(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体へ取り付けて進退手段により前後方向へ任意に移動する進退体と、この進退体に取り付けて移動手段により左右方向へ任意に移動する可動体と、この可動体へ昇降手段により昇降自在に係合させ、前記進退手段と前記移動手段とにより電子部品の供給部と装着部とを任意に移動する複数個の装着ヘッドと、これら装着ヘッドにそれぞれ着脱自在に取り付けられたノズルを縦軸方向を中心として回転させる回転手段と、前記ノズルに吸着された電子部品を検出する検出手段とを備えさせた表面実装部品装着機にあって、
前記装着ヘッドは、前記可動体に固着した支持体と、この支持体へ取り付けて昇降および回転自在となる昇降部材と、該昇降部材の下側に設け、電子部品を吸着するノズルとからなり、前記ノズルが平面視において一直線状に並ぶように前記可動体に設けられ、
前記昇降手段は、前記可動体へ取り付けた昇降駆動源と、前記昇降部材と共に昇降する作動部材に連係させた昇降位置決め部材とからなり、
前記回転手段は、前記支持体に取り付けられた回転駆動源と、この回転駆動源の回転を互いに隣り合う複数のノズルに伝達する連係部材とを備え、
前記回転駆動源と、前記複数のノズルと、前記連係部材とを一つのグループとして形成し、この複数のグループを前記ノズルの並ぶ方向に平面視において重なることなく並べて配置し、
複数の回転駆動源を、前記前後方向から見てノズルが設けられている範囲の中間に配設したことを特徴とする表面実装部品装着機。
【請求項２】
前記複数個の昇降駆動源はモータによって構成され、
これらのモータは、出力軸の方向が前記前後方向を指向する状態で千鳥状に配置され、
前記昇降位置決め部材は、前記昇降駆動源の出力軸に設けられたピニオンと、前記作動部材の上部に前記ピニオンと噛み合うように設けられたラックとを備えていることを特徴とする請求項１記載の表面実装部品装着機。
【請求項３】
前記複数個の回転駆動源は同一平面状に配置することを特徴とする請求項１または２記載の表面実装部品装着機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品の組立や装着を行う業界等において用いる表面実装部品装着機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等へチップ部品やＩＣ部品等の電子部品の組立や装着を行う業界等において、この電子部品は、表面実装部品装着機における装着ヘッドが、電子部品の供給部と装着部とを往復して昇降し、その吸着と離脱を繰り返すことで所定の装着が行われる。
【０００３】
従来の装置にあっては、図９（ａ）に示すように、横ガイド８０に沿って移動するヘッド支持部材８１にサーボモータ８２を取り付け、このサーボモータ８２の出力軸８３にボールネジ８４を連結してあって、該ボールネジ８４に装着ヘッド８５を昇降自在に螺着してある。
【０００４】
更に、この装着ヘッド８５はその装着効率等を向上させるために、図９（ｂ）に示すように、６連のように複数個設けられることが一般的で、各々の装着ヘッド８５の取付軸８６には、電子部品ｂを吸着保持するノズル８７を取り付けてあって、該吸着ノズル８７は、取付軸８６を中心として所定の回転角が得られるようにベルト８８を介してそれぞれ個別のモータ８９を接続してあるもので、これらの各部材８２，８４，８５，８９等はヘッド支持部材８１に取り付けた個々のハウジング９０にまとめて配設されている。
【０００５】
そして、電子部品ｂのプリント基板ｃへの装着に際しては、まず、装着ヘッド８５が電子部品ｂの供給部に移動し、該供給部の電子部品ｂを装着ヘッド８５のノズル８７が受け取って装着部へ移動し、該装着部のプリント基板ｃへ装着するもので、この装着前に、ノズル８７に吸着保持された電子部品ｂの吸着姿勢を、ＣＣＤカメラ等のセンサー９１により検出して必要に応じて個々に補正を行う。
【０００６】
