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JP7825201B2 - Parts Mounting Equipment - Google Patents
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JP7825201B2 - Parts Mounting Equipment - Google Patents

Parts Mounting Equipment

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JP7825201B2
JP7825201B2 JP2022097698A JP2022097698A JP7825201B2 JP 7825201 B2 JP7825201 B2 JP 7825201B2 JP 2022097698 A JP2022097698 A JP 2022097698A JP 2022097698 A JP2022097698 A JP 2022097698A JP 7825201 B2 JP7825201 B2 JP 7825201B2
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Description

本発明は、昇降シャフトの下端に装着された部品保持具により部品を基板に搭載する部品搭載装置に関する。 The present invention relates to a component mounting device that mounts components onto a circuit board using a component holder attached to the lower end of an elevator shaft.

従来、部品供給部と基板との間で搭載ヘッドを移動させて基板に部品を搭載する部品搭載装置が知られている。搭載ヘッドは上下方向に延びた昇降シャフトの下端に部品保持具を備えており、搭載ヘッドに設けられた回転機構によって昇降シャフトとともにノズルを回転させることができるようになっている。また、部品搭載装置の種類によっては、部品を基板に搭載する際に部品保持具を介して加圧エア(空圧)により部品を基板に押し付ける機構を備えたものがある(例えば、下記の特許文献1)。 Conventionally, component mounting devices are known that move a mounting head between a component supply unit and a board to mount components on the board. The mounting head is equipped with a component holder at the lower end of an elevating shaft that extends vertically, and a rotation mechanism provided on the mounting head allows the nozzle to rotate together with the elevating shaft. Furthermore, some types of component mounting devices are equipped with a mechanism that uses pressurized air (pneumatic pressure) to press components against the board via the component holder when mounting the components on the board (for example, see Patent Document 1 below).

特開2002-301677号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-301677

しかしながら、上記特許文献1に開示された搭載ヘッドのように、昇降シャフトを回転させる機構に加えて加圧エアによって部品を押し付ける機構を備えるものでは、これら2つの機構は搭載ヘッドの上下方向に並べられた配置となる。このため搭載ヘッドは上下方向の寸法が大きくならざるを得ず、小型化が難しいという問題点があった。 However, in a mounting head like the one disclosed in Patent Document 1, which is equipped with a mechanism for rotating the lifting shaft as well as a mechanism for pressing components using pressurized air, these two mechanisms are arranged side by side in the vertical direction of the mounting head. This inevitably increases the vertical dimension of the mounting head, making it difficult to reduce its size.

そこで本発明は、搭載ヘッドを小型化できる部品搭載装置を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide a component mounting device that allows for a smaller mounting head.

本発明の部品搭載装置は、部品を基板に搭載する搭載ヘッドが、上下方向に延びて下端に部品を保持する部品保持具を備えた昇降シャフトと、前記昇降シャフトを回転させる回転機構と、前記部品保持具で部品を基板に搭載する際に前記部品保持具を介して部品を基板に押し付ける荷重を加圧エアによって加える荷重機構と、を備える部品搭載装置であって、前記回転機構は中空シャフトを回転軸とする中空モータであり、前記昇降シャフトは前記中空シャフトの内部空間を上下方向に延び、前記内部空間に設けられたスプラインガイドによって前記中空シャフトと一体に回転するとともに前記中空シャフトに対して昇降自在となるようにガイドされており、前記荷重機構は、加圧エアを送給する加圧エア送給管と、前記内部空間に設けられ、前記加圧エア送給管を通じて送給される加圧エアを受けて前記昇降シャフトの上端を下方に押し付ける加圧部から成る。 The component mounting device of the present invention is a component mounting device having a mounting head that mounts components onto a board, the mounting head comprising: a lift shaft that extends vertically and has a component holder at its lower end that holds components; a rotation mechanism that rotates the lift shaft; and a load mechanism that uses pressurized air to apply a load that pressurizes the component against the board via the component holder when the component is mounted on the board using the component holder. The rotation mechanism is a hollow motor with a hollow shaft as its rotation axis, and the lift shaft extends vertically within the internal space of the hollow shaft and is guided by a spline guide provided in the internal space so that it rotates integrally with the hollow shaft and can move up and down relative to the hollow shaft. The load mechanism comprises a pressurized air supply pipe that supplies pressurized air, and a pressure unit provided in the internal space that receives pressurized air supplied through the pressurized air supply pipe and presses the upper end of the lift shaft downward.

本発明によれば、搭載ヘッドを小型化できる。 This invention allows the mounting head to be made smaller.

