JP5808063B2 - 部品実装機の装着ヘッド保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に部品を装着する装着ヘッドを部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する部品実装機の装着ヘッド保持装置に関する発明である。

特許文献１（特許第４５４６８５７号公報）に記載された部品実装機は、複数の吸着ノズルを保持する装着ヘッドを、部品のサイズ、形状、種類等に応じて自動交換できるようにするために、部品実装機のヘッド保持部に装着ヘッドを負圧で吸着保持するように構成されている。

特許第４５４６８５７号公報

近年の部品実装機は、生産性を高めるために、益々、高速化が進み、部品実装機の稼働中に装着ヘッドに作用する慣性力が大きくなっている。このため、上記特許文献１のように、部品実装機のヘッド保持部に装着ヘッドを負圧で吸着保持する構成では、装着ヘッドの保持力が不足して、部品実装機の稼働中にヘッド保持部の吸着面で装着ヘッドが滑って位置ずれして部品の吸着不良や実装不良が発生したり、装着ヘッドが脱落する可能性もある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する装着ヘッドの位置ずれや脱落を防止できる部品実装機の装着ヘッド保持装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、回路基板に部品を装着する装着ヘッドを部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する部品実装機の装着ヘッド保持装置において、前記装着ヘッドのうちの前記ヘッド保持部との連結部に被係合部材を設け、前記ヘッド保持部に、前記被係合部材と係合して前記装着ヘッドを保持する係合位置と前記被係合部材から外れた係合解除位置との間を移動する係合部材を設け、更に、前記ヘッド保持部に、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダを設けた構成とし、更に、後述する技術的特徴を備えている。この構成では、ヘッド保持部の係合部材を装着ヘッドの被係合部材と係合してヘッド保持部に装着ヘッドを機械的に保持できるため、装着ヘッドの保持力を従来の負圧吸着力よりも増大させることができ、ヘッド保持部に着脱可能に保持する装着ヘッドの位置ずれや脱落を防止できる。

ここで、ヘッド保持部の係合部材は、装着ヘッドの被係合部材をその下側から引っ掛けて保持するＬ字状又はＪ字状に形成すると良い。

また、ヘッド保持部に係合部材を上下方向に移動可能に設け、その移動ストロークの上端位置と下端位置をそれぞれ係合位置と係合解除位置とするようにしても良い。この構成では、ヘッド保持部に装着ヘッドを着脱する際に、ヘッド保持部と装着ヘッドとの位置関係をずらさないと、ヘッド保持部の係合部材が装着ヘッドの被係合部材の側方をすり抜けることができない。一般に、部品実装機のヘッド保持部は、その中心軸（Ｚ軸）の回りを
回動機構により回動できるように構成されているため、この回動機構を利用すれば、ヘッド保持部と装着ヘッドとの位置関係をずらすことができ、ヘッド保持部に装着ヘッドを着脱することができる。

具体的には、ヘッド保持部に装着ヘッドを取り付ける場合は、エアシリンダにより係合部材を係合解除位置に保持すると共に、ヘッド保持部を係合部材が被係合部材の側方をすり抜ける位置へ回動した状態で、前記ヘッド保持部を下降して前記装着ヘッドに突き合わせた後、前記ヘッド保持部を回動して前記係合部材の下部を前記被係合部材の下方に位置させてから、前記エアシリンダにより前記係合部材を係合位置へ上昇させることで、前記係合部材を前記被係合部材に係合させて前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付けるようにすれば良い。一方、ヘッド保持部から装着ヘッドを取り外す場合は、エアシリンダにより係合部材を係合解除位置へ下降させてから、前記ヘッド保持部を前記係合部材が被係合部材の側方をすり抜ける位置へ回動した後、前記ヘッド保持部を上昇させることで、前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外すようにすれば良い。

或は、ヘッド保持部に係合部材を回動軸を介して回動可能に設け、その回動ストロークの一方側と他方側の位置をそれぞれ係合位置と係合解除位置とするように構成しても良い。この構成では、ヘッド保持部に装着ヘッドを着脱する際に、ヘッド保持部と装着ヘッドとの位置関係をずらさなくても、ヘッド保持部の係合部材を係合解除位置に回動させた状態に保持すれば、ヘッド保持部の係合部材が装着ヘッドの被係合部材の側方をすり抜けることができ、装着ヘッドの着脱が可能となる。

