JP2007096062A - 電子部品移載装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヘッドユニットの重量が増加しても電子部品を正確に載置することができる電子部品移載装置を提供する。
【解決手段】基台2の上方において、互いに離間して水平方向に配置される一対のX方向ガイドレール25を備える。両端部がそれぞれ前記X方向ガイドレール25に移動自在に支持されたヘッドユニット4,5を備える。前記一対のX方向ガイドレール25に挟まれたヘッドユニット4,5の中間部に昇降可能に支持された吸着ヘッドと、前記ヘッドユニット4,5をX方向ガイドレールに沿って往復動させるX方向駆動装置27を備える。吸着ヘッドをヘッドユニット4,5に対して昇降させる昇降装置とを備え、電子部品を吸着ノズルで吸着し、前記X方向駆動装置27によりヘッドユニット4,5を所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、電子部品を所定位置へ移載する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、吸着ノズルを昇降可能に保持するヘッドが設けられたヘッドユニットを少なくとも一方向に移動可能とし、吸着ノズルで電子部品を吸着運搬し、吸着ノズルを下降させて所定位置に載置する電子部品移載装置に関するものである。
従来、電子部品移載装置の一つとして、電子部品をプリント配線板の所定位置に載置し実装する表面実装機がある。従来の表面実装機としては、たとえば特許文献1に開示されているように、吸着ノズルを有する吸着ヘッドをヘッドユニットに支持させ、このヘッドユニットをプリント配線板の上方で水平な2方向へ平行移動させる構成のものがある。前記ヘッドユニットを移動させるための移動装置は、プリント配線板を搬送するコンベアの上方に設けられており、前記コンベアとともに基台の上に装備されている。以下においては、前記水平な2方向のうち一方をプリント配線板の搬送方向と平行なX方向といい、他方を前記搬送方向とは直交するY方向という。
前記移動装置は、X方向送り機構とY方向送り機構と、X・Y方向に移動可能なヘッドユニットから構成される。前記Y方向送り機構は、基台の両側部に位置付けられY方向に延びる一対のY方向ガイドレールと、このY方向ガイドレールに移動自在に支持され、一対のY方向ガイドレール間に横架されX方向に延びる支持部材と、この支持部材をY方向ガイドレールに沿って往復動させるY方向駆動装置からなる。前記X方向送り機構は、前記支持部材にX方向に延びるように設けられたX方向ガイドレールと、このX方向ガイドレールに移動自在に支持された前記ヘッドユニットを、前記X方向ガイドレールに沿って往復動させるX方向駆動装置によって構成される。
前記ヘッドユニットは、支持部材のY方向一方の側方において支持部材に移動可能に支持されている。このヘッドユニットに設けられた吸着ヘッドは、上下方向に延びるように形成されており、下端部に吸着ノズルが取付けられている。また、この吸着ヘッドは、前記吸着ノズルを昇降させる昇降装置と、吸着ノズルを上下方向の軸線回りに回転させる回転駆動装置とを備えている。
近年の表面実装機は、実装効率を向上させるために、例えば特許文献2に開示されているように、一つのヘッドユニットに複数の吸着ヘッドが装備されている。
特開2002−134994号公報(第1図) 特開2003−163497号公報(第1図)
上述したように構成された従来の表面実装機において、ヘッドユニットは、複数の吸着ヘッドを装備しているために相対的に重量が重いものである。従来の表面実装機に装備されている支持部材は、そのY方向一方の側方に重心位置が支持部材の幅方向中央から離間する前記ヘッドユニットを、Y方向一端部において支持している。言い換えれば、支持部材は、ヘッドユニットを片持ち状態で支持している。
このため、従来の表面実装機においては、支持部材におけるヘッドユニットを支持する部分には常時大きな曲げモーメントが作用していることになる。したがって、従来の表面実装機に用いられている支持部材は、このような大きな曲げモーメントに抗してヘッドユニットを確実に支持することができるように形成されている。
しかしながら、従来の表面実装機においては、ヘッドユニットに機能部品を追加した場合などのようにヘッドユニットの重量が増大すると、支持部材の剛性をさらに高めなければならない。支持部材の剛性を高めるに当たっては、支持部材を大きく形成したり補強部材を設ける必要がある。
