JP3921371B2 - 電気部品装着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気部品を保持する部品保持部を備えた部品保持ヘッドが、一軸線のまわりを旋回させられるとともに、予め定められた少なくとも１つの停止位置に停止させられ、電気部品（電子部品を含む）を部品供給装置から受け取ったり、プリント配線板等の回路基板に装着したりする形式の保持ヘッド旋回型装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
保持ヘッド旋回型装着装置（以下、特に必要がない限り、装着装置と略称する）を備えた電気部品装着機には、回路基板を保持する基板保持装置が固定的に設けられ、装着装置がＸＹロボットにより回路基板上の任意の位置へ移動させられる形式の装着装置移動式と、装着装置が固定的に設けられ、基板保持装置がＸＹテーブル等によりＸＹ座標面上の任意の位置へ移動させられる装着装置固定式とがある。
【０００３】
いずれの形式の電気部品装着機においても、部品保持ヘッドが、旋回軸線まわりを旋回させられるとともに、少なくとも１つの停止位置に停止させられ、その停止位置において部品供給装置から電気部品を受け取り、あるいは回路基板に電気部品を装着する。この部品受け取り時や装着時には、部品保持ヘッドが部品供給装置や基板保持装置に向かって下降させられるのであるが、この下降距離が大きければそれだけ受取りや装着に時間を要するため、部品保持ヘッドが部品供給装置や基板保持装置に十分近接していることが望ましい。それに対し、例えば、部品保持部による電気部品の保持位置誤差を取得する目的で、部品保持部に保持された電気部品がＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮像される停止位置等においては、部品保持ヘッドが部品供給装置や基板保持装置から十分に離れた高い位置にあることが望ましい。
【０００４】
そこで、保持ヘッド旋回型装着装置においては、部品保持ヘッドの旋回軌跡の内周側にカムを設け、旋回につれて部品保持ヘッドの高さを変えることが行われている。そして、部品受取位置や装着位置においては、そのカムにより規定される高さから、部品保持ヘッドが更に下降させられるのが普通である。そのための一手段として、上記カムの一部、すなわち、部品受取位置や装着位置に対応する部分を、他の部分から切り離し、昇降可能なスライド部とすることが行われている。部品保持ヘッドのカムフォロワがそのスライド部のカム部に係合している状態で、昇降駆動装置によりスライド部を下降させれば、部品保持ヘッドも下降させることができる。しかも、スライド部は部品保持ヘッドが未だ部品受取位置や装着位置に向かって旋回している間に下降を開始させ得るため、部品保持ヘッドが完全に停止した後に下降を開始させる場合に比較して、部品装着作業の能率を向上させることができる。
【０００５】
しかしながら、上記のようにカムの一部をスライド部としなければならないため、設計の自由度が小さくなることを避け得ない。特に、スライド部を昇降させる昇降駆動装置と、部品保持ヘッドを旋回させる旋回駆動装置等他の駆動装置との干渉を避けることが困難である場合が多い。
【０００６】
また、スライド部と他の部分とを隙間なく嵌合し、かつ、両者のカム面を精度よく連続した面（段差のない面）とすることが必要であるという別の問題もある。隙間が存在したり、カム面に段差がある場合には、その部分をカムフォロワが通過する際に騒音や振動が発生するからである。しかし、上記条件を満たすことは容易ではない。カムおよびカムフォロワが、カムフォロワのカム面からの浮上がりを完全に阻止する形式のいわゆる確動カムである場合には、カム面に特に高精度の連続性が要求されるため、一層容易ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、保持ヘッド旋回型装着装置の製造を容易にすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の保持ヘッド旋回型装着装置および電気部品装着機が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【０００８】
なお、以下の各項において、 (1)項が請求項１に相当し、 (2)項が請求項２に、 (3)項が請求項３に、 (7)項が請求項４にそれぞれ相当する。
【０００９】
（１）電気部品を保持する部品保持部を備え、一軸線のまわりを旋回するとともに、予め定められた少なくとも１つの停止位置において停止する部品保持ヘッドと、
前記一軸線を中心とする円筒面に沿って形成され、その円筒の周方向に進むにつれて軸方向の位置が変化する第１カム部を備えたカム体と、
前記部品保持ヘッドの各々に設けられ、前記第１カム部と係合し、部品保持ヘッドの旋回につれて第１カム部との相互作用により部品保持ヘッドを前記一軸線と平行な方向に移動させる第１カムフォロワと
を含む保持ヘッド旋回型装着装置において、
