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部品実装システムにおけるディスペンサ - ヤマハ発動機株式会社
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発明の名称 部品実装システムにおけるディスペンサ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−335770
公開日 平成8年(1996)12月17日
出願番号 特願平7−139377
出願日 平成7年(1995)6月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 (外3名)
発明者 福田 貴文
要約 目的
ディスペンサにおける昇降部分の重量、慣性を軽減することにより、塗布量のばらつき等を抑制するとともに、昇降のための機構の小型化及び昇降動作の高速化を図る。

構成
塗布剤を貯留するシリンジ13をヘッドユニット本体10の取付枠12に固定する一方、先端にノズル15を有する塗布剤供出部14を、上記取付枠12に昇降可能に取付け、この塗布剤供出部14と上記シリンジ13とを可撓性チューブ33を介して接続する。そして、エアシリンダ45とその作動を増速するレバー46とを備えた昇降駆動手段により、上記塗布剤供出部14を昇降させるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】 基台の上方に設けられたディスペンス用のヘッドユニットに、塗布剤を貯留するシリンジと、先端にノズルを有して上記シリンジから送られた塗布剤を上記ノズルから吐出させる塗布剤供出部とを装備し、プリント基板の所定箇所に塗布剤を塗布するようにしたディスペンサにおいて、上記シリンジをヘッドユニット本体に固定する一方、上記塗布剤供出部をヘッドユニット本体に対して昇降可能に取付け、この塗布剤供出部と上記シリンジとを塗布剤導通用の可撓性チューブを介して接続するとともに、上記塗布剤供出部を昇降させる昇降駆動手段を設けたことを特徴とする部品実装システムにおけるディスペンサ。
【請求項2】 上記昇降駆動手段が、エアシリンダによって塗布剤供出部を昇降させるものであることを特徴とする請求項1記載の部品実装システムにおけるディスペンサ。
【請求項3】 上記昇降駆動手段に、上記エアシリンダの作動を増速して塗布剤供出部に伝達するレバーを設けたことを特徴とする請求項2記載の部品実装システムにおけるディスペンサ。
【請求項4】 上記ヘッドユニット本体に上下動可能な取付枠を設け、この取付枠に上記塗布剤供出部及びこれを昇降させる昇降駆動手段を取付けるとともに、上記取付枠を上下動させることにより塗布剤供出部の高さ位置を調節する高さ位置調節手段を設けた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システムにおけるディスペンサ。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、部品実装システムにおいてプリント基板への接着剤等の塗布を行うディスペンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】プリント基板に電子部品を実装するための実装システムには、一般に、部品の実装を行うマウンタの前段に、部品固定のための接着剤やクリームハンダ等の塗布剤をプリント基板に塗布するディスペンサが設けられている。