しかし、表面実装機に搭載する支持部材の重量や大きさなどには限界があるから、従来の表面実装機においては、ヘッドユニットに重量の嵩む機能部品を装備することはできなかった。なお、従来の表面実装機において、ヘッドユニットの重量が増加すると、上記曲げモーメントにより吸着ノズルの軸線が傾斜する結果、吸着ノズルが斜めに昇降することになり、電子部品の実装位置がずれ易くなるおそれがある。
以上は、ヘッドユニットがX・Y両方向に移動可能な場合であるが、例えば上記における支持部材がY方向に基板上に固定され、ヘッドユニットが支持部材の側方をX方向に移動可能に支持装置に支持され、基板がY方向に移動可能な表面実装機においても、ヘッドユニットの重量に起因し、曲げモーメントが発生し、電子部品の実装位置が主にY方向にずれ易くなるおそれがある。
また、吸着ノズルを昇降可能に保持するヘッドが設けられたヘッドユニットを少なくとも一方向に移動可能とし、吸着ノズルで電子部品を吸着運搬し、吸着ノズルを下降させて所定位置の検査ソケット上に載置するICハンドラーにおいても、前記ヘッドユニットが、支持部材の一方の側方においてヘッドユニットの重心位置が支持部材の幅方向中央から離間する形で、支持部材に移動可能に支持されているものにおいては、電子部品を正しく検査ソケット上に載置できず、検査が不能になり易くなるおそれがある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、ヘッドユニットの重量が増加しても電子部品を正確に載置することができる電子部品移載装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明に係る電子部品移載装置は、基台の上方において、互いに離間して水平方向に配置される一対の第1のガイドレールと、両端部がそれぞれ前記第1のガイドレールに移動自在に支持されるヘッドユニットと、前記一対の第1のガイドレールに挟まれたヘッドユニットの中間部に昇降可能に支持された吸着ヘッドと、前記ヘッドユニットを前記第1のガイドレールに沿って往復動させる第1の駆動装置と、前記吸着ヘッドをヘッドユニットに対して昇降させる昇降装置とを備え、電子部品を吸着ノズルで吸着し、前記第1の駆動装置によりヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、電子部品を所定位置へ移載するものである。
請求項2に記載した発明に係る電子部品移載装置は、基台の上に水平方向に延びるように一対の第2のガイドレールを設け、第1のガイドレールを配置した支持部材を、その両端部をそれぞれ前記第2のガイドレールに移動可能に支持させ、前記第1のガイドレールの延在方向と第2のガイドレールの延在方向とを交差させ、前記支持部材を前記第2のガイドレールに沿って往復動させる第2の駆動装置を備え、電子部品を吸着ノズルで吸着し、第1の駆動装置と第2の駆動装置とによりヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、電子部品を所定位置へ移載するものである。
請求項3に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項2に記載した電子部品移載装置において、支持部材を、平面視において第2のガイドレールと交差する方向に延びる一対の第1の枠部と、この第1の枠部の間に位置する第2の枠部とによって額縁状に形成し、第1のガイドレールを、前記第1の枠部にそれぞれ設け、ヘッドユニットを、平面視において前記支持部材の内側に位置付けたものである。
請求項4に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項3に記載した電子部品移載装置において、第2の駆動装置を、第2のガイドレールと平行に延びるボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合するボールねじナットとを有するボールねじ機構によって構成し、前記ボールねじナットを、支持部材の第1の枠部間を連結する第2の枠部に取付けたものである。
請求項5に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項1ないし請求項4のうちいずれか一つに記載した電子部品移載装置において、ヘッドユニットを、一つの支持部材に第1のガイドレールの延在方向に並ぶ状態で2台装備し、第1の駆動装置を、各ヘッドユニット毎に設けたものである。
請求項6に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載した電子部品移載装置において、ヘッドユニットに複数の吸着ヘッドを装備させ、これらの吸着ヘッドのうち少なくとも一つの吸着ヘッドを水平方向に移動させ、他の少なくとも一つの吸着ヘッドに対する距離を変化させる第3の駆動装置を装備したものである。
