JP2014017414A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のノズルが配置された実装ヘッドを備える電子部品実装装置において、各ノズルをノズル軸周り（θ方向）に回転させるために使用する無端ベルトの寿命を長くできるとともに、各ノズルのθ方向の位置決め精度を向上させること。
【解決手段】回転モータ１３の駆動軸１３ａに複数の駆動プーリ１４ａ，１４ｂを設け、各駆動プーリ１４ａ，１４ｂとそれぞれに対応する従動プーリ１５ａ，１５ｂとに無端ベルト１６ａ，１６ｂを架け回し、かつ、各無端ベルト１６ａ，１６ｂの内側のみが駆動プーリ１４ａ，１４ｂ及び従動プーリ１５ａ，１５ｂに接触するとともに、各無端ベルト１６ａ，１６ｂの外側に接触する固定アイドラプーリを配置しない構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＣチップ等の電子部品をプリント基板上に実装する電子部品実装装置に関する。なお、本明細書では、電子部品実装装置のことを単に実装装置ともいい、電子部品のことを単に部品ともいい、プリント基板のことを単に基板ともいう。

実装装置は、ノズルを有する実装ヘッドにより、電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成されている。

近年、実装効率向上の要請から、実装ヘッドとしては、複数のノズルを装着した多連型の実装ヘッドが用いられる場合が多い。多連型の実装ヘッドを用いることにより、実装ヘッドが部品供給部から基板との間を１回往復する１実装サイクルにおいて複数の部品を実装対象とすることができる。

このような多連型の実装ヘッドには、複数のノズルをノズル軸周り（θ方向）に回転させるノズル回転駆動機構が必要とされる（例えば特許文献１）。図５は特許文献１のノズル回転駆動機構を示す。

特許文献１においては、複数のノズル４０を２列のノズル列として配置し、この２列のノズル列の中間に複数の固定アイドラプーリ４１を配置し、無端ベルト４２の駆動歯が設けられた駆動面（内側）を回転モータの駆動軸に装着された駆動プーリ４３及び各ノズルに装着された従動プーリ４４に架け回し、前記駆動面の反対面（外側）を固定アイドラプーリ４１によってガイドするようにしている。

しかしながら、特許文献１のノズル回転駆動機構では、無端ベルトの駆動面を駆動プーリ及び従動プーリに架け回すとともに、駆動面の反対面を固定アイドラプーリによってガイドするようにしているので、無端ベルトの長手方向（回転方向）の厚みの変動の影響を受ける。すなわち、無端ベルトの長手方向の厚みには、所定の寸法公差の範囲内といえども、バラツキ（変動）がある。特許文献１では、その無端ベルトの駆動面（内側）及び反対面（外側）の両方にプーリが接触しながら無端ベルトが回転するので、無端ベルトの長手方向の厚みの変動にともない、無端ベルトの張力も変動する。無端ベルトの張力が変動すると、ノズルのθ方向の位置決め精度が低下する。

また、図５に示す例では、１本の無端ベルト４２で８本のノズル４０を回転させるようにしており、しかも無端ベルト４２は固定アイドラプーリ４１にも架け回されているので、動作時の抵抗が大きくなる。その結果、無端ベルト４２に生じる伸びが大きくなってその伸びが復元する時間も長くなり、ノズルのθ方向の位置決め精度が低下する。更に、無端ベルト４２の屈曲回数も多くなることから、無端ベルト４２の寿命が短くなる。また、実装ヘッドが部品供給部から基板との間を１回往復する１実装サイクルにおいて、８本のノズル４０のそれぞれについてθ方向の位置決めのために無端ベルト４２を回転させるので、１実装サイクルにおける無端ベルト４２の回転回数が多くなり、この点からも無端ベルト４２の寿命が短くなる。

上記特許文献１と同様に２列に配置された複数のノズルをθ方向に回転させるノズル回転駆動機構として、特許文献２には、上下２段の無端ベルトを使用し、１個の回転モータで２列のノズル列をθ方向に回転させる機構が開示されている。しかし、この特許文献２のノズル回転駆動機構においても、無端ベルトの駆動面及び反対面の両方にプーリが接触しながら無端ベルトが回転し、その屈曲回数も多いので、上記特許文献１のノズル回転駆動機構と同様の問題を有する。

特開２０１０−９３１７７号公報 特許第３６４９０９１号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数のノズルが配置された実装ヘッドを備える電子部品実装装置において、各ノズルをノズル軸周り（θ方向）に回転させるために使用する無端ベルトの寿命を長くできるとともに、各ノズルのθ方向の位置決め精度を向上させることにある。