本発明の一実施の形態における部品搭載装置の要部平面図FIG. 1 is a plan view of a main part of a component mounting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における部品搭載装置が備えるヘッド部の正面図FIG. 1 is a front view of a head unit provided in a component mounting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における部品搭載装置が備えるヘッド部を構成するひとつの搭載ヘッドを昇降部とともに示す一部断面側面図FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing one mounting head constituting a head unit provided in a component mounting device according to an embodiment of the present invention, together with a lifting unit. 本発明の一実施の形態における部品搭載装置が備える搭載ヘッドの一部断面側面図FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a mounting head provided in a component mounting device according to an embodiment of the present invention. (a)(b)本発明の一実施の形態における部品搭載装置が備える搭載ヘッドの一部を拡大した側断面図1A and 1B are enlarged side cross-sectional views of a portion of a mounting head provided in a component mounting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における部品搭載装置の制御系統を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a control system of a component mounting device according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の一実施の形態における部品搭載装置1を示している。部品搭載装置1は、上流側から送られてきた基板KBに部品BHを搭載して下流側に搬出する装置である。ここでは説明の便宜上、部品搭載装置1における基板KBの搬送方向をX方向、X方向と直交する水平方向をY方向、上下方向をZ方向とする。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Figure 1 shows a component mounting device 1 in one embodiment of the present invention. The component mounting device 1 is a device that mounts components BH on a board KB sent from the upstream side and then transports it downstream. For ease of explanation, the transport direction of the board KB in the component mounting device 1 will be referred to as the X direction, the horizontal direction perpendicular to the X direction as the Y direction, and the up-down direction as the Z direction.

図1において、部品搭載装置1は、基台11、搬送コンベア12、テープフィーダ13、ヘッド部14およびヘッド部移動機構15を備えている。搬送コンベア12は基台11上に設けられており、基板KBの両端部を下方から支持してX軸方向に搬送する。 In FIG. 1, the component mounting device 1 comprises a base 11, a transport conveyor 12, a tape feeder 13, a head unit 14, and a head unit movement mechanism 15. The transport conveyor 12 is mounted on the base 11 and supports both ends of the board KB from below, transporting it in the X-axis direction.

テープフィーダ13は基台11のY方向の端部に設置されたフィーダベース11Bに着脱自在に取り付けられている。フィーダベース11Bには複数のテープフィーダ13をX方向に並べて取り付けることができる。各テープフィーダ13はリールRLからキャリアテープ(図示せず)を引き出して搬送し、前方(搬送コンベア12に向かう側)の端部に設けられた部品供給口13Kに部品BHを供給する。なお、テープフィーダ13は部品供給装置の一例であるが、その他にもテーピングされたラジアル部品やアキシャル部品を供給するテープフィーダや、トレイに収納された部品を供給するトレイフィーダ等の部品供給装置が使用可能である。 The tape feeder 13 is detachably attached to a feeder base 11B installed at the Y-direction end of the base 11. Multiple tape feeders 13 can be attached to the feeder base 11B in an array in the X-direction. Each tape feeder 13 pulls out and transports carrier tape (not shown) from a reel RL, and supplies components BH to a component supply port 13K located at the front end (the side facing the transport conveyor 12). Note that while the tape feeder 13 is one example of a component supply device, other component supply devices such as tape feeders that supply taped radial or axial components, and tray feeders that supply components stored in trays can also be used.

図2および図3において、ヘッド部14は、XZ面に沿って広がった形状のヘッドベース21と、ヘッドベース21に昇降機構22を介して取り付けられた搭載ヘッド23を備えている。搭載ヘッド23は本実施の形態ではX方向に3つ並んで設けられており、昇降機構22も3つの搭載ヘッド23に対応してX方向に3つ並んで設けられている。 In Figures 2 and 3, the head unit 14 includes a head base 21 that extends along the XZ plane, and a mounting head 23 attached to the head base 21 via an elevating mechanism 22. In this embodiment, three mounting heads 23 are arranged side by side in the X direction, and three elevating mechanisms 22 are also arranged side by side in the X direction corresponding to the three mounting heads 23.

図1において、ヘッド部移動機構15はヘッド部14を水平面(XY面)で移動させる機構であり、基台11上に設けられてY方向に延びた固定ビーム15aと、固定ビーム15aに支持されてX方向に延びた可動ビーム15bを備えている。可動ビーム15bは固定ビーム15aに沿ってY方向に移動自在であり、ヘッドベース21は(すなわちヘッド部14は)可動ビーム15bに沿ってX方向に移動自在に取り付けられている。 In Figure 1, the head unit movement mechanism 15 is a mechanism for moving the head unit 14 in a horizontal plane (XY plane), and includes a fixed beam 15a that is mounted on the base 11 and extends in the Y direction, and a movable beam 15b that is supported by the fixed beam 15a and extends in the X direction. The movable beam 15b is movable in the Y direction along the fixed beam 15a, and the head base 21 (i.e., the head unit 14) is attached so that it can move in the X direction along the movable beam 15b.

