(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を保持する部品ステージと前記部品が搭載される基板との間を移動自在に設けられた搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドの先端に設けられた押圧爪駆動ボックスと、
前記搭載ヘッドに前記押圧爪駆動ボックスを貫通して軸方向に摺動自在に設けられ、先端部に前記部品を吸着する吸着ビットが設けられた中空ロッドと、
前記押圧爪駆動ボックスに相互に対向して配置され、前記中空ロッドに向けて進退移動自在に設けられた対をなす第１押圧爪と、
前記押圧爪駆動ボックスに前記第１押圧爪に対して位相をずらして相互に対向して配置され、前記中空ロッドに向けて進退移動自在に設けられた対をなす第２押圧爪と、
前記第１押圧爪を駆動する第１モータと、
前記第２押圧爪を駆動する第２モータとを有し、前記吸着ビットにより吸着された部品を前記中空ロッドの後退移動により上昇させた後に前記第１および第２モータを駆動して前記押圧爪によりクランプすることを特徴とする部品搭載装置。
【請求項２】
請求項１記載の部品搭載装置であって、前記それぞれの対をなす第１および第２押圧爪は、中心側の内側押圧部と周辺側の外側押圧部とを有し、それぞれの押圧部が部品をクランプし得るようにしたことを特徴とする部品搭載装置。
【請求項３】
請求項１記載の部品搭載装置であって、前記それぞれの押圧爪は前記押圧爪駆動ボックスに着脱自在に装着されていることを特徴とする部品搭載装置。
【請求項４】
請求項１記載の部品搭載装置であって、前記それぞれの押圧爪に部品にばね力を付勢するばね部材を有することを特徴とする部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子部品をプリント基板などの基板に自動的に搭載する部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために電子部品搭載装置が使用される。この電子部品搭載装置は、プリント基板を案内して所定の位置で位置決めして基板支持ステージを構成するガイドレールと、プリント基板に搭載される複数種類の部品をそれぞれ保持する部品ステージとを有しており、部品ステージにおける電子部品をプリント基板にまで搬送して搭載するために搭載ヘッドがＸＹ二軸方向に水平移動するようになっている。
【０００３】
この搭載ヘッドには電子部品を負圧により吸着するための吸着ビットつまり吸着ノズルが装着されており、この吸着ビットは基板支持ステージと部品ステージとにおいてそれぞれ上下動するように搭載ヘッドに設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年にあっては、プリント基板に搭載される電子部品の種類が多岐にわたり、種々のサイズの電子部品を搭載することが要望されている。しかしながら、従来の搭載装置にあっては、搭載し得る電子部品のサイズに限度があり、近年における要望に充分対応することができなかった。
【０００５】
また、電子部品を吸着ビットによって吸着する場合には、サイズが相違する種々の電子部品を確実に所定の位置に位置決めすることが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、種々のサイズの部品を吸着ビットに吸着した状態で把持しながら位置決めし得るようにすることにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【０００９】
すなわち、本発明の部品搭載装置は、部品を保持する部品ステージと前記部品が搭載される基板との間を移動自在に設けられた搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドの先端に設けられた押圧爪駆動ボックスと、前記搭載ヘッドに前記押圧爪駆動ボックスを貫通して軸方向に摺動自在に設けられ、先端部に前記部品を吸着する吸着ビットが設けられた中空ロッドと、前記押圧爪駆動ボックスに相互に対向して配置され、前記中空ロッドに向けて進退移動自在に設けられた対をなす第１押圧爪と、前記押圧爪駆動ボックスに前記第１押圧爪に対して位相をずらして相互に対向して配置され、前記中空ロッドに向けて進退移動自在に設けられた対をなす第２押圧爪と、前記第１押圧爪を駆動する第１モータと、前記第２押圧爪を駆動する第２モータとを有し、前記吸着ビットにより吸着された部品を前記中空ロッドの後退移動により上昇させた後に前記第１および第２モータを駆動して前記押圧爪によりクランプすることを特徴とする。
【００１０】
前記それぞれの対をなす第１および第２押圧爪は、中心側の内側押圧部と周辺側の外側押圧部とを有し、それぞれの押圧部が部品をクランプし得る。また、前記それぞれの押圧爪は前記押圧爪駆動ボックスに着脱自在に装着されている。そして、前記それぞれの押圧爪に部品にばね力を付勢するばね部材を有する。
【００１１】
【作用】
