JP3745479B2 - Air supply circuit for surface mounters - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品供給部と部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、エアシリンダにより駆動されて昇降する部品吸着用の複数のノズル部材を備えた表面実装機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、部品供給部と所定の作業位置に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能とされたヘッドユニットに、部品吸着用のノズル部材を昇降かつ回転可能に装備し、上記ノズル部材に供給される負圧により電子部品を吸着するようにし、部品供給部から部品を吸着した後にヘッドユニットをプリント基板上に移動させて部品を装着するようにした表面実装機は一般に知られている。この実装機において、上記ヘッドユニットに装備されるノズル部材は、部品吸着時及び部品装着時に昇降駆動手段により昇降される。
【0003】
昇降駆動手段としては、サーボモータによりボールねじ等を介してノズル部材を昇降させるようにしたものと、エアシリンダによりノズル部材を昇降させるようにしたものとがあるが、ヘッドユニットのコンパクト化といった観点から、エアシリンダを用いてノズル部材昇降用の駆動系統を構成する実装機が多い。
【0004】
特に、実装効率を高めるべくヘッドユニットに多数のノズル部材を装備する実装機では、各ノズル部材に対してそれぞれサーボモータを設けることはスペース等の面で困難であることから、各ノズル部材を個別に駆動する駆動手段としてはエアシリンダが有効となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにヘッドユニットに多数のノズル部材を搭載し、各ノズル部材をそれぞれエアシリンダを用いて昇降させるようにした実装機では、各エアシリンダがエア給排のための切替えバルブ等を介して共通のエア供給管に並列的に接続され、このエア供給管がエア供給源に接続されるようにエア供給回路が構成されている場合が多い。
【0006】
このようなエア回路では、切替えバルブがオンされるとエアシリンダにエアが供給されてピストンが押し下げられ、これによりノズル部材が下降させられる一方、切替えバルブがオフに切替えられると、シリンダ内のエアが外部に排出されつつ例えばスプリングの付勢力によってノズル部材が上昇させられる。
【0007】
ところで、このような実装機(例えば12本のノズル部材を搭載した実装機)では、いずれか一つのノズル部材を作動させる場合には、図9(a)に示すようにエアシリンダに略一定圧のエアが供給されて適切なノズル昇降動作が行われるものの、例えば、複数のノズル部材を同時に作動させる場合には、図9(b)に示すように各エアシリンダへの供給エア圧が低下する傾向にある(図9(b)は全てのノズル部材を作動させた場合)。そのため、複数のノズル部材を同時に作動させる場合には、一つのノズル部材を作動させる場合に比べて各ノズル部材の下降速度が低下するといった事態を招いており、このような下降速度の低下は、同時作動させるノズル部材の数が多くなるに連れて遅くなる傾向にある。
【0008】
しかし、近年では、多数のノズル部材をヘッドユニットに搭載し、同時に複数のノズル部材を作動させて多数の部品を同時に吸着することによってサイクルタイムを短縮することが考えられており、このような実装機においては上記のような現象は不都合である。
【0009】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、エアシリンダ駆動により昇降する多数のノズル部材を備えた実装機において、同時作動させるノズル部材の数に拘らずノズル部材を一定速度で昇降させることができる表面実装機のエア供給回路を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るエア供給回路は、移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用の複数のノズル部材と、各ノズル部材を昇降駆動させるエアシリンダとを備えた表面実装機において、上記エアシリンダ駆動用のエアを供給するエア供給源と、このエア供給源に接続されるエア供給路と、このエア供給路から分岐して各エアシリンダにそれぞれ接続される単位供給路と、エア供給路における上記単位供給路の分岐部分より上流側に配置されるエアタンクとが設けられ、少なくともエアタンクを含む部分から下流側の供給路が上記ヘッドユニットに搭載されているものである。
【0011】
このエア供給回路の構成によれば、エア供給源から供給されるエアがエアタンクに蓄積されるため、複数のノズル部材を同時に作動させる場合でも、各エアシリンダに対して要求エア圧に見合う充分なエアを供給することが可能となる。
【0012】
特に、エアタンクを含む部分より下流側の供給路がヘッドユニットに設けられることにより、エアタンクからエアシリンダまでの経路を短くすることができ、これにより各エアシリンダに対するエアタンクのエア蓄積効果が有効に働くことになる。
【0013】
請求項2に係るエア供給回路は、請求項1記載のエア供給回路において、エア供給源の出力エア圧がエアシリンダの要求エア圧より高く設定されるとともに、エア供給路におけるエアタンクの上流側に、エア供給源からの出力エア圧をエアシリンダの要求エア圧まで低下させるレギュレータが設けられているものである。
【0014】
このエア供給回路の構成によれば、エアシリンダに対して定圧のエアを安定して供給し易くなり、より確実にノズル昇降速度を適正に保つことが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は本発明に係る表面実装機(以下、実装機と略す)の平面図、図2は同正面図、図3は同側面図である。この図において、基台1上にはコンベア2により構成される搬送ラインLが設けられ、プリント基板3がこの搬送ラインLに沿って搬送されて所定の作業位置に保持されるようになっている。
【0017】
搬送ラインLの上方には、後に詳述する部品装着用の2つのヘッドユニット5A,5Bが装備され、これらのヘッドユニット5A,5BがそれぞれX軸方向(搬送ラインLの方向)に移動することができるようになっている。
【0018】
すなわち、搬送ラインLの上方には、X軸方向に延びる一対の支持部材6が配設され、図2に示すように、各支持部材6にX軸方向に延びる一対の固定レール4Aと、X軸サーボモータ7により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール4Aにヘッドユニット5Aが移動自在に装着されるとともに、このヘッドユニット5Aに設けられたナット部分9(図5に示す)が上記ボールねじ軸8に螺合している。そして、X軸サーボモータ7の作動によりボールねじ軸8が回転することによりヘッドユニット5AがX軸方向に移動することができるようになっている。
【0019】