この構成で、ヘッド保持部に装着ヘッドを取り付ける場合は、エアシリンダにより係合部材を係合解除位置に回動させた状態に保持した状態で、前記ヘッド保持部を下降して前記装着ヘッドに突き合わせた後、前記エアシリンダにより前記係合部材を係合位置へ回動させることで、前記係合部材を被係合部材に係合させて前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付けるようにすれば良い。一方、ヘッド保持部から装着ヘッドを取り外す場合は、エアシリンダにより係合部材を係合解除位置へ回動させた後、前記ヘッド保持部を上昇させることで、前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外すようにすれば良い。

また、本発明は、ヘッド保持部に、係合部材を係合位置の方向に付勢する弾性部材を設けるようにすると良い。このようにすれば、係合部材と被係合部材との係合状態を保持するエアシリンダの力を弾性部材の弾性力で補助することができ、装着ヘッドの保持性能を高めることができる。

尚、ヘッド保持部に着脱可能に保持する装着ヘッドは、部品を吸着する複数の吸着ノズルを円周方向に所定間隔で配列したロータリーヘッドであっても良いし、大型の吸着ノズルを１本のみ取り付けた装着ヘッドであっても良いし、或は、部品をつかむチャックを取り付けた装着ヘッドであっても良い。

図１は本発明の実施例１におけるヘッド保持部を斜め下方から見た外観斜視図である。 図２は実施例１の装着ヘッドを斜め上方から見た外観斜視図である。 図３は実施例１のヘッド保持部の係合部材が装着ヘッドの被係合ピンに係合した状態を示す縦断面図である。 図４は図３のＡ−Ａ線に沿って示す縦断面図である。 図５は実施例１のヘッド保持部の係合部材を係合解除位置に下降させた状態を示す縦断面図である。 図６は図５のＢ−Ｂ線に沿って示す縦断面図である。 図７は本発明の実施例２におけるヘッド保持部を斜め下方から見た外観斜視図である。 図８は実施例２の装着ヘッドを斜め上方から見た外観斜視図である。 図９は実施例２のヘッド保持部の係合部材が装着ヘッドの被係合ピンに係合した状態を示す縦断面図である。 図１０は図９のＣ−Ｃ線に沿って示す縦断面図である。 図１１は実施例２のヘッド保持部の係合部材を係合解除位置に回動させた状態を示す縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図６に基づいて説明する。
部品実装機のヘッド保持部１１には、装着ヘッド１２（図２参照）を着脱可能に係合保持するための複数（例えば４個）の係合部材１３が上下方向に移動可能に設けられている。図示はしないが、ヘッド保持部１１は、ＸＹＺ移動機構によってＸＹＺ方向に移動できると共に、該ヘッド保持部１１の中心軸（Ｚ軸）の回りを回動機構によって回動できるように構成されている。装着ヘッド１２は、部品を吸着する複数の吸着ノズル（図示せず）を円周方向に所定間隔で配列したロータリーヘッドである。

複数の係合部材１３は、それぞれＬ字状又はＪ字状に形成されて、ヘッド保持部１１の中心軸（Ｚ軸）を中心とする円周方向に等間隔に配列され、各係合部材１３の爪部１３ａの向きがヘッド保持部１１の正回転方向（又は逆回転方向）と同じ方向となるように揃えられている。

図２に示すように、装着ヘッド１２のうちのヘッド保持部１１との連結部１５には、ヘッド保持部１１の各係合部材１３を挿通するための複数の長孔１６が円周方向に等間隔に形成され、各長孔１６の一方向側に、係合部材１３の爪部１３ａが係合する被係合部材である被係合ピン１７が装着ヘッド１２の径方向に貫通固定されている。各長孔１６内のうちの被係合ピン１７の側方には、係合部材１３が上下方向にすり抜ける隙間が確保されている。

