JP2000244196A - 表面実装部品搭載機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のヘッド部を有する電子部品搭載機での
各ヘッド部の座標系基準のマークを１つとする。 【解決手段】 電子部品搭載機２０における基板搬送装
置２４は、第１及び第２の位置決め領域２４Ｃ、２４Ｂ
を有し、第１の位置決め領域２４ＣはＹ方向に移動可能
であり、又、各々複数の部品吸着ユニット３４を備える
ヘッド部２８Ａ、２８Ｂは、同一のＸ方向ガイド３０上
で独立してＸ方向に移動可能とされる。これらのヘッド
部２８Ａ、２８Ｂの共通移動領域内に、ＸＹロボット装
置の座標系の基準となる１個のマーク５０を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品供給装
置から電子部品を順次供給し、これを吸着ノズルによっ
て吸着し、回路基板の指定位置に搭載する表面実装部品
搭載機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示されるように、従来の電子部
品搭載機１は、紙又はプラスチックシートの孔に電子部
品を収納してリール状に巻かれているリール２から、電
子部品供給装置３により電子部品を１つずつ供給し、こ
の供給される電子部品を、ヘッド部４により吸着し、且
つ回路基板５上に搭載するようにしたものである。

【０００３】前記ヘッド部４は、ＸＹロボット装置６に
より回路基板５と平行な平面内でＸＹ方向に移動される
ようになっている。又、ＸＹロボット装置６には、Ｘ方
向Ｙ方向それぞれの原点位置を認識するためのセンサ６
ａ、６ｂが配置され、ＸＹロボット装置の機械的な位置
を検出するようにされている。

【０００４】前記ヘッド部４は、図１１に拡大して示さ
れるように、通常２組以上の部品吸着ユニット７、７・
・・を機械的インターフェイス部材８を介して、前記Ｘ
Ｙロボット装置６に支持されている。

【０００５】前記部品吸着ユニット７は、機械的インタ
ーフェイス部材８の表面に固定された構造部材９と、こ
の構造部材９に、鉛直方向の直進ガイド１０によって上
下動自在に支持されたブラケット１１と、このブラケッ
ト１１に取り付けられ、ボールねじ・ナット１２を介し
て前記ブラケット１１を上下方向に駆動するモータ１３
と、前記ブラケット１１に、鉛直方向の軸１４を介して
その下端に支持された吸着ノズル１５と、前記ブラケッ
ト１１に取り付けられ、前記軸１４をその軸線廻りに回
転させることによって、前記吸着ノズル１５の回転方向
の位置決めをするモータ１６と、前記構造部材９に取り
付けられ、前記吸着ノズル１５に吸着された電子部品１
７の位置を検出するための位置検出器１８と、前記構造
部材９に取り付けられ、回路基板５上のマーク認識や電
子部品１７を吸着する際のその位置、回路基板５上に搭
載した電子部品１７の位置を確認するためのカメラ１９
等を備えている。

【０００６】前記ＸＹロボット装置６の移動可能範囲内
には、前記カメラ１９で認識可能なマーク１９Ａが表面
実装部品搭載機１の本体に固定されている。ＸＹロボッ
ト装置６が原点位置を認識するためにセンサ６ａ、６ｂ
へ移動したセンサが検知した位置から、マーク１９Ａの
位置へ固定量（Ｘａ，Ｙａ）移動し、前記カメラ１９で
マーク認識を行い、認識したマーク位置を常にＸＹロボ
ットの座標系の基準とすることにより、センサ検知位置
の誤差によるＸＹロボット装置の座標系のずれを無くす
ようにしている。又、前記カメラ１９と前記吸着ノズル
１５間の距離は機械的に調整されており、調整誤差分は
ソフト的に記憶されているため、カメラ１９がマーク１
９Ａを認識しＸＹロボット装置６の座標系を決定した時
点で各吸着ノズルの移動位置も座標系上で決定される。

