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【発明の名称】 ツール交換装置
【発明者】 【氏名】吉田 義廣

【氏名】奥田 修

【氏名】北村 尚之

【氏名】壁下 朗
【要約】 【課題】装置の高寿命化とツール交換の高精度化を図ることのできるツール交換装置を提供することを目的とする。

【解決手段】電子部品実装装置の作業ヘッドに取り付けられた保持機構Ａにより、下方に弾性付勢されたクランパー４で、ホルダー３に半径方向に遊動可能に支持されたボール２を押圧してツール１の保持固定用溝ｅに嵌合させることにより、ツール１をホルダー２内に保持固定している。シャフト６、６を閉じることにより、クランパー４をシャフト６で押し上げ前記ボール２の半径方向外方の動きを許容してホルダー３内にツール１を挿入することを可能にしたり、ホルダー３内からツール１を脱拔させることを可能にしている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】電子部品実装装置の作業ヘッドに取り付けられツールを着脱可能に保持固定する保持機構と、作業ヘッドの下方のツールステーションに取り付けられ作業ヘッドを降下させて保持機構に保持固定されたツールを開閉レバーで掴んだ上で作業ヘッドを上昇させることによりツールを保持機構から取り外して収納する収納機構とを具備してなるツール交換装置において、保持機構に保持固定されたツールを収納機構の開閉レバーで掴んだ時に、この開閉レバーが前記保持機構によるツールの固定を解除することを特徴とするツール交換装置。
【請求項２】前記ツールが、上部外周に保持固定用溝を設け、かつ、下部に収納用フランジを設けたツールであり、前記保持機構が、下方に弾性付勢されたクランパーで、ホルダーに半径方向に遊動可能に支持されたボールを半径方向内方に押圧してツールの保持固定用溝に嵌合させることによりツールを保持固定する機構であり、かつ、前記収納機構が、ツール脱拔時には前記作業ヘッドを降下させてベースプレート上にツールの収納用フランジの下面を当接させてから開閉レバーを閉じることにより、開閉レバーでベースプレート上のツールの収納用フランジを挟持固定すると共に、クランパーを開閉レバーで押し上げ前記ボールの半径方向外方の動きを許容して、ホルダー内のツールの固定を解除した状態で前記作業ヘッドを上昇させることによりツールを脱拔し、ツール装着時には前記作業ヘッドを降下させ閉じた位置にある開閉レバーにより、クランパーを開閉レバーで押し上げて前記ボールの半径方向外方の動きを許容した状態でホルダー内にツールを保持した上で、開閉レバーを開いてベースプレート上のツールの収納用フランジの固定を解除すると共に、弾性付勢力によりクランパーを下方に復帰させて前記ボールを半径方向内方に押圧してツールの保持固定用溝に嵌合させた状態で前記作業ヘッドを上昇させることによりツールを装着する機構である請求項１記載のツール交換装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装置の作業ヘッドに保持固定されたツールをツールステーションに収納された所望のツールに交換可能なツール交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リードレスの電子部品（チップ部品）が普及するにつれて、その形状および大きさも多様になってきている。これらの電子部品をプリント基板に実装する電子部品実装装置においては、高速、高精度、高生産性、高信頼性が要請されている。以下、このような要請に沿う従来の電子部品装着装置について、図５および図６を参照して説明する。
【０００３】図５に示すように、従来の電子部品装着装置の電子部品装着ツール交換装置は、電子部品実装装置の図示しない作業ヘッドに取り付けられ電子部品装着ツール２１を保持固定する保持機構Ａと、作業ヘッドの下方のツールステーションＢに取り付けられツール２１を保持機構Ａから取り外して収納する収納機構Ｃとを具備している。
【０００４】図５において、保持機構Ａは、ホルダー３４内にツール２１をボールプランジャー３５により着脱可能に保持している。
【０００５】一方、収納機構Ｃは、各種電子部品の形状、大きさに適合した複数種類のツール２１をツールステーションＢのベースプレート３６に搭載し、これを開閉レバー２２によって挟持固定することにより収納可能となっている。開閉レバー２２はブロック２３の先端に固定されており、ブロック２３の支持端はベアリング２６により回転可能に支持されたシャフト２５の先端に固定されている。ブロック２３の先端寄りの部分には回転ローラ２８を取り付けたシャフト２７が固定されている。回転ローラ２８には上下動する先細り形状のサイドカム２９が当接し、これら回転ローラ２８とサイドカム２９との当接時のガタツキをなくすためにブロック２３の先端寄りの部分にはバネ３０が取り付けられ、開閉レバー２２を閉じる方向に弾性付勢している。サイドカム２９はシリンダー３１によって上下方向に駆動されるようになっており、シリンダー３１はブラケット３２によりベース３３に固定されている。
