WO2016135869A1

WO2016135869A1 - 部品実装機

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Publication number: WO2016135869A1
Application number: PCT/JP2015/055297
Authority: WO
Inventors: 識西山; 明伸伊藤; 力茂手嶋
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2017-08-24
Also published as: EP3264878A4; JPWO2016135869A1; US20180035579A1; CN107409490A; EP3264878B1; EP3264878A1; CN107409490B

Abstract

　部品を吸着する複数本の吸着ノズル（１３）を交換可能に保持するマルチノズル型ヘッド（１１）と、１本のノズル部を持つシングルノズル型ヘッド（３８）とのいずれのヘッドも交換可能に保持するヘッド保持ユニット（２１）と、前記ヘッド保持ユニット（２１）を移動させるヘッド移動装置（２０）とを備えた部品実装機において、　前記シングルノズル型ヘッド（３８）は、前記ヘッド保持ユニット（２１）に前記マルチノズル型ヘッド（１１）と交換可能に保持されるアタッチメント部（３９）と、前記アタッチメント部に交換可能に保持されて部品を吸着する１本のノズル部（１３'）とから構成し、　前記アタッチメント部（３９）に対する前記ノズル部（１３'）の保持構造は、前記マルチノズル型ヘッド（１１）に対する前記吸着ノズル（１３）の保持構造と共通化され、前記アタッチメント部（３９）に前記ノズル部（１３'）として前記吸着ノズル（１３）を保持可能に構成する。

Description

部品実装機

　本発明は、複数本の吸着ノズルを交換可能に保持するマルチノズル型ヘッドと、１本のノズル部を持つシングルノズル型ヘッドとを適宜交換して使用する部品実装機に関する発明である。

　特許文献１（ＷＯ２０１４／０３３９００号公報）に記載された部品実装機では、ヘッド移動装置によって移動されるヘッド保持ユニットにマルチノズル型ヘッドとシングルノズル型ヘッドのいずれも交換可能に保持できるようになっている。この場合、シングルノズル型ヘッドは、ヘッド保持ユニットに保持されるヘッド本体部の下部に、部品を吸着する１本のノズル部が一体的に設けられた構成となっている。

ＷＯ２０１４／０３３９００号公報

　上記構成の部品実装機では、ヘッド保持ユニットに対するシングルノズル型ヘッドの保持構造がマルチノズル型ヘッドの保持構造と共通化されているため、シングルノズル型ヘッドは、構造が複雑になり、サイズも大きくなる。このため、シングルノズル型ヘッドの製造コストが高くなり、ノズル部の形状やサイズの異なるシングルノズル型ヘッドの数を増やすと、コストアップの問題が大きくなると共に、シングルノズル型ヘッドの保管スペースも大型化し、省スペース化の要求に対応できない。

　そこで、本発明が解決しようとする課題は、ノズル部の形状やサイズの異なるシングルノズル型ヘッドのバリエーションを低コストで増加できると共に、シングルノズル型ヘッドのバリエーション増加による保管スペースの増加を抑えることができ、低コスト化や省スペース化の要求に対応できる部品実装機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、部品を吸着する複数本の吸着ノズルを交換可能に保持するマルチノズル型ヘッドと、１本のノズル部を持つシングルノズル型ヘッドとのいずれのヘッドも交換可能に保持するヘッド保持ユニットと、前記ヘッド保持ユニットを移動させるヘッド移動装置とを備えた部品実装機において、前記シングルノズル型ヘッドは、前記ヘッド保持ユニットに前記マルチノズル型ヘッドと交換可能に保持されるアタッチメント部と、前記アタッチメント部に交換可能に保持されて部品を吸着する１本のノズル部とから構成され、前記アタッチメント部に対する前記ノズル部の保持構造は、前記マルチノズル型ヘッドに対する前記吸着ノズルの保持構造と共通化され、前記アタッチメント部に前記ノズル部として前記吸着ノズルを保持可能に構成されている。