上記構成の部品搭載装置にあっては、吸着ビットにより吸着された部品は押圧爪駆動ボックスに設けられた押圧爪によって所定の位置および姿勢に位置決めされてクランプされる。押圧爪は相互に対向する２対設けられており、それぞれの対は別々のモータによって駆動されるので、正方形の部品のみならず長方形の部品をもクランプすることができる。しかも、それぞれの押圧爪は内側押圧部と外側押圧部とを有していることから、いずれかの押圧部を使用することにより、押圧爪の移動ストロークを小さくしても、サイズが相違した広範囲にわたる多種類の部品をクランプすることができる。しかも、短い時間で部品をクランプすることができる。
【００１２】
押圧爪は着脱自在となっており、摩耗した場合などにあっては容易に交換することができる。また、押圧爪はばね部材によって弾性力つまり弾発力が付与されているので、押圧爪の移動誤差を吸収して確実に部品をクランプすることができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例である電子部品搭載装置を示す平面図であり、図２は図１の正面図である。この電子部品搭載装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに案内されてヘッドユニット６が摺動自在に装着されており、ヘッドユニット６はクロスバー５の延びる方向つまりＸ方向に移動自在となっている。
【００１５】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２にはモータ７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５はＹ方向に移動することになり、この移動に伴ってそれぞれのラックギヤ１３，１４と噛み合うピニオンギヤ１１，１２が回転することから、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。なお、ラックギヤ１３は図２に示すガイドレール４の上方に位置している。
【００１６】
クロスバー５にはヘッドユニット６をＸ方向に駆動するためのボールねじ１５が回転自在に設けられており、このボールねじ１５はヘッドユニット６にねじ結合されている。このボールねじ１５はモータ１６の主軸に設けられたプーリーとボールねじ１５に設けられたプーリーとに掛け渡されたタイミングベルトを介して駆動されるようになっている。
【００１７】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２はプリント基板２０を搬送するコンベアを形成し、これらのガイド部材２１，２２に案内されてプリント基板２０がＸ方向に搬送されるようになっている。プリント基板２０はガイド部材２１，２２に案内されて所定の基板支持ステージの位置に位置決めされるようになっている。プリント基板２０のサイズに対応させて、一方のガイド部材２１は他方のガイド部材２２に対して接近離反移動し得るようになっている。
【００１８】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品を保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品をプリント基板２０に搭載するために、ヘッドユニット６には複数の搭載ヘッド２４が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、搭載ヘッド２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット２５つまり吸着ノズルを有している。この吸着ビット２５は、クロスバー５を水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動するとともに、搭載ヘッド２４をクロスバー５に沿ってＸ方向に移動することにより、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、プリント基板２０の所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２５を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させ、吸着した後に吸着ビット２５を上昇移動させながら、吸着ビット２５をプリント基板２０の所定の位置に移動する。所定の位置まで移動した状態で吸着ビット２５を下降移動させることにより、電子部品Ｗはプリント基板２０の所定の位置に搭載される。
【００２０】
吸着ビット２５は中空孔２６を有しており、この中空孔２６は真空ポンプ２７に導通され負圧によって電子部品Ｗが吸着ビット２５の先端に吸着されるようになっている。吸着ビット２５の中空孔２６内の圧力を検出するために、圧力センサ２８が設けられている。中空孔２６内の圧力は吸着ビット２５の先端に電子部品Ｗが吸着されない状態では大気圧に近い圧力となっており、電子部品Ｗが吸着されると、真空ポンプ２７によって設定される所定の負圧状態つまり大気圧よりも低い圧力となる。なお、図２にあっては、１つの搭載ヘッド２４にのみ圧力センサ２８が設けられているように示されているが、それぞれの搭載ヘッド２４に圧力センサ２８が設けられている。
【００２１】
図３は図１および図２に示された３つの搭載ヘッド２４の１つを示す断面図であり、クロスバー５の前面に垂直方向を向いて固定された支持板３１には、筒体３２が軸受３３により回転自在に装着され、筒体３２の先端には押圧爪駆動ボックス３４が固定されている。筒体３２を回転駆動するために、モータ３５の主軸に固定されたプーリ３６と筒体３２に固定されたプーリ３７にはタイミングベルト３８が掛け渡されている。