前記少なくとも１つの停止位置の少なくとも１つおよびその前後において前記第１カム部を除去するとともに、前記部品保持ヘッドの前記カム体に対向する内周側とは反対側である外周側に、前記第１カム部が除去された部分より前記円筒面の周方向の寸法が大きい第２カム部とその第２カム部と係合する第２カムフォロワとの一方を設け、その一方より外周側に設けられた昇降体にそれら第２カム部と第２カムフォロワとの他方を設け、かつ、その昇降体を、前記第１カムフォロワが前記第１カム部から外れ、前記第２カムフォロワが前記第２カム部と係合した後であって、前記保持ヘッドが前記停止位置に到達する前に下降を開始させ、保持ヘッドが停止位置を通過した後であって、前記第１カムフォロワが前記第１カム部に係合する前に上昇端位置まで上昇させる昇降駆動装置を設けたことを特徴とする保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１０】
このように、第１カム部を備えたカムの外周側に、第１カムとは別個に第２カム部を設ければ、第２カム部の周方向の寸法を第１カム部の切欠部の周方向の寸法と精度良く同一にする必要がなく、前者を後者より大きくすることができる。また、第２カム部を部品保持ヘッドに設けることも、昇降体に設けることも可能であり、設計の自由度が増す。さらに、昇降体を昇降させる昇降駆動装置を第１カム部を備えたカム体から外周側へ隔たった位置に設けることができ、配設が容易となる場合が多い。
【００１１】
（２）前記第１カム部と前記第１カムフォロワ、および前記第２カム部と前記第２カムフォロワがそれぞれ、前記一軸線に平行な方向に相対移動不能に係合する確動カムである (1)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
カム体のカム部と、スライド部のカム部とが同一円筒面に沿って形成された確動カムにおいて、両カム部に軸方向の相対位置ずれが生じれば、カムフォロワの円滑な移動が著しく妨げられるのに対し、本発明に係る保持ヘッド旋回型装着装置においては、第１カム部と第２カム部とが半径方向に離れて設けられるため、両カム部の軸方向の多少の相対位置ずれは支障なく吸収され、カムフォロワの移動が妨げられることが少ない。
【００１２】
（３）前記第１カム部と前記第２カム部の少なくとも一方の端部に、その一方と、対応するカムフォロワとの係合を案内する案内部が設けられた (1)項または (2)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
このように案内部を設ければ、第１カムフォロワと第１カム部、あるいは第２カムフォロワと第２カム部が互いに係合を開始する際に、その係合を案内部に案内させることができる。特に、第１カムフォロワが第１カム部の末端から離間する際に、第２カムフォロワが第２カム部の案内部の終端近傍部に対応する位置にあって、第２カムフォロワと第２カム部との間に微小な隙間が存在し、あるいは、第２カムフォロワが第２カム部の末端から離間する際に、第１カムフォロワが第１カム部の案内部の終端近傍部に対応する位置にあって、第１カムフォロワと第１カム部との間に微小な隙間が存在するようにすれば、その微小な隙間に第１カム部と第２カム部との軸方向の相対位置誤差を吸収させることができ、第１カム部と第１カムフォロワとが係合する状態と、第２カム部と第２カムフォロワとが係合する状態との間の移行を円滑にすることができる。しかも、各カムフォロワとカム部との係合開始が案内部の傾斜面の案内により滑らかに行われるため、保持ヘッド旋回型装着装置の作動騒音や振動を極力抑制し、また、耐久性を向上させることができる。前記、従来技術におけるように、カム体の一部をスライド部とする場合に、カム体の第１カム部あるいはスライド部の第２カム部に十分大きな案内部を設ければ、その案内部においてはカムの確動性が失われてしまうことを避け得ないのであるが、本発明に従う場合には、十分に大きな案内部を設けながら、実質上確動性を維持することができる。
【００１３】
（４）前記第１カム部が前記円筒面から半径方向に突出させられたリブにより構成された (1)項または (2)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
第１カム部を円筒面から半径方向内向きに形成された溝とすることも可能であるが、リブとする方が軽量化が容易であり、製造が容易である場合が多い。
（５）前記第２カム部が前記部品保持ヘッドの外周面から半径方向外向きに突出したリブにより構成された (1)項または (2)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
（６）前記第１カム部と前記第２カム部の少なくとも一方の端部に、その一方と、対応するカムフォロワとの係合を案内する案内部が設けられ、その案内部が、前記リブの少なくとも一端部の両側面がリブの端に向かうにしたがって互いに接近する向きに傾斜させられた傾斜面によって構成された (4)項または (5)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１４】
（７）前記部品保持ヘッドに前記第２カム部が、前記昇降体に前記第２カムフォロワがそれぞれ設けられた (1)項ないし (6)項のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
（８）前記部品保持体が、電気部品を負圧により吸着する吸着ノズルを保持するノズル保持部を備え、吸着ノズルを介して電気部品を保持する (1)項ないし (7)項のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１５】
（９）前記部品保持ヘッドが、
前記一軸線に平行な別の軸線のまわりに回転可能な１つ以上の回転体と、
