(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部品を位置補正するために回転させて基板に装着する部品装着ヘッドにおいて、
モータと、
前記モータに直結された減速機と、
前記ノズルが着脱されるシャフトと、
前記モータ及び前記減速機と前記シャフトを支持する支持手段と、
前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリングと、
前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、
前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する滑り軸受けとを備え、
前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸引を前記間隙を介して行う
ことを特徴とする部品装着ヘッド。
【請求項２】
着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部品を位置補正するために回転させて基板に装着する部品装着ヘッドを備えた部品装着装置において、
前記部品装着ヘッドが、
モータと、
前記モータに直結された減速機と、
前記ノズルが着脱されるシャフトと、
前記モータ及び前記減速機と前記シャフトを支持する支持手段と、
前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリングと、
前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、
前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する滑り軸受けとを備え、 前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸引を前記間隙を介して行う
ことを特徴とする部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着脱可能なノズルに電子部品等の部品を吸着し、吸着した部品を位置補正するために回転させてプリント配線板等の基板に装着する部品装着ヘッド及びそれを備えた部品装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板に電子部品を装着し、半田等で回路接続を行う実装ラインにおいては、クリーム半田印刷機、部品装着装置及びリフロー炉その他の設備がコンベアで連結されている。このような構成において、プリント配線板はコンベアにより各装置へと自動的に流されて処理される仕組みとなっている。
【０００３】
即ち、クリーム半田印刷機は、コンベア上を搬送されてきたプリント配線板上の所定位置にクリーム半田を塗布する。部品装着装置は、半田塗布後にコンベア上を搬送されてきたプリント配線板上の所定位置に所定の電子部品を装着する。そして、リフロー炉は、部品装着後にコンベア上を搬送されてきたプリント配線板上のクリーム半田を溶融・固化させて回路接続する。
【０００４】
プリント配線板に装着される電子部品としては、ＩＣや抵抗器、コネクタ等がある。部品装着装置は、これらの電子部品を部品供給部から取出し、プリント配線板まで移動させて装着するための部品装着ヘッドを備えている。
図３は、従来の部品装着ヘッドの一例を示す概略斜視図である。
この部品装着ヘッド１０は、吸着ノズル１１、スプラインシャフト１２、プーリ１３、１４、モータ１５及びベルト１６を備えている。
【０００５】
吸着ノズル１１は、図示しない真空ポンプに接続されている。スプラインシャフト１２は、一端に吸着ノズル１１が着脱可能に取り付けられている。プーリ１３は、スプラインシャフト１２の他端に嵌め込まれている。プーリ１４は、モータ１５の軸に嵌め込まれている。そして、ベルト１６が、プーリ１３、１４間に架け渡されている（特開平２−６９９９８号公報、特開平３−１３１１００号公報参照）。
【０００６】
このような構成において、その動作例を説明する。
先ず、部品装着ヘッド１０を部品供給部に移動させ、吸着ノズル１１の先端に電子部品を真空吸着させて部品供給部から取り出させる。次に、取り出した電子部品を図示しないカメラにより認識させ、所定位置との位置ズレを測定させる。
【０００７】