【０００７】前記複数の部品吸着ユニット７は、各部品
吸着ユニット７におけるそれぞれの吸着ノズル１５間の
距離と、前記複数の電子部品供給装置３における電子部
品供給先端間の距離とを一致させることによって、同一
タイミングで複数の電子部品吸着が可能であり、ＸＹロ
ボット装置６の１回のＸＹ動作毎に、部品吸着ユニット
７の数だけ同時に電子部品を回路基板５上に装着して、
搭載時間を短縮することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、１つの
ＸＹロボット装置６に対して、できるだけ多くの部品吸
着ユニット７を設ければ、理論的には電子部品の吸着、
搭載のサイクルタイムが減少し、生産性が増加すること
になる。

【０００９】しかしながら、部品吸着ユニット７の数を
増加しても、その増加数に比例して生産性の向上が図れ
るものでなく、むしろ向上度合いが小さくなっていくと
いう問題点がある。

【００１０】更に、部品吸着ユニットのユニット数の増
加は、ＸＹロボット装置６による移送質量の増加を招
き、移動速度や加速度を維持することが困難になり、逆
に吸着搭載サイクルタイムを悪化させる場合も生じると
いう問題点がある。

【００１１】これに対して、Ｘ方向に２本のビームを設
け、これらに別々のヘッド部を設けるようにしたものが
ある。

【００１２】しかしながら、前者は、装置の設置面積が
大きくなる上に、高速性を発揮できないという問題点が
ある。又、後者は、電子部品供給装置を前後に配置しな
ければならず、構造が複雑となり、生産ラインに組み込
むためのコストが増大すると共に、装置全体のコストも
高いという問題点がある。

【００１３】これに対して、Ｘ方向の１本のビームに別
々の駆動機構を持った複数のヘッド部（部品吸着ユニッ
ト）を設けることが提案されている（非公知）。

【００１４】しかしながら、これら複数のヘッド部は独
立した座標系でＸＹロボット装置を制御するために、そ
れぞれのヘッド部毎に別々のマークを設けてやらなけれ
ばならず、装置の設置面積が大きくなり、装置全体のコ
ストも高くなるという問題点がある。更に、電子部品搭
載精度を確保するためにはそれぞれのマーク毎の距離を
厳しい精度で位置調整する必要があり、調整が極めて困
難となる問題点がある。

【００１５】この発明は、上記従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、複数のヘッド部を持ち独立した座
標系でＸＹロボット装置を制御する場合でも、それぞれ
のヘッド部毎に別々のマークを設ける必要がなく、装置
の設置面積を少なくでき、装置全体のコストも安くする
ことができるようにした、電子部品搭載機及び電子部品
搭載方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、請求項１の
ように、基板を搬送領域、位置決め領域、搬出領域の順
に搬送、停止させる基板搬送装置と、この基板搬送装置
に沿って配置され、電子部品を順次供給する電子部品供
給装置と、各々が電子部品供給装置から電子部品を受け
取り、これを前記位置決め領域に停止している基板へ搭
載する吸着ノズル、及び吸着ノズルの角度位置決め装置
備えた複数のヘッド部と、このヘッド部を支持して、前
記基板の搬送方向と平行なＸ方向及び直交するＹ方向に
移動させるＸＹロボット装置と、を有してなる表面実装
部品搭載機において、前記ヘッド部は、各々が独立して
Ｘ方向に移動自在とされ、且つ、これら複数のヘッド部
のＸＹ方向の移動範囲中に、共通の移動領域を設け、こ
の共通移動領域内に、ＸＹロボット装置の座標系の基準
となる１つのマークを配置したことにより、上記目的を
達成するものである。

【００１７】この発明においては、複数のヘッド部がＸ
方向に各々独立して摺動自在に支持され、これらの共通
移動領域に１つのマークを設けているので、装置の設置
面積を小さくでき、且つ、複数のマークを設ける場合の
両マーク間の厳しい位置調節が不要となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の例を図
面を参照して説明する。