請求項7に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項6に記載した電子部品移載装置において、第3の駆動装置を、吸着ヘッドを第2のガイドレールの延在方向に移動させる第2方向駆動装置によって構成したものである。
請求項8に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項7に記載した電子部品移載装置において、ヘッドユニットに、吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置を備えさせ、第2のガイドレールの延在方向に移動可能な少なくとも一つの吸着ヘッドの内の、少なくとも一つの吸着ヘッドを、前記第1方向駆動装置により第1のガイドレールの延在方向にも移動可能としたものである。
請求項9に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項6に記載した電子部品移載装置において、第3の駆動装置を、吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置により構成したものである。
請求項10に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載した電子部品移載装置において、ヘッドユニットに、複数の吸着ヘッドを設け、これらの吸着ヘッドのうち少なくとも一つの吸着ヘッドを第2のガイドレールの延在方向に移動させる第2方向駆動装置と、少なくとも一つの吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置とからなる第3の駆動装置を装備し、この第1方向駆動装置により、第1のガイドレールの延在方向に移動可能な吸着ヘッドを、他の少なくとも一つの吸着ヘッドとの距離を変化可能とするとともに、前記第2方向駆動装置により、第2のガイドレールの延在方向に移動可能な吸着ヘッドを、他の少なくとも一つの吸着ヘッドとの距離を変化可能としたものである。
請求項11に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項9または請求項10に記載した電子部品移載装置において、第1のガイドレールの延在方向に移動可能な少なくとも一つの吸着ヘッドの内の、少なくとも一つの吸着ヘッドを、前記第2方向駆動装置により第2のガイドレールの延在方向にも移動可能としたものである。
請求項12に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項1ないし請求項11のうちいずれか一つに記載した電子部品移載装置において、基台上に電子部品を供給する部品供給部を備え、電子部品を吸着ノズルで吸着し、ヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降することで、基台上に配置されるプリント配線板上の所定位置へ電子部品を移載実装する表面実装機を構成するものである。
請求項13に記載した発明に係る電子部品移載装置は、請求項1ないし請求項11のうちいずれか一つに記載した電子部品移載装置において、基台上に未検査の電子部品を供給する未検査部品供給部と、検査済みの電子部品を受け取る検査済み品受け部とが配置され、未検査部品を吸着ノズルで吸着し、ヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、基台上所定位置に配置された検査ソケットに未検査部品を移載するとともに、検査を終えた後検査済み品を吸着ノズルにより検査済み品受け部に移動させるICハンドラーを構成するものである。
本発明によれば、ヘッドユニットの両端部を支持部材によって支持することができる。このため、ヘッドユニットの重量によって支持部材に曲げモーメントが作用することはないか、作用したとしても無視できるほど小さいから、ヘッドユニットに機能部品を追加したりしてその重量が増大したとしても、電子部品を被載置位置に正確に載置することができる。
請求項4記載の発明によれば、第1の駆動装置を第2の駆動装置との干渉を避けながら支持部材の第2の枠部に接続することができる。このため、支持部材に第1の駆動装置を接続するにあたって、支持部材を大型化することなく第1の駆動装置用の取付スペースを広くとることができるから、支持部材をコンパクトに形成することができる。
