JPH09130093A - 表面実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトな構成でノズル部材昇降時の衝撃
を効果的に緩和する。 【解決手段】 ヘッドユニット５にノズル部材２０を昇
降自在に搭載してエアシリンダ３３により駆動するよう
にし、エアシリンダ２５にピストン３３の昇降時にそれ
ぞれ上昇端直前および下降端直前にピストン３３の移動
速度を減速させるクッション機構を設けた。クッション
機構は、ピストン３３の上下に設けられる小径部３８
ａ，３８ｂと、それらの上方部及び下方部にそれぞれ配
置されるシール部材３９ａ，３９ｂと、圧力室３４，３
５の上端部及び下端部付近にそれぞれ設けられる内枠部
４０ａ，４０ｂと、内枠部４０ａの下側端面及び下側内
枠部４０ｂの上側端面において各圧力室３４，３５とポ
ート３６，３７とをそれぞれ連通するサブポート４１
ａ，４１ｂとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品供給部と部品
装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、エア
シリンダにより駆動されて昇降する部品吸着用のノズル
部材を備えた表面実装機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、部品供給部と所定の作業位置
に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能と
されたヘッドユニットに、部品吸着用のノズル部材を昇
降かつ回転可能に装備し、上記ノズル部材に供給される
負圧により電子部品を吸着するようにし、部品供給部か
ら部品を吸着した後にヘッドユニットをプリント基板上
に移動させて部品を装着するようにした表面実装機は一
般に知られている。この実装機において、上記ヘッドユ
ニットに装備されるノズル部材は、部品吸着時及び部品
装着時に昇降駆動手段により昇降される。

【０００３】上記昇降駆動手段としては、サーボモータ
によりボールねじ等を介してノズル部材を昇降させるよ
うにしたものと、エアシリンダによりノズル部材を昇降
させるようにしたものとがあるが、ヘッドユニットのコ
ンパクト化といった観点から、エアシリンダを用いてノ
ズル部材昇降用の駆動系統を構成する実装機が多い。

【０００４】とくに実装効率を高める観点からヘッドユ
ニットに多数のノズル部材を装備する実装機では、各ノ
ズル部材に対してそれぞれサーボモータを設けることは
スペース等の面で困難であることから、各ノズル部材を
個別に駆動する駆動手段としてはエアシリンダが有効と
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にエアシリンダを用いてノズル部材を昇降させるように
した実装機では、エアシリンダによるノズル部材の昇降
速度が昇降ストローク全体にわたって略一定であるた
め、サイクルタイムの短縮を図るべくノズル部材の昇降
速度を高めようとすると、これに伴いノズル部材が下降
端位置、あるいは上昇端位置に達したときの衝撃力が増
大する。そのため、吸着時等に部品に加わる衝撃力が大
きくなり、また、部品吸着後にノズル部材が上昇端位置
に達したときの衝撃でノズル部材に対して部品がずれた
り、あるいは部品が脱落するおそれがあり、従って、単
にノズル部材の昇降速度を高めてサイクルタイムの短縮
化を図るのみでは実装精度を損なうおそれがある。

【０００６】そこで、このようなノズル部材昇降時の衝
撃を緩和してサイクルタイムの短縮化を図るべく、例え
ば、ノズル部材の上昇端位置にダンパー部材を設けて衝
撃力を緩和すること等も考えられるが、この場合には別
途ダンパー部材を設ける必要がありヘッドユニットの大
型化や重量増大を招くおそれがあり必ずしも得策とはい
えない。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、エアシリンダを用いたノズル部材の昇
降駆動手段において、コンパクトな構成でノズル部材昇
降時の衝撃を効果的に緩和することができる表面実装機
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、部品供給部と
部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、
電子部品を吸着するノズル部材と、このノズル部材を昇
降駆動するエアシリンダとを備えた表面実装機におい
て、前記エアシリンダは、上記ノズル部材に連結される
ピストンと、このピストンの上下に一対の圧力室を有
し、各圧力室にそれぞれエア給排口を備えるシリンダと
から構成され、上記シリンダの少なくとも一方の圧力室
には、ピストンの移動端側に細筒部が形成され、この細
筒部に上記エア給排口が開口される一方、上記ピストン
には、その軸方向端部にシリンダの上記細筒部に挿入可
能な小径部が設けられ、シリンダの細筒部とピストンの
小径部のいずれかには、上記細筒部への上記小径部の挿
入状態において細筒部と小径部の間をシールするシール
手段が設けられるとともに、このシール手段が、上記ピ
ストンの移動端位置への到達前に上記シールを達成する
ように構成されてなるものである。