【0003】従来のディスペンサは、基台の上方にディスペンス用のヘッドユニットを移動可能に配置し、このヘッドユニットに、塗布剤を貯えるシリンジと、先端にノズルを有して上記シリンジの下端部に一体に設けられた塗布剤供出部とからなるディスペンスヘッドを昇降可能に装備するとともに、このディスペンスヘッドを昇降させる昇降機構などを具備している。そして、ディスペンス作業時には、プリント基板の塗布箇所の上方にヘッドユニットを移動させた後、上記ノズルが被塗布面に達するまで上記ディスペンスヘッドを下降させてから、シリンジ内を加圧することで上記ノズルの吐出孔から塗布剤を吐出させて、プリント基板上に塗布するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のディスペンサでは、シリンジと塗布剤供出部とを一体としてこれら全体を昇降させるようになっているため、昇降中や下降端位置で停止する際に、シリンジに貯えられている塗布剤による慣性力が塗布剤供出部のノズルの吐出孔に作用し、これにより、昇降中に塗布剤が吐出孔から溢出したり、塗布量のばらつきが生じたりするという不都合がある。また、昇降部分の重量、慣性が大きくなるため、昇降のための必要駆動力が増大して駆動機構の大型化を招くとともに、昇降動作の高速化が妨げられるといった問題もあった。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑み、ディスペンサにおける昇降部分の重量、慣性を軽減することにより、塗布量のばらつき等を抑制することができるとともに、昇降のための機構の小型化及び昇降動作の高速化を可能にするディスペンサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、基台の上方に設けられたディスペンス用のヘッドユニットに、塗布剤を貯留するシリンジと、先端にノズルを有して上記シリンジから送られた塗布剤を上記ノズルから吐出させる塗布剤供出部とを装備し、プリント基板の所定箇所に塗布剤を塗布するようにしたディスペンサにおいて、上記シリンジをヘッドユニット本体に固定する一方、上記塗布剤供出部をヘッドユニット本体に対して昇降可能に取付け、この塗布剤供出部と上記シリンジとを塗布剤導通用の可撓性チューブを介して接続するとともに、上記塗布剤供出部を昇降させる昇降駆動手段を設けたものである。
【0007】本発明のディスペンサにおいて、上記昇降駆動手段は、エアシリンダによって塗布剤供出部を昇降させるものであること(請求項2)が好ましい。さらに、上記昇降駆動手段に、上記エアシリンダの作動を増速して塗布剤供出部に伝達するレバーを設けること(請求項3)が好ましい。
【0008】また、本発明のディスペンサにおいて、上記ヘッドユニット本体に上下動可能な取付枠を設け、この取付枠に上記塗布剤供出部及びこれを昇降させる昇降駆動手段を取付けるとともに、上記取付枠を上下動させることにより塗布剤供出部の高さ位置を調節する高さ位置調節手段を設けること(請求項4)が好ましい。
【0009】
【作用】本発明のディスペンサによると、ディスペンス作業時には、プリント基板の上方にヘッドユニットが位置する状態で、上記昇降駆動手段の作動により塗布剤供出部が下降し、次いで、ノズルの吐出孔から塗布剤が吐出されて被塗布面に塗布された後、昇降駆動手段の作動により塗布剤供出部が上昇するという動作が行われるが、この場合に、上記シリンジは固定されて、塗布剤供出部のみが昇降されることにより、昇降中や下降端位置での停止の際に、上記ノズル内に作用する慣性力が軽減されるとともに、昇降部分の重量が軽減されることで昇降駆動手段の必要駆動力が軽減される。
【0010】このディスペンサにおいて、上記昇降駆動手段にエアシリンダを用いれば、昇降駆動手段の構造が簡略化され、とくに、エアシリンダの作動を増速するレバーを設けると、上記のように昇降部分の重量が軽減されることと相まって、簡単な構造によりながら昇降動作が高速化される。
【0011】また、上記のような高さ位置調節手段を設ければ、この高さ位置調節手段により被塗布面の高さ位置等に応じて塗布剤供出部の高さ位置が調節された上で、昇降駆動手段により塗布剤供出部の昇降が行われる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0013】図1はディスペンサ全体を概略的に示し、この図において、ディスペンサの基台1上には基板搬送用のコンベア2が配置され、図外のプリント基板が上記コンベア2上を搬送され、所定の作業用位置で停止されるようになっている。
