(57)【要約】【課題】ノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消し、部品装着精度の向上を実現する部品実装ヘッド及び部品実装機を提供する。【解決手段】ノズルホルダ６０の穴部６２の上部と下部に、弾性体からなる押さえ部材７０を設ける。押さえ部材７０は、ノズルホルダ６０に装着された状態では押しつぶされ、それによりノズル１２のシャフト部１４に対して水平方向の弾性力を付勢しノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきを抑える。【選択図】図３
2007294825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルホルダに設けられた穴部に通されて前記ノズルホルダに対し昇降可能に支持されたノズルと、前記ノズルを昇降させる昇降装置とを備え、前記ノズルによって部品を保持し、前記ノズルを昇降させることにより前記ノズルに保持された前記部品を回路基材に実装する部品実装ヘッドにおいて、
前記ノズルの外周部の少なくとも一部に接触し、前記ノズルの外周部に対して弾性力を付勢する弾性力付勢手段を有することを特徴とする部品実装ヘッド。
【請求項２】
前記弾性力付勢手段がリング状の弾性部材であり、該リング状の弾性部材が、該リング状の弾性部材の穴と前記ノズルホルダの穴とがほぼ同心に位置するようにノズルホルダに保持されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ヘッド。
【請求項３】
前記弾性力付勢手段が、前記ノズルの外周部を前記ノズルホルダの穴部の内壁に押し付けることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ヘッド。
【請求項４】
前記弾性力付勢手段の少なくとも前記ノズルの外周部と接触する部分が低摩擦特性を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の部品実装ヘッド。
【請求項５】
前記弾性力付勢手段が、弾性発泡部材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の部品実装ヘッド。
【請求項６】
前記弾性力付勢手段が、弾性繊維部材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の部品実装ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の部品実装ヘッドを備えたことを特徴とする部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子部品などの部品を回路基板などの回路基材に実装する部品実装ヘッドおよび部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年電子部品実装の分野においては部品の小型化や、回路基板上の部品配置の狭隣接化が進んでおり、それにつれて実装機に対する部品装着精度への要求も高いものとなってきている。その高い装着精度を確保する上では、部品実装ヘッドにおける、ノズルとノズルを昇降可能に支持するノズルホルダとの間のがたつきは無いことが好ましく、両者の間にがたつきがあると装着位置がばらつき、装着精度が悪化してしまう。【０００３】  特に、ノズルの昇降をガイドするノズルホルダの穴部に対してノズルを摺動させる構造の部品実装ヘッドにおいては、ノズルを円滑に昇降させるために、ノズルとノズルホルダの穴部との間に１０μｍ程度の隙間が必須であり、ノズルホルダに対しノズルががたつき、装着精度の向上が困難となる。【０００４】  そこで高精度の装着精度が要求される場合には、一般には、特許文献１（特開２００３−１７４２９０号公報）に記載の部品実装ヘッドのように、ノズルの昇降をボールスプラインなどの転がり軸受によってガイドし、ノズルホルダとノズルとの間に隙間を設ける必要が無いような構造とされている。