【０００９】この表面実装機によれば、エアシリンダの
片方の圧力室にエアが供給される一方、他方の圧力室か
らエアの排出が行われることによりピストンが上下動さ
せられ、これによってノズル部材が昇降駆動される。こ
のようなノズル部材の昇降駆動中、ピストンが移動端位
置近傍に達すると、ピストンの小径部がシリンダの細筒
部に挿入されて細筒部と小径部との間がシール部材によ
ってシールされ、この状態でピストンの小径部とシリン
ダ内壁との間にエアが封入される。そのため、ピストン
がこの位置から移動端位置に達するまでは、ピストンの
小径部とシリンダ内壁との間に封入されたエアが圧縮さ
れることによるクッション作用でもってピストンの移動
が減速され、これによりノズル部材の上昇端位置、ある
いは下降端位置での衝撃が緩和される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
に基づいて説明する。

【００１１】図１は本発明の実施の形態に係る表面実装
機（以下、実装機と略す）の全体を概略的に示してい
る。この図において、基台１上には、搬送ラインを構成
するコンベア２が配置され、プリント基板３が上記コン
ベア２上を搬送されて所定の装着作業用位置で停止され
るようになっている。コンベア２は、平行に配置される
一対の単位コンベア２ａ，２ｂから構成され、図外の幅
調整機構により片方（図１では上側）の単位コンベア２
ｂが他方（図１では下側）の単位コンベア２ａに接近、
あるいは離間させられるようになっている。これによっ
てプリント基板３のサイズの変更に対応し得るように構
成されている。

【００１２】上記コンベア２の側方には、部品供給部４
が配置されている。この部品供給部４は、多数列のテー
プフィーダ４ａを備えており、各テープフィーダ４ａは
それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状
のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープが
リールから導出されるようにするとともに、テープ繰り
出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後述のヘ
ッドユニット５により部品がピックアップされるにつれ
てテープが間欠的に繰り出されるようになっている。

【００１３】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５
がＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平
面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるよ
うになっている。

【００１４】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に
延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９によ
り回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固
定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され
て、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上
記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材
１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サ
ーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４（図
３に示す）とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッド
ユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット
５に設けられたナット部分１６（図３に示す）が上記ボ
ールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモ
ータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持
部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモ
ータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘ
ッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動
するようになっている。

【００１５】また、上記基台１上の所定箇所には部品認
識用カメラ１７が配置されている。図示の例では、固定
側の単位コンベア２ａとその側方の部品供給部４との間
に部品認識用カメラ１７が配置され、ヘッドユニット５
の後記ノズル部材２０により吸着された部品をこのカメ
ラ１７で撮像し、それに基づく部品認識処理により部品
吸着状態の判別等を行うようになっている。

【００１６】図２〜図５は、上記ヘッドユニット５の構
造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニ
ット５には、部品を吸着するためのノズル部材２０が具
備され、当実施形態では８本のノズル部材２０がＸ軸方
向に整列する状態に配設されている。さらにヘッドユニ
ット５には、上記各ノズル部材２０を昇降させる昇降駆
動機構と、各ノズル部材を回転させる回転駆動機構と、
各ノズル部材２０に部品吸着用の負圧を供給する負圧供
給系統等が具備されている。

【００１７】上記昇降駆動機構は、各ノズル部材２０を
同時に上下動させる１個の全体上下動用サーボモータ２
１と、各ノズル部材２０を個別に一定ストロークだけ昇
降させる所定数（８個）のエアシリンダ２５とを有し、
上記サーボモータ２１とエアシリンダ２５とを併用する
ことにより各ノズル部材２０を所定の上昇位置と下降位
置とにわたって昇降させるように構成されている。ま
た、回転駆動機構は、１個の回転用サーボモータ６０を
有し、このサーボモータ６０により動力伝達手段を介し
て各ノズル部材２０を回転させるように構成されてい
る。

【００１８】上記ヘッドユニット５の構造をより具体的
に説明すると、ヘッドユニット本体５ａには、上記ノズ
ル部材２０及びエアシリンダ２５等を保持するハウジン
グ２２が上下動可能に取付けられているとともに、その
上方に上下動用サーボモータ２１が取付けられ、このサ
ーボモータ２１によりボールねじ２３を介してハウジン
グ２２が上下動されるようになっている。

【００１９】上記各ノズル部材２０は、中空のノズルシ
ャフト２０ａと、これに取付けられるノズルホルダ２０
ｂと、その下端に着脱自在に装着されるノズル２０ｃと
からなり、このノズル部材２０がノズルガイド２６を介
して上記ハウジング２２に上下動及び回転可能に取付け
られている。つまり、ハウジング２２にノズルガイド２
６が回転可能に取付けられ、このノズルガイド２６に上
記ノズルシャフト２０ａが上下動可能に嵌合されてい
る。

【００２０】上記ノズルホルダ２０ｂは、上記ノズルシ
ャフト２０ａに対して軸方向の一定ストロークの移動が
可能で、かつスプリング２７により下端に向かって付勢
された状態でノズルシャフト２０ａに取付けられてい
る。すなわち、ノズルホルダ２０ｂがノズルシャフト２
０ａに対して弾性的に軸方向に移動することができるよ
うにすることで、部品吸装着時のノズル先端と部品との
衝突、あるいは部品装着時の吸着部品とプリント基板３
との衝突による衝撃を緩和し得るようになっている。

