JP5006804B2 - 表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルを昇降させる昇降部を備えた表面実装機に関するものである。

従来、表面実装機のヘッドユニットは、たとえば特許文献１に記載されているように、複数の吸着ノズルと、これらの吸着ノズルを回転させるための回転部と、前記吸着ノズルを昇降させるための昇降部などを備えている。前記回転部と昇降部とは、表面実装機の前後方向に並ぶ状態でそれぞれヘッドユニット本体に支持されている。
特開２００５−１２３３７１号公報

特許文献１に記載されている表面実装機を含めて近年の表面実装機は、さらなるヘッドユニットの小型化と軽量化とを図ることが要請されている。

本発明はこのような要請に応えるためになされたもので、さらなるヘッドユニットの小型化と軽量化とを図ることができる表面実装機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る表面実装機は、一または複数の吸着ノズルを回転させる一または複数の回転部と、前記吸着ノズルを個々に昇降させる昇降部と、上下方向に延在するように形成されて前記回転部と前記昇降部とを支持するヘッドユニット本体とを有するヘッドユニットを備えた表面実装機において、前記昇降部に、各吸着ノズルと一体に昇降する昇降部材と、この昇降部材を昇降させる吸着ノズル毎のアクチュエータとを備えさせ、前記アクチュエータを、前記昇降部材から上方に延在するように形成するとともに、吸着ノズル毎のリニアモータによって構成し、このリニアモータは、フレームと、このフレームの中央部に昇降自在に支持され、永久磁石が上下方向に並ぶ状態で取り付けられたスライダと、このスライダを挟んで前方あるいは後方のいずれか一方において、前記永久磁石に対向して前記フレームに上下方向に並ぶ状態で取り付けられ、前記スライダを昇降させる複数のコイルと、前記スライダを挟んで前方あるいは後方のいずれか他方において前記フレームに取り付けられ、制御基板を有する制御部とを備え、前記ヘッドユニット本体は、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部を、遊嵌状態で通すことができるような大きさに形成された開口部を有し、前記回転部と前記昇降部は、前記ヘッドユニット本体に前方から取り付けられ、前記昇降部における前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部は、前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されているものである。

本発明は、前記発明において、前記昇降部は、前記リニアモータどうしを前記吸着ノズルが並ぶ方向に重ねることによって一つの組立体を構成するように形成されているとともに、複数の前記リニアモータが一つの組立体として、前記ヘッドユニット本体に前方から取り付けられ、前記複数のリニアモータのそれぞれにおいて、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部が、それぞれ前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されているものである。

本発明は、前記発明において、前記制御部は、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられ、かつ前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されているものである。

本発明は、前記発明において、前記制御部は、前記スライダを挟んで前方において前記フレームに取り付けられ、前記複数のコイルが、前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されているものである。

本発明によれば、昇降部の一部をヘッドユニット本体の開口部に挿入しているから、昇降部をヘッドユニット本体に取付けた状態において、ヘッドユニット本体に開口部が形成されていない場合に較べて昇降部におけるヘッドユニット本体から突出する部分の長さを短くすることができる。このため、昇降部がヘッドユニット内に占めるスペースの省スペース化を図ることができるから、ヘッドユニットを小型化することができる。しかも、ヘッドユニット本体に開口部が形成されることによってヘッドユニットの軽量化を図ることができる。
したがって、本発明によれば、ヘッドユニットのさらなる小型化と軽量化とが図られた表面実装機を提供することができる。

リニアモータの制御部をヘッドユニット本体の開口部内に臨ませた発明によれば、昇降部の位置に影響を及ぼすことなくリニアモータ毎の制御基板を立てて装備することができる。このため、大型の制御基板を使用する昇降部であっても、ヘッドユニット本体に接近させて取付けることができる。

リニアモータを重ねて昇降部を形成した発明によれば、複数のリニアモータを複数の吸着ノズルと同一ピッチで並べて昇降部を構成することができるから、たとえば昇降部を吸着ノズル毎のボールねじ機構によって構成する場合に較べて、昇降部を横方向（複数の吸着ノズルが並ぶ方向）にコンパクトに形成することができる。
したがって、この発明によれば、小型の昇降部を備えることによってヘッドユニットがより一層小型化された表面実装機を提供することができる。

リニアモータのコイル部分をヘッドユニット本体の開口部内に臨ませた発明によれば、コイル部分がヘッドユニット本体の外側に露出するから、この露出部分を空冷によって冷却することができる。

以下、本発明に係る表面実装機の一実施例を図１〜図３２によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る表面実装機の構成を示す平面図、図２はチップ部品用回転装置が取付けられたヘッドユニットの正面図、図３は同じく平面図、図４は同じく側面図、図５は同じく斜視図である。
図６はチップ部品用回転装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図、図７は昇降装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図である。なお、図２〜図７は、スキャンカメラ装置を取外した状態で描いてある。

図８はスキャンカメラ装置を装備した状態におけるヘッドユニットの正面図、図９はスキャンカメラ装置を装備した状態におけるヘッドユニットの斜視図である。図１０はチップ部品用回転装置の正面図、図１１は同じく背面図、図１２は同じく側面図である。
図１３はチップ部品用回転装置の一部を拡大して示す縦断面図で、同図の破断位置は図１０中にXIII−XIII線によって示す。図１４と図１５はチップ部品用回転装置の横断面図で、図１４は図１３におけるXIV−XIV線断面図、図１５は図１３におけるXV−XV線断面図である。