【0014】上記基台1の上方には、ディスペンス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はX軸方向(コンベア2の方向)及び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。
【0015】すなわち、上記基台1上にはY軸方向に延びる一対のレール6が配設されて、このレール6上にヘッドユニット支持部材7がY軸方向に移動可能に配置されるとともに、このヘッドユニット支持部材7にX軸方向に延びるガイド部8が設けられ、このガイド部8にヘッドユニット5がX軸方向に移動可能に保持されている。そして、図外のY軸サーボモータ及びボールねじ等からなるY軸駆動機構により上記ヘッドユニット支持枠7の移動が行われるとともに、図外のX軸サーボモータ及びボールねじ等からなるX軸駆動機構により上記ヘッドユニット支持枠7に対するヘッドユニット5の移動が行われるようになっている。
【0016】図2乃至図7は上記ヘッドユニット5の構造を示す。これらの図において、ヘッドユニット5の本体10は、上記ヘッドユニット支持部材7(図1参照)に被支持部11aを介してX軸方向に移動可能で上下方向には固定的に支持される壁体11と、この壁体11の前方に位置して壁体11に上下動可能に支持された取付枠12とで構成されている。そしてヘッドユニット本体10には、接着剤もしくはクリームハンダ等の塗布剤を貯留するシリンジ13と、先端にノズル15を有する塗布剤供出部14と、上記塗布剤供出部14を昇降させる昇降駆動手段と、塗布剤供出部の高さ位置を調節する高さ位置調節手段等が装備されている。当実施例では上記シリンジ13及び塗布剤供出部14が3組設けられ、塗布剤供出部14においてそれぞれ塗布量を異ならせ、使い分けることができるようになっている。
【0017】上記シリンジ13はヘッドユニット本体10に固定され、当実施例ではヘッドユニット本体10の取付枠12の前面側に設けられたシリンジ取付部16に、ホルダー17を介して固定されている。上記ホルダー17は、シリンジ13に対する加熱部を兼ねるものであって、シリンジ13を囲繞する形状に形成されるとともに、その内部にヒーター18を備えており、このホルダー17内にシリンジ13の下部が挿入されて保持されている。上記シリンジ13の下端部にはパイプ状の通路部分13aが一体に設けられ、その先端がホルダー17の下方に突出している。
【0018】上記ヒーター18は図外の温度調節器に接続されており、また、ホルダー17には熱電対からなる温度センサ19が取付けられ、温度センサ19による温度検出に基づいてヒーター18による加熱温度が調節されるようになっている。さらに、上記ホルダー17の上部所定箇所には、シリンジ13内の塗布剤の液面が所定レベル以下になったときにこれを検出する液面センサ20が設けられている。
【0019】なお、上記シリンジ13は、図外の切替バルブと加減圧調整用レギュレータを介して正圧供給源及び負圧供給源に接続され、ディスペンス作業の際には正圧供給によりシリンジ13内の塗布剤が押出され、これ以外のときは負圧がシリンジ13内に与えられることで塗布剤の流出が防止されるようになっている。
【0020】また、上記塗布剤供出部14は、図6に詳しく示すように、加熱部を兼ねる中空状のノズルホルダー21内にノズルシャフト22、キャップノズル23及びノズル15を配置したノズルアセンブリを有し、このノズルアセンブリがノズルブロック24に取付けられるとともに、このノズルブロック24が、上記取付枠12に昇降可能に設けられたシャフト25に固着されることにより、塗布剤供出部14が取付枠12に対して昇降可能となっている。
【0021】塗布剤供出部14の構造を具体的に説明すると、上記ノズルホルダー21は、その両側部にボルト締結部26を有し、一対のボルト27によりノズルブロック24に固着されるようになっている(図2参照)。このノズルホルダー21の周壁には、ヒーター28と、熱電対からなる温度センサ29とが設けられており、上記ヒーター28はハーネス30を介して図外の温度調節器に接続され、温度センサ29による温度検出に基づいて加熱温度が調節されるようになっている。そして、上記ノズルホルダー21の内部に、ノズルシャフト22と、その先端に嵌合したキャップノズル23とが挿入されるとともに、キャップノズル23の先端側にノズル15が着脱可能に組み付けられている。