その回転体の回転軸線を中心とする一円周上に配設された複数の部品保持体とを含む (1)項ないし (8)項のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
本 (9)項ないし(14)項のいずれかに記載の特徴は、前記 (1)項ないし (8)項の特徴とは別個に採用することが可能である。ただし、部品保持ヘッドは、電気部品を保持する部品保持部を備え、一軸線のまわりを旋回するとともに、予め定められた少なくとも１つの停止位置において停止するものであることが望ましい。
【００１６】
（１０）前記複数の部品保持体が前記回転体に対して相対回転不能であり、前記回転体の回転により、前記複数の部品保持体が一斉に同角度回転させられる (9)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
（１１）前記回転体が下部と上部との２部分を備えた(10)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１７】
（１２）前記上部と前記下部とを互いに近接あるいは当接した第１位置と、互いに離間した第２位置とに相対移動させる接近・離間装置を含む(11)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
（１３）前記上部と前記下部とを相対回転させる相対回転装置を含む(11)項または(12)項に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１８】
（１４）前記下部に前記複数の部品保持体が軸方向に相対移動可能に保持されるとともに、付勢装置により上向きに付勢されており、前記上部の前記複数の部品保持体のいずれかと選択的に対向する位置にノズル選択ピンが設けられ、それら上部と下部とが互いに接近させられた状態で、前記選択ピンが前記複数の部品保持体のいずれかを前記付勢装置の付勢力に抗して下方へ押し出し、上部と下部とが互いに離間させられた状態で前記選択ピンが前記複数の部品保持体のいずれからも離間した状態となる(11)項ないし(13)項のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
【００１９】
（１５） (1)項ないし(14)項のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置と、電気部品を供給する部品供給装置と、
電気部品が装着されるべき回路基板を保持する基板保持装置と
を含み、前記保持ヘッド旋回型装着装置が前記部品供給装置から電気部品を受け取って前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する電気部品装着機 。
【００２０】
（１６）前記保持ヘッド旋回型装着装置を保持して、前記基板保持装置に保持された回路基板の表面に平行な平面内の任意の位置へ移動させるＸＹロボットを含む(15)項に記載の電気部品装着機。
（１７）前記保持ヘッド旋回型装着装置が前記一軸線の位置が不変であり、かつ、前記基板保持装置をその基板保持装置に保持された回路基板の表面に平行な平面内の任意の位置へ移動させるＸＹテーブルを含む(15)項に記載の電気部品装着機。
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である保持ヘッド旋回型装着装置を備えた電子部品装着機の一例を、図１ないし図１１に基づいて説明する。図１および図２は電子部品装着機全体を概略的に示す図であり、図３ないし図６は保持ヘッド旋回型装着装置の要部を示す図であり、図７ないし図１０は、図３ないし図６の装置の各駆動装置を示す図である。図１１は上記電子部品装着機の制御装置を示すブロック図である。
【００２１】
本電子部品装着機は、図１から明らかなように、ベッド２０２上に、基板コンベヤ２０４，２つの部品供給装置２０６，２つのＸＹロボット２０８，２つの保持ヘッド旋回型装着装置２１０および２つのノズル収容装置２１２が設けられたものである。基板コンベヤ２０４は、回路基板の一種であるプリント配線板２２０をＸ軸方向に平行な一直線に沿って搬入し、予め定められた部品装着位置に停止させ、後に前記一直線に沿って搬出する基板搬送装置である。基板コンベヤ２０４は、上記部品装着位置においてプリント配線板２２０を下方から支持するとともに、移動を防止する基板保持装置２２２を備えている。各部品供給装置２０６は、複数のフィーダ２２４を前記Ｘ軸に平行な方向に並べて保持するフィーダ保持台２２６を備えている。フィーダ２２４は、一種類の電子部品を多数収容し、それら電子部品を１個ずつ、予め定められた部品供給部へ送る送り機構を備えたものであればいかなる形式のものでも使用可能である。
【００２２】
各ＸＹロボット２０８は、Ｙスライド２３０およびＸスライド２３２を備えている。Ｙスライド２３０は、Ｘ軸に平行な方向に延びており、ベッド２０２に支柱２３４を介して支持されたフレーム２３６（位置のみを二点鎖線で示す）に固定の図２に示す一対の案内レール２３８により、Ｘ軸と直交するＹ軸に平行な方向に案内され、一対ずつのＹ軸モータ２４０および送りねじ２４２を含むＹ軸駆動装置２４４により移動させられる。Ｘスライド２３２は、Ｙスライド２３０に固定の案内レール２５０に案内され、Ｘ軸モータ２５２および送りねじ２５４を含むＸ軸駆動装置２５６によりＸ軸に平行な方向に移動させられる。Ｙ軸モータ２４０およびＸ軸モータ２５２は共に回転角度の正確な制御が可能な電動モータ、例えばサーボモータにより構成され、したがって、Ｘスライド２３２は上記Ｘ軸およびＹ軸により規定されてるＸＹ座標面上の任意の位置に移動可能である。
