(57)【要約】【課題】構造を簡素化するとともにメンテナンス負担を軽減させた実装ヘッドおよび電子部品実装装置を提供する。【解決手段】それぞれの軸心ａ１を同方向に向けて並設された複数のノズル１４と、各ノズル１４を軸心周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、回転駆動手段が、軸心ａ２をノズル１４の軸心ａ１と同方向に向けた回転軸１７ａを有するモータ１７と、回転軸１７ａの外周に極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した駆動磁石筒１８と、各ノズル１４の外周に極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した従動磁石筒１９と、で構成され、回転軸１７ａの回転駆動力が、駆動磁石筒１８と非接触状態で隣り合う従動磁石筒１９との間に働く引斥力および非接触状態で隣り合う従動磁石筒１９間に働く引斥力により各ノズル１４に伝達されるようにした。【選択図】図２
2008053575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの軸心を同方向に向けて並設された複数のノズルと、前記複数のノズルをそれぞれの軸心周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、
前記回転駆動手段が、軸心を前記ノズルの軸心と同方向に向けた回転軸を有する回転駆動部と、前記回転軸の外周に極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した駆動磁石筒と、前記複数のノズルの外周のそれぞれに極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した従動磁石筒と、で構成され、
前記回転軸の回転駆動力が、前記駆動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒との間に働く引斥力および非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒間に働く引斥力により前記複数のノズルに伝達される実装ヘッド。
【請求項２】
それぞれの軸心を同方向に向けて並設された複数のノズルと、前記複数のノズルをそれぞれの軸心周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、
前記回転駆動手段が、軸心を前記ノズルの軸心と同方向に向けた回転軸を有する回転駆動部と、前記回転軸の外周に極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した駆動磁石筒と、前記複数のノズルの外周のそれぞれに極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した従動磁石筒と、軸心を前記ノズルおよび前記回転軸の軸心と直交する方向に向けた伝動軸と、前記伝動軸の外周に極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した伝動磁石筒と、で構成され、
前記回転軸の回転駆動力が、前記駆動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記伝動磁石筒との間に働く引斥力および前記伝動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒との間に働く引斥力により前記複数のノズルに伝達される実装ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２の何れかに記載の実装ヘッドを備え、前記ノズルにピックアップされた電子部品を前記軸心周りに回転させることにより任意の姿勢で基板に実装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、電子部品を吸着するノズルを複数備えた実装ヘッドおよび電子部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装分野においては、パーツフィーダから供給される電子部品を吸着することでピックアップするノズルを備えた電子部品実装装置が広く用いられている。ノズルは、パーツフィーダと基板の間を往復移動する実装ヘッドに装着され、電子部品を吸着しては基板に移載する実装動作を繰り返し行う。従来、この実装動作の効率化を目的として、実装ヘッドに複数のノズルを装着し、一度に複数の電子部品を実装することができるようにした電子部品実装装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−９４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電子部品は基板に設けられた実装個所に正確に位置合わせして実装する必要があるため、ノズルは中心軸周りに回転可能に構成され、吸着した電子部品の向きを任意の角度に調整できるようになっている。従来の電子部品実装装置においては、各ノズルを従動側とし、原動側となる回転駆動部の回転駆動を各ノズルに調帯した無端ベルトにより各ノズルに伝達する回転伝達機構が用いられている。