【0022】上記ノズルシャフト22及びキャップノズル23には、上下方向に貫通する塗布剤の流通路31,32が形成されており、ノズルシャフト22の上端は、可撓性チューブ33を介し、上記シリンジ13の通路部分13aの先端に接続されている。また、上記ノズル15には、その中心部に上記流通路31,32に連通する吐出孔34が形成されるとともに、その近傍にストッパー35が設けられ、このストッパー35は吐出孔34の開口端より若干下方の位置まで突出している。
【0023】上記ノズル15の着脱を容易にするための構造として、図2及び図7に示すように、上記ノズル15の周壁には一対のピン36が外方に向けて突設され、一方、ノズルホルダー21には、上記各ノズル15に対応する一対の係合溝37が設けられている。この係合溝37は、ノズルホルダー21の下端からその上方の所定位置まで縦方向に延び、続いて周方向に屈曲し、さらにその先端部が少し下方に屈曲した形状となっている。そして、上記係合溝37に上記ピン36を下方より挿入してからノズル15を回すことにより、上記ピン36が係合溝37の先端部に係止されるようになっている。
【0024】また、ノズル15の固定及び調芯のための構造として、図6に示すように、上記ノズル15に嵌合するキャップノズル23の先端部とこれに対応するノズル内壁面とにテーパー面38,39が形成される一方、上記ノズルシャフト22の上端近傍にフランジ40が形成され、このフランジ40に当接するナット41がノズルホルダー21の上端部周面に螺着されており、上記ナット41を締め付けることにより上記ノズルシャフト22及びキャップノズル23が下方に押圧されて、上記両テーパー面38,39が圧接するようになっている。
【0025】また、上記昇降駆動手段は、エアシリンダ45によりレバー46を介して塗布剤供出部14を昇降させるようになっている。すなわち、上記取付枠12の上部にエアシリンダ45が取り付けられるとともに、その下方において一端が軸47を介して取付枠12に枢着されたレバー46の中間部が、軸48及びジョイントブロック49を介して上記エアシリンダ45に連結され、レバー46の他端側の軸50は、取付枠12に昇降可能に取り付けられたプッシュロッド51の上端のプッシュブロック52に係合している。上記レバーの軸48,50間の長さは軸47,48間の長さよりも大きくされ、これらの長さの比(レバー比)に応じ、エアシリンダ45の作動が増速されてプッシュロッド51に伝えられるようになっている。そして、このプッシュロッド51の下端部に、上記ノズルブロック24が結合されている。
【0026】プッシュロッド51とノズルブロック24との結合部分は、エアシリンダ45の作動によるプッシュロッド51の昇降に伴ってノズルブロック24が昇降するようにし、かつ、下降端において塗布剤供出部14のノズル先端がプリント基板に当接するときには反力に応じてプッシュロッド51に対しノズルブロック24が相対移動することをある程度は許容するような構造となっている。具体的には、プッシュロッド51にスライドブッシュ53が外嵌されて、これらが上記ノズルブロック24を貫通するとともに、スライドブッシュ53に設けられたフランジ54がノズルブロック24の上面に当接し、この状態で、上記プッシュロッド51に対するスライドブッシュ53及びノズルブロック24の一定位置関係がスプリング55,56によって弾性的に保持されるようになっている。
【0027】なお、57はプッシュロッド51を上方に付勢するリターンスプリング、58は上昇端位置調整用のアジャストスクリューである。
