JP6448899B2

JP6448899B2 - 部品実装機の部品保持ヘッド

Info

Publication number: JP6448899B2
Application number: JP2013240030A
Authority: JP
Inventors: 緒方　雄二; 雄二緒方; 達也大村
Original assignee: Hanwha Aerospace Co Ltd
Current assignee: Hanwha Aerospace Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: KR20150057927A; KR102208494B1; JP2015099879A

Description

本発明は、基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドに関する。

一般的に部品実装機は、ノズル等の保持具を有する部品保持ヘッドにより、部品を部品供給部からピックアップし保持して基板上に移送し、基板上の所定位置に実装するように構成されている。

かかる部品保持ヘッドの一つとして、そのヘッド本体に、複数の保持具を有するロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた、ロータリー式の部品保持ヘッドが知られており、特許文献１には、非接触式のエネルギ・データ伝達手段を備えたロータリー式の部品保持ヘッドが開示されている（段落００３４〜段落００３６及び図１参照）。

このような部品保持ヘッドは、ヘッド本体からの制御信号を受信してノズル等の動作を制御したり、ヘッド本体との間でデータのやり取りをしたりするために、多数の電子部品を具備しており、これらの電子部品は回路基板に搭載されるのが一般的である。また、回路基板に搭載すべき電子部品は多数に上ることから、回路基板が複数枚必要になることも多い。従来、このように回路基板が複数枚必要である場合は、例えば図４に示すように、回路基板１０１〜１０３を上下方向に複数段配置した回路基板構造とするのが一般的であった。

このような回路基板を上下方向に複数段配置する回路基板構造においては、回路基板１０１〜１０３に搭載された電子部品が相互に干渉しないように、回路基板１０１〜１０３を上下方向に間隔をおいて配置する必要があり、図４の回路基板構造では、複数の支持バー１０４及び基板間コネクタ１０４を用いることによって回路基板１０１〜１０３を上下方向に間隔をおいて配置している。しかし、この回路基板構造では、回路基板１０１〜１０３のほかに基板間コネクタ１０５が必要であり、図４のように回路基板１０１〜１０３のそれぞれの基板間に基板間コネクタ１０５を設けた場合、回路基板１０１〜１０３に電子部品を搭載できる実効面積（以下、単に「実効面積」という。）が小さくなる。更このように回路基板１０１〜１０３の実効面積が小さくなると、必要な実効面積を確保するために回路基板の枚数を増やさざるを得ず、ますます回路基板構造の大型化を招く。

特表２００６−５１５７１５号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数枚の回路基板を有する部品実装機の回路基板構造の小型化を図ることにある。

本発明の一観点によれば、以下の部品実装機の部品保持ヘッドが提供される。
基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドであって、
固定配置されたヘッド本体と、このヘッド本体に対して垂直軸周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッドと、前記ヘッド本体から前記ロータリーヘッドに非接触式で電力を伝送すると共に前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置と、前記ロータリーヘッド側に配置された回路基板構造とを備え、
前記回路基板構造は、複数の回路基板部とこれらの回路基板部を連結する連結部とを１枚の連続したフレキシブル回路基板で構成され、前記複数の回路基板部をそれぞれ前記連結部に対して相対的に折り返すことにより、前記複数の回路基板部が上下方向に間隔をおいて平板状で積層されており、前記複数の回路基板部は平面視で同一の外郭形状を有しており、さらに前記複数の回路基板部のそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記非接触伝送装置は、前記垂直軸周りに配置された第１コアと、前記垂直軸周りに前記第１コアの下方に対向配置された第２コアと、前記第１コアに巻回された電力伝送のための第１コイルと、前記第２コアに巻回された電力伝送のための第２コイルと、前記第１コアに巻回された信号伝送のための第３コイルと、前記第２コアに巻回された信号伝送のための第４コイルとを有し、前記第１コア及び前記第２コアのそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記回路基板構造は前記第２コアと一体的に前記垂直軸周りに回転可能であり、
前記非接触伝送装置及び前記回路基板構造の外郭形状は平面視で同じ大きさの円である、部品実装機の部品保持ヘッド。

本発明において回路基板構造は、前記回路基板部が３以上あり、これらの回路基板部を連結する連結部の長さを変えることにより、前記３以上の回路基板部が上下方向に間隔をおいて平板状で積層されるようにしている回路基板構造とすることができる。

本発明では、上下方向に間隔をおいて平板状で積層される複数の回路基板部が連結部によって連結されており、回路基板部と連結部は１枚の連続したフレキシブル回路基板で構成されているので、複数の回路基板部間の電気的接続はもともと連結部でなされている。すなわち、本発明によれば、複数の回路基板部間を電気的に接続するために別途に基板間コネクタを設置する必要がなくなる。これにより、基板間コネクタの設置スペースが不要となるとともに従来基板間コネクタが占めていた領域にも電子部品を搭載できるので、回路基板部の実効面積を大きくでき、結果として回路基板構造を小型化することができる。

