(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を吸着して基板へ装着するヘッドユニットを有する実装機において、
前記ヘッドユニットが、
支持枠と、
この支持枠に回転軸を水平方向に向けて支持された第１のモータと、
前記支持枠にＬ型金具で取り付けられたヘッド本体部と、
このヘッド本体部に上下動可能および回転自在に設けられ、上下方向にエアを通す経路を形成したスプラインシャフトと、
このスプラインシャフトの上端部を着脱自在に支持し、一端にピニオンギアと係合するラックを構成するラック部と、
このラック部を前記スプラインシャフトと共に昇降自在に支持するリニアガイドと、
前記第１のモータの回転力を前記ラックに伝達し前記ラック部を上下動させるピニオンギアと、
前記Ｌ型金具に回転軸を鉛直方向に向けて支持され、プーリおよびベルトを介して前記スプラインシャフトを回転駆動する第２のモータとを具備し、
Ｌ字型金具とこれに取り付けられたヘッド本体部および第２のモータが支持枠に対して着脱可能となっていることを特徴とする実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に部品を実装する実装機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント配線板などの基板上にチップ部品（抵抗、コンデンサ、コイルなど）やＩＣ（Integrated Circuit）などを搭載・実装する実装機が各種開発されている。
【０００３】
従来の実装機の吸着ヘッドは、特許第２９１９４８６号公報に、基板をコンベアでＸ方向に搬送し、テーブルで基板を支持し、装着ヘッドをＹ方向に移動してテーブル上の基板に部品を実装する構成のプリント配線板組立装置が開示されている。このプリント配線板組立装置の場合、装着ヘッドのＺ方向、つまり上下方向の往復動は、圧縮空気により動作するスライドユニットにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように装着ヘッドのＺ方向の移動を圧縮空気、つまりエアシリンダなどを用いて行う実装機では、この他、部品を装着ヘッドの先端部で吸着するために装着ヘッドの中心軸上にエアの通路を形成しなければならず、エア漏れ対策などのため装着ヘッドを含むヘッドユニットの構造が複雑化すると共にヘッドユニットに複数の装着ヘッドを取り付けるような場合、ヘッドユニットが大型化してしまうという問題がある。
また、複雑な構造のヘッドユニットでは、メンテナンスあるいは不具合の手直しなどのために装着ヘッドを着脱する作業が大掛かりになり、作業時間と手間がかかるという問題もある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、ヘッドユニットの構造を簡素化すると共にメンテナンス性を向上することのできる実装機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】
上記の課題を解決するために本発明に係る実装機は、部品を吸着して基板へ装着するヘッドユニットを有する実装機において、前記ヘッドユニットが、支持枠と、この支持枠に回転軸を水平方向に向けて支持された第１のモータと、前記支持枠にＬ型金具で取り付けられたヘッド本体部と、このヘッド本体部に上下動可能および回転自在に設けられ、上下方向にエアを通す経路を形成したスプラインシャフトと、このスプラインシャフトの上端部を着脱自在に支持し、一端にピニオンギアと係合するラックを構成するラック部と、このラック部を前記スプラインシャフトと共に昇降自在に支持するリニアガイドと、前記第１のモータの回転力を前記ラックに伝達し前記ラック部を上下動させるピニオンギアと、前記Ｌ型金具に回転軸を鉛直方向に向けて支持され、プーリおよびベルトを介して前記スプラインシャフトを回転駆動する第２のモータとを具備し、Ｌ字型金具とこれに取り付けられたヘッド本体部および第２のモータが支持枠に対して着脱可能となっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図４は、本発明の一実施形態に係る実装機を模式的に示す構成図であり、図１はこの実施形態の実装機の斜視図、図２はその平面図、図３は実装機をＸ方向から見た側面図、図４は実装機をＹ方向から見た側面図である。
