(57)【要約】【課題】吸着ノズルを替えるときにＺ軸駆動装置の負荷が過大となることがない部品移載装置、表面実装機および部品検査装置を提供する。【解決手段】吸着ノズル８の交換時にノズルシャフト３６を通常使用位置より上昇させ、ノズルシャフト３６側の係合部材８４（第２の傘歯車７５）がハウジング８２側の係合部材８４に係合させるノズル切換機構４２を備える。ハウジング８２側の係合部材８４を支持部材８３に対して上下方向に移動自在に支持させる。この係合部材８４を下方に付勢する圧縮コイルばね９４を有する。この係合部材８４が支持部材８３に対して上方へ移動したことを検出するセンサ９６を備えた。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸着ノズルを支持するノズルシャフトが吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側に移動することにより前記ノズルシャフトの係合部材が前記ハウジングの係合部材に下方から係合し、この係合状態で前記ノズルシャフトが回動することにより複数の吸着ノズルが順次使用位置に移動するノズル切換機構を備えた部品移載装置において、前記ノズルシャフト側の係合部材とハウジング側の係合部材のうちいずれか一方を、この係合部材を支持する支持部材に対して上下方向に移動自在に構成するとともに、他方の係合部側へ付勢手段によって付勢させ、この移動自在な係合部材の前記支持部材に対する移動を検出するセンサを備えたことを特徴とする部品移載装置。
【請求項２】
請求項１記載の部品移載装置において、吸着ヘッドのハウジング側の係合部材を前記ハウジングに移動自在に支持させ、センサによって前記ハウジング側の係合部材を検出する部品移載装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の部品移載装置において、センサにより係合部材の支持部材に対する移動を検出するとき、吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側へのノズルシャフトの移動を停止あるいは減速するようにしたことを特徴とする部品移載装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の部品移載装置において、センサにより係合部材の支持部材に対する移動を検出するとき、吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側へのノズルシャフトの移動を停止あるいは減速するとともに、ノズルシャフトを回動させてノズルシャフトの係合部材とハウジングの係合部材とを互いに係合させるようにしたことを特徴とする部品移載装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の部品移載装置によって実装用部品を部品供給部からプリント配線板上へ移載させる表面実装機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の部品移載装置によって被検査用電子部品を部品供給部から検査装置上へ移動させる部品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ヘッドを有するノズルシャフトが通常使用位置より上側に移動することにより吸着ノズルが交換される部品移載装置、表面実装機および部品検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子部品をプリント配線板に実装する表面実装機や、電子部品を検査する部品検査装置には、吸着ノズルによって電子部品を吸着して移載させる部品移載装置が装備されている。この種の部品移載装置は、水平面上を互いに直交する２方向に移動するヘッドユニットと、このヘッドユニットに垂直な軸線上で回動自在かつ上下方向に移動自在に支持された吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを垂直な軸線上で回動させる回転方向の駆動装置（以下、これを単にＲ軸駆動装置という）と、前記吸着ヘッドを上下方向に移動させる上下方向の駆動装置（以下、これを単にＺ軸駆動装置という）と、前記吸着ヘッドの下端部に取付けられた吸着ノズルなどによって構成されている。前記Ｒ軸駆動装置は、モータの動力をベルト式伝動手段によって吸着ヘッドに伝達する構成が採られ、前記Ｚ軸駆動手段は、吸着ヘッドと平行に設けられたエアシリンダによって吸着ヘッドを駆動する構成が採られている。
【０００３】
従来のこの種の部品移載装置は、例えば特許文献１に示された表面実装機に装備されている。この公報に開示された部品移載装置は、ヘッドユニットを吸着ノズル交換場所へ移動させることなく吸着ノズルを交換することができるように、一つの吸着ヘッドに複数の吸着ノズルが設けられ、これらの吸着ノズルをノズル切換機構によって必要に応じて使用位置に装填する構成が採られている。
