(57)【要約】【課題】二軸制御でありながら高精度の位置決め制御を実現する。【解決手段】装着されているノズルにより電子部品を保持したヘッド部をＸＹ移動させ、該電子部品を位置決めされている基板上に搭載する表面実装装置において、互いに対向する側に対称に傾斜した左・右案内レール３５、２５がそれぞれ形成された左・右ベース３１、２１と、前記左・右案内レールにそれぞれ案内される左・右ガイド部１６、１５が形成された、左右対称なヘッド部１３と、前記左・右ベースをそれぞれ左右方向へ移動させる第１・第２Ｘ軸駆動機構３３、２３と、を備えた。【選択図】図４
2010212521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着されているノズルにより電子部品を保持したヘッド部をＸＹ移動させ、該電子部品を位置決めされている基板上に搭載する表面実装装置において、
互いに対向する側に対称に傾斜した左・右案内レールがそれぞれ形成された左・右ベースと、
前記左・右案内レールにそれぞれ案内される左・右ガイド部が形成された、左右対称なヘッド部と、
前記左・右ベースをそれぞれ左右方向へ移動させる第１・第２Ｘ軸駆動機構と、を備えたことを特徴とする表面実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装装置、特に装着されているノズルで電子部品を吸着したヘッド部をＸＹ移動させ、該電子部品を基板上に搭載する際に適用して好適な表面実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面実装装置においては、ヘッドユニット（ヘッド部）に装着されているノズルにより吸着した電子部品を基板上に搭載するために、該ヘッドユニットをＸＹ移動させている。
【０００３】
そのヘッドユニットをＸＹ移動させるためのヘッド駆動機構としては、Ｘ軸方向に関しては、Ｙ軸方向に対向して延びる一対の固定レール上に、ヘッドユニットを支持する支持部材を配置し、該ヘッドユニットを支持部材に設けられているＸ軸ガイド部材に沿ってＸ軸サーボモータにより回転されるＸ軸ボールねじによりＸ方向に移動させて位置制御を行ない、Ｙ軸方向に関しては、片側の固定レールのみに設けられたＹ軸サーボモータにより回転されるＹ軸ボールねじにより、反対側の固定レール上は追従させて支持部材と一体で移動させて位置制御を行なうようにしたものが、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
又、Ｙ方向に関しては、基本的な構成は同様であるが、Ｙ軸方向に関しては、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レールのそれぞれにＹ軸サーボモータにより回転されるＹ軸ボールねじを設け、ヘッドユニットを支持してＸ軸方向に移動させる支持部材の両端部を、一対のＹ軸サーボモータによりそれぞれ駆動するようにしたものが、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
以上のいずれの表面実装装置においても、Ｙ軸サーボモータは、ヘッドユニットをＹ軸方方向に移動させて位置制御を行なうためには、ヘッドユニットと、これを支持する支持部材、Ｘ軸ガイド部材、Ｘ軸サーボモータ及びＸ軸ボールねじ等から構成されるＸ軸駆動機構とを一体として駆動することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９８３９４号公報
【特許文献２】特許第３８８３６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている表面実装装置では、片側のＹ軸固定レールに設けられた一個のＹ軸モータのみに、ヘッドユニットの質量に加え、Ｘ軸駆動機構の質量を同時に位置決め制御する能力が要求されることになる。
【０００８】
又、この場合には、Ｙ軸方向の一対の固定レール上に配置されているヘッドユニットをＸ軸方向に移動させる支持部材が、同様にＹ軸サーボモータとＹ軸ボールねじ等からなるＹ軸駆動機構が片側の固定レールだけに設けられているため、ヘッドユニットのＸ軸方向の位置が、Ｙ軸駆動機構が設けられている固定レールから反対側に離れるに従い位置精度が低下してしまう問題がある。
