JP2007095737A - 電子部品の実装装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品の実装を一対の実装ヘッドによって能率よく行え、しかも発停時の加減速の加速度の増減で振動が生じることのない実装装置を提供することにある。
【解決手段】第1の実装ヘッド11Aと、第1の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第1のX、及びZ駆動源と、第2の実装ヘッド11Bと、第2の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第2のX、Y及びZ駆動源と、第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも一方によってピックアップされる電子部品を供給する部品供給部28と、基板が位置決めされるとともにその位置決めされた基板に第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも他方が部品供給部からピックアップした電子部品を実装する実装部27と、第1、第2の実装ヘッドが部品供給部と実装部の間を駆動されるときに第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの駆動方向を逆方向に制御する制御装置6とを具備する。
【選択図】 図1

Description

この発明は実装ヘッドによって部品供給部からピックアップした電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置に関する。
基板に電子部品を実装する実装装置は実装ヘッドを有する。この実装ヘッドは、駆動手段によってX、Y方向(水平方向)及びZ方向(上下方向)に駆動されるようになっている。上記実装装置には水平方向の、たとえばY方向の一端に上記電子部品を供給する部品供給部が設けられ、他端に基板を搬送位置決めして上記電子部品を実装する実装部が設けられている。
上記実装ヘッドはY方向に駆動されて上記部品供給部或いは実装部に対向する位置に位置決めされると、これら部品供給部或いは実装部に対して進退する方向である、上記Y方向と交差するX方向に駆動される。それによって、実装ヘッドは上記部品供給部から電子部品をピックアップしたり、ピックアップした電子部品を実装部で上記基板に実装するようになっている。
生産性の向上を図るためには、基板に電子部品を実装するために要するタクトタイムを短縮することが要求される。タクトタイムを短縮するための1つの手段として、上記実装ヘッドのX、Y方向の移動速度、とくに距離の長いY方向の移動を高速度で行うことが要求される。
しかしながら、実装ヘッドの移動を高速度で行うようにすると、この実装ヘッドを発停させる際に生じる加速度の変化が大きくなる。加速度の変化が大きくなると、実装装置が振動するということがあるため、その振動によって位置決め精度の低下や騒音の発生などを招くため、実装ヘッドの高速移動に限界が生じる。
この発明は、実装ヘッドを高速度で移動させて生産性の向上を図るとともに、発停時に加速度が大きく変化しても、振動の発生を防止することができるようにした電子部品の実装装置を提供することにある。
この発明は、基板に電子部品を実装する実装装置であって、
第1の実装ヘッドと、
この第1の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第1の駆動手段と、
第2の実装ヘッドと、
この第2の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第2の駆動手段と、
上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも一方によってピックアップされる上記電子部品を供給する部品供給部と、
上記基板が位置決めされるとともにその位置決めされた基板に上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも他方が上記部品供給部からピックアップした電子部品を実装する実装部と、
上記第1、第2の実装ヘッドが上記部品供給部と上記実装部の間を駆動されるときに上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの駆動方向を逆方向に制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。
上記制御手段は、上記第1、第2の実装ヘッドの一方が上記部品供給部に対して進退駆動され、他方が上記実装部に対して進退駆動されるときに、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドを逆方向に同期させて駆動することが好ましい。
上記部品供給部と上記実装部との間には、一方の実装ヘッドによって上記部品供給部からピックアップされた電子部品が載置されるとともに、その電子部品を他方の実装ヘッドが受けて上記実装部で基板に実装するための受け渡し部が設けられ、