なお、以上は一方のヘッドユニット5Aの駆動系についての説明であるが、他方のヘッドユニット5Bの駆動系も同様の構成となっており、ここでは説明を省略する。
【0020】
一方、図1に示すように、上記支持部材6の外側方であって、前記搬送ラインLに対して点対称的な位置には、プリント基板3の上記作業位置となる作業ステーション10A,10Bが設けられ、各作業ステーション10A,10Bにそれぞれプリント基板3を保持する基板保持装置11A,11Bが装備されるとともに、これら各作業ステーション10A,10BがY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動することができるようになっている。
【0021】
すなわち、搬送ラインLに対して点対称的な位置には、それぞれ上記基台1上にY軸方向に延びる固定レール12A,12Bと、Y軸サーボモータ13により回転駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記固定レール12A,12B上に作業ステーション10A,10Bがそれぞれ移動自在に装着されるとともに、これら作業ステーション10A,10Bに設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ13の作動によりボールねじ軸14が回転することにより作業ステーション10A,10BがそれぞれY軸方向に移動することができるようになっている。
【0022】
また、図3に示すように、上記搬送ラインLの上方には、詳しく図示していないが、搬送ラインLと作業ステーション10A,10Bとの間でプリント基板3を受け渡すための移載装置15が設けられている。
【0023】
さらに、図1に示すように、各作業ステーション10A,10Bのそれぞれ両側には部品供給部16A,16B及び17A,17Bがそれぞれ配置されている。これらの部品供給部16A,16B及び17A,17Bには、多数列のテープフィーダ18が備えられており、各テープフィーダ18はそれぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるようになっているとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式の送り機構が具備され、ヘッドユニット5A,5Bにより部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に繰り出されるようになっている。
【0024】
図4〜図6は、上記ヘッドユニット5Aの構造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニット5Aには、部品を吸着するためのノズル部材20が具備され、本実施形態では12本のノズル部材20がX軸方向に整列した状態で配設されている。さらにヘッドユニット5Aには、上記各ノズル部材20を昇降させる昇降駆動機構と、各ノズル部材を回転させる回転駆動機構と、各ノズル部材20に部品吸着用の負圧を供給する負圧供給系統等が具備されている。
【0025】
上記昇降駆動機構は、各ノズル部材20を同時に上下動させる1個の全体上下動用サーボモータ21と、各ノズル部材20を個別に一定ストロークだけ昇降させる所定数(12個)のエアシリンダ25とを有しており、上記サーボモータ21とエアシリンダ25とを併用することにより各ノズル部材20を所定の上昇位置と下降位置とにわたって昇降させるように構成されている。また、図示を省略しているが、回転駆動機構は1個の回転用サーボモータを有し、このサーボモータによりベルト伝動機構からなる動力伝達手段を介して各ノズル部材20を回転させるように構成されている。
【0026】
上記ヘッドユニット5Aの構造をより具体的に説明すると、ヘッドユニット本体24には、図5に示すように、上記ノズル部材20及びエアシリンダ25等を保持するハウジング22がレール19を介して上下動可能に取付けられているとともに、その上方に上下動用サーボモータ21が取付けられ、このサーボモータ21の駆動によるボールねじ23の正逆回転に伴いハウジング22を上下動させるようになっている。
【0027】
上記各ノズル部材20は、図6に示すように、中空のノズルシャフト20aと、これに取付けられるノズルホルダ20bと、その下端に着脱自在に装着されるノズル20cとから構成され、このノズル部材20がノズルガイド26を介して上記ハウジング22に上下動及び回転可能に取付けられている。つまり、ハウジング22にノズルガイド26が回転可能に取付けられ、このノズルガイド26に上記ノズルシャフト20aが上下動可能に嵌合されている。
【0028】
ノズルシャフト20aには、その略中間部分にベアリング27が固定されるとともに、その下方部分には上記ノズルガイド26との間にスプリング28が装着されており、このスプリング28によりベアリング27を介してノズルシャフト20aが上方に付勢されるようになっている。
【0029】
また、各ノズル部材20のノズルシャフト20aに対向する位置には、ハウジング22に下降端センサ29が取付けられており、ノズルシャフト20aの下降に伴ってセンサ29が上記ベアリング27を検出することによってノズルシャフト20aが下降端位置に到達したことが検知されるようになっている。
【0030】
上記ハウジング22の前面側におけるノズル部材配設箇所の上方には、上記各エアシリンダ25と、各エアシリンダ25に対するエア給排系統が設けられており、上記各ノズル部材20のノズルシャフト上端がそれぞれ対応するエアシリンダ25の内部に挿入されている。上記エア給排系統は、後に詳述するように、各エアシリンダ25に対するエアの給排を切替えるエアシリンダ駆動用のソレノイドバルブ46を有しており、これらソレノイドバルブ46がエア供給源40(図7に示す)に接続されている。
【0031】
各エアシリンダ25は、その内部にピストン30を備えるとともに、このピストン30の上方及び下方に圧力室31,32を有し、これらの圧力室31,32がポート33,34を介してエア給排系統の通路に接続されている。そして、上側圧力室31にエアが供給されつつ下側圧力室32からエアが排出されるときにはピストン30が下降し、逆に下側圧力室32にエアが供給されつつ上側圧力室31からエアが排出されるときにはピストン30が上昇するようになっている。
【0032】
また、上記エアシリンダ25の内部においてその上端部には、ピストン33の昇降ストロークよりも長い筒状のスリーブ35が固定的に設けられており、このスリーブ35がピストン30の上端部に挿入されている。そして、エアシリンダ25の上部にキャップ36が装着され、このキャップ36内に後述する負圧供給系統に接続される通路37が形成されるとともに、この通路37が上記スリーブ35に連通している。これにより実装機の駆動時には、キャップ36の通路37,スリーブ35、ノズルシャフト20a及びノズルホルダ20bを通じてノズル20cの先端に部品吸着用の負圧が供給されるようになっている。
【0033】
なお、以上は一方のヘッドユニット5Aの構成であるが、他方のヘッドユニット5Bも同様の構成となっており、従ってここでは説明を省略する。
【0034】
