JP2003347796A - 電子部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズルの交換時間を短縮する。 【解決手段】６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは回転式
のヘッドであり、作業ヘッド全体が回転してその内の２
個の作業ヘッドが、ノズルチェンジャー４１のノズル４
２の配列方向と平行になるように回転角が制御される。
ノズルチェンジャー４１のノズル４２の配列ピッチは、
２個の作業ヘッド１６ａ及び１６ｂの中心軸のピッチと
同一に設定されている。ノズル４２を交換する場合に
は、作業ヘッド１６ａ、１６ｂ同時にＺ軸方向に昇降し
２個のノズルを同時に交換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に部品を搭載
するための電子部品搭載装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に対する部品の搭載から半田づけま
での作業を自動的に行うために半田工程の前工程で、Ｉ
Ｃ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を基板に自動的に搭
載する部品搭載装置が利用されている。部品搭載装置
は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能な作業ヘッドを有
し、作業ヘッドの先端のノズルで部品を吸着できるよう
になっている。

【０００３】部品を基板に搭載する場合には、テープ等
に巻かれた部品が収納されたカートリッジ等からなる部
品供給装置の上方に作業ヘッドを移動させ、部品をノズ
ルで吸着し、作業ヘッドを基板の所望の位置まで移動さ
せた後、ノズルに吸着した部品を基板に実装する。

【０００４】部品搭載装置は、吸着する部品の形状に合
わせてノズルを交換する必要があり、そのため、部品の
形状に適合する複数のノズルを部品搭載装置内のノズル
チェンジャーに配置している。ノズルを交換する場合に
は、作業ヘッドをノズルチェンジャーの上方に移動さ
せ、作業ヘッドをＺ軸方向に昇降させて所望のノズルと
交換している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の部品搭載装置では、一回に１つのノズルしか交
換することができないので、複数の作業ヘッドを有する
場合には、ノズルの交換に時間がかかり、基板に部品を
搭載するための作業時間が長くなってしまうという問題
点があった。

【０００６】本発明の課題は、ノズルの交換時間を短く
し、基板に部品を搭載する際の作業時間を短縮すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の電
子部品搭載装置は、複数のノズルが所定の配列ピッチで
配置されたノズル交換部と、前記ノズル交換部のノズル
の配列ピッチと同一のピッチで配置されたノズルを有す
る複数の作業ヘッドと、前記複数の作業ヘッドの内の少
なくとも２つの作業ヘッドを垂直方向に同時に昇降さ
せ、該作業ヘッドに着脱可能に取り付けられたノズルを
同時に交換する制御手段とを備える。

【０００８】この発明によれば、２つ以上のノズルを同
時に交換することができるので、ノズルの交換時間を短
縮し、基板に部品を搭載するのに要する時間を短縮でき
る。上記の発明において、前記複数の作業ヘッドは基板
の部品搭載面と平行な水平面でそれぞれ独立に回転する
とともに、該複数の作業ヘッドが一体に回転するように
しても良い。

【０００９】このように構成することで、複数の作業ヘ
ッドを一体に回転させ、かつそれぞれの作業ヘッドを独
立に回転させることで、作業ヘッド全体を回転させたと
きに、作業ヘッドのノズルの向きをノズル交換部のノズ
ルの配列方向と一致させることができる。

【００１０】上記の発明において、前記制御手段は、基
板の部品搭載面と平行な水平面において、前記複数の作
業ヘッドのノズルの方向が一致するように回転角を制御
する。このように複数の作業ヘッドのノズルの方向をそ
ろえることで、方向性のあるノズルを適正な向きにする
ことができる。

【００１１】上記の発明において、前記複数の作業ヘッ
ドの先端部のノズルに吸着された部品を撮影する撮影手
段を有し、前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な
水平面において、前記複数の作業ヘッドのノズルの向き
が一致するように回転角を制御して前記撮影手段により
前記ノズルに吸着された部品を撮影し、該撮影手段によ
り撮影された画像を認識して部品の角度が適正になるよ
うに前記複数の作業ヘッドの回転角を制御する。

【００１２】このように構成することで、ノズルに吸着
される複数の部品の角度を適正にすることができるの
で、撮影手段の視野角の中により多くの部品入れて撮影
することができる。よって、部品を撮影するときの作業
ヘッドの移動量を少なくして部品を基板に搭載する際の
作業時間を短縮できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態
の電子部品搭載装置１１の内部構造を示す図である。電
子部品搭載装置１１には、基板を搬送するための搬送レ
ール１２，１３が設けられ、さらに、図１の左方向から
挿入された基板を所定の位置まで搬送し、部品の搭載が
終了したとき、基板を右方向に搬送する搬送機構が設け
られている。図１の左方向から挿入された基板は、搬送
機構により所定の位置まで搬送され、位置決め部（図示
せず）により固定され、部品の搭載が終了した段階で基
板の固定が解除され、搬送機構により次の工程に搬送さ
れる。