上記制御手段は、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの一方の実装ヘッドの上記部品供給部と上記受け渡し部の間の往復動と、他方の実装ヘッドの上記受け渡し部と上記実装部の間の往復動を逆方向に同期させることが好ましい。
上記制御手段は、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドを、X方向とY方向を合成した方向に対して逆方向に同期させて駆動することが好ましい。
上記第1の駆動手段と第2の駆動手段は同一のベース上に配置されていることが好ましい。
この発明によれば、第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドによって電子部品を実装するため、1つの実装ヘッドによって電子部品を実装する場合に比べて能率を向上させることができ、しかも一対の実装ヘッドを逆方向に駆動するため、発停時に生じる加速度は逆方向となって打ち消されるから、実装ヘッドを高速で移動させても、振動が発生するのを防止することができる。
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図4はこの発明の第1の実施の形態を示す。図1は実装装置の概略的構成を示す平面図で、図2は断面図であって、この実装装置はベース1を備えている。ベース1の四隅部にはそれぞれ支柱2が立設されていて、図1に矢印で示すX方向に沿う各一対の支柱2にはそれぞれXガイド部材3が架設されている。
一対のXガイド部材3には第1のYガイド部材4Aと第2のYガイド体4Bがそれぞれ長手方向両端部に設けられた受け部材5を上記Xガイド部材3にスライド可能に係合させて設けられている。第1、第2のYガイド部材4A,4Bは図3に示すように制御装置6によって駆動が制御される第1のX駆動源7Aと第2のX駆動源7Bとによって上記Xガイド部材3に沿って駆動される。つまり、第1、第2のYガイド部材4A,4BはX方向に駆動可能となっている。
上記第1、第2のX駆動源7A,7Bは、詳細は図示しないが、たとえばXガイド部材3に電磁コイルを設けるとともに受け部材5に永久磁石を設け、上記電磁コイルに対する通電を上記制御装置6によって制御することで、第1、第2のYガイド部材4A,4BをそれぞれX方向に駆動するリニアモータなどが用いられている。なお、第1のYガイド部材4Aと第2のYガイド部材4BがX方向に駆動されるときの質量はほぼ同じに設定されている。
上記第1のYガイド部材4Aには第1の実装ヘッド11Aがこの第1のYガイド部材4Aに沿うY方向に移動可能に設けられている。第1のYガイド部材4Aの一端にはパルスモータなどの第1のY駆動源12Aが設けられている。
上記第1のY駆動源12Aは上記第1のYガイド部材4Aの長手方向に沿って設けられた図示しないねじ軸を回転駆動する。ねじ軸が回転駆動されると、上記第1の実装ヘッド11Aが第1のYガイド部材4Aに沿ってY方向に駆動される。
上記第2のYガイド部材4Bには第2の実装ヘッド11Bがこの第2のYガイド部材4Bに沿うY方向に移動可能に設けられている。この第2の実装ヘッド11Bは第2のYガイド部材4Bの一端に設けられたパルスモータなどの第2のY駆動源12Bによって回転駆動される図示しないねじ軸を介してY方向に駆動されるようになっている。上記第1、第2のY駆動源12A,12Bは上記制御装置6によって駆動が制御される。すなわち、上記第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bは、水平方向のY方向を中心にしてX方向に対称に配置されている。なお、上記第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bの質量はほぼ同じに設定されている。
上記第1、第2の実装ヘッド11A,11Bはヘッド本体13を有し、各ヘッド本体13の前面にはZテーブル14が上下方向である、Z方向に沿って移動可能に設けられている。各Zテーブル14の前面にはそれぞれ第1、第2の吸着ノズル16A,16Bが軸線をZ方向に沿わせて設けられている。
各ヘッド本体13の上端には、各Zテーブル14をZ方向に駆動する第1、第2のZ駆動源17A,17Bがそれぞれ設けられている。第1、第2のZ駆動源17A,17Bは上記制御装置6によって駆動が制御されるようになっている。
一対のYガイド部材4A,4Bの下方であって、一方のXガイド部材3側である、+Y方向には搬送手段を構成する一対の搬送レール21が所定間隔で平行に、かつX方向に沿って配置されている。一対の搬送レール21の一端には基板22の供給ストッカ23が設けられ、他端には回収ストッカ24が設けられている。
上記供給ストッカ23には図示しないプッシャが設けられ、供給ストッカ23に収容された基板22を上記搬送レール21に1枚ずつ供給するようになっている。搬送レール21に供給された基板22は図示しない送り機構によってこの搬送レール21に沿って所定のピッチで間欠的に駆動されるようになっている。