図3において、昇降機構22はヘッドベース21に設けられた昇降部22aと、昇降部22aの上部に設けられて駆動軸である送り螺子22bを下方に向け昇降モータ22cと、送り螺子22bに螺合するナット22dを備えて昇降部22aから水平に延びて設けられたヘッド連結部材22eとを備えている。ヘッド連結部材22eは昇降部22aに設けられた図示しないガイド部によって、送り螺子22bの中心軸まわりの回転が規制されている。このため昇降モータ22cが作動して送り螺子22bが回転すると、ナット22dを介してヘッド連結部材22eが昇降部22aに対して昇降する。 In Figure 3, the lifting mechanism 22 comprises a lifting unit 22a provided on the head base 21, a lifting motor 22c provided at the top of the lifting unit 22a with a feed screw 22b (drive shaft) facing downward, and a head connecting member 22e provided with a nut 22d that threads onto the feed screw 22b and extends horizontally from the lifting unit 22a. Rotation of the head connecting member 22e around the central axis of the feed screw 22b is restricted by a guide portion (not shown) provided on the lifting unit 22a. Therefore, when the lifting motor 22c operates and the feed screw 22b rotates, the head connecting member 22e rises and falls relative to the lifting unit 22a via the nut 22d.

図3において、各搭載ヘッド23は、回転機構としての中空モータ31、昇降シャフト32、吸着ノズル33、加圧エアを送給する加圧エア送給管34、加圧部としてのダイアフラム部35を備えている。中空モータ31はハウジング41、中空シャフト42、ステータ43およびロータ44を備えている。 In Figure 3, each mounting head 23 includes a hollow motor 31 as a rotation mechanism, an elevating shaft 32, a suction nozzle 33, a pressurized air supply pipe 34 for supplying pressurized air, and a diaphragm unit 35 as a pressurizing unit. The hollow motor 31 includes a housing 41, a hollow shaft 42, a stator 43, and a rotor 44.

図3において、ハウジング41は、Z方向に延びた部材である昇降ベース41Bを介してヘッド連結部材22eに連結されており、中空シャフト42はハウジング41の中央部を上下方向に貫通して延びている。中空シャフト42は、ハウジング41の中央部の上下に設けられたベアリング45によってZ軸(Z方向に延びた軸線)まわりに回転自在に支持されている。 In Figure 3, the housing 41 is connected to the head connecting member 22e via an elevating base 41B, which is a member extending in the Z direction, and the hollow shaft 42 extends vertically through the center of the housing 41. The hollow shaft 42 is supported rotatably around the Z axis (an axis extending in the Z direction) by bearings 45 provided above and below the center of the housing 41.

図3において、ステータ43はハウジング41内に設けられており、ロータ44は中空シャフト42の外周面側に設けられている。ステータ43にはコイルが巻き付けられており、ロータ44は永久磁石から成っている。ステータ43のコイルに通電がなされると磁界が生じ、その磁界とロータ44(永久磁石)に生じている磁界との間に発生した電磁力によって、ロータ44が中空シャフト42とともにZ軸回りに回転する。このように中空シャフト42は中空モータ31の回転軸(駆動軸)となっている。 In Figure 3, the stator 43 is located inside the housing 41, and the rotor 44 is located on the outer surface of the hollow shaft 42. A coil is wound around the stator 43, and the rotor 44 is made of a permanent magnet. When current is applied to the coil of the stator 43, a magnetic field is generated, and the electromagnetic force generated between this magnetic field and the magnetic field generated in the rotor 44 (permanent magnet) causes the rotor 44 to rotate around the Z axis together with the hollow shaft 42. In this way, the hollow shaft 42 serves as the rotating shaft (drive shaft) of the hollow motor 31.

図3において、昇降ベース41Bの側面にはZ方向に並んで設けられた2つのスライド部41Sが配置されている。これら2つのスライド部41Sは昇降部22aにZ方向に延びて設けられた搭載ヘッド昇降ガイド22Gにスライド自在に係合している。このため昇降モータ22cを作動させて送り螺子22bをZ軸回りに回転させると、ハウジング41は(すなわち搭載ヘッド23は)ヘッドベース21に対して昇降する。昇降モータ22cによる送り螺子22bの回転方向を切り替えることで、ヘッド連結部材22eを上方または下方に移動させることができる。 In Figure 3, two slide sections 41S are arranged side by side in the Z direction on the side of the lift base 41B. These two slide sections 41S are slidably engaged with mounting head lift guides 22G that are provided on the lift section 22a and extend in the Z direction. Therefore, when the lift motor 22c is operated to rotate the feed screw 22b around the Z axis, the housing 41 (i.e., the mounting head 23) moves up and down relative to the head base 21. By switching the rotation direction of the feed screw 22b by the lift motor 22c, the head connecting member 22e can be moved upward or downward.

図3において、昇降シャフト32は中空シャフト42内を上下方向に延びて設けられている。昇降シャフト32は上端が中空シャフト42内の中間部に位置しており、下端は中空シャフト42の下方に突出している。図2および図3に示すように、昇降シャフト32の下端にはノズルホルダ32Hが設けられており、吸着ノズル33はノズルホルダ32Hに着脱自在に取り付けられている。 In Figure 3, the lift shaft 32 extends vertically within the hollow shaft 42. The upper end of the lift shaft 32 is located midway within the hollow shaft 42, and the lower end protrudes below the hollow shaft 42. As shown in Figures 2 and 3, a nozzle holder 32H is provided at the lower end of the lift shaft 32, and the suction nozzle 33 is detachably attached to the nozzle holder 32H.