この検出工程は、図９（ｂ）に示すように、表面実装部品装着機の適所に設けたセンサー９１上を、ヘッド支持部材８１が走行することで、あるいは、ノズル８７に吸着保持された電子部品ｂの下側をセンサー９１が走行することで、一度に装着ヘッド８５，８５，８５…の保持する全部の電子部品ｂに対してその吸着姿勢の検出が行われる。
【０００７】
しかしながら、複数個の装着ヘッド８５の昇降駆動源およびノズル８７の回転駆動源として、それぞれサーボモータ８２およびモータ８９を個々のハウジング９０内に組み込むので、これらを支持するために、該モータ８２，８９の外形寸法以上のハウジング９０の大きさが必要となり、該ハウジング９０を並べ設けたとき、必然的に、図９（ｂ）に示すように、隣り合う各ノズル８７，８７の回転軸中心のピッチＬ１が大きくなる。
【０００８】
したがって、６連のように多くの装着ヘッド８５，８５，８５…を並設したときは、その一側端のノズル８７と他側端のノズル８７との距離Ｌ２が比較的大きくなる。
【０００９】
そのため、前記したセンサー９１による吸着保持された電子部品ｂの検出にあって、装着ヘッド８５全体あるいはセンサー９１の移動距離が長くなって、その分、電子部品ｂの検出時間が延長されて、該電子部品ｂの装着時間が遅れるので、タクト時間の短縮化が図れない。
【００１０】
また、サーボモータ８２とモータ８９をハウジング９０内に組み込んでいるため、モータのみを整備したい場合でも、装着ヘッド全体をハウジングごと取り外さなければならず、その作業に多くの時間がかかると共に、メンテナンス性が悪い。
【００１１】
更に、限られたスペースの中にノズル交換ステージを設置するため、該ステージに載置・保持されたノズル８７のピッチは、該ノズルの外形により極限まで縮小され、該ノズルが多数本載置・保持されることになるのでヘッドピッチＬ１と合わせることができず、そのため、ノズル交換動作が単独になり、同時交換ができなかった。
【００１２】
また、ノズル８７に吸着保持された電子部品ｂを全て撮像し終わるまでは、装着ヘッド８５はたとえ装着点に到着しても装着動作に移行できない、つまり、回転軸の補正移動ができないということで装着スピードに限界があった。
等の様々な問題点を有するものであった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した問題点を解決するためになされたもので、複数個の装着ヘッドを有する表面実装部品装着機にあって、それぞれの装着ヘッドに取り付けた保持部材の昇降駆動源を、連係部材を介して接続し、該それぞれの保持部材の回転軸中心の間隔を、それぞれの昇降駆動源の軸中心の間隔よりも狭くさせ、装着ヘッドに取り付けられた装着ヘッド間ピッチと、ノズル交換ステージに載置・保持されたノズル間のピッチとを同一にして、複数個のノズルを同時交換できるようにし、更に、複数個取り付けられた回転駆動源の各々と隣り合う複数個の装着ヘッドとをグルーピングすることにより、複数個の装着ヘッドのノズルの一部が未だ電子部品を検出中でも他の装着ヘッドのノズルに吸着保持された電子部品を装着できるようになり、そのため、電子部品の装着時間を大幅に短縮させ、且つ、製造コストの低減とメンテナンス性の向上を図ることができる表面実装部品装着機および表面実装部品装着方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するための本発明の手段は、機体へ取り付けて進退手段により前後方向へ任意に移動する進退体と、この進退体に取り付けて移動手段により左右方向へ任意に移動する可動体と、この可動体へ昇降手段により昇降自在に係合させ、前記進退手段と前記移動手段とにより電子部品の供給部と装着部とを任意に移動する複数個の装着ヘッドと、これら装着ヘッドにそれぞれ着脱自在に取り付けられたノズルを縦軸方向を中心として回転させる回転手段と、前記ノズルに吸着された電子部品を検出する検出手段とを備えさせた表面実装部品装着機にあって、前記装着ヘッドは、前記可動体に固着した支持体と、この支持体へ取り付けて昇降および回転自在となる昇降部材と、該昇降部材の下側に設け、電子部品を吸着するノズルとからなり、前記ノズルが平面視において一直線状に並ぶように前記可動体に設けられ、前記昇降手段は、前記可動体へ取り付けた昇降駆動源と、前記昇降部材と共に昇降する作動部材に連係させた昇降位置決め部材とからなり、前記回転手段は、前記支持体に取り付けられた回転駆動源と、この回転駆動源の回転を互いに隣り合う複数のノズルに伝達する連係部材とを備え、前記回転駆動源と、前記複数のノズルと、前記連係部材とを一つのグループとして形成し、この複数のグループを前記ノズルの並ぶ方向に平面視において重なることなく並べて配置し、複数の回転駆動源を、前記前後方向から見てノズルが設けられている範囲の中間に配設した表面実装部品装着機の構成にある。
【００１６】
更に、前記複数個の昇降駆動源はモータによって構成され、これらのモータは、出力軸の方向が前記前後方向を指向する状態で千鳥状に配置され、前記昇降位置決め部材は、前記昇降駆動源の出力軸に設けられたピニオンと、前記作動部材の上部に前記ピニオンと噛み合うように設けられたラックとを備えている。
更にまた、前記複数個の回転駆動源は同一平面状に配置する。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明に関する表面実装部品装着機および表面実装部品装着方法の実施の一例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図２においてＡは、チップ部品やＩＣ部品等の電子部品ｂを、その供給部ｍより受け取って装着部ｎへ移送し、プリント基板ｃ上の所定位置へ装着する表面実装部品装着機である。
【００２３】
なお、前記した表面実装部品装着機Ａには、機体１においてその一側若しくは両側にパーツフィーダ等により順次搬送されて待機する電子部品ｂの供給部ｍが、また、機体１内において移送部材（図示せず）によりプリント基板ｃが搬入出される電子部品ｂの装着部ｎが設けられている。
【００２４】
そして、その構成は、図１および図２に示すように、機体１へ取り付けて、進退手段２により前後方向（Ｙ軸方向の任意平面）へ任意に移動する進退体３と、この進退体３に取り付けて移動手段４により左右方向（Ｘ軸方向の任意平面）へ任意に移動する可動体５と、この可動体５へ昇降手段６により装着ヘッド７を昇降自在に係合させてあると共に、この装着ヘッド７は、回転手段８により縦軸方向（Ｚ軸方向）を中心として回転自在としてあるもので、それぞれの手段２および４，６，８は数値制御可能なサーボモータ等により高精度で作動される。
【００２５】
なお、この装着ヘッド７は、電子部品ｂの上面を吸着する吸着パッド式や、その外周を把持するチャック式等が用いられるもので、本実施例においては吸着パット式について示すものであって、この装着ヘッド７の下端部に保持部材であるノズル９が取り付けられている。
【００２６】
更に、この装着ヘッド７は、可動体５に固着した支持体１０と、この支持体１０へ取り付けて昇降および回転自在となる昇降部材１１と、該昇降部材１１の下側に設けた電子部品ｂの保持部材であるノズル９とからなるもので、各保持部材（ノズル）９の回転軸中心は、図４に示すように、直線ｐ−ｐ上に位置するように設けられる。
【００２７】
また、前記した昇降手段６は、図２に示すように可動体５へ昇降駆動源（サーボモータ）１２を千鳥状に取り付けてあって、その出力軸１３に設けたピニオン１４と、昇降部材１１と共に昇降する作動部材１５の上部に設けたラック１６とが噛み合っており、前記ラック１６とピニオン１４とで昇降位置決め部材を構成している。
【００２８】
これにより、サーボモータ１２を作動すると、ピニオン１４の回転に伴って、該ピニオン１４と噛み合ったラック１６が昇降し、該ラック１６と一体の作動部材１５が支持体１０に設けた縦ガイド１７に沿って昇降するので、作動部材１５に取り付けた昇降部材１１が、即ち、保持部材であるノズル９が縦軸（Ｚ軸）方向に対して数値制御された昇降運動を行う。
【００２９】
もちろん、上記のラック１６やピニオン１４の代わりの連係部材としてベルトやプーリーを利用した機構のものも考えられる。