【０００８】
図１乃至図４に示すように、この実装機は、基台１１、Ｘ方向案内レール１２ａおよび１２ｂ、ベルトコンベアである基板コンベア１３、そのベルト１３ａ，１３ｂ、Ｘ方向係合部材１４、Ｘ方向サーボモータ１５、Ｘ方向エンコーダ１６、Ｘ方向送りねじ１７、Ｘ方向送りねじ受け１８、固定カメラ用照明装置１９、固定カメラ２０、フィーダーバンク２１、テープフィーダー２２、ヘッドユニット２３、吸着ヘッド２４、Ｙ方向フレーム２５、Ｙ方向案内レール２６ａ，２６ｂ、Ｙ方向サーボモータ２７、Ｙ方向エンコーダ２８、Ｙ方向送りねじ２９、Ｙ方向送りねじ受け３０、移動カメラ３１、交換用ノズル収納部３２、コンベア幅可変用タイミングベルト８およびプーリ９ａ，９ｂなどを有する可変ストロークコンベアユニット１０などを備えている。
【０００９】
Ｘ方向とはプリント基板Ｐが搬送される第１の方向をいい、Ｙ方向とはＸ方向と交差する第２の方向をいう。この例の場合、第１の方向と第２の方向とは、直交しているが、必ずしも９０°で交差する必要はなく、例えば８０°などでも良い。第１の方向と第２の方向とが交差すれば部品の装着は可能である。テープフィーダー２２にはそれぞれ部品吸着ポイント２２ａが存在する。
【００１０】
基台１１には、くぼみ部１１ａが設けられている。このくぼみ部１１ａは、自機と同じ形状の他機とを対向および／または同一方向に連結させ、かつそれぞれの基板コンベア１３のベルト１３ａ，１３が一直線状になるように配置したときに、自機のフィーダーバンク２１にセット（装着）されたテープフィーダー２２が自機の基台部分から突出しても他機と接触しないようにするためのものである。
【００１１】
また、この基台１１の上には、プリント基板Ｐを水平姿勢で保持しかつＸ方向に移動させるための、基板搬送ユニットとしての可変ストロークコンベアユニット１０と、その移動機構が設けられている。
【００１２】
図４に示すように、可変ストロークコンベアユニット１０には、交換用ノズル収納部３２（図２，図３参照）、昇降機構１２０、クランプ機構１１０、基板バックアップ機構１３０、基板コンベア１３のベルト駆動機構、コンベア幅可変機構などが備えられており、これらの機構を含む可変ストロークコンベアユニット１０全体が基台１１に対してＸ方向に移動自在とされている。
【００１３】
基台１１における可変ストロークコンベアユニット１０の移動範囲として、Ｘ方向の搬入側では、可変ストロークコンベアユニット１０上のベルト１３ａ，１３ｂの端部が基台１１の端から約５０ｍｍ程度突出した位置まで移動可能である（一点鎖線の矢印Ｘｉ方向）。また、Ｘ方向の搬出側では、可変ストロークコンベアユニット１０上のベルト１３ａ，１３ｂの端部が基台１１の端から約２５０ｍｍ程度突出した位置まで移動可能である（二点鎖線の矢印Ｘｏ方向）。
【００１４】
可変ストロークコンベアユニット１０は、例えばナット部材などからなるＸ方向係合部材１４を介してＸ方向送りねじ１７に係合されている。Ｘ方向係合部材１４は可変ストロークコンベアユニット１０に固着されている。Ｘ方向送りねじ１７は、Ｘ方向サーボモータ１５とＸ方向送りねじ受け１８との間に架設され、かつＸ方向サーボモータ１５により所定量回転され、これによりＸ方向係合部材１４と連結された可変ストロークコンベアユニット１０のＸ方向移動が行われる。なお、Ｘ方向エンコーダ１６はＸ方向サーボモータ１５と共にＸ軸サーボ装置を構成し、それぞれサーボ装置としてのセンサとアクチュエータとして機能する。
【００１５】
また、可変ストロークコンベアユニット１０は、その荷重が支持されると共に移動の円滑のため、それぞれＸ方向に渡して互いに平行に設けられた一対のＸ方向案内レール１２ａ、１２ｂ上をＸ方向移動する。さらに可変ストロークコンベアユニット１０には、その上部に、基板コンベア１３の一対のベルト１３ａ、１３ｂがそれぞれＸ方向に渡して互いに平行に回動するように設けられている。基板コンベア１３は、部品実装されたプリント基板Ｐ１を搬出しかつ新たに部品実装するプリント基板Ｐ２を搬入するためのものであり、Ｘ方向に移動するベルト１３ａ，１３ｂによりプリント基板Ｐを可変ストロークコンベアユニット１０上でＸ方向に搬送する。
【００１６】