図３及び図５に示すように、ヘッド保持部１１のうちの各係合部材１３の近傍には、それぞれ係合部材１３を上下方向に駆動するエアシリンダ１８が設けられている。各エアシリンダ１８のピストン１９には、アーム２０を介して係合部材１３が連結され、該ピストン１９の上下動と連動して係合部材１３が上下方向に移動し、その移動ストロークの上端位置と下端位置がそれぞれ係合位置と係合解除位置となっている。

図３及び図４に示すように、係合部材１３が係合位置に上昇した状態では、係合部材１３の爪部１３ａが被係合ピン１７をその下側から引っ掛けることで装着ヘッド１２を保持
した状態となる。一方、図５及び図６に示すように、係合部材１３が係合位置から係合解除位置に下降すると、係合部材１３の爪部１３ａが被係合ピン１７の下方に移動して係合が解除された状態となる。

各エアシリンダ１８内のうちのピストン１９の下方には、該ピストン１９を係合位置の方向である上方に付勢する圧縮コイルばね等のばね２１（弾性部材）が設けられている。尚、係合部材１３を係合位置の方向に付勢するばね等の弾性部材を係合部材１３の近傍に設けても良い。各エアシリンダ１８内のうちのピストン１９の上方の空間と下方の空間は、それぞれ圧縮空気を供給する圧縮空気供給系に連通させる状態と、空気を排出する排気系に連通させる状態とに切換可能に構成されている。

エアシリンダ１８内のうちのピストン１９の上方の空間を排気系に連通させた状態で、ピストン１９の下方の空間に圧縮空気を供給すると、図３及び図４に示すように、圧縮空気の圧力とばね２１の弾発力によってピストン１９が押し上げられて係合部材１３が係合位置へ上昇するようになっている。そして、ピストン１９の下方の空間を排気系に連通させた状態で、ピストン１９の上方の空間に圧縮空気を供給すると、図５及び図６に示すように、圧縮空気の圧力によってピストン１９がばね２１の弾発力に抗して押し下げられて係合部材１３が係合解除位置へ下降するようになっている。

尚、各エアシリンダ１８内のうちのピストン１９の上方の空間と下方の空間に、圧縮空気に代えて、負圧（バキューム圧）を供給する構成としても良く、この場合には、係合部材１３を係合位置へ上昇させるときには、ピストン１９の上方の空間に負圧を供給し、係合部材１３を係合解除位置へ下降させるときには、ピストン１９の下方の空間に負圧を供給するようにすれば良い。

次に、上記構成の装着ヘッド保持装置の使用方法を説明する。
ヘッド保持部１１に装着ヘッド１２を取り付ける場合は、部品実装機の装着ヘッド交換ステーションに載置された装着ヘッド１２の上方にヘッド保持部１１を移動させると共に、エアシリンダ１８のピストン１９をばね２１の弾発力に抗して押し下げて係合部材１３を係合解除位置に下降させた状態に保持し、且つ、ヘッド保持部１１を係合部材１３の爪部１３ａが被係合ピン１７の側方をすり抜ける位置へ回動する。この状態で、ヘッド保持部１１を下降して装着ヘッド１２に突き合わせて係合部材１３の爪部１３ａを被係合ピン１７の側方を下降させた後、該ヘッド保持部１１を回動して、図５及び図６に示すように、係合部材１３の爪部１３ａを被係合ピン１７の下方に位置させた状態にする。この後、図３及び図４に示すように、エアシリンダ１８のピストン１９を上昇させて係合部材１３を係合位置へ上昇させることで、係合部材１３の爪部１３ａを被係合ピン１７に係合させる。これにより、ヘッド保持部１１に装着ヘッド１２が取り付けられた状態となる。

一方、ヘッド保持部１１から装着ヘッド１２を取り外す場合は、ヘッド保持部１１を装着ヘッド交換ステーションの上方に移動させて、該ヘッド保持部１１に保持された装着ヘッド１２を装着ヘッド交換ステーションに載置した後、図５及び図６に示すように、エアシリンダ１８のピストン１９をばね２１の弾発力に抗して押し下げて係合部材１３を係合解除位置へ下降させて、係合部材１３の爪部１３ａを被係合ピン１７から下方に離間させた状態にする。この状態で、ヘッド保持部１１を係合部材１３が被係合ピン１７の側方をすり抜ける位置へ回動した後、ヘッド保持部１１を上昇させる。これにより、装着ヘッド１２がヘッド保持部１１から取り外されて装着ヘッド交換ステーションに残される。