【００２２】
筒体３２の中心部には軸方向に摺動自在に中空ロッド４０がスラスト軸受４１を介して装着されている。この中空ロッド４０を軸方向に進退移動するために、図４に示すように、支持板３１には中空ロッド４０と平行に延びるガイドレール４２が取り付けられ、このガイドレール４２に対して摺動自在に装着されたスライダ４３には軸受４４を介して中空ロッド４０の後端部が連結されている。さらに、支持板３１の上端部に固定されたモータ４５の主軸に固定されたプーリ４６と、支持板３１の下端部に回転自在に取り付けられたプーリ４７とにはタイミングベルト４８が掛け渡され、このタイミングベルト４８の一部はスライダ４３に締結されている。これにより、モータ４５の駆動によってスライダ４３を介して中空ロッド４０は上下方向に駆動される。
【００２３】
図６は図３の正面図であり、搭載ヘッド２４には２本のボールねじ５１，５２が回転自在に設けられ、これらのボールねじ５１，５２はモータ５３，５４によって回転されるようになっている。それぞれのボールねじ５１，５２には、ナット５５，５６がねじ結合されている。
【００２４】
ナット５５は、図７に示すように、支持板３１にガイドレール４２と平行に固定されたガイドレール５７に摺動自在となった摺動板５８に固定され、ナット５６は支持板３１にガイドレール４２と平行に固定されたガイドレール５９に摺動自在となった摺動板６０に固定されている。
【００２５】
摺動板５８は、図３に示すように、中空ロッド４０の外側に軸方向摺動自在となって嵌合されたスリーブ６１に軸受６２ａを介して連結され、このスリーブ６１は連結部材６２を介してカム部材６３に連結されている。同様に、摺動板６０は、スリーブ６１の外側に軸方向に摺動自在となって嵌合された環状リテーナ６４に軸受６５を介して連結され、この環状リテーナ６４は連結部材６６を介してカム部材６７に連結されている。
【００２６】
したがって、それぞれのモータ５３，５４を駆動すると、ボールねじ５１，５２を介してカム部材６３，６７が中空ロッド４０の摺動方向と同一の方向に移動し、それぞれのカム部材６３，６７の軸方向の移動がピン６８，６９の回動運動に変換される。図８に示すように、カム部材６３により回動運動する２本のピン６８は、相互に１８０度の位相となって回動部材７０ａに設けられ、カム部材６７により回動運動する２本のピン６９は相互に１８０度の位相となって回動部材７０ｂに設けられている。
【００２７】
図９は押圧爪駆動ボックス３４の端板７１を示す図であり、この端板７１には十字形状の切り欠き７２が形成され、四辺形をなして４本のガイドロッド７３ａ〜７３ｄが端板７１に固定されている。それぞれのガイドロッド７３ａ〜７３ｄには、爪駆動プレートが軸方向に摺動自在に嵌合されているが、図９にあっては、作図の便宜上のため、相互に平行となった２本のガイドロッド７３ａ，７３ｂに摺動自在に嵌合された爪駆動プレート７４ａ，７４ｂのみが示されている。他のガイドロッド７３ｃ，７３ｄにも同様の爪駆動プレートが摺動自在に嵌合されている。
【００２８】
それぞれの爪駆動プレート７４ａ，７４ｂを相互に接近させる方向に弾発力を付勢するために、引張コイルばね７５ａ，７５ｂが取り付けられている。ピン６８を有する回動部材７０ａに固定された２本のピン７６はそれぞれ図９に示す爪駆動プレート７４ａ，７４ｂに係合している。したがって、回動部材７０ａを回動させると、それぞれの爪駆動プレート７４ａ，７４ｂは、引張コイルばね７５ａ，７５ｂのばね力に抗して相互に離反移動することになる。同様に、ピン６９を有する回動部材７０ｂに固定された２本のピン７７は、ガイドロッド７３ｃ，７３ｄに摺動自在に嵌合された図示しない爪駆動プレーに係合しており、回動部材７０ｂを回動させると、その爪駆動部材が相互に離反移動することになる。
【００２９】
図１０に示すように、それぞれの爪駆動プレート７４ａ〜７４ｄには、係合ピン７８と板ばね７９とがそれぞれ取り付けられている。図１０はそれぞれの爪駆動プレート７４ａ〜７４ｄが相互に最接近した状態を示し、図１１は最も離れた状態を示す。
【００３０】
それぞれの爪駆動プレート７４ａ〜７４ｄには、図１２に示すように、押圧爪８１ａ〜８１ｄが係合ピン７８と板ばね７９との間に挟み込むことにより取り外し自在に装着されている。
【００３１】
図１３は図１２におけるXIII-XIII 線に沿う断面図であり、図１４は図１２におけるXIV-XIV 線に沿う断面図である。爪駆動プレート７４ａ，７４ｂに係合される押圧爪８１ａ，８１ｂは、外側押圧部８２ａとこれよりも低い内側押圧部８２ｂとを有し、駆動プレート７４ｃ，７４ｄに係合される押圧爪８１ｃ，８１ｄは、外側押圧部８２ｃとこれよりも低い内側押圧部８２ｄとを有している。そして、内側押圧部８２ｂは内側押圧部８２ｄよりも高く設定されている。
【００３２】
このように押圧爪８１ａ〜８１ｄが多層となっており、図１３および図１４において二点鎖線で示す位置から実線で示す位置までの移動ストロークを有していることから、この移動ストロークを大きくすることなく、相互にサイズが相違する多数の種類の電子部品をクランプすることができる。
【００３３】