【0028】また、上記高さ位置調節手段は、ヘッドユニット本体10の壁体11に対して固定されたサーボモータ61と、このサーボモータ61に連結されたボールねじ軸62とを備え、このボールねじ軸62は垂直方向に配置された状態で上記壁体11にベアリング63を介して回転可能に支持されている。一方、上記取付枠12には、上記壁体11に取付けられた左右一対のガイドレール66にそれぞれ上下動可能に係合するガイド部65と、上記ボールねじ軸62に螺合するナット部64とが設けられている。そして、上記ボールねじ軸62がサーボモータ61により駆動されて回転するに伴い、上記取付枠12が上下動するようになっている。なお、67は上記ボールねじ軸62とナット部64との螺合部分に加わる荷重を軽減するためのバランサとしてのスプリングであり、上記壁体11に対して取付枠12を弾性的に支持している。
【0029】このほかに、ヘッドユニット5にはカメラ70が具備されている。このカメラ70は、プリント基板上に付されたフィデューシャルマーク等の検出、塗布ポイントの確認、塗布状態の検査などに用いられる。
【0030】以上のような当実施例のディスペンサの作用を、次に説明する。
【0031】ディスペンス作業時には、プリント基板がコンベア2によって基台1上の所定位置に搬入され、次いで上記ヘッドユニット5がプリント基板の上方の所定位置まで移動した後、上記エアシリンダ45でレバー46を介してプッシュロッド51が下方に作動されることにより、塗布剤供出部14が下降し、上記ノズル15の先端に設けられたストッパー35がプリント基板の上面に当接したところで塗布剤供出部14が停止する。続いて、上記シリンジ13内に正圧が加えられることにより、シリンジ13から可撓性チューブ33を介して塗布剤供出部14に送られた塗布剤がノズル15の先端から吐出され、プリント基板の所定塗布箇所に塗布される。
【0032】このとき、塗布剤の塗布量及び塗布状態は、上記ノズル15の吐出孔34の開口端と塗布面との間のクリアランスC、塗布剤吐出時間、シリンジ13内に作用させる加圧力等で調整することができる。そして、上記クリアランスCはストッパー35の突出量によって定まるので、適度のクリアランスCが得られるように予めストッパー35の突出量を設定しておけばよい。また、上記塗布剤吐出時間及び上記加圧力は、図外の制御手段により予め定められた塗布データに基づいて制御し、さらに好ましくは、上記カメラ70により塗布状態の撮像に基づいてフィードバック的に制御すればよい。
【0033】塗布剤の塗布後は、上記エアシリンダ45でレバー46を介してプッシュロッド51が上方に作動されることにより、塗布剤供出部14が上昇位置に復帰し、それから次の塗布箇所へヘッドユニット5が移動する。このような作業が繰り返されて、プリント基板の各塗布箇所に塗布剤が塗布される。
【0034】上記のようにディスペンス作業においては塗布剤供出部14の昇降が行われるが、この場合に、塗布剤を貯えているシリンジ13は取付枠12に固定され、塗布剤供出部14のみがエアシリンダ45の作動に応じて昇降される。このため、従来のようにシリンジ13も昇降されるものと比べ、昇降中や下降端位値での停止の際にシリンジ13内の塗布剤の慣性力が上記ノズル15内に加わることがなくて、慣性力に起因した塗布剤吐出量のばらつき等が抑制されるとともに、昇降部分の重量が軽減されることにより、昇降駆動手段の小型化、及び昇降動作の高速化が可能となる。
【0035】とくに当実施例では、エアシリンダ45によりレバー46を介して塗布剤供出部が昇降され、そのレバー比に応じてエアシリンダ45の作動が増速されるようになっているので、簡単な構造によりながら、上記塗布剤供出部14の昇降を高速化することができる。
【0036】また、塗布を行うために塗布剤供出部14を下降させる際に、必要に応じ、上記サーボモータ61及びボールねじ軸62等からなる高さ位置調節手段が作動されることにより、上記塗布剤供出部14及び昇降駆動手段等が取り付けられている取付枠12の高さ位置が調節され、これによって被塗布面への当接時の衝撃力等が適正に調整される。つまり、上記塗布剤供出部14が下降して被当接面に達するとき、前述のようにプッシュロッド51とノズルブロック24との結合部分で被当接面の高さ位置のばらつきはある程度吸収し得るようになっているが、たとえばプリント基板上のコンポーネントに塗布剤を塗布する場合などように被当接面の高さ位置が比較的大きく変わった場合、上記結合部分による吸収作用だけでは当接時の衝撃力の変動を避け難い。そこで、被当接面の高さ位置に応じ、上記高さ位置調節手段により取付枠12の高さ位置が調節される。