【０００４】
前記複数の吸着ノズルは、円板状のノズル組付ブロックの外周部に放射状に取付けられており、このノズル組付ブロックを介して吸着ヘッドのノズルシャフトに支持されるとともに、空気吸引用通路に接続されている。このノズル組付ブロックは、前記ノズルシャフトの下端部に水平な軸線上で回動自在に取付けられ、所望の吸着ノズルが下方を指向する使用位置に位置付けられるように前記ノズル切換機構によって回動させる。
【０００５】
前記ノズル切換機構は、前記ノズル組付ブロックに同一軸線上に位置するように固着した第１の傘歯車と、この第１の傘歯車に噛合する状態でノズルシャフトに回動自在に支持された第２の傘歯車と、この第２の傘歯車の外周部に形成された係合用凹溝と、前記第２の傘歯車の上方に位置する吸着ヘッドハウジングに設けられた係合用突起の突起などによって構成されている。この係合用突起は、前記係合用凹溝に係合し、係合状態で第２の傘歯車の回動を規制する。
【０００６】
このノズル切換機構を装備した吸着ヘッドは、通常は前記第２の傘歯車の第１の係合部材が第２の係合部材から下方に離間する状態で使用される。この通常使用状態では、第１および第２の傘歯車がノズルシャフトとともに垂直な軸線上を回動し、かつ上下方向に移動する。一方、吸着ノズルを替えるときには、吸着ヘッドは、前記ノズルシャフトを前記通常使用位置から上側に移動させてからその状態で回動させ、その後にノズルシャフトを初期位置に下降させる。すなわち、ノズルシャフトが上昇することによって、前記係合用凹溝が前記係合突起と係合して第２の傘歯車の回動が規制され、この状態でノズルシャフトが回動することによって、第１の傘歯車が自転しながら垂直な軸線上を公転し、この第１の傘歯車と一体に前記ノズル組付ブロックが回動する。このようにノズル組付ブロックが回動することにより、複数の吸着ノズルが順次使用位置に移動する。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
【特許文献１】特開２０００−３６６９６号公報（第５−７頁、第６図）
【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、上述したように構成されたノズル切換機構を装備した吸着ヘッドは、吸着ノズルを替えるときにＺ軸駆動装置の負荷が過大になることがまれにあり得る。これは、係合用凹溝と係合用突起との係合時に何らかの偶発的な不具合によってノズルシャフトの回動方向の位置が正しい位置からずれてしまう場合には、係合用凹溝と隣接する部位が係合用突起に当たる場合があり得るからである。
【０００８】
このため、この種のノズル切換機構を装備した部品移載装置は、Ｚ軸駆動装置の動力源としてモータを使用することを避け、エアシリンダが使用されていた。しかし、Ｚ軸駆動装置は、サーボモータを動力源として使用することにより、吸着ノズルの高さ方向の位置を例えば電子部品毎に容易に調整することができるようになるから、より一層高い精度で電子部品を移載することができるようになる。
【０００９】
本発明はこのような課題を解消するためになされたもので、吸着ノズルを替えるときにＺ軸駆動装置の負荷が過大となることがより発生しない部品移載装置、表面実装機および部品検査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】
【００１０】
この目的を達成するため、本発明に係る部品移載装置は、複数の吸着ノズルを支持するノズルシャフトが吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側に移動することにより前記ノズルシャフトの係合部材が前記ハウジングの係合部材に下方から係合し、この係合状態で前記ノズルシャフトが回動することにより複数の吸着ノズルが順次使用位置に移動するノズル切換機構を備えた部品移載装置において、前記ノズルシャフト側の係合部材とハウジング側の係合部材のうちいずれか一方を、この係合部材を支持する支持部材に対して上下方向に移動自在に構成するとともに、他方の係合部側へ付勢手段によって付勢させ、この移動自在な係合部材の前記支持部材に対する移動を検出するセンサを備えたものである。
【００１１】
請求項２に記載した発明に係る部品移載装置は、請求項１に記載した発明に係る部品移載装置において、吸着ヘッドのハウジング側の係合部材を前記ハウジングに移動自在に支持させ、センサによって前記ハウジング側の係合部材を検出するものである。