図7は上記エアシリンダ25に対するエア給排系統及び各ノズル部材20に対する負圧供給系統を示している。
【0035】
エアシリンダ25に対するエア給排系統は、同図に示すようにエア供給源40で発生したエアをエア供給路41及び各ソレノイドバルブ46を介して各エアシリンダ25に供給するように構成されている。各ソレノイドバルブ46は、各エアシリンダ25に接続される単位供給路に配設され、各ソレノイドバルブ46とエアシリンダ25との間には、エアシリンダ25の下側圧力室32に通じる下側圧力室用エア通路47と、上側圧力室31に通じる上側圧力室用エア通路48とが設けられており、各ソレノイドバルブ46は、下側圧力室用エア通路47をエア供給源40に接続するとともに上側圧力室用エア通路48を図外のエア排気通路を介して大気に開放する上昇駆動状態と、上側圧力室用エア通路48をエア供給源40に接続するとともに下側圧力室用エア通路47をエア排気通路を介して大気に開放する下降駆動状態とに切替可能となっている。
【0036】
上記エア供給路41には、その上流側から順に減圧バルブ(レギュレータ)43、圧力計44及びエアタンク45が設けられているとともに、エアタンク45よりも下流側の部分はループ状の通路とされ、このループ状の通路に対して上記各ソレノイドバルブ46が並列に接続されている。
【0037】
すなわち、高圧力のエアをエア供給源40で発生させて、減圧バルブ43を介して要求圧力までエア圧を下げて各エアシリンダ25に供給することにより定圧のエアを安定して供給できるようになっているとともに、エアタンク45を設けてエアを蓄積させることによって、複数のエアシリンダ25を同時に作動させる場合でも、要求圧力に見合う充分なエアを各エアシリンダ25に供給できるようになっている。特に、同図に示すエア給排系統のうちエアタンク45以降の部分は上記ヘッドユニット5A,5Bに一体に搭載されており、このようにエアタンク45以降の経路とエアシリンダ25とが近接されることにより、エアタンク45によるエアの蓄積効果が有効に働くようにされている。
【0038】
また、各ソレノイドバルブ46をエア供給路41のループ状の通路部分に接続することにより複数のエアシリンダ25を同時に作動させる場合でも、各エアシリンダ25に対して均等のエアが供給され得るようになっている。
【0039】
一方、各ノズル部材20に対する負圧供給系統は、真空発生器50で発生された負圧を負圧供給路51及びソレノイドバルブ52を介して各ノズル部材20に、正確にはエアシリンダ25に装着されたキャップ36の上記通路37に供給するように構成されている。各ソレノイドバルブ52とノズル部材20との間には負圧通路53が設けられており、各ソレノイドバルブ52は、負圧通路53を真空発生器50に接続する状態と、負圧通路53を図外の通路を介して大気に開放する状態とに切替可能となっている。
【0040】
上記負圧供給路51は同図に示すようにループ状の通路を有しており、各ソレノイドバルブ52がこのループ状の通路部分で負圧供給路51に接続されることにより、複数のノズル部材20に同時に負圧を供給する場合でも、各エアシリンダ25に対して均等の負圧が供給され得るようになっている。
【0041】
なお、図4及び図5において55は、プリント基板3に設けられたフィデューシャルマークを認識するためのカメラであり、ヘッドユニット本体5aの一側部に取付けられている。
【0042】
次に上記実装機の作用効果について説明する。
【0043】
以上のように構成された実装機において実装動作が開始されると、先ず、搬送ラインLに沿ってプリント基板3が図1の矢印方向(左方向)に向かって最初の作業ステーション10Aの手前まで搬送され、ここで、プリント基板3が上記移載装置15により作業ステーション10Aの基板保持装置11Aに移載されて保持される。
【0044】
そして、ヘッドユニット5Aが部品供給部16A又は16Bの上方に配置配置され、部品の吸着を行なうべきノズル部材20に対応するエアシリンダ25において上側圧力室31にエアが供給されつつ下側圧力室32からエアが排出されるとともに、真空発生器50で生成された負圧が所定のタイミングでノズル部材20内に供給される。これによりピストン30が下降させられてベアリング27を下方に押圧することにより、ピストン30とノズルシャフト20aが一体に下降端位置まで変位させられて部品の吸着が行われる。また、このようなエアシリンダ25の作動に加えて上下動用サーボモータ21が作動させられることにより、下降端位置が調整される。
【0045】
その後、上記エアシリンダ25へのエアの給排が切換えられて下側の圧力室32にエアが供給されつつ上側の圧力室31からエアが排出されることによりピストン30が上昇させられるとともに、上記スプリング28の付勢力によりノズルシャフト20aがピストン30に追従して上昇端位置まで上昇させられる。
【0046】
こうして各ノズル部材20毎に上述のような部品吸着動作が行われることによって、順次各ノズル部材20によって部品の吸着が行われ、可能な場合には、複数のノズル部材20により同時に部品の吸着が行われる。
【0047】
なお、このように複数のノズル部材20を作動させる場合には、各エアシリンダ25への供給エア量の不足に起因したノズル下降速度の低下が懸念されるところであるが、この実装機では上述のようにエア給排系統にエアタンク45が設けられてエアが蓄積されるようになっているため、要求圧力に見合った充分なエアを各エアシリンダ25に供給することができる。
【0048】
例えば、図8(a)は、上記実装機において一つのノズル部材20を作動させた場合のエアシリンダ25への供給エア圧の経時変化を示し、また、図8(b)は、全てのノズル部材20を同時に作動させた場合のエアシリンダ25の供給エア圧の経時変化を示しているが、これらの図からも、全てのノズル部材20を作動せる場合であっても著しいエア圧の低下はみられないことが考察できる。
【0049】
そのため、複数のノズル部材20を作動させる場合でも、一つのノズル部材20を作動させる場合と略同一の速度で各ノズル部材20を昇降させることができる。
【0050】
こうして部品供給部16A,16Bからの部品の取出しが完了すると、ヘッドユニット5AがX軸方向に移動させられつつ、作業ステーション10AがY軸方向に移動させられることによって、吸着部品がプリント基板3の所定の装着位置上方に移動させられ、上記部品吸着時と同様、上下動用サーボモータ21及びエアシリンダ25の作動によりノズル部材20が昇降させられるとともに、ノズル部材20が下降端に達するタイミングでノズル部材20への負圧の供給が遮断され、これによって部品がプリント基板3に装着される。この際、ノズル部材20の下降前、あるいは下降後に上記回転駆動機構の回転用サーボモータが駆動されることによりノズル部材20が回転させられ、これにより部品の回転方向の位置決めが行われる。
【0051】
そして、作業ステーション10A上で上記作業が繰り返され、プリント基板3の例えば半分の領域について部品の装着が完了すると、上記移載装置15によりプリント基板3が作業ステーション10Aから作業ステーション10Bの基板保持装置11Bに移載されて保持され、部品供給部17A,17Bからの部品の供給を受けながら、ヘッドユニット5B及び作業ステーション10Bの移動に伴いプリント基板3の残りの領域について部品の装着が行われる。そして、最終的に全ての部品の装着が完了すると、移載装置15によりプリント基板3が搬送ラインL上に搬出される。