次に、前記した電子部品搭載装置により電子部品Ｗをプリント基板２０に搭載する手順について説明する。
【００３４】
図１に示すクロスバー５のＹ方向の移動と、クロスバー５に沿う搭載ヘッド２４のＸ方向の移動とによって、搭載ヘッド２４の吸着ビット２５は所定の部品ステージ２３の位置に移動される。この状態でモータ４５を駆動することにより、中空ロッド４０が下方に向けて前進移動することになり、吸着ビット２５が電子部品Ｗに接触する。吸着ビット２５には真空ポンプ２７によって負圧が供給されており、この負圧によって電子部品Ｗは吸着ビット２５に吸着される。
【００３５】
引き続いて、モータ４５が駆動されて、中空ロッド４０は前述とは逆に後退駆動される。吸着ビット２５に吸着された電子部品Ｗが押圧爪８１ａ〜８１ｄの位置まで後退移動したら、２つのモータ５３，５４をそれぞれ駆動することにより、対をなす押圧爪８１ａ，８１ｂと、対をなす押圧爪８１ｃ，８１ｄとが独立して接近する方向に駆動される。このように、２対の押圧爪が相互に独立して駆動されることから、電子部品Ｗは正方形のみならず、長方形であっても、確実にクランプされて位置決めされる。電子部品Ｗが長方形であれば、２つのモータ５３，５４の回転数が相違するように駆動される。
【００３６】
クランプ時には、板ばね７９によって電子部品Ｗは僅かな弾発力を受けて位置決めされながら固定される。このクランプ動作は、搭載ヘッド２４をプリント基板２０の所定の位置に電子部品Ｗを搬送する過程で行うことができる。搬送過程では、電子部品Ｗは押圧爪８１ａ〜８１ｄによってクランプされることから、高速で電子部品Ｗを搬送しても、吸着ビット２５から電子部品Ｗが落下することが確実に防止される。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００３９】
(1).押圧爪は複数対設けられており、それぞれの対は別々のモータにより駆動されるようになっているので、正方形のみならず長方形などの種々の形状の部品をクランプすることができる。
【００４０】
(2).押圧爪の移動ストロークを大きくすることなく、サイズが相違する広範囲の部品をクランプすることができる。
【００４１】
(3).部品をクランプする際にその位置や姿勢を所定の状態に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電子部品搭載装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１および図２に示された搭載ヘッドを示す断面図である。
【図４】図３におけるIV-IV 線に沿う断面図である。
【図５】図３の平面図である。
【図６】図３の正面図である。
【図７】図６におけるVII-VII 線に沿う断面図である。
【図８】図３におけるVIII-VIII 線に沿う断面図である。
【図９】押圧爪駆動ボックスの端板を示す底面図である。
【図１０】図９に示された端板に設けられる爪駆動プレートの最接近状態を示す底面図である。
【図１１】図９に示された端板に設けられる爪駆動プレートの離反移動状態を示す底面図である。
【図１２】爪駆動プレートに設けられる押圧爪を示す底面図である。
【図１３】図１２におけるXIII-XIII 線に沿う断面図である。
【図１４】図１２におけるXIV-XIV 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１，２    水平支持部材
３，４    ガイドレール
５        クロスバー（直線往復動部材）
６        ヘッドユニット
７        モータ
８        ボールねじ
１０      連動シャフト
１１，１２  ピニオンギヤ
１３，１４  ラックギヤ
１５      ボールねじ
１６      モータ
２０      プリント基板
２１，２２  ガイド部材
２３      部品ステージ
２４      搭載ヘッド
２５      吸着ビット
２６      中空孔
２７      真空ポンプ
２８      圧力センサ
３１      支持板
３２      筒体
３４      押圧爪駆動ボックス
３５      モータ
４０      中空ロッド
５１，５２  ボールねじ
５３，５４  モータ
５５，５６  ナット
５７      ガイドレール
６０      摺動板
６２      連結部材
６３      カム部材
６６      連結部材
６７      カム部材
６８，６９  ピン
７１      端板
７２      切り欠き
７３ａ〜７３ｄ  ガイドロッド
７４ａ〜７４ｄ  爪駆動プレート
７６，７７  ピン
７８      係合ピン
７９      板ばね（ばね部材）
８１ａ，８１ｂ  押圧爪（第１押圧爪）
８１ｃ，８１ｄ  押圧爪（第２押圧爪）
８２ａ  外側押圧部
８２ｂ  内側押圧部
８２ｃ  外側押圧部
８２ｄ  内側押圧部
Ｗ      電子部品（部品）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003654943.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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