基板22が所定の位置まで搬送されると、その位置で基板22には上記第1の吸着ノズル16A或いは第2の吸着ノズル16Bによって後述する部品供給部28からピックアップされた半導体チップなどの電子部品25が実装される。
実装時、上記基板22の下面は図2に示す実装ステージ26によって支持される。この実装ステージ26はZ方向に駆動可能となっていて、実装時に上昇して基板22の下面を支持する。上記第1の吸着ノズル16A或いは第2の吸着ノズル16Bが基板22に電子部品25を実装する部位を実装部27とする。
上記実装部27の上方には図2に示すように第1の撮像カメラ30が配置されている。この第1の撮像カメラ30は実装部27に位置決めされた基板22を撮像し、その撮像信号を上記制御装置6に入力する。制御装置6は第1の撮像カメラ30からの撮像信号に基いて電子部品25の実装位置を算出し、その実装位置の上方に上記第1の吸着ノズル16A或いは第2の吸着ノズル16Bを位置決めする。
一対のYガイド部材4A,4Bの下方であって、他方のXガイド部材3側である、−Y方向には上記電子部品25を上記第1の吸着ノズル16A或いは第2の吸着ノズル16Bに供給する部品供給部28が設けられている。この部品供給部28は載置台29を有し、この載置台29上にトレイ31が供給されて位置決め載置される。このトレイ31には半導体チップなどの多数の上記電子部品25が所定の配置状態で収納されている。
上記載置台28の上方には図2に示すように第2の撮像カメラ32が設けられている。この第2の撮像カメラ32は上記トレイ31に収容された電子部品25を撮像し、その撮像信号を上記制御装置6に入力する。
上記制御装置6は第2の撮像カメラ32からの撮像信号に基いて上記第1、第2の実装ヘッド11A,11Bを上記トレイ31の所定の電子部品25の上方に位置決めする。上記トレイ31の上方に位置決めされた第1、第2の実装ヘッド11A,11Bは下降方向に駆動されて上記トレイ31から電子部品25をピックアップする。
つぎに、上記構成の実装装置によって基板22に電子部品25を実装する場合の動作を図4を参照しながら説明する。
電子部品25の実装が開始される前、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bはそれぞれ初期位置に位置決めされる。図4に示すように、第1の実装ヘッド11Aの初期位置をS1、第2の実装ヘッド11Bの初期位置をS2とする。第1の実装ヘッド11Aは初期位置S1に位置決めされる前に、手動で部品供給部28の上方に駆動して電子部品25を予め吸着保持させてから初期位置S1に位置決めされる。
制御装置6に設けられた図示せぬスタートスイッチによって電子部品25の実装を開始させる。実装が開始されると、第1の実装ヘッド11Aは図4にAで示す経路、つまり実装部27に向かうA経路を+Y方向に駆動される。
第1の実装ヘッド11Aが実装部27の側方に到達すると、実装部27に接近するB経路の+X方向に駆動され、実装部27の実装位置に位置決めされる。ついで、第1の実装ヘッド11AはZ方向下方に駆動されて電子部品25を基板22の所定の位置に実装する。実装後、第1の実装ヘッド11Aは上昇してB経路を−X方向に駆動されてA経路に至り、A経路を−Y方向に駆動されて初期位置S1に戻る。
初期位置S1に戻った第1の実装ヘッド11Aは部品供給部28に向かってC経路を−Y方向に駆動される。そして、部品供給部28の側方に到達すると、部品供給部28に接近するようD経路を+X方向に駆動されて部品供給部28の上方に位置決めされる。ついで、第1の実装ヘッド11AはZ方向下方に駆動されて電子部品25を吸着保持してから上昇した後、D経路を−X方向に駆動されてC経路に至り、このC経路を+Y方向に駆動されて初期位置S1に戻る。
第2の実装ヘッド11Bは第1の実装ヘッド11Aと同期し、かつこの第1の実装ヘッド11AとX方向及びY方向の移動が逆方向になるよう駆動される。つまり、第1の実装ヘッド11AがA経路を+Y方向に駆動されるとき、第2の実装ヘッド11BはE経路を部品供給部28に向かって−Y方向に駆動される。第1の実装ヘッド11AがB経路を+X方向に駆動されるとき、第2の実装ヘッド11Bは部品供給部28に接近するようF経路を−X方向に駆動される。ここで、第2の実装ヘッド11Bはトレイ31の上方に位置決めされた後、Z方向下方に駆動されて所定の位置にある電子部品25を吸着保持して上昇する。
電子部品25をピックアップした第2の実装ヘッド11Bは、F経路を+X方向に駆動される。このとき、上記第1の実装ヘッド11AはB経路を−X方向に駆動されている。第2の実装ヘッド11BはF経路からE経路を+Y方向に駆動されて初期位置S2に戻る。
初期位置S2に戻った第2の実装ヘッド11Bは実装部27に向かってG経路を+Y方向に駆動される。このとき、第1の実装ヘッド11AはC経路を−Y方向に向かって駆動されている。