図１６は昇降装置の正面図、図１７は同じく側面図、図１８は同じく断面図、図１９は同じく分解斜視図である。図２０はベースプレートを示す図で、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は正面図、同図（Ｄ）は斜視図である。
図２１は汎用回転装置が取付けられたヘッドユニットの正面図、図２２は同じく平面図、図２３は同じく斜視図、図２４は汎用回転装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図である。図２５は汎用回転装置の正面図、図２６は同じく背面図、図２７は同じく側面図である。

図２８と図２９は汎用回転装置の一部を拡大して示す縦断面図で、図２８の破断位置は図２５中にA−A線によって示し、図２９の破断位置は図２５中にB−B線によって示す。図３０と図３１は汎用回転装置の横断面図で、図３０は図２８におけるC−C線断面図、図３１は図２８におけるD−D線断面図である。図３２は昇降装置の他の例を示すヘッドユニットの側面図、図３３は昇降部を拡大して示す断面図である。

図１において、符号１で示すものは、この実施の形態による表面実装機である。この表面実装機１は、基台２の上部でプリント配線板３を搬送するコンベア４と、後述するヘッドユニット５を図１において左右方向（以下、この方向を単にＸ方向という）とＸ方向と直交する前後方向（以下、この方向をＹ方向という）とに移動させる電子部品移動装置６とを備えている。この実施例においては、図１において下側を表面実装機１の前側という。

前記コンベア４は、プリント配線板３を図１において左方に搬送し、図示していないクランプ機構によって作業位置に保持するように構成されている。このコンベア４の両側方には、部品供給用の多数のテープフィーダ７が設けられている。

前記電子部品移動装置６は、前記コンベア４の上方でＹ方向に沿って延びる２本の固定レール１１，１１を有するＹ方向移動装置１２と、前記固定レール１１，１１どうしの間に架け渡された可動レール１３を有するＸ方向移動装置１４とによって構成されている。前記ヘッドユニット５は、前記Ｘ方向移動装置１４に取付けられている。前記ヘッドユニット５と電子部品移動装置６とは、図示していない制御装置によって移動方向、距離、速度などが制御される。

前記Ｙ方向移動装置１２は、前記固定レール１１に沿って延びるボールねじ軸１５と、このボールねじ軸１５を駆動するＹ軸サーボモータ１６とによってＸ方向移動装置１４の可動レール１３をＹ方向に往復動させる。前記可動レール１３は、前記ボールねじ軸１５のボールねじナット１５ａに固定されている。前記Ｙ軸サーボモータ１６には、エンコーダからなる位置検出手段１７が設けられている。
前記Ｘ方向移動装置１４は、Ｘ方向に延びる可動レール１３に並設されたボールねじ軸１８と、このボールねじ軸１８を駆動するＸ軸サーボモータ１９とによってヘッドユニット５をＸ方向に往復動させる。前記Ｘ軸サーボモータ１９には、エンコーダからなる位置検出手段２０が設けられている。

前記ヘッドユニット５は、図２〜図６と図２１〜図２４とに示すように、前記Ｘ方向移動装置１４に取付けられるベースプレート２１（図２０参照）に後述する各装置を組付けることによって形成されている。この実施例によるヘッドユニット５は、実装する電子部品の種類に対応して一部分を交換できるように構成されている。この交換できる一部分は、吸着ノズル２２（図２参照）を回転させるための回転部２３と、吸着ノズル２２を昇降させるための昇降部２４とである。

前記回転部２３は、この実施例においては、チップ部品（図示せず）の実装に適したチップ部品用回転装置３１（図２〜図１５参照）と、ＩＣ部品などの実装に適した汎用回転装置３２（図２１〜図３１参照）などによって構成されている。これらの回転装置３１，３２は、実装する電子部品に対応させて必要に応じて交換する。

前記チップ部品用回転装置３１は、吸着ノズル２２を上下方向の軸線回りで回転させて位置決めするときの精度や、吸着ノズル２２を支持する部材の剛性を必要最小限とすることにより、吸着ノズル２２を相対的に高速で回転させることができるように形成されている。
前記汎用回転装置３２は、吸着ノズル２２の前記位置決め時の精度が相対的に高くなるとともに、吸着ノズル２２を支持する部材の剛性が相対的に高くなるように形成されている。

前記昇降部２４は、電子部品を実装するときに電子部品をプリント配線板３に相対的に小さい標準的な荷重で載置させる汎用昇降装置３３（図２〜図９、図１６〜図２４、図３２および図３３参照）と、前記実装時にプリント配線板３の電子部品取付穴（図示せず）に電子部品をたとえば圧入したり、電子部品のリードとプリント配線板の配線パターンとの間で半田ボールをつぶしたりすることができる加圧用昇降装置（図示せず）とによって構成されている。これらの昇降装置は、実装する電子部品に対応させて必要に応じて交換する。

電子部品の実装に当たって交換することなく使う部品としては、図２〜図９、図２０〜図２４、図３２および図３３に示すように、前記ベースプレート２１と、吸着ノズル２２による空気の吸引・停止などを切換えるための真空発生器（エジェクター）３４と、プリント配線板３のフィデューシャルマーク（図示せず）などを上方から撮像するための下方撮像装置３５と、吸着ノズル２２に吸着された電子部品を下方から撮像するためのスキャンカメラ装置３６（図８，９参照）などである。この実施例においては、前記ベースプレート２１によって本発明でいうヘッドユニット本体が構成されている。