本発明は、電子部品を吸着しプリント基板上に実装するために複数のノズルが一列又は複数列に配置された実装ヘッドと、回転モータの駆動軸に装着された駆動プーリと、各ノズルとともに回転する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け回された無端ベルトを備え、前記複数のノズルが前記回転モータの回転により、それぞれノズル軸周りに回転する電子部品実装装置において、前記駆動軸に複数の駆動プーリを設け、各駆動プーリとそれぞれに対応する一又は複数の従動プーリとに無端ベルトが架け回され、かつ、各無端ベルトの内側のみが前記駆動プーリ及び前記一又は複数の従動プーリに接触するとともに、各無端ベルトの外側に接触する固定アイドラプーリを配置しないことを特徴とするものである。

本発明では、前記駆動軸の位置を調整可能とすることが好ましい。

また、本発明では、前記無端ベルトが、前記駆動プーリと前記一又は複数の従動プーリとに架け回されたときに、前記駆動プーリあるいは前記一又は複数の従動プーリを頂点とする屈曲部の内角が全て９０°以下であることが好ましい。

本発明では、回転モータの駆動軸に複数の駆動プーリを設け、各駆動プーリとそれぞれに対応する一又は複数の従動プーリとに無端ベルトを架け回している。すなわち、一つの駆動軸に複数の無端ベルトを架け回しているので、一つの無端ベルトで回転させるノズルの本数を少なくしつつ、ノズル全部を回転させることができる。したがって、無端ベルトの動作時の抵抗を小さくでき、屈曲回数も少なくできるため、無端ベルトの寿命を長くできる。

更に、本発明では、各無端ベルトの内側のみが駆動プーリ及び従動プーリに接触するとともに、各無端ベルトの外側に接触する固定アイドラプーリを配置しないので、無端ベルトの長手方向の厚みに変動があったとしても、無端ベルトの張力が変動することはなく、各ノズルのθ方向の位置決め精度を向上させることができる。

本発明の電子部品実装装置の基本構成を示す概念図である。 図１の実装ヘッドの構成を示す図で、（ａ）は図１においてＹ方向から見た正面図、（ｂ）はその側面図である。 ノズルをθ方向に回転させるためのノズル回転駆動機構を概念的に示す平面図である。 ノズル回転駆動機構の他の例を示す平面図である。 ノズルをθ方向に回転させるための従来のノズル回転駆動機構を概念的に示す平面図である

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の電子部品実装装置の基本構成を示す概念図である。電子部品実装装置は、電子部品を吸着しプリント基板上に実装するために実装ヘッド１０を有する。実装ヘッド１０には、後述するとおり複数のノズルが上下移動可能かつノズル軸周り（θ方向）に回転可能に組み込まれている。

図１の実装装置は二つの実装ヘッド１０を備え、これらの実装ヘッド１０は、それぞれＹ方向に所定の間隔をおいて配置された一対（２本）のＸ方向ビーム２０に相対するように取り付けられている。実装ヘッド１０は、Ｘ方向ビーム２０にＸ方向に移動可能に取り付けられている。また、Ｘ方向ビーム２０は、これと直交しＸ方向に所定の間隔をおいて配置された一対（２本）のＹ方向ビーム３０間に架け渡されるとともに、Ｙ方向ビーム３０にＹ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このように、Ｘ方向ビーム２０とＹ方向ビーム３０の組合せにより、実装ヘッド１０は、水平面内でＸ方向及びＹ方向に自在に移動可能である。そして、実装ヘッド１０は、Ｘ方向及びＹ方向の移動の組合せにより、部品供給部（図示省略）に移動して電子部品を吸着し、更に実装位置に搬送されてきたプリント基板（図示省略）上の所定位置に移動してそのプリント基板上の所定位置に電子部品を実装する。

図２は、図１の実装ヘッド１０の構成を示す図で、（ａ）は図１においてＹ方向から見た正面図、（ｂ）はその側面図である。

実装ヘッド１０は、Ｘ方向と平行な一面を有する支持プレート１１を備え、１２本のノズル１２が、支持プレート１０の前記一面に沿ってＸ方向に一列に配置されている。ノズル１２は支持プレート１０に上下移動可能かつθ方向に回転可能に支持されている。