【0052】
以上説明したように、この実装機によれば、エア給排系統に設けられたエアタンク45にエアが蓄積され、これによって複数のノズル部材20を同時作動させる場合でも各エアシリンダ25に充分なエアを供給することできるようになっているため、複数のノズル部材20を作動させる場合でも、一つのノズル部材20を作動させる場合と略同一のノズル昇降速度でもって部品の吸着を行うことができる。従って、複数のノズル部材を作動させた場合と一つのノズル部材を作動させた場合とでノズル昇降速度が異なる従来のこの種の実装機に比べると、より効率良く部品の実装を行うことができる。
【0053】
なお、実装機やエア給排系統等の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0054】
例えば、上記実施形態の実装機では、エア給排系統のうちエアタンク45を含むそれ以降の部分を上記ヘッドユニット5A,5Bに搭載してエアタンク45とエアシリンダ25を近設するようにしているが、エアタンク45を基台1や支持部材11等に設置することも考えられ、このようにすればヘッドユニット5A,5Bの重量を軽減することができる点で有利である。しかし、エアタンク45からエアシリンダ25までの経路をできるだけ短くする方が、各エアシリンダ25に対するエアタンク45のエア蓄積効果が有効に働くため、複数のノズル部材を同時作動させる際の昇降速度を重視する場合には、上記実施形態のようにエアタンク45を含むそれ以降のエア供給系統をヘッドユニット5A,5Bに搭載するのが有効である。
【0055】
また、エアタンク45の形状や容積等の具体的な要件については特に説明していないが、これらの要件は、ノズル部材20の数、エアシリンダ25の要求圧力等を考慮して適宜設定するようにすればよい。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエア供給回路は、ヘッドユニットに複数のノズル部材を備え、各ノズル部材をエアシリンダ駆動により昇降させる表面実装機において、エア供給源に接続されるエア供給路から分岐する単位供給路を介してエアシリンダにエアを供給するとともに、エア供給路における単位供給路の分岐部分より上流側にエアタンクを設けてエア供給源から供給されるエアをエアタンク内に蓄積するようにしたので、複数のノズル部材を同時に作動させる場合でも、各エアシリンダに対して充分なエアを供給することができる。
【0057】
そのため、複数のノズル部材を同時に作動させる場合でも、一つのノズル部材を作動させる場合と同一のノズル昇降速度でもって部品の吸着を行うことができる。従って、従来のこの種の実装機に比べると、より効率良く部品を実装することができる。
【0058】
特に、上記のエア供給回路において、エア供給源の出力エア圧をエアシリンダの要求エア圧より高く設定するとともに、エア供給路のエアタンクの上流側にエア供給源からの出力エア圧をエアシリンダの要求エア圧まで低下させるレギュレータを設けるようにすれば、各エアシリンダに対して定圧のエアを安定して供給でき、よりノズル昇降速度を適正に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による表面実装機全体の概略平面図である。
【図2】上記表面実装機を示す正面図である。
【図3】上記表面実装機を示す側面図である。
【図4】上記実装機におけるヘッドユニットの構成を示す正面図である。
【図5】上記ヘッドユニットの側面図である。
【図6】ノズル部材及びその昇降駆動機構を示す要部断面図である。
【図7】エアシリンダに対するエア供給系統及びノズル部材に対する負圧供給系統の回路図である。
【図8】(a)(b)はエアシリンダへの供給エア圧の経時変化を示す図で、(a)は一つのノズル部材を作動させた場合の当該ノズル部材に対応するエアシリンダへの供給エア圧、(b)は全てのノズル部材を同時に作動させた場合のエアシリンダへの供給エア圧を示す図ある。
【図9】(a)(b)は従来の実装機におけるエアシリンダへの供給エア圧の経時変化を示す図で、(a)は一つのノズル部材を作動させた場合の当該ノズル部材に対応するエアシリンダへの供給エア圧、(b)は全てのノズル部材を同時に作動させた場合のエアシリンダへの供給エア圧を示す図ある。
【符号の説明】
5A,5B ヘッドユニット
20 ノズル部材
25 エアシリンダ
30 ピストン
31 上側圧力室
32 下側圧力室
40 エア供給源
41 エア供給路
43 減圧バルブ
44 圧力計
45 エアタンク
46 ソレノイドバルブ
47 下側圧力室用エア通路
48 上側圧力室用エア通路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface mounter including a plurality of nozzle members for adsorbing components that are driven by an air cylinder and moved up and down on a head unit that can move between a component supply unit and a component mounting unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a head unit that is movable between a component supply unit and a printed circuit board that is positioned at a predetermined work position is equipped with a component suction nozzle member that can be moved up and down, and is supplied to the nozzle member. 2. Description of the Related Art Generally, a surface mounter that sucks an electronic component with a negative pressure and moves the head unit onto a printed circuit board after the component is sucked from a component supply unit is mounted. In this mounting machine, the nozzle member provided in the head unit is moved up and down by the lift drive means at the time of component adsorption and component mounting.