請求項３に記載した発明に係る部品移載装置は、請求項１または請求項２に記載した発明に係る部品移載装置において、センサにより係合部材の支持部材に対する移動を検出するとき、吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側へのノズルシャフトの移動を停止あるいは減速するようにしたものである。
【００１２】
請求項４に記載した発明に係る部品移載装置は、請求項１または請求項２に記載した発明に係る部品移載装置において、センサにより係合部材の支持部材に対する移動を検出するとき、吸着ヘッドのハウジングに対して通常使用位置より上側へのノズルシャフトの移動を停止あるいは減速するとともに、ノズルシャフトを回動させてノズルシャフトの係合部材とハウジングの係合部材とを互いに係合させるようにしたものである。
【００１３】
請求項５に記載した発明に係る表面実装機は、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載した発明に係る部品移載装置によって実装用部品を部品供給部からプリント配線板上へ移載させるものである。
請求項４に記載した発明に係る部品検査装置は、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載した発明に係る部品移載装置によって被検査用電子部品を部品供給部から検査装置上へ移動させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、吸着ノズルを替えるときにノズルシャフトの回動方向の位置が正しい位置からずれた場合は、ノズルシャフトが上昇することによって、ノズルシャフト側の係合部材とハウジング側の係合部材のうちいずれか一方の係合部材が他方の係合部材に対して付勢手段の付勢力に抗して上下方向に移動する。
このため、吸着ノズルを替えるときのノズルシャフトの回動方向の位置が正しい位置からずれていたとしても、ノズルシャフトの上昇動作が係合部材によって妨げられることがないから、Ｚ軸駆動装置の負荷は通常使用時と同等の大きさに抑えられる。
【００１５】
したがって、Ｚ軸駆動装置の負荷が過大になることがないから、Ｚ軸駆動装置の動力源として例えばサーボモータを使用することができる部品移載装置を提供することができる。サーボモータを動力源とするＺ軸駆動装置を装備した部品移載装置は、吸着ノズルの上下方向の位置をより一層高い精度で調整することができるようになる。
また、上述したように係合部材どうしを正しく係合させることができない場合は、移動した方の係合部材がセンサによって検出される。このため、このような非係合状態をセンサによって直接検出することができ、非係合状態であることを操作者に知らせたり、ノズル切換動作を停止させることができるから、Ｚ軸駆動装置が過負荷になることを防止できるばかりでなく、部品移載装置にフェールセーフ機能をもたせることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、係合部材を上下方向に移動可能に支持する支持部材と、この係合部材を検出するセンサとを吸着ヘッドのハウジング側に支持させることができるから、これらの部材をノズルシャフト側に支持させる場合に較べてノズルシャフトの荷重を低減することができる
このため、この発明に係る部品移載装置は、ノズルシャフトの慣性重量を軽くすることができ、Ｚ軸駆動装置の負荷をより一層低減することができるとともに、Ｒ軸駆動装置の負荷をも低減することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、非係合状態である場合は装置が停止または低速で動作するから、非係合状態で次の動作を実行することがなく、また、非係合状態を解消する作業が容易になる。請求項４記載の発明によれば、非係合状態から係合状態に自動的に修正されるから、装置の稼働率を向上させることができる。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、Ｚ軸駆動装置の負荷が過大になることがない部品移載装置が使用されているから、サーボモータを動力源とするＺ軸駆動装置を使用してより一層実装精度の高い表面実装機を提供することができる。
請求項６記載の発明によれば、Ｚ軸駆動装置の負荷が過大になることがない部品移載装置が使用されているから、サーボモータを動力源とするＺ軸駆動装置を使用してより一層検査精度の高い部品検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る部品移載装置の一実施の形態を図１ないし図７によって詳細に説明する。ここでは、本発明に係る部品移載装置を表面実装機に装備した例について説明する。