【０００６】以下、このように構成された従来のツール交換装置の動作について図６を参照して説明する。図６において、まずシリンダー３１の駆動により、サイドカム２９が上昇し、回転ローラ２８を介して開閉レバー２２が開かれる。その後、ツール２１をボールプランジャー３５の押圧力により保持したホルダー３４がツールステーションＢの所定の位置まで降下する。そして、シリンダー３１の下降により開閉レバー２２が閉じると共に、ツール２１の溝ａに開閉レバー２２が嵌まり込んでロックされ、ホルダー３４が上昇すると、ツール２１はボールプランジャー３５から離脱してホルダー３４から引き抜かれてツール２１の切り離しが完了する。また、ツール２１のチャック動作は、上記のほぼ逆の動作で開閉レバー２２が開かれ、ホルダー３４が下降し、ツール２１を装着し、ツール２１の保持固定用溝ｂにボールプランジャー３５が嵌まり込んでロックされることにより完了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、ツール２１をボールプランジャー３５で保持しているため、その保持力が弱く、ツール２１を切り離すときには、ホルダー３４の上昇によりツール２１をボールプランジャー３５から離脱させてホルダー３４から引き抜くことから、その動作は不安定でかつ装置寿命も短い。また、ツール交換の精度は、ツール２１とホルダー３４との嵌合精度に依存しているが、ツール２１の保持力が弱いため、どうしてもガタツキを生じ、ツール交換の高精度化を図れないという問題点も有していた。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的とするところは、装置の高寿命化とツール交換の高精度化を図ることのできるツール交換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本願発明は、電子部品実装装置の作業ヘッドに取り付けられツールを着脱可能に保持固定する保持機構と、作業ヘッドの下方のツールステーションに取り付けられ作業ヘッドを降下させて保持機構に保持固定されたツールを開閉レバーで掴んだ上で作業ヘッドを上昇させることによりツールを保持機構から取り外して収納する収納機構とを具備してなるツール交換装置において、保持機構に保持固定されたツールを収納機構の開閉レバーで掴んだ時に、この開閉レバーが前記保持機構によるツールの固定を解除することを特徴とするものである。
【００１０】このような構成では、ツールの固定力を強くでき、ツールを保持機構から切り離すために、保持機構に保持固定されたツールが収納機構の開閉レバーで掴まれた時には、この開閉レバーによって前記保持機構によるツールの固定が解除されることから、作業ヘッドの上昇によりツールを保持機構から容易に引き抜ける。
【００１１】したがって、その動作は安定しかつ装置寿命も長くなり、かつ、ツールの固定力を強くしてツールと保持機構との嵌合精度を高めることによりツール交換の精度を高めることができる。
【００１２】具体的には、前記ツールが、上部外周に保持固定用溝を設け、かつ、下部に収納用フランジを設けたツールであり、前記保持機構が、下方に弾性付勢されたクランパーで、ホルダーに半径方向に遊動可能に支持されたボールを半径方向内方に押圧してツールの保持固定用溝に嵌合させることによりツールを保持固定する機構であるとすれば、その保持固定力が強くなり、嵌合精度がよくなる。
【００１３】かつ、前記収納機構が、ツール脱拔時には前記作業ヘッドを降下させてベースプレート上にツールの収納用フランジの下面を当接させてから開閉レバーを閉じることにより、開閉レバーでベースプレート上のツールの収納用フランジを挟持固定すると共に、クランパーを開閉レバーで押し上げ前記ボールの半径方向外方の動きを許容して、ホルダー内のツールの固定を解除した状態で前記作業ヘッドを上昇させることによりツールを脱拔し、ツール装着時には前記作業ヘッドを降下させ閉じた位置にある開閉レバーにより、クランパーを開閉レバーで押し上げて前記ボールの半径方向外方の動きを許容した状態でホルダー内にツールを保持した上で、開閉レバーを開いてベースプレート上のツールの収納用フランジの固定を解除すると共に、弾性付勢力によりクランパーを下方に復帰させて前記ボールを半径方向内方に押圧してツールの保持固定用溝に嵌合させた状態で前記作業ヘッドを上昇させることによりツールを装着する機構であるとすれば、その動作は安定したものとなり、装置寿命が長くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付の図を参照して本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１５】本実施の形態は図２〜図５に示しており、図１に示すような電子部品装着装置に適用される。図１において、符号４２は回路基板４１を電子部品装着装置に搬入あるいは電子部品装着装置から搬出する搬送部である。符号４５はＸＹロボットであり、供給部４３、４４より電子部品を吸着、装着する吸着ツールを含むヘッド部（作業ヘッドに相当）４６を任意の位置に位置決めする。また符号４７は電子部品の吸着姿勢を撮像して計測する部品認識カメラであり、符号４８は吸着ツールおよび治具ノズルを備えたツール交換装置である。