図3および図4において、昇降シャフト32は中空シャフト42の内部空間42Sの下側の領域に設けられたスプラインガイド42Gによってガイドされておいる。このため昇降シャフト32は中空シャフト42と一体に回転し得るとともに、中空シャフト42に対して昇降自在となっている。 In Figures 3 and 4, the lift shaft 32 is guided by a spline guide 42G provided in the lower region of the internal space 42S of the hollow shaft 42. As a result, the lift shaft 32 can rotate integrally with the hollow shaft 42 and can move up and down freely relative to the hollow shaft 42.

すなわち本実施の形態において昇降シャフト32は、中空シャフト42の内部空間42Sを上下方向に延び、その内部空間42Sに設けられたスプラインガイド42Gによって中空シャフト42と一体に回転するとともに中空シャフト42に対して昇降自在となるようにガイドされた構成となっている。 In other words, in this embodiment, the lift shaft 32 extends vertically through the internal space 42S of the hollow shaft 42 and is guided by a spline guide 42G provided in the internal space 42S so that it rotates integrally with the hollow shaft 42 and can move up and down relative to the hollow shaft 42.

図3において、昇降シャフト32の下端部近傍には昇降シャフト内エア通路51が形成されている。昇降シャフト内エア通路51は、ノズルホルダ32Hに設けられたノズルホルダ内エア通路52と連通している。吸着ノズル33にはノズル内エア通路53が設けられており、ノズルホルダ32Hに吸着ノズル33が取り付けられると、ノズル内エア通路53はノズルホルダ内エア通路52を介して昇降シャフト内エア通路51と連通する。 In Figure 3, an air passage 51 within the lifting shaft is formed near the lower end of the lifting shaft 32. The air passage 51 within the lifting shaft is connected to an air passage 52 within the nozzle holder 32H. The suction nozzle 33 is provided with an air passage 53 within the nozzle, and when the suction nozzle 33 is attached to the nozzle holder 32H, the air passage 53 within the nozzle is connected to the air passage 51 within the lifting shaft via the air passage 52 within the nozzle holder.

図3において、昇降シャフト内エア通路51は、昇降シャフト32の下部から回転ジョイント部(下側回転ジョイント部61)を通じて搭載ヘッド23の外部を延びる外部真空圧供給路62に繋がっている。下側回転ジョイント部61は昇降ベース41Bから下方に延びた回り止めガイド41DによってZ軸まわりの回転が規制されている。下側回転ジョイント部61は昇降シャフト32の回転位置によらず、昇降シャフト内エア通路51と外部真空圧供給路62とを連通させる機能を有する。 In Figure 3, the air passage 51 inside the lift shaft is connected to an external vacuum pressure supply passage 62 that extends from the bottom of the lift shaft 32 through a rotary joint (lower rotary joint 61) to the outside of the mounting head 23. Rotation of the lower rotary joint 61 around the Z axis is restricted by an anti-rotation guide 41D extending downward from the lift base 41B. The lower rotary joint 61 functions to connect the air passage 51 inside the lift shaft to the external vacuum pressure supply passage 62 regardless of the rotation position of the lift shaft 32.

図3において、外部真空圧供給路62は搭載ヘッド23の外部に設けられたバルブ機構63を介して正圧源64と負圧源65に繋がっている。バルブ機構63を通じて昇降シャフト内エア通路51に正圧源64からの正圧または負圧源65からの負圧が供給されると、その正圧または負圧は昇降シャフト内エア通路51、ノズルホルダ内エア通路52を経てノズル内エア通路53に達し、吸着ノズル33の下端に正圧(ブロー圧)または負圧(真空吸着圧)が発生する。 In Figure 3, the external vacuum pressure supply path 62 is connected to a positive pressure source 64 and a negative pressure source 65 via a valve mechanism 63 provided outside the mounting head 23. When positive pressure from the positive pressure source 64 or negative pressure from the negative pressure source 65 is supplied to the air passage 51 inside the lifting shaft through the valve mechanism 63, the positive pressure or negative pressure reaches the air passage 53 inside the nozzle via the air passage 51 inside the lifting shaft and the air passage 52 inside the nozzle holder, generating positive pressure (blow pressure) or negative pressure (vacuum suction pressure) at the lower end of the suction nozzle 33.

図3および図4において、加圧エア送給管34は、中空シャフト42の内部空間42Sの上側の領域に上下方向に延びて設けられている。加圧エア送給管34には、中空シャフト42の外部(上方)から供給された加圧エアを中空シャフト42の内部空間42Sに送給する加圧エア送給路34Lが形成されている。 In Figures 3 and 4, the pressurized air supply pipe 34 extends vertically in the upper region of the internal space 42S of the hollow shaft 42. The pressurized air supply pipe 34 is formed with a pressurized air supply path 34L that supplies pressurized air supplied from outside (above) the hollow shaft 42 to the internal space 42S of the hollow shaft 42.

図3および図4において、中空シャフト42の上端はキャップ71によって塞がれている。キャップ71には厚さ方向(Z方向)に貫通した貫通孔71Hが設けられている。加圧エア送給路34Lは、キャップ71の貫通孔71Hを通じて、キャップ71の上方に設けられたジョイント管72に繋がっている。ジョイント管72は回転ジョイント部(上側回転ジョイント部73)を介して外部エア配管74に繋がっており、外部エア配管74はエア供給バルブ75を介して加圧エア供給源76に繋がっている。上側回転ジョイント部73は、中空シャフト42と一体となってZ軸まわりに回転するジョイント管72の回転位置によらず、ジョイント管72内のエア通路72L(図4)と外部エア配管74とを連通させる機能を有する。 In Figures 3 and 4, the upper end of the hollow shaft 42 is closed by a cap 71. The cap 71 has a through-hole 71H that penetrates in the thickness direction (Z direction). The pressurized air supply path 34L is connected to a joint pipe 72 provided above the cap 71 via the through-hole 71H in the cap 71. The joint pipe 72 is connected to an external air pipe 74 via a rotary joint (upper rotary joint 73), and the external air pipe 74 is connected to a pressurized air supply source 76 via an air supply valve 75. The upper rotary joint 73 functions to communicate the air passage 72L (Figure 4) within the joint pipe 72 with the external air pipe 74, regardless of the rotational position of the joint pipe 72, which rotates around the Z axis integrally with the hollow shaft 42.

図4および図5(a),(b)において、ダイアフラム部35は、中空シャフト42の内部空間42SのZ方向の中間部に設けられている。ダイアフラム部35は、昇降シャフト32の上端に形成された鍔状の突起部32Tの上面に接触するダイアフラム81と、ダイアフラム81の外縁81Eを保持するとともにダイアフラム81を上方から覆う覆い体82を備えている。 In Figures 4 and 5(a) and (b), the diaphragm portion 35 is provided in the middle of the internal space 42S of the hollow shaft 42 in the Z direction. The diaphragm portion 35 includes a diaphragm 81 that contacts the upper surface of the flange-shaped protrusion 32T formed at the upper end of the lift shaft 32, and a cover 82 that holds the outer edge 81E of the diaphragm 81 and covers the diaphragm 81 from above.

図4および図5(a),(b)において、覆い体82には加圧エア送給路34Lと連通する連通孔82Hが設けられている。加圧エア送給管34の下端はダイアフラム部35の覆い体82の上面に接続されており、加圧エア送給路34Lは覆い体82の連通孔82Hを通じてダイアフラム部35の内部空間(ダイアフラム部内空間35S)に繋がっている。このため加圧エア供給源76から加圧エアが供給されると、その加圧エアは、エア供給バルブ75、外部エア配管74、上側回転ジョイント部73、ジョイント管72内のエア通路72L、加圧エア送給路34Lおよびダイアフラム部35の連通孔82Hを通じてダイアフラム部内空間35Sに送給される。 4 and 5(a) and (b), the cover 82 has a communication hole 82H that communicates with the pressurized air supply path 34L. The lower end of the pressurized air supply pipe 34 is connected to the upper surface of the cover 82 of the diaphragm portion 35, and the pressurized air supply path 34L is connected to the internal space of the diaphragm portion 35 (diaphragm portion internal space 35S) through the communication hole 82H in the cover 82. Therefore, when pressurized air is supplied from the pressurized air supply source 76, the pressurized air is supplied to the diaphragm portion internal space 35S through the air supply valve 75, external air piping 74, upper rotary joint portion 73, air passage 72L in the joint pipe 72, pressurized air supply path 34L, and communication hole 82H in the diaphragm portion 35.

各搭載ヘッド23において、昇降シャフト32と中空シャフト42との間には、昇降シャフト32を中空シャフト42に対して上方に付勢するスプリング(図示せず)が設けられている。加圧エア供給源76から加圧エアが供給されておらず、ダイアフラム部内空間35Sが加圧されていない状態(非加圧状態)では、昇降シャフト32はスプリングの付勢力によって、上端の突起部32Tをダイアフラム部内空間35Sの中間部(Z方向の中間部)に位置させる位置(「準備位置」と称する)に位置している(図5(a))。 In each mounting head 23, a spring (not shown) is provided between the lifting shaft 32 and the hollow shaft 42 to bias the lifting shaft 32 upward relative to the hollow shaft 42. When pressurized air is not supplied from the pressurized air supply source 76 and the diaphragm internal space 35S is not pressurized (non-pressurized state), the spring biases the lifting shaft 32 to a position (referred to as the "preparation position") in which the upper end protrusion 32T is positioned in the middle of the diaphragm internal space 35S (middle in the Z direction) (Figure 5(a)).