図１は本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の平面図、図２は表面実装機の上部の正面図、図３はヘッドユニットを拡大して示す正面図、図４は同じく側面図で、同図は一部を破断した状態で描いてある。図５は本発明に係るノズル切換機構を拡大して示す正面図、図６および図７は図５におけるVI−VI線断面図で、図６は通常使用時の状態を示し、図７は吸着ノズルを替えるときの状態を示す。
【００２０】
これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による表面実装機を示す。この表面実装機１は、基台２の上部でプリント配線板３を搬送するコンベア４と、後述するヘッドユニット５を図１において左右方向（以下、この方向を単にＸ方向という）とＸ方向と直交する前後方向（以下、この方向をＹ方向という）とに移動させる移動装置６とを備えている。前記ヘッドユニット５と移動装置６とによって本発明でいう部品移載装置が構成されている。前記コンベア４は、プリント配線板３を図１において左方に搬送し、図示していないクランプ機構によって作業位置に保持するように構成されている。このコンベア４の両側方には、部品供給用のテープフィーダ７と、吸着ノズル８（図２参照）に吸着された実装用部品９等を下方から撮像する部品認識装置１０とが基台２に設けられている。
【００２１】
前記移動装置６は、前記コンベア４の上方でＹ方向に沿って延びる２本の固定レール１１，１１を有するＹ方向移動装置１２と、前記固定レール１１，１１どうしの間に架け渡された可動レール１３を有するＸ方向移動装置１４とによって構成されている。前記ヘッドユニット５は、前記Ｘ方向移動装置１４に取付けられている。前記ヘッドユニット５と移動装置６は、図示していない制御装置によって移動方向、距離、速度などが制御される。
【００２２】
前記Ｙ方向移動装置１２は、前記固定レール１１に沿って延びるボールねじ軸１５と、このボールねじ軸１５を駆動するＹ軸サーボモータ１６とによってＸ方向移動装置１４の可動レール１３をＹ方向に往復動させる。前記可動レール１３は、前記ボールねじ軸１５のナット部材１５ａに固定されている。前記Ｙ軸サーボモータ１６には、エンコーダからなる位置検出手段１７が設けられている。
前記Ｘ方向移動装置１４は、Ｘ方向に延びる可動レール１３に並設されたボールねじ軸１８と、このボールねじ軸１８を駆動するＸ軸サーボモータ１９とによってヘッドユニット５をＸ方向に往復動させる。前記Ｘ軸サーボモータ１９には、エンコーダからなる位置検出手段２０が設けられている。
【００２３】
前記ヘッドユニット５は、図２〜図４に示すように、Ｘ方向と上下方向（以下、この方向を単にＺ方向という）とに延びるように形成されたベースプレート２１を有し、このベースプレート２１に後述する各部材・装置を取付けることによって組立てられている。このヘッドユニット５は、前記ベースプレート２１によって前記Ｘ方向移動装置１４に取付けられている。
【００２４】
前記ベースプレート２１には、前記吸着ノズル８が下端部に装着された第１〜第８の吸着ヘッド２２〜２９と、これらの吸着ヘッド２２〜２９をＺ方向に移動させるＺ軸駆動装置３１（図４参照）と、これらの吸着ヘッド２２〜２９を水平方向に回動させるＲ軸駆動装置３２と、下方を指向するカメラ３３を有する画像認識装置３４と、吸着ヘッド毎の真空発生機３５（図４参照）とが設けられている。前記画像認識装置３４は、プリント配線板３上の位置決めマーク（図示せず）をカメラ３３によって撮像し、プリント配線板３の位置やＸ・Ｙ方向に対する角度などを検出するためのもので、前記ベースプレート２１の下端部に取付けられている。前記真空発生機３５は、前記吸着ノズル８から空気を吸引するために負圧を発生させたり、部品載置時に正圧の空気を供給するもので、第１〜第８の吸着ヘッド２２〜２９毎に設けられ、それぞれ前記ベースプレート２１の上端部に取付けられている。
【００２５】
前記吸着ヘッド２２〜２９は、前記ベースプレート２１の前方（図３において紙面より手前側であって図４において左方）でＺ方向に延びるノズルシャフト３６と、このノズルシャフト３６の下端部に設けられた前記吸着ノズル８などによって構成されている。前記ノズルシャフト３６は、前記ベースプレート２１の下端部に設けられた下側支持部材３７によって回転自在かつＺ方向に移動自在に支持された下部ノズルシャフト３６ａと、この下部ノズルシャフト３６ａの上端部に軸継手３８を介して着脱可能に接続された上部ノズルシャフト３６ｂとから構成されている。
【００２６】