以上説明した本実施例１では、ヘッド保持部１１の係合部材１３を装着ヘッド１２の被係合ピン１７と係合してヘッド保持部１１に装着ヘッド１２を機械的に保持させるように構成しているため、装着ヘッド１２の保持力を従来の負圧吸着力よりも増大させることが
でき、ヘッド保持部１１に着脱可能に保持する装着ヘッド１２の位置ずれや脱落を停電時においても防止できる。

次に、本発明の実施例２を図７乃至図１１に基づいて説明する。但し、上記実施例１と実施的に同じ部分は、同じ符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

上記実施例１では、ヘッド保持部１１に複数の係合部材１３を上下方向に移動可能に設けた構成としたが、図７乃至図１１に示す実施例２では、ヘッド保持部１１に複数の係合部材３１を回動軸３２を介して被係合ピン１７と直角方向に回動可能に設け、その回動ストロークの一方側（被係合ピン１７側）と他方側の位置をそれぞれ係合位置と係合解除位置としている。各係合部材３１は、全体として略「く」字状に形成されて、その屈曲部分に回動軸３２が貫通され、該係合部材３１の下部側部分がＬ字状又はＪ字状に形成されて、その先端部分が被係合ピン１７と係合する爪部３１ａとなり、該係合部材３１の上部側部分がエアシリンダ１８側に延びて、その先端部分に長孔３３が形成され、この長孔３３がエアシリンダ１８のピストン１９に固定した固定ピン３４にスライド自在に嵌合されている。これにより、エアシリンダ１８のピストン１９の上下動に連動して係合部材３１が係合位置と係合解除位置との間を回動するようになっている。ヘッド保持部１１には、各係合部材３１の近傍に、該係合部材３１を係合位置の方向に付勢する弾性部材であるねじりコイルばね等のばね３５が設けられている。尚、係合部材３１を係合位置の方向に付勢するばね等の弾性部材は、エアシリンダ１８内に設けても良い。

次に、上記構成の装着ヘッド保持装置の使用方法を説明する。
ヘッド保持部１１に装着ヘッド１２を取り付ける場合は、部品実装機の装着ヘッド交換ステーションに載置された装着ヘッド１２の上方にヘッド保持部１１を移動させると共に、図１１に示すように、エアシリンダ１８のピストン１９を押し下げて係合部材３１をばね３５の弾性力に抗して係合解除位置に回動させた状態に保持する。この状態で、ヘッド保持部１１を下降して装着ヘッド１２に突き合わせた後、図９に示すように、エアシリンダ１８のピストン１９を上昇させて係合部材３１を係合位置へ回動させることで、係合部材３１の爪部３１ａを被係合ピン１７に係合させる。これにより、ヘッド保持部１１に装着ヘッド１２が取り付けられた状態となる。

一方、ヘッド保持部１１から装着ヘッド１２を取り外す場合は、ヘッド保持部１１を装着ヘッド交換ステーションの上方に移動させて、該ヘッド保持部１１に保持された装着ヘッド１２を装着ヘッド交換ステーションに載置した後、図１１に示すように、エアシリンダ１８のピストン１９を押し下げて係合部材３１をばね３５の弾性力に抗して係合解除位置に回動させた状態に保持した後、ヘッド保持部１１を上昇させる。これにより、装着ヘッド１２がヘッド保持部１１から取り外されて装着ヘッド交換ステーションに残される。

以上説明した本実施例２では、ヘッド保持部１１に装着ヘッド１２を着脱する際に、ヘッド保持部１１を装着ヘッド１２に対して回動しなくても、ヘッド保持部１１の係合部材３１を係合解除位置に回動させた状態に保持すれば、ヘッド保持部１１の係合部材３１が装着ヘッド１２の被係合ピン１７の側方をすり抜けることができるため、装着ヘッド１２の着脱性を向上できる。

尚、ヘッド保持部１１に着脱可能に保持する装着ヘッド１２は、ロータリーヘッドに限定されず、大型の吸着ノズルを１本のみ取り付けた装着ヘッドであっても良いし、或は、部品をつかむチャックを取り付けた装着ヘッドであっても良い。