【００１４】電子部品搭載装置１１はＸ、Ｙ方向に移動
可能な４個の作業塔１４〜１７を有する。各作業塔１４
〜１７は、それぞれ６個の作業ヘッドを有しており、各
作業ヘッドはＺ軸方向（図１の垂直方向）に移動可能に
構成されている。図１の右下に示す図は、作業塔１６の
拡大図である。６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、ロ
ータリー型の作業ヘッドであり、全体が一体となってＸ
Ｙ平面（基板の部品搭載面と平行な水平面）で回転可能
な構造となっている。

【００１５】作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、Ｚ軸方向に
昇降可能で、かつＸＹ平面で３６０°回転可能な構造と
なっている。そして、各作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの先
端部には部品を吸着するためのノズルが着脱可能に取り
付けられている。他の作業塔１５〜１７の作業ヘッドも
同様に構成されている。

【００１６】作業塔１４，１５は、Ｙ軸駆動部１８に移
動可能に取り付けられている。Ｙ軸駆動部１８の内部に
は、ボールネジ１８ａ、１８ｂが設けられており、Ｙ軸
モータ３１（図２参照）によりボールネジ１８ａ、１８
ｂが回転して作業塔１４，１５がＹ軸方向に移動する。

【００１７】Ｙ軸駆動部１８は平行に配置されている２
個のＸ軸駆動部１９に固定され、Ｘ軸駆動部１９がＸ軸
方向に移動することで作業塔１４，１５がＸ軸方向に移
動する。作業塔１６，１７も作業塔１４，１５と同様に
Ｙ軸駆動部２０とＸ軸駆動部２１によりＹ軸方向及びＸ
軸方向に移動可能となっている。

【００１８】部品供給ステージ２２，２３には、部品が
リール状のテープに固定されたカートリッジ等からなる
部品供給装置が装着される。カメラと照明装置等からな
る撮影部２４は、ノズルに吸着された部品を撮影する。
そして、後述する制御部３５が、撮影された画像を認識
し、認識結果に基づいて作業ヘッドの回転角を制御して
部品の向きを修正する。

【００１９】なお、図１には示していないが、電子部品
搭載装置１１には、作業ヘッドの交換用のノズルを保持
するノズルチェンジャー（ノズル交換部）４１（図３参
照）が設けられており、基板に部品を搭載する場合に
は、作業ヘッドをノズルチェンジャー４１の上方まで移
動させ、実装する部品の形状に適合したノズルに交換す
る。

【００２０】図２は、電子部品搭載装置１１の回路の主
要部を示す図である。Ｙ軸モータ３１は、作業塔１４〜
１７をそれぞれＹ軸方向に移動させるモータであり、Ｙ
軸駆動部１８，２０に複数個設けられている。Ｘ軸モー
タ３２は、作業塔１４〜１７をＸ軸方向に移動させるモ
ータであり、Ｘ軸駆動部１９，２１に複数個設けられて
いる。

【００２１】Ｚ軸モータ３３は、作業塔１４〜１７に取
り付けられた６個の作業ヘッドを個別にＺ軸方向に昇降
させるためのモータであり、各作業塔１４〜１７に１個
設けられている。回転モータ３４は、作業塔１４〜１７
の６個の作業ヘッド全体を回転させるモータと、個々の
作業ヘッドを独立にＸＹ平面で回転させるモータの２個
のモータからなる。この回転モータ３４により複数の作
業ヘッドの回転角度を個別に制御することでノズルの方
向、つまり吸着した部品の向きをそろえることができ
る。

【００２２】制御部３５は、Ｙ軸モータ３１，Ｘ軸モー
タ３２，Ｚ軸モータ３３及び回転モータ３４を制御して
作業塔１４〜１７及び作業ヘッドの位置を制御する。ま
た、カメラ等からなる撮影部２４で撮影した画像からノ
ズルに吸着した部品の向きを認識し、部品を搭載する際
に適正な方向を向くように回転モータ３４を制御して作
業ヘッドの向きを修正する。

【００２３】図３は、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆとノズ
ルチェンジャー４１を示す図であり、図４は他の形状の
ノズルを収納するノズルチェンジャー４６を示す図であ
る。図３は、６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの内の作
業ヘッド１６ａと作業ヘッド１６ｂをノズルチェンジャ
ー４１と対向させたときの状態を示している。

【００２４】図３において、６個の作業ヘッド１６ａ〜
１６ｆの先端部には、ノズル４２を着脱可能に保持する
ためのノズル保持部４３、４４が設けられている。作業
ヘッド１６ａ〜１６ｆは、同時に昇降可能な２個の作業
ヘッド１６ａ，１６ｂ（他の作業ヘッドについても同
様）の中心軸間の距離（ピッチ）が、ノズルチェンジャ
ー４１のノズル４２の配列ピッチと一致するように配置
されている。

【００２５】ノズルチェンジャー４１の上方に移動する
ときに、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体が回転し、さら
にノズル４２の交換を行う２個の作業ヘッド１６ａ、１
６ｂのノズル保持部４３，４４の向き（ノズル４２をつ
かむ向き）がノズルチェンジャー４１のノズル４２の配
列方向と平行となるように作業ヘッド１６ａ、１６ｂが
ＸＹ平面で回転する。このとき、ノズル４２の交換を行
わない他の４個の作業ヘッド１６ｃ〜１６ｆも、ノズル
保持部４３，４４の向きがノズルチェンジャー４１のノ
ズル４２の配列方向と平行となるようにＸＹ平面で回転
する。

