(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移載ヘッドによって電子部品を供給部から取り出して基板に移載する電子部品実装装置であって、入力軸からの連続回転入力を出力軸の間歇回転出力に変換するとともに間歇回転が停止した停留状態における前記出力軸の回転角度を所定の停留角度に位置決めするインデックス機構と、前記入力軸を回転駆動する回転駆動源と、垂直な回動軸の廻りに前記インデックス機構により間歇回転するインデックス回転体と、このインデックス回転体の回動軸を中心とした複数当配位置に配設され前記インデックス回転体に対して昇降可能な移載ヘッドと、前記移載ヘッドに結合され回転を伝達して移載ヘッドを自転させるスプライン軸と、この移載ヘッドに前記スプライン軸から偏心した位置に複数配置され電子部品を吸着して保持する吸着ノズルと、前記移載ヘッドに結合されたカムフォロアと当接して配設され前記インデックス回転体のインデックス回転によって移載ヘッドをインデックス回転体に対して所定軌跡で昇降させるカム部材と、前記インデックス機構の出力軸に結合され、前記インデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、前記インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速する方向のトルクを付与する出力軸トルク補償機構を備え、前記出力軸トルク補償機構は、インデックス機構の上方に突出した出力軸に水平姿勢で結合されたプレートカムと、スプリングによってこのプレートカムに押圧されたカムフォロアから成り、且つ前記プレートカムは略多角形状であってその頂点がインデックス機構の割り出し位置に対応した出力軸の停留角度位置であり、各頂点を連結する外縁のカム面は中心側に凹入した弧形状に形成されていることを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記インデックス機構の入力軸に結合され、前記インデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、前記インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速させる方向のトルクを付与する入力軸トルク補償機構を併せ備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置の種類として、電子部品を吸着する複数の吸着ノズルが装着された多数の移載ヘッドをインデックス回転させて連続的に実装を行うロータリ式の実装装置が知られている。このロータリ式の実装装置では、複数のノズルが装着された多数の移載ヘッドをインデックス回転体によって移動させ順次実装を行うため、高速実装が行えるという利点を有している。
【０００３】
このインデックス回転は、連続回転を行う駆動源からの入力をインデックス機構により間歇回転に変換することにより行われる。そして間歇回転が停止する停留状態においてインデックス回転体の回転位置が正確に割り出され、これにより移載ヘッドが所定位置に正しく位置決めされるようになっている。したがって、ロータリ式の実装装置において実装精度を確保するためには、インデックス機構の割り出し精度を向上させることが求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような間歇回転を行うインデックス機構では、一般に割り出し精度は間歇駆動される負荷側の慣性質量と動作速度に依存する。すなわち、ロータリ式の実装装置では、実装作業効率を向上させるために多数の移載ヘッドを装備して負荷側の慣性質量が増加するほど、またサイクルタイム短縮のためにインデックス回転速度を高速化するほど、インデックス機構が停留・回転を反復する際に発生する振動が増大する。そしてこの振動は移載ヘッドに伝達されて電子部品搭載時の動作不安定を招くことから、従来のロータリ式の電子部品実装装置においては、高速動作の実現と高実装精度を両立させることが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、高速動作と高実装精度とを両立させることができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、移載ヘッドによって電子部品を供給部から取り出して基板に移載する電子部品実装装置であって、入力軸からの連続回転入力を出力軸の間歇回転出力に変換するとともに間歇回転が停止した停留状態における前記出力軸の回転角度を所定の停留角度に位置決めするインデックス機構と、前記入力軸を回転駆動する回転駆動源と、垂直な回動軸の廻りに前記インデックス機構により間歇回転するインデックス回転体と、このインデックス回転体の回動軸を中心とした複数当配位置に配設され前記インデックス回転体に対して昇降可能な移載ヘッドと、前記移載ヘッドに結合され回転を伝達して移載ヘッドを自転させるスプライン軸と、この移載ヘッドに前記スプライン軸から偏心した位置に複数配置され電子部品を吸着して保持する吸着ノズルと、前記移載ヘッドに結合されたカムフォロアと当接して配設され前記インデックス回転体のインデックス回転によって移載ヘッドをインデックス回転体に対して所定軌跡で昇降させるカム部材と、前記インデックス機構の出力軸に結合され、前記インデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、前記インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速する方向のトルクを付与する出力軸トルク補償機構を備え、前記出力軸トルク補償機構は、インデックス機構の上方に突出した出力軸に水平姿勢で結合されたプレートカムと、スプリングによってこのプレートカムに押圧されたカムフォロアから成り、且つ前記プレートカムは略多角形状であってその頂点がインデックス機構の割り出し位置に対応した出力軸の停留角度位置であり、各頂点を連結する外縁のカム面は中心側に凹入した弧形状に形成されている。