[0003]
As the raising / lowering drive means, there are a servo motor that raises and lowers the nozzle member via a ball screw or the like, and an air cylinder that raises and lowers the nozzle member. Therefore, there are many mounting machines that constitute a drive system for raising and lowering the nozzle member using an air cylinder.
[0004]
In particular, in a mounting machine equipped with a large number of nozzle members in the head unit in order to improve mounting efficiency, it is difficult to provide a servo motor for each nozzle member in terms of space, etc. An air cylinder is effective as a driving means for driving the motor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the mounting machine in which a large number of nozzle members are mounted on the head unit as described above and each nozzle member is moved up and down using an air cylinder, each air cylinder is connected via a switching valve for air supply / discharge. In many cases, the air supply circuit is configured to be connected in parallel to a common air supply pipe, and the air supply pipe is connected to an air supply source.
[0006]
In such an air circuit, when the switching valve is turned on, air is supplied to the air cylinder and the piston is pushed down, thereby lowering the nozzle member, while when the switching valve is switched off, For example, the nozzle member is raised by the biasing force of a spring while being discharged to the outside.
[0007]
By the way, in such a mounting machine (for example, a mounting machine in which 12 nozzle members are mounted), when any one of the nozzle members is operated, a substantially constant pressure is applied to the air cylinder as shown in FIG. For example, when a plurality of nozzle members are operated simultaneously, the supply air pressure to each air cylinder decreases as shown in FIG. 9B. There is a tendency (FIG. 9B shows a case where all the nozzle members are operated). Therefore, when operating a plurality of nozzle members at the same time, it causes a situation in which the lowering speed of each nozzle member is lower than when operating a single nozzle member. As the number of nozzle members operated simultaneously increases, it tends to become slower.
[0008]
However, in recent years, it has been considered to shorten the cycle time by mounting a large number of nozzle members on the head unit and simultaneously operating a plurality of nozzle members to suck a large number of parts. In a machine, the above phenomenon is inconvenient.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problem, and in a mounting machine having a large number of nozzle members that are moved up and down by air cylinder drive, the nozzle members are moved at a constant speed regardless of the number of nozzle members that are operated simultaneously. An object of the present invention is to provide an air supply circuit for a surface mounter that can be moved up and down.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an air supply circuit comprising: a movable head unit having a plurality of nozzle members for sucking parts; and an air cylinder that drives the nozzle members to move up and down. An air supply source for supplying air, an air supply passage connected to the air supply source, a unit supply passage branched from the air supply passage and connected to each air cylinder, and the unit in the air supply passage An air tank disposed upstream of the branch portion of the supply path is provided, and a supply path downstream from at least a portion including the air tank is mounted on the head unit.
[0011]
According to the configuration of the air supply circuit, air supplied from the air supply source is accumulated in the air tank. Therefore, even when a plurality of nozzle members are operated simultaneously, each air cylinder is sufficient to meet the required air pressure. It becomes possible to supply air.
[0012]
In particular, by providing the head unit with a supply path downstream from the portion including the air tank, the path from the air tank to the air cylinder can be shortened, and the air storage effect of the air tank for each air cylinder thus works effectively. It will be.
[0013]
An air supply circuit according to a second aspect is the air supply circuit according to the first aspect, wherein the output air pressure of the air supply source is set higher than the required air pressure of the air cylinder, and on the upstream side of the air tank in the air supply path. A regulator is provided for reducing the output air pressure from the air supply source to the required air pressure of the air cylinder.
[0014]
According to the configuration of this air supply circuit, it becomes easy to stably supply a constant pressure of air to the air cylinder, and the nozzle ascending / descending speed can be maintained more reliably.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1 is a plan view of a surface mounter (hereinafter abbreviated as a mounter) according to the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a side view thereof. In this figure, a conveying line L constituted by a conveyor 2 is provided on a base 1, and the printed circuit board 3 is conveyed along the conveying line L and held at a predetermined work position. .
[0017]
Above the transport line L, two head units 5A and 5B for mounting components, which will be described in detail later, are provided, and these head units 5A and 5B each move in the X-axis direction (the direction of the transport line L). Can be done.
[0018]
That is, a pair of support members 6 extending in the X-axis direction are disposed above the transport line L. As shown in FIG. 2, a pair of fixed rails 4A extending in the X-axis direction on each support member 6 and X A ball screw shaft 8 that is rotationally driven by a shaft servomotor 7 is disposed. A head unit 5A is movably mounted on the fixed rail 4A, and a nut portion 9 (see FIG. 5) provided on the head unit 5A. Are screwed onto the ball screw shaft 8. The head unit 5A can move in the X-axis direction by rotating the ball screw shaft 8 by the operation of the X-axis servomotor 7.
[0019]
Although the above description is about the drive system of one head unit 5A, the drive system of the other head unit 5B has the same configuration and will not be described here.
[0020]
On the other hand, as shown in FIG. 1, work stations 10 </ b> A and 10 </ b> B serving as the work positions of the printed circuit board 3 are located outside the support member 6 and point-symmetric with respect to the transfer line L. The work station 10A, 10B is provided with substrate holding devices 11A, 11B for holding the printed circuit board 3, and the work stations 10A, 10B are arranged in the Y-axis direction (a direction perpendicular to the X-axis on the horizontal plane). ) Can be moved to.
[0021]
That is, fixed rails 12A and 12B extending in the Y-axis direction on the base 1 and a ball screw shaft 14 that is rotationally driven by a Y-axis servomotor 13 are located at positions symmetrical with respect to the transport line L. The work stations 10A and 10B are movably mounted on the fixed rails 12A and 12B, and nut portions (not shown) provided on the work stations 10A and 10B are connected to the ball screw shaft. 14. Then, when the ball screw shaft 14 is rotated by the operation of the Y-axis servomotor 13, the work stations 10A and 10B can move in the Y-axis direction.