ノズル１２は、上下に伸びるシャフト１２ａを備える。シャフト１２ａの下端には部品を吸着するノズルチップ１２ｂが装着される。シャフト１２ａの上端は、シャフト１２ａがθ方向に回転可能となるようにベアリングを介してリニアモータ１２ｃの駆動シャフトに連結されている。リニアモータ１２ｃは支持プレート１１に固定され、ノズル１２（シャフト１２ａ）の上下位置を検出するためのリニアエンコーダが内蔵されている。すなわち、リニアモータ１２ｃは、リニアエンコーダによりノズル１２の上下位置を検出しながら、ノズル１２を上下移動させる。

なお、ノズル１２（シャフト１２ａ）を上下移動させる機構は、リニアモータを使用した直動アクチュエータ機構に限定されず、サーボモータを使用したボールねじ機構など、周知の機構とすることができる。

実装ヘッド１０は、ノズル１２をθ方向に回転させるために３個の回転モータ１３を備え、１個のモータ１３で４本のノズル１２を回転させるようにしている。図３は、ノズル１２をθ方向に回転させるためのノズル回転駆動機構を概念的に示す平面図である。

以下、ノズル回転駆動機構の構成を図２及び図３を参照して説明する。回転モータ１３の駆動軸１３ａには２個（上下２段）の駆動プーリ１４ａ，１４ｂが装着され、各ノズル１２には従動プーリが装着されている。各ノズル１２の従動プーリは、上下２段の駆動プーリ１４ａ，１４ｂとそれぞれ対応するように上下互い違いに配置されている。図３では、上段の駆動プーリ１４ａに対応する従動プーリを符号１５ａで示し、下段の駆動プーリ１４ｂに対応する従動プーリを符号１５ｂで示している。

上段の駆動プーリ１４ａとこれに対応する２個の従動プーリ１５ａとに無端ベルト１６ａが架け回され、下段の駆動プーリ１４ｂとこれに対応する２個の従動プーリ１５ｂとに無端ベルト１６ｂが架け回されている。すなわち、無端ベルト１６ａ，１６ｂが上下２段に配置されている。したがって、１個の回転モータ１３の駆動軸１３ａの回転により、各無端ベルト１６ａ，１６ｂを介してそれぞれ２本、計４本のノズル１２がθ方向に回転し、３個の回転モータ１３の回転により全１２本のノズル１２がθ方向に回転する。

このように、一つの駆動軸１３ａに複数（上下２段）の無端ベルト１６ａ，１６ｂを架け回しているので、一つの無端ベルトで回転させるノズル１２の本数を少なくしつつ、ノズル全部を回転させることができる。したがって、無端ベルト１６ａ，１６ｂの動作時の抵抗を小さくでき、屈曲回数も少なくできるため、無端ベルト１６ａ，１６ｂの寿命を長くできる。

本実施形態では、図３に示すように、各無端ベルト１６ａ，１６ｂの内側（駆動歯が設けられた駆動面）のみが駆動プーリ１４ａ，１４ｂ及び従動プーリ１５ａ，１５ｂに接触するとともに、各無端ベルト１６ａ，１６ｂの外側に接触する固定アイドラプーリを配置していない。したがって、無端ベルト１６ａ，１６ｂの長手方向の厚みに変動があったとしても、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力が変動することはなく、各ノズル１２のθ方向の位置決め精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、無端ベルト１６ａ（１６ｂ）は、１個の駆動プーリ１４ａ（１４ｂ）と２個の従動プーリ１５ａ（１５ｂ）とを頂点とする三角形状に架け回し、かつ各頂点の屈曲部の内角が全て９０°以下となるようにしている。このように、駆動プーリ１ａ，１４ｂ又は従動プーリ１５ａ，１５ｂを頂点とする屈曲部の内角が全て９０°以下となるようにすることで、無端ベルト１６ａ，１６ｂの内側の駆動歯と駆動プーリ１４ａ，１４ｂ及び従動プーリ１５ａ，１５ｂとの噛み合い歯数（接触角度）を十分に確保することができるので、各ノズル１２のθ方向の位置決め精度を向上させることができる。

更に、本実施形態では、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力を調整可能とするために、回転モータ１３の駆動軸１３ａ（駆動プーリ１４ａ，１４ｂ）の位置を調整可能としている。駆動軸１３ａ（駆動プーリ１４ａ，１４ｂ）の位置を調整可能とするには、最も簡単には回転モータ１３の位置を調整可能とする。回転モータ１３の位置を調整可能とするには、回転モータ１３を支持する支持台に位置調整溝を設けるなど、周知の構成を採用できる。