そして、この位置ズレに相当する分だけモータ１５を駆動させ、プーリ１３、１４及びベルト１６を介してスプラインシャフト１２及び吸着ノズル１１を回転させる。これにより、吸着ノズル１１の先端に真空吸着されている電子部品を所定位置に位置決めすることができる。その後、位置決めした電子部品をプリント配線板の所定位置に装着させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の部品装着ヘッド１０では、ベルトドライブにより電子部品の位置補正を行っているが、ベルト１６の変形により誤差が発生したり、減速比を大きくすることが難しく、電子部品の高精度な位置補正が困難であるという問題がある。
【０００９】
このため、ダイレクトドライブにより電子部品の位置補正を行う部品装着ヘッドが開発されており、上記問題を解消することができる。ところが、モータのエンコーダを小型にすると分解能も小さくなり、部品装着装置に必要な分解能を得ることができなくなるため、部品装着ヘッドの小型化が困難になるという問題がある。
【００１０】
そこで、粗調整用のモータに減速機を直結したものと、微調整用のモータにノズルシャフトを接続したものとを、フランジを介して連結した構成の部品装着ヘッドが提案されており、上記問題を解消することができる（特開平５−３３５７９７号公報参照）。ところが、単にフランジを介して連結されているため、減速機の出力軸とノズルシャフトとの同軸度の調整が難しく、電子部品の高精度な位置補正が困難であるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した事情から成されたものであり、簡易な構造で部品の位置補正を高精度に行うことができる部品装着ヘッド及び部品装着装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部品を位置補正するために回転させて基板に装着する部品装着ヘッドにおいて、モータと、前記モータに直結された減速機と、前記ノズルが着脱されるシャフトと、前記モータ及び前記減速機と前記シャフトを支持する支持手段と、前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリングと、前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する滑り軸受けとを備え、前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸引を前記間隙を介して行うことにより達成される。
【００１３】
また、上記目的は、本発明にあっては、着脱可能なノズルに部品を吸着し、吸着した部品を位置補正するために回転させて基板に装着する部品装着ヘッドを備えた部品装着装置において、前記部品装着ヘッドが、モータと、前記モータに直結された減速機と、前記ノズルが着脱されるシャフトと、前記モータ及び前記減速機と前記シャフトを支持する支持手段と、前記減速機の出力軸と前記シャフトとを連結固定するリジッドカップリングと、前記減速機の出力軸を支持する玉軸受けと、前記支持手段に取り付けられ、前記シャフトを支持する滑り軸受けとを備え、前記滑り軸受けは、所定の間隙をあけて２つ配設されており、前記部品を吸着する際のエアー吸引を前記間隙を介して行うことにより達成される。
【００１４】
上記構成によれば、モータ及び減速機とシャフト及びノズルが、連結手段を介して連結された単純な構成となるので、がたが生じる要素が少なくなり、また、減速機を備えているので、分解能が小さくなり、高精度な位置補正を行うことができる。さらに、部品点数が少なくなり、小型・軽量化及びコストダウンを図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の部品装着ヘッドの実施形態を備えた部品装着装置の実施形態を示す概略斜視図である。
この部品装着装置１００の本体１０１上には、プリント配線板（基板）５を搬送するためのコンベア１０２が配設されている。本体１０１上のコンベア１０２の両側には、主に小型の電子部品を供給するための部品供給用カセット１０３と主に大型の電子部品を供給するための部品供給用トレーユニット１０４が配設されている。
【００１７】
そして、本体１０１上方には、電子部品をプリント配線板５に装着するための部品装着ヘッド１１０、部品装着ヘッド１１０により取り出された電子部品を画像認識するためのカメラ１０５及び部品装着ヘッド１１０とカメラ１０５をＸＹ方向へ移動させるためのＸＹロボット１０６が配設されている。また、本体１０１の側には、部品装着装置１００の制御用の動作プログラム等を入力するための管理・操作用モニタ１０７が配設され、本体１０１の内部には、管理・操作用モニタ１０７から入力された動作プログラム等を実行して部品装着装置１００を制御するための制御ユニット１０８が配設されている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す部品装着ヘッド１１０の詳細を示す側面図及び一部断面側面図である。