基板コンベア１３の上で搬送が停止されたプリント基板Ｐは、可変ストロークコンベアユニット１０に設けられている基板バックアップ機構１３０によりその下面が支持された状態で、昇降機構１２０により上昇されて所定位置でクランプ機構１１０により可変ストロークコンベアユニット１０自体に固定される。そして、吸着ヘッド２４によりプリント基板Ｐの表面上に部品が装着された後、昇降機構１２０により元の位置に降下されて可変ストロークコンベアユニット１０の移動と基板コンベア１３の駆動で実装のためのクランプ位置から搬出されて次の工程へ送られる。昇降機構１２０の降下動作と共に可変ストロークコンベアユニット１０の移動を行っても良い。
なお、基板コンベア１３ａ，１３ｂはＸ方向については、可変ストロークコンベア１０と一体化され、基板移動台１０をＸ方向に移動させることにより、プリント基板Ｐの搬入のための端部位置あるいは搬出のための端部位置を可変できる。この基板コンベア１３ａ，１３ｂのＸ方向の最大許容移動幅は、実装機を据え付けた実装機の周囲との干渉のない範囲で、かつＸ方向案内レール１２ａ，１２ｂのＸ方向長さにより決まってくる。Ｘ方向の長さが、最大許容移動幅より僅かに大きい最大許容長さ以下のプリント基板Ｐであれば、実装可能となる。
【００１７】
基台１１には、基板コンベア１３の各ベルト１３ａ，１３ｂの幅を、プリント基板Ｐの幅に対応させてＹ方向に移動可能なコンベア幅調整機構が設けられている。
【００１８】
すなわち、基板コンベア１３の一方のベルト、例えばベルト１３ａの支持部は、Ｙ方向両端のプーリ９ａ、９ｂ間をＹ方向に掛け渡されたコンベア幅可変用タイミングベルト８に接続されている。そして、このタイミングベルト８を図示省略のモータにより回転・移動させることにより、ベルト１３ａとこのベルト１３ａに対向するベルト１３ｂとの間隔が可変される（図示の状態は最大の幅に設定されている場合である）。
【００１９】
この例のコンベア幅可変機構は、基板コンベア１３の一方のベルト１３ａの側を動かすようにしているが、この他、基板コンベア１３ａ、１３ｂの両方を動かすことにしても良い。この実施形態では、部品供給部たるテープフィーダー２２とプリント基板Ｐとの距離をできるだけ近く設定してタクトタイムの低減を図るため、テープフィーダー２２とは反対側の基板コンベア１３のベルト１３ａの側を移動させるようにしている。
【００２０】
また、図示するように、可変ストロークコンベアユニット１０（基板コンベア１３のベルト１３ａ、１３ｂ）上を交差する（またぐ）ようにかつこの方向を図１のＹ方向下側に延長するように、Ｙ方向フレーム２５を始めとするヘッドユニット移動機構が存在する。このヘッドユニット移動機構のＹ方向フレーム２５は、基台１１に支持されており、テープフィーダー２２からピックアップした部品をプリント基板Ｐ上に搭載するためのヘッドユニット２３をＹ方向に移動自在に搭載している。
【００２１】
Ｙ方向フレーム２５には、その上部に、一対のＹ方向案内レール２６ａ、２６ｂが互いに平行に設けられ、ヘッドユニット２３は、このＹ方向案内レール２６ａ、２６ｂによりＹ方向の動きが案内される。また、ヘッドユニット２３は、Ｙ方向フレーム内をＹ方向に渡されて配設されたＹ方向送りねじ２９に図示しない係合部材により係合されており、この送りねじ２９が所要量回転することにより、上記係合部材を介して所定の量だけＹ方向に移動する。
【００２２】
なお、Ｙ方向送りねじ２９は、可変ストロークコンベアユニット１０に近い側に設けられたＹ方向サーボモータ２７とその反対が側に設けられたＹ方向送りねじ受け３０との間に架設されている。また、Ｙ方向エンコーダ２８はＹ方向サーボモータ２７と共にＹ軸サーボ装置４４を構成し、それぞれサーボ装置としてのセンサとアクチュエータとして機能する。
【００２３】
Ｙ方向サーボモータ２７は、テープフィーダー２２に近い側のＹ方向送りねじ２９の端部に設けることも可能である。この実施形態では、実際の稼働状態を考慮し、例えばテープフィーダー２２を交換するなどのためには、Ｘ方向でいえば図１，図２のＸ方向エンコーダ１６の前側、Ｙ方向でいえば図１、図２のＹ方向送りねじ受け３０のある側をオペレータが作業空間とすることから、これらの側での装置としての突起形状を避けてオペレータの作業性を向上するため上記のような配置にしている。これにより全体としてＸ方向、Ｙ方向でそれぞれコンパクトな外形状が実現されている。
【００２４】