昇降シャフト32が準備位置に位置した状態からダイアフラム部内空間35Sに加圧エアが送給され、ダイアフラム部内空間35Sが加圧された状態(加圧状態)になると、ダイアフラム部内空間35Sは膨張し、ダイアフラム81はスプリングの付勢力に抗して昇降シャフト32の上端を下方に押し下げる。これにより昇降シャフト32はスプラインガイド42Gによってガイドされて中空シャフト42の内部空間42Sを下降し、突起部32Tがスプラインガイド42Gの上面に当接する位置まで押し下げられる(図5(a)→図5(b))。このように昇降シャフト32の突起部32Tがスプラインガイド42Gの上面に当接する位置まで押し下げられた状態では、昇降シャフト32は準備位置よりも若干量ΔH(図5(b)。突起部32Tの下降分)だけ下降した位置(「下降位置」と称する)に位置する(図4)。 When pressurized air is supplied to the diaphragm internal space 35S from the lift shaft 32 in the standby position, pressurizing the diaphragm internal space 35S. The diaphragm internal space 35S expands, and the diaphragm 81 pushes the upper end of the lift shaft 32 downward against the spring force. As a result, the lift shaft 32 is guided by the spline guide 42G and descends into the internal space 42S of the hollow shaft 42 until the protrusion 32T abuts the upper surface of the spline guide 42G (FIG. 5(a) → FIG. 5(b)). When the protrusion 32T of the lift shaft 32 is thus depressed to a position where it abuts the upper surface of the spline guide 42G, the lift shaft 32 is positioned (referred to as the "descended position") slightly lower than the standby position by a distance ΔH (FIG. 5(b); the amount of descent of the protrusion 32T) (FIG. 4).

図6は、部品搭載装置1の制御系統を示している。部品搭載装置1が備える制御装置90は、図6に示すように、搬送コンベア12、テープフィーダ13、ヘッド部14およびヘッド部移動機構15の各動作を制御する。制御装置90は、搬送コンベア12を制御して基板KBの搬送と所定の作業位置への位置決めを行い、テープフィーダ13を制御してそのテープフィーダ13の部品供給口13Kに部品BHを供給させる。 Figure 6 shows the control system of the component mounting device 1. As shown in Figure 6, the control device 90 provided in the component mounting device 1 controls the operation of the transport conveyor 12, tape feeder 13, head unit 14, and head unit movement mechanism 15. The control device 90 controls the transport conveyor 12 to transport the board KB and position it at a predetermined work position, and controls the tape feeder 13 to supply components BH to the component supply port 13K of the tape feeder 13.

制御装置90はまた、ヘッド部14を構成する各昇降機構22による搭載ヘッド23の昇降動作と、各搭載ヘッド23において昇降シャフト32を(すなわち吸着ノズル33を)回転させる中空モータ31の動作を行う。また制御装置90は、エア供給バルブ75を作動させることによって、加圧エア供給源76からダイアフラム部35への加圧エアの供給動作を制御する。 The control device 90 also controls the lifting and lowering of the mounting head 23 by each lifting mechanism 22 that constitutes the head unit 14, and the operation of the hollow motor 31 that rotates the lifting shaft 32 (i.e., the suction nozzle 33) in each mounting head 23. The control device 90 also controls the supply of pressurized air from the pressurized air supply source 76 to the diaphragm unit 35 by operating the air supply valve 75.

部品搭載装置1が基板KBに部品BHを搭載する作業(部品搭載作業)を行う場合には、先ず、制御装置90に制御された搬送コンベア12が作動し、上流工程側から送られてきた基板KBを受け取って搬入する。搬送コンベア12は基板KBを搬入したら所定の作業位置に位置決めし、ヘッド部移動機構15とヘッド部14は協働して動作することによって、3つの搭載ヘッド23それぞれに搭載ターンを繰り返し実行させる。 When the component mounting device 1 performs the task of mounting components BH on a board KB (component mounting task), the transport conveyor 12, controlled by the control device 90, first operates to receive and transport the board KB sent from the upstream process. After transporting the board KB, the transport conveyor 12 positions it at the specified work position, and the head unit movement mechanism 15 and head unit 14 operate in cooperation to cause each of the three mounting heads 23 to repeatedly perform mounting turns.

搭載ヘッド23が搭載ターンを繰り返し実行することによって、基板KBには部品BHが搭載されていく。各搭載ヘッド23はひとつの搭載ターンにおいて、テープフィーダ13が供給する部品BHを吸着ノズル33により保持(吸着)する動作と、吸着ノズル33により保持した部品BHを基板KB上の目標搭載位置に搭載する動作とを実行する。 As the mounting head 23 repeatedly performs mounting turns, components BH are mounted on the board KB. During one mounting turn, each mounting head 23 performs the following operations: holds (sucks) a component BH supplied by the tape feeder 13 with the suction nozzle 33; and places the component BH held by the suction nozzle 33 at the target mounting position on the board KB.