　要するに、本発明は、シングルノズル型ヘッドを、ヘッド保持ユニットに保持されるアタッチメント部とノズル部とに分割して、アタッチメント部に対するノズル部の保持構造をマルチノズル型ヘッドに対する吸着ノズルの保持構造と共通化しているため、シングルノズル型ヘッドのノズル部としてマルチノズル型ヘッドの吸着ノズルを共通使用できる。これにより、ノズル部（吸着ノズル）の形状やサイズの異なるシングルノズル型ヘッドのバリエーション（種類）を低コストで増加できると共に、シングルノズル型ヘッドのバリエーション増加による保管スペースの増加を抑えることができ、低コスト化や省スペース化の要求に対応できる。尚、シングルノズル型ヘッドに使用するノズル部は、マルチノズル型ヘッドに使用する吸着ノズルのみに限定されず、シングルノズル型ヘッド用として新たに作製したノズル部が含まれていても良く、要は、シングルノズル型ヘッドに使用するノズル部のバリエーションの中にマルチノズル型ヘッドに使用する吸着ノズルが含まれていれば良い。

　本発明は、前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド保持ユニットに保持された前記アタッチメント部に前記ノズル部又は前記吸着ノズルを着脱する動作を制御する制御装置を備えた構成とすると良い。これにより、ヘッド保持ユニットに保持されたアタッチメント部にノズル部又は吸着ノズルを着脱する動作を自動化することができる。

　更に、前記制御装置は、前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド保持ユニットに前記マルチノズル型ヘッド又は前記アタッチメント部を着脱する動作を制御するようにすると良い。これにより、ヘッド保持ユニットに対するマルチノズル型ヘッドの交換動作や、シングルノズル型ヘッドのアタッチメント部の交換動作を自動化することができる。

　また、本発明は、前記マルチノズル型ヘッドには、前記吸着ノズルを保持するノズルホルダが下降可能に保持され、前記吸着ノズルの上部及び前記ノズル部の上部には、それぞれ係合突起部が側方に突出するように設けられ、前記ノズルホルダのうちの前記吸着ノズルの上部を嵌合する嵌合筒部及び前記アタッチメント部のうちの前記ノズル部の上部を嵌合する嵌合筒部には、それぞれ前記係合突起部が下方から挿入される逆Ｌ字状又は逆Ｊ字状の係合溝が形成され、前記ノズルホルダ及び前記アタッチメント部には、それぞれ前記係合突起部が前記係合溝に係合された状態を保持するばねが設けられた構成としても良い。このようにすれば、吸着ノズル側やノズル部側の係合突起部とノズルホルダ側やアタッチメント部側の係合溝との係合によりノズルホルダやアタッチメント部に吸着ノズルやノズル部を機械的に保持させることができ、各ヘッドを高速移動させても、慣性力による吸着ノズルやノズル部の位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ノズルホルダやアタッチメント部に吸着ノズルやノズル部をプランジャや板ばねで保持するようにしても良い。

図１は本発明の一実施例を示す部品吸着装置のヘッド保持ユニットからマルチノズル型ヘッドを取り外した状態を示す斜視図である。図２はヘッド保持ユニットのＲ軸部分を示す斜視図である。図３はマルチノズル型ヘッドの斜視図である。図４はシングルノズル型ヘッドの正面図である。図５はシングルノズル型ヘッドからノズル部（吸着ノズル）を取り外した状態を示す正面図である。図６は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。

　以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
　部品実装機には、ヘッド保持ユニット２１をＸＹＺ方向に移動させるヘッド移動装置２０（図６参照）が搭載されている。ヘッド保持ユニット２１は、部品を吸着する複数本の吸着ノズル１３を交換可能（着脱可能）に保持するマルチノズル型ヘッド１１と、１本のノズル部１３’を持つシングルノズル型ヘッド３８（図４、図５参照）とのいずれのヘッドも交換可能に保持できるように構成されている。