ヘッドユニット２３は、Ｙ方向フレーム２５側の機構によって上記のように案内、移動されると共に、その吸着ヘッド２４が、直接、部品供給部たるテープフィーダー２２の部品吸着ポイント２２ａおよびプリント基板Ｐとの間で上下方向（Ｚ方向）に行き来できるように、図２，図４でいえば吸着ヘッド２４がヘッドユニット２３から左側に張り出した形状になっている。このような張り出した形状は、上記説明の作業空間で、ヘッドユニット２３、特にその吸着ヘッド２４をメンテナンスする場合に、吸着ヘッド２３の周囲に空間を確保しやすく、機体からヘッドユニット２３を取り外すことなく個々の吸着ヘッド２３だけの着脱を容易にするものである。なお、この吸着ヘッド２３の詳細構成については、図５，図６を用いて後述する。
【００２５】
部品吸着時に図示省略の負圧供給手段からホースを通じて各吸着ヘッド２４へ負圧（吸引力）が供給される。これにより、吸着ヘッド２４の下端部に着脱自在に取り付けられた吸着ノズルにて部品を吸着させることができる。ヘッドユニット２３には４本の吸着ヘッド２４が取り付けられているヘッドプレートに移動カメラ３１が併設されている。この移動カメラ３１は、上方からプリント基板Ｐ（特にそこに印されたフィデューシャルマーク）を撮像することにより、プリント基板Ｐの存在や正確な位置を認識するためのものである。
【００２６】
テープフィーダー２２の部品吸着ポイント２２ａそれぞれのＸ方向座標は、吸着ヘッド２４のＸ方向座標と一致するようにされている。これにより、ヘッドユニット２３がＹ方向フレーム２５上で部品供給部たるテープフィーダー２２側に存在するとき（図示の状態）には、ヘッドユニット２３のＹ方向移動により所定の吸着ヘッド２４下に所定の部品吸着ポイント２２ａを位置させることができる。この状態で個々の吸着ヘッド２４を昇降させ所定の部品を吸着・ピックアップする。
【００２７】
可変ストロークコンベアユニット１０に取り付けられた交換用ノズル収納部３２には、吸着ヘッド２４の先端部に装着すべき複数の吸着ノズルが一列に配列された穴部にそれぞれ収納されている。
【００２８】
ここで、吸着ヘッド２４が交換用ノズル収納部３２との間で吸着ノズルを交換する動作について説明する。
吸着ヘッド２４が交換用ノズル収納部３２との間で吸着ノズルを交換する場合、まず、各吸着ヘッド２４のうちノズル交換を行うものとその吸着ノズルを収納すべき交換用ノズル収納部３２の空席位置との位置合わせを行う。
【００２９】
これには、Ｘ方向には、交換用ノズル収納部３２を伴って可変ストロークコンベアユニット１０を所定位置まで移動させ、Ｙ方向にはヘッドユニット２３を所定位置まで移動させる。
【００３０】
次に、ノズル交換すべき吸着ヘッド２４を降ろしその吸着ノズルを交換用ノズル収納部３２の空席位置に突入させる。ここで、交換用ノズル収納部３２の不図示のシャッターを水平方向に移動させ吸着ノズルに係合させる。この状態で吸着ヘッド２４を上昇させ、吸着ヘッド２４と吸着ノズルとの不図示のノッチ機構による係合を遊離させて、吸着ノズルを交換用ノズル収納部３２内に保持させつつ吸着ヘッド２４から取り外すことができる。吸着ヘッド２４を上昇させると、シャッターを移動して元の位置にすることで、交換用ノズル収納部３２の全てのノズル収納位置において、吸着ノズルをシャッターと干渉することなく出し入れ可能とする。
【００３１】
次に、その吸着ヘッド２４と新たに装着すべき吸着ノズルが収納された交換用ノズル収納部３２との位置合わせを行う。これには、Ｘ方向に、交換用ノズル収納部３２を伴って可変ストロークコンベアユニット１０を所定位置まで移動させる。Ｙ方向には現状の位置がそのまま適用できるので特に新たな移動をするには及ばない。
【００３２】
そして、吸着ノズルが取り外された吸着ヘッド２４を、交換用ノズル収納部３２の装着すべき吸着ノズル位置まで降ろす。これにより、不図示のノッチ機構が吸着ヘッド２４と吸着ノズルとの間で係合する。
【００３３】
ノッチ機構が係合状態となったら、その吸着ヘッド２４を上昇させる。これで、その吸着ヘッド２４は吸着ノズルが装着された状態となり、交換用ノズル収納部３２には新たな空席が生じた状態となる。以上により吸着ノズル２４ａの交換を行うことができる。
【００３４】