【００３０】
この昇降手段６の構成により、複数の装着ヘッド７を可動体５へ並設したときは、これら装着ヘッド７の昇降部材１１に取り付けられたそれぞれの保持部材（ノズル）９において、図３〜図４に示すように、該隣り合うそれぞれの保持部材（ノズル）９の回転軸中心の間隔ｅは、昇降駆動源（サーボモータ）１２の軸中心の間隔ｆよりも大幅に狭く並設することができる。
【００３１】
また、前記したそれぞれの保持部材（ノズル）９に接続させた回転手段８は、支持体１０に同一平面状に二個取り付けられた回転駆動源（サーボモータ）１８により連係部材となる回転プーリー（タイミングプーリー）１９、アイドラプーリー２０およびベルト（タイミングベルト）２１等を介して保持部材（ノズル）９を連動作動させる。
【００３２】
そして、その構成は、図２および図４に示すように、隣り合う四個の装着ヘッド７をそれぞれ二つにグルーピングし、その一つのグルーピングされた四個の装着ヘッド７の各ノズル９の回転に対して前記二個の回転駆動源（サーボモータ）１８のうちの一個を連係させる。
【００３３】
つまり、一つのグルーピングされた四個の装着ヘッド７の各ノズル９と、一個の回転駆動源（サーボモータ）１８との関係は、昇降部材１１の適所へ、該昇降部材１１の軸方向の移動は自在に、かつ、回転方向に対して一体的に回転させる回転プーリー（タイミングプーリー）１９をそれぞれ取り付けて、これら回転プーリー１９にアイドラプーリー２０を介してベルト（タイミングベルト）２１を一連的に掛け渡してあるもので、サーボモータ１８の出力軸２２にベルト２３を介して取り付けた駆動プーリー２４の回転により駆動する。
【００３４】
更に、図３と図５に示すように、装着ヘッド７に取り付けられたノズル９のピッチｅを均一にし、該ピッチと、前記ノズル９を載置・保持するノズル交換ステージ２７のノズル載置・保持部２８のピッチｅとを同一に形成することにより、ノズル９の同時交換が可能となる。
【００３５】
更にまた、図１に示すように、供給部ｍに取り付けたフィーダ３０のピッチｅも同一にすることにより、電子部品ｂの同時吸着も可能となる。
【００３６】
また、前記のように昇降駆動源（サーボモータ）１２を千鳥状に配置することにより、装着ヘッド部をコンパクトにでき、しかも装着ヘッド７の個数を増やすことができ、該装着ヘッド７に取り付けられるノズル９の取付ピッチを従来機の半分以下に、つまり１５ｍｍ以下のピッチに構成できるようになる。
【００３７】
そして、図５に示すように、ノズル９を載置・保持するノズル交換ステージ２７のノズル載置・保持部２８の個数を、複数個の装着ヘッド７の全てに取り付けられるノズル９の個数の倍数とすることによりノズルの段取り性が向上する。
【００３８】
また、ノズル９は、図６に示すように、装着ヘッド７に着脱自在に取り付けられるシャフト部９ａと、このシャフト部９ａの下側部に設けて、ノズル交換ステージ２７のノズル載置・保持部２８へ安定的に載置・保持する円盤状のフランジ９ｂと、該フランジ９ｂの下側に設けた電子部品ｂの吸着部９ｃとよりなるもので、シャフト部９ａから吸着部９ｃまで縦軸方向において一連の吸気孔９ｄが設けられている。なお、ノズル交換ステージ２７のノズル載置・保持部２８は、一プリント基板ｃへの電子部品装着に必要なノズル９の数以上が設けられている。そして、このノズル９におけるフランジ９ｂの上面には、そのノズル９の種類等のデータが格納された固有標識２９が設けられている。
【００３９】
なお、図１および図２において２５は、装着ヘッド７のノズル９に吸着保持された電子部品ｂの吸着状態を認識する検出手段で、ＣＣＤ等のカメラセンサーやレーザ発振器等の慣用な手段が用いられる。
【００４０】
この検出手段２５からの画像情報等の信号は、コンピュータ等からなる制御手段２６に送られ所定の演算等がなされて、プリント基板ｃへの電子部品ｂの装着に際して、正確に補正された信号が前記した各手段２、４，６および８へ伝達される。
【００４１】