[0022]
As shown in FIG. 3, although not shown in detail above the transfer line L, the transfer device 15 for transferring the printed circuit board 3 between the transfer line L and the work stations 10A and 10B. Is provided.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1, component supply units 16A, 16B and 17A, 17B are arranged on both sides of each work station 10A, 10B. Each of these component supply units 16A, 16B and 17A, 17B is provided with a multi-row tape feeder 18, and each tape feeder 18 is arranged at a predetermined interval with small chip components such as ICs, transistors, capacitors, etc. The tape stored and held every other time is led out from the reel, and a ratchet type feed mechanism is provided at the tape feeding end, and the tape is intermittently picked up as the parts are picked up by the head units 5A and 5B. It comes to be drawn out.
[0024]
4 to 6 show the structure of the head unit 5A. In these drawings, the head unit 5A is provided with a nozzle member 20 for adsorbing components, and in this embodiment, twelve nozzle members 20 are arranged in an X-axis direction. Further, the head unit 5A includes a lift drive mechanism for moving the nozzle members 20 up and down, a rotation drive mechanism for rotating the nozzle members, a negative pressure supply system for supplying negative pressure for component suction to the nozzle members 20, and the like. Is provided.
[0025]
The raising / lowering drive mechanism includes one overall vertical movement servomotor 21 that moves the nozzle members 20 up and down simultaneously, and a predetermined number (12) of air cylinders 25 that individually raise and lower the nozzle members 20 by a fixed stroke. And by using the servo motor 21 and the air cylinder 25 together, the nozzle members 20 are moved up and down between a predetermined ascending position and a descending position. Although not shown, the rotation drive mechanism has one rotation servomotor, and each servomotor is configured to rotate each nozzle member 20 via power transmission means including a belt transmission mechanism. Has been.
[0026]
The structure of the head unit 5A will be described more specifically. As shown in FIG. 5, the head unit main body 24 includes a housing 22 that holds the nozzle member 20, the air cylinder 25, etc. The servomotor 21 for vertical movement is mounted above the servomotor 21. The housing 22 is moved up and down as the ball screw 23 rotates forward and backward by driving the servomotor 21.
[0027]
As shown in FIG. 6, each of the nozzle members 20 includes a hollow nozzle shaft 20 a, a nozzle holder 20 b attached to the hollow nozzle shaft 20 a, and a nozzle 20 c that is detachably attached to the lower end of the nozzle member 20. Is attached to the housing 22 via a nozzle guide 26 so as to be movable up and down and rotatable. That is, the nozzle guide 26 is rotatably attached to the housing 22, and the nozzle shaft 20a is fitted to the nozzle guide 26 so as to be movable up and down.
[0028]
A bearing 27 is fixed to the nozzle shaft 20a at a substantially intermediate portion, and a spring 28 is attached to the lower portion of the nozzle shaft 20a between the nozzle guide 26 and the nozzle 27 via the bearing 27. The shaft 20a is biased upward.
[0029]
A lower end sensor 29 is attached to the housing 22 at a position facing each nozzle member 20 at the nozzle shaft 20a. The sensor 29 detects the bearing 27 as the nozzle shaft 20a is lowered, thereby It is detected that the shaft 20a has reached the lower end position.
[0030]
Above the nozzle member disposition location on the front side of the housing 22, the air cylinders 25 and an air supply / discharge system for the air cylinders 25 are provided, and the upper end of the nozzle shaft of each nozzle member 20 is respectively It is inserted into the corresponding air cylinder 25. As will be described in detail later, the air supply / exhaust system has solenoid valves 46 for driving air cylinders for switching supply / exhaust of air to / from each air cylinder 25, and these solenoid valves 46 are connected to the air supply source 40 (FIG. 7).
[0031]
Each air cylinder 25 includes a piston 30 therein, and has pressure chambers 31 and 32 above and below the piston 30, and these pressure chambers 31 and 32 are supplied and discharged through ports 33 and 34. It is connected to the system passage. When the air is supplied to the upper pressure chamber 31 and the air is discharged from the lower pressure chamber 32, the piston 30 is lowered, and conversely, the air is supplied to the lower pressure chamber 32 and the air is supplied from the upper pressure chamber 31. When discharged, the piston 30 rises.
[0032]
Further, a cylindrical sleeve 35 longer than the lifting stroke of the piston 33 is fixedly provided in the upper end portion of the air cylinder 25, and this sleeve 35 is inserted into the upper end portion of the piston 30. Yes. A cap 36 is attached to the upper portion of the air cylinder 25, and a passage 37 connected to a negative pressure supply system described later is formed in the cap 36, and the passage 37 communicates with the sleeve 35. As a result, when the mounting machine is driven, a negative pressure for component suction is supplied to the tip of the nozzle 20c through the passage 37 of the cap 36, the sleeve 35, the nozzle shaft 20a and the nozzle holder 20b.
[0033]
The above is the configuration of one head unit 5A, but the other head unit 5B has the same configuration, and therefore the description thereof is omitted here.
[0034]
FIG. 7 shows an air supply / discharge system for the air cylinder 25 and a negative pressure supply system for each nozzle member 20.
[0035]
The air supply / discharge system for the air cylinder 25 is configured to supply the air generated by the air supply source 40 to each air cylinder 25 via the air supply path 41 and each solenoid valve 46 as shown in FIG. . Each solenoid valve 46 is disposed in a unit supply path connected to each air cylinder 25, and a lower pressure communicating with the lower pressure chamber 32 of the air cylinder 25 is between each solenoid valve 46 and the air cylinder 25. A chamber air passage 47 and an upper pressure chamber air passage 48 communicating with the upper pressure chamber 31 are provided. Each solenoid valve 46 connects the lower pressure chamber air passage 47 to the air supply source 40. An upward drive state in which the upper pressure chamber air passage 48 is opened to the atmosphere via an air exhaust passage (not shown), and the upper pressure chamber air passage 48 is connected to the air supply source 40 and the lower pressure chamber air passage 47. Can be switched to a descending drive state in which the air is opened to the atmosphere via the air exhaust passage.