【特許文献１】特開２００３−１７４２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、ノズルをガイドする部分に転がり軸受を使用する場合には、ノズルホルダとノズルとの間に隙間を設ける必要が無いが、この隙間をゼロにするためには、軸受と嵌合するノズルのシャフト部分の精度を厳しく管理する必要があり技術的に難しくコスト的にも非常に高価なものとなっている。また、ノズルだけでなく、転がり軸受や、ノズルホルダにおける転がり軸受が嵌め込まれる部分についても厳しい精度管理が必要となってくる。【０００６】  本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、ノズルのシャフト部分や軸受などの部品精度をそれほど必要としなくてもノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消し得る部品実装ヘッドおよび部品実装機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ノズルホルダに設けられた穴部に通されて前記ノズルホルダに対し昇降可能に支持されたノズルと、前記ノズルを昇降させる昇降装置とを備え、前記ノズルによって部品を保持し、前記ノズルを昇降させることにより前記ノズルに保持された前記部品を回路基材に実装する部品実装ヘッドにおいて、前記ノズルの外周部の少なくとも一部に接触し、前記ノズルの外周部に対して弾性力を付勢する弾性力付勢手段を有することを特徴とする部品実装ヘッドである。【０００８】  このようにすれば、ノズルのシャフト部を高精度としなくても、ノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消することができる。【０００９】  請求項２に係る発明は、前記弾性力付勢手段がリング状の弾性部材であり、該リング状の弾性部材が、該リング状の弾性部材の穴と前記ノズルホルダの穴とがほぼ同心に位置するようにノズルホルダに保持されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ヘッドである。【００１０】  このようにすれば、単純な形状の部材で容易にノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消することができる。【００１１】  請求項３に係る発明は、前記弾性力付勢手段が、前記ノズルの外周部を前記ノズルホルダの穴部の内壁に押し付けることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ヘッドである。【００１２】  このようにすれば、ノズルをノズルホルダの穴部の内壁に押し付けることでノズルホルダに対するノズルのがたつきを確実に解消することができる。【００１３】  請求項４に係る発明は、前記弾性力付勢手段の少なくとも前記ノズルの外周部と接触する部分が低摩擦特性を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の部品実装ヘッドである。【００１４】  このようにすれば、弾性力付勢手段をシャフト部の外周部に接触させてもノズルを円滑に昇降させることができる。【００１５】  請求項５に係る発明は、前記弾性力付勢手段が、弾性発泡部材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の部品実装ヘッドである。【００１６】  このようにすれば、ノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消するだけでなく、弾性発泡部材にグリスやオイルなどの潤滑剤を含浸させることにより摺動部への潤滑剤供給機能を併せ持つことができる。また、弾性発泡部材であれば型を用いて一体成型が可能であり、弾性力付勢手段を安価に実現できる。【００１７】  請求項６に係る発明は、前記弾性力付勢手段が、弾性繊維部材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の部品実装ヘッドである。【００１８】  このようにすれば、ノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消するだけでなく、弾性繊維部材にグリスやオイルなどの潤滑剤を含浸させることにより摺動部への潤滑剤供給機能を併せ持つことができる。また、弾性力付勢手段を安価に実現できる。【００１９】  請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の部品実装ヘッドを備えたことを特徴とする部品実装機である。【００２０】  このようにすれば、ノズルのシャフト部を高精度としなくても、ノズルホルダに対するノズルのがたつきを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した第１の実施形態を説明する。まず、図１に基づいて部品実装機１の構成を説明する。部品実装機１は、電子部品を供給する部品供給手段２（例えばテープフィーダ）、回路基材たる回路基板３を搬送するための基板搬送装置４、部品実装ヘッド１０、部品実装ヘッド１０を水平面内でＸＹ方向に移動させるＸＹ移動装置５、ノズルに保持された電子部品の保持状態を撮像する撮像手段６、これら各種装置の駆動を制御する制御手段（図示せず）等から概略構成されている。