この下部ノズルシャフト３６ａと上部ノズルシャフト３６ｂの軸心部には、吸着ノズル８内の空気通路（図示せず）に接続された空気通路３９（図６，７参照）が形成されている。この空気通路３９は、前記吸着ノズル８から下部ノズルシャフト３６ａおよび上部ノズルシャフト３６ｂの内部を通って上方に延び、図５に示すように、上部ノズルシャフト３６ｂの上端面に開口している。また、前記空気通路３９は、図５に示すように、上部ノズルシャフト３６ｂの上端部に取付けられた後述する接続部材４０と、この接続部材４０の上端部に接続された空気パイプ４１とによって前記真空発生機３５に接続されている。前記接続部材４０は、前記真空発生機３５に一端部が接続されることによって移動が規制された前記空気パイプ４１の他端部に上部ノズルシャフト３６ａを回動自在に接続するためのもので、上部ノズルシャフト３６ａに取付けられた内筒４０ａと、この内筒４０ａに軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されかつ前記空気パイプ４１の先端部に取付けられた外筒４０ｂとから構成されている。
【００２７】
前記８本の下部ノズルシャフト３６ａのうち第１、第３および第５の吸着ヘッド２２，２４，２６の下部ノズルシャフト３６ａは、下端部に後述するノズル切換機構４２が設けられ、このノズル切換機構４２を介して３種類の吸着ノズル８がそれぞれ交換可能に装備されている。これらの３種類の吸着ノズルは、吸着可能な実装用部品の大きさの異なるものが装着されている。一方、図３に示された下部ノズルシャフト３６ａのうち他の下部ノズルシャフト３６ａは、吸着ノズル８が一つだけ設けられている。これらの下部ノズルシャフト３６ａの上端部には、後述するＺ軸駆動装置３１を接続するためのブラケット４３が取付けられている。
前記上部ノズルシャフト３６ｂは、図３および図４に示すように、前記ベースプレート２１の上部に設けられた上側支持部材４４に回転自在かつＺ方向に移動自在に支持されている。
【００２８】
前記Ｚ軸駆動装置３１は、図４に示すように、前記上部ノズルシャフト３６ｂと平行にＺ方向に延びるラック４５と、このラック４５に噛合するピニオン４６を有するサーボモータ４７，４８とから構成されている。前記ラック４５は、吸着ヘッド２２〜２９毎に設けられており、前記ベースプレート２１に支持された平面視コ字状のフレーム４９にレール５１とスライダ５０とを介してＺ方向に移動自在に保持されている。前記スライダ５０は、前記フレーム４９に固定されるとともにレール５１をＺ方向に移動自在に保持している。また、前記レール５１は、前記ラック４５とともに移動するようにラック４５に固定されている。このレール５１の下端部は、前記上側支持部材４４の中空部４４ａ内を下方に延び、連結部材５２と前記ブラケット４３とを介して前記下部ノズルシャフト３６ａに接続されている。
【００２９】
前記サーボモータ４７，４８は、図３に示す正面視において、互いに隣り合う２本の上部ノズルシャフト３６ｂ，３６ｂの間となる部位（吸着ヘッド２２と吸着ヘッド２３の間、吸着ヘッド２４と吸着ヘッド２５の間、吸着ヘッド２６と吸着ヘッド２７の間、吸着ヘッド２８と吸着ヘッド２９の間）にそれぞれ配設され、図４に示すように、前記ベースプレート２１から後方に突出する状態で上下方向に並べて設けられている。これらのサーボモータ４７，４８のうち、下側に位置するサーボモータ４７のピニオン４６は、前記互いに隣り合う２本の上部ノズルシャフト３６ｂ，３６ｂのうち図３において左側に位置する上部ノズルシャフト３６ｂの（軸継手３８、下部ノズルシャフト３６ａ、ブラケット４３および連結部材５２を介して上下方向において連結される）ラック４５に噛合し、上側に位置するサーボモータ４８のピニオン４６は、右側に位置する上部ノズルシャフト３６ｂのラック４５に噛合している。
この実施の形態によるＺ軸駆動装置３１の各ラック４５，４５…は、バックラッシによる誤差をなくすために、二つの部材に分けて形成され、一方の半部のラックの歯と他方の半部のラックの歯とによって噛み合うピニオン４６の歯を両側から挟むように構成されている。
【００３０】
前記Ｒ軸駆動装置３２は、図４に示すように、前記上側支持部材４４の前面にレール３２ａとスライダ３２ｂとによってＸ方向に移動自在に支持された第１のラック５３および第２のラック５４と、これらのラック５３，５４の一端部に噛合するラック駆動用ピニオン５５を駆動する第１のサーボモータ５６および第２のサーボモータ５７と、前記第１のラック５３または第２のラック５４に噛合する吸着ヘッド毎のピニオン５８とから構成されている。
前記レール３２ａは、Ｘ方向に延びる状態で前記上側支持部材４４に固定され、スライダ３２ｂは、前記レール３２ａに移動自在に支持されるとともに前記第１および第２のラック５３，５４に固定されている。
【００３１】
前記第１のラック５３は、第１〜第４の吸着ヘッド２２〜２５の上部ノズルシャフト３６ｂにおける上側支持部材４４より下側の部位に軸装されたピニオン５８に噛合し、前記第２のラック５４は、第５〜第８の吸着ヘッド２６〜２９の上部ノズルシャフト３６ｂにおける上側支持部材４４より上側の部位に軸装されたピニオン５８に噛合している。
