平行リンク機構の構成はこれに限定されず、図６に示す第２実施形態のように、例えば左ベース８０の第１のヘッド左アーム８８を省略して、左ベース８０とヘッド１６を上下一対の第２のヘッド左アーム９０のみで連結することもできる。
【００２３】
本実施形態によれば、構成が簡略である。
【００２４】
なお図においては、わかりやすくするため、右ベース駆動モータ６４と左ベース駆動モータ８４がＸ軸の両側に設けられていたが、ボールねじの熱膨張を揃えるために、同一側に設ける方が好ましい。
【００２５】
又、前記実施形態においては、左右のベースをボールねじにより駆動していたが、ベルトやリニヤモータ等、他の手段で駆動しても良い。
【００２６】
前記実施形態においては、Ｘ軸フレーム４２がＸ方向とされ、ヘッド１６が平行リンク機構によりＹ方向に動くようにされていたが、Ｘ方向とＹ方向を逆に構成することもできる。又、Ｘ軸とＺ軸、あるいはＹ軸とＺ軸の駆動に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用される電子部品実装装置の全体構成を示す、一部を切り替えて示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態における（Ａ）リンク機構を伸ばした状態及び（Ｂ）リンク機構を縮めた状態を示す平面図
【図３】図２の下方から見た正面図
【図４】図２の右方から見た側面図
【図５】第１実施形態のリンク機構の要部を示す拡大平面図
【図６】第２実施形態のリンク機構の要部を示す拡大平面図
【符号の説明】
【００２８】
６…電子部品
８…基板
１０…電子部品実装装置（マウンタ）
１２…基板搬送レール
１４…電子部品供給装置
１６…ヘッド
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…ノズル
３６…ノズルストック部
４０…ベースフレーム
４２…Ｘ軸フレーム
５８…ガイドレール
６０…右ベース
６２…右ベースガイド
６４…右ベース駆動モータ
６６…右ベース駆動ねじ
６８、７０…ヘッド右アーム
７２…右ベース駆動ねじナット
８０…左ベース
８２…左ベースガイド
８４…左ベース駆動モータ
８６…左ベース駆動ねじ
８８、９０…ヘッド左アーム
９２…左ベース駆動ねじナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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