JP2006319168A - ノズル装着治具およびノズル装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品実装装置においてノズルストッカへのノズルの装着作業を効率的に行うことが可能なノズル装着治具およびノズル装着方法を提供すること。
【解決手段】電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカ１２にノズル１４を装着するために用いられるノズル装着治具２０において、ノズルストッカ１２における収納孔１５ａの所定配列に対応してノズル１４を所定姿勢で保持するノズル保持部１０Ａを装着プレート２０ａに配置した構成のノズル装着治具２０を用い、予め複数のノズル１４を保持したノズル装着治具２０をノズルストッカ１２に対してアクセスさせて、複数のノズル１４をノズルストッカ１２に一括して装着する。これにより、ノズルストッカ１２へのノズル１４の装着作業を効率的に行うことができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品実装装置において複数の電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカにノズルを装着するために用いられるノズル装着治具およびノズル装着方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、部品供給部に収納された電子部品を吸着保持用のノズルを備えた搭載ヘッドによって取り出して基板へ移送搭載する部品搭載動作が反復して実行される。同一基板に実装される電子部品の種類は多岐にわたるため部品搭載動作を反復実行する過程において、搭載ヘッドに装着されるノズルを対象部品に応じて脱着し取り換えるノズル交換が行われる。このノズル交換を自動的に行わせるため、電子部品実装装置には複数種類の吸着ノズルを所定配列で収納したノズルストッカが設けられている（例えば特許文献１参照）。ノズル交換に際しては、搭載ヘッドがノズルストッカにアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、人手を要することなくノズル交換が自動的に実行される。
特開平１１−１５０３９６号公報

しかしながら、上述の特許文献例に示すような従来装置においては、搭載ヘッドにノズルを装着するためのノズル交換作業自体は自動的に実行されるものの、ノズルストッカへの吸着ノズルの装着作業に時間を要していた。すなわち、基板品種が変更される度に、ノズルストッカにおけるノズルの種類や数量を変更する必要があり、個々のノズルをノズルストッカの所定位置に人手によって個別に装着するという繁雑な作業を余儀なくされていた。

そこで本発明は、電子部品実装装置においてノズルストッカへのノズルの装着作業を効率的に行うことが可能なノズル装着治具およびノズル装着方法を提供することを目的とする。

本発明のノズル装着治具は、電子部品実装装置において複数の電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカに前記ノズルを装着するために用いられるノズル装着治具であって、前記ノズルストッカに対してアクセス可能な形状に設けられた本体部と、この本体部に前記ノズルストッカにおける前記所定配列に対応して設けられ前記ノズルを個別に所定姿勢で保持するノズル保持部と、前記ノズル保持部に前記ノズルを着脱自在にクランプするノズルクランプ機構とを備えた。

本発明のノズル装着方法は、電子部品実装装置において複数の電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカに前記ノズルを装着するノズル装着方法であって、ノズル装着治具に前記ノズルストッカにおける前記所定配列に対応して設けられたノズル保持部に複数の前記ノズルを個別に所定姿勢で保持させる工程と、ノズルクランプ機構によって前記ノズル保持部に前記ノズルを着脱自在にクランプさせる工程と、前記複数のノズルを保持した前記ノズル装着治具を前記ノズルストッカに対してアクセスさせ、前記複数のノズルをノズルストッカに一括して装着する工程とを含む。

本発明によれば、ノズルストッカにおけるノズルの所定配列に対応してノズル保持部が設けられたノズル装着治具に複数のノズルを予め保持させ、複数のノズルを保持したノズル装着治具をノズルストッカに対してアクセスさせて複数のノズルをノズルストッカに一括して装着することにより、ノズルストッカへのノズルの装着作業を効率的に行うことができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載ヘッドの正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの着脱動作の説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルストッカの平面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルストッカの動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル装着治具の斜視図、図７、図８は本発明の一実施の形態のノズル装着方法の工程説明図である。

まず図１、図２を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された基板３を搬送し実装ステージに位置決めする。搬送路２の両側方には部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。

Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品をノズル１４（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１およびノズルストッカ１２が配設されている。

部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、ノズル１４に保持された電子部品を部品認識カメラ１１の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１１はノズル１４に保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、ノズル１４に保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。ノズルストッカ１２は、複数の電子部品吸着用のノズル１４をマトリックス状の所定配列で収納する。搭載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド８において対象とする電子部品の種類に応じてノズル交換が行われる。