【００１６】以下、本実施の形態の特徴をなすツール交換装置（以下、「本ツール交換装置」という。）の構成について図２〜図４を参照して説明を加える。図２に示すように、本ツール交換装置は、作業ヘッド４６に取り付けられツール１を保持する保持機構Ａと、作業ヘッド４６の下方のツールステーションＢに取り付けられ作業ヘッド４６を降下させて保持機構Ａに保持固定されたツール１を１対のシャフト（開閉レバーに相当）６で掴んだ上で作業ヘッド４６を上昇させることによりツール１を保持機構Ａから取り外して収納する収納機構Ｃとを具備している点は従来例と同様である。しかし、本ツール交換装置は、保持機構Ａに保持固定されたツール１を収納機構Ｃの１対のシャフト６で掴んだ時に、このシャフト６が保持機構Ａによるツール１の固定を解除する点で従来例と異なる。
【００１７】具体的には、本ツール交換装置は、図２〜図４に示すように、保持固定用溝ｅと収納用フランジｆを有するツール１と、ボール２を半径方向に遊動可能に保持しかつツール１と嵌合するホルダー３と、下動時にボール２に半径方向内方の押圧力を加えるクランパー４と、クランパー４を下方に弾性付勢するスプリング５と、閉動作によりクランパー４を上方へ押し上げる左右１対のシャフト６、６と、ブラケット７に取り付けられツール１の回転防止と位置決めを行うピン８と、ブラケット７を取り付けるベースプレート９と、シリンダー１０と、シリンダー１０の駆動力をシャフト６、６に伝達する第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２、連結バー１３、方向変換リンクレバー１４、リンク１５よりなっている。ここでは、主として、ボール２、ホルダー３、クランパー４、スプリング５が保持機構Ａを構成し、主として、シャフト６、６、ベースプレート９、シリンダー１０、第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２、連結バー１３、方向変換リンクレバー１４、リンク１５が収納機構Ｃを構成している。
【００１８】前記クランパー４は、図４に示すように、その下端部内周面がテーパ面４ａとなっており、閉じた位置にある１対のシャフト６、６に当接して押し上げられるとき、前記テーパ面４ａと前記ボール２との間に隙間が生じ、ボール２が半径方向外方に移動することを許容し、ホルダー３内のツール１の固定を解除しうるように構成されている。他方、１対のシャフト６、６が開いた状態にあるときは、スプリング５の弾性付勢力でクランパー４は、図４に仮想線で示すように、下方位置に復帰し、前記テーパ面４ａによって前記ボール２を半径方向内方に押圧することにより、ボール２をツール１の保持固定用溝ｅに嵌合させて、ホルダー３内にツール１を保持固定させる。
【００１９】又前記クランパー４は、図４に示すように、その下端部外周面がテーパ面４ｂとなっており、１対のシャフト６、６が閉じる際に、スムーズに１対のシャフト６、６によって押上げられるように構成されている。
【００２０】前記第１リンクレバー１１及び第２リンクレバー１２には夫々シャフト６、６が取付けられ、これらリンクレバー１１、１２の左右対称的な揺動によって１対のシャフト６、６が開閉動する。前記シリンダー１０の往復動は、まず第１リンクレバー１１に伝えられて、これを揺動させ、この揺動は連結バー１３を介して、方向変換リンクレバー１４、リンク１５に伝えられ、第２リンクレバー１２を第１リンクレバー１１と左右対称となる方向に揺動させる。これによって左右１対のシャフト６、６を開閉動作させる。なお、図２に示すように、本実施の形態では、４組の第１、第２リンクレバー１１、１２が設けられ、これらが前記連結バー１３で連結されて、それぞれの左右１対のシャフト６、６が同期して開閉動するように構成されている。
【００２１】以下、本ツール交換装置の動作について説明する。
【００２２】（ツール装着時の動作）ツール１を保持機構Ａに装着する際は、まず図３（ａ）に示すように、スプリング５の弾性付勢力によりクランパー４がボール２を下方に押し下げた状態の保持機構ＡがツールステーションＢ（図２参照）の所定位置に降下する。この時、図２に示すように、シリンダー１０がｂ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作することによりシャフト６が閉じられる。シャフト６、６はこの閉じられた状態ではツール１の収納用フランジｆをベースプレート９上で押さえてロックしている。つぎに図３（ｂ）に示すように、保持機構Ａが降下することによりクランパー４がシャフト６、６に接触し、クランパー４のテーパ部４ｂにシャフト６が入り込み、クランパー４がシャフト６、６により上方に押し上げられ、ボール２がフリーの状態になる。