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記インデックス機構の入力軸に結合され、前記インデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、前記インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速させる方向のトルクを付与する入力軸トルク補償機構を併せ備えた。
【０００８】
本発明によれば、インデックス機構の出力軸にインデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速する方向のトルクを付与する出力軸トルク補償機構を備えることにより、インデックス機構の慣性負荷の変動を低減して振動発生を抑制することができ、高速動作と高実装精度とを両立させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の駆動機構を示す平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の入力軸トルク補償機構の動作説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の出力軸トルク補償機構の動作説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において、電子部品の供給部３にはテープに保持された電子部品を供給するテープフィーダ４が多数個並設されている。テープフィーダ４は図外のフィーダベースに装着され、送りねじ５を回転駆動することにより横方向へ移動する。そして電子部品を保持したテープをピッチ送りすることにより、電子部品を移載ヘッドによるピックアップ位置に供給する。
【００１１】
供給部３の手前側にはロータリヘッド６が配設されている。ロータリヘッド６は回動軸Ｏの廻りでインデックス回転し、その円周上には複数基の移載ヘッド７が装着されており、各移載ヘッド７は複数の吸着ノズル７ａ（図２参照）を備えている。ピックアップステーションのピックアップ位置Ｐに位置している状態で移載ヘッド７が昇降動作を行うことにより、テープフィーダ４から電子部品をピックアップする。このとき、送りねじ５によってテープフィーダ４を横移動させることにより、所望の電子部品をピックアップすることができる。
【００１２】
移載ヘッド７はロータリヘッド６の回動軸Ｏを中心とする円周上の等配位置に配設されており、移載ヘッド７は後述する自転機構によってその自転軸廻りに自転する。この自転により移載ヘッド７に設けられた複数の吸着ノズルの選択や、吸着ノズルに保持された電子部品の水平回転方向の角度設定などを行う。
【００１３】
ピックアップ位置Ｐでピックアップされた電子部品は、ロータリヘッド６のインデックス回転により矢印ａ方向に順次移動する。移動途中には高さ計測ステーション８が設けられている。高さ計測ステーション８では、移載ヘッド７に保持された状態の電子部品の高さを計測する。
【００１４】
高さ計測ステーション８に隣接して部品認識ステーション９が設けられている。移載ヘッド７の吸着ノズルに保持された電子部品は、部品認識ステーション９において図示しないカメラによって下方から撮像される。そしてこの撮像結果を画像処理することにより、電子部品の平面視した寸法、すなわち長さや幅寸法が検出される。
【００１５】
ロータリヘッド６の手前側にはＸＹテーブル１１が配設されている。ＸＹテーブル１１は基板１を水平方向に位置決めする。したがって、ＸＹテーブル１１は、基板１を移載ヘッド７に対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。部品認識ステーション９から移動した移載ヘッド７が基板１上に位置する実装ステーションの実装位置Ｍに到達し、そこで昇降動作を行うことにより、電子部品２を基板１に実装する。
【００１６】
ＸＹテーブル１１に隣接してカメラ１３が配設されている。ＸＹテーブル１１を駆動して基板１をカメラ１３の下方まで移動させ、任意の認識点をカメラ１３の下方に位置させて認識点を撮像することにより、認識対象の位置や形状を検出することができる。すなわち、基板１に形成された認識マークの位置や電子部品が接合される電極の位置が検出される。
【００１７】
次に図２を参照してロータリヘッド６の構造を説明する。図２は図１のＩ−Ｉ断面（供給部３のピックアップ位置ＰおよびＸＹテーブル１１の搭載位置Ｍを含む断面）を示しており、ロータリヘッド６は水平なベース部１４の上面に配置されたインデックス機構１５によって駆動される。インデックス機構１５には固定部２０が結合されており、固定部２０の下方にはインデックス機構１５によって垂直な回動軸の廻りにインデックス回転するロータ部（インデックス回転体）２１が固定部２０の内部を貫通して配設されている。
【００１８】