次に図２を参照して搭載ヘッド８について説明する。図２に示すように、搭載ヘッドはマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを複数個備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持するノズル１４を備え、個別に昇降動作が可能となっている。また搭載ヘッド８は、共通のθ軸モータ１３を備え、
ノズル軸廻りの回転が可能となっている。ノズル１４は、単位搭載ヘッド８ａの下部に設けられた装着部１０に着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。

図３を参照して、ノズル１４の着脱機構を説明する。図３（ａ）に示すように、装着部１０の下端部には下方に突出した嵌合凸部１０ａが設けられており、さらにノズル１４を係止するためのクランプ部材１０ｂおよびクランプ部材１０ｂを外側から押しつけるスプリング１０ｃを備えている。ノズル１４は電子部品に当接して吸着保持するノズル軸１４ａと、ノズル軸１４ａの上部に水平方向に張り出した円板状の鍔部１４ｂと、鍔部１４ｂの上部に位置する装着基部１４ｃより構成される。装着基部１４ｃには嵌合凸部１０ａが嵌合する嵌合孔１４ｄが設けられており、また装着基部１４ｃの外周にはクランプ部材１０ｂが嵌入する形状のクランプ溝１４ｅが設けられている。

ノズル１４を装着部１０に装着する際には、ノズル１４と装着部１０とを接近させて嵌合凸部１０ａを嵌合孔１４ｄ内に嵌合させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、クランプ部材１０ｂがクランプ溝１４ｅに嵌入する状態となるそしてクランプ部材１０ｂを外側からスプリング１０ｃの弾性力で締め付けることによって、ノズル１４は装着部１０にクランプ状態で装着される。そしてノズル１４をスプリング１０ｃの弾性力に抗して強制的に引き離すことにより、ノズル１４を装着部１０から離脱させることができる。

次に図４を参照して、ノズルストッカ１２の構造を説明する。図４において、ノズルストッカ１２は、支持ブラケット１７によって基台１上に支持されたノズル収納ブロック１５を備えている。ノズル収納ブロック１５には、ノズル１４を立姿勢で収納保持するための収納孔１５ａが、搭載ヘッド８におけるノズル１４の装着配置に対応してマトリックス状に設けられている。

ノズル収納ブロック１５の上面には、ノズル収納ブロック１５の略全範囲を覆う形状の係止プレート１６が、上面との間に所定隙間を保ってスライド自在に配設されている。係止プレート１６の一端部はノズル収納ブロック１５の下面に配置されたスライド機構１６に結合されており、スライド機構１６を駆動することにより、係止プレート１６はノズル収納ブロック１５の上面において往復動する。なお係止プレート１６とノズル収納ブロック１５の上面との間の所定隙間は、図３に示す鍔部１４ｂの厚さ寸法ｄよりも大きくなるように設定され、ノズル１４がノズル収納ブロック１５に収納された状態で係止プレート１６をスライドさせることができるようになっている。

係止プレート１６には、ノズル収納ブロック１５における収納孔１５ａのマトリックス配列の各行に対応した位置にノズル挿通開口１６ａがＸ方向に設けられている。ノズル挿通開口１６ａには、収納孔１５ａのマトリックス配列の各列に対応して、両側から内側に向かって部分的に延出した係止爪部１６ｂが設けられている。ここでノズル挿通開口１６ａの形状寸法は、開口幅寸法が図３に示すノズル１４の鍔部１４ｂの径寸法Ｄよりも大きく、且つ係止爪部１６ｂが内側に延出した部分の内法寸法Ｂ２が径寸法Ｄよりも小さくなるように設定されている。したがって、係止爪部１６ｂが突出して設けられていない範囲では、ノズル１４はノズル挿通開口１６ａを上下方向に挿通可能であり、係止爪部１６ｂが突出した部分においては、ノズル１４はノズル挿通開口１６ａを上下方向に挿通できないようになっている。

次に図５を参照して、ノズルストッカ１２における係止プレート１６の機能を説明する。図５（ａ）は、ノズルストッカ１２においてノズル収納ブロック１５に所定のマトリクス配列で設けられた収納孔１５ａのうちの３／４の範囲の収納孔１５ａにノズル１４が配列された状態を示している。すなわちノズル収納ブロック１５の上面を、第１〜第４象限
に対応させて４つに区分したノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、ノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃに属する収納孔１５ａにはノズル１４が保持され、ノズル配列範囲Ｄに属する収納孔１５ａは空の状態となっている。ノズル１４は、鍔部１４ｂの下面をノズル収納ブロック１５の上面に当接させ、ノズル軸１４ａを収納孔１５ａ内に挿入した状態でノズル収納ブロック１５に収納保持される。