【００２１】上記ノズルシャフト２０ａには、その略中
間部分にベアリング２８が固定されるとともに、その下
方部分にスプリング２９が装着されており、このスプリ
ング２９によりベアリング２８を介してノズルシャフト
２０ａを上方に付勢している。ベアリング２８とスプリ
ング２９との間には、図６に示すように、ノズル部材２
０に対して相対回転可能なワッシャー３０が介装される
とともに、このワッシャー３０とベアリング２８の内輪
部との間に鋼球３１が転動自在に保持されている。

【００２２】上記ベアリング２８の外輪部は、ノズルシ
ャフト２０ａの上下動時に上記ハウジング２２に形成さ
れた鉛直に延びるガイド部２２ａに摺接するようになっ
ており、これにより昇降時のノズルシャフト２０ａの振
れが防止されるようになっている。

【００２３】また、各ノズル部材２０のノズルシャフト
２０ａに対向する位置には、上記ハウジング２２に下降
端センサ３２がそれぞれ取付けられており、ノズルシャ
フト２０ａの下降に伴い、このセンサ３２が上記ベアリ
ング２８を検知することによってノズルシャフト２０ａ
が下降端位置に到達したことを検知するようになってい
る。

【００２４】上記ハウジング２２の前面側におけるノズ
ル部材配設箇所の上方には、上記各エアシリンダ２５
と、各エアシリンダ２５に対するエア給排系統が設けら
れており、上記各ノズル部材２０のノズルシャフト上端
がそれぞれ対応するエアシリンダ２５の内部に突入され
ている。上記エア給排系統は、後に詳述するように、各
エアシリンダ２５に対するエアの給排を切替えるエアシ
リンダ駆動用ソレノイドバルブ４４を有するとともに、
速度制御弁４９，５０等を用いてエア排出速度を調節す
ることによりエアシリンダ２５の昇降速度を変更可能と
する昇降駆動速度可変手段を有しており、上記ソレノイ
ドバルブ４４が図外のエア供給源に接続されている。

【００２５】各エアシリンダ２５は、その内部にピスト
ン３３を備えるとともに、このピストン３３の上方及び
下方に圧力室３４，３５を有し、これらの圧力室３４，
３５がポート３６，３７を介してエア給排系統の通路に
接続されている。そして、上側圧力室３４にエアが供給
されつつ下側圧力室３５からエアが排出されるときには
上記ピストン３３が下降し、逆に下側圧力室３５にエア
が供給されつつ上側圧力室３４からエアが排出されると
きにはピストン３３が上昇するようになっている。

【００２６】上記ピストン３３の下端部には、ピストン
３３の昇降ストロークよりも長い筒状のスリーブ３３ａ
が一体に設けられており、エアシリンダ２５内に突入さ
れたノズル部材２０のノズルシャフト上端部がこのスリ
ーブ３３ａに回転自在に挿入されている。

【００２７】また、上記エアシリンダ３３には、ピスト
ン３３の昇降時にそれぞれ上昇端直前および下降端直前
にピストン３３の移動速度を減速させるクッション機構
が設けられている。このクッション機構は、ピストン３
３の上下部にそれぞれ設けられる小径部３８ａ，３８ｂ
と、それらの上方部分及び下方部分にそれぞれ配置され
るシール部材３９ａ，３９ｂと、上記各圧力室３４，３
５の上端部及び下端部付近にそれぞれ設けられる内枠部
（細筒部）４０ａ，４０ｂとを有し、各内枠部４０ａ，
４０ｂには、その内壁に上記ポート３６，３７がそれぞ
れ開口するとともに、各圧力室３４，３５と上記各ポー
ト３６，３７とを連通する極細通路からなるサブポート
４１ａ，４１ｂが上側内枠部４０ａの下側端面及び下側
内枠部４０ｂの上側端面に開口している。

【００２８】そして、ノズル部材２０を下降させるべく
エアシリンダ２５においてピストン３３が図７（ａ）に
示すように上昇端位置にある状態から下降させられ、図
７（ｂ）のように下降端近傍に達すると、下側の小径部
３８ｂに設けられたシール部材３９ｂが下側の内枠部４
０ｂに摺接し、この状態でピストン３３の小径部３８ｂ
とシリンダ内壁との間にクッション室４２が画成され
る。そして、ピストン３３がこの位置から図７（ｃ）に
示す下端位置に至るまでの間、上記クッション室４２に
封じ込められたエアが圧縮されつつサブポート４１ｂを
介して徐々に排出されることによるエアクッション作用
でピストン３３の下降が減速される。

【００２９】逆に、ノズル部材２０を上昇させるべくエ
アシリンダ２５においてピストン３３が図８（ａ）に示
す下降端位置にある状態から上昇させられ、図８（ｂ）
のように上昇端近傍に達すると、上側の小径部３８ａに
設けられたシール部材３９ａが上側の内枠部４０ａに摺
接し、これによりピストン３３の小径部３８ａとシリン
ダ内壁との間にクッション室４３が画成される。そし
て、ピストン３３が図８（ｃ）に示す上昇端位置に至る
までの間、上記クッション室４２に封じ込められたエア
が圧縮されつつサブポート４１ａを介して徐々に排出さ
れることによるエアクッション作用でピストン３３の上
昇が減速されるようになっている。