【００２２】  次に、部品実装ヘッド１０の構成を図２および図３を用いて説明する。部品実装ヘッド１０は、ノズル１２、ノズルホルダ６０、昇降装置２０、旋回装置３０、自転装置４０等から概略構成されている。【００２３】  部品実装ヘッド１０には回転軸５２が支持部材５４によって軸周りの回転のみ可能に支持されており、旋回軸モータ３２によって回転軸５２が回転させられる。また、回転軸５２の下部にはノズルホルダ６０が回転軸５２に固定されており、回転軸５２と共に回転する。ノズルホルダ６０には８本のノズル１２が円周上に等ピッチで配置されており、ノズル１２はノズルホルダ６０に設けられた穴部６２に通され軸方向に移動可能および軸周りに回転可能に支持されている。これらノズル１２は昇降装置２０によって昇降させられ、自転装置４０によって回転させられる。【００２４】  昇降装置２０は、Ｚ軸モータ２２、ボールねじ機構２４およびプッシャ２６等から構成され、Ｚ軸モータ２２によりボールねじ機構２４を介してプッシャ２６を昇降させる。【００２５】  自転装置４０は、自転軸モータ４２、駆動ギヤ４４、大ギヤ４６等から構成されており、大ギヤ４６は回転軸５２に対して軸周りの回転のみ可能に支持されている。したがって、自転軸モータの回転は駆動ギヤ４４及び大ギヤ４６を介し、ノズル１２上部に固定された小ギヤ４８に伝達されることとなり、その結果ノズル１２は自転装置４０によって自転させられることとなる。【００２６】  ノズル１２は上述のようにノズルホルダ６０に支持されており、スプリング１８により上昇端に付勢されている。そして、ノズル１２は図示しない真空発生装置と図示しないバルブ装置を介して連通し、バルブ装置を切り替える事により部品保持部１６にて負圧による部品吸着または吸着の解除を行う事ができる。また、ノズル１２は、ノズルホルダ６０の穴部６２に穴部６２の内壁６４と隙間をもってノズル１２のシャフト部１４が通されているが、ノズルホルダ６０に設けられた弾性力付勢手段たる押さえ部材７０によって、ノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきが防止されている。【００２７】  押さえ部材７０は、断面が矩形のリング状をなし、発泡ウレタンやゴムスポンジ等の発泡素材の弾性体からなる弾性発泡部材である。また、弾性発泡部材はすべり性の良い低摩擦特性を有するものが望ましく、フッ素ゴムスポンジ等素材そのものが低摩擦特性を有するものか、若しくはフッ素コーティング等により表面が低摩擦特性を有するものであって、少なくともシャフト部１４の外周部と接触する部分が低摩擦特性を有するものが良い。押さえ部材７０は、ノズルホルダ６０���各穴部６２の上部と下部に、押さえ部材７０の穴とノズルホルダ６０の穴とがほぼ同心に位置するようにノズルホルダ６０の装着部６６に装着されている。押さえ部材７０はノズルホルダ６０に装着される前の状態では、押さえ部材７０の外径寸法がノズルホルダ６０における押さえ部材７０の装着部６６の内径寸法よりも大きく、押さえ部材７０の内径寸法がシャフト部１４の外径寸法よりも小さくなっている。したがって、押さえ部材７０は、ノズルホルダ６０に装着された状態では、装着部６６とシャフト部１４の外周部に接触して押さえ部材７０が押しつぶされることにより、装着部６６とシャフト部１４に対してシャフト部１４の長手方向に対し垂直方向の弾性力を付勢しノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきを防止している。また、押さえ部材７０は発泡素材であることから、グリスやオイルなどの潤滑剤を含浸させることができ、その場合、押さえ部材７０が摺動部への潤滑剤供給機能を果たす。【００２８】  押さえ部材７０は、フェルト等の繊維状の弾性体からなる弾性繊維部材とすることもできる。繊維素材であることから、発泡素材同様グリスやオイルなどの潤滑剤を含浸させることができる。さらに、弾性繊維部材は、すべり性の良い低摩擦特性を有すると良く、例えば、高分子ポリエチレン繊維や高分子ポリエステル繊維等の低摩擦特性を有する繊維素材からなる弾性体等が望ましい。【００２９】  このように構成された部品実装ヘッド１０と部品実装機１の動作について説明する。まず、部品実装ヘッド１０がＸＹ移動装置５によって部品供給手段２上の部品保持位置に移動させられる。その後、昇降装置２０によってプッシャ２６が下降させられると、プッシャ２６の直下に位置するノズル１２はその上部にノズル１２の昇降軸方向と平行な押力を受け、スプリング１８の付勢力に抗して下降させられる。そしてノズル１２が部品に当接する高さまで下降させられると、バルブ装置が切り替えられ負圧によって部品保持部１６に部品を吸着する。