【００２３】
上記保持ヘッド旋回型装着装置（以下装着装置と略称する）２１０は、図３に示すように、ＸＹロボット２０８のＸスライド２３２に取り付けられている。装着装置２１０は、垂直な回転軸線のまわりに回転可能な第１回転体６と、その第１回転体の外周部に等角度間隔で配設された複数個（図示の例では１２個）の第２回転体８とを備え、各第２回転体８は、第１回転体６の回転に伴って第１回転体６の回転軸線のまわりに公転するとともに、自身の垂直な回転軸線まわりに自転可能である。各第２回転体８の外周部には複数個（図示の例では５個）ずつのノズル保持体１０が等角度間隔で取り付けられている。これらノズル保持体１０は第２回転体８に対して軸方向に相対移動可能であるが、相対回転は不能である。
【００２４】
第１回転体６はＸスライド２３２にベアリング１２，１４により回転可能に保持されており、第１回転体６に固定のギヤ１６が旋回駆動装置（構成は後に詳述する）の一例としての間欠回転装置により間欠回転させられることにより、第２回転体８の配設間隔と等しい角度ずつ間欠回転させられる。その結果、各第２回転体８は図３に示す第２回転体８の数と等しい数（図示の例では１２）のステーションの１つずつに順次停止させられる。第１ステーションは、前記部品供給装置２０６からの電子部品の受取り（吸着とも称する）と、前記プリント配線板２２０への装着との両方が行われるステーションであり、第２ステーションは、複数のノズル保持体１０のうちの一つが選択されるステーションである。このノズル選択については後に詳述するが、選択されたノズル保持体１０が他のノズル保持体１０に比較して大きく下方へ突出する作用位置へ移動し、第２回転体８が昇降させられるとき、選択された（作用位置にある）ノズル保持体１０に保持された吸着ノズル１８のみが部品供給装置２０６やプリント配線板２２０に十分接近する。上記電子部品の吸着と装着とのためには、吸着ノズル１８への負圧、正圧および大気圧の供給が制御されることが必要であるが、この点に関しては、本発明を理解する上で必要がないため、図示および説明を省略する。
【００２５】
第５ステーションは、高倍率カメラ２０により小さい電子部品の撮像が行われるとともに、別のカメラ２２でも電子部品が撮像される。高倍率カメラ２０による撮像は、吸着ノズル１８による電子部品の保持位置誤差を検出するために行われるものであり、別のカメラ２２による撮像は、電子部品が側面において吸着ノズルに吸着され、立ち上がった姿勢で保持されていないかを検出（部品立ちの検出と称する）するために行われるものである。したがって、別のカメラ２２を部品立ち検出カメラ２２と称することとする。第７ステーションにおいては、低倍率カメラ２４による大きい電子部品の保持位置誤差検出のための撮像が行われる。この撮像のためには照明装置が必要であるが、本発明を理解する上で必要がないため、図示および説明を省略する。
【００２６】
第２回転体８は、昇降部材３０を介して第１回転体６に取り付けられており、昇降部材３０の昇降に伴って昇降する。昇降部材３０は、主ガイド２９と副ガイド３１とにより、第１回転体６に、第１回転体６の回転軸線に平行な方向にのみ移動可能に取り付けられている。昇降部材３０はまた、カムフォロワ３２により、Ｘスライド２３２に固定のカム３４と係合させられている。カム３４は、第１回転体６の回転軸線を中心とする円筒面から半径方向外向きに突出したリブ３６を備えており、一対のローラにより構成されるカムフォロワ３２がリブ３６の両側面に隙間なく係合、すなわちカムフォロワ３２がリブ３６を上下両側からネガティブクリアランスで挟んでいるのである。したがって、第１回転体６の回転に伴って昇降部材３０が昇降するのであるが、第１ステーションおよびその前後においてリブ３６が切除されており、代わりに昇降部材３０の外周面に設けられたリブ３８に昇降部材４０の一対のローラ４１が係合するようにされている。この係合状態において昇降部材４０が昇降駆動装置４２により昇降させられることにより、昇降部材３０が昇降させられるのであり、それによって、第２回転体８が昇降させられ、第２回転体８に保持された複数個のノズル保持体１０が一斉に昇降させられる。
【００２７】
図６(a)に示すように、カム３４のリブ３６は、第１ステーションおよびその前後において最も低くなるとともに、水平面に沿って延びており、その水平部分の中央部の長さＡ（厳密には第１回転体６の周方向の寸法）の部分が前述のように切り欠かれて、切欠部４３が形成されている。そして、前記昇降部材３０の幅（同じく、第１回転体６の周方向の寸法）Ｂが、切欠部４３の幅Ａより大きくされており、したがって、切欠部４３の幅Ａは、前記昇降部材３０のリブ３８の長さＢより小さくなっている。リブ３８の、昇降部材３０の旋回方向（矢印Ｄで示す）における下流側（以下、単に下流側と称し、逆向きを上流側と称する）の端部に案内部４４が、リブ３６の上流側端部に案内部４５がそれぞれ設けられている。すなわち、リブ３８の、下流側端部が下流側ほど厚みが薄くなるように、リブ３８の両側面が下流側ほど互いに接近する向きに傾斜させられて、傾斜面４６，４７とされているのである。同様に、リブ３６の、上流側端部においても両側面が傾斜面４８，４９とされている。なお、図６においては、理解を容易にするために、傾斜面４６，４７，４８および４９が誇張して描かれている。
