特許 6448898 部品実装機の部品保持ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6448898

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】部品実装機の部品保持ヘッド

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20181220BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20181220BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 Z

   H05K1/14 C

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-240027(P2013-240027)

(22)【出願日】2013年11月20日

(65)【公開番号】特開2015-99878(P2015-99878A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2016年9月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】500548884

【氏名又は名称】ハンファエアロスペース株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｈａｎｗｈａ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】緒方 雄二

(72)【発明者】

【氏名】大村 達也

【審査官】 中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１２３８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９７４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１６７５７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−１３４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５３５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０７２７５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００６−５１５７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９１６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドであって、
固定配置されたヘッド本体と、このヘッド本体に対して垂直軸周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッドと、前記ヘッド本体から前記ロータリーヘッドに非接触式で電力を伝送すると共に前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置と、前記ロータリーヘッド側に配置された回路基板構造とを備え、
前記回路基板構造は、平板状の第１の回路基板と、この第１の回路基板の上方に間隔をおいて配置された平板状の第２の回路基板と、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間の空間を取り囲むように配置され、前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板に電気的に接続されたフレキシブル回路基板からなる第３の回路基板とを有し、
前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板は平行に配置されるとともに平面視で同一の外郭形状を有し、前記第３の回路基板は前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板の外郭に沿うように配置されており、さらに、前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板の中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記非接触伝送装置は、前記垂直軸周りに配置された第１コアと、前記垂直軸周りに前記第１コアの下方に対向配置された第２コアと、前記第１コアに巻回された電力伝送のための第１コイルと、前記第２コアに巻回された電力伝送のための第２コイルと、前記第１コアに巻回された信号伝送のための第３コイルと、前記第２コアに巻回された信号伝送のための第４コイルとを有し、前記第１コア及び前記第２コアのそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記回路基板構造は前記第２コアと一体的に前記垂直軸周りに回転可能であり、
前記非接触伝送装置及び前記回路基板構造の外郭形状は、平面視で同じ大きさの円である、部品実装機の部品保持ヘッド。

【請求項2】

前記第１の回路基板、前記第２の回路基板及び前記第３の回路基板が、１枚のフレキシブル回路基板からなる、請求項１に記載の部品実装機の部品保持ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に部品実装機は、ノズル等の保持具を有する部品保持ヘッドにより、部品を部品供給部からピックアップし保持して基板上に移送し、基板上の所定位置に実装するように構成されている。

【0003】

かかる部品保持ヘッドの一つとして、そのヘッド本体に、複数の保持具を有するロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた、ロータリー式の部品保持ヘッドが知られており、特許文献１には、非接触式のエネルギ・データ伝達手段を備えたロータリー式の部品保持ヘッドが開示されている（段落００３４〜段落００３６及び図１参照）。

【0004】

このような部品保持ヘッドは、ヘッド本体からの制御信号を受信してノズル等の動作を制御したり、ヘッド本体との間でデータのやり取りをしたりするために、多数の電子部品を具備しており、これらの電子部品は回路基板に搭載されるのが一般的である。また、回路基板に搭載すべき電子部品は多数に上ることから、回路基板が複数枚必要になることも多い。従来、このように回路基板が複数枚必要である場合は、例えば図５に示すように、回路基板１０１〜１０３を上下方向に複数段配置した回路基板構造とするのが一般的であった。