機体１の適所に固定状態に取り付けられた検出手段２５の上を、装着ヘッド７を支承している可動体５が直線走行したり、機体１または可動体５の適所に設けた操作手段（図示せず）により装着ヘッド７が保持する電子部品ｂの下方を検出手段２５が直線移動したりすることで、複数の装着ヘッド７に支持されているノズル９が保持する電子部品ｂに対して一連的な連続検出が行われる。
【００４２】
したがって、本発明に係る表面実装部品装着機Ａおよび表面実装部品装着方法の一実施例の作用は以下の通りである。
【００４３】
基板ｃ上には、電子部品ｂがそれぞれ所定個数を適所に装着されるもので、この作業にあっては、これら設定値や動作順序等のデータが、あらかじめ制御手段２６へ記憶されている。
【００４４】
そして、その電子部品ｂの装着は、制御手段２６による各制御によって、進退手段２および移動手段４、昇降手段６、回転手段８を操作して、電子部品ｂの供給部ｍへ複数個からなる装着ヘッド７を移動させて、それぞれの昇降部材１１に設けたノズル９がそれぞれに該電子部品ｂを受け取り吸着保持する。
【００４５】
このとき、複数個からなる装着ヘッド７を移動させる昇降手段６が、それぞれのサーボモータ１２が個別に作動して、該回転をそれぞれラック１６とピニオン１４により作動部材１５へ伝達するもので、該作動部材１５が縦ガイド１７に沿って昇降し、該作動部材１５に一体的である昇降部材１１に取り付けたノズル９が効果と上昇の運動を行う。
【００４６】
それぞれの装着ヘッド７は、可動体５に対して個々の支持体１０により支持されているものであるが、昇降手段６における千鳥状に配置されたサーボモータ１２は、この支持体１０とは離隔した位置の可動体５に取り付けられて、ノズル９を先端部に取り付けた昇降部材１１がラック１６とピニオン１４及び作動部材１５を介して連係されているため、この支持体１０はサーボモータ１２の外形寸法に影響されることなく、すなわち、図４に示すように、サーボモータ１２，１２間のピッチｆに関係なくできるだけ狭寸法に製作でき、その結果、隣り合う複数個の装着ヘッド７，７，７・・・における吸着ノズル９，９，９・・・の回転軸中心の各ピッチｅを可及的に狭くすることができた。
【００４７】
そのため、図３に示すように、各吸着ノズル９に吸着保持された各電子部品ｂ間の全長距離Ｌが、従来の装置のものと比べて短くなったので、検出手段２５または各装着ヘッド７が直線的に横移動して、該電子部品ｂの姿勢等を連続的に検出するにあたって、その移動距離が短くなり、該検出時間を、すなわち、電子部品ｂの検出画像の取り込みを短時間に行うことができて、それに相応して、姿勢補正処理が速くなり、プリント基板ｃへの電子部品ｂの装着タクト時間を大幅に短縮することができた。
【００４８】
また、サーボモータ１２の点検・修理等にあっても、支持体１０とは別の部位に取り付けられているため、該サーボモータ１２のみを装置Ａから取り外すことができてメンテナンス性も大幅に向上された。
【００４９】
前記した検出手段２５による検出結果に基づいて制御手段１６を経て、吸着保持された電子部品ｂの吸着姿勢に対して所定の補正がなされるものであるが、このうち、電子部品ｂの傾き補正は、吸着ノズル９を縦軸（Ｚ軸）中心に所定の回転角に旋回させることにより行う。
【００５０】
この場合、各吸着ノズル９を支承した各昇降部材１１に連係させた回転手段８が、一基のサーボモータ１８と一本のベルト２１による構成の採用により、隣り合う一グループの複数個のノズル９に対して共通の旋回作動を与えることができる。
【００５１】
つまり図４に示すように、二グループの回転駆動源（サーボモータ）１８と装着ヘッド７のノズル９の回転との関係になっており、各グループに属するノズルは互いに独立した回転を与えられることになっている。
【００５２】