　図１及び図２に示すように、本実施例のマルチノズル型ヘッド１１は、回転型ヘッド（ロータリヘッド）であり、その円周方向に所定間隔で複数のノズルホルダ１２が下降可能に保持され、各ノズルホルダ１２の下部には、それぞれ吸着ノズル１３が下向きに交換可能（着脱可能）に係合保持されている。

　このマルチノズル型ヘッド１１は、ヘッド保持ユニット２１の下方に延びるＲ軸２２に交換可能（着脱可能）に保持される。ヘッド保持ユニット２１には、Ｒ軸２２を回転させるＲ軸駆動機構２３（ヘッド回転機構）が組み付けられている。このＲ軸駆動機構２３は、Ｒ軸２２の上端に固定されたＲ軸ギア２４（歯面図示せず）をＲ軸モータ２５により回転させて、マルチノズル型ヘッド１１をＲ軸２２を中心にして回転させることで、複数のノズルホルダ１２が複数の吸着ノズル１３と一体的に該マルチノズル型ヘッド１１の円周方向に旋回するようになっている。

　Ｒ軸２２には、Ｑ軸駆動機構２６（ノズル回転機構）の駆動源となるＱ軸ギア２７（歯面図示せず）が回転可能に挿通され、該Ｑ軸ギア２７がＱ軸モータ２８によりＲ軸２２の回りを回転するようになっている。

　図２に示すように、Ｒ軸２２の下端部には、マルチノズル型ヘッド１１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３１が上下方向に移動可能に設けられ、各係合部材３１の近傍には、それぞれ係合部材３１を上下方向に駆動するエアシリンダ（図示せず）が設けられている。各係合部材３１は、それぞれＬ字状又はＪ字状に形成されて、Ｒ軸２２の円周方向に等間隔に配列され、各係合部材３１の爪部の向きがＲ軸２２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。

　また、マルチノズル型ヘッド１１には、Ｑ軸ギア２７の回転力を各ノズルホルダ１２に伝達するノズル回転ギア機構３２（図３参照）が設けられている。このノズル回転ギア機構３２は、マルチノズル型ヘッド１１の上部側に同心状に回転可能に保持された円筒ギア３３（歯面図示せず）と、各ノズルホルダ１２にそれぞれ取り付けられた小ギア３４とを噛み合わせ、ヘッド保持ユニット２１のＱ軸ギア２７によって円筒ギア３３を回転さて各ノズルホルダ１２の小ギア３４を回転させることで、各ノズルホルダ１２がそれぞれ各ノズルホルダ１２の軸心線の回りを回転して、各ノズルホルダ１２に保持された各吸着ノズル１３に吸着した各部品の向き（角度）を修正するようになっている。

　図３に示すように、円筒ギア３３内にヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２を挿入できるように該円筒ギア３３の内径寸法がＲ軸２２の外径寸法よりも若干大きく形成されている。マルチノズル型ヘッド１１の上面部のうちの円筒ギア３３の内側の位置には、Ｒ軸２２の各係合部材３１を挿通するための複数の長孔３５が円周方向に等間隔に形成され、各長孔３５の一方向側に、係合部材３１の爪部が係合する被係合ピン３６（被係合部材）がマルチノズル型ヘッド１１の径方向に貫通固定されている。各長孔３５内のうちの被係合ピン３６の側方には、係合部材３１が上下方向にすり抜ける隙間が確保されている。

　尚、ヘッド保持ユニット２１には、Ｒ軸駆動機構２３とＱ軸駆動機構２６の他に、Ｚ軸モータ３７（図６参照）を駆動源とするＺ軸駆動機構（図示せず）が組み付けられ、該Ｚ軸駆動機構により、ノズルホルダ１２の旋回軌道の所定の停止位置で、ノズルホルダ１２を下降させるように構成されている。