制御装置90は、搭載ヘッド23が吸着ノズル33により保持した部品BHを基板KBに搭載する際には、その搭載ヘッド23に対応する昇降機構22の昇降モータ22cを作動させて搭載ヘッド23の全体を下降させるが、その前に、中空モータ31の中空シャフト42とともに吸着ノズル33をZ軸まわりに回転させることによって、吸着ノズル33により吸着した部品BHの基板KBへの搭載時における姿勢(角度)を調整しておく。 When the mounting head 23 mounts the component BH held by the suction nozzle 33 onto the board KB, the control device 90 activates the lift motor 22c of the lift mechanism 22 corresponding to that mounting head 23 to lower the entire mounting head 23. However, before this, the control device 90 rotates the suction nozzle 33 around the Z axis together with the hollow shaft 42 of the hollow motor 31 to adjust the posture (angle) of the component BH picked up by the suction nozzle 33 when it is mounted onto the board KB.

また、制御装置90は、昇降モータ22cを作動させて搭載ヘッド23の全体を下降させる前に、エア供給バルブ75を通じて加圧エア供給源76からダイアフラム部35に加圧エアを供給しておくことで、昇降シャフト32を準備位置から押し下げて下降位置に位置させておく(図5(b)および図4)。これによりダイアフラム部35は昇降シャフト32が部品BHを基板KBに押し付ける際にエアスプリングとして機能するようになり、部品BHには大きな負荷をかけることなく、適度な押し付け力で部品BHを基板KBに押し付けることができる。 In addition, before operating the lift motor 22c to lower the entire mounting head 23, the control device 90 supplies pressurized air from the pressurized air supply source 76 to the diaphragm portion 35 via the air supply valve 75, thereby pushing the lift shaft 32 down from the standby position to the lowered position (Figures 5(b) and 4). This allows the diaphragm portion 35 to function as an air spring when the lift shaft 32 presses the component BH against the board KB, allowing the component BH to be pressed against the board KB with an appropriate pressing force without placing a large load on the component BH.

ヘッド部14(3つの搭載ヘッド23)が搭載ターンを繰り返して基板KBに搭載すべき部品BHを全て搭載したら、搬送コンベア12が作動して、基板KBを部品搭載装置1の下流工程側に搬出する。これにより基板KBの1枚当たりの部品搭載作業が終了する。 When the head unit 14 (three mounting heads 23) has repeatedly made mounting turns to mount all of the components BH to be mounted on the board KB, the transport conveyor 12 operates to transport the board KB to the downstream process side of the component mounting device 1. This completes the component mounting work for one board KB.

これまで説明したように、本実施の形態における部品搭載装置1では、搭載ヘッド23において、下端に吸着ノズル33が装着された昇降シャフト32を回転させる回転機構が中空シャフト42を回転軸とする中空モータ31であり、昇降シャフト32は中空シャフト42の内部空間42Sを上下方向に延び、内部空間42Sに設けられたスプラインガイド42Gによって中空シャフト42と一体に回転するとともに中空シャフト42に対して昇降自在となるようにガイドされている。そして、吸着ノズル33を介して部品BHを基板KBに押し付ける荷重をエアによって加える荷重機構が、供給される加圧エアを中空シャフト42の内部空間42Sに送給する加圧エア送給管34と、中空シャフト42の内部空間42Sに設けられ、加圧エア送給管34を通じて送給される加圧エアを受けて昇降シャフト32の上端(突起部32T)を下方に押し付ける加圧部(ダイアフラム部35)から成っている。 As explained above, in the component mounting device 1 of this embodiment, the mounting head 23 includes a hollow motor 31 with a hollow shaft 42 as its rotation axis, as a rotation mechanism for rotating the lift shaft 32, which has a suction nozzle 33 attached to its lower end. The lift shaft 32 extends vertically through the internal space 42S of the hollow shaft 42 and is guided by a spline guide 42G provided in the internal space 42S so that it rotates integrally with the hollow shaft 42 and can move up and down relative to the hollow shaft 42. The load mechanism, which applies a load by air to press the component BH against the board KB via the suction nozzle 33, includes a pressurized air supply pipe 34 that supplies pressurized air to the internal space 42S of the hollow shaft 42, and a pressure unit (diaphragm 35) provided in the internal space 42S of the hollow shaft 42. The pressurized air is supplied through the pressurized air supply pipe 34, and the pressure unit presses the upper end (protrusion 32T) of the lift shaft 32 downward.

すなわち本実施の形態における部品搭載装置1では、搭載ヘッド23の荷重機構が回転機構の内部に設けられた構成となっており、回転機構と荷重機構が上下に並べられた従来の場合よりも上下方向の寸法を小さくできる。このため本実施の形態によれば、回転機構と荷重機構の双方を備えた搭載ヘッド23を小型化することができる。 In other words, in the component mounting device 1 of this embodiment, the loading mechanism of the mounting head 23 is provided inside the rotation mechanism, which allows for a smaller vertical dimension than in conventional cases where the rotation mechanism and loading mechanism are arranged one above the other. Therefore, according to this embodiment, the mounting head 23 equipped with both the rotation mechanism and loading mechanism can be made smaller.