【００２８】
第１回転体６には、第２回転体８の各々と同心の第３回転体５０が取り付けられており、各第３回転体５０には、各第３回転体５０に取り付けられたピニオン５２と、第１回転体６に対して相対回転可能なギヤ５４，５６とを介して、後述のノズル回転用モータの回転が伝達される。したがって、第１回転体６が停止している状態で、共通のノズル回転用モータが回転することにより、すべての第３回転体５０が一斉に同角度回転させられる。そして、互いに対応する第３回転体５０と第２回転体８とはボールスプライン５８により、相対回転は不能であるが軸方向の相対移動は可能であるように連結されているため、結局、すべての第２回転体８が共通のノズル回転用モータにより一斉に同角度回転させられることとなる。
【００２９】
逆に、ギヤ１６を介して第１回転体６が回転させられる際に、もしギヤ５４，５６が停止していれば、第３回転体５０および第２回転体８が第１回転体６に対して相対的に回転してしまうことになるため、第１回転体６が回転する際には、ギヤ５４も原則的に同角度回転させられる。このようにされれば、第２，第３回転体８，５０は第１回転体６に対して相対的に回転させられないのであるが、第１回転体６がギヤ１６を介して回転させられている間に、ノズル保持体１０および吸着ノズル１８を回転させるために、第２，第３回転体８，５０を第１回転体６に対して回転させる必要がある場合には、ギヤ５４，５６が、ギヤ１６に比較して、第２，第３回転体８，５０を回転させる必要のある回転角度に対応する角度だけ余分にあるいは少なく回転させられることが必要である。
【００３０】
次に、ノズル選択について説明する。前記第２回転体８は、ノズル保持体１０を保持する下部６０と、それに対して相対回転および軸方向の相対移動可能な上部６２とから成っている。上部６２は鞘軸６４に、また、下部６０は鞘軸６４の内側に嵌合された中軸６６にそれぞれ固定されている。前記複数個（５個）１組のノズル保持部１０は下部６０に軸方向に移動可能かつ相対回転不能に保持されており、それらノズル保持部１０の軸線を含む円筒の一母線を軸線とするノズル選択ピン６８が上部６２に固定されている。中軸６６は鞘軸６４に対して相対的に上向きにスプリング７０により付勢されており、この付勢力により、常には、下部６０が上部６２に当接する上昇位置にある。中軸６６の上端には、第１クラッチ部材７２が固定されており、この第１クラッチ部材７２と相対回転不能に係合する後述の第２クラッチ部材を備えたノズル選択駆動装置により、中軸６６が駆動される。
【００３１】
中軸６６が鞘軸６４に対して下降させられれば、下部６０が上部６２から離れ、ノズル選択ピン６８が、下部６０の嵌合穴から離脱し、その嵌合穴に嵌合されているノズル保持部１０の上昇を許容する。ノズル選択ピン６８がノズル保持体１０から離間し、かつ、上記嵌合穴から離脱した後、中軸６６が回転させられ、それに伴って下部６０が上部６２に対して相対的に回転させられる。選択されるべきノズル保持体１０がノズル選択ピン６８と対向する状態となったとき、ノズル選択駆動装置により、下部６０の上部６２に対する上昇が許容され、ノズル選択ピン６８が対向しているノズル保持体１０を作用位置へ押し出す。以上によって１回のノズル選択が終了する。
【００３２】
Ｙスライド２３２は保持板８０を備えている。保持板８０は中央部に円形穴８２を有し、その中央穴８２内において、装着装置２１０が間欠回転させられる。前記高倍率カメラ２０，部品立ち検出カメラ２２，低倍率カメラ２４および導光装置９０，９２は、保持板８０に図示を省略するブラケットにより取り付けられる。高倍率カメラ２０および低倍率カメラ２４は導光装置９０，９２により導かれる光に基づいて、吸着ノズル１８に吸着された電子部品を下方から見た像に相当する像を取得する。部品立ち検出カメラ２２は、吸着ノズル１８に吸着された電子部品を側方から見た像に相当する像を取得する。
【００３３】
次に、上記各部の駆動装置について、図７ないし図１０に基づいて説明する。図７に、第１回転体６を間欠回転させるための間欠回転駆動装置１００が示されている。この駆動装置１００は、駆動源たる間欠回転用モータ１０２が複数の歯車を含む減速装置１０４を介して前記ギヤ１６を駆動するものである。減速装置１０４のピニオン１０５がギヤ１６と噛み合わされるのである。図８に第２回転体８を回転させることにより、吸着ノズル１８を回転させるノズル回転駆動装置１０６が示されている。本駆動装置１０６も、ノズル回転モータ１０８および減速装置１１０により前記ギヤ５６を回転させるものである。減速装置１１０のピニオン１１２がギヤ５６と噛み合わされるのである。
【００３４】
図９および図１０にノズル選択駆動装置１１４が示されている。この駆動装置１１４は、前記第１クラッチ部材７２と相対回転不能に係合する第２クラッチ部材１１６を下端に備えた駆動軸たるスプライン軸１１８を備えている。スプライン軸１１８は、ノズル選択用第１モータ１２０，ベルト伝動装置１２２およびスプライン装置１２４により回転させられるとともに、ノズル選択用第２モータ１３０および回転運動を往復運動に変換する運動変換装置１３２により軸方向に往復運動させられる。運動変換装置１３２は、ノズル選択用第２モータ１３０の出力軸１３４に固定のアーム１３６の自由端部に取り付けられた第１係合部としてのローラ１３８と、駆動軸１１８に固定の係合部材１４０に設けられた第２係合部としての長穴１４２との係合により、アーム１３６の回動運動を係合部材１４０の往復直線運動に変換するものである。