ロータ部２１の外周には、図１に示す移載ヘッド７の配設位置に、垂直の取付基部２３が設けられており、取付基部２３には複数のスライドガイド２４が固着されている。スライドガイド２４には垂直な昇降レール２５が昇降自在に嵌合しており、昇降レール２５の上部に固定されたブラケット２６には、上下２つのカムフォロア２７が配設されている。
【００１９】
固定部２０の外周面には、外周方向に突出し固定部２０の円周方向に沿って所定のカム曲面を有するリブカム２２が突設されており、カムフォロア２７はリブカム２２の上下両面に当接している。したがってロータ部２１がインデックス回転することにより、昇降レール２５はリブカム２２のカム曲面に追従して昇降動作を行う。
【００２０】
昇降レール２５の外側面には、昇降ブロック２９に固着されたスライドガイド２８が昇降自在に嵌合しており、昇降ブロック２９の下部には複数の吸着ノズル７ａを備えた移載ヘッド７が自転可能に装着されている。すなわち昇降レール２５は移載ヘッド７を昇降自在に保持する移載ヘッド保持部となっており、移載ヘッド保持部はリブカム２２によってロータ部２１に対して所定軌跡で昇降する。
【００２１】
昇降レール２５の中間高さ位置に設けられたブロック３３と昇降ブロック２９の下部との間にはスプリング３２が展張されており、昇降ブロック２９は常に上方に付勢力を与えられている。昇降ブロック２９には、プレート３４を介して２つのカムフォロア３５Ａ，３５Ｂが取り付けられている。
【００２２】
移載ヘッド７がピックアップ位置Ｐに到達した状態では、カムフォロア３５Ａは、移載ヘッド昇降機構１６によって押し下げられ、これにより移載ヘッド７は電子部品のピックアップのための下降動作を行う。また移載ヘッド７が搭載位置Ｍに到達した状態では、カムフォロア３５Ｂが移載ヘッド昇降機構１７によって押し下げられ、これにより移載ヘッド７は電子部品搭載のための下降動作を行う。ここで移載ヘッド昇降機構１６，１７は、インデックス機構１５と同一の回転駆動源のカム機構によって駆動され、所定のタイミングにおいてカムフォロア３５Ａ，３５Ｂを押し下げる動作を行う。
【００２３】
昇降ブロック２５の上部には軸受けブロック３０が設けられており、軸受けブロック３０は垂直に配設されたスプライン軸３１の上部を上下方向にスライド自在に軸支している。スプライン軸３１は昇降ブロック２９を挿通して配設され、下端部は移載ヘッド７に結合されている。スプライン軸３１の上部にはプーリ３８が上下方向にスライド自在に嵌着されており、プーリ３８は軸受けブロック３０に固定されたモータ（図示せず）によって回転駆動される。
【００２４】
この回転駆動により、スプライン軸３１を介して回転が伝達され移載ヘッド７は自転する。吸着ノズル７ａはこの自転軸から偏心した位置に配置されており、移載ヘッド７の自転によって複数の吸着ノズル７ａのうちのいずれかを所定角度位置に移動させることができるとともに、吸着ノズル７ａに吸着保持させた電子部品の水平面内の回転角度を調整できるようになっている。
【００２５】
次に図３，図４，図５を参照して、インデックス機構１５の駆動機構および入力軸トルク補償機構及び出力軸トルク補償機構について説明する。図３に示すように、ベース部１４（図２参照）上には、モータ４０が配設されておりモータ４０の出力軸は減速機４１に結合されている。減速機４１にはインデックス機構１５の入力軸４２ａが結合されており、回転駆動源であるモータ４０を駆動することにより、インデックス機構１５は所定回転数で駆動される。
【００２６】
インデックス機構１５は入力軸４２ａからの連続回転入力を、ローラカム４２とカムフォロア４３ａを放射状に配設したインデックスリング（プレートカム４８の下方に位置するため図３においては図示せず）との組み合わせによる運動変換機構によって、垂直下方に延出した出力軸４３ｂの間歇回転出力に変換する。そしてこの出力軸４３ｂの間歇回転において、間歇回転が停止した停留状態における出力軸４３ｂの回転角度は、ローラカム４２のカム形状に従って所定の停留角度に位置決めされる。これにより、出力軸に結合されたロータ部２１に設けられた各移載ヘッド７は各割り出し位置に位置決めされる。
【００２７】
次に入力軸トルク補償機構及び出力軸トルク補償機構について説明する。図２，図３に示すようにインデックス機構１５の入力軸４２ａには入力軸トルク補償機構４４が設けられている。入力軸４２ａにはプレートカム４４ａが垂直姿勢で結合されており、プレートカム４４ａにはスプリング４６によってカム面に対して押圧されるカムフォロア４５が側方から当接している。図２に示すように、プレートカム４４ａは略楕円形状であり入力軸４２ａの１回転動作中において２つの停留位置を有するカム形状となっている。
【００２８】
また図２に示すようにインデックス機構１５の上方には出力軸トルク補償機構４７が設けられており、上方に突出した出力軸には、図３に示すようにプレートカム４８が水平姿勢で結合されている。プレートカム４８は、インデックス機構１５による割り出し位置に対応した出力軸４３ｂの停留角度位置に頂点４８ａを有する略多角形状となっており、各頂点４８ａを連結する外縁のカム面４８ｂは中心側に凹入した弧形状に形成されている。
【００２９】
出力軸４３ｂが停留角度位置にある状態において、対向する位置にある２組の頂点４８ａ（図３において、上側の２つの頂点４８ａおよび下側の２つの頂点４８ａ）には、スプリング５０によって押圧されるカムフォロア４９が当接しており、プレートカム４８には、これらの位置において常にスプリング５０による付勢荷重がカムフォロア４９を介して作用している。
【００３０】