　一方、図４及び図５に示すように、シングルノズル型ヘッド３８は、ヘッド保持ユニット２１にマルチノズル型ヘッド１１と交換可能に保持されるアタッチメント部３９と、このアタッチメント部３９に交換可能に保持される１本のノズル部１３’とに分割されている。ヘッド保持ユニット２１に対するシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９の保持構造は、ヘッド保持ユニット２１に対するマルチノズル型ヘッド１１の保持構造と共通化されている。従って、図示はしないが、アタッチメント部３９の上面側には、ヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２の各係合部材３１を挿通するための複数の長孔が円周方向に等間隔に形成され、各長孔の一方向側に、係合部材３１の爪部が係合する被係合ピン（被係合部材）がアタッチメント部３９の径方向に貫通固定されている。

　部品実装機には、交換用のマルチノズル型ヘッド１１とシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９を載置するヘッド載置部（図示せず）が設けられている。このヘッド載置部は、複数種類のマルチノズル型ヘッド１１と少なくとも１種類のアタッチメント部３９を載置できるように構成されている。このヘッド載置部に載置されたマルチノズル型ヘッド１１又はアタッチメント部３９をヘッド保持ユニット２１に取り付ける場合は、ヘッド保持ユニット２１のＲ軸２２の各係合部材３１をマルチノズル型ヘッド１１又はアタッチメント部３９の各長孔３５に挿通し、Ｒ軸ギア２４の回転によりＲ軸２２を回転させて各係合部材３１を各長孔３５内の被係合ピン３６に係合させた状態で各係合部材３１を引き上げて保持する。

　更に、本実施例では、シングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９に対するノズル部１３’の保持構造は、マルチノズル型ヘッド１１に対する吸着ノズル１３の保持構造と共通化され、アタッチメント部３９にノズル部１３’として吸着ノズル１３を保持できるようになっている。ここで、シングルノズル型ヘッド３８に使用するノズル部１３’は、マルチノズル型ヘッド１１に使用する吸着ノズル１３のみに限定されず、シングルノズル型ヘッド３８用として新たに作製したノズル部１３’が含まれていても良く、要は、シングルノズル型ヘッド３８に使用するノズル部１３’のバリエーションの中にマルチノズル型ヘッド１１に使用する吸着ノズル１３が含まれていれば良い。

　図４及び図５に示すように、ノズル部１３’（吸着ノズル１３）の上部に、係合ピン１４（係合突起部）が直径方向に突出するように設けられている。これに対応して、アタッチメント部３９のうちのノズル部１３’（吸着ノズル１３）の上部を嵌合する嵌合筒部１５及びノズルホルダ１２のうちの吸着ノズル１３の上部を嵌合する嵌合筒部（図示せず）には、それぞれ係合ピン１４が下方から挿入される逆Ｌ字状又は逆Ｊ字状の係合溝１６（バヨネット式の係合溝）が形成されている。更に、アタッチメント部３９の嵌合筒部１５及びノズルホルダ１２の嵌合筒部には、それぞれ筒状の押え部材１７が上下動可能に嵌合され、該押え部材１７がスプリング１８（ばね）によって押し下げられている。