【００３５】
前記昇降駆動装置４２は、図３に示すように、Ｘスライド２３２に取り付けられた昇降用モータ１５０、その昇降用モータ１５０により回転駆動される送りねじ１５２、その送りねじ１５２と螺合されるとともに、前記昇降部材４０に固定されたナット１５４を備えている。昇降部材４０は、前記保持板８０に固定のブラケット１５６に設けられた図示を省略する案内レールにより昇降を案内される。
【００３６】
本電子部品装着機の制御装置１７０を図１１に示す。制御装置１７０はコンピュータ１７２を主体とするものであり、コンピュータ１７２はＰＵ１７４，ＲＯＭ１７６，ＲＡＭ１７８および入・出力ポート１８０およびバスライン１８２を含む。入・出力ポート１８０には、それぞれ駆動回路１９０を解して前記間欠回転用モータ１０２，ノズル回転用モータ１０８，ノズル選択用第１モータ１２０，ノズル選択用第２モータ１３０および昇降モータ１５０が接続されており、これらがコンピュータ１７２により制御されることによって、電子部品装着機が自動で作動する。これらモータはいずれも、回転角度の正確な制御が可能な電動モータ、例えばサーボモータにより構成される。入・出力ポート１８０にはさらに、前記高倍率カメラ２０，部品立ち検出カメラ２２および低倍率カメラ２４、およびそれらカメラにより取得された画像データの処理を行う画像処理コンピュータ１９４も接続されている。
【００３７】
本電子部品装着機においては、原則として２つのＸＹロボット２０８が、基板保持装置２２２に保持されたプリント配線板２２０の上方位置へ交互に移動し、装着装置２１０に電子部品の装着を行わせる。そして、一方のＸＹロボット２０８が装着動作を行っている間に、他方のＸＹロボット２０８が装着装置２１０に部品供給装置２０６から電子部品を受け取らせる。カメラ２０，２２および２４による電子部品の撮像および画像処理は、部品供給装置２０６からの電子部品の受取り、および基板保持装置２２２上方への移動中に行われる。一部の電子部品の撮像および画像処理は、電子部品の装着動作中に行われるようにしてもよい。
【００３８】
また、本発明とは直接関係がないので詳細な説明は省略するが、プリント配線板には基準マークが設けらており、この基準マークがＸ軸スライドに取り付けられた基準マークカメラにより撮像され、画像処理により基板保持装置２２２によるプリント配線板２２０の保持位置誤差が取得され、この誤差も補正される。さらに、前述のように、基板保持装置２２２と各部品供給装置２０６との間には、ノズル収容装置２１２が設けられており、ノズル保持体１０に保持されている吸着ノズル１８が曲がったり、摩耗したりして、交換の必要が生じた場合、あるいは保持すべき電子部品の種類が変わった場合等には、ノズル保持体１０とノズル収容装置２１２との間でノズル交換が行われる。
【００３９】
上記電子部品の受取り（吸着）あるいは装着時には、第１回転体６が一定角度ずつ間欠回転させられ、第１回転体６に保持されている複数の第２回転体８の１つずつが第１ステーションに位置決めされる。それとともに、第１回転体６がＸＹロボット２０８により水平方向に移動させられ、第１ステーションにある第２回転体８に保持されている複数のノズル保持体１０のうち、作用位置にあるものに保持されている吸着ノズル１８が、ＸＹ座標面上の所定の位置へ移動させられる。部品吸着時には、作用位置にある吸着ノズル１８が、部品供給装置２０６の複数のフィーダ２２４のうちの予め定められたものの部品供給部の真上に位置決めされる。一方、部品装着時には、第２回転体８の第１回転体６に対する相対回転により、作用位置にある吸着ノズル１８に保持された電子部品の回転位置誤差の補正と、回転方向の変更とのうち必要なものが実施されるとともに、その実施後における吸着ノズル１８が、それに保持された電子部品の中心等基準点がプリント配線板２２０上の予め定められた装着点に精度良く一致する位置へ、移動させられる。
【００４０】
上記のように、複数の第２回転体８の一つが第１ステーションに位置決めされる際、第１回転体６の回転に伴って、カム３４のリブ３６と昇降部材３０に取り付けられたカムフォロワ３２との作用により、昇降部材３０が下降させられるのであるが、第１ステーションおよびその前後においてはリブ３６に切欠部４３が設けられており、昇降部材３０はカム３４の規制を受けない。代わりに、昇降部材３０のリブ３８が上昇端位置にある昇降部材４０のローラ４１と係合する。カム３４のリブ３６は、第７ステーション付近が最も高く、そこから直径方向に隔たった第１ステーション付近が最も低くなっているが、その第１ステーションの前後一定長さの部分は傾斜しておらず、水平に延びている。その水平部の長さＡの部分が切欠部４３とされており、昇降部材３０のリブ３８は長さＡより大きな長さＢを有し、昇降部材３０に保持されたカムフォロワ３２が、リブ３６の切欠部４３に到ったとき、昇降部材３０のリブ３８の下流側端部が昇降部材４０の一対のローラ４１間に嵌入するようにされている。厳密には、図６(a)に示すように、カムフォロワ３２がリブ３６の末端から外れる瞬間に、リブ３８の案内部４７が一対のローラ４１間への嵌入を完了する直前となるようにされているのである。この状態では、リブ３８が一対のローラ４１により両側から挟まれているが、未だリブ３８の厚さがローラ４１の間の隙間より僅かに小さくなっており、リブ３６とカムフォロワ３２との係合により決められる昇降部材３０の高さと、リブ３８とローラ４１との係合により決められる高さとの間に多少の誤差が存在しても、その誤差が上記隙間により吸収される。しかも、昇降部材３０の高さは、リブ３８とローラ４１との係合により上記隙間の範囲内に規制されており、リブ３６とカムフォロワ３２との係合状態から、リブ３８とローラ４１との係合状態への移行が円滑に行われる。