【０００４】
しかしながら、従来の回転伝達機構では、無端ベルトを各ノズル間に掛け回すためのスペースが必要となるため、実装ヘッドが複雑化、大型化していた。また、このスペースのためにノズル間の距離の短縮に限界があり、ヘッドの小型化に対応できないという問題がある。また、ゴム等の弾性素材で構成される無端ベルトを駆動伝達手段として用いているので、原動側から離れた位置にあるノズルに回転駆動を正確に伝達するため、定期的に無端ベルトのテンション調整や交換を行う必要があり、メンテナンス上の負担となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、構造を簡素化するとともにメンテナンス負担を軽減させた実装ヘッドおよび電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の実装ヘッドは、それぞれの軸心を同方向に向けて並設された複数のノズルと、前記複数のノズルをそれぞれの軸心周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、前記回転駆動手段が、軸心を前記ノズルの軸心と同方向に向けた回転軸を有する回転駆動部と、前記回転軸の外周に極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した駆動磁石筒と、前記複数のノズルの外周のそれぞれに極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した従動磁石筒と、で構成され、前記回転軸の回転駆動力が、前記駆動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒との間に働く引斥力および非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒間に働く引斥力により前記複数のノズルに伝達される。
【０００７】
請求項２に記載の実装ヘッドは、それぞれの軸心を同方向に向けて並設された複数のノズルと、前記複数のノズルをそれぞれの軸心周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、前記回転駆動手段が、軸心を前記ノズルの軸心と同方向に向けた回転軸を有する回転駆動部と、前記回転軸の外周に極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した駆動磁石筒と、前記複数のノズルの外周のそれぞれに極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した従動
磁石筒と、軸心を前記ノズルおよび前記回転軸の軸心と直交する方向に向けた伝動軸と、前記伝動軸の外周に極性の異なる永久磁石条をらせん状に配置した伝動磁石筒と、で構成され、前記回転軸の回転駆動力が、前記駆動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記伝動磁石筒との間に働く引斥力および前記伝動磁石筒と非接触状態で隣り合う前記従動磁石筒との間に働く引斥力により前記複数のノズルに伝達される。
【０００８】
請求項３に記載の電子部品実装装置は、請求項１または２の何れかに記載の実装ヘッドを備え、前記ノズルにピックアップされた電子部品を前記軸心周りに回転させることにより任意の姿勢で基板に実装する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、永久磁石の引斥力により回転駆動部の回転駆動力を複数のノズルに伝達することができるので、実装ヘッドおよび電子部品実装装置の構造を簡素化するとともにメンテナンスにおける負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の実施の形態の実装ヘッドの側面図、図３は本発明の実施の形態の磁石筒の配置を示す平面図、図４は本発明の他の実施の形態の磁石筒の配置を示す平面図である。
【００１１】
最初に、本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は電子部品実装装置の全体構成を示している。同図において、電子部品実装装置１は、電子部品供給部２から供給される電子部品を実装ヘッド３により基板４に移載する機能を備えている。電子部品供給部２は、電子部品実装装置１の両側に対向して設けられ、それぞれ複数のパーツフィーダ５から構成されている。各パーツフィーダ５には複数の電子部品が収納されており、上方に向けて開口する電子部品供給口６に所定の姿勢で供給されるようになっている。対向して設けられた電子部品供給部２の間には、基板搬送部７が設けられている。基板搬送部７は、電子部品実装装置１を横断する一対の搬送レール８から構成され、一対の搬送レール８のそれぞれに両側を支持された基板４の搬送を行うようになっている。基板搬送部７には、一対の搬送レール８を互いに近接させることにより基板４を所定の位置で保持する基板保持機能が備えられている。
【００１２】