【0037】ところで、当実施例のディスペンサでは、上記塗布剤供出部14において、ヒーター28を備えた加熱部兼用のノズルホルダー21により、内部の流通路31,32を通る塗布剤が所定温度に加熱されるとともに、上記シリンジ13内の塗布剤も加熱部を兼ねるホルダー17によって加熱されるため、シリンジ13内に加わる加圧力に応じた塗布剤の吐出が適正に行われる。つまり、塗布剤供出部14において塗布剤を所定温度に加熱することは従来でも行われているが、シリンジ13内の塗布剤の温度が変動すると、それに伴い、シリンジ13から可撓性チューブ33を介して塗布剤供出部14に送られる塗布剤の流動性が変化するため、シリンジ13内に与えられる正圧に応じてノズル15から塗布剤が吐出されるときの吐出量にばらつきが生じる。これに対し、当実施例のようにシリンジ13側にも加熱部を設けて温度調節を行うようにすると、シリンジ13から塗布剤供出部14に送られる塗布剤の流動性が適度に保たれることにより、吐出量調整の安定性が高められる。しかも、シリンジ13に対するホルダー17を加熱部に兼用しているため、簡単な構造で上記作用が得られる。
【0038】また、上記塗布剤供出部14は、組み付け及びメインテナンス等に有利な構造となっている。
【0039】すなわち、ノズル15を取り付ける際には、予め塗布剤供出部14の上端のナット41をゆるめた状態で、上記ノズル15に設けられたピン36をノズルホルダー21に設けられた係合溝37に下方より挿入してからノズル15を回すことにより、上記ピン36が係合溝37の先端部に係止され、ワンタッチでノズル15の仮止めが行われる。そして、こうした状態で上記ナット41を締め付けることにより、ノズルシャフト22及びキャップノズル23が下方に押圧されて、キャップノズル23の先端のテーパー面38がこれに対応するノズル15の内壁面のテーパー面39に圧接し、これによってノズル15の固定及び調芯が同時に行われる。
【0040】このようにしてノズル15を簡単に、しかも精度良く取り付けることができ、ノズル15の組み付けやメインテナンス等のための脱着が容易になる。
【0041】さらに、塗布剤供出部14のノズルアセンブリをメインテナンス等のために取り外すときには、先ず上記ノズル15を取外すとともに、上記ノズルホルダー21の両側のボルト27を外した後、ノズルホルダー21等を上方に抜き出すことで、ノズルブロック24からノズルアセンブリを容易に取り外すことができる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスペンサは、塗布剤を貯留するシリンジをヘッドユニット本体に固定する一方、塗布剤供出部をヘッドユニット本体に対して昇降可能に取付けて、この塗布剤供出部とシリンジとを可撓性チューブを介して接続し、昇降駆動手段によって上記塗布剤供出部のみを昇降させるようにしているため、昇降時などに塗布剤供出部内に加わる慣性力を軽減して吐出量のばらつき等を抑制することができるとともに、昇降駆動手段の小型化及び昇降動作の高速化を図ることができる。
【0043】このディスペンサにおいて、上記昇降駆動手段にエアシリンダを用いると、塗布剤供出部を昇降を簡単な構造で行わせることができる。とくに、エアシリンダの作動を増速して塗布剤供出部に伝達するレバーを設けると、簡単な構造によりながら、昇降動作を高速化することができる。
【0044】また、上記ヘッドユニット本体に上下動可能に設けた取付枠に塗布剤供出部及び昇降駆動手段を取付けるとともに、上記取付枠を上下動させることにより塗布剤供出部の高さ位置を調節する高さ位置調節手段を設けると、昇降駆動手段によって塗布剤供出部が昇降されるとともに、その上昇、下降の位置が被塗布面の高さ等に応じて上記高さ位置調節手段により調節され、被塗布面に達したときの衝撃の調整等を適正に行うことができる。




 

 


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