また、固定カメラ２０は、下方から上方に撮像方向が向けられかつその光軸のＸ方向座標が吸着ヘッド２４のＸ方向座標とほぼ一致するようにされている。これにより、ヘッドユニット２３の（Ｙ方向）位置が図２，図３の符号２３ａの位置にあるときには、固定カメラ２０により下方から吸着された部品を撮像することができる。この撮像動作は、吸着された部品の詳細な位置・姿勢を認識するためのものであり、固定カメラ２０により撮像された撮像データから、部品をプリント基板Ｐ上に搭載する場合の位置補正量を算出し精度の高い実装を実現する。また、この撮像データにより吸着ヘッド２４への吸着ノズルの装着履歴が後述する制御装置５０で管理される。なお、固定カメラ２０の上方には、固定カメラ用照明装置１９が設けられ、吸着ヘッド２４により吸着された部品の照明条件を改善する。
【００３５】
このように、この実施形態では、固定カメラ２０の光軸が部品吸着ポイント２２ａそれぞれの並びのほぼ延長上に存在するようになっている（これを図１のラインＬで示す）。これにより、ヘッドユニット２３のＹ方向移動により円滑に部品のピックアップ、撮像が可能である。また、固定カメラ２０をラインカメラとしそのライン配設方向をＸ方向とすれば、ヘッドユニット２３のＹ方向移動を停止することなく固定カメラ２０上を通過させれば吸着された部品の撮像が可能であり、一層、タクトタイムの短縮になる。固定カメラ２０は、左右方向に相当して光電変換素子の配設ラインが並ぶラインセンサを有しており、この配設ライン上を横切ってピックアップされた部品が通過する際にその通過移動を止めることなく部品を撮像し認識する。
【００３６】
また、以上のようにして部品のピックアップ、撮像を経たヘッドユニット２３は、その移動の動きを延長することによりプリント基板Ｐ上（図の例えば２３ｂ）に位置することができる。そして、Ｙ方向については、Ｙ方向サーボモータ２７を始めとするサーボ装置により位置決めされ、Ｘ方向については、Ｘ方向サーボモータ１５を始めとするサーボ装置により位置決めされる。そして、この状態で個々の吸着ヘッド２４を昇降させ所定の部品をプリント基板Ｐ上の所定位置に搭載することができる。
【００３７】
以上説明したように、Ｙ方向フレーム２５の下方には、Ｘ方向に移動自在な可変ストロークコンベアユニット１０、下方から上方を撮像する固定カメラ２０、部品吸着ポイント２２ａそれぞれがＹ方向に並ぶ部品供給部たるテープフィーダー２２の三者がこの順にＹ方向に配置される。このような配置によりヘッドユニット２３の動きに無駄がなく効率的な動作を得ることができる。
【００３８】
ここで、図５，図６を参照してヘッドユニット２３の吸着ヘッド２４の詳細について説明する。図５は吸着ヘッド２４の構成図、図６は吸着ヘッド２４をヘッドユニット２３から取り外した様子を示す図である。
【００３９】
図５に示すように、ヘッドユニット２３には、Ｙ方向フレーム２５のＹ方向案内レール２６ａ、２６ｂに係合部材を介して移動自在に支持枠１４１が設けられている。この支持枠１４１には、第１のモータとしてのＺ方向駆動用モータ１４３が回転軸を水平方向に向けてビス１４５などによって取り付けられている。Ｚ方向駆動用モータ１４３の回転軸の先端部にはピニオンギヤ１４７が設けられている。
この支持枠１４１には、例えば４本などの吸着ヘッド２４のヘッド本体部１４９がＹ方向に一列に並べ、これらヘッド本体部１４９をＬ型金具１５１で挟み込むように覆い、取付ボルト１５０にて取り付けられている。吸着ヘッド２４は、最低１本あれば良いがこの実施形態では実装効率向上の点で４本設けられている。ヘッド本体部１４９の中心にはスプラインシャフト１５３が回転自在に設けられている。スプラインシャフト１５３はヘッド本体部１４９から上下方向に突出して設けられている。ヘッド本体部１４９から上方に突出したスプラインシャフト１５３の上端部には係合部１５５が設けられている。この係合部１５５とヘッド本体部１４９との間のスプラインシャフト１５３外側にはバネ１５７が装着されており、スプラインシャフト１５３を上方へ付勢している。
【００４０】