実装ヘッド３は、直交ロボット９により電子部品供給部２と基板搬送部７との上方で水平移動自在に構成されている。図２は実装ヘッドの構成を示している。同図において、実装ヘッド３には複数のノズルユニット１０が設けられている。各ノズルユニット１０には、ノズルシャフト１１とスプライン軸受け１２がそれぞれ設けられており、各ノズルシャフト１１は各スプライン軸受け１２に対して上下動可能に構成されている。各スプライン軸受け１２は、所定の高さに上下動不可に揃えられ、各々の位置で回転可能に構成されている。各ノズルシャフト１１の下端にはそれぞれノズルホルダ１３が設けられており、各ノズルホルダ１３にそれぞれノズル１４が着脱自在に装着されている（本実施の形態の実装ヘッドには、前列４本、後列４本の計８本のノズルが装着されている）。各ノズル１４はそれぞれの軸心ａ１を鉛直方向に向けた状態で水平方向に並べられており、スプライン軸受け１２の回転に連動して各軸心ａ１回りに回転可能に構成されている。さらに、各ノズルホルダ１３は図示しない真空発生源と連通しており、それぞれに装着されたノズル１４の内部を真空吸引することで各ノズル１４に電子部品を吸着するようになっている。
【００１３】
同図において、実装ヘッド３には基板認識カメラ１５が設けられている。基板認識カメラ１５は、基板４に予め設けられた認識マークを撮像する撮像手段として機能し、撮像された認識マークの画像を解析することで、基板４に設けられた複数の実装箇所の位置を把
握することができるようになっている。電子部品を基板４に実装する際には、実装ヘッド３の水平移動により各ノズル１４に吸着された電子部品を基板４の実装箇所に正確に位置合わせする。また、図１において、電子部品供給部２と基板搬送部７の間には部品認識カメラ１６が設けられている。部品認識カメラ１６は、各ノズル１４に吸着された電子部品を下方から撮像する撮像手段として機能し、撮像された電子部品の画像を解析することで、各ノズル１４の軸心ａ１に対する電子部品の吸着位置および姿勢を把握することができるようになっている。電子部品を基板４に実装する際には、実装ヘッド３自体の水平移動により電子部品の位置補正を行い、各ノズル１４の軸心ａ１周りの回転により電子部品の回転角補正を行う。このように、基板認識カメラ１５と部品認識カメラ１６による撮像画像の解析結果に基づいて実装ヘッド３を水平移動させるとともに各ノズル１４を軸心ａ１周りに回転させることで、電子部品を正確な位置と姿勢で基板４の実装箇所に実装することができる。
【００１４】
同図において、実装ヘッド３にはモータ１７が設けられている。モータ１７は、その回転軸１７ａの軸心ａ２を鉛直方向に向けた姿勢となっている。回転軸１７ａの外周には円筒型の駆動磁石筒１８が挿嵌されている。また、各スプライン軸受け１２の外周にもそれぞれ円筒型の従動磁石筒１９が挿嵌されており、駆動磁石筒１８と同じ高さに揃えられている。ここで、磁石筒は、Ｎ極およびＳ極の永久磁石条を円周方向に交互に配置して形成されており、それぞれの軸心を同方向に向けた状態で外周面を所定の間隔で対向させると、対向する磁石条間に働く引力および斥力によって一方の磁石筒の回転が他方の磁石筒に伝達し、対向する磁石筒が同期して逆方向に回転するという性質を備えている。
【００１５】
図３は実装ヘッドにおける磁石筒の配置を示している。従動磁石筒１９は実装ヘッド３に設けられたノズルユニット１０のそれぞれに設けられており、本実施の形態の実装ヘッドにおいては、前列に４個、後列に４個設けられている。それぞれの列において隣り合う従動磁石筒１９は、間隔ｂ１をおいて非接触状態で並置され、前列と後列には間隔ｂ２がおかれている。この間隔ｂ１は、隣り合う従動磁石筒１９間で回転駆動力を伝達するために必要な間隔であり、使用する磁石筒の品種によって最適な数値が設定されている。また、間隔ｂ２は、前後列で向かい合う従動磁石筒１９間において一方の回転駆動力が他方に影響を与えることがないような間隔に設定される。従って、従動磁石筒１９間において伝達される回転駆動力は、前列または後列内で隣り合う従動磁石筒１９間にのみ作用し、前後列で向かい合う従動磁石筒１９間には作用しない。
【００１６】
同図において、駆動磁石筒１８および従動磁石筒１９と同種の磁石筒２０が、前後列の端に配置された各従動磁石筒１９と駆動磁石筒１８との間にそれぞれ間隔ｂ１をおいて配置されている。磁石筒２０は、その軸心ａ３を回転軸１７ａの軸心ａ２と各ノズル１４の軸心ａ１と同方向に向けた状態で配置されており、隣り合う磁石筒間で回転駆動力を伝達できるようになっている（図２参照）。これにより、駆動磁石筒１８の矢印ｃ方向への回転が、磁石筒２０のｄ方向への回転として伝導し、磁石筒２０のｄ方向への回転が、前後列の端に配置された各従動磁石筒１９のｃ方向への回転として伝動し、従動磁石筒１９のｃ方向への回転が、それぞれの列内において隣り合う従動磁石筒１９に交互に逆方向の回転として伝動する。従って、回転駆動部として機能する１つのモータ１７の回転軸１７ａの正逆回転により駆動磁石筒１８を何れかの方向（矢印ｃもしくは矢印ｄ方向）に回転させると、従動磁石筒１９が設けられた全てのスプライン軸受け１２を何れかの方向に回転させることができる。これにより、各ノズル１４に吸着された電子部品の回転角補正を行うことができる。
【００１７】
このように、各ノズル１４は、軸心ａ２を各ノズル１４の軸心ａ１と同方向に向けた回転軸１７ａを有するモータ１７と、回転軸１７ａと各ノズル１４の外周のそれぞれに設けられ、極性の異なる永久磁石条を円周方向に交互に配置した磁石筒１８、１９とで構成さ