このとき、係止プレート１６は係止爪部１６ｂが各収納孔１５ａの中間位置にあって、係止爪部１６ｂがノズル１４の挿通を阻害しない状態となっている。すなわちこの状態では、ノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃにおいて既に収納保持されたノズル１４をノズルストッカ１２から取り出すことが可能であり、またノズル配列範囲Ｄに新たにノズル１４を保持させることもできる。なおノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、搭載ヘッド８における単位搭載ヘッド８ａの配列に応じて区分されており、１つのノズル配列範囲が、搭載ヘッド８に装着された複数（ここでは８個）のノズル１４に対応するようになっている。すなわち、搭載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスする際には、ノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかに配列された複数のノズル１４を対象としてノズル交換を行う。

図５（ｂ）は、スライド機構１６を駆動して係止プレート１６をスライドさせた状態を示している。すなわちスライド機構１６を駆動することにより、係止プレート１６は図５（ａ）に示す状態からｐ／２（ここでｐは収納孔１５ａのＸ方向の配列ピッチ）だけ移動し、これにより各係止爪部１６ｂは収納孔１５ａの列位置と一致する。したがって、係止爪部１６ｂはノズル収納ブロック１５の上面に当接した状態の鍔部１４ｂの直上に位置し、この状態においてノズル１４の上方への移動が拘束される。すなわち、ノズル１４はノズルストッカ１２において係止プレート１６によって係止された状態となる。

次に図６を参照して、ノズルストッカ１２にノズル１４を装着するために用いられるノズル装着治具２０について説明する。図６においてノズル装着治具２０は、電子部品実装装置内に配置されたノズルストッカ１２に対してアクセス可能な大きさの板状の装着プレート２０ａに、搭載ヘッド８における装着部１０と略同構造のノズル保持部１０Ａを複数設けた構成となっている。ここで装着プレート２０ａにおけるノズル保持部１０Ａの配列は、ノズル収納ブロック１５に設定されたノズル配列範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれにおける収納孔１５ａの配列に対応したものとなっている。すなわち換言すればノズル装着治具２０は、搭載ヘッド８に装着される複数のノズル１４を一括して同時に保持することができるようになっている。

ノズル保持部１０Ａは、装着部１０と同様の嵌合凸部１０ａ、クランプ部材１０ｂおよびスプリング１０ｃを備えている。ここで、装着部１０と異なりノズル保持部１０Ａにはノズル１４を強固に保持することは必要とされないことから、クランプ部材１０ｂは１つのみとなっている。ノズル１４を保持させる際には、装着基部１４ｃに設けられた嵌合孔１４ｄ（図３参照）に嵌合凸部１０ａを嵌合させる。これにより、装着部１０へのノズル１４の装着とほぼ同様に、ノズル保持部１０Ａによってノズル１４がノズル軸１４ａを下向きにした所定姿勢で保持され、クランプ部材１０ｂによってクランプされる。そしてクランプ状態のノズル１４に対して、クランプ力に抗して上向きの外力を作用させることにより、ノズル１４はノズル保持部１０Ａから離脱する。すなわち、ノズル１４はノズル保持部１０Ａに対して着脱自在となっている。

上記構成において、装着プレート２０ａはノズルストッカ１２に対してアクセス可能な形状に設けられた本体部となっており、ノズル保持部１０Ａは、装着プレート２０ａにノズルストッカ１２における所定配列に対応して設けられノズル１４を個別に所定姿勢で保持する。そしてノズル保持部１０Ａに備えられたクランプ部材１０ｂ、スプリング１０ｃは、ノズル１４を着脱自在にクランプするノズルクランプ機構となっている。

次に、ノズルストッカ１２にノズル装着治具２０を用いて複数のノズル１４を装着するノズル装着方法について、図７，図８を参照して説明する。まずノズル装着治具２０へノズル１４を保持させるノズル保持作業を、電子部品実装装置の機外の作業性の良好な場所で行う。すなわち図７（ａ）に示すように、ノズル保持部１０Ａを上向きにした姿勢のノズル装着治具２０に対して、人手によってノズル１４を各ノズル保持部１０Ａに対して下降させ、図７（ｂ）に示すように、クランプ部材１０ｂによって装着基部１４ｃを係止してクランプする。すなわちこのノズル保持作業においては、装着プレート２０ａにノズルストッカ１２における所定配列に対応して設けられたノズル保持部１０Ａに、複数のノズル１４を個別に所定姿勢で保持させ、次いでノズルクランプ機構によってノズル保持部１０Ａにノズル１４を着脱自在にクランプさせる。