Ｌ型金具１５１には、回転軸を鉛直方向に向けて第２のモータとしてのＲ軸駆動用モータ１６１がビス１６３などにより取り付けられている。Ｒ軸駆動用モータ１６１の回転軸にはプーリ１６５が設けられている。また、このプーリ１６５と対応するスプラインシャフト１５３の軸周囲に、スプラインシャフト１５３を回転させるためのプーリ１６７が設けられている。このプーリ１６７はスプラインシャフト１５３と共に上下動しないように取り付けられている。このスプラインシャフト１５３とプーリ１６７とＲ軸駆動用モータ１６１のプーリ１６５との間にはベルト１６９が架けられており、Ｒ軸駆動用モータ１５３の駆動によりプーリ１６５、ベルト１６９、プーリ１６７を通じてスプラインシャフト１５３に回転力が伝達され、スプラインシャフト１５３が軸回り（Ｒ方向）に回転される。
なお、スプラインシャフト１５３のプーリ１６７よりも下の部分を吸引部という。この吸引部には途中に溝が設けられており、この溝に吸着ノズルが着脱自在に装着される。Ｌ型金具１５１とヘッド本体部１４９とスプラインシャフト１５３と含む部分を吸着ヘッド部という。
【００４１】
また、支持枠１４１には、Ｚ軸駆動用モータ１４３のピニオンギヤ１４７の位置にリニアガイド１７１が支持されている。このリニアガイド１７１にはラック部１７３が上下動自在に支持されている。このラック部１７３は、ピニオンギヤ１４７にかみ合うように溝が設けられたラック１７５とプラインシャフト１５３の上端部の係合部１５５を支持するためのシャフト支持部１７７とを有している。シャフト支持部１７７は、係合部１５５を挿脱自在とするソケット形状とされている。このシャフト支持部１７７には、部品を吸着するための負圧が図示省略の負圧供給手段から供給されるホースが接続される。このシャフト支持部１７７は、負圧が抜けないように（エアーが漏れないように）係合部１５５が指し込まれる嵌合構造とされている。つまりＺ軸駆動用モータ１４３と、このモータ１４３により直接駆動されるラック＆ピニオンギア機構で構成される部品吸着用の昇降機構により、４本の吸着ヘッド２４のスプラインシャフト１５３がそれぞれ独立して上下動可能とされている。また、Ｒ軸駆動用モータ１６５はプーリ１６５，１６７とベルト１６９でスプラインシャフト１５３をＲ方向に回転させ、プリント基板Ｐ上における部品装着方向を合わせる。
【００４２】
上記した構成のヘッドユニット２３の場合、吸着ヘッド２４は、Ｌ型金具１５１が取り付けられている支持枠１４１の取付ボルト１５０を取り外し、スプラインシャフト１５３の上端の係合部１５５を下へ押し下げながらシャフト支持部１７７から抜くことで、図６に示すように、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４の部分（スプラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４９など）を支持枠１４１（ヘッドユニット２３）から取り外すことができる。また、移動カメラ３１は、吸着ヘッド２４に併設されているもののヘッドユニット２３に別個に取り付けられているので、吸着ヘッド２４を再セットした際に移動カメラ３１のフォーカス調整などを行わずに済む。
吸着ヘッド２４を取り付けるときは、上記した手順の逆の作業をすれば、吸着ヘッド２４をヘッドユニット２３に容易に取り付けることができる。これにより、メンテナンス性を向上することができる。
【００４３】
次に、図７を参照して上記実装機の制御系について説明する。
図７は本発明の一実施形態たる実装機の制御系の構成を示すブロック図である。同図において既に説明した構成要素と同一のものには同一の番号を付しその説明は省略する。
【００４４】
図７に示すように、この実装機の制御系は、固定カメラ２０、移動カメラ３１、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０、制御装置５０などから構成されている。ヘッドユニット部サーボ装置４０は、Ｚ軸サーボ装置４１、…、Ｒ軸サーボ装置４２などを有している。
【００４５】
制御装置５０は、統括制御部５４、そのための記憶部５５、画像処理部５２、そのための記憶部５３、Ｘ軸サーボ装置などサーボ装置とのインターフェース５１を有している。移動カメラ３１は、図示のように制御装置５０の画像処理部５２に接続されている。また、固定カメラ２０も、図示のように制御装置５０の画像処理部５２に接続されている。インターフェース５１は、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０のＺ軸サーボ装置４１、…、Ｒ軸サーボ装置４２、…との電気的な接続を行うものである。このインターフェース５１は、統括制御部５４が処理することにより生成されたサーボ制御信号を、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０などに出力し、また、これらのサーボ装置４３、４４、４０からのセンサ出力を入力するためのインターフェースである。