【００３０】図９は上記エアシリンダ２５に対するエア
給排系統を示している。同図に示すように、エアシリン
ダ駆動用ソレノイドバルブ４４とエアシリンダ２５との
間には、エアシリンダ２５の下側圧力室３５に通じる下
側圧力室用エア流路４５と、上側圧力室３４に通じる上
側圧力室用エア流路４６とが設けられている。上記ソレ
ノイドバルブ４４は、下側圧力室用エア流路４５をエア
供給源５１に接続するとともに上側圧力室用エア流路４
６を後記エア排気流路４７等を介して大気に開放する上
昇駆動状態（図示する状態）と、上側圧力室用エア流路
４６をエア供給源５１に接続するとともに下側圧力室用
エア流路４５をエア排気流路４７等を介して大気に開放
する下降駆動状態とに切替可能となっている。

【００３１】また、昇降駆動速度可変手段として、上記
ソレノイドバルブ４４に接続されるエア排気流路４７
と、このエア排気流路４７に動作速度切替弁５２を介し
て接続されるとともに他端側が大気に開放されている速
度制御流路４８とが設けられている。速度制御流路４８
は、高速昇降用絞り４９ａを有する高速動作用流路４９
と、低速昇降用絞り５０ａを有する低速動作用流路５０
とからなり、これらの各流路４９，５０が並列に設けら
れるとともに、上記高速昇降用絞り４９ａの絞り開度が
低速昇降用絞り５０ａの絞り開度よりも比較的大きく設
定された構成となっている。

【００３２】従って、上記ソレノイドバルブ４４が上昇
駆動状態から下降駆動状態に切り替わってピストン３３
が下降するときに、動作速度切替弁５２がオフ（図示す
る状態）であれば下側圧力室３５のエアがエア排気流路
４７及び高速動作用流路４９を通って排出されることに
より高速下降が行われ、上記動作速度切替弁５２がオン
であれば下側圧力室３５のエアが低速動作用流路５０を
通って排出されることにより低速下降が行われる。ま
た、上記ソレノイドバルブ４４が下降駆動状態から上昇
駆動状態に切り替わってピストン３３が上昇するとき
に、動作速度切替弁５２がオフであれば上側圧力室３４
のエアがエア排気流路４７及び高速動作用流路４９を通
って排出されることにより高速上昇が行われ、上記動作
速度切替弁５２がオンであれば上側圧力室３４のエアが
低速動作用流路５０を通って排出されることにより低速
上昇が行われる。

【００３３】ところで、上記ソレノイドバルブ４４及び
動作速度切替弁５２は、実装機に設けられた制御ユニッ
ト５５により制御されるようになっている。この制御ユ
ニット５５は、部品供給部４からの部品吸着時及びプリ
ント基板３への部品装着時に、上記上下動用サーボモー
タ２１の制御とエアシリンダ２５とを併用してノズル部
材２０を昇降させるべく、サーボモータ２１の制御と、
上記ソレノイドバルブ４４及び動作速度切替弁５２を制
御することによるエアシリンダ２５の制御とを行う。こ
の際、上記サーボモータ２１とエアシリンダ２５との作
動順序及びエアシリンダ２５の昇降駆動速度を、上記ノ
ズル部材２０に吸着されている電子部品の種類に応じて
選択するようになっている。つまり、各種電子部品につ
いての情報は予め制御ユニット５５内の記憶手段５６に
記憶されており、この記憶手段５６から処理対象部品
（ノズル部品に吸着される電子部品）の情報が読み出さ
れ、それに応じ、後述のような各種の昇降制御モードの
中から処理対象部品に適合した昇降制御モードが選択さ
れ、それに従ってサーボモータ２１及びエアシリンダ２
５の制御が行われるようになっている。

【００３４】上記ハウジング２２には、さらに図５に示
すように上記回転用サーボモータ６０と、プーリ６１，
６２及びベルト６３からなる減速機構を介して上記サー
ボモータ６０に連動する駆動軸６４とが装備され、この
駆動軸６４に設けられたプーリ６５と各ノズル部材２０
に設けられたプーリ６６とに回転伝達用ベルト６７が巻
き掛けられており、上記サーボモータ６０により減速機
構、駆動軸６４、回転伝達用ベルト６７を介して各ノズ
ル部材２０が回転駆動されるようになっている。