請求項5記載の発明によれば、2台のヘッドユニットを電子部品が被載置位置に正しく載置されるように装備することができるから、電子部品を移載する効率をより一層向上させることができる。
請求項6ないし請求項11記載の発明によれば、第3の駆動装置を装備することにより重量が増加するにもかかわらず、電子部品を被載置位置に正確に載置することができる。
また、この発明による電子部品移載装置によれば、複数の吸着ヘッドどうしの間隔を変えることができるとともに、ヘッドユニットに対する吸着ヘッドの水平方向の位置を変えることができる。このため、この電子部品移載装置では、複数の吸着ヘッドにおいて同時に電子部品を吸着すること、あるいは複数の吸着ヘッドにおいて同時に電子部品を被載置位置に載置することのいずれか一方、あるいは両方が可能となる。
したがって、この発明によれば、第3の駆動装置の装備によってヘッドユニットの重量が増大するにもかかわらず、ヘッドユニットを安定した状態で支持することができ、しかも、複数の吸着ヘッドにおいて同時吸着、あるいは同時装着のいずれか一方、あるいは両方が可能となるから、部品移載効率が著しく高い電子部品移載装置を提供することができる。
請求項12記載の発明によれば、電子部品をより一層正確にプリント配線板に実装できる表面実装機を提供することができる。
請求項13記載の発明によれば、被検査用電子部品をより一層正確に検査用ソケットに装填できるICハンドラーを提供することができる。
(第1の実施の形態)
以下、本発明に係る電子部品移載装置の一実施の形態を図1ないし図12によって詳細に説明する。ここでは、本発明に係る電子部品移載装置を表面実装機に適用する場合の形態について説明する。
図1はこの実施の形態による表面実装機の構成を示す平面図、図2は同じく側面図、図3はヘッドユニットの構成を示す平面図、図4はヘッドユニットの側面図である。図5〜図7は第3の駆動装置の構成を示す断面図で、図5は図4におけるV−V線断面図、図6は図4におけるVI−VI線断面図、図7は図4におけるVII−VII線断面図である。
図8は吸着ヘッドの縦断面図で、同図は図3におけるIII−III線断面図である。図9は本発明に係る表面実装機の斜視図、図10はヘッドユニットの一部を拡大して示す斜視図、図11は部品認識用カメラの構成を示す斜視図、図12は部品認識用カメラを支持部材に装着した形態を示す図である。
これらの図において、符号1で示すものは、この実施の形態による表面実装機を示す。この表面実装機1は、図1、図2および図9に示すように、基台2と、この基台2上に設けられたコンベア3と、後述するヘッドユニット4,5をX方向(図1においては左右方向)とY方向(図1においては上下方向)とに移動させるための移動装置6とを備えている。
前記基台2は、X方向の両端部に位置する側部支持台7,7と、これらの側部支持台7,7どうしの間に相対的に低くなるように形成された主支持部8とを備えている。
前記コンベア3は、前記主支持部8に搭載されており、側部支持台7に形成された搬送口7a(図9参照)を通してプリント配線板9(図9参照)を図1において右側から左側へ搬送する。このコンベア3には、プリント配線板9を基台2の略中央部となる実装位置に固定するためのクランプ機構(図示せず)が設けられている。
基台2の主支持部8上であってY方向の両端部には、電子部品11(図11参照)を供給するための多数のテープフィーダー12,12‥‥が設けられている。前記移動装置6は、このテープフィーダー12の部品供給部12a(図9参照)と、前記実装位置にあるプリント配線板9との間でヘッドユニット4,5を移動させるように構成されている。
この移動装置6は、図1、図2および図9に示すように、前記基台2の側部支持台7に搭載されている。この側部支持台7上には、Y方向に延びるY方向ガイドレール13が取付けられている。このY方向ガイドレール13によって、本発明でいう第2のガイドレールが構成されている。このY方向ガイドレール13には、後述する支持部材14がY方向に移動自在に支持されている。
支持部材14は、図1に示すように、平面視において前記Y方向ガイドレール13と交差する方向に延びる一対の第1の枠部15,15と、これらの第1の枠部15,15の間に位置する第2の枠部16とによって額縁状に形成されている。前記一対の第1の枠部15,15どうしは、これら第1の枠部15,15どうしの間に後述するヘッドユニット4,5の一部を収容することができるように、所定の間隔を保つように離間させている。第1の枠部15は、X方向の両端部においてそれぞれY方向ガイドレール13に支持されている。
前記第2の枠部16は、Y方向に延びるように形成され、第1の枠部15のX方向の端部どうしを接続しており、前記Y方向ガイドレール13に支持されている。