【０００９】
一方、特許文献２に開示されている表面実装装置では、一対の固定レールのぞれぞれにＹ軸駆動機構を設け、支持部材の両端部を一対のＹ軸サーボモータによりそれぞれ駆動する構造になっているため、特許文献１の場合に比べてＹ軸モータにかかる負荷は半分で済む上に、各モータにより支持部材の両端部を位置制御できるので、ヘッドユニットが支持部材上のＸ軸方向のどちら側にあっても、位置精度の低下を抑えることができる利点はあるが、駆動する軸数が一つのＸ軸と二つのＹ軸となり、合計三軸を制御する必要があることから、それだけ複雑な制御が要求されることになるという問題がある。
【００１０】
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、二軸制御でありながら高精度の位置決め制御を実現することができる表面実装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、装着されているノズルにより電子部品を保持したヘッド部をＸＹ移動させ、該電子部品を位置決めされている基板上に搭載する表面実装装置において、互いに対向する側に対称に傾斜した左・右案内レールがそれぞれ形成された左・右ベースと、前記左・右案内レールにそれぞれ案内される左・右ガイド部が形成された、左右対称なヘッド部と、前記左・右ベースをそれぞれ左右方向へ移動させる第１・第２Ｘ軸駆動機構と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１、第２Ｘ軸駆動機構により、左右のベースをＸ軸方向に移動させることによりヘッド部を所定のＸ座標に移動・位置決めできると共に、左右のベースのＸ軸方向の相対移動により所定のＹ座標に位置決めできるため、ヘッド部をＸＹ座標上の任意位置に位置決めできるようになることから、二軸制御でありながらヘッド部の高精度な位置決め制御を実現でき、従って装着されているノズルにより電子部品を吸着し、搭載する精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る一実施形態の表面実装装置の概要を示す平面図
【図２】本実施形態の表面実装装置の要部を示す概略正面図
【図３】ヘッド部を駆動するピックアップユニットを拡大して示す側面図
【図４】ピックアップユニットを動作させた状態を示す図１に相当する平面図
【図５】ピックアップユニットを図３のＢ方向から見た背面図
【図６】ピックアップユニットが有するヘッド部の位置制御原理を示す説明図
【図７】ピックアップユニットが有するヘッド部の位置制御原理を示す他の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る一実施形態の表面実装装置の概要を示す平面図、図２はそのＸ軸駆動機構部分を抽出して示す正面図である。
【００１６】
本実施形態の表面実装装置は、ベースフレームの上方に配設されたＸ軸フレーム２と、実装基板を生産するための基板３をＸ方向に搬送し、位置決めする基板搬送レール４とを備えている。図中符号５は、ノズルストック部であり、後述するヘッド部に装着する交換用のノズル６がストックされている。
【００１７】
本実施形態の表面実装装置では、電子部品供給装置７の吸着位置に供給された電子部品８を、Ｘ軸フレーム用支柱９によりベースフレーム１の上方に支持されている前記Ｘ軸フレーム２によりＸ方向に移動されるピックアップユニット１０に備えられているヘッド部１３に装着されたノズル１１で吸着保持した後、該ヘッド部１３をＸＹ移動させることにより、前記基板３上に搭載できるようになっている。
【００１８】
その際、図３に、図２を右方向から見た側面図としてピックアップユニット１０を拡大して示すように、ヘッド部１３に装着されているノズル１１は、ノズル昇降ねじ１２をヘッド部１３に取付けられているノズル昇降モータ１４により昇降動される。
【００１９】
又、このピックアップユニット１０は、ヘッド部１３と、これを支持するＲ（右）ベース２１及びＬ（左）ベース３１とを備えている。
【００２０】
ヘッド部１３は、左右対称の略五角形状からなり、その左右の斜辺部にはヘッド部Ｒガイド１５とヘッド部Ｌガイド１６が付設されている。
【００２１】