第2の実装ヘッド11Bが実装部27の側方に到達すると、H経路を実装部27に向かう−X方向に向かって駆動される。このとき、第1の実装部11AはD経路をプラスX方向に駆動される。
第2の実装ヘッド11Bが実装部27の上方に位置決めされると、Z方向下方に駆動され、吸着保持した電子部品25を基板22に実装する。このとき、第1の実装ヘッド11Aは部品供給部28の上方に位置決めされてから下降し、所定の位置の電子部品25をピックアップする。
電子部品25を基板22に実装した第2の実装ヘッド11Bは上昇してからH経路を+X方向に駆動された後、G経路を−Y方向に駆動されて初期位置S2に戻る。このとき、第1の実装ヘッド11AはD経路を−X方向に駆動されてから、C経路を+Y方向に駆動される。
このように、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bが実装部27と部品供給部28との間をX方向とY方向とに駆動されるとき、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11BのX方向とY方向の駆動方向が逆方向になるように制御している。
そのため、第1の実装ヘッド11Aが発停を繰り返してA〜Dの各経路を変更するときと、第2の実装ヘッド11Bが発停を繰り返してE〜Hの各経路を変更するとき、これら各実装ヘッド11A,11Bの発停によって生じる加速度の向きはX方向及びY方向においてそれぞれ逆方向となる。
そのため、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bの発停によって生じる加速度は互いに打ち消されることになるから、その加速度によってXガイド部材3、Yガイド部材4A,4Bを介してベース1が振動するのを防止することができる。
しかも、電子部品25の実装路第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bとによって交互に行うようにしているため、1つの実装ヘッドによって行う場合に比べてタクトタイムを約半分に短縮することができる。つまり、電子部品25の実装を、2つの実装ヘッド11A,11Bによって能率よく、しかもベース1を振動させることなく行うことが可能となる。
図5はこの発明の第2の実施の形態を示す。この実施の形態は、第1の実施の形態の図4に示された第1の実装ヘッド11AのA経路とB経路及びC経路とD経路とを同時に行うとともに、第2の実装ヘッド11BのE経路とF経路及びG経路とH経路を同時に行うようにした。
すなわち、第1の実施の形態では第1、第2の実装ヘッド11A,11Bを実装部27と部品供給部28に対して進退駆動するために、これらヘッド11A,11BをX方向とY方向とに分けて駆動したが、第2の実施の形態ではX方向とY方向とに分けず、目的部位に向かってX方向とY方向とを合成した斜め方向に駆動するようにした。しかも、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bは、X方向及びY方向が逆方向になるよう駆動される。
このように、第1、第2の実装ヘッド11A,11BをX方向とY方向とを合成した斜め方向に駆動すれば、これら第1、第2の実装ヘッド11A,11Bの経路長が短縮されるから、電子部品25の実装に要するタクトタイムを短縮することができる。
しかも、第1の実施の形態と同様、第1の実装ヘッド11Aと第2の実装ヘッド11Bに生じる加速度が相殺されるから、振動の発生を防止することができる。
図6はこの発明の第3の実施の形態を示す。この実施の形態は実装部27と部品供給部28との間に受け渡し部35が設けられている。第2の実装ヘッド11Bは部品供給部28からピックアップした電子部品25を受け渡し部35に供給載置する。第1の実装ヘッド11Aは受け渡し部35に載置された電子部品25を受けて実装部27で基板22に実装する。
したがって、第1の実装ヘッド11Aの経路は第1の実施の形態に示したA経路とB経路及び初期位置S1から受け渡し部35に対して進退するI経路となる。第2の実装ヘッド11Bの経路は第1の実施の形態に示したE経路とF経路及び初期位置S2から受け渡し部35に対して進退するJ経路となる。
第1の実装ヘッド11AがA経路とB経路を駆動されるときには、第2の実装ヘッド11BはE経路とF経路とを第1の実装ヘッド11AとY方向及びX方向に対して逆方向に駆動される。それによって、第1、第2の実装ヘッド11A,11Bに生じる加速度が相殺されるから、振動の発生を防止できる。
第1の実装ヘッド11AのI経路と第2の実装ヘッド11BのJ経路を逆方向に行うと、第1のヘッド11Aと第2のヘッド11Bが受け渡し部35で干渉するから、これらのヘッド11A,11Bは受け渡し部35上に到達するタイミングをずらして駆動される。それによって、第1のヘッド11Aと第2のヘッド11BをI経路とJ経路を駆動されるときには、それぞれの実装ヘッド11A,11Bの発停によって生じる加速度が相殺されなくなる。