この第2の枠部16には、支持部材14をY方向に往復動させるためのY方向駆動装置21が接続されている。このY方向駆動装置21によって、本発明でいう第2の駆動装置が構成されている。なお、本実施の形態においては、第1の枠部材(本発明でいう第1の枠部)15、15と、この第1の枠部材15、15の間に位置する第2の枠部材(本発明でいう第2の枠部)16、16をそれぞれ個別の部材で構成し、組み立てによって額縁状に一体化して支持部材14を形成している。しかしながら、支持部材14は鋳造や鍛造等で一体に形成しても良く、あるいは2つ以上の部材を組み立てて形成しても良い。
前記Y方向駆動装置21は、前記側部支持台7の上でY方向に延びる状態で側部支持台7に回転自在に支持されたボールねじ軸22と、このボールねじ軸22を回転させるモータ23と、ボールねじ軸22に螺合するボールねじナット22a(図9参照)を有しかつ前記第2の枠部16に取付けられた連結部材24とを備えている。この連結部材24は、第2の枠部16のY方向の中央部に接続されている。
支持部材14を構成する一対の第1の枠部15には、X方向に延びるX方向ガイドレール25がそれぞれ取付けられている。これらのX方向ガイドレール25,25は、後述するヘッドユニット4,5の脚部材26(図4および図9参照)をX方向に移動自在に支持している。このX方向ガイドレール25によって、本発明でいう第1のガイドレールが構成されている。また、前記第1の枠部15の上には、ヘッドユニット4,5をX方向に平行移動させるためのX方向駆動装置27,27が設けられている。このX方向駆動装置27によって、本発明でいう第1の駆動装置が構成されている。
この実施の形態による表面実装機1においては、支持部材14に2台のヘッドユニット4,5が搭載されているために、X方向駆動装置27も2台設けられている。2台のヘッドユニット4,5のうち図1において左側に位置する第1のヘッドユニット4は、一対の第1の枠部15,15のうち図1において上側に位置する第1の枠部15に設けられたX方向駆動装置27によって駆動する。図1において右側に位置する第2のヘッドユニット5は、図1において下側に位置する第1の枠部15に設けられたX方向駆動装置27によって駆動する。
X方向駆動装置27は、第1の枠部15の上でX方向に延びる状態で第1の枠部15に回転自在に支持されたボールねじ軸28と、このボールねじ軸28を回転させるモータ29と、ボールねじ軸28に螺合するボールねじナット30を有しかつヘッドユニット4,5に取付けられた連結部材31(図4参照)とを備えている。
第1のヘッドユニット4と第2のヘッドユニット5は、互いに同一の構造のものであり、図1に示すように、支持部材14に前後方向が反対となるように搭載されている。このため、ここにおいては、第1のヘッドユニット4について詳細に説明し、第2のヘッドユニット5については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
第1のヘッドユニット4は、図3および図4に示すように、平面視において矩形状に形成された主フレーム32と、この主フレーム32の内側(ヘッドユニット4の中間部またはヘッドユニット5の中間部)に設けられた第1〜第3の吸着ヘッド33〜35と、部品認識用カメラ36などを備えている。前記主フレーム32は、図3に示すように、装置前側(図3においては下側)に位置する前壁41と、後壁42と、左側壁43および右側壁44などによって構成されている。
このヘッドユニットを前記支持部材14に搭載するための前記脚部材26は、図3および図4に示すように、前記主フレーム32の前壁41と後壁42とにおけるX方向の両端部にそれぞれ設けられている。これらの脚部材26は、前壁41および後壁42からY方向に突出しており、先端部にスライダ45を備えている。このスライダ45は、前記X方向ガイドレール25に移動自在に支持されている。
前記主フレーム32における装置前側であって、X方向の中央部には、図5に示すように、Y方向に延びる一対のガイド壁46,46が設けられている。このガイド壁46,46間には、Y方向に延びるガイドレール47と、このガイドレール47に移動自在に支持されたスライダ48とからなるY方向のスライド機構49を介して後述する第1の吸着ヘッド33が装着されている。前記ガイドレール47は第1の吸着ヘッド33に固定され、スライダ48はガイド壁46に固定されている。