[0036]
The air supply passage 41 is provided with a pressure reducing valve (regulator) 43, a pressure gauge 44, and an air tank 45 in order from the upstream side, and a portion downstream of the air tank 45 is a loop-shaped passage. The solenoid valves 46 are connected in parallel to the loop passage.
[0037]
That is, high-pressure air is generated by the air supply source 40, and the air pressure is reduced to the required pressure via the pressure reducing valve 43 and supplied to each air cylinder 25 so that constant-pressure air can be stably supplied. In addition, by providing an air tank 45 and accumulating air, even when a plurality of air cylinders 25 are operated simultaneously, sufficient air corresponding to the required pressure can be supplied to each air cylinder 25. In particular, in the air supply / exhaust system shown in the figure, the portion after the air tank 45 is integrally mounted on the head units 5A and 5B, and the path after the air tank 45 and the air cylinder 25 are thus close to each other. As a result, the air accumulation effect of the air tank 45 works effectively.
[0038]
Further, even when a plurality of air cylinders 25 are operated simultaneously by connecting each solenoid valve 46 to a loop-shaped passage portion of the air supply passage 41, even air can be supplied to each air cylinder 25. It has become.
[0039]
On the other hand, the negative pressure supply system for each nozzle member 20 attaches the negative pressure generated by the vacuum generator 50 to each nozzle member 20 via the negative pressure supply path 51 and the solenoid valve 52, more precisely to the air cylinder 25. The cap 36 is configured to be supplied to the passage 37. A negative pressure passage 53 is provided between each solenoid valve 52 and the nozzle member 20, and each solenoid valve 52 illustrates a state in which the negative pressure passage 53 is connected to the vacuum generator 50 and the negative pressure passage 53. It is possible to switch to a state where it is open to the atmosphere via an outside passage.
[0040]
The negative pressure supply path 51 has a loop-shaped passage as shown in the figure, and each solenoid valve 52 is connected to the negative pressure supply path 51 at the loop-shaped passage portion, so that a plurality of nozzles are provided. Even when negative pressure is simultaneously supplied to the member 20, uniform negative pressure can be supplied to each air cylinder 25.
[0041]
4 and 5, reference numeral 55 denotes a camera for recognizing a fiducial mark provided on the printed circuit board 3, and is attached to one side of the head unit body 5a.
[0042]
Next, the effect of the mounting machine will be described.
[0043]
When the mounting operation is started in the mounting machine configured as described above, first, the printed circuit board 3 is moved in the direction of the arrow (left direction) in FIG. Here, the printed circuit board 3 is transferred and held by the transfer device 15 to the substrate holding device 11A of the work station 10A.
[0044]
The head unit 5A is disposed above the component supply unit 16A or 16B, and the lower pressure chamber 32 is supplied while air is supplied to the upper pressure chamber 31 in the air cylinder 25 corresponding to the nozzle member 20 to which components are to be sucked. As the air is discharged from the nozzle member 20, the negative pressure generated by the vacuum generator 50 is supplied into the nozzle member 20 at a predetermined timing. As a result, the piston 30 is lowered and the bearing 27 is pressed downward, whereby the piston 30 and the nozzle shaft 20a are integrally displaced to the lower end position, and the components are sucked. Further, in addition to the operation of the air cylinder 25, the vertical movement servomotor 21 is operated to adjust the descending end position.
[0045]
Thereafter, the supply / exhaust of air to / from the air cylinder 25 is switched to supply the air to the lower pressure chamber 32 while discharging the air from the upper pressure chamber 31, thereby raising the piston 30, and The urging force of the spring 28 causes the nozzle shaft 20a to follow the piston 30 and be raised to the rising end position.
[0046]
By performing the component suction operation as described above for each nozzle member 20 in this way, the components are sequentially suctioned by each nozzle member 20, and when possible, the plurality of nozzle members 20 simultaneously suck the components. Done.
[0047]
When operating a plurality of nozzle members 20 in this way, there is a concern about a decrease in nozzle lowering speed due to insufficient supply air amount to each air cylinder 25. As described above, since the air tank 45 is provided in the air supply / discharge system so that air is accumulated, sufficient air corresponding to the required pressure can be supplied to each air cylinder 25.
[0048]
For example, FIG. 8A shows the change over time of the air pressure supplied to the air cylinder 25 when one nozzle member 20 is operated in the mounting machine, and FIG. 8B shows all nozzles. Although the change with time of the supply air pressure of the air cylinder 25 when the members 20 are operated simultaneously is shown, these figures also show that the air pressure significantly decreases even when all the nozzle members 20 are operated. It can be considered that it is not seen.
[0049]
Therefore, even when a plurality of nozzle members 20 are operated, each nozzle member 20 can be moved up and down at substantially the same speed as when one nozzle member 20 is operated.
[0050]
When the extraction of the components from the component supply units 16A and 16B is completed in this way, the work station 10A is moved in the Y-axis direction while the head unit 5A is moved in the X-axis direction, so that the suction component is removed from the printed circuit board 3. The nozzle member 20 is moved upward by a predetermined mounting position, and the nozzle member 20 is moved up and down by the operation of the vertical movement servo motor 21 and the air cylinder 25, and at the timing when the nozzle member 20 reaches the lower end as in the case of the above component suction. The supply of the negative pressure to 20 is cut off, whereby the component is mounted on the printed circuit board 3. At this time, the nozzle member 20 is rotated by driving the rotation servo motor of the rotation drive mechanism before or after the nozzle member 20 is lowered, thereby positioning the components in the rotation direction.
[0051]
Then, when the above operation is repeated on the work station 10A and component mounting is completed on, for example, a half area of the printed circuit board 3, the printed circuit board 3 is moved from the work station 10A to the work station 10B by the transfer device 15. The components are mounted on the remaining area of the printed circuit board 3 with the movement of the head unit 5B and the work station 10B while receiving the supply of components from the component supply units 17A and 17B. When the mounting of all components is finally completed, the printed circuit board 3 is unloaded onto the transport line L by the transfer device 15.