この部品装着ヘッド１１０は、吸着ノズル１１１、シャフト１１２、連結手段１２０、減速機１１３、モータ１１４及びエンコーダ１１５等を備えている。
吸着ノズル１１１は、シャフト１１２の先端に着脱可能に取り付けられている。この吸着ノズル１１１には、先端から後端に抜ける貫通孔１１１ａが設けられている。
【００１９】
シャフト１１２は、連結手段１２０により減速機１１３の出力軸１１３ａと連結されている。このシャフト１１２は、減速機１１３の出力軸１１３ａと同一径となるように形成されていると共に、先端から中央部の側面に抜ける貫通孔１１２ａが設けられている。
減速機１１３は、モータ１１４に直結されている。そして、モータ１１４には、エンコーダ１１５が装着されている。これにより、減速機１１３の出力軸１１３ａにおけるエンコーダ１１５の位置検出分解能を、減速機１１３の減速比分だけ小さくすることができる。
【００２０】
連結手段１２０は、モータベース（支持手段）１２１、リジッドカップリング１２２、滑り軸受け１２３、玉軸受け１２４を備えている。
モータベース１２１は、平板の両端に側壁１２１ａ、１２１ｂが立設された形状に形成されている。一方の側壁（上側壁）１２１ａが減速機１１４とそれに連なるモータ１１５及びエンコーダ１１６を支持しており、他方の側壁（下側壁）１２１ｂがシャフト１１２を支持している。
【００２１】
上側壁１２１ａには、減速機１１３の出力軸１１３ａが貫通する穴１２１ｃが設けられている。下側壁１２１ｂには、上側壁１２１ａに設けられた穴１２１ｃと同軸であって、シャフト１１２が貫通する穴１２１ｄが設けられている。各穴１２１ｃ、１２１ｄは、同軸度を高めるため、同時加工により形成されている。
【００２２】
さらに、上側壁１２１ａと減速機１１３には、上側壁１２１ａに減速機１１３を減速機取付ネジ１２１ｅにより取り付けたときに、各穴１２１ｃ、１２１ｄに貫通された減速機１１３の出力軸１１３ａとシャフト１１２が同軸となるように、減速機取付ネジ穴１２１ｆ、１１３ｂが設けられている。また、下側壁１２１ｂには、側面から穴１２１ｄに通じる貫通孔１２１ｇが設けられており、この貫通孔１２１ｇにはエア継手１１６が配設されている。
【００２３】
リジッドカップリング１２２は、円筒状に形成されている。シャフト１１２と減速機１１３の出力軸１１３ａが、リジッドカップリング１２２の両端側からそれぞれ嵌め込まれている。そして、シャフト１１２と減速機１１３の出力軸１１３ａは、リジッドカップリング１２２の側面に取付けられているシャフト取付ネジ１２２ａと出力軸取付ネジ１２２ｂにより固定されている。
【００２４】
これにより、シャフト１１２と減速機１１３の出力軸１１３ａの偏芯を小さくすることができる。尚、リジッドカップリング１２２の代わりにオルダム式の継手を用いることにより、シャフト１１２と減速機１１３の出力軸１１３ａの偏芯を吸収することができる。
【００２５】
滑り軸受け１２３は、樹脂で成り、フランジ部１２３ａとボス部１２３ｂを有する円筒状に形成されている。２つの滑り軸受け１２３のボス部１２３ｂが、モータベース１２１の下側壁１２１ｂに設けられている穴１２１ｄの両端側からそれぞれ嵌め込まれている。そして、シャフト１１２が、各滑り軸受け１２３の内径部を貫通するように嵌め込まれている。
【００２６】
このとき、各滑り軸受け１２３のボス部１２３ｂは間隙をあけて嵌め込まれており、各ボス部１２３ｂの端面と穴１２１ｄの内壁とシャフト１１２の外周面により、モータベース１２１の下側壁１２１ｂに設けられている貫通孔１２１ｇとシャフト１１２に設けられている貫通孔１１２ａを繋ぐ円筒状の空間部１２１ｈが形成されている。
【００２７】
これにより、吸着ノズル１１１の貫通孔１１１ａとシャフト１１２の貫通孔１１２ａと下側壁１２１ｂの貫通孔１２１ｇが繋がるので、エア継手１１６を介してエア吸引することにより、吸着ノズル１１１の先端で電子部品を吸着することが可能となる。また、空間部１２１ｈが円筒状であるため、シャフト１１２が回転しても貫通孔１１２ａは常に空間部１２１ｈに位置しており、エア吸引を妨げることはない。
【００２８】