【００３５】また、上記ヘッドユニット５には、上記各
ノズル部材２０に対してそれぞれ負圧を供給するための
真空発生器７０が設けられ、これが上記ヘッドユニット
本体５ａの上方部に配置されている。そして、上記エア
シリンダ２５上端の負圧導入部が、図外の可撓製パイプ
及びバルブ等を介して上記真空発生器７０に連結される
ことにより、エアシリンダ２５の上記ピストン３３の内
部を介してノズル部材２０に負圧が供給されるように負
圧給排系統が構成されている。なお、ピストン３３とノ
ズル部材２０とは、ノズルシャフト２０ａの上端がピス
トン３３に対して回転可能に連結されているため、負圧
供給時におけるこれら部材間のシール性が懸念され、ま
た、この部分のシール性確保のためにＯリングを圧入す
ると、ノズルシャフト２０ａの回転抵抗が増大すること
になり都合が悪い。しかし、上述のようにピストン２６
の昇降ストロークよりも長いスリーブ３３ａがピストン
３３に一体に形成され、このスリーブ３３ａを介してノ
ズルシャフト２０ａがピストン３３に連結されているた
め、ピストン３３とノズル部材２０との間のシール性が
確保され、かつ回転抵抗が軽減されるようになってい
る。

【００３６】ところで、上記実装機においては、図４に
示すように、エアシリンダ２５の上端部を構成する上部
構成部材７１にポート３６、上側の内枠部４０ａ及び真
空発生器７０からの負圧導入部等が一体に設けられてお
り、この上部構成部材７１がエアシリンダ２５のシリン
ダ部分に嵌入されてビス等でハウジング２２に締付け固
定されているとともに、上記ノズル部材２０を保持する
ノズルガイド２６がハウジング２２の下方からその内部
に挿入され、ビス等により取付けられるプレート部材７
２により抜止めされている。これによりノズル部材２０
及びエアシリンダ２５のメンテナンス性が確保されてい
る。

【００３７】すなわち、上記実装機では、スリーブ３３
ａにノズルシャフト２０ａが挿入されただけなので、上
部構成部材７１を取外してエアシリンダ２５の上方を開
放し、ピストン３３を上方に引抜くことによりピストン
３３のみを取出して交換、あるいは修理等を行うことが
でき、また、上記プレート部材７２を取外すことによ
り、ノズルガイド２６及びノズル部材２０をハウジング
２２から取出して交換等することができる。従って、摩
耗や経時変化が比較的生じ易いピストン３３やノズル部
材２０を容易に単独で取外して交換等を行うことができ
るようになっている。

【００３８】なお、７３は、プリント基板３に設けられ
たフィデューシャルマークを認識するためのカメラであ
り、ヘッドユニット本体５ａの一側部に取付けられてい
る。

【００３９】次に、上記実装機による実装動作について
説明する。

【００４０】実装動作が開始されると、先ず、ヘッドユ
ニット５が部品供給部４の上方に配置され、部品の吸着
を行なうべきノズル部材２０に対応するエアシリンダ２
５において上側圧力室３４にエアが供給されつつ下側圧
力室３５からエアが排出されるとともに、真空発生器７
０で生成された負圧が所定のタイミングでノズル部材２
０内に供給される。これによりピストン３３が下降させ
られてスリーブ３３ａが止め輪等を介してベアリング２
８を下方に押圧することにより、ピストン３３とノズル
シャフト２０ａが一体に下降端位置まで変位させられて
部品の吸着が行われる。また、このようなエアシリンダ
２５の作動に加えて上下動用サーボモータ２１が作動さ
せれることにより、下降端位置が調整される。

【００４１】その後、上記エアシリンダ２５へのエアの
給排が切換えられて下側の圧力室３５にエアが供給され
つつ上側の圧力室３４からエアが排出されることにより
ピストン３３が上昇させられるとともに、上記スプリン
グ２９の付勢力によりノズルシャフト２０ａがピストン
３３に追従して上昇端位置まで上昇させられる。

【００４２】このとき、エアシリンダ２５に設けられた
上記クッション機構のエアクッション作用によりノズル
部材２０の上昇端位置近傍での上昇が減速され、これに
よりノズル部材２０が上昇端位置に到達するときの衝撃
が緩和される。そのため、上昇端位置到達時の衝撃によ
る吸着部品のずれや脱落等が効果的に防止される。

【００４３】そして、各ノズル部材２０毎に上述のよう
な部品吸着動作が行われることによって、順次各ノズル
部材２０によって部品の吸着が行われ、可能な場合は、
複数のノズル部材２０により同時に部品の吸着が行われ
る。

【００４４】部品供給部からの部品の取出しが完了する
と、ヘッドユニット５がプリント基板３の上方に移動さ
せられ、上記部品吸着時と同様、上記上下動用サーボモ
ータ２１及びエアシリンダ２５の作動によりノズル部材
２０が昇降させられるとともに、ノズル部材２０が下降
端に達するタイミングでノズル部材２０への負圧の供給
が遮断され、これによって部品がプリント基板３に装着
される。この際、ノズル部材２０の下降前、あるいは下
降後に回転用サーボモータ６０が駆動されることにより
ノズル部材２０が回転させられ、これにより部品の回転
方向の位置決めが行われる。

【００４５】このような部品装着のためのノズル部材２
０の下降動作においても、エアシリンダ２５のクッショ
ン機構によりノズル部材２０の下降端近傍での下降が減
速されてノズル部材２０の下降端位置での衝撃が緩和さ
れ、これによって吸着部品のずれや脱落等が防止され
る。