前記ベースプレート２１は、金属材料によって板状に成形されており、図２０に示すように、前記各装置を取付けるための複数の取付座が形成されている。この取付座としては、ベースプレート２１の下端部に水平方向に延在するように形成されたスキャンカメラ装置用取付座４１と、この取付座４１の上方近傍で上下方向に延在するように形成された回転装置用取付座４２と、この回転装置用取付座４２の両側に形成された撮像装置用取付座４３と、ベースプレート２１の上半部に形成された昇降装置用取付座４４と、この昇降装置用取付座４４の両側に形成された真空発生器用取付座４５とが形成されている。

これらの取付座４１〜４５のうち、スキャンカメラ装置用取付座４１を除く他の取付座４２〜４５は、全て表面実装機１の前方を指向する平坦面によって形成されている。
この実施例によるベースプレート２１の上部には、後述する昇降装置３３の一部を収容するための穴４６が形成されている。この穴４６によって、本発明でいうヘッドユニット本体の開口部が形成されている。

前記チップ部品用回転装置３１は、図６〜図１５に示すように、前記ベースプレート２１に着脱可能に取付けられる軸受部材５１を備えており、この軸受部材５１に後述するモータ５２，５３や各部材を組付けることによって、一つの組立体となるように形成されている。チップ部品用回転装置３１の組立ては、ヘッドユニット５の組立作業とは別に行なうことができる。

前記軸受部材５１は、金属によって角柱状を呈する形状に形成されている。この軸受部材５１は、表面実装機１の後方を指向する平坦面からなる取付面５１ａが前記ベースプレート２１の回転装置用取付座４２に重なる状態で４本の取付用ボルト５４によってベースプレート２１に着脱可能に取付けられている。

この軸受部材５１に組付けられるチップ部品用回転装置３１の構成部品としては、吸着ノズル２２が下端部に設けられた１０本のノズルシャフト５５と、このノズルシャフト５５と吸着ノズル２２とを回転させるための回転駆動源としての第１、第２のモータ５２，５３と、これらのモータ５２，５３の回転を前記ノズルシャフト５５に伝達するための動力伝達装置５６などである。

前記ノズルシャフト５５は、図１３に示すように、中空に形成されており、前記軸受部材５１を上下方向に貫通している。前記中空部分の下端は、吸着ノズル２２の空気穴（図示せず）に接続されている。このノズルシャフト５５によって、本発明でいう昇降部材が構成されている。
前記貫通部分は、軸受部材５１の上端部と下端部とに軸受５７によって回転自在に支持された筒状軸５８にノズルシャフト５５を挿通させた構造が採られている。このノズルシャフト５５は、前記筒状軸５８にボールスプライン５９を介して昇降自在かつ筒状軸５８と一体に回転するように支持されている。なお、図１３は、ボールスプライン５９の内部構造を省略して描いてある。

前記ノズルシャフト５５の下端部には、前記吸着ノズル２２が交換可能に取付けられている。また、前記ノズルシャフト５５の上端部には、後述する昇降装置３３を接続するための連結部材６０が軸受６１によって回転自在かつ一体に昇降するように取付けられている。連結部材６０における表面実装機１の前側の端部には、ノズルシャフト５５の中空部内に連通された空気用継手６２が取付けられている。

また、連結部材６０の後端部には、上下方向とＸ方向とに延在する平坦面からなる取付面６０ａが形成されているとともに、表面実装機１の後方に向けて２本の取付用ボルト６３が突設されている。
前記筒状軸５８の上端部は、軸受部材５１から上方に突出するように形成されており、図１３〜図１５に示すように、後述する動力伝達装置５６を介して第１、第２のモータ５２，５３に接続されている。

前記第１、第２のモータ５２，５３は、軸線方向が上下方向を指向する状態で取付用ブラケット６４を介して前記軸受部材５１に取付けられている。また、これらの第１、第２のモータ５２，５３は、軸受部材５１における前記ベースプレート２１とは反対側の端部（表面実装機１の前側の端部）にＸ方向に並べて取付けられている。なお、第１、第２のモータ５２，５３の給電用ケーブルや、チップ部品用回転装置３１に接続される他のケーブルは、図示してはいないが、チップ部品用回転装置３１からベースプレート２１側に導出され、ベースプレート２１側のケーブル支持部（図示せず）に導かれている。これらのケーブルにおけるチップ部品用回転装置３１と前記ケーブル支持部との間には、ケーブルを途中で分断できるように脱着式コネクタが介装されている。

前記動力伝達装置５６は、図１３〜図１５に示すように、第１、第２のモータ５２，５３とに取付けられたプーリ６５，６６と、ノズルシャフト５５に取付けられたプーリ６７と、第１、第２のモータ５２，５３からノズルシャフト５５に回転を伝達するための４本のベルト６８〜７１と、アイドラープーリ７２およびテンションプーリ７３などを備え、１台のモータの回転を取付高さが異なる２本のベルトによって５本のノズルシャフト５５に伝達するように構成されている。