そして、図７〜図８に示すように、先ず装着ヘッド７が供給部ｍへ移動し、吸着予定の電子部品ｂを全て吸着する。その後、直ちにこれら装着ヘッド７は供給部ｍから装着部ｎへ移動し、その移動途中において装着ヘッド７のノズル９に吸着保持された電子部品ｂの位置検出・補正が行われ、装着ヘッド７が装着部ｎに到着すると、直ちに、既に位置検出・補正済みの一グループの電子部品ｂが装着され、同時に、他グループの未だ位置検出・補正が行われていない電子部品ｂに対してその吸着・保持状態を検出手段２５により検出し、この検出値に基づいて補正が行われる。つまり、装着部ｎにおいて位置検出・補正と装着とが同時に行われることになり、装着ヘッド部の動作のロスタイムがなくなり、装着タクト時間の短縮を図ることができた。
【００５３】
【発明の効果】
前述したように本発明の表面実装部品装着機および表面実装部品装着方法は、装着ヘッドの昇降に際して、その昇降手段を、支持体へ取り付けて前記昇降部材に設けた作動部材を係合させた昇降位置決め部材と、前記可動体に取り付けて前記昇降位置決め部材に連係部材を介して連係させた昇降駆動源を千鳥状に配置させる構成を用いることにより、昇降駆動源の大きさに影響されることなく装着ヘッドの取り付けピッチを狭くすることができるので、装着ヘッドに保持された電子部品の検出手段による検出距離が短くなって、プリント基板への電子部品の装着の時間効率が大幅に向上して、その高速化が達成でき、短時間に大量の装着処理が行える。
【００５４】
昇降駆動源や回転駆動源は、支持体とは別の部位に設けられているため、これら昇降駆動源および回転駆動源の点検保守等にあって、支持体を可動体から取り外す作業がなくなり、メンテナンス性が大幅に向上する。
【００５５】
回転手段は、複数個の回転駆動源によりそれぞれグルーピングされた保持部材（ノズル）を連続作動させることにより、装着部において位置検出・補正と装着とが同時に行われるようになり、電子部品の装着作動のロスタイムがなくなり、装着タクト時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する電子部品装着方法を採用した表面実装部品装着機の一実施例の概略を示す平面図である。
【図２】図１における装着ヘッド部の要部を示す拡大側面図である。
【図３】図１における装着ヘッド部の要部を示す拡大正面図である。
【図４】図２における装着ヘッド部の要部を示す平面図である。
【図５】図１におけるノズル交換ステージの拡大平面図である。
【図６】図１における表面実装部品装着機に使用する一例のノズルを示す斜視図である。
【図７】装着ヘッドが供給部へ移動して電子部品を吸着し次に装着部へ移動して電子部品を吸着するまでの流れ図である。
【図８】装着部において位置検出・補正と装着とが同時に行われる状態を示す説明図である。
【図９】従来の装着ヘッドの昇降機構の概略を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
Ａ    表面実装部品装着機
ｂ    電子部品
１    機体
２    進退手段
３    進退体
４    移動手段
５    可動体
６    昇降手段
７    装着ヘッド
８    回転手段
９    保持手段（ノズル）
１０  支持体
１１  昇降部材
１２  昇降駆動源（サーボモータ）
１３  出力軸
１４  ピニオン
１５  作動部材
１６  ラック
１７  縦ガイド
１８  回転駆動源（サーボモータ）
１９  回転プーリー
２０  アイドラプーリー
２１  タイミングベルト
２２  出力軸
２３  ベルト
２４  駆動プーリー
２５  検出手段
２６  制御手段
２７  ノズル交換ステージ
２８  ノズル載置・保持部
２９  ノズルの種類を示す固有標識
３０  フィーダ
【図１】
0004011810.tif 000002
【図２】
0004011810.tif 000003
【図３】
0004011810.tif 000004
【図４】
0004011810.tif 000005
【図５】
0004011810.tif 000006
【図６】
0004011810.tif 000007
【図７】
0004011810.tif 000008
【図８】
0004011810.tif 000009
【図９】
0004011810.tif 000010