【００４６】なお、部品装着時の回転方向の位置決めに
おいて、上述のようにノズル部材２０を下降させた状態
でノズル部材２０を回転させる場合には、スプリング２
９が圧縮されることにより軸方向の付勢力がベアリング
２８を介してノズルシャフト２０ａに働いているため、
これがノズル部材２０の回転抵抗として作用することが
懸念される。しかしながら、上記実装機では上述のよう
に、スプリング２９の上端とベアリング２８との間にワ
ッシャー３０を介して鋼球３１が転動自在に保持され、
これによりベアリング２８とスプリング２９との相対回
転が容易に行われ得るようになっているので、スプリン
グ２９が圧縮された状態であってもその付勢力がノズル
部材２０の回転抵抗として作用することが抑制される。
そのため、ノズル部材２０を下降させた状態であっても
ノズル部材２０の回転がスムーズに行われて回転方向の
位置決めが精度良く行われるようになっている。

【００４７】そして、ヘッドユニット５の各ノズル部材
２０によって部品が吸着されている場合には、ヘッドユ
ニット５の移動、ノズル部材２０の回転及びノズル部材
２０の昇降が連続的に行われることによって、順次各ノ
ズル部材２０に吸着された部品がプリント基板３に装着
される。

【００４８】ところで、上記のような部品吸装着動作に
おいては、図１０〜図１２に示すような各種昇降制御モ
ードの中から部品の種類に応じて選択されたモードでノ
ズル部材２０の昇降動作が行われる。

【００４９】すなわち、図１０は、対象部品が標準チッ
プ部品である場合の昇降制御モードを示している。部品
吸着時には、同図（ａ）のように、先ず上記サーボモー
タ２１が駆動されることにより、ノズル先端と対象部品
の上面との間の距離がエアシリンダ２５の作動ストロー
クに対応するようにノズル部材の高さ位置が調整される
（ステップＳ１１）。次に、エアシリンダ２５の駆動に
よるノズル部材２０の下降が高速で行われ、つまり、エ
アシリンダ駆動用ソレノイドバルブ４４が下降駆動状態
に切り替えられるとともに動作速度切替弁５２がオフと
されることにより、ピストン３３が下降方向に高速で作
動される（ステップＳ１２）。そして、ノズル部材２０
が下降端位置に達してノズル先端が対象部品に当接する
と、ノズル部材２０に供給される負圧により部品が吸着
される（ステップＳ１３）。それから、エアシリンダ２
５の駆動によるノズル部材２０の上昇が高速で行われ、
つまり、ソレノイドバルブ４４が上昇駆動状態に切り替
えられるとともに上記動作速度切替弁５２がオンに保持
されることにより、ピストン３３が上昇方向に高速で移
動される（ステップＳ１４）。

【００５０】部品装着時にも、同図（ｂ）のように、先
ずサーボモータ２１が駆動されることによりノズル部材
２０の高さ位置が調整され（ステップＳ１６）、次に、
エアシリンダ２５の駆動によるノズル部材２０の下降が
高速で行われる（ステップＳ１７）。そして、ノズル部
材２０が下降端位置に達すると負圧供給が停止されて部
品がプリント基板３に装着され（ステップＳ１８）、そ
れから、エアシリンダ２５の駆動によるノズル部材２０
の上昇が高速で行われる（ステップＳ１９）。

【００５１】このモードでは、部品吸着時、部品装着時
のいずれにおいても、サーボモータ２１の駆動による高
さ位置調節後に、エアシリンダ２５によるノズル部材２
０の下降が高速で行われ、さらに吸・装着後のエアシリ
ンダ２５によるノズル部材２０の上昇も高速で行われる
ことにより、サイクルタイムが短縮される。この場合、
上記標準チップ部品に対してはノズル部材２０の吸着力
が充分に作用し、また、上記クッション機構によるエア
クッション作用が発揮されることにより、ノズル部材２
０の昇降が高速で行われても部品が脱落したりずれたり
することがない。

【００５２】次に、図１１は、対象部品が、ノズル部材
２０による吸着力が低下し易い特殊形状部品（例えば上
面に凹凸、溝等を有する部品）や、重量の大きい部品で
ある場合の昇降制御モードを示している。部品吸着時に
は、同図（ａ）のように、先ずサーボモータ２１が駆動
されることによりノズル部材２０の高さ位置が調整され
（ステップＳ２１）、次に、エアシリンダ２５の駆動に
よるノズル部材２０の下降が低速で行われ、つまり、ソ
レノイドバルブ４４が下降駆動状態に切り替えられると
ともに動作速度切替弁５２がオンとされることにより、
ピストン３３が下降方向に低速で作動される（ステップ
Ｓ２２）。そして、ノズル部材２０が下降端位置に達し
て部品が吸着される（ステップＳ２３）。それから、エ
アシリンダ２５の駆動によるノズル部材２０の上昇が低
速で行われ、つまり、ソレノイドバルブ４４が上昇駆動
状態に切り替えられるとともに動作速度切替弁５２がオ
ンに保持されることにより、ピストン３３が上昇方向に
低速で作動される（ステップＳ２４）。