以上説明したように、本実施の形態における部品搭載装置1では、搭載ヘッド23の回転機構(中空モータ31)と荷重機構(ダイアフラム部35)が上下に配置されるのではなく、回転機構の内部に荷重機構が配置されるので、上下方向の寸法が小さくなり、搭載ヘッド23を小型化できる。また、搭載ヘッド23を小型化できることで搭載ヘッド23を安定的に高速移動させることができるようになり、部品搭載装置1が行う部品搭載作業のタクトタイムの向上を図ることが可能となる。 As explained above, in the component mounting device 1 of this embodiment, the rotation mechanism (hollow motor 31) and load mechanism (diaphragm portion 35) of the mounting head 23 are not arranged one above the other, but rather the load mechanism is arranged inside the rotation mechanism, thereby reducing the vertical dimension and enabling the mounting head 23 to be made smaller. Furthermore, by making the mounting head 23 smaller, the mounting head 23 can be moved stably at high speed, making it possible to improve the takt time of the component mounting work performed by the component mounting device 1.

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態では、ヘッド部14が備える搭載ヘッド23の数は3つであったが、これは一例であり、その数は問わない。また、上述の実施の形態における中空モータ31が中空シャフト42を回転させる構成(コイルから成るステータ43と永久磁石からなるロータ44の組み合わせ等)は、実施の形態と異なっていてもよい。 Although the present invention has been described above in terms of embodiments, it is not limited to the above and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the head unit 14 is provided with three mounting heads 23, but this is merely an example and the number is not critical. Furthermore, the configuration in which the hollow motor 31 in the above-described embodiment rotates the hollow shaft 42 (e.g., a combination of a stator 43 made of a coil and a rotor 44 made of a permanent magnet) may differ from that in the embodiment.

昇降シャフトの下端に装着された部品保持具により部品を基板に搭載する部品搭載装置に適用できる。 It can be used in component mounting devices that mount components onto a board using a component holder attached to the lower end of a lifting shaft.

1 部品搭載装置
23 搭載ヘッド
31 中空モータ(回転機構)
32 昇降シャフト
33 吸着ノズル(部品保持具)
34 加圧エア送給管(荷重機構)
34L 加圧エア送給路
35 ダイアフラム部(加圧部)(荷重機構)
41 ハウジング
42 中空シャフト
42G スプラインガイド
42S 内部空間
43 ステータ
44 ロータ
76 加圧エア供給源
81 ダイアフラム
82 覆い体
90 制御装置
BH 部品
KB 基板
1 Component mounting device 23 Mounting head 31 Hollow motor (rotation mechanism)
32 Lifting shaft 33 Suction nozzle (component holder)
34 Pressurized air supply pipe (load mechanism)
34L: Pressurized air supply path 35: Diaphragm portion (pressurizing portion) (loading mechanism)
41 Housing 42 Hollow shaft 42G Spline guide 42S Internal space 43 Stator 44 Rotor 76 Pressurized air supply source 81 Diaphragm 82 Cover 90 Control device BH Part KB Board

Claims (3)

部品を基板に搭載する搭載ヘッドが、上下方向に延びて下端に部品を保持する部品保持具を備えた昇降シャフトと、前記昇降シャフトを回転させる回転機構と、前記部品保持具で部品を基板に搭載する際に前記部品保持具を介して部品を基板に押し付ける荷重を加圧エアによって加える荷重機構と、を備える部品搭載装置であって、
前記回転機構は中空シャフトを回転軸とする中空モータであり、
前記昇降シャフトは前記中空シャフトの内部空間を上下方向に延び、前記内部空間に設けられたスプラインガイドによって前記中空シャフトと一体に回転するとともに前記中空シャフトに対して昇降自在となるようにガイドされており、
前記荷重機構は、加圧エアを送給する加圧エア送給管と、前記内部空間に設けられ、前記加圧エア送給管を通じて送給される加圧エアを受けて前記昇降シャフトの上端を下方に押し付ける加圧部から成る、部品搭載装置。
A component mounting device comprising: a mounting head for mounting components onto a substrate, the mounting head comprising: an elevating shaft extending in the vertical direction and having a component holder at its lower end for holding components; a rotation mechanism for rotating the elevating shaft; and a load mechanism for applying a load by pressurized air to pressurize the components against the substrate via the component holder when the components are mounted onto the substrate by the component holder;
the rotation mechanism is a hollow motor with a hollow shaft as a rotation axis,
the lifting shaft extends vertically through the internal space of the hollow shaft, and is guided by a spline guide provided in the internal space so as to rotate integrally with the hollow shaft and to be able to move up and down relative to the hollow shaft;
The loading mechanism of the component mounting device comprises a pressurized air supply pipe that supplies pressurized air, and a pressure unit that is provided in the internal space and receives the pressurized air supplied through the pressurized air supply pipe and presses the upper end of the lifting shaft downward.
前記加圧エア送給管は前記内部空間の前記加圧部よりも上側の領域に設けられている、請求項1に記載の部品搭載装置。 The component mounting device according to claim 1, wherein the pressurized air supply pipe is provided in an area of the internal space above the pressurizing unit. 前記加圧部はダイアフラムを備える、請求項1に記載の部品搭載装置。 The component mounting device of claim 1, wherein the pressure applying unit includes a diaphragm.
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