この実施例による動力伝達装置５６は、図１４および図１５において左側に位置する第１のモータ５２の回転を上側に位置する第１のベルト６８と下側に位置する第２のベルト６９とによって左側の５本のノズルシャフト５５に伝達する。また、動力伝達装置５６は、他方の第２のモータ５３の回転を上側に位置する第３のベルト７０と下側に位置する第４のベルト７１とによって右側の５本のノズルシャフト５５に伝達する。
これらのノズルシャフト５５は、吸着ノズル２２に吸着された電子部品の角度（上下方向の軸線回りの角度）を修正するために第１、第２のモータ５２，５３によって回転させられる。

前記汎用回転装置３２は、図２４〜図３１に示すように、前記ベースプレート２１に着脱可能に取付けられる軸受部材８１に後述する第１〜第５のモータ８２〜８６や各部材を組付けることによって、一つの組立体となるように形成されている。汎用回転装置３２の組立ては、ヘッドユニット５の組立作業とは別に行なうことができる。

この汎用回転装置３２の軸受部材８１も金属によって角柱状を呈する形状に形成されており、装置後側の平坦面からなる取付面８１ａがベースプレート２１の回転装置用取付座４２に重なる状態で４本の取付用ボルト８７によってベースプレート２１に着脱可能に取付けられている。

軸受部材８１には、吸着ノズル２２が下端部に設けられた１０本のノズルシャフト９１〜１００と、これらのノズルシャフト９１〜１００と吸着ノズル２２とを回転させるための回転駆動源としての第１〜第５のモータ８２〜８６と、これらのモータの回転を前記ノズルシャフト９１〜１００に伝達するための動力伝達装置１０１などが取付けられている。

前記ノズルシャフト９１〜１００は、図２９に示すように、中空に形成されており、軸受部材８１を上下方向に貫通している。前記中空部分の下端は、吸着ノズル２２の空気穴（図示せず）に接続されている。前記ノズルシャフト９１〜１００の下端部には、前記吸着ノズル２２が交換可能に取付けられ、ノズルシャフト９１〜１００の上端部には、上述したチップ部品用回転装置３１に取付けられていたものと同じ連結部材６０が取付けられている。この連結部材６０もノズルシャフト９１〜１００に軸受６１によって回転自在かつ一体に昇降するように取付けられている。これらのノズルシャフト９１〜１００によって、本発明でいう昇降部材が構成されている。

前記軸受部材８１におけるノズルシャフト９１〜１００が貫通する貫通部分は、上述したチップ部品用回転装置３１よりノズルシャフト９１〜１００を強固にかつ精度よく支持できる構造が採られている。すなわち、前記ノズルシャフト９１〜１００は、図２９に示すように、軸受部材８１の上端部と下端部との二箇所において上側筒状軸１０２と下側筒状軸１０３とを介して軸受部材８１に回転自在かつ昇降自在に支持されている。

これらの上側筒状軸１０２と下側筒状軸１０３とは、それぞれ軸受１０４〜１０７によって軸受部材８１に回転自在に支持されている。前記ノズルシャフト９１〜１００は、これらの上側筒状軸１０２と下側筒状軸１０３とを上下方向に貫通しており、これらの筒状軸１０２，１０３にそれぞれボールスプライン１０８を介して昇降自在かつ筒状軸１０２，１０３と一体に回転するように支持されている。なお、図２９においては、ボールスプライン１０８の内部構造を省略して描いてある。

前記上側筒状軸１０２と下側筒状軸１０３とは、１本のノズルシャフト９１〜１００に軸装されているが、これらの筒状軸１０２，１０３のうち一方の筒状軸が後述する動力伝達装置１０１を介して一つのモータに接続されている。この実施例による動力伝達装置１０１は、１０本のノズルシャフト９１〜１００のうち、図３０および図３１において左から数えて奇数番目のノズルシャフト９１，９３，９５，９７，９９が貫通する上側筒状軸１０２と、これらの図において左から数えて偶数番目のノズルシャフト９２，９４，９６，９８，１００が貫通する下側筒状軸１０３とにモータの回転を伝達する。

モータの回転が伝達される上側筒状軸１０２は、軸受１０５より下方に突出するように形成されており、この下方突出部に後述する動力伝達装置１０１が接続されている。また、モータの回転が伝達される下側筒状軸１０３は、図２９に示すように、前記軸受１０６より上方に突出するように形成されており、この上方突出部に後述する動力伝達装置１０１が接続されている。

前記第１〜第５のモータ８２〜８６は、図２８および図２９に示すように、軸線方向が上下方向を指向する状態で軸受部材８１のモータ用ブラケット８１ｂに取付けられている。また、これらの第１〜第５のモータ８２〜８６は、軸受部材８１におけるベースプレート２１とは反対側の端部（表面実装機１の前側の端部）にＸ方向に並べて取付けられている。なお、これらのモータ８２〜８６の給電用ケーブルや、汎用回転装置３２に接続される他のケーブルは、図示してはいないが、汎用回転装置３２からベースプレート２１側に導出され、ベースプレート２１側のケーブル支持部に導かれている。これらのケーブルにおける汎用回転装置３２と前記ケーブル支持部との間には、ケーブルを途中で分断できるように脱着式コネクタが介装されている。

前記動力伝達装置１０１は、図２８および図２９に示すように、第１〜第５のモータ８２〜８６と前記ノズルシャフト９１〜１００との間に位置付けられた中間軸１１１と後述する歯車とを介して、１台のモータの回転を２本のノズルシャフトに伝達する。すなわち、この実施例による汎用回転装置３２は、上述したチップ部品用回転装置３１に較べて、１本のノズルシャフトを回転方向に位置決めするときの精度が高くなるように構成されている。