しかしながら、各実装ヘッド11A,11BのX方向に沿うI経路とJ経路の駆動は駆動距離が短いため、移動速度を大きくしなくともたくとタイムに及ぼす影響は少ない。そのため、各実装ヘッド11A,11BがI経路とJ経路を駆動されて発停するときに生じる加速度の増減は小さいから、第1,第2の実装ヘッド11A,11BをI経路とJ経路で逆方向に同期させて駆動できなくとも、実装装置が大きく振動することはほとんどない。
なお、この第3の実施の形態において、第1の実装ヘッド11Aによって電子部品25を部品供給部28からピックアップして受け渡し部35に供給し、第2の実装ヘッド11Bによって受け渡し部35から電子部品25を受けて実装部27で基板22に実装させるようにしてもよい。
上記実施の形態では第1、第2のYガイド部材をX方向に駆動する第1、第2のX駆動源としてリニアモータを用いたが、リニアモータに代わりパルスモータを用いるようにしてもよく、駆動源の種類は限定されることはない。
この発明の第1の実施の形態の実装装置の概略的構成を示す平面図。 図1に示す実装装置の側断面図。 制御回路のブロック図。 第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの動きを説明するための動作図。 この発明の第2の実施の形態を示す第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの動きを説明するための動作図。 この発明の第3の実施の形態を示す第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの動きを説明するための動作図。
符号の説明
1…ベース、3…Xガイド部材、4A,4B…Yガイド部材、7A,7B…X駆動源、11A…第1の実装ヘッド、11B…第2の実装ヘッド、12A,12B…Y駆動源、16A,16B…吸着ノズル、17A,17B…Z駆動源、22…基板、25…電子部品、27…実装部、28…部品供給部。

Claims (5)

  1. 基板に電子部品を実装する実装装置であって、
    第1の実装ヘッドと、
    この第1の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第1の駆動手段と、
    第2の実装ヘッドと、
    この第2の実装ヘッドを水平方向及び上下方向に駆動する第2の駆動手段と、
    上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも一方によってピックアップされる上記電子部品を供給する部品供給部と、
    上記基板が位置決めされるとともにその位置決めされた基板に上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの少なくとも他方が上記部品供給部からピックアップした電子部品を実装する実装部と、
    上記第1、第2の実装ヘッドが上記部品供給部と上記実装部の間を駆動されるときに上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの駆動方向を逆方向に制御する制御手段と
    を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
  2. 上記制御手段は、上記第1、第2の実装ヘッドの一方が上記部品供給部に対して進退駆動され、他方が上記実装部に対して進退駆動されるときに、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドを逆方向に同期させて駆動することを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
  3. 上記部品供給部と上記実装部との間には、一方の実装ヘッドによって上記部品供給部からピックアップされた電子部品が載置されるとともに、その電子部品を他方の実装ヘッドが受けて上記実装部で基板に実装するための受け渡し部が設けられ、
    上記制御手段は、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドの一方の実装ヘッドの上記部品供給部と上記受け渡し部の間の往復動と、他方の実装ヘッドの上記受け渡し部と上記実装部の間の往復動を逆方向に同期させることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
  4. 上記制御手段は、上記第1の実装ヘッドと第2の実装ヘッドを、X方向とY方向を合成した方向に対して逆方向に同期させて駆動することを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
  5. 上記第1の駆動手段と第2の駆動手段は同一のベース上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
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