　部品実装機には、交換用の吸着ノズル１３やノズル部１３’を載置するノズル載置部（図示せず）が設けられている。このノズル載置部は、複数種類の吸着ノズル１３やノズル部１３’を回り止め状態（係合ピン１４の向きを所定方向に位置決めした状態）で載置できるように構成されている。このノズル載置部に載置された吸着ノズル１３やノズル部１３’をノズルホルダ１２やアタッチメント部３９に取り付ける場合は、まず、ヘッド移動装置２０（図６参照）によってマルチノズル型ヘッド１１やシングルノズル型ヘッド３９のアタッチメント部３９をノズル載置部の上方へ移動させて、吸着ノズル１３やノズル部１３’の取付対象となるノズルホルダ１２やアタッチメント部３９をノズル載置部上の吸着ノズル１３やノズル部１３’の真上に位置させると共に、該ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９の嵌合筒部１５の係合溝１６の入口１６ａを吸着ノズル１３やノズル部１３’の係合ピン１４に位置合わせした状態にする。この状態で、マルチノズル型ヘッド１１やアタッチメント部３９を下降させて、ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９の嵌合筒部１５を吸着ノズル１３やノズル部１３’の上部に押し込んで嵌合筒部１５の係合溝１６の入口１６ａを吸着ノズル１３やノズル部１３’の係合ピン１４に差し込んだ後、該ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９を係合方向（係合溝１６の先端方向）に回転させることで、該ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９の係合溝１６のＶ字状凹部に吸着ノズル１３やノズル部１３’の係合ピン１４を係合させる。この係合状態は、スプリング１８のばね力によって押え部材１７が係合ピン１４を係合溝１６のＶ字状凹部に押さえ付けることで保持される。ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９から吸着ノズル１３やノズル部１３’を取り外す場合は、上記と逆の順序で行えば良く、ノズルホルダ１２やアタッチメント部３９から取り外した吸着ノズル１３やノズル部１３’は、ノズル載置部に載置される。

　部品実装機の制御装置４１（図６参照）は、生産プログラムに従って、ヘッド移動装置２０、ヘッド保持ユニット２１のＲ軸モータ２５、Ｑ軸モータ２８及びＺ軸モータ３７を制御して、部品実装機にセットされたフィーダ４２から供給される部品を吸着ノズル１３やノズル部１３’で吸着して回路基板に実装する動作を制御すると共に、ヘッド保持ユニット２１に対してマルチノズル型ヘッド１１やシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９を着脱する動作と、マルチノズル型ヘッド１１のノズルホルダ１２やシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９に対して吸着ノズル１３やノズル部１３’を着脱する動作を制御する。

　以上説明した本実施例の部品実装機では、シングルノズル型ヘッド３８を、ヘッド保持ユニット２１に保持されるアタッチメント部３９とノズル部１３’とに分割して、アタッチメント部３９に対するノズル部１３’の保持構造をマルチノズル型ヘッド１１に対する吸着ノズル１３の保持構造と共通化しているため、シングルノズル型ヘッド３８のノズル部１３’としてマルチノズル型ヘッド１１の吸着ノズル１３を共通使用できる。これにより、ノズル部１３’（吸着ノズル１３）の形状やサイズの異なるシングルノズル型ヘッド３８のバリエーション（種類）を低コストで増加できると共に、シングルノズル型ヘッド３８のバリエーション増加による保管スペース（ヘッド載置部やノズル載置部のスペース）の増加を抑えることができ、低コスト化や省スペース化の要求に対応できる。

　しかも、本実施例では、ヘッド保持ユニット２１に保持されたシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９にノズル部１３’又は吸着ノズル１３を着脱する動作を自動化できると共に、ヘッド保持ユニット２１に対するマルチノズル型ヘッド１１の交換動作や、シングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９の交換動作を自動化することができ、これらの交換作業に要する時間を短くできて、部品実装機の稼働率を向上させることができる。

　更に、本実施例では、ノズル部１３’側（吸着ノズル１３側）の係合ピン１４とアタッチメント部３９側（ノズルホルダ１２側）の係合溝１６との係合によりアタッチメント部３９（ノズルホルダ１２）にノズル部１３’（吸着ノズル１３）を機械的に保持させるようにしたので、ヘッド保持ユニット２１に保持したシングルノズル型ヘッド３８（マルチノズル型ヘッド１１）を高速移動させても、慣性力によるノズル部１３’（吸着ノズル１３）の位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、アタッチメント部３９（ノズルホルダ１２）にノズル部１３’（吸着ノズル１３）をプランジャや板ばねで保持するようにしても良い。