【００１９】本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭
載機２０は、図１に示されるように、基板２２Ａ、２２
Ｂを一方向（Ｘ方向）に搬送、停止させる基板搬送装置
２４と、この基板搬送装置２４に沿って配置され、電子
部品を順次供給する電子部品供給装置２６と、各々が前
記電子部品供給装置２６から電子部品を受け取り、これ
を基板２２上へ搭載する２個のヘッド部２８Ａ、２８Ｂ
と、これらヘッド部２８Ａ、２８Ｂを前記基板２２の搬
送方向と平行なＸ方向に摺動自在に支持するＸ方向ガイ
ド３０を備えると共に、このＸ方向ガイド３０をこれと
直交するＹ方向に駆動するようにされたＸＹロボット装
置３２と、ＸＹロボット装置３２の、Ｘ方向Ｙ方向それ
ぞれの機械的な位置を認識するためのセンサ６０Ａ、６
０Ｂ、６１と、を備えて構成され、前記それぞれのヘッ
ド部２８Ａ、２８Ｂが移動可能となる共通領域内にＸＹ
ロボット装置３２の座標系の基準となるマーク５０を１
個配置し、それぞれのヘッド部２８Ａ、２８Ｂに設けら
れたカメラ３６Ａ、３６Ｂ（後述）によってマーク５０
の認識を行い、ＸＹロボット装置３２の座標系を決定す
るようにされている。

【００２０】前記各ヘッド部２８Ａ、２８Ｂは、各々前
記図３に示されると同様の部品吸着ユニット３４を３個
及びカメラ３６Ａ、３６Ｂをそれぞれ備えている（位置
検出器は図示省略）。又、ヘッド部２８Ａ、２８Ｂは、
機械的インターフェース部材となるプレート２９Ａ、２
９Ｂ（図３参照）を介してＸガイド３０に支持されてい
る。

【００２１】前記基板搬送装置２４は、図２に拡大して
示されるように、基板搬送方向に順次、基板搬入領域２
４Ａ、第２位置決め領域２４Ｂ、第１位置決め領域２４
Ｃ、及び、基板搬出領域２４Ｄを有し、各々に独立して
基板２２を搬送し且つ停止させることができるコンベア
２５Ａ〜２５Ｄを備えている。

【００２２】前記第１及び第２位置決め領域２４Ｃ、２
４Ｂは、ここに基板２２Ａ、２２Ｂを搬入停止したと
き、前記２つのヘッド部２８Ａ、２８Ｂから電子部品を
搭載できる状態となるようにされている。

【００２３】前記第１位置決め領域２４Ｃ全体は、図
１、図２に示されるように、コンベア２５Ｃを支持する
断面Ｕ字形状のフレーム３８が、Ｙ方向の直進ガイド４
０によって水平且つＹ方向に移動自在に支持され、更
に、Ｙモータ４２によって、ボールねじ４２Ａを介して
前記直進ガイド４０に沿ってＹ方向に移動できるように
されている。

【００２４】図１の符号４４Ａ、４４Ｂは、前記ヘッド
部２８Ａ、２８Ｂを、ベルト４６Ａ、４６Ｂを介してそ
れぞれ、Ｘ方向ガイド３０に沿って独立に駆動するため
のモータを示す。

【００２５】前記Ｘ方向ガイド３０を支持するＸ方向梁
部材３１の軸方向両端は、前記モータ４４Ａ、４４Ｂと
共に、ＸＹロボット装置３２におけるＹ方向ガイド４８
上にＹ方向に摺動自在に支持され、モータ（図示省略）
により、Ｙ方向に移動自在とされている。

【００２６】前記各ヘッド部２８Ａ、２８Ｂ上の部品吸
着ユニット３４は、各々、図８に示されると同様のモー
タにより鉛直軸線廻りの回転角度が位置決めされる吸着
ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５
４Ｂ（図３参照）を備えている。

【００２７】まず、以上の機構の構成からなる表面実装
部品搭載機２０の、ヘッド部２８Ａ、２８Ｂを備えたＸ
Ｙロボット装置３２のＸＹ座標系を決定する手順を次に
示す。