【００５３】一方、部品装着時には、同図（ｂ）のよう
に、先ずサーボモータ２１が駆動されることによりノズ
ル部材２０の高さ位置が調整され（ステップＳ２５）、
次に、エアシリンダ２５の駆動によるノズル部材２０の
下降が低速で行われ（ステップＳ２６）、下降端位置に
達すると部品がプリント基板３に装着され（ステップＳ
２７）、それから、エアシリンダ２５の駆動によるノズ
ル部材２０の上昇が低速で行われる（ステップＳ２
８）。

【００５４】さらに、図１２は、対象部品が、例えばＱ
ＦＰのように特に高精度搭載を必要とする部品である場
合の昇降制御モードを示している。部品吸着時には、同
図（ａ）に示すように、先ず、エアシリンダ２５の駆動
によるノズル部材２０の下降が低速で行われ（ステップ
Ｓ３１）、これにより対象部品に近接する位置までノズ
ル部材２０が下降してから、サーボモータ２１が駆動さ
れることによりノズル部材２０が部品に当接する位置ま
で緩やかに下降する（ステップＳ３２）。そして、部品
が吸着され（ステップＳ３３）、それから、エアシリン
ダ２５の駆動によるノズル部材２０の上昇が低速で行わ
れるとともに、サーボモータ２１が上昇方向に駆動され
る（ステップＳ３４）。

【００５５】一方、部品装着時には、同図（ｂ）のよう
に、先ず、エアシリンダ２５の駆動によるノズル部材２
０の下降が低速で行われ（ステップＳ３６）、これによ
り対象部品に近接する位置までノズル部材２０が下降し
てから、サーボモータ２１が駆動されることによりにノ
ズル部材２０がプリント基板３に到達する位置まで緩や
かに下降する（ステップＳ３７）。そして、部品が装着
され（ステップＳ３８）、それから、エアシリンダ２５
の駆動によるノズル部材２０の上昇が低速で行われると
ともに、サーボモータ２１が上昇方向に駆動される（ス
テップＳ３９）。

【００５６】図１１及び図１２に示すモードでは、部品
吸装着の際はノズル部材２０の昇降動作が低速で行われ
るとともに、上記クッション機構によるエアクッション
作用が発揮されることにより、対象部品が特殊形状部品
や重量の大きい部品である場合や、高精度搭載を必要と
する部品であっても、部品の脱落が効果的に防止され
る。特に、図１２に示すモードでは、部品吸装着の際に
は、エアシリンダ２５による下降が行われから、サーボ
モータ２１の駆動によりノズル部材２０が部品に到達す
るまで緩やかに下降されるため、ノズル部材２０が部品
に当接する際や、部品吸着状態でのノズル部材昇降中に
部品がずれ動くことが効果的に抑えられ、これにより実
装精度が高められる。

【００５７】以上説明したように、上記実装機によれ
ば、エアシリンダ２５に設けられた上記クッション機構
によるエアクッション作用によってノズル部材２０の昇
降動作における上昇端位置近傍及び下降端位置近傍での
移動を減速するようにしているので、エアシリンダ２５
によるノズル部材２０の昇降速度を比較的高く設定して
も、ノズル部材２０の上昇端位置及び下降端位置での衝
撃を効果的に緩和して吸着部品のずれや脱落を防止する
ことができる。つまり、換言すればエアシリンダ２５に
よるノズル部材２０の昇降速度を高く設定してサイクル
タイムの短縮化を達成しながら、実装精度を適切に確保
することができる。特に、上記実施形態のように、ノズ
ル昇降動作を対象部品の種類に応じて変更設定すること
で、部品の脱落等の生じない範囲で可及的にサイクルタ
イムを短縮することができる。

【００５８】また、上述のクッション機構はエアシリン
ダ２５に一体に設けられ、しかもエアシリンダ２５にお
けるピストン及びシリンダに形状的な特徴を持たせ、ピ
ストン３３にシール部材３９ａ，３９ｂを設けた簡素な
構成でもって達成されるため、別途ダンパー部材等を設
ける構成に比べると極めてコンパクトな構成でもってク
ッション作用を発揮させることができる。従って、クッ
ション機構を設けるにあたりヘッドユニット５をいたず
らに大型化したり、あるいは著しい重量の増大を招くと
いった弊害を伴うことがない。

【００５９】なお、上記実施形態の実装機は、本発明に
係る表面実装機の一例であって、その具体的構成は、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例
えば、上記実施形態では、エアシリンダ２５の上下の内
枠部４０ａ，４０ｂにそれぞれサブポート４１ａ，４１
ｂを形成し、これによりクッション室４２，４３に封入
されたエアを徐々に排出するようにしているが、このよ
うなサブポート４１ａ，４１ｂを設ける代わりに、例え
ば、各内枠部４０ａ，４０ｂに軸方向に延びる細溝を形
成し、この細溝を介してクッション室４２，４３に封入
されたエアを徐々に排出するように構成してもよい。ま
た、サブポート４１ａ，４１ｂや上記細溝等を設ける以
外に、シール部材３９ａ，３９ｂに切り込みを設け、こ
れにより小径部３８ａ，３８ｂと内枠部４０ａ，４０ｂ
との間を介してクッション室４２，４３内に封入された
エアを排出するように構成してもよい。