これらのピニオン５８は、前記上側支持部材４４にＺ方向への移動が規制された状態で回転自在に支持されており、前記上部ノズルシャフト３６ｂに図示していないボールスプライン機構を介して接続されている。すなわち、前記ピニオン５８が前記ラック５４の移動により回転することによって、ピニオン５８の回転がボールスプライン機構を介して上部ノズルシャフト３６ｂに伝達され、吸着ヘッド２２〜２９が吸着ノズル８とともに回る。また、上部ノズルシャフト３６ｂが前記Ｚ軸駆動装置３１によってＺ方向に移動させられる場合は、Ｚ方向の駆動力が前記ボールスプライン機構によって遮断されるために、前記ピニオン５８がＺ方向に押圧されることはない。
【００３２】
前記第１のサーボモータ５６と第２のサーボモータ５７は、図３に示すように、前記ベースプレート２１の上端部であってＸ方向の両端部にモータ支持用ブラケット５９を介して取付けられている。また、これらの第１および第２のサーボモータ５６，５７は、出力歯車６０に噛合する減速用歯車６１を介して前記ラック駆動用ピニオン５５に接続されている。
この実施の形態によるＲ軸駆動装置３２の各ピニオン５５，５８と前記減速用歯車６１は、バックラッシによる誤差をなくすために、二つの部材に分けて形成され、一方の半部と他方の半部とによってラック５３，５４や出力歯車６０の歯を挟持するように構成されている。
【００３３】
第１、第３および第５の吸着ヘッド２２，２４，２６に設けられた前記ノズル切換機構４２は、図５〜図７に示すように、前記下部ノズルシャフト３６ａの下端部に固定されて下方に延びる中空円柱状のホルダー７１と、このホルダー７１の下端部に固定された水平な支軸７２と、この支軸７２に回動自在に支持されたノズル組付ブロック７３と、このノズル組付ブロック７３に固着した第１の傘歯車７４と、この第１の傘歯車７４に噛合する状態で前記ホルダー７１に回動自在に支持された第２の傘歯車７５と、前記下部ノズルシャフト３６ａの軸心部に上下方向に移動自在に支持された位置決め用ロッド７６と、この位置決め用ロッド７６に形成された切込み部７７に一端部が係入する状態で前記ホルダー７１の中途部に水平な支軸７８によって回動自在に支持された一対のカム７９と、このカム７９の他端部が下面に接触するリング８０を軸受８１によって回転自在に支持する円筒状のハウジング８２と、このハウジング８２の前部（図６，７においては左側の端部）に固定された支持部材８３と、この支持部材８３に上下方向に移動自在に支持されたハウジング側係合部材８４などを備えている。
【００３４】
前記ノズル組付ブロック７３の支軸７２方向他方端部は、円板状に形成され、外周部に３個の吸着ノズル８が放射状に取付けられるとともに、各吸着ノズル８とは中心を挟んで反対側に吸着ノズル８毎の円錐状凹陥部８５が形成されている。それぞれの円錐状凹陥部８５と吸着ノズル８とを結ぶ連通孔８６が複数、ノズル組付ブロック７３内に設けられている。ノズル組付ブロック７３を回動させることで、所望の円錐状凹陥部８５と吸着ノズル８が、前記支軸７２内に上下に貫通する連通孔７２ａを介し、上下方向に連通する。前記円錐状凹陥部８５には、前記位置決め用ロッド７６の下端部に形成されたテーパー部７６ａが係入している。すなわち、この位置決め用ロッド７６が前記円錐状凹陥部８５に係入することによって、ノズル組付ブロック７３は支軸７２を中心にして回動することが規制される。
【００３５】
前記位置決め用ロッド７６は、その上端部と下部ノズルシャフト３６ａとの間に弾装された圧縮コイルばね８７によって下方に付勢されている。この位置決め用ロッド７６の切込み部７７に一端部が係入する前記カム７９は、他端部が前記リング８０によって上側への移動が規制されているために、下部ノズルシャフト３６ａと前記ホルダー７１とが上側に移動することによって、前記一端部が上に移動するように支軸７８を中心にして回り、前記位置決め用ロッド７６をホルダー７１に対して上側へ移動させる。このように位置決め用ロッド７６が上側に移動することによって、前記テーパー部７６ａと円錐状凹陥部８５との係合状態が解消され、ノズル組付ブロック７３は支軸７２を中心として回動できる状態になる。前記リング８０は、内周部に前記ホルダー７１が遊嵌状態で嵌挿されるように形成されている。
【００３６】
前記第２の傘歯車７５は、上端部に径方向の外側に突出するつば部８８が一体に形成されている。このつば部８８には、後述するハウジング側係合部材８４の爪片８９（図６および図７参照）が係合する凹溝９０が形成されている。この凹溝９０によって本発明でいうノズルシャフト側の係合部材が構成されている。
前記ハウジング８２は、前記下側支持部材８３に固定され、内周部に前記軸受８１が取付けられている。このハウジング８２の前部に取付けられた前記支持部材８３は、図５に示すように、正面視において上方に向けて開放するコ字状に形成され、図５において左右方向の中央部にハウジング側係合部材８４が上下方向に移動自在に支持されている。