前記中間軸１１１は、図２８に示すように、前記軸受部材８１を上下方向に貫通しており、軸受部材８１に３個の軸受１１２〜１１４によって回転自在に支持されている。
中間軸１１１の上端部は、図２８および図３０に示すように、第１〜第５のモータ８２〜８６の回転軸１１５に駆動歯車１１６と第１の中間歯車１１７とによって歯車結合されている。

中間軸１１１の中間部分と下端部とには、図２８に示すように、第２の中間歯車１１８と第３の中間歯車１１９とが一体に回転するように取付けられている。第２の中間歯車１１８は、図３１に示すように、前記奇数番目のノズルシャフト９１，９３，９５，９７，９９が貫通する上側筒状軸１０２に上側従動歯車１２１（図２８および図２９参照）を介して歯車で連結されている。

第３の中間歯車１１９は、前記偶数番目のノズルシャフト９２，９４，９６，９８，１００が貫通する下側筒状軸１０３に下側従動歯車１２２を介して歯車で連結されている。前記第１〜第３の中間歯車１１７〜１１９は、噛合部分のバックラッシを実質的に無くすために、いわゆるシザースギヤを構成するように形成されている。図２８において、１１７ａ、１１８ａおよび１１９ａは、第１〜第３の中間歯車１１７〜１１９に設けられているねじリコイルばねを示す。

前記汎用昇降装置３３は、図７、図１６〜図１９に示すように、吸着ノズル２２（ノズルシャフト５５，９１〜１００）と同数のリニアモータ１３１をＸ方向に重ね合わせることによって、一つの組立体となるように形成されている。この実施例においては、図１９に示すように、全てのリニアモータ１３１の高さおよびＹ方向の位置を揃えるために、全てのリニアモータ１３１に３本のパイプ１３２〜１３４をそれぞれ貫通させている。これらのパイプ１３２〜１３４は、各リニアモータ１３１の後述するフレーム１３５に嵌合している。

前記各リニアモータ１３１は、１０本のノズルシャフト５５，９１〜１００と同じピッチでＸ方向に並べられている。この実施例においては、このリニアモータ１３１によって、本発明でいうアクチュエータが構成されている。
これらのリニアモータ１３１のＸ方向の両端部には、図１６および図１９に示すように、取付用ブラケット１３６が取付けられている。これらのブラケット１３６は、前記３本のパイプ１３２〜１３４が嵌合しており、これらのパイプに固定用ボルト１３７を螺着することによって、全てのリニアモータ１３１をＸ方向の両側から挟持している。

これらの取付用ブラケット１３６における表面実装機１の後側の端部には、Ｘ方向と上下方向とに延在する取付板１３６ａが一体に形成されている。この取付板１３６ａは、前記ベースプレート２１の前記昇降装置用取付座４４に取付用ボルト１３８によって着脱可能に取付けられている。すなわち、この汎用昇降装置３３は、前記回転装置３１，３２と同一方向（表面実装機１の前方）からベースプレート２１に取付けられている。
また、この実施例による汎用昇降装置３３の上端部には、作業者が把持するための取っ手１３９が取付けられている。

前記リニアモータ１３１は、図１８および図１９に示すように、前記フレーム１３５と、このフレーム１３５の中央部に昇降自在に支持されたスライダ１４１と、前記フレーム１３５における表面実装機１の前側の端部に固定された複数のコイル１４２と、フレーム１３５の後側に取付けられた検出ヘッド１４３（図１９参照）および制御ボックス１４４などを備えており、前記スライダ１４１を所定の速度で所定の昇降量だけ昇降させることができるように構成されている。なお、この汎用昇降装置３３と、加圧用昇降装置（図示せず）とは、後述するコイル１４２と永久磁石１４５とによって発生する推力が異なるだけであり、互いに同一の形状に形成することができる。

前記フレーム１３５は、表面実装機１の前後方向の幅より上下方向の長さの方が長くなる形状であって、Ｘ方向の一方に向けて開放する有底筒状を呈する形状に形成されている。このフレーム１３５の開口部分は、隣接するフレーム１３５の底または取付用ブラケット１３６によって閉塞されている。このフレーム１３５における表面実装機１の前側の端部には、前方に向けて突出する前側突出部１３５ａが一体に形成されている。また、フレーム１３５の後側の端部には、後述する検出ヘッド１４３を収容するための後側突出部１３５ｂが一体に形成されている。

前記スライダ１４１は、フレーム１３５と同等の長さを有するように上下方向に長く形成されており、前記フレーム１３５の内側底部に固定されたガイドレール１４６に昇降自在に支持されている。このスライダ１４１の前側の端部であって前記コイル１４２と対向する部位には、永久磁石１４５が取付けられている。この永久磁石１４５は、スライダ１４１に沿って上下方向に延在するように形成されており、Ｓ極とＮ極とが交互に上下方向に並ぶように着磁されている。

スライダ１４１の後側の端部には、図示してはいないが、スライダ１４１の上下方向の位置を検出するための磁気式リニアスケールが取付けられている。このリニアスケールは、フレーム１３５の後側突出部１３５ｂ内に設けられている検出ヘッド１４３によって検出される。この検出ヘッド１４３は、フレーム１３５の後端部に取付けられている制御ボックス１４４内の制御回路に接続されており、検出信号を制御回路に送る。