このように、駆動軸１３ａ（駆動プーリ１４ａ，１４ｂ）の位置を調整可能とすることで、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力及びそのバランスを調整することができ、図３に示すように張力調整のためのアイドラプーリを省略できる。

図４は、ノズル１２をθ方向に回転させるためのノズル回転駆動機構の他の例を示す。図４（ａ）のノズル回転駆動機構は、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力を調整するための可動アイドラプーリ１７を無端ベルト１６ａ，１６ｂの外側に配置し、図４（ｂ）のノズル回転駆動機構は、可動アイドラプーリ１７を無端ベルト１６ａ，１６ｂの内側に配置したものである。

図４（ａ）のように、可動アイドラプーリ１７を無端ベルト１６ａ，１６ｂの外側に配置すると、先に説明したように、無端ベルト１６ａ，１６ｂの長手方向の厚みの変動による張力の変動が懸念される。ただし、可動アイドラプーリ１７は可動であるので、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力の変動を相殺するように動かすことができる。したがって、可動アイドラプーリ１７であれば、無端ベルト１６ａ，１６ｂの外側に配置してもよい。

一方、図４（ｂ）では、可動アイドラプーリ１７を無端ベルト１６ａ，１６ｂの内側に配置しているので、無端ベルト１６ａ，１６ｂの長手方向の厚みに変動があったとしても、無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力が変動することはない。

ただし、図４（ａ）及び図４（ｂ）のように可動アイドラプーリ１７を配置すると、その配置スペースが必要で重量も増大し、更に無端ベルト１６ａ，１６ｂの張力調整の機構が複雑化するので、図３のように可動アイドラプーリは使用しないことが好ましい。すなわち、無端ベルト１６ａ，１６ｂは、駆動プーリ１４ａ，１４ｂ及び従動プーリ１５ａ，１５ｂにのみ架け回すことが好ましい。

以上の実施形態では、１個の回転モータ１３に２段の駆動プーリ１４ａ，１４ｂを設け、各駆動プーリ１４ａ，１４ｂに架け回された無端ベルト１６ａ，１６ｂでそれぞれ２本のノズル１２を回転させるようにしたが、１個の回転モータ１３に４段の駆動プーリを設け、各駆動プーリに架け回された無端ベルト（４本）でそれぞれ１本のノズルを回転させるようにしてもよい。また、１本の無端ベルトで３本以上のノズルを回転させるようにしてもよい。ただし、上述したように無端ベルトの屈曲部の内角を全て９０°以下にするには、１本の無端ベルトで回転させるノズルの本数は３本が限度であり、１本の無端ベルトで回転させるノズルの本数は３本以下が好ましく、より好ましくは本実施形態のように２本である。

また、以上の実施形態では、複数のノズル１２を一列に配置したが、複数のノズルを二列以上に配置した場合も本発明が適用可能であることは当業者に自明である。加えて、ノズルの本数が可変であることは言うまでもない。

１０ 実装ヘッド
１１ 支持プレート
１２ ノズル
１２ａ シャフト
１２ｂ ノズルチップ
１２ｃ リニアモータ
１３ 回転モータ
１３ａ 駆動軸
１４ａ，１４ｂ 駆動プーリ
１５ａ，１５ｂ 従動プーリ
１６ａ，１６ｂ 無端ベルト
１７ 可動アイドラプーリ
２０ Ｘ方向ビーム
３０ Ｙ方向ビーム

Claims (3)

1. 電子部品を吸着しプリント基板上に実装するために複数のノズルが一列又は複数列に配置された実装ヘッドと、回転モータの駆動軸に装着された駆動プーリと、各ノズルとともに回転する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとに架け回された無端ベルトを備え、前記複数のノズルが前記回転モータの回転により、それぞれノズル軸周りに回転する電子部品実装装置において、
   前記駆動軸に複数の駆動プーリを設け、各駆動プーリとそれぞれに対応する一又は複数の従動プーリとに無端ベルトが架け回され、かつ、各無端ベルトの内側のみが前記駆動プーリ及び前記一又は複数の従動プーリに接触するとともに、各無端ベルトの外側に接触する固定アイドラプーリを配置しないことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記駆動軸の位置を調整可能とした請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記無端ベルトが、前記駆動プーリと前記一又は複数の従動プーリとに架け回されたときに、前記駆動プーリあるいは前記一又は複数の従動プーリを頂点とする屈曲部の内角が全て９０°以下である請求項１又は２に記載の電子部品実装装置。

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