【００６０】また、上記実装機では、部品認識用カメラ
１７を固定側の単位コンベア２ａとその側方の部品供給
部４との間に配置しているが、必ずしもこのように配置
する必要はない。但し、上記実装機のように可動式のコ
ンベア２を備えた装置においては上記実施形態のように
配置する方が実装効率を高める上で望ましい。

【００６１】すなわち、最小サイズのプリント基板３を
搬送する場合、通常、実装効率を考慮してプリント基板
３に近い部品供給部４、つまり固定側の単位コンベア２
ａの側方の部品供給部４から部品を供給することこが行
われるため、固定側の単位コンベア２ａとその側方の部
品供給部４との間に部品認識用カメラ１７を配置するこ
とで部品認識のためのヘッドユニット５の移動量を最小
限に抑えることができ、これにより実装効率を高めるこ
とが可能となる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面実装
機によれば、ピストンが移動端位置近傍に達すると、ピ
ストンの小径部がシリンダの細筒部に挿入されて細筒部
と小径部との間がシール部材によってシールされ、この
状態でピストンの小径部とシリンダ内壁との間にエアが
封入されることにより、封入エアによるクッション作用
でもってピストンの移動が減速されるので、ノズル部材
の移動端位置、つまり上昇端位置、あるいは下降端位置
での衝撃を効果的に緩和することができる。

【００６３】そのため、エアシリンダによるノズル部材
の昇降速度を高く設定してサイクルタイムの短縮化を図
りながらも、ノズル部材の移動端位置での吸着部品のず
れや脱落を好適に防止することができる。

【００６４】しかもエアシリンダにおけるピストン及び
シリンダに形状的な特徴を持たせてシール部材を設けた
簡単な構成で上述の作用効果を得ることができるので、
実施に際してヘッドユニットをいたずらに大型化した
り、あるいは著しい重量の増大を伴うことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による表面実装機全体の概
略平面図である。

【図２】上記実装機におけるヘッドユニットの構成を示
す正面図である。

【図３】上記ヘッドユニットの側面図である。

【図４】ノズル部材及びその昇降駆動機構を示す要部断
面図である。

【図５】上記ヘッドユニットの底面図である。

【図６】ノズル部材の構造を示す部分断面図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）はノズル部材下降時のエア
シリンダの動作を示す断面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）はノズル部材上昇時のエア
シリンダの動作を示す断面図である。

【図９】エアシリンダに対するエア供給系統の回路図で
ある。

【図１０】（ａ）（ｂ）は標準チップ部品を処理対象と
する場合の部品吸着時及び部品装着時の制御を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】（ａ）（ｂ）は特殊形状部品等を処理対象と
する場合の部品吸着時及び部品装着時の制御を示すフロ
ーチャートである。

【図１２】（ａ）（ｂ）は高精度搭載が必要な部品を処
理対象とする場合の部品吸着時及び部品装着時の制御を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

５ ヘッドユニット ２０ ノズル部材 ２０ａ ノズルシャフト ２０ｂ ノズルホルダ ２０ｃ ノズル ２２ ハウジング ２５ エアシリンダ ２６ ノズルガイド ２７，２９ スプリング ２８ ベアリング ３３ ピストン ３３ａ スリーブ ３４ 上側圧力室 ３５ 下側圧力室 ３６，３７ ポート ３８ａ，３８ｂ 小径部 ３９ａ，３９ｂ シール部材 ４０ａ，４０ｂ 内枠部 ４１ａ、４１ｂ サブポート ４２，４３ クッション室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品供給部と部品装着部とにわたって移
   動可能なヘッドユニットに、電子部品を吸着するノズル
   部材と、このノズル部材を昇降駆動するエアシリンダと
   を備えた表面実装機において、前記エアシリンダは、上
   記ノズル部材に連結されるピストンと、このピストンの
   上下に一対の圧力室を有し、各圧力室にそれぞれエア給
   排口を備えるシリンダとから構成され、上記シリンダの
   少なくとも一方の圧力室には、ピストンの移動端側に細
   筒部が形成され、この細筒部に上記エア給排口が開口さ
   れる一方、上記ピストンには、その軸方向端部にシリン
   ダの上記細筒部に挿入可能な小径部が設けられ、シリン
   ダの細筒部とピストンの小径部のいずれかには、上記細
   筒部への上記小径部の挿入状態において細筒部と小径部
   の間をシールするシール手段が設けられるとともに、こ
   のシール手段が、上記ピストンの移動端位置への到達前
   に上記シールを達成するように構成されてなることを特
   徴とする表面実装機。