又、Ｒベース２１、Ｌベース３１は、図１に相当する図４に、位置を移動させると共に、両者を離した状態を示すように、左右対称な略三角形状からなり、その互いに対向する側に左右対称に傾斜された斜辺部にヘッド部Ｒガイドレール２５と、ヘッド部Ｌガイドレール３５がそれぞれ形成されている。
【００２２】
そして、これら両ガイドレール２５、３５に、それぞれ対応して形成された前記ヘッド部Ｒガイド１５、ヘッド部Ｌガイド１６を介して、前記ヘッド部１３がＹ方向へ案内移動されるようになっている。このＹ方向への移動については後に詳述する。
【００２３】
又、Ｒベース２１、Ｌベース３１は、それぞれ底辺部に付設されたベースＲガイド２２とベースＬガイド３２を介して、図２に示したように、Ｘ方向（左右方向）に沿ってＸ軸フレーム２に上下に配設されたガイドレール４１、４２に案内されるようになっていると共に、ベースＲ駆動モータ２３、ベースＲ駆動ねじ２４及びベースＲ駆動ねじナット２９等からなる第２Ｘ軸駆動機構と、ベースＬ駆動モータ３３、ベースＬ駆動ねじ３４及びベースＬ駆動ねじナット３９等からなる第１Ｘ軸駆動機構によりそれぞれ左右方向へ移動可能になっている。
【００２４】
本実施形態の表面実装装置においては、ベースフレーム１の上方に支持固定されたＸ軸フレーム２に沿って、ピックアップユニット１０をＸ方向に移動制御することにより、後述する原理によりヘッド部１３をＸ方向とＹ方向に位置制御し、搬送レール４上に位置決めされている基板３上と部品供給装置７の吸着位置との間を移動可能とすると共に、目標位置で吸着動作と搭載動作を実行できるようになっている。
【００２５】
以下、ヘッド部１３のＸＹ移動を可能とするピックアップユニット１０について詳細に説明する。
【００２６】
ピックアップユニット１０は、Ｒベース２１のガイド２２と、Ｌベース３１のガイド３２とは、Ｘ軸フレーム２に固定されている上下各１本の前記ガイドレール４１、４２により案内される。
【００２７】
前記図３と、そのＢ方向の背面図である図５に示すように、Ｒベース２１とＬベース３１は、背面から見ると左右に分離可能に配設された対称な略Ｌ字形状を有しており、それぞれ３つのガイドにより案内されるようになっている。即ち、Ｒベース２１の上部左右のガイド２２ａ、２２ｃとＬベース３１の上部ガイド３２ａとはガイドレール４１上を移動し、Ｒベース２１の下部ガイド２２ｂとＬベース３１の下部左右ガイド３２ｃ、３２ｂとはガイドレール４２上を移動する。
【００２８】
Ｒベース２１は、ベースＲ駆動モータ２３、ベースＲ駆動ねじ３４及びベースＲ駆動ねじナット２９とによりＸ軸フレーム２上をＸ方向へ移動され、位置制御される。又、Ｌベース３１は、ベースＬ駆動モータ３３、ベースＬ駆動ねじ３４及びベースＬ駆動ねじナット３９とにより、同様にＸ軸フレーム上をＸ方向へ移動され、位置制御される。
【００２９】
ヘッド部１３とＲベース２１及びＬベース３１とを備えているピックアップユニット１０を抽出し、Ｒベース２１とＬベース３１が接近して一部が重なった状態を図６に、離隔した状態を図７にそれぞれ示すように、前記ヘッド部Ｒガイドレール２５とヘッド部Ｌガイドレール３５は、ヘッド部１３の中心線Ｕ−Ｕに対して左右対称にＸ軸フレーム２に対し角度βを成すように傾斜されている。この角度βは、特に制限は無いが、例えば４５°とすることができる。ヘッド部１３は、これらヘッド部Ｒガイド１５とヘッド部Ｌガイド１６を介して、それぞれ対応するガイドレール２５・３５により案内される。
【００３０】
Ｒベース２１とＬベース３１とは、同一のガイドレール４１・４２上をＸ方向に案内され、対応する駆動モータ２３・３３によりＸ方向にだけ移動される。ヘッド部１３は、Ｒベース及びＬベースとの関係からは、図６に示したように、Ｒベース２１とＬベース３１の各垂直辺部間の距離（Ｌ1）に応じて、該ヘッド部のＹ方向の座標（Ｙ1）が拘束（規定）される構造となっている。
【００３１】
図示されているように、ヘッド部１３には３つのノズルが中心の第二のノズル１１ｂを基準に、それぞれ距離Ｋを隔ててＸ方向に対称に設置されている。
【００３２】
そこで、第一のノズル１１ａの座標を（xa1、ya）、第二のノズル１１ｂの座標を（xa2、ya）、第三のノズル１１ｃの座標を（xa3、ya）とする。
【００３３】