本発明に係る回路基板構造を適用した部品実装機の部品保持ヘッドの構成を概念的に示す図である。図１で使用した回路基板構造の構成を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は展開図である。本発明に係る回路基板構造の他の実施例を示す説明図である。従来の部品実装機の回路基板構造の構成を概念的に示す図である。

以下、本発明に係る回路基板構造を部品実装機の部品保持ヘッドに適用した実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１は、その部品実装機の部品保持ヘッドの構成を概念的に示す図である。

図１に示す部品保持ヘッドは、部品実装機において部品供給部から電子部品をピックアップし保持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。この部品保持ヘッドは、固定配置されたヘッド本体１０と、このヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッド３０と、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０に非接触式で電力を伝送すると共にヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置４０と、ロータリーヘッド３０側に配置された回路基板構造５０とを備える。

ヘッド本体１０は、ロータリーヘッド３０を回転させるサーボモータ１１及びロータリーヘッド３０に配置されているノズル３１の昇降を制御するサーボモータ１２を内蔵している。また、図１では省略しているが、ヘッド本体１０は、サーボモータ１１、１２やロータリーヘッド３０の回転動作を制御するメインコントローラも内蔵している。

ロータリーヘッド３０は外形が略円柱状のバレル形状を有し、その中心を垂直軸２０が貫通している。サーボモータ１１の回転によりロータリーヘッド３０は、ヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りのＲ方向に回転する。また、ロータリーヘッド３０には、電子部品を保持する保持具としてのノズル３１が、周方向に沿って複数配置されている。各ノズル３１は、ロータリーヘッド３０に内蔵されたサーボモータ等からなるアクチュエータ（図示省略）により、それぞれ軸線周りのＴ方向に回転可能であり、サーボモータ１２により軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。

非接触伝送装置４０は、第１コア４１及び第２コア４２と、電力伝送のためのコイルとして第１コイル４３及び第２コイル４４と、信号伝送のためのコイルとして第３コイル４５及び第４コイル４６とを備えている。第１コア４１はヘッド本体１０側に一体的に配置され、第２コア４２はロータリーヘッド３０側に一体的に配置されている。第１コア４１及び第２コア４２は同一の形状を有し、上下対称となるように一定のギャップＧを持って対向配置されている。

このような構成において非接触伝送装置４０は、第１コイル４３と第２コイル４４との間の電磁誘導により、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０に非接触式で電力を伝送し、また、第３コイル４５と第４コイル４６との間の電磁誘導により、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で電磁誘導により非接触式で信号を伝送する。なお、非接触式で電力及び信号を伝送する方式としては電磁誘導方式のほかに電界誘導方式を採用することもできる。

次に、回路基板構造５０の構成を説明する。図２は図１で使用した回路基板構造５０の構成を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は展開図である。

回路基板構造５０は、３つの回路基板部５１〜５３とこれらの回路基板部５１〜５３を連結する連結部５４，５５とを有し、回路基板部５１〜５３及び連結部５４，５５は１枚の連続したフレキシブル回路基板（以下「ＦＰＣ」という。）で構成されている。回路基板部５１〜５３は同一の外郭形状（円形）を有している。連結部５４の長さＬ１は連結部５５の長さＬ２より小さく設定されている。

このような構成において、図２（ｂ）の展開した状態から回路基板部５１〜５３をそれぞれ連結部５４，５５に対して相対的に折り返すことにより、図２（ａ）に示す回路基板構造５０が得られる。すなわち、回路基板部５１，５２を連結部５４に対して相対的に折り返し、回路基板部５１，５３を連結部５５に対して相対的に折り返す。このとき連結部５４の長さＬ１が連結部５５の長さＬ２より小さく設定されているので、回路基板部５１の上方にＬ１の間隔をおいて回路基板部５２が積層され、更に回路基板部５２の上方にＬ２−Ｌ１の間隔をおいて回路基板部５３が積層された回路基板構造５０が得られる。

積層された回路基板部５１〜５３はいずれも平板状で平行に配置されており、その上面及び／又は下面に電子部品が搭載される。この電子部品の搭載のイメージを図２（ａ）において破線で示している。このように電子部品の高さを考慮して立体的に嵌り合うように電子部品を配置することで、回路基板部５１〜５３間の円筒状のスペースに電子部品を無駄なく搭載することができる。

また、回路基板部５１〜５３にはそれぞれ、これらの回路基板部５１〜５３が図２（ａ）のように積層された状態において図１で説明したロータリーヘッド３０の回転中心軸としての垂直軸２０を挿通可能な円形の貫通孔５１ａ，５２ａ，５３ａが形成されている。貫通孔５１ａ，５２ａ，５３ａの中心は垂直軸２０の中心軸線上に位置し、直径は垂直軸２０の直径より若干大きい。これらの貫通孔５１ａ，５２ａ，５３ａに垂直軸２０を挿通させることで、回路基板構造５０はロータリーヘッド５２とともに垂直軸２０周りに回転可能となる。