このようなシャフト１１２を支持する支持機能とエア漏れを防ぐパッキング機能を有する滑り軸受け１２３を別部品として使用しているため、モータベース１２１に複雑な溝加工等を施す必要がなくなり、小型化が容易となる。また、樹脂製の滑り軸受け１２３は多少変形するので、シャフト１１２と減速機１１３の出力軸１１３ａが例え偏芯していても、その偏芯を吸収することができる。
【００２９】
尚、滑り軸受け１２３をゴム等で形成することにより、パッキング機能を更に高めることができ、また、金属等で形成することにより、耐久性を向上させることができる。また、滑り軸受け１２３の代わりに玉軸受けを用いることにより、支持機能を更に高めることができる。
玉軸受け１２４は、減速機１１３内で減速機１１３の出力軸１１３ａを支持するように配設されている。
【００３０】
このような構成において、その動作例を図１及び図２を参照して説明する。
先ず、プリント配線板５をコンベア１０２の基板搬入口１０２ａから搬入して装着位置１０２ｂに位置決めする。次に、ＸＹロボット１０６により部品装着ヘッド１１０を部品供給用カセット１０３又は部品供給用トレーユニット１０４の部品供給部に移動させる。そして、部品装着ヘッド１１０をＺ方向に下降させ、吸着ノズル１１１の先端に電子部品を真空吸着させて部品供給部から取り出させる。
【００３１】
その後、部品装着ヘッド１１０をＺ方向に上昇させ、ＸＹロボット１０６により部品装着ヘッド１１０をプリント配線板５上の所定位置に移動させる。この間に、取り出した電子部品をカメラにより認識させ、所定位置との位置ズレを測定させる。そして、この位置ズレに相当する分だけモータ１１４を駆動させ、減速機１１３、リジッドカップリング１２２及びシャフト１１２を介して吸着ノズル１１１を回転させる。これにより、吸着ノズル１１１の先端に真空吸着されている電子部品を所定位置に位置決めすることができる。
【００３２】
そして、部品装着ヘッド１１０をＺ方向に下降させ、電子部品をプリント配線板５上の所定位置に装着させた後、電子部品を吸着ノズル１１１の先端から開放させる。以降、同様の動作により、次の電子部品の装着を制御する。そして、全ての電子部品の装着が完了したプリント配線板５をコンベア１０２の基板搬出口１０２ｃから搬出させ、次の工程へ搬送する。
【００３３】
尚、上述した実施形態では、１台の部品装着ヘッド１１０を備えた部品装着装置１００について説明したが、複数台の部品装着ヘッド１１０を並列もしくは環状に設置した部品装着装置としても良い。また、エンコーダ１１５をモータ１１４側に配設せずに、減速機１１３の出力側に配設し、フルクローズド制御を行うようにしても良い。また、モータ１１４から減速機１１３への動力伝達はベルトで行い、減速機１１３と吸着ノズル１１１を直結させるようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、簡易な構造で部品の位置補正を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着ヘッドの実施形態を備えた部品装着装置の実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１に示す部品装着ヘッド１１０の詳細を示す側面図及び一部断面側面図。
【図３】従来の部品装着ヘッドの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
５・・・プリント配線板、１００・・・部品装着装置、１０１・・・本体、１０２・・・コンベア、１０３・・・部品供給用カセット、１０４・・・部品供給用トレーユニット、１０５・・・カメラ、１０６・・・ＸＹロボット、１０７・・・管理・操作用モニタ、１０８・・・制御ユニット、１１０・・・部品装着ヘッド、１１１・・・吸着ノズル、１１１ａ・・・貫通孔、１１２・・・シャフト、１１２ａ・・・貫通孔、１１３・・・減速機、１１３ａ・・・出力軸、１１３ｂ・・・減速機取付ネジ穴、１１４・・・モータ、１１５・・・エンコーダ、１１６・・・エア継手、１２０・・・連結手段、１２１・・・モータベース（支持手段）、１２１ａ・・・上側壁、１２１ｂ・・・下側壁、１２１ｃ、１２１ｄ・・・穴、１２１ｅ・・・減速機取付ネジ、１２１ｆ・・・減速機取付ネジ穴、１２１ｇ・・・貫通孔、１２１ｈ・・・空間部、１２２・・・リジッドカップリング、１２２ａ・・・シャフト取付ネジ、１２２ｂ・・・出力軸取付ネジ、１２３・・・滑り軸受け、１２３ａ・・・フランジ部、１２３ｂ・・・ボス部、１２４・・・玉軸受け
【図１】
0004224742.tif 000002
【図２】
0004224742.tif 000003
【図３】
0004224742.tif 000004