一方、図６に示した状態にあるＲベース２１の基準点座標を（xr、yr）、Ｌベース３１の基準点座標を（xl、yr）とする。又、図７に示した状態にあるヘッド部１３の原点座標は第二のノズル１１ｂ上にあり、その座標を（m、n）とすると、以下の（１）〜（３）の関係がある。
【００３４】
（１）ヘッド部が原点位置にある時のノズルの座標  
xa2＝m  ，ya＝n  
xr＝xr0（Ｒベースの原点位置Ｘ座標），xl＝xl0（Ｌベースの原点位置Ｘ座標）
yr：固定値（Ｘ軸フレームが固定なので、yrも固定値となる）
xa2＝m＝（xa0−xl0）／2
ya＝n＝yr−Ｙ0
（Ｙ0：ＲベースとＬベースとの距離がＬ0の時のヘッドのＹ方向位置）
Ｌ0＝｜xr0−xl0｜
【００３５】
（２）各ノズルの任意の位置におけるＸ座標
第一ノズル１１ａ：xa1＝｛（xr−xl）／2｝＋Ｋ    ・・・（Ａ）
第二ノズル１１ｂ：xa2＝（xr−xl）／2｝          ・・・（Ｂ）
第三ノズル１１ｃ：xa3＝｛（xr−xl）／2｝−Ｋ    ・・・（Ｃ）
【００３６】
（３）ノズルの任意の位置におけるＹ座標
ya＝n−｛（Ｌ0−Ｌ1）／2｝tanβ  ，Ｌ1＝xr−xl
∴  ya＝n−｛（Ｌ0−xr−xl）／2｝tanβ            ・・・（Ｄ）
【００３７】
但し、Ｌ0は、ノズルのＹ方向が原点位置（距離Ｙ0）にある時のＲベースとＬベースとのＸ方向の距離、Ｌ1は、ノズルのＹ方向がＹ1の位置にある時のＲベースとＬベースとのＸ方向の距離である。
【００３８】
従って、各ノズルの位置は、式（Ａ）〜（Ｄ）により、Ｒベース２１とＬベース３１のＸ座標xr、xlをそれぞれ制御することにより、Ｘ座標、Ｙ座標を共に決定することができる。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
【００４０】
（１）ＲベースとＬベースとのＸ座標を制御することにより、ノズルのＸ方向とＹ方向の位置制御ができるので、二個の駆動モータによりＸ方向の二軸を制御することにより、Ｘ、Ｙ両方向の位置制御が可能となる。
【００４１】
（２）ＲベースとＬベースとは固定されたＸ軸フレーム上を上下に配されたガイドレール４１、４２により案内されているので、Ｘ方向のどの位置にあってもＹ方向への誤差が発生することを防止できる。
【００４２】
（３）ＲベースとＬベースとのＸ座標を制御することにより、ノズルのＸ方向とＹ方向の位置制御ができるので、Ｘ軸フレームをベースフレームに固定した構造にすることができることから、剛性の高いＸ軸フレームとすることができ、高精度のガイド機構を実現できる。
【００４３】
（４）ヘッド部をＸ方向へ移動する場合は、二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。
【００４４】
（５）ＲベースとＬベースとを同一のガイドレールで案内する構成でも、ノズルのＸ方向とＹ方向の位置制御ができるので、ガイド機構を簡単な構造で高精度に構成することができる。
【００４５】
なお、図示は省略するが、Ｒガイド、ＬガイドのＸ軸フレームに対する傾斜角度βは、前記実施形態に示した鋭角に限るものではなく、鈍角にすることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ベースフレーム
２…Ｘ軸フレーム
３…基板
４…基板搬送レール
７…電子部品供給装置
８…電子部品
１０…ピックアップユニット
１１…ノズル
１１ａ…第一のノズル
１１ｂ…第二のノズル
１１ｃ…第三のノズル
１３…ヘッド部
１５…ヘッド部Ｒガイド
１６…ヘッド部Ｌガイド
２１…Ｒベース
２２…ベースＲガイド
２３…ベースＲ駆動モータ
２４…ベースＲ駆動ねじ
２５…ヘッド部Ｒガイドレール
２９…ベースＲ駆動ねじナット
３１…Ｌベース
３２…ベースＬガイド
３３…ベースＬ駆動モータ
３４…ベースＬ駆動ねじ
３５…ヘッド部Ｌガイドレール
３９…ベースＬ駆動ねじナット
４１、４２…ガイドレール
【図１】
2010212521.tif 000003
【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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【図７】
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