この後各ノズル保持部１０Ａにノズル１４を保持した状態のノズル装着治具２０は、電子部品実装装置まで搬送される。そして図７（ｃ）に示すように、ノズル装着治具２０はノズル１４を下向きにして上下反転された状態でノズルストッカ１２に対して位置合わせされ、これにより、各ノズル１４は装着されるべき収納孔１５ａの上方に位置する。このとき、ノズルストッカ１２の係止プレート１６は、図５（ａ）に示す状態、すなわちノズル１４がノズル挿通開口１６ａを挿通可能な状態にある。

この後図８（ａ）に示すように、ノズル装着治具２０を下降させてノズル軸１４ａを収納孔１５ａ内に挿入し、鍔部１４ｂがノズル収納ブロック１５の上面に当接する位置で下降を停止する。次いで図８（ｂ）に示すように、スライド機構１６を駆動して係止プレート１６を水平方向にスライドさせる。これにより、図５（ａ）に示すように、ノズル１４が係止プレート１６によって係止された状態となる。

そしてこの状態から、図８（ｃ）に示すように、ノズル装着治具２０を上昇させることにより、ノズル装着治具２０において各ノズル１４がそれぞれのノズル保持部１０Ａから離脱し、ノズルストッカ１２の収納孔１５ａに残置される。すなわち、複数のノズル１４を保持したノズル装着治具２０をノズルストッカ１２に対してアクセスさせ、複数のノズル１４をノズルストッカ１２に一括して装着する。

上記説明したように、本実施の形態においては、ノズルストッカ１２におけるノズルの配列に対応してノズル保持部１０Ａが設けられたノズル装着治具２０に複数のノズル１４を保持させる作業を予め作業性の良好な機外で行い、ノズル装着作業時には、ノズル装着済のノズル装着治具２０をノズルストッカ１２に対してアクセスさせて複数のノズル１４をノズルストッカ１２に一括して装着するようにしている。

これにより、従来装置において必要とされていたノズル装着作業、すなわち個々の吸着ノズルを電子部品実装装置の機内の狭隘箇所に配置されたノズルストッカに人手によって個別に装着するという繁雑な作業を行うことなく、ノズルストッカへのノズルの装着作業を効率的に行うことができる。

本発明のノズル装着治具およびノズル装着方法は、ノズルストッカへのノズルの装着作業を効率的に行うことができるという効果を有し、電子部品を吸着して保持するノズルを交換しながら電子部品を基板に実装する電子部品実装分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載ヘッドの正面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの着脱動作の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルストッカの平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルストッカの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル装着治具の斜視図 本発明の一実施の形態のノズル装着方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のノズル装着方法の工程説明図

符号の説明

３ 基板
８ 搭載ヘッド
１０ 装着部
１０ａ 嵌合凸部
１０ｂ クランプ部材
１０ｃ スプリング
１０Ａ ノズル保持部
１２ ノズルストッカ
１４ ノズル
１５ ノズル収納ブロック
１５ａ 収納孔
１６ 係止プレート
２０ ノズル装着治具
２０ａ 装着プレート

Claims (2)

1. 電子部品実装装置において複数の電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカに前記ノズルを装着するために用いられるノズル装着治具であって、
   前記ノズルストッカに対してアクセス可能な形状に設けられた本体部と、この本体部に前記ノズルストッカにおける前記所定配列に対応して設けられ前記ノズルを個別に所定姿勢で保持するノズル保持部と、前記ノズル保持部に前記ノズルを着脱自在にクランプするノズルクランプ機構とを備えたことを特徴とするノズル装着治具。
2. 電子部品実装装置において複数の電子部品吸着用のノズルを所定配列で収納するノズルストッカに前記ノズルを装着するノズル装着方法であって、
   ノズル装着治具に前記ノズルストッカにおける前記所定配列に対応して設けられたノズル保持部に複数の前記ノズルを個別に所定姿勢で保持させる工程と、ノズルクランプ機構によって前記ノズル保持部に前記ノズルを着脱自在にクランプさせる工程と、前記複数のノズルを保持した前記ノズル装着治具を前記ノズルストッカに対してアクセスさせ、前記複数のノズルをノズルストッカに一括して装着する工程とを含むことを特徴とするノズル装着方法。
   

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