【００４６】
Ｘ軸サーボ装置４３は、可変ストロークコンベアユニット１０をＸ方向へ往復移動させるＸ方向サーボモータ１５を含む。Ｙ軸サーボ装置４４は、ヘッドユニット２３をＹ方向へ往復移動させるＹ方向サーボモータ２７を含む。Ｚ軸サーボ装置４１は、ヘッドユニット２３の各吸着ヘッド２４を個々に上下動させるＺ方向サーボモータ４５を含む。Ｒ軸サーボ装置４２は、吸着ヘッド２４の軸を回転させるＲ方向サーボモータ４６を含む。Ｒ軸の回転では、吸着ヘッド２４の先端部に装着された吸着ノズルにて吸着された部品の方向が変えられる。
【００４７】
統括制御部５４は、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０、Ｚ軸サーボ装置４１、Ｒ軸サーボ装置４２などの動作や基板コンベア１３を含む可変ストロークコンベアユニット１０などの基板搬送機構の動作を統括的に制御する処理を行うものである。実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成される。
【００４８】
記憶部５５は、統括制御部５４が行う処理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、統括制御部５４から情報が出し入れされる。画像処理部５２は、移動カメラ３１、固定カメラ２０で得られた撮像データを処理し、これにより撮像データに含まれる情報を認識して統括制御部３５に供給するものである。認識する情報については、後述する。なお、画像処理部５２も、実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成され得る。記憶部５３は、画像処理部５２が行う処理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、画像処理部５２から情報が出し入れされる。
ここで、この実施形態の実装機の動作を説明する。プリント基板Ｐを実装機に搬入する上でのシチュエーションとしては、この実装機の前工程の実装機から搬入される場合、あるいはストッカからの搬入する場合、あるいは作業者によってプリント基板Ｐが基板コンベア１３の上に載せられる場合などが考えられる。
【００４９】
この場合、制御装置５０の統括制御部５４は、Ｘ軸サーボ装置４３を制御して、基台１１に移動自在に搭載された可変ストロークコンベアユニット１０を図４の基板搬入側の端までＸ方向へ移動し可変ストロークコンベアユニット１０に備えられている基板コンベア１３を駆動して、上記いずれかの初期状態のプリント基板Ｐを基台１１へ搬入する。
【００５０】
続いて、統括制御部５４は、基台１１側に搬入されたプリント基板Ｐを可変ストロークコンベアユニット１０を移動あるいは／および基板コンベア１３のベルト１３ｂ（１３ａ）を駆動して部品装着位置のほぼ直下の位置（基板搬送位置）まで移動する。
【００５１】
続いて、この位置に移動されたプリント基板Ｐを可変ストロークコンベアユニット１０に備えられている昇降機構１２０で上昇させてプリント基板Ｐをその下方から基板バックアップ機構１３０で支持しつつさらに上昇させてクランプ機構１１０でクランプし部品装着の基準位置（高さ）で固定する。
【００５２】
そして、ヘッドユニット２３をＹ方向に移動させつつ可変ストロークコンベアユニット１０をＸ方向に移動させてプリント基板Ｐの表面上の所定の位置に部品を装着する。
【００５３】
部品が装着されたプリント基板Ｐは、昇降機構１２０により元の基板コンベア１３のベルト面の位置（基板搬送位置）に降下される。
この位置にプリント基板Ｐを降下すると、統括制御部５４は、Ｘ軸サーボ装置４３を制御して、プリント基板Ｐを、可変ストロークコンベアユニット１０と基板コンベア１３のうち少なくとも一方を移動させて、基台１１の基板搬出側の端部、あるいは次工程の実装機のコンベアにほぼ当接する位置、あるいはストッカの入口、あるいは作業者がプリント基板Ｐを取れる位置まで搬出する。