スライダ１４１の下端部であって前側の端部には、上述した回転装置３１，３２の連結部材６０を取付けるための取付座１４７が形成されている。この取付座１４７は、表面実装機１の前方を指向する平坦面によって形成されている。また、前記取付座１４７には、回転装置３１，３２の取付用ボルト６３が螺着するねじ孔１４８が形成されている。

前記コイル１４２は、フレーム１３５の前記前側突出部１３５ａ内に上下方向に並ぶ状態で収納されている。これらのコイル１４２に接続された給電用ケーブル（図示せず）は、フレーム１３５の上端部に形成されているガイド溝１３５ｃを通して導出されている。なお、前記コイル１４２の給電用ケーブルや、リニアモータ１３１に接続される他のケーブルは、図示してはいないが、リニアモータ１３１からベースプレート２１側のケーブル支持部に導かれている。これらのケーブルにおけるリニアモータ１３１と前記ケーブル支持部との間には、ケーブルを途中で分断できるように脱着式コネクタが介装されている。

前記制御ボックス１４４は、図１７〜図１９に示すように、前記フレーム１３５の後端部に後方へ突出するように取付けられている。この制御ボックスによって、請求項２記載の発明でいう制御部が構成されている。この制御ボックス１４４の内部には、前記制御回路が形成された制御基板１４９（図１９参照）が収納されている。この制御基板１４９は、上下方向と前後方向（Ｙ方向）とに延在する状態で制御ボックス１４４に着脱可能に取付けられている。この制御基板１４９は、たとえば制御ボックス１４４の上端部に形成された穴１４４ａ（図１９参照）から上方に取出すことができるように構成することができる。

この制御ボックス１４４は、図１８に示すように、汎用昇降装置３３をベースプレート２１に取付けた状態においては、ベースプレート２１の前記穴４６に挿入され、ベースプレート２１より後方に突出する。言い換えれば、ベースプレート２１の穴４６は、制御ボックス１４４を遊嵌状態で通すことができるような大きさに形成されている。なお、前記フレーム１３５どうしを接続するための３本のパイプ１３２〜１３４のうち後側に位置するパイプ１３４も、前記穴４６の中に収容されている。このため、フレーム１３５から後方に突出する全ての部材が前記穴４６に収容されることになるから、取付用ブラケット１３６の後端面１３６ｂをベースプレート２１の昇降装置用取付座４４に当接させることができる。

なお、リニアモータ１３１は、図３２および図３３に示すように形成することができる。これらの図に示すリニアモータ１３１は、制御ボックス１４４が前側（図３２，３３においては右側）の端部に位置するように構成されている。すなわち、このリニアモータ１３１においては、図３３に示すように、スライダ１４１より表面実装機１の前側に制御ボックス１４４と検出ヘッド１４３とが設けられ、スライダ１４１の後端部に永久磁石１４５が取付けられている。

図３３は、コイル１４２が巻回されたヨーク１４２ａをフレーム１３５の後部に取付けた状態で描いてある。これらのコイル１４２とヨーク１４２ａとによって、請求項４に記載した発明でいうコイル部分が構成されている。図３２と図３３とに示す構成を採る場合、ベースプレート２１の穴４６にはフレーム１３５におけるコイル１４２を収容するための後側突出部１３５ｂのみが挿入されている。このため、この実施例の構成を採ることにより、汎用昇降装置３３がベースプレート２１から後方に大きく突出することがなくなる。また、コイル部分がベースプレート２１の後方に露出するから、この露出部分を空冷によって冷却することができる。

前記真空発生器（エジェクタ）３４は、図３および図２２に示すように、吸着ノズル２２毎の真空発生器１５１をＸ方向に重ね合わせて一つの組立体を構成するように形成されており、取付用ブラケット１５２によってベースプレート２１に取付けられている。前記真空発生器１５１は、前記回転装置３１，３２の空気用継手６２に空気パイプ（図示せず）によって接続されており、吸着ノズル２２が空気を吸引する状態と、吸着ノズル２２による吸引を停止する（あるいは空気を吐出する）状態とを切り換える。

真空発生器３４を支持する前記取付用ブラケット１５２は、Ｘ方向に延在する前面板１５２ａと、この前面板１５２ａの両端部から表面実装機１の後側に延在する一対の側板１５２ｂとから形成されている。前記真空発生器３４は、前記前面板１５２ａに取付けられている。側板１５２ｂの前後方向の長さは、図３および図７に示すように、ベースプレート２１と真空発生器１５１との間に前記昇降装置３３を挿入することができるような長さに形成されている。昇降装置３３は、前記前面板１５２ａとベースプレート２１との間に上方から挿入されている。

前記下方撮像装置３５は、図２〜図７、図２１〜図２４に示すように、下方を指向するカメラ３５ａを内蔵しており、回転装置３１，３２の左右両側に、回転装置３１，３２との間に所定の間隔をおいてそれぞれ配設されている。
前記スキャンカメラ装置３６は、図８および図９に示すように、ベースプレート２１のスキャンカメラ装置用取付座４１に取付けられた駆動部３６ａと、この駆動部３６ａに設けられた撮像部３６ｂとから構成されている。

前記駆動部３６ａは、図示してはいないが、ボールねじ機構やリニアモータなどのアクチュエータを備えており、このアクチュエータによって前記撮像部３６ｂをＸ方向に往復動作させる構成が採られている。
撮像部３６ｂは、前記駆動部３６ａから表面実装機１の前方に向けて突出するように形成されており、吸着ノズル２２を下方から撮像するための撮像素子（図示せず）を備えている。