その後昇降装置２０によってプッシャ２６が上昇させられそれに伴いノズル１２は上昇端位置まで上昇させられる。そして、旋回装置３０により、先程部品を保持したノズル１２の隣りのノズル１２がプッシャ２６の直下に位置するように、ノズルホルダ６０が回転させられ、先程と同様に部品の吸着を行う。こうして８本のノズル１２全てに部品が保持された後、ＸＹ移動装置５によって部品実装ヘッド１０は撮像手段６の上に移動させられ、撮像手段６によってノズル１２に保持された部品の位置が認識される。その後その位置認識結果をもとに、部品実装ヘッド１０はＸＹ移動装置５によって回路基板３上の部品実装位置に移動させられる。その際、部品の回転位置も回路パターンに合致するように自転装置４０によってノズル１２の回転位置が位置決めされる。そして部品の吸着時と同様に昇降装置２０によって回路基板３に部品が当接する位置までノズル１２が下降させられるが、部品の種類によって部品の厚み寸法が異なる事から、ノズル１２の下降位置は部品の厚み寸法によって異なる事となる。そして、部品が回路基板３に当接すると、バルブ装置の切り替えによって負圧が解除され、回路基板３に部品が装着される。【００３０】  部品実装ヘッド１０が回路基板３に部品を装着すると、昇降装置２０によってプッシャ２６が上昇させられ、それに伴ってノズル１２が上昇端まで上昇させられる。そして、先の部品を装着した後、旋回装置３０によってその隣りのノズル１２がプッシャ２６の直下に位置するようにされると共に、ＸＹ移動装置５と自転装置４０によって部品実装ヘッド１０と部品の回転位置の位置決めがされた後、先程と同様に部品の装着が行われる。こうしてノズル１２に保持した部品を全て装着した後、上述の部品の吸着動作と装着動作を繰り返し、回路基板３への部品実装を行う。【００３１】  本実施の形態においては、押さえ部材７０が弾性体であり、ノズル１２の外周部に対して弾性力を付勢することによってノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきを防止しているため、ノズル１２のシャフト部１４を高精度としなくてもノズル１２下降時のノズル１２の水平方向の位置のばらつきが抑えられ、部品の装着精度を高精度にすることが出来る。また、押さえ部材７０を、少なくともノズル１２の外周部と接触する部分が低摩擦特性を有するものとしていることから、スティックスリップのような摺動性の問題を起こさず円滑にノズル１２を昇降させることが出来る。さらに、押さえ部材７０を発泡素材や繊維素材としていることから、押さえ部材７０にグリスやオイルなどの潤滑剤を含浸させることができ、押さえ部材７０が摺動部への潤滑剤供給機能を果たすことが出来る。また、押さえ部材７０がノズルホルダ６０の上部と下部に設けられていることから、押さえ部材７０の付勢力が小さくても有効にがたつきを防止することが出来、また、押さえ部材７０が磨耗した場合等交換が必要となった場合でも交換が容易となる。また、発泡素材であれば型を用いて一体成型が可能であり、押さえ部材７０を安価に作製できる。【００３２】  次に本発明の第２の実施形態を説明する。本実施の形態は、ノズルホルダ６０に対する押さえ部材７０の装着位置が第１の実施形態と異なるが、その他は第１の実施形態と同様である。図４はノズル１２がノズルホルダ６０の穴部６２に通されていない状態で、押さえ部材７０の装着部６６を上面から見た図であり、図４に示すように押さえ部材７０の穴中心Ａとノズルホルダ６０の穴中心Ｂとが偏心した状態で位置するようにノズルホルダ６０に保持されている。なお、上部の押さえ部材７０と下部の押さえ部材７０は両者の穴がほぼ同心に位置するようにされている。押さえ部材７０がノズルホルダ６０に装着された状態では、図４に示す寸法Ｌは、ノズル１２のシャフト部１４の外径寸法よりも小さくなっている。したがって、ノズル１２が押さえ部材７０の穴部とノズルホルダ６０の穴部６２とに通された状態では、ノズル１２のシャフト部１４の外周部に接触している押さえ部材７０の一部が押しつぶされることになり、それによって発生する押さえ部材７０の弾性力でノズル１２をノズルホルダ６０の穴部６２の内壁６４に押し付け、その結果ノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきが防止される。【００３３】  次に本発明の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、弾性力付勢手段たる押さえ部材７０がリング状の部材でありノズル１２���シャフト部１４の外周を一体の部材で取り囲んでいたが、本実施の形態における弾性力付勢手段は、複数の押さえ部材がノズル１２のシャフト部１４の外周を取り囲むものである。