【００５４】
このようにこの実施形態の実装機によれば、ヘッドユニット２３における吸着ヘッド２４のＺ方向への駆動系をモータ１４３とラック＆ピニオン構造で実現したので、ヘッドユニット２３の構造を簡素化することができる。
また、吸着ヘッド２４を支持枠１４１にＬ型金具１５１と取付ボルト１５０で着脱自在としたことで、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４の主要部分（スプラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４９、Ｒ駆動用モータ１６１など）を支持枠１４１（ヘッドユニット２３）から容易に取り外すことができる。
具体的には、スプラインシャフト１５３の上端の係合部１５５を下へ押し下げながらシャフト支持部１７７から抜くことで、Ｌ型金具１５１を含む吸着ヘッド２４の部分（スプラインシャフト１５３、ヘッド本体部１４９など）を支持枠１４１（ヘッドユニット２３）から取り外すことができる。また、吸着ヘッド２４を取り付けるときは、上記した手順の逆の作業をすれば、吸着ヘッド２４をヘッドユニット２３に容易に取り付けることができる。移動カメラ３１は、吸着ヘッド２４に併設されているもののヘッドユニット２３の支持部材に別個に取り付けられているので、吸着ヘッド２４を取り外し再セットした際に移動カメラ３１のフォーカス調整などを行わずに済む。
この結果、ヘッドユニット２３の構造を簡素化すると共にメンテナンス性を向上することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではない。
上記実施形態では、搬入位置と搬出位置をプリント基板Ｐ１の位置を挟んで互いに反対側としたが、この他、搬入位置、搬出位置をプリント基板Ｐ２の位置（共通の位置）としても良い。
また、上記全ての実施形態の実装機において、基台１１の上方において基台１１上の各装置を覆う不図示のカバー部材が開閉可能に設けられ、開状態で各部を整備点検を可能とすると共に、閉状態で塵埃から各部が保護される。可変ストロークコンベアユニット１０は、移動可能範囲内のどの位置にあろうとも、全てがカバー部材で覆われる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ヘッドユニットにおける吸着ヘッドの上下方向への動作をモータおよびこれにより直接駆動されるラック＆ピニオンギア機構で行うようにしたので、ヘッドユニットの構造を簡素化すると共にメンテナンス性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る実装機の外観斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式的に示すＸ方向側面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る実装機の構成を模式的に示すＹ方向側面図。
【図５】この実装機の吸着ヘッドの構成示す図。
【図６】図５の吸着ヘッドを取り外した様子を示す図。
【図７】この実装機の制御系の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…可変ストロークコンベアユニット  １１…基台  １２ａ、１２ｂ…Ｘ方向案内レール  １３…基板コンベア  １３ａ、１３ｂ…ベルト  ２３…ヘッドユニット  ２４…吸着ヘッド  ３２…交換用ノズル収納部  １１０…クランプ機構１１１…ガイドプレート  １２０…昇降機構  １２２…プッシュアッププレート  １３０…基板バックアップ機構  １４１…支持枠  １４３…Ｚ方向駆動用モータ  １４５…ビス  １４７…ピニオンギヤ  １４９…ヘッド本体部  １５０…取付ボルト  １５１…Ｌ型金具  １５３…スプラインシャフト  １５５…係合部１５７…バネ  １６１…Ｒ軸駆動用モータ  １６５，１６７…プーリ  １６９…ベルト  １７１…リニアガイド  １７３…ラック部  １７５…ラック  １７７…シャフト支持部
【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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