上述したように構成された表面実装機１においては、電子部品を実装するときに電子部品に加える荷重が標準的な荷重でよい場合は上述した汎用昇降装置３３を装備して実装を行う。一方、電子部品をプリント配線板３の電子部品取付穴にたとえば圧入するような場合は、電子部品を実装するときに高い推力を発生させることができるとともに実装時の荷重を高い精度で制御可能な加圧用昇降装置を装備して実装を行う。

前記汎用昇降装置３３を前記加圧用昇降装置に交換するためには、先ず、汎用昇降装置３３のケーブルをベースプレート２１に支持されている部分から着脱式コネクタで分断させる。そして、汎用昇降装置３３をベースプレート２１に取付けている取付用ブラケット１３６をベースプレート２１から取外すとともに、スライダ１４１を回転装置３１，３２の連結部材６０から取外す。この取外し作業を行うに当たっては、昇降装置３３の上端部に設けられている取っ手１３９を把持し、昇降装置３３を支えながら行う。

その後、ベースプレート２１の穴４６内に挿入されている部分（制御ボックス１４４や後側突出部１３５ｂ）がベースプレート２１の前側に位置するように汎用昇降装置３３を前方および上方に移動させ、ベースプレート２１から取外す。この取外し時に必要に応じて真空発生器取付用ブラケット１５２をベースプレート２１から取外してもよい。
加圧用昇降装置をベースプレート２１に取付けるためには、上述した取外し時の手順とは逆の手順によって行う。

この実施例によれば、昇降装置３３をベースプレート２１に近接させるに当たって部分的に後方に突出する部分（制御ボックス１４４または後側突出部１３５ｂ）をベースプレート２１の穴４６に遊嵌状態で挿入しているから、昇降装置３３をベースプレート２１に取付けた状態において、ベースプレート２１に穴４６が形成されていない場合に較べて、昇降装置３３におけるベースプレート２１から前方に突出する部分の長さを短くすることができる。

このため、ヘッドユニット５内で昇降装置３３が占めるスペースの省スペース化を図ることができるから、ヘッドユニット５を小型化することができる。しかも、ベースプレート２１に大きな穴４６が形成されることによってヘッドユニット５の軽量化を図ることができる。
したがって、この実施例によれば、ヘッドユニット５のさらなる小型化と軽量化とを図ることが可能な表面実装機を提供することができる。

また、この実施例によれば、昇降装置３３のフレーム１３５をベースプレート２１に可及的近接させて取付けることができるから、ヘッドユニット５の重心が電子部品移動装置６の可動レール１３に接近することになって実装時のヘッドユニット５の動作が円滑になる。

この実施例によれば、リニアモータ１３１の制御ボックス１４４をベースプレート２１の穴４６内に臨ませているから、昇降装置３３の位置に影響を及ぼすことなく、制御基板１４９を立てて装備することができる。このため、大型の制御基板１４９を使用する昇降装置３３であっても、ベースプレート２１に接近させて取付けることができる。また、この構成を採ることによって、制御基板１４９の着脱作業を伴うメンテナンスを容易に行うことができる。すなわち、このメンテナンスを、昇降装置３３の他の部材とはベースプレート２１を挟んで反対側から（ベースプレート２１の後方から）行うことができ、前記他の部材に遮られることなく行うことができる。

この実施例による昇降装置３３は、複数のリニアモータ１３１を複数の吸着ノズル２２と同一ピッチで並べて構成されている。このため、たとえば昇降装置を吸着ノズル毎のボールねじ機構によって構成する場合に較べて、昇降装置３３をＸ方向（複数の吸着ノズル２２が並ぶ方向）にコンパクトに形成することができる。
したがって、この実施例によれば、小型の昇降装置３３を備えることによってヘッドユニット５がより一層小型化された表面実装機を提供することができる。

また、この実施例によれば、昇降部２４の仕様を変更するに当たって、昇降装置３３のみを交換することによって行うことができる。
昇降装置３３の重量は、ヘッドユニット５の総重量に較べてきわめて軽い。しかも、この実施例による昇降装置３３は、回転装置３１，３２と同じ一側方（表面実装機１の前方）からベースプレート２１に対して着脱することができるから、着脱時の作業性も向上する。昇降装置３３の製造コストは、ヘッドユニット全体の製造コストに較べて低くなる。
このため、この実施例によれば、昇降装置を仕様が異なるものに容易に交換できるとともに、ヘッドユニットを交換する場合に較べて製造コストが低くなる表面実装機を提供することができる。

さらに、この実施例によれば、ヘッドユニット５が電子部品移動装置６に取付けられている状態で回転装置３１，３２のみを交換することができる。この回転装置３１，３２は、実装する電子部品の種類毎にそれぞれ最適な特性を有するように作られているから、たとえばチップ部品を高速で実装でき、ＩＣ部品を高い精度で実装することができる。

回転装置３１，３２の重量は、ヘッドユニット５の総重量に較べてきわめて軽い。このため、この実施例によれば、実装する電子部品に対応するように特性を変えるときの作業を容易に行うことが可能な表面実装機を提供することができる。
前記回転装置３１，３２の製造コストは、ヘッドユニット全体の製造コストに較べて低くなる。このため、この実施例によれば、ヘッドユニットを交換する従来の表面実装機に較べて製造コストが低い表面実装機を提供することができる。