れる回転駆動手段により、それぞれの軸心ａ１周りに回転可能に構成されている。この回転駆動手段は、上述したように非接触状態で回転駆動力の伝達を可能にしているので、機構的な損耗や劣化が発生せず、メンテナンスにおける作業負担を大幅に削減することができる。また、接触部をなくしたことから、発振や発塵を極力低減させることが可能になるので、実装品質の向上を図ることができる。さらに、比較的簡素な構造であるので、実装ヘッドの小型化、軽量化が可能となり、スペース効率の向上や慣性質量の低減による位置制御性の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、磁石筒２０は、駆動磁石筒１８を回転させるモータ１７を設けるためのスペースの関係から配置したものであり、本発明を実現する上で必須のものではない。また、磁石筒は、図３に示した配置の他に図４に示す配置にすることも可能である。図４において、従動磁石筒３０は実装ヘッド３に設けられたノズルユニット１０のそれぞれに設けられており、本実施の形態の実装ヘッドにおいては、前列に４個、後列に４個設けられている。それぞれの列において隣り合う従動磁石筒３０は、間隔ｅ１をおいて非接触状態で並置されている。前列と後列の間には、軸心ａ４を各ノズル１４の軸心ａ１および回転軸１７ａの軸心ａ２と直交する方向に向けた伝動軸３１が設けられている。この伝動軸３１は、回転軸１７ａに設けられた駆動磁石筒３２の側方まで延伸されている。なお、モータ１７は、駆動磁石筒３２が後列側に並置された従動磁石筒３０の延長上に位置するように、回転軸１７ａの軸心ａ２が後列側の各ノズル１４の軸心ａ１と直線ｆ上で並ぶ位置に設けられている。
【００１９】
伝動軸３１には、前後列に４個ずつ設けられた磁石筒３０と相対する位置に伝動磁石筒３３がそれぞれ設けられ、さらに磁石筒３２と相対する位置に伝動磁石筒３４が設けられている。前後列に設けられた従動磁石筒３０と伝動磁石筒３３、駆動磁石筒３２と伝動磁石筒３４の間にはそれぞれ間隔ｅ２がおかれている。この間隔ｅ２は、隣り合う磁石筒間で回転駆動力を伝達するために必要な間隔であり、使用する磁石筒の品種によって最適な数値が設定されている。なお、それぞれの列において隣り合う従動磁石筒３０の間隔ｅ１は、隣り合う従動磁石筒３０間において一方の回転駆動力が他方に影響を与えることがないような間隔に設定される。
【００２０】
ここで、隣り合う磁石筒の回転軸が直交している場合に回転駆動力を伝達するためには、それぞれの磁石筒に配置される永久磁石条を回転軸と平行に配置するのではなく、回転軸に対して傾けることで両永久磁石条が対向するように配置する必要がある。そのため、隣り合う駆動磁石筒３２と伝動磁石筒３４、従動磁石筒３０と伝動磁石筒３３は、Ｎ極およびＳ極の永久磁石条を交互にらせん状に配置して形成することで、隣り合う磁石筒間において回転駆動力を直交方向の回転駆動力として伝達できるようになっている。これにより、駆動磁石筒３２の矢印ｇ方向への回転が、伝動磁石筒３４のｈ方向への回転として伝動し、伝動磁石筒３４とともに伝動軸３１に設けられた各伝道磁石筒３３のｈ方向への回転が、前後列に設けられた各従動磁石筒３０のｉ方向への回転として伝動する。従って、回転駆動部として機能する１つのモータ１７の回転軸１７ａの正逆回転により駆動磁石筒３２を何れかの方向（矢印ｇもしくは矢印ｊ方向）に回転させると、従動磁石筒３０が設けられた全てのスプライン軸受け１２を同方向に回転させることができる。これにより、各ノズル１４に吸着された電子部品の回転角補正を行うことができる。
【００２１】
なお、従動磁石筒３０および伝動磁石筒３３、３４に配置される永久磁石条のらせん形状を適宜変更し、各従動磁石筒３０の回転方向を任意に変更することで、各ノズル１４の軸心ａ１周りの回転方向を変更することができる。また、本発明の実装ヘッドおよび電子部品実装装置は、複数のノズルを直線状に配列されたものだけでなく、他の配列、例えば円状に配列したものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によれば、永久磁石の引斥力により回転駆動部の回転駆動力を複数のノズルに伝達することができるので、実装ヘッドおよび電子部品実装装置の構造を簡素化するとともにメンテナンス負担を軽減させることができるという利点を有し、電子部品の実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の実施の形態の実装ヘッドの側面図
【図３】本発明の実施の形態の磁石筒の配置を示す平面図
【図４】本発明の他の実施の形態の磁石筒の配置を示す平面図
【符号の説明】
【００２４】
１  電子部品実装装置
３  実装ヘッド
４  基板
１４  ノズル
１７  モータ
１７ａ  回転軸
１８、３２  駆動磁石筒
１９、３０  従動磁石筒
３１  伝動軸
３３、３４  伝動磁石筒
ａ１  ノズルの軸心
ａ２  回転軸の軸心
ａ４  伝動軸の軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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