つぎに図３（ｃ）に示すように、ホルダー３内にツール１を押し込む。その上で、図２に示すように、シリンダー１０がｄ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作することによりシャフト６、６が開かれる。シャフト６、６が開かれた状態ではツール１の収納用フランジｆのベースプレート９上でのロック状態は解除される。そしてクランパー４がスプリング５の弾性付勢力により下方に押し下げられ、ホルダー３を介してボール２がツール１の保持固定用溝ｅに入り込み、ツール１とホルダー３をロックし、ツール１の装着が完了する。次に図３（ｄ）に示すように、保持機構Ａを上昇させることにより、ツール１をツールステーションＢから取り出す。
【００２３】このように、作業ヘッドに設けられた保持機構Ａの、下方に弾性付勢されたクランパー４で、ホルダー３に半径方向に遊動可能に支持されたボール３が押圧されてツール１の保持固定用溝ｅに嵌合させられることにより、ツール１がホルダー３内に保持固定されるため、その固定力が強くなり、嵌合精度がよくなる。したがって、ツール交換の精度が高くなる。
【００２４】また、ツールステーションＢに取り付けられた収納機構Ｃにより、ツール装着時には作業ヘッドを降下させられつつシャフト６、６が閉じられることにより、クランパー４がシャフト６、６で押し上げられてホルダー３内にツール１が保持させられた上で、シャフト６、６が開かれてベースプレート９上のツール１の収納用フランジｆの固定が解除されると共に、クランパー４の下方復帰によるホルダー３へのツール１の保持固定が行なわれた後、前記作業ヘッドが上昇させられることによりツール１の装着がなされるため、その動作は安定したものとなり、装置寿命も長くなる。
【００２５】（ツール脱拔時の動作）ツール１を保持機構Ａから切り離す際は、まず図２に示すように、シリンダー１０がｄ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作することによりシャフト６、６が開かれる。つぎに図３（ｅ）に示すように、ツール１を装着した保持機構Ａが別のツール１が収納されていない所定の空きステーションに降下してくる。つぎに図３（ｆ）に示すように、ツール１の収納用フランジｆの下面がベースプレート９に当接した状態となったら、図２に示すように、シリンダー１０がｂ方向に移動し、第１リンクレバー１１、第２リンクレバー１２がそれぞれ支点ｃを介して動作することによりシャフト６，６が閉じられる。この閉じられたシャフト６，６が、図３（ｇ）に示すように、クランパー４のテーパ部４ｂに入り込むことにより、クランパー４がシャフト６、６により上方に押し上げられる。すると、ボール２はスプリング５の弾性付勢力から開放されてツール１の保持固定用溝ｅから離れてフリーの状態となる。一方、ツール１の収納用フランジｆはシャフト６、６により、ベースプレート９上に挟持固定される。その上で、図３（ｈ）に示すように、保持機構Ａを上昇させてツール１がホルダー３から容易に切り離されることによりツール１の脱拔がなされる。
【００２６】このように、ツールステーションＢに取り付けられた収納機構Ｃにより、ツール脱拔時には作業ヘッドが降下させられつつシャフト６が一旦開かれてベースプレート９上にツール１の収納用フランジｆの下面が当接させられてからシャフト６、６が閉じられることにより、クランパー４がシャフト６、６で押し上げられてホルダー３内のツール１の固定が解除されると共に、シャフト６、６でベースプレート９上のツール１の収納用フランジｆが挟持固定させられて作業ヘッドが上昇させられるため、その動作は安定したものとなり、装置寿命も長くなる。
【００２７】なお、図２に示すように、シャフト６、６の長手方向にツール１を複数収納し、あるいは、シャフト６、６を複数組設け、これらを同期させて開閉させることができるように構成すると好適である。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ツールの固定力を強くでき、ツールを保持機構から切り離すために、保持機構に保持固定されたツールが収納機構の開閉レバーで掴まれた時には、この開閉レバーによって前記保持機構によるツールの固定が解除されることから、作業ヘッドの上昇によりツールを保持機構から容易に引き抜ける。したがって、その動作は安定しかつ装置寿命も長くなり、かつ、ツールの固定力を強くしてツールと保持機構との嵌合精度を高めることによりツール交換の精度を高めることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月１１日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】石原 勝
【公開番号】 特開平１１−３１８９７
【公開日】 平成１１年（１９９９）２月２日
【出願番号】 特願平９−１８６１５６