【００２８】Ｙモータ（図示せず）、Ｙベルト４７によ
り、ＸＹロボット装置３２をＹ方向位置センサ６１の方
向へ移動し、センサが検知した時点をＹ方向原点とす
る。次に、Ｘモータ４４Ａ、Ｘベルト４６Ａによりヘッ
ド部２８ＡをＸ方向位置センサ６０Ａの方向へ移動し、
センサが検知した時点をＸＡ方向原点とする。又、Ｘモ
ータ４４Ｂ、Ｘベルト４６Ｂによりヘッド部２８ＢをＸ
方向位置センサ６０Ｂの方向へ移動し、センサが検知し
た時点をＸＢ方向原点とする。

【００２９】この状態で、まず、ヘッド部２８Ａに設け
られたカメラ３６Ａがマーク５０上に移動するための既
定量（Ｘ１，Ｙ１）だけＸＹロボット装置３２を移動
し、カメラ３６Ａでマーク５０を認識し、規定量（Ｘ
１，Ｙ１）とのずれ量を計算し、ヘッド部２８ＡのＸＹ
移動の座標系を決定する。ここで、ヘッド部２８ＡをＸ
方向位置センサ６０Ａの方向へ移動し、次にヘッド部２
８Ｂに設けられたカメラ３６Ｂがマーク５０上に移動す
るための既定量（Ｘ２，Ｙ２）だけＸＹロボット装置３
２を移動し、カメラ３６Ｂでマーク５０を認識し、規定
量（Ｘ２，Ｙ２）とのずれ量を計算し、ヘッド部２８Ｂ
のＸＹ移動の座標系を決定する。

【００３０】以上の動作によって、それぞれのヘッド部
２８Ａ、２８Ｂは一つのマークにより個々のＸＹ移動の
座標系を得ることができる。

【００３１】次に、上記電子部品搭載機２０により、基
板２２Ａ、２２Ｂ上に電子部品を搭載する工程につい
て、図４〜図９を参照して詳細に説明する。

【００３２】まず、図４に示されるように、ステップ１
０１において、基板２２Ａ、２２Ｂを基板搬入領域２４
Ａから基板搬送装置２４内に装入する。

【００３３】次に、ステップ１０２において、先行する
基板２２Ａを第１位置決め領域２４Ｃに位置決め停止さ
せ、ステップ１０３において、後行基板２２Ｂを第２位
置決め領域２４Ｂに搬送・位置決めする。

【００３４】このとき、ステップ１０４において、カメ
ラ３６により、基板２２Ａ、２２Ｂの装着姿勢を計測す
る。

【００３５】ステップ１０５に進み、ＸＹロボット装置
３２により、ヘッド部２８Ａ、２８Ｂを電子部品供給装
置２６のピックポジション上部に移動させる。

【００３６】次に、ステップ１０６において、前記吸着
ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５
４Ｂにより、電子部品５１Ａ、５３Ａ、５５Ａ及び５１
Ｂ、５３Ｂ、５５Ｂをそれぞれ同時に吸着する。

【００３７】吸着された電子部品は、ほとんどの場合、
例えば図６に示されるように、ノズルの中心に対して、
Ｘ方向、Ｙ方向、及び、回転方向にずれて吸着されてい
るので、これを補正しなければならない。なお、前記吸
着ノズル５０Ａと５０Ｂ、５２Ａと５２Ｂ、５４Ａと５
４Ｂは、各々Ｙ方向の座標が同一である。

【００３８】前記補正に先立って、ステップ１０７に進
み、前記位置検出器により各電子部品のＸＹ方向の位
置、回転方向の姿勢を検出し、次に、ステップ１０８〜
１１２において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂにより、前
記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基板２２Ａ、２２Ｂに同
時に搭載できるように、各電子部品のずれ量を補正する
とともに、電子部品５１Ａ、５１Ｂの角度が指定搭載角
度となるよう補正する。なお、これらの補正は、実際は
同時に並行して行われる。