次に図４を参照して、入力軸トルク補償機構４４の機能について説明する。図４（ａ）は、入力軸４２ａが矢印ａ方向に連続回転することによりインデックス機構１５を介してロータ部２１を間歇回転させる過程において、略楕円形状のプレートカム４４ａの長軸方向がカムフォロア４５の位置に一致する直前の状態、すなわちロータ部２１の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングを示している。この状態では、スプリング４６はカムフォロア４５を介してプレートカム４４ａに対して矢印ａと反対方向のトルクを与える。この結果、インデックス機構１５の出力軸４３ｂに着目すれば、出力軸４３ｂの回転運動を制動する方向のトルクが付与される。
【００３１】
これに対し、図４（ｂ）に示す状態、すなわちプレートカム４４ａの長軸方向がカムフォロア４５の位置に一致した後にこの位置を通過した直後の状態、すなわちロータ部２１の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングを示している。この状態では、スプリング４６はカムフォロア４５を介してプレートカム４４ａに対して矢印ａ方向のトルクを与える。この結果、インデックス機構１５の出力軸４３ｂに着目すれば、出力軸４３ｂの回転運動を加速する方向のトルクが付与される。
【００３２】
次に図５を参照して、出力軸トルク補償機構の機能について説明する。図５（ａ）は、インデックス機構１５の出力軸４３ｂが矢印ｂ方向に間歇回転することによりロータ部２１を間歇回転させる過程において、略多角形状のプレートカム４８の頂点４８ａがカムフォロア４９の位置に一致する直前の状態、すなわちロータ部２１の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングを示している。この状態では、スプリング５０はカムフォロア４９を介してプレートカム４８に対して矢印ｂと反対方向のトルクを与える。この結果、出力軸４３ｂの回転運動を制動する方向のトルクが付与される。
【００３３】
これに対し、図５（ｂ）に示す状態、すなわちプレートカム４８の頂点４８ａがカムフォロア４９の位置に一致した後に出力軸４３ｂが回転を開始した直後の状態、すなわちロータ部２１の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングを示している。この状態では、スプリング５０はカムフォロア４６を介してプレートカム４８に対して矢印ｂ方向のトルクを与える。この結果、出力軸４３ｂの回転運動を加速する方向のトルクが付与される。
【００３４】
このように、インデックス機構１５の入力軸４２ａと出力軸４３ｂに、上述のようなトルク補償機構を設けることにより、慣性質量が大きいロータ部２１が各割り出し位置において停止・起動を反復する際の慣性負荷をスプリングの付勢力によって有効に低減することができる。すなわち、停止のタイミングにはロータ部２１の慣性力をこれらの付勢力によって減殺し、また起動時には慣性力に抗してロータ部２１を加速させるトルクを付勢力によって発生させる。
【００３５】
これにより、高速で停止・起動を反復する際の慣性負荷の変動をこれらのトルク補償機構によって吸収・低減させて、慣性負荷の変動がインデックス機構１５の外部に及ぼす影響を極力小さくすることができる。したがってインデックス機構１５の出力軸に結合されたロータ部２１に発生する振動を低減させ、このような振動に起因する移載ヘッド７の位置精度不良・動作不安定を防止することが可能となっている。これにより、高速動作・高実装精度の両立が実現される。
【００３６】
また、慣性負荷が低減されることから、回転駆動源としてのモータ４０に対する負荷が低減され、省エネルギ化に資するともにカムフォロアなど各機構部品への負荷が低減されて部品寿命を延長することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、インデックス機構の出力軸にインデックス回転体の動作状態が回転状態から停留状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を制動する方向のトルクを付与し、インデックス回転体の動作状態が停留状態から回転状態に移行するタイミングにおいて出力軸の回転運動を加速する方向のトルクを付与する出力軸トルク補償機構を備えたので、インデックス機構の慣性負荷の変動を低減して振動発生を抑制することができ、高速動作と高実装精度とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の駆動機構を示す平面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の入力軸トルク補償機構の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の出力軸トルク補償機構の動作説明図
【符号の説明】
１  基板
６  ロータリヘッド
７  移載ヘッド
７ａ  吸着ノズル
１５  インデックス機構
２１  ロータ部
４０  モータ
４２ａ  入力軸
４３ｂ  出力軸
４４  入力軸トルク補償機構
４４ａ  プレートカム
４７  出力軸トルク補償機構
４８  プレートカム
【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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