その他、本発明は、係合部材と被係合部材の本数を変更したり、係合部材と被係合部材の形状を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…ヘッド保持部、１２…装着ヘッド、１３…係合部材、１３ａ…爪部、１５…連結部、１６…長孔、１７…被係合ピン（被係合部材）、１８…エアシリンダ、１９…ピストン、２１…ばね（弾性手段）、３１…係合部材、３１ａ…爪部、３２…回動軸、３３…長孔、３４…固定ピン、３５…ばね（弾性手段）

Claims (6)

1. 回路基板に部品を装着する装着ヘッドを部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する部品実装機の装着ヘッド保持装置において、
   前記装着ヘッドのうちの前記ヘッド保持部との連結部に設けられた被係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記被係合部材と係合して前記装着ヘッドを保持する係合位置と前記被係合部材から外れた係合解除位置との間を移動する係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダと
   を備え、
   前記係合部材は、前記被係合部材をその下側から引っ掛けて保持するＬ字状又はＪ字状に形成されていることを特徴とする部品実装機の装着ヘッド保持装置。
2. 回路基板に部品を装着する装着ヘッドを部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する部品実装機の装着ヘッド保持装置において、
   前記装着ヘッドのうちの前記ヘッド保持部との連結部に設けられた被係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記被係合部材と係合して前記装着ヘッドを保持する係合位置と前記被係合部材から外れた係合解除位置との間を移動する係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダと
   を備え、
   前記係合部材は、上下方向に移動可能に設けられ、その移動ストロークの上端位置と下端位置をそれぞれ前記係合位置と前記係合解除位置とするように構成され、
   前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付ける場合は、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合解除位置に保持すると共に、前記ヘッド保持部を前記係合部材が前記被係合部材の側方をすり抜ける位置へ回動した状態で、前記ヘッド保持部を下降して前記装着ヘッドに突き合わせた後、前記ヘッド保持部を回動して前記係合部材の下部を前記被係合部材の下方に位置させてから、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合位置へ上昇させることで、前記係合部材を前記被係合部材に係合させて前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付け、
   前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外す場合は、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合解除位置へ下降させてから、前記ヘッド保持部を前記係合部材が前記被係合部材の側方をすり抜ける位置へ回動した後、前記ヘッド保持部を上昇させることで、前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外すことを特徴とする部品実装機の装着ヘッド保持装置。
3. 回路基板に部品を装着する装着ヘッドを部品実装機のヘッド保持部に着脱可能に保持する部品実装機の装着ヘッド保持装置において、
   前記装着ヘッドのうちの前記ヘッド保持部との連結部に設けられた被係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記被係合部材と係合して前記装着ヘッドを保持する係合位置と前記被係合部材から外れた係合解除位置との間を移動する係合部材と、
   前記ヘッド保持部に設けられ、前記係合部材を前記係合位置と前記係合解除位置との間を移動させる駆動源となるエアシリンダと
   を備え、
   前記係合部材は、回動軸を介して回動可能に設けられ、その回動ストロークの一方側と他方側の位置をそれぞれ前記係合位置と前記係合解除位置とするように構成され、
   前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付ける場合は、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合解除位置に保持した状態で、前記ヘッド保持部を下降して前記装着ヘッドに突き合わせた後、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合位置へ回動させることで、前記係合部材を前記被係合部材に係合させて前記ヘッド保持部に前記装着ヘッドを取り付け、
   前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外す場合は、前記エアシリンダにより前記係合部材を前記係合解除位置へ回動させた後、前記ヘッド保持部を上昇させることで、前記ヘッド保持部から前記装着ヘッドを取り外すことを特徴とする部品実装機の装着ヘッド保持装置。
4. 前記係合部材は、前記被係合部材をその下側から引っ掛けて保持するＬ字状又はＪ字状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の部品実装機の装着ヘッド保持装置。
5. 前記ヘッド保持部には、前記係合部材を前記係合位置の方向に付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装機の装着ヘッド保持装置。
6. 前記装着ヘッドは、部品を吸着する複数の吸着ノズルを円周方向に所定間隔で配列したロータリーヘッドであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の部品実装機の装着ヘッド保持装置。

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