【００４１】
カムフォロワ３２がリブ３６から外れた後、昇降部材４０が昇降駆動装置４２により下降させられ、それに伴って、ローラ４１およびリブ３８により昇降部材４０と係合している昇降部材３０も下降させられる。昇降部材３０が下降させられれば、第２回転体８も共に下降させられ、その第２回転体８にノズル保持体１０を介して保持されている吸着ノズル１８も下降させられる。この間も第１回転体６は回転しており、昇降部材３０が旋回しているが、やがて第１回転体６の回転、昇降部材３０の旋回が停止し、昇降部材３０および第２回転体８が第１ステーションに停止させられる。この停止後も昇降部材３０および第２回転体８は下降し続けられ、図６(b)に示す下降端位置に到る。第２回転体８には複数の吸着ノズル１８が保持されているが、そのうちの１つのみが、他の吸着ノズルより突出した作用位置にあり、その作用位置にある吸着ノズル１８が、図６(b)の状態において、部品供給装置２０５からの電子部品の受取り、あるいは保持した電子部品のプリント配線板２２０への装着を行う。
【００４２】
上記電子部品の受取り（吸着）あるいは装着が行われた後、昇降駆動装置４２により昇降部材４０が上昇を開始させられ、続いて第１回転体６の回転が開始される。昇降部材４０，３０が上昇端位置まで上昇した後、さらに小角度第１回転体６が回転させられれば、図６(c)に示すように、リブ３８の上流側端がローラ４１の位置に到るとともに、カムフォロワ３２がリブ３６の案内部４５の基端近傍に到る。この状態においても、前記図６(a)の状態におけるリブ３８とローラ４１との場合と同様に、カムフォロワ３２とリブ３６との間に僅かな隙間が存在し、リブ３８とローラ４１との係合により決められる昇降部材３０の高さとリブ３６とカムフォロワ３２との係合により決められる高さとの間に多少の誤差が存在しても、その誤差が上記隙間により吸収される。
【００４３】
このように、ノズル保持体１０を介して吸着ノズル１８を保持している第２回転体８は、第１回転体６の回転に伴って、第１回転体６の回転軸線のまわりを旋回し、その旋回につれてカム３４とカムフォロワ３２との係合により滑らかに昇降させられる。そして、第１ステーション近傍においてはカム３４による規制を解かれる一方、リブ３８とローラ４１との係合により昇降部材４０と共に昇降する状態となり、カム３４による昇降勾配より大きい勾配で下降および上昇させられる。しかも、リブ３６の切欠部４３よりリブ３８を長くすることができることを利用して、リブ３６，３８に案内部４４，４５を設けることができるため、リブ３６，３８，カムフォロワ３２，ローラ４１等に、高さ方向（第１回転体６回転軸線に平行な方向）における相対位置誤差が存在する場合でも、リブ３６とカムフォロワ３２との係合状態からリブ３８とローラ４１との係合状態への移行が円滑に行われるようにすることができる。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、部品保持部としてのノズル保持体１０，第２回転体８，昇降部材３０等により、「部品保持部を備え、一軸線のまわりを旋回するとともに、予め定められた少なくとも１つの停止位置において停止する部品保持ヘッド」が構成されている。また、リブ３６により第１カム部が構成され、カム３４によりカム体が構成され、カムフォロワ３２が第１カムフォロワとして機能する。部品保持ヘッドの一構成要素としての昇降部材３０の外周面に設けられたリブ３８が第２カム部、昇降体としての昇降部材４０の内周面に設けられた一対のローラ４１が第２カムフォロワを構成している。そして、昇降駆動装置４２により、「昇降体を、第１カムフォロワが第１カム部から外れ、第２カムフォロワが第２カム部と係合した後であって、保持ヘッドが停止位置に到達する前に下降を開始させ、保持ヘッドが停止位置を通過した後であって、第１カムフォロワが第１カム部に係合する前に上昇端位置まで上昇させる昇降駆動装置」が構成されている。
【００４５】
上記実施形態においては、昇降部材３０の外周面にリブ３８が設けられ、昇降部材４０の内周面にローラ４１が設けられていたが、図１２に示すように、昇降部材３０の外周面にローラ４１を設け、昇降部材４０の内周面にリブ３８を設けても、同様の作用，効果が得られる。
【００４６】
また、円筒面から半径方向外向きに突出したリブ３６を有するカム３４に代えて、円筒面から半径方向内向きに形成されたカム溝を有するカムを採用することも可能である。この場合でも、昇降部材３０側に設けた１個の、あるいは一対のローラをカム溝に嵌入させて、カムフォロワとして機能させることができる。
【００４７】