【００３７】
この係合部材８４は、支持部材８３の軸孔９１に嵌挿された軸部９２と、この軸部９２の下端から下部ノズルシャフト３６ａ側へ突出する爪片８９とが一体に形成されている。また、この係合部材８４は、前記軸部９２の上端部に螺着されたナット９３によって下方へ脱落することがないように規制され、支持部材８３内に弾装された圧縮コイルばね９４によって下方に付勢されている。この圧縮コイルばね９４によって、本発明でいう付勢手段が構成されている。
【００３８】
前記爪片８９は、板状に形成されており、図６および図７に示すように、前記ハウジング８２の下端部に下方に向けて開放するように形成された凹溝９５内に上下方向に移動自在に嵌合されている。また、この爪片８９の厚みは、前記第２の傘歯車７５に形成された凹溝９０に係合できるように形成されている。
前記支持部材８３の上側部には、前記係合部材８４の上端部の位置を検出するためのセンサ９６が設けられている。このセンサ９６は、光学式のもので、前記支持部材８３に水平方向へ延びるように穿設された貫通孔９７の内部に挿入されている。ノズルシャフト３６を図６に示す位置から上昇させるとき、下記するように係合部材８４の爪片８９がつば部８８の凹溝９０に嵌合できず、係合部材８４がつば部８８で押し上げられる場合、センサ９６がこの係合部材８４の上昇を検知し、検出信号を図示していない制御装置に送出する。
【００３９】
上述したように構成されたノズル切換機構４２を装備した表面実装機１において、吸着ノズル８に実装用部品９を吸着させるためには、移動装置６によって吸着ノズル８をテープフィーダ７上の実装用部品９の上に位置付け、Ｚ軸駆動装置３１によってノズルシャフト３６を図５および図６に示す基準位置から下降させて行う。吸着ノズル８に実装用部品９を吸着させた後は、図５および図６に示す高さまでノズルシャフト３６を上昇させる。この実施の形態による表面実装機１は、ヘッドユニット５を水平方向に移動させるときは、図５および図６に示す基準位置にノズルシャフト３６を位置付け、プリント配線板に実装用部品９を移載するときには、吸着時と同様にノズルシャフト３６を基準位置から下降させて行う。また、実装時に実装用部品９の方向を吸着時の方向から変えるときは、Ｒ軸駆動装置３２によってノズルシャフト３６を回動させて行う。このときは、ノズルシャフト３６と、ホルダー７１と、第１および第２の傘歯車７４，７５などが一体的に回動する。
【００４０】
この表面実装機１において、ノズル切換機構４２によって吸着ノズル８を替えるためには、先ず、Ｚ軸駆動装置３１によってノズルシャフト３６を図５，６に示す基準位置より上方の上昇位置に上昇させる。このようにノズルシャフト３６を上昇させると、通常では図７に示すように、第２の傘歯車７５のつば部８８に形成された凹溝９０にハウジング側係合部材８４の爪片８９が係入するとともに、カム７９によって位置決め用ロッド７６がホルダー７１に対して上側に移動させられる。次に、Ｒ軸駆動装置３２によってノズルシャフト３６を所定の方向に回動させる。このとき、第２の傘歯車７５は、つば部８８の凹溝９０に係合部材８４の爪片８９が係合されており、これにより回動が規制されているから、ノズルシャフト３６が回ることによって、第１の傘歯車７４は、静止する第２の傘歯車７５に噛み合いながら垂直な軸線回りに公転するようになり、これにより支軸７２回りに自転する。この第１の傘歯車７４と同期してノズル組付ブロック７３が回動する。このようにノズル組付ブロック７３が回動することにより、それまで使用位置に位置していた吸着ノズル８が横に移動し、隣に位置する吸着ノズル８が新たに使用位置に位置付けられる。
【００４１】
この実施の形態による表面実装機１は、このようにノズル組付ブロック７３を回動させ、３個の吸着ノズル８のいずれか一つを使用位置（下方を指向する位置）に位置付けることよって、吸着ノズル８を替えることができる。また、この表面実装機１は、所望の吸着ノズル８を使用位置に位置付けた後、Ｚ軸駆動装置３１によってノズルシャフト３６を前記基準位置に下降させる。このノズルシャフト３６の下降動作によって、位置決め用ロッド７６のテーパー部７６ａがノズル組付ブロック７３の円錐状凹陥部８５に係合し、ノズル組付ブロック７３の回動が規制されるとともに吸着ノズル８が使用可能になる。
【００４２】