【００３９】前記補正の過程を詳細に説明すると、ま
ず、ステップ１０８では、基板２２Ａ上の電子部品５１
Ａ、及び、基板２２Ｂ上の電子部品５１Ｂのそれぞれの
搭載座標（図６〜９では搭載位置Ａ、Ｂで示す）との距
離、前記位置検出器により得られたこれらの電子部品５
１Ａ、５１Ｂの吸着姿勢により、電子部品５１Ａ、５１
Ｂの搭載位置に対するＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向の
ずれを計算する。

【００４０】次に、ステップ１０９（以下最終ステップ
まで図５参照）において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂの
回転角度を補正することによって、電子部品５１Ａ、５
１Ｂの角度が指定搭載角度となるようにする（図７参
照）。

【００４１】ステップ１１０において、ヘッド部２８
Ａ、及び、ヘッド部２８Ｂを、それぞれのノズルが吸着
した電子部品５１Ａと５１Ｂと基板２２Ａ、２２Ｂにお
けるこれらの搭載位置に対するＸ方向のずれ量δＸA、
δＸB（図７参照）を補正するように、ＸＹロボット装
置３２により、ヘッド部２８Ａ、及び、２８Ｂを、その
機械的インターフェイス部材となるプレート２９Ａ、２
９Ｂを介して駆動してＸ方向の位置決めをする（図８参
照）。

【００４２】次に、ステップ１１１において、前記電子
部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標の差δＹB、電子部品
５１Ａと５１Ｂの吸着時におけるＹ方向の差δＹCを求
め、ステップ１１２において、ＸＹロボット装置３２に
より、ヘッド部２８Ａ、２８Ｂを、Ｙ方向にδＹB移動
させ、前記電子部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標を一致
させる。同時に、フレーム３８を含む第１位置決め領域
２４Ｃを基板２２Ａとともに、Ｙモータ４２によって、
Ｙ方向にδＹC移動させ、前記電子部品５１ＡとそのＹ
方向搭載座標を一致させる（図９参照）。

【００４３】ステップ１１３に進み、吸着ノズル５０
Ａ、５０Ｂにより、前記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基
板２２Ａ、２２Ｂに同時に搭載する。

【００４４】ステップ１１４では、他の電子部品５３
Ａ、５３Ｂ及び５５Ａ、５５Ｂについてそれぞれ、前記
ステップ１０８〜１１３を繰り返す。

【００４５】更に、ステップ１１５では、全電子部品搭
載まで、前記ステップ１０５〜１１４まで繰り返す。

【００４６】全電子部品搭載後に、ステップ１１６にお
いて、基板２２Ａ、２２Ｂを、基板搬出領域２４Ｄを経
て搬出し、ステップ１０１に戻る。

【００４７】なお、上記実施の形態の例において、ヘッ
ド部は２個のみ設けられているが、本発明はこれに限定
されるものでなく、３個以上であってもよい。又、各ヘ
ッド部における部品吸着ユニットの数も３個に限定され
ず、少なくとも１個あればよい。

【００４８】又、前記基板搬送装置において、位置決め
領域は前記ヘッド部の数に対応して、これと同数設けて
いるが、本発明はこれに限定されるものでなく、両者の
数は異なっていてもよい。又、基板搬送装置における位
置決め領域は、複数のヘッド部がＹ方向に相対変位可能
であればよく、従って、全部のヘッド部をボールねじ等
によってＹ方向に移動可能としたり、又、１個のヘッド
部のみをＹ方向に固定し、他をＹ方向に移動可能として
もよい。

【００４９】又、上記実施の形態の例において、２つの
基板２２Ａ、２２Ｂに対して、同時に同一の部品を同期
して順次搭載していくようにされているが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、先行、後行基板上の部品搭
載を基板進行方向に半分ずつヘッド部２８Ａ、２８Ｂで
負担して搭載するようにしてもよい。