【0005】

このような回路基板を上下方向に複数段配置する回路基板構造においては、回路基板１０１〜１０３に搭載された電子部品が相互に干渉しないように、回路基板１０１〜１０３を上下方向に間隔をおいて配置する必要があり、図５の回路基板構造では、複数の支持バー１０４及び基板間コネクタ１０５を用いることによって回路基板１０１〜１０３を上下方向に間隔をおいて配置している。しかし、この回路基板構造では、回路基板１０１〜１０３のほかに支持バー１０４が必要であり、回路基板構造の大型化を招く。また、図５のように回路基板１０１〜１０３を貫通させて支持バー１０４を設けた場合、回路基板１０１〜１０３に電子部品を搭載できる実効面積（以下、単に「実効面積」という。）が小さくなる。更に、図５の回路基板構造において、回路基板１０１〜１０３間は基板間コネクタ１０５によって連結して電気的に接続する必要があり、この基板間コネクタ１０５も回路基板１０１〜１０３の実効面積を小さくする要因となっている。このように回路基板１０１〜１０３の実効面積が小さくなると、必要な実効面積を確保するために回路基板の枚数を増やさざるを得ず、ますます回路基板構造の大型化を招く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２００６−５１５７１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、複数枚の回路基板を有する部品実装機の回路基板構造の小型化を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によれば、以下の部品実装機の部品保持ヘッドが提供される。
基板に部品を実装するための部品実装機の部品保持ヘッドであって、
固定配置されたヘッド本体と、このヘッド本体に対して垂直軸周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッドと、前記ヘッド本体から前記ロータリーヘッドに非接触式で電力を伝送すると共に前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置と、前記ロータリーヘッド側に配置された回路基板構造とを備え、
前記回路基板構造は、平板状の第１の回路基板と、この第１の回路基板の上方に間隔をおいて配置された平板状の第２の回路基板と、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間の空間を取り囲むように配置され、前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板に電気的に接続されたフレキシブル回路基板からなる第３の回路基板とを有し、
前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板は平行に配置されるとともに平面視で同一の外郭形状を有し、前記第３の回路基板は前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板の外郭に沿うように配置されており、さらに、前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板の中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記非接触伝送装置は、前記垂直軸周りに配置された第１コアと、前記垂直軸周りに前記第１コアの下方に対向配置された第２コアと、前記第１コアに巻回された電力伝送のための第１コイルと、前記第２コアに巻回された電力伝送のための第２コイルと、前記第１コアに巻回された信号伝送のための第３コイルと、前記第２コアに巻回された信号伝送のための第４コイルとを有し、前記第１コア及び前記第２コアのそれぞれの中心部には前記垂直軸が挿通されており、
前記回路基板構造は前記第２コアと一体的に前記垂直軸周りに回転可能であり、
前記非接触伝送装置及び前記回路基板構造の外郭形状は、平面視で同じ大きさの円である、部品実装機の部品保持ヘッド。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、平板状の第１の回路基板と第２の回路基板との間の空間を取り囲むようにフレキシブル回路基板からなる第３の回路基板を配置することで、第１の回路基板と第２の回路基板との間の空間を第３の回路基板の配置スペースとして有効利用している。これにより、相互に間隔をおいて配置する平板状の回路基板の枚数を減らすことができ、回路基板構造の小型化を図ることができる。例えば図５の回路基板構造では平板状の回路基板を３枚使用しているが、本発明によれば、そのうち１枚をフレキシブル回路基板からなる第３の回路基板とすることで、平板状の回路基板は２枚に減らすことができ、特に上下方向の寸法において回路基板構造を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る回路基板構造を適用した部品実装機の部品保持ヘッドの構成を概念的に示す図である。

【図2】図１で使用した回路基板構造の構成を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は展開図である。

【図3】本発明に係る回路基板構造の他の実施例を示す展開図である。

【図4】本発明に係る回路基板構造の参考例を示す正面図である。

【図5】従来の部品実装機の回路基板構造の構成を概念的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る回路基板構造を部品実装機の部品保持ヘッドに適用した実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１は、その部品実装機の部品保持ヘッドの構成を概念的に示す図である。

【0013】

図１に示す部品保持ヘッドは、部品実装機において部品供給部から電子部品をピックアップし保持してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装する。この部品保持ヘッドは、固定配置されたヘッド本体１０と、このヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッド３０と、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０に非接触式で電力を伝送すると共にヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で非接触式で信号を伝送する非接触伝送装置４０と、ロータリーヘッド３０側に配置された回路基板構造５０とを備える。

【0014】

ヘッド本体１０は、ロータリーヘッド３０を回転させるサーボモータ１１及びロータリーヘッド３０に配置されているノズル３１の昇降を制御するサーボモータ１２を内蔵している。また、図１では省略しているが、ヘッド本体１０は、サーボモータ１１、１２やロータリーヘッド３０の回転動作を制御するメインコントローラも内蔵している。

【0015】

ロータリーヘッド３０は外形が略円柱状のバレル形状を有し、その中心を垂直軸２０が貫通している。サーボモータ１１の回転によりロータリーヘッド３０は、ヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りのＲ方向に回転する。また、ロータリーヘッド３０には、電子部品を保持する保持具としてのノズル３１が、周方向に沿って複数配置されている。各ノズル３１は、ロータリーヘッド３０に内蔵されたサーボモータ等からなるアクチュエータ（図示省略）により、それぞれ軸線周りのＴ方向に回転可能であり、サーボモータ１２により軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。

【0016】

非接触伝送装置４０は、第１コア４１及び第２コア４２と、電力伝送のためのコイルとして第１コイル４３及び第２コイル４４と、信号伝送のためのコイルとして第３コイル４５及び第４コイル４６とを備えている。第１コア４１はヘッド本体１０側に一体的に配置され、第２コア４２はロータリーヘッド３０側に一体的に配置されている。第１コア４１及び第２コア４２は同一の形状を有し、上下対称となるように一定のギャップＧを持って対向配置されている。

【0017】

このような構成において非接触伝送装置４０は、第１コイル４３と第２コイル４４との間の電磁誘導により、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０に非接触式で電力を伝送し、また、第３コイル４５と第４コイル４６との間の電磁誘導により、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で電磁誘導により非接触式で信号を伝送する。なお、非接触式で電力及び信号を伝送する方式としては電磁誘導方式のほかに電界誘導方式を採用することもできる。

【0018】

次に、回路基板構造５０の構成を説明する。図２は図１で使用した回路基板構造５０の構成を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は展開図である。