ただし、その他の部分は第１の実施形態と同様である。図５には、３個の押さえ部材８０が、シャフト部１４の外周を取り囲むように配置されている。そして、望ましくは図５に示すように、複数の押さえ部材８０を、隣接するノズル１２との間を避けた位置に配置することにより、各ノズル１２相互間の配置ピッチを小さくすることが可能となり、装着ヘッドをコンパクトにすることが出来る。なお、ノズル１２のシャフト部１４の外周を取り囲む押さえ部材８０の個数は３個に限られることなく適宜変更しても良い。また、図６に示すようにノズル１２のシャフト部１４の外周を取り囲む複数の押さえ部材８０の弾性力によってノズル１２をノズルホルダ６０の穴部６２の内壁６４に押し付け、その結果ノズルホルダ６０に対するノズル１２のがたつきを防止するようにしても良い。【００３４】  以上本発明に係る部品実装ヘッドおよび部品実装機の各実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、具体的な形状・構造等について適宜変更可能である。例えば、第１及び第２の実施例において、押さえ部材７０の形状を、図７に示すように穴部分を円状ではなく複数の凸部７２を設けるようにしても良い。また、第１及び第２の実施形態において押さえ部材７０は断面矩形であったが、円又は楕円等矩形以外の断面形状としても良い。また、第１及び第２の実施形態において押さえ部材７０はリング状であったが管状としても良く、その場合押さえ部材７０はノズル１２のシャフト部１４との軸方向の接触長さを長く取れることから、１本のノズル１２に対して１個の押さえ部材７０としても良い。【００３５】  さらに、第１ないし第３の各実施形態において、弾性力付勢手段は弾性部材のみによって構成されていたが、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、弾性力付勢手段が、本体部９０と、ノズル１２のシャフト部１４の外周部に接触する接触部９２から構成され、本体部９０は弾性体からなり、接触部９２はフッ素樹脂やポリアセタール樹脂等のすべり性の良い非弾性体からなるようにしても良い。また、接触部９２は耐摩耗性を有することが望ましい。このように本体部と接触部を分けることにより、本体部は弾性特性を、接触部は低摩擦特性や耐摩耗性を有するような各々の特性に最適な材料を選定することが可能となる。そして、図８（ａ）に示す弾性力付勢手段は、リング状若しくは管状の本体部９０と、本体部９０の内径に設けられた複数の接触部からなる。これにより、図８（ｂ）のように本体部をその周方向に分割する場合と比較して取り付けが容易になる。【００３６】  なお、本発明にかかる実装ヘッドにおいてはノズル１２の昇降ストロークの全ストロークに渡り押さえ部材７０とノズル１２のシャフト部１４の外周部とが接触している必要は無く、少なくとも部品装着時のノズル１２の下降位置において押さえ部材７０とノズル１２のシャフト部１４の外周部とが接触するようにしても良い。この場合でも部品装着時のノズル１２の水平方向の位置のばらつきを抑えることがで���る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる一実施形態の部品実装機の平面外略図である。
【図２】本発明にかかる一実施形態の部品実装ヘッドの構造を示す側面図である。
【図３】上記部品実装ヘッドのノズルホルダ部の構造を示す側面図である。
【図４】本発明の別の実施形態の部品実装ヘッドにおける押さえ部材の装着部を示す上面図である。
【図５】本発明の更に別の実施形態の部品実装ヘッドにおける押さえ部材の装着部を示す上面図である。
【図６】上記実施形態の変形例における押さえ部材の装着部を示す上面図である。
【図７】押さえ部材の変形例を示す上面図である。
【図８】押さえ部材の別の変形例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００３８】  １…部品実装機、２…部品供給手段、３…回路基板、４…基板搬送装置、５…ＸＹ移動装置、１０…部品実装ヘッド、６…撮像手段、１２…ノズル、１４…シャフト部、１６…部品保持部、２０…昇降装置、６０…ノズルホルダ、６２…穴部、６４…内壁、７０、８０…押さえ部材、
【図１】
2007294825.tif 000003
【図２】
2007294825.tif 000004
【図３】
2007294825.tif 000005
【図４】
2007294825.tif 000006
【図５】
2007294825.tif 000007
【図６】
2007294825.tif 000008
【図７】
2007294825.tif 000009
【図８】
2007294825.tif 000010