　また、ヘッド保持ユニット２１側の係合部材３１とシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９側（マルチノズル型ヘッド１１側）の被係合ピン３６との係合によりヘッド保持ユニット２１にシングルノズル型ヘッド３８（マルチノズル型ヘッド１１）を機械的に保持させるようにしたので、ヘッド保持ユニット２１に保持したシングルノズル型ヘッド３８（マルチノズル型ヘッド１１）を高速移動させても、慣性力によるシングルノズル型ヘッド３８（マルチノズル型ヘッド１１）の位置ずれや脱落を防止できる。但し、本発明は、ヘッド保持ユニット２１にシングルノズル型ヘッド３８（マルチノズル型ヘッド１１）を負圧吸引力で吸着保持するようにしても良い。

　尚、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、ヘッド保持ユニット２１にシングルノズル型ヘッド３８のアタッチメント部３９（マルチノズル型ヘッド１１）を係合保持させる構成や、アタッチメント部３９（ノズルホルダ１２）にノズル部１３’（吸着ノズル１３）を係合保持させる構成を適宜変更しても良く、また、ヘッド保持ユニット２１に回転しないマルチノズル型ヘッドを保持させる構成としても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

　１１…マルチノズル型ヘッド、１２…ノズルホルダ、１３…吸着ノズル、１３’…ノズル部、１４…係合ピン（係合突起部）、１５…嵌合筒部、１６…係合溝、１７…押え部材、１８…スプリング（ばね）、２０…ヘッド移動装置、２１…ヘッド保持ユニット、２２…Ｒ軸、２３…Ｒ軸駆動機構（ヘッド回転機構）、２４…Ｒ軸ギア、２５…Ｒ軸モータ、２６…Ｑ軸駆動機構（ノズル回転機構）、２７…Ｑ軸ギア、２８…Ｑ軸モータ、３１…係合部材、３２…ノズル回転ギア機構、３３…円筒ギア、３４…小ギア、３５…長孔、３６…被係合ピン（被係合部材）、３７…Ｚ軸モータ、３８…シングルノズル型ヘッド、３９…アタッチメント部、４１…制御装置、４２…フィーダ

Claims

　部品を吸着する複数本の吸着ノズルを交換可能に保持するマルチノズル型ヘッドと、１本のノズル部を持つシングルノズル型ヘッドとのいずれのヘッドも交換可能に保持するヘッド保持ユニットと、前記ヘッド保持ユニットを移動させるヘッド移動装置とを備えた部品実装機において、
　前記シングルノズル型ヘッドは、前記ヘッド保持ユニットに前記マルチノズル型ヘッドと交換可能に保持されるアタッチメント部と、前記アタッチメント部に交換可能に保持されて部品を吸着する１本のノズル部とから構成され、
　前記アタッチメント部に対する前記ノズル部の保持構造は、前記マルチノズル型ヘッドに対する前記吸着ノズルの保持構造と共通化され、前記アタッチメント部に前記ノズル部として前記吸着ノズルを保持可能に構成されていることを特徴とする部品実装機。
　前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド保持ユニットに保持された前記アタッチメント部に前記ノズル部又は前記吸着ノズルを着脱する動作を制御する制御装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
　前記制御装置は、前記ヘッド移動装置を制御して前記ヘッド保持ユニットに前記マルチノズル型ヘッド又は前記アタッチメント部を着脱する動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の部品実装機。
　前記マルチノズル型ヘッドには、前記吸着ノズルを保持するノズルホルダが下降可能に保持され、
　前記吸着ノズルの上部及び前記ノズル部の上部には、それぞれ係合突起部が側方に突出するように設けられ、
　前記ノズルホルダのうちの前記吸着ノズルの上部を嵌合する嵌合筒部及び前記アタッチメント部のうちの前記ノズル部の上部を嵌合する嵌合筒部には、それぞれ前記係合突起部が下方から挿入される逆Ｌ字状又は逆Ｊ字状の係合溝が形成され、
　前記ノズルホルダ及び前記アタッチメント部には、それぞれ前記係合突起部が前記係合溝に係合された状態を保持するばねが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装機。