【0019】

回路基板構造５０は、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３を有する。

【0020】

第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２はいずれも平板状であり、例えばガラスエポキシ基板からなる。本実施例では、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２は平面視で同一の外郭形状（円形）を有し、上下方向に間隔をおいて平行に配置されている。また、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２には、図１で説明したロータリーヘッド３０の回転中心軸としての垂直軸２０を挿通可能な円形の貫通孔５１ａ，５２ａが形成されている。貫通孔５１ａ，５２ａの中心は垂直軸２０の中心軸線上に位置し、直径は垂直軸２０の直径より若干大きい。これらの貫通孔５１ａ，５２ａに垂直軸２０を挿通させることで、回路基板構造５０はロータリーヘッド５２とともに垂直軸２０周りに回転可能となる。

【0021】

第３の回路基板５３はフレキシブル回路基板（以下「ＦＰＣ」という。）からなり、第１の回路基板５１と第２の回路基板５２との間の空間を取り囲むように配置される。本実施例では、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２は、上述のとおり平行に配置されるとともに平面視で同一の外郭形状（円形）を有しているので、第３の回路基板５３は、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２の外郭に沿うように円筒状に配置されている。この第３の回路基板５３は第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２に電気的に接続される。本実施例では、第３の回路基板５３の一端が基板間コネクタ５４ａを介して第１の回路基板５１に電気的に接続され、第３の回路基板５３の他端が基板間コネクタ５４ｂを介して第２の回路基板５２に電気的に接続されている。なお、ＦＰＣからなる第３の回路基板５３を保護するために、第３の回路基板５３を囲むように樹脂ケースを設けることもできる。

【0022】

以上のように、回路基板構造５０においては、第１の回路基板５１と第２の回路基板５２との間の空間を取り囲むように第３の回路基板５３を配置することで、第１の回路基板５１と第２の回路基板５２との間の空間を第３の回路基板３１の配置スペースとして有効利用している。これにより、平板状の回路基板を３枚使用している図５の回路基板構造と同等の実効面積を得ることができ、図５の回路基板構造に比べ、特に上下方向の寸法において回路基板構造を小型化することができる。なお、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２は平板状であるので、大きい電子部品はこれらの平板状の回路基板に搭載し、第３の回路基板３２には比較的小さい電子部品を搭載するようにすれば、全ての電子部品を問題なく搭載することができる。

【0023】

図３は、本発明に係る回路基板構造の他の実施例を示す展開図である。すなわち、図３は、図２（ｂ）と同様に回路基板構造を展開した状態を示す。

【0024】

図２の回路基板構造５０では、第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２と第３の回路基板５３とを基板間コネクタ５４ａ，５４ｂによって電気的に接続したが、図３の回路基板構造６０では基板間コネクタをなくすために、第１の回路基板６１、第２の回路基板６２及び第３の回路基板６３を１枚の連続したＦＰＣによって構成し、これを折り込むことにより回路基板構造を形成するようにしている。すなわち、第１の回路基板６１及び第２の回路基板６２を第３の回路基板６３に対して直角に折り返すとともに第３の回路基板６３を円筒状に折り曲げることで、図２（ａ）と同じ形状の回路基板構造６０を得ることができる。

【0025】

このように図３の回路基板構造６０では、回路基板間を電気的に接続するための基板間コネクタが不要であるので、図２の回路基板構造５０において基板間コネクタ５４ａ，５４ｂが占めていた領域にも電子部品を搭載でき、結果として回路基板構造をより小型化することができる。

【0026】

図４は、本発明に係る回路基板構造の参考例を示す正面図である。

【0027】

図４（ａ）の回路基板構造７０は、第１の回路基板７１よりも第２の回路基板７２が小さく、ＦＰＣからなる第３の回路基板７３を第２の回路基板７２の外郭に沿って円筒状に配置した例である。また、図４（ｂ）の回路基板構造８０は、第１の回路基板８１よりも第２の回路基板８２が大きく、ＦＰＣからなる第３の回路基板８３を第１の回路基板８１及び第２の回路基板８２の外郭に沿って逆円錐台状に配置した例である。ただし、回路基板構造の製作のしやすさ、安定性等を考慮すると、図２のような形状の回路基板構造とすることが好ましい。なお、図４（ａ），（ｂ）においては回路基板間を電気的に接続するための基板間コネクタは省略して示している。

【符号の説明】

【0028】

１０ ヘッド本体
１１，１２ サーボモータ
２０ 垂直軸
３０ ロータリーヘッド
３１ ノズル（保持具）
４０ 非接触伝送装置
４１ 第１コア
４２ 第２コア
４３ 第１コイル
４４ 第２コイル
４５ 第３コイル
４６ 第４コイル
５０，６０，７０，８０ 回路基板構造
５１，６１，７１，８１ 第１の回路基板
５２，６２，７２，８２ 第２の回路基板
５３，６３，７３，８３ 第３の回路基板
５４ａ，５４ｂ 基板間コネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】