以上のように、回路基板構造５０では回路基板部５１〜５３が連結部５４，５５によって連結されており、回路基板部５１〜５３と連結部５４，５５は１枚の連続したＦＰＣで構成されているので、回路基板部５１〜５３間の電気的接続はもともと連結部５４，５５でなされている。したがって回路基板構造５０では、回路基板部５１〜５３間を電気的に接続するために別途に基板間コネクタを設置する必要がない。これにより、基板間コネクタの設置スペースが不要となるとともに従来基板間コネクタが占めていた領域にも電子部品を搭載できるので、回路基板部５１〜５３の実効面積を大きくでき、結果として回路基板構造を小型化することができる。

図３は、本発明に係る回路基板構造の他の実施例を示す。図３では展開図とともに回路基板部と連結部との相対的な折り返しの方向を示している。

図３の回路基板構造６０は、５つの回路基板部６１〜６５とこれらの回路基板部６１〜６５を連結する４つの連結部６６〜６９とを有し、回路基板部６１〜６５及び連結部６６〜６９は１枚の連続したＦＰＣで構成されている。このように多数の回路基板部６１〜６５を有する回路基板構造６０においても、連結部６６〜６９の長さ、及び回路基板部６１〜６５と連結部６６〜６９との相対的な折り返しの方向を適宜設定することにより、回路基板部６１〜６５が上下方向に間隔をおいて平板状で平行に積層され、回路基板部６１〜６５間に基板間コネクタがない回路基板構造６０を得ることができる。回路基板部の数は更に増やすことも可能である。

ここで、図３に示すように最下段に位置する回路基板部６２の下面には、図１で説明したロータリーヘッド３０側の機器につながるコネクタ７０ａに回路基板構造６０を電気的に接続するためのコネクタ７０ｂが設けられている。コネクタ７０ａをコネクタ７０ｂに連結する際には回路基板部６２に厚み方向の力が作用するが、回路基板部６２はＦＰＣで構成されているので撓みやすく、コネクタの連結不良や回路基板部の損傷を生じるおそれがある。そこで、図３の回路基板構造６０では、回路基板部６２の上面に補強板６２ａを一体的に積層し、コネクタ７０ｂを有する回路基板部６２を補強している。なお、図２の回路基板構造５０においても、回路基板部５１の上面又は下面に同様に補強板を一体的に積層することができる。

１０ヘッド本体
１１，１２サーボモータ
２０垂直軸
３０ロータリーヘッド
３１ノズル（保持具）
４０非接触伝送装置
４１第１コア
４２第２コア
４３第１コイル
４４第２コイル
４５第３コイル
４６第４コイル
５０，６０回路基板構造
５１〜５３，６１〜６５回路基板部
５４，５５，６６〜６９連結部
６２ａ補強板
７０ａ，７０ｂコネクタ

Claims

基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドであって、
固定配置されたヘッド本体と、このヘッド本体に対して垂直軸周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッドと、前記ヘッド本体から前記ロータリーヘッドに非接触式で電力を伝送すると共に前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置と、前記ロータリーヘッド側に配置された回路基板構造とを備え、
前記回路基板構造は、複数の回路基板部とこれらの回路基板部を連結する連結部とを１枚の連続したフレキシブル回路基板で構成され、前記複数の回路基板部をそれぞれ前記連結部に対して相対的に折り返すことにより、前記複数の回路基板部が上下方向に間隔をおいて平板状で積層されており、前記複数の回路基板部は平面視で同一の外郭形状を有しており、さらに前記複数の回路基板部のそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記非接触伝送装置は、前記垂直軸周りに配置された第１コアと、前記垂直軸周りに前記第１コアの下方に対向配置された第２コアと、前記第１コアに巻回された電力伝送のための第１コイルと、前記第２コアに巻回された電力伝送のための第２コイルと、前記第１コアに巻回された信号伝送のための第３コイルと、前記第２コアに巻回された信号伝送のための第４コイルとを有し、前記第１コア及び前記第２コアのそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記回路基板構造は前記第２コアと一体的に前記垂直軸周りに回転可能であり、
前記非接触伝送装置及び前記回路基板構造の外郭形状は平面視で同じ大きさの円である、部品実装機の部品保持ヘッド。
前記回路基板部が３以上あり、これらの回路基板部を連結する連結部の長さを変えることにより、前記３以上の回路基板部が上下方向に間隔をおいて平板状で積層されるようにしている、請求項１に記載の部品実装機の部品保持ヘッド。