【００２６】次に、作業ヘッド１６ａ，１６ｂを同時に
Ｚ軸方向に下降させ、ノズル保持部４３，４４を開い
て、先端に装着されているノズル４２をノズルチェンジ
ャー４１のあいている位置に戻す。次に、２個の作業ヘ
ッド１６ａ，１６ｂをＺ軸方向に同時に上昇させた後、
所望のノズル４２が収納されている位置に移動させ、作
業ヘッド１６ａ，１６ｂを同時にＺ軸方向に下降させ
る。そして、それぞれのノズル保持部４３，４４を閉じ
てノズル４２の上端部をつかみノズル４２を保持する。
ノズル４２をノズル保持部４３，４４で保持したなら、
作業ヘッド１６ａ，１６ｂをＺ軸方向に同時に上昇させ
る。

【００２７】以上の動作によりノズル４２の交換を２個
同時に行うことができるので、ノズル４２の交換に要す
る時間を減らし、部品搭載のための作業時間を短縮する
ことができる。図５（Ａ）、（Ｂ）は、１個のノズルを
交換する場合と、実施の形態のように２個同時にノズル
４２を交換する場合の説明図である。

【００２８】図５の下側にノズルチェンジャー４１が配
置されているとすると、ノズルを１個ずつ交換する場合
には、図５（Ａ）に示すように作業ヘッド１６ａ〜１６
ｆ全体が回転して、１個の作業ヘッド１６ａがノズルチ
ェンジャー４１のノズル４２をつかめる位置にくる。

【００２９】これに対して本実施の形態では、図５
（Ｂ）に示すように、例えば、作業ヘッド１６ａと作業
ヘッド１６ｂが、ノズルチェンジャー４１のノズル４２
の配列方向と平行となるように作業ヘッド１６ａ〜１６
ｆの回転角が制御される。そして、作業ヘッド１６ａ，
１６ｂがＺ軸方向に同時に昇降され、２個のノズル４２
が同時に交換される。

【００３０】上述した実施の形態によれば、ノズル４２
の交換に要する時間を短くし、それにより基板に部品を
実装する際の時間を短縮することができる。本発明は、
上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても
良い。 （１）本発明は、複数の作業ヘッドが一体に回転するロ
ータリ式の作業ヘッドに限らず、固定式の作業ヘッドに
も適用できる。 （２）実施の形態は２個の作業ヘッドを同時に交換する
場合について説明したが、同時に３個以上の作業ヘッド
をＺ軸方向に昇降できるようにし、３個以上のノズルを
同時に交換できるようにしても良い。 （３）本発明は、作業ヘッドがＸＹ平面を移動する部品
搭載装置に限らず、作業ヘッドが固定され、基板がＸＹ
平面で移動する部品搭載装置にも適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、複数のノズルを同時に
交換できるのでノズル交換時間を短くし、部品を基板に
搭載するのに要する時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の電子部品搭載装置の内部構造を示
す図である。

【図２】電子部品搭載装置の回路構成を示す図である。

【図３】作業ヘッドとノズルチェンジャーを示す図であ
る。

【図４】作業ヘッドとノズルチェンジャーを示す図であ
る。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、１個のノズルを交換す
る場合と、２個のノズルを同時に交換する場合の説明図
である。

【符号の説明】

１１ 電子部品搭載装置 １４〜１７ 作業塔 １６ａ〜１６ｆ 作業ヘッド １８、２０ Ｙ軸駆動部 １９、２１ Ｘ軸駆動部 ４１ ノズルチェンジャー ４２ ノズル ４３，４４ ノズル保持部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のノズルが所定の配列ピッチで配置さ
   れたノズル交換部と、 前記ノズル交換部のノズルの配列ピッチと同一のピッチ
   で配置されたノズルを有する複数の作業ヘッドと、 前記複数の作業ヘッドの内の少なくとも２つの作業ヘッ
   ドを垂直方向に同時に昇降させ、該作業ヘッドに着脱可
   能に取り付けられたノズルを同時に交換する制御手段と
   を備える電子部品搭載装置。
2. 【請求項２】前記複数の作業ヘッドは基板の部品搭載面
   と平行な水平面でそれぞれ独立に回転するとともに、該
   複数の作業ヘッドが一体に回転する請求項１記載の電子
   部品搭載装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行
   な水平面において、前記複数の作業ヘッドのノズルの方
   向が一致するように回転角を制御する請求項１または２
   記載の電子部品搭載装置。
4. 【請求項４】前記複数の作業ヘッドの先端部のノズルに
   吸着された部品を撮影する撮影手段を有し、 前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な水平面にお
   いて、前記複数の作業ヘッドのノズルの方向が一致する
   ように回転角を制御して前記撮影手段により前記ノズル
   に吸着された部品を撮影し、該撮影手段により撮影され
   た画像を認識して部品の角度が適正になるように前記複
   数の作業ヘッドの回転角を制御する請求項１または２記
   載の電子部品搭載装置。