[0052]
As described above, according to this mounting machine, air is accumulated in the air tank 45 provided in the air supply / discharge system, and sufficient air is supplied to each air cylinder 25 even when the plurality of nozzle members 20 are operated simultaneously. Therefore, even when a plurality of nozzle members 20 are operated, components can be adsorbed at substantially the same nozzle ascending / descending speed as when a single nozzle member 20 is operated. Therefore, it is possible to mount components more efficiently than the conventional mounting machine of this type in which the nozzle lifting speed is different between when a plurality of nozzle members are operated and when one nozzle member is operated. .
[0053]
In addition, specific structures, such as a mounting machine and an air supply / exhaust system | strain, can be suitably changed in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0054]
For example, in the mounting machine of the above-described embodiment, the air tank 45 and the air cylinder 25 are arranged close to each other by mounting the subsequent portions including the air tank 45 in the air supply / discharge system on the head units 5A and 5B. It is also conceivable to install the air tank 45 on the base 1, the support member 11 or the like, and this is advantageous in that the weight of the head units 5A and 5B can be reduced. However, if the path from the air tank 45 to the air cylinder 25 is made as short as possible, the air storage effect of the air tank 45 with respect to each air cylinder 25 works more effectively. Therefore, the lifting speed when operating a plurality of nozzle members simultaneously is emphasized. In such a case, it is effective to mount the subsequent air supply system including the air tank 45 on the head units 5A and 5B as in the above embodiment.
[0055]
In addition, specific requirements such as the shape and volume of the air tank 45 are not specifically described, but these requirements are appropriately set in consideration of the number of nozzle members 20 and the required pressure of the air cylinder 25. do it.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the air supply circuit of the present invention includes a plurality of nozzle members in the head unit, and in the surface mounter that raises and lowers each nozzle member by driving the air cylinder, from the air supply path connected to the air supply source. Air is supplied to the air cylinder through the branched unit supply path, and an air tank is provided upstream of the branch portion of the unit supply path in the air supply path so that air supplied from the air supply source is accumulated in the air tank. Thus, even when a plurality of nozzle members are operated simultaneously, sufficient air can be supplied to each air cylinder.
[0057]
Therefore, even when a plurality of nozzle members are operated simultaneously, the components can be adsorbed at the same nozzle ascending / descending speed as when a single nozzle member is operated. Therefore, it is possible to mount components more efficiently than a conventional mounting machine of this type.
[0058]
In particular, in the above air supply circuit, the output air pressure of the air supply source is set higher than the required air pressure of the air cylinder, and the output air pressure from the air supply source is set upstream of the air tank in the air supply path. If a regulator for reducing the required air pressure is provided, a constant pressure of air can be stably supplied to each air cylinder, and the nozzle lifting speed can be maintained more appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of an entire surface mounter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the surface mounter.
FIG. 3 is a side view showing the surface mounter.
FIG. 4 is a front view showing a configuration of a head unit in the mounting machine.
FIG. 5 is a side view of the head unit.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a nozzle member and its elevation drive mechanism.
FIG. 7 is a circuit diagram of an air supply system for an air cylinder and a negative pressure supply system for a nozzle member.
FIGS. 8A and 8B are views showing a change with time of the air pressure supplied to the air cylinder, and FIG. 8A is a diagram showing how the air cylinder corresponding to the nozzle member is operated when one nozzle member is operated; Supply air pressure, (b) is a diagram showing the supply air pressure to the air cylinder when all the nozzle members are operated simultaneously.
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing changes over time in the supply air pressure to the air cylinder in a conventional mounting machine, and FIG. 9A corresponds to the nozzle member when one nozzle member is operated. (B) is a diagram showing the supply air pressure to the air cylinder when all the nozzle members are operated simultaneously.
[Explanation of symbols]
5A, 5B head unit
20 Nozzle member
25 Air cylinder
30 piston
31 Upper pressure chamber
32 Lower pressure chamber
40 Air supply source
41 Air supply path
43 Pressure reducing valve
44 Pressure gauge
45 Air tank
46 Solenoid valve
47 Air passage for lower pressure chamber
48 Air passage for upper pressure chamber

Claims (2)

移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用の複数のノズル部材と、各ノズル部材を昇降駆動させるエアシリンダとを備えた表面実装機において、上記エアシリンダ駆動用のエアを供給するエア供給源と、このエア供給源に接続されるエア供給路と、このエア供給路から分岐して各エアシリンダにそれぞれ接続される単位供給路と、エア供給路における上記単位供給路の分岐部分より上流側に配置されるエアタンクとが設けられ、少なくともエアタンクを含む部分から下流側の供給路が上記ヘッドユニットに搭載されていることを特徴とする表面実装機のエア供給回路。An air supply source for supplying air for driving the air cylinder in a surface mounter including a plurality of nozzle members for sucking parts and an air cylinder for driving the nozzle members to move up and down on a movable head unit; An air supply path connected to the air supply source, a unit supply path branched from the air supply path and connected to each air cylinder, and arranged upstream of the branch portion of the unit supply path in the air supply path An air supply circuit for a surface mounter, wherein a supply path downstream from at least a portion including the air tank is mounted on the head unit. 上記エア供給源の出力エア圧が上記エアシリンダの要求エア圧より高く設定されるとともに、上記エア供給路におけるエアタンクの上流側に、上記エア供給源からの出力エア圧をエアシリンダの要求エア圧まで低下させるレギュレータが設けられていることを特徴とする請求項1記載の表面実装機のエア供給回路。The output air pressure of the air supply source is set higher than the required air pressure of the air cylinder, and the output air pressure from the air supply source is set upstream of the air tank in the air supply path. The air supply circuit of the surface mounter according to claim 1, further comprising a regulator for reducing the air supply to the surface mounter.
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