この実施例においては、回転装置３１，３２と昇降装置３３とをヘッドユニット５に対してそれぞれ個別に着脱できるから、これらの装置のメンテナンスを行うときにはヘッドユニット５から取外した状態でたとえば広い作業台の上などで容易に行うことができる。
なお、上述した実施例においては、昇降部２４のアクチュエータをリニアモータ１３１によって構成した例を示したが、アクチュエータとしてはたとえばボールねじ機構によって昇降部材を昇降させるものでもよい。

上述した実施例においては、一つの回転部（チップ部品用回転装置３１および汎用回転装置３２）によって複数の吸着ノズル２２を回転させる例を示したが、回転部としては、一つの回転部で全ての吸着ノズルを個々に回転させる構成や、吸着ノズル毎の回転部で吸着ノズルを個々に回転させる構成を採ることができるし、複数の回転部で複数の吸着ノズルを回転させる構成を採ることもできる。

本発明に係る表面実装機の構成を示す平面図である。 チップ部品用回転装置が取付けられたヘッドユニットの正面図である。 チップ部品用回転装置が取付けられたヘッドユニットの平面図である。 チップ部品用回転装置が取付けられたヘッドユニットの側面図である。 チップ部品用回転装置が取付けられたヘッドユニットの斜視図である。 チップ部品用回転装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図である。 昇降装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図である。 スキャンカメラ装置を装備した状態におけるヘッドユニットの正面図である。 スキャンカメラ装置を装備した状態におけるヘッドユニットの斜視図である。 チップ部品用回転装置の正面図である。 チップ部品用回転装置の背面図である。 チップ部品用回転装置の側面図である。 チップ部品用回転装置の一部を拡大して示す縦断面図である。 チップ部品用回転装置の横断面図である。 チップ部品用回転装置の横断面図である。 昇降装置の正面図である。 昇降装置の側面図である。 昇降装置の断面図である。 昇降装置の分解斜視図である。 ベースプレートを示す図である。 汎用回転装置が取付けられたヘッドユニットの正面図である。 汎用回転装置が取付けられたヘッドユニットの平面図である。 汎用回転装置が取付けられたヘッドユニットの斜視図である。 汎用回転装置を取外した状態を示すヘッドユニットの斜視図である。 汎用回転装置の正面図である。 汎用回転装置の背面図である。 汎用回転装置の側面図である。 汎用回転装置の一部を拡大して示す縦断面図である。 汎用回転装置の一部を拡大して示す縦断面図である。 汎用回転装置の横断面図である。 汎用回転装置の横断面図である。 昇降装置の他の例を示すヘッドユニットの側面図である。 昇降部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１…表面実装機、５…ヘッドユニット、６…電子部品移動装置、２１…ベースプレート、２２…吸着ノズル、２３…回転部、２４…昇降部、３３…汎用昇降装置、４４…昇降装置用取付座、４６…穴、５５，９１〜１００…ノズルシャフト、１３１…リニアモータ、１４１…スライダ、１４４…制御ボックス、１４９…制御基板。

Claims (4)

1. 一または複数の吸着ノズルを回転させる一または複数の回転部と、吸着ノズルを個々に昇降させる昇降部と、上下方向に延在するように形成されて前記回転部と前記昇降部とを支持するヘッドユニット本体とを有するヘッドユニットを備えた表面実装機において、
   前記昇降部は、各吸着ノズルと一体に昇降する昇降部材と、
   この昇降部材を昇降させる吸着ノズル毎のアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、前記昇降部材から上方に延在するように形成されるとともに、吸着ノズル毎のリニアモータによって構成され、
   このリニアモータは、フレームと、
   このフレームの中央部に昇降自在に支持され、永久磁石が上下方向に並ぶ状態で取り付けられたスライダと、
   このスライダを挟んで前方あるいは後方のいずれか一方において、前記永久磁石に対向して前記フレームに上下方向に並ぶ状態で取り付けられ、前記スライダを昇降させる複数のコイルと、
   前記スライダを挟んで前方あるいは後方のいずれか他方において前記フレームに取り付けられ、制御基板を有する制御部とを備え、
   前記ヘッドユニット本体は、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部を、遊嵌状態で通すことができるような大きさに形成された開口部を有し、
   前記回転部と前記昇降部は、前記ヘッドユニット本体に前方から取り付けられ、
   前記昇降部における前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部は、前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されていることを特徴とする表面実装機。
2. 請求項１記載の表面実装機において、前記昇降部は、前記リニアモータどうしを前記吸着ノズルが並ぶ方向に重ねることによって一つの組立体を構成するように形成されているとともに、複数の前記リニアモータが一つの組立体として、前記ヘッドユニット本体に前方から取り付けられ、
   前記複数のリニアモータのそれぞれにおいて、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられる前記複数のコイルあるいは前記制御部が、それぞれ前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されていることを特徴とする表面実装機。
3. 請求項１または請求項２記載の表面実装機において、前記制御部は、前記スライダを挟んで後方において前記フレームに取り付けられ、かつ前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されていることを特徴とする表面実装機。
4. 請求項１または請求項２記載の表面実装機において、前記制御部は、前記スライダを挟んで前方において前記フレームに取り付けられ、
   前記複数のコイルが、前記ヘッドユニット本体の前方から前記開口部内に挿入されていることを特徴とする表面実装機。

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