【００５０】具体的には、例えば、ヘッド部２８Ａで
は、基板２２Ａ、２２Ｂ上の、進行方向前半部上の電子
部品を搭載し、ヘッド部２８Ｂによって、基板２２Ａ、
２２Ｂの移動方向後半部の電子部品を搭載するようにし
てもよい。

【００５１】更に、前記ＸＹロボット装置３２はモータ
により駆動されるが、このモータにはリニアモータも含
まれるものとする。

【００５２】又、上記実施の形態の例は１本のＸ方向ガ
イドに２基のヘッド部を支持したものであるが、本発明
はこれに限定されず、Ｘ方向ガイドを複数本設けてもよ
い。又、複数のヘッド部それぞれに独立したＸＹ移動の
座標系を設けたが、それぞれのヘッド部が同じマークを
認識し、一つの座標系の中で個々に移動することも可能
である。

【００５３】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、複
数のヘッド部を持ち独立した座標系でＸＹロボット装置
を制御する表面実装部品搭載機でも、それぞれのヘッド
部毎に別々のマークを設ける必要がないため、装置の設
置面積を少なくでき、装置全体のコストも安くすること
ができ、更に、それぞれ複数のマーク間の距離を厳しい
精度で位置調整する必要が無くなり、製造も簡単にする
ことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載機
を示す斜視図

【図２】同電子部品搭載機における基板搬送装置を拡大
して示す斜視図

【図３】ヘッド部と基板との関係を示す斜視図

【図４】同電子部品搭載機による電子部品搭載工程の前
半を示すフローチャート

【図５】同搭載工程の後半を示すフローチャート

【図６】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際
の、電子部品吸着時における基板及び電子部品の位置関
係を示す平面図

【図７】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際
の、電子部品の回転角度補正後における基板及び電子部
品の位置関係を示す平面図

【図８】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際
の、電子部品のＸ方向位置補正後における基板及び電子
部品の位置関係を示す平面図

【図９】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際
の、電子部品位置補正終了時における基板及び電子部品
の位置関係を示す平面図

【図１０】従来の電子部品搭載機の概略を示す斜視図

【図１１】同従来の電子部品搭載機におけるヘッド部を
拡大して示す斜視図

【符号の説明】

２０…電子部品搭載機 ２２…基板 ２４…基板搬送装置 ２４Ａ…基板搬入領域 ２４Ｂ…第２位置決め領域 ２４Ｃ…第１位置決め領域 ２４Ｄ…基板搬出領域 ２６…電子部品供給装置 ２８Ａ、２８Ｂ…ヘッド部 ３０…Ｘ方向ガイド ３２…ＸＹロボット装置 ３４…部品吸着ユニット ３６…カメラ ４０…直進ガイド ４２…Ｙモータ ５０…マーク ６０Ａ、６０Ｂ、６１…センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 盛夫 東京都調布市国領町８丁目２番地の１ ジ ューキ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 AA15 CC03 CC04 DD01 EE01 EE02 EE03 EE13 EE16 EE24 EE25 EE33 EE35 EE37 FF24 FF26 FF28 FF32 FF40 FG02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を搬送領域、位置決め領域、搬出領域
   の順に搬送、停止させる基板搬送装置と、この基板搬送
   装置に沿って配置され、電子部品を順次供給する電子部
   品供給装置と、各々が電子部品供給装置から電子部品を
   受け取り、これを前記位置決め領域に停止している基板
   へ搭載する吸着ノズル、及び吸着ノズルの角度位置決め
   装置を備えた複数のヘッド部と、このヘッド部を支持し
   て、前記基板の搬送方向と平行なＸ方向及び直交するＹ
   方向に移動させるＸＹロボット装置と、を有してなる表
   面実装部品搭載機において、 前記ヘッド部は、各々が独立してＸ方向に移動自在とさ
   れ、且つ、これら複数のヘッド部のＸＹ方向の移動範囲
   中に、共通の移動領域を設け、この共通移動領域内に、
   ＸＹロボット装置の座標系の基準となる１つのマークを
   配置したことを特徴とする表面実装部品搭載機。