この実施の形態による表面実装機１は、Ｒ軸駆動装置３２によって実装用部品９の回転方向の位置を頻繁に変えた後などにノズルシャフト３６の回転方向の位置が正しい位置からずれてしまうことがある。このような状態で吸着ノズル８を替えるためのノズルシャフト３６を上昇させると、第２の傘歯車７５の凹溝９０が係合部材８４の爪片８９に対してずれているために、ノズルシャフト３６の上昇時に第２の傘歯車７５のつば部８８における前記凹溝９０と隣接する部位に前記爪片８９が当接する。この場合には、ノズルシャフト３６が上昇することにより前記つば部８８によって係合部材８４が圧縮コイルばね９４の弾発力に抗して押し上げられ、ノズルシャフト３６は、係合部材８４により上側への移動を規制されることなく上昇位置まで上昇する。また、このときには、係合部材８４が上側に移動するから、この係合部材８４の上端部がセンサ９６によって検出され、制御装置が装置を停止させるとともに、操作者に異常を知らせるために警報装置を作動させたりアラームランプを点灯させる。
【００４３】
したがって、この実施の形態によるノズル切換機構４２を装備した部品移載装置は、吸着ノズル８を替えるときのノズルシャフト３６の回動方向の位置が正しい位置からずれていたとしても、ノズルシャフト３６の上昇動作が係合部材８４によって妨げられることがないから、Ｚ軸駆動装置３１の負荷を通常使用時と同等の大きさに抑えることができる。
このため、この表面実装機１は、Ｚ軸駆動装置３１の負荷が過大になることがないから、Ｚ軸駆動装置３１の動力源としてサーボモータ４７，４８を使用することができる。このようにサーボモータ４７，４８によってノズルシャフト３６を昇降させることにより、この実施の形態による表面実装機１は、吸着ノズル８の高さ方向の位置を例えば実装用部品９毎に容易に調整することができ、高い精度で実装用部品９をプリント配線板３に実装することができる。
【００４４】
この実施の形態による表面実装機１は、ハウジング側係合部材８４を上下方向に移動可能に支持する支持部材８３と、この係合部材８４を検出するセンサ９６とを第１、第３おおよび第５の吸着ヘッド２２，２４，２６のハウジング８２に支持させているから、これらの部材をノズルシャフト３６側に支持させる場合に較べてノズルシャフト３６の荷重を低減することができる。このため、この表面実装機１は、ノズルシャフト３６の慣性重量を軽減することができ、Ｚ軸駆動装置３１の負荷をより一層低減することができるとともに、Ｒ軸駆動装置３２の負荷をも低減することができる。
【００４５】
上述した実施の形態では、ハウジング側係合部材８４を他方の係合部材（第２の傘歯車７５のつば部８８）に対して移動可能に構成したが、ハウジング側係合部材８４をハウジング８２に固定し、第２の傘歯車７５のつば部８８を前記係合部材８４に対して上下方向に移動可能に構成することもできる。この場合は、センサ９６を前記つば部８８に移動した上、このセンサ９６によって前記つば部８８を検出する。
【００４６】
上述した実施の形態では本発明に係る部品移載装置を表面実装機に装備する例を示したが、本発明に係る部品移載装置は、吸着ノズルによって部品を吸着して移載させる装置であれば、どのようなものにも使用することができる。例えば、被検査用電子部品を部品供給部から部品検査部上へ移動させる部品検査装置に使用することができる。
この部品検査装置は、Ｚ軸駆動装置の負荷が過大になることがない部品移載装置を使用しているから、サーボモータを動力源とするＺ軸駆動装置を使用することによって検査精度を向上させることができる。なお、センサ９６が係合部材８４の比較的少ない上昇を検知できる位置に、センサ９６を配置し、係合部材８４の上昇を検知したら、ノズルシャフト３６の上昇を停止あるいは減速し、Ｒ軸駆動装置３２を回動させる。これにより爪片８９が凹溝９０に嵌合すると、係合部材８４が下降してセンサ９６による上昇検知が解除されるので、この解除を認識してノズルシャフト３６を再び上昇させて、爪片８９が完全に凹溝９０に嵌合するようにさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の平面図である。
【図２】表面実装機の上部の正面図である。
【図３】ヘッドユニットを拡大して示す正面図である。
【図４】ヘッドユニットを拡大して示す側面図である。
【図５】本発明に係るノズル切換機構を拡大して示す正面図である。
【図６】図５における通常使用時のVI−VI線断面図である。
【図７】図５における吸着ノズル交換時のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…表面実装機、３…プリント配線板、５…ヘッドユニット、８…吸着ノズル、９…実装用部品、２２〜２９…第１〜第８の吸着ヘッド、３６…ノズルシャフト、３６ａ…下部ノズルシャフト、３６ｂ…上部ノズルシャフト、７１…ホルダー、７３…ノズル組付ブロック、７４…第１の傘歯車、７５…第２の傘歯車、８２…ハウジング、８３…支持部材、８４…ハウジング側係合部材、８８…つば部、８９…爪片、９４…圧縮コイルばね、９６…センサ。
【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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