また、前記実施形態においては、第１回転体６を主体とする保持ヘッド旋回型装着装置２１０が、ＸＹロボット２０８によりＸＹ座標面上の任意の位置へ移動させられるようにされていたが、図１３に示すように、保持ヘッド旋回型装着装置２１０（ただし、図示の例は第２回転体８が設けられておらず、部品保持ヘッド１０が第１回転体６に直接保持されたもの）を移動不能に設け、代わりに基板保持装置２２２をＸＹテーブル１９８によりＸＹ座標面上の任意の位置へ移動させ得るようにするとともに、部品供給装置２０６を部品保持ヘッド１０の旋回軌跡である円周に対する接線に平行な方向に移動させ得るようにしてもよい。この場合には、部品保持ヘッド１０は一つの停止位置において部品供給装置から電子部品を受け取り、別の停止位置（上記一つの停止位置とは１８０度位相を異にする停止位置とされることが多い）において、回路基板に電子部品を装着するようにされるのが普通である。
【００４８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である保持ヘッド旋回型装着装置を備えた電子部品装着機を、上部を除去して示す概略平面図である。
【図２】上記電子部品装着機の上記除去した上部の一部を示す平面図である。
【図３】前記保持ヘッド旋回型装着装置の縦断面図である。
【図４】上記保持ヘッド旋回型装着装置の別の縦断面図である。
【図５】上記保持ヘッド旋回型装着装置における部品保持ヘッドの停止位置を説明するための平面図である。
【図６】図３ないし５に示した保持ヘッド旋回型装着装置において、部品保持ヘッドを昇降させる装置の要部を概念的に示す説明図である。
【図７】上記保持ヘッド旋回型装着装置の間欠回転駆動装置を示す正面図（一部断面）である
【図８】上記保持ヘッド旋回型装着装置のノズル回転駆動装置を示す正面図（一部断面）である
【図９】上記保持ヘッド旋回型装着装置のノズル選択駆動装置を示す正面図（一部断面）である
【図１０】上記ノズル選択駆動装置の平面図である。
【図１１】前記電子部品装着機の制御装置を示すブロック図である。
【図１２】本発明の別の実施形態にである保持ヘッド旋回型装着装置において、部品保持ヘッドを昇降させる装置の要部を示す正面図（一部断面）である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態である保持ヘッド旋回型装着装置を備えた電子部品装着機を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
６： 第１回転体 ８：第２回転体 １０：ノズル保持体 １８：吸着ノズル ３０：昇降部材 ３２：カムフォロワ ３４：カム ３６， ３８：リブ ４０：昇降部材 ４１：ローラ ４２：昇降駆動装置 ４３：切欠部 ４４，４５：案内部 ４６，４７，４８，４９：傾斜面
５０ 第３回転体 ６０：下部 ６２：上部 ６４：さや軸 ６６：中軸 ６８：選択ピン ７０：スプリング ７２：第１クラッチ部材 １００：間欠回転駆動装置 １０２：間欠回転用モータ １０８：ノズル回転用モータ １１４：ノズル選択駆動装置 １１６：第２クラッチ部材 １２０：ノズル選択用第１モータ １３０：ノズル選択用第２モータ １５０：昇降用モータ １７０：制御装置 ２０２：ベッド ２０４：基板コンベヤ ２０６：部品供給装置 ２０８：ＸＹロボット ２１０：保持ヘッド旋回型装着装置 ２２２：基板保持装置

Claims (4)

1. 電気部品を保持する部品保持部を備え、一軸線のまわりを旋回するとともに、予め定められた少なくとも１つの停止位置において停止する部品保持ヘッドと、
   前記一軸線を中心とする円筒面に沿って形成され、その円筒の周方向に進むにつれて軸方向の位置が変化する第１カム部を備えたカム体と、
   前記部品保持ヘッドの各々に設けられ、前記第１カム部と係合し、部品保持ヘッドの旋回につれて第１カム部との相互作用により部品保持ヘッドを前記一軸線と平行な方向に移動させる第１カムフォロワと
   を含む保持ヘッド旋回型装着装置において、
   前記少なくとも１つの停止位置の少なくとも１つおよびその前後において前記第１カム部を除去するとともに、前記部品保持ヘッドの前記カム体に対向する内周側とは反対側である外周側に、前記第１カム部が除去された部分より前記円筒面の周方向の寸法が大きい第２カム部とその第２カム部と係合する第２カムフォロワとの一方を設け、その一方より外周側に設けられた昇降体にそれら第２カム部と第２カムフォロワとの他方を設け、かつ、その昇降体を、前記第１カムフォロワが前記第１カム部から外れ、前記第２カムフォロワが前記第２カム部と係合した後であって、前記保持ヘッドが前記停止位置に到達する前に下降を開始させ、保持ヘッドが停止位置を通過した後であって、前記第１カムフォロワが前記第１カム部に係合する前に上昇端位置まで上昇させる昇降駆動装置を設けたことを特徴とする保持ヘッド旋回型装着装置。
2. 前記第１カム部と前記第１カムフォロワ、および前記第２カム部と前記第２カムフォロワがそれぞれ、前記一軸線に平行な方向に相対移動不能に係合する確動カムである請求項１に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
3. 前記第１カム部と前記第２カム部の少なくとも一方の端部に、その一方と、対応するカムフォロワとの係合を案内する案内部が設けられた請求項１または２に記載の保持ヘッド旋回型装着装置。
4. 前記部品保持ヘッドに前記第２カム部が、前記昇降体に前記第２カムフォロワがそれぞれ設けられた請求項１ないし３のいずれかに記載の保持ヘッド旋回型装着装置。

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