また、主フレーム32の前記前壁41には、図3および図5に示すように、第1の吸着ヘッド33をY方向に往復動させるための第2方向駆動装置51が設けられている。この第2方向駆動装置51は、主フレーム32に軸線方向がY方向を指向するように取付けられたモータ52と、このモータ52の出力軸52aに設けられたボールねじ軸53と、このボールねじ軸53に螺合する状態で第1の吸着ヘッド33に固定されたボールねじナット54などによって構成されている。すなわち、第1の吸着ヘッド33は、主フレーム32内におけるY方向の一端側であってX方向の中央部にY方向にのみ移動可能に装備され、前記第2方向駆動装置51によってY方向に往復動させられる。
前記主フレーム32の後部には、図3に示すように、X方向に延びるガイドレール55と、このガイドレール55に移動自在に支持されたスライダ56とからなるX方向のスライド機構を介して二つの副フレーム57,58がそれぞれX方向に移動自在に設けられている。前記ガイドレール55は、主フレーム32の後壁42に固定され、スライダ56は副フレーム57,58の後述するX方向延在部57a,58aに固定されている。
前記二つの副フレーム57,58は、図3、図6および図7に示すように、主フレーム32の後壁42と平行にX方向と上下方向とに延びるX方向延在部57a,58aと、このX方向延在部57a,58aのX方向の一端からY方向であって前記後壁42とは反対側へ延びるY方向延在部57b,58bとによってそれぞれ断面L字状に形成されている。これらの副フレーム57,58のうち図3において左側に位置する第1の副フレーム57のY方向延在部57bは、X方向延在部57aの左側の端部に接続されている。一方、図3において右側に位置する第2の副フレーム58のY方向延在部58bは、X方向延在部58aの右側の端部に接続されている。
前記二つの副フレーム57,58のY方向延在部57b,58bには、図6に示すように、第2、第3の吸着ヘッド34,35を副フレーム57,58とともにX方向に移動させるための第1方向駆動装置61がそれぞれ設けられている。これらの第1方向駆動装置61は、主フレーム32の左側壁43または右側壁44に軸線方向がX方向を指向するように取付けられたモータ62と、このモータ62の出力軸62aに設けられたボールねじ軸63と、このボールねじ軸63に螺合する状態で前記Y方向延在部57b,58bに固定されたボールねじナット64などによって構成されている。
二つの副フレーム57,58のうち図3において左側に位置する第1の副フレーム57を駆動する第1方向駆動装置61のモータ62は、図3に示すように、主フレーム32の左側壁43から左側方に突出するように取付けられ、他方の第2の副フレーム58を駆動する第1方向駆動装置61のモータ62は、主フレーム32の右側壁44から右側方に突出するように取付けられている。
前記第1の副フレーム57のY方向延在部57bにおける主フレーム32の左側壁43とは反対側には、図3および図7に示すように、Y方向に延びるガイドレール65と、このガイドレール65に移動自在に支持されたスライダ66とからなるY方向のスライド機構67を介して第2の吸着ヘッド34がY方向に移動自在に装着されている。
一方、第2の副フレーム58のY方向延在部58bにおける主フレーム32の右側壁44とは反対側には、図3に示すように、Y方向に延びるガイドレール68と、このガイドレール68に移動自在に支持されたスライダ69とからなるY方向のスライド機構70を介して第3の吸着ヘッド35がY方向に移動自在に装着されている。これら二つのスライド機構67,70のガイドレール65,68は、第2、第3の吸着ヘッド34,35に固定され、スライダ66,69はY方向延在部57b,58bに固定されている。
前記第1の副フレーム57のX方向延在部57aと、第2の副フレーム58のX方向延在部58aとには、図7および図8に示すように、第2、第3の吸着ヘッド34,35をY方向に移動させるための第2方向駆動装置71がそれぞれ設けられている。
これらの第2方向駆動装置71は、副フレーム57,58のX方向延在部57a,58aに軸線方向がY方向を指向するように取付けられたモータ72と、このモータ72の出力軸72aに設けられたボールねじ軸73と、このボールねじ軸73に螺合する状態で第2または第3の吸着ヘッド34,35に固定されたボールねじナット74などによって構成されている。前記二つのモータ72,72は、主フレーム32の後壁42に形成された開口部42a(図7参照)を通り主フレーム32から後方に突出している。前記開口部42aは、第2、第3の吸着ヘッド34,35とともに前記モータ72がX方向に移動するときにこのモータ72と後壁42との干渉を避けるためのものである。
すなわち、第2の吸着ヘッド34と第3の吸着ヘッド35とは、主フレーム32の内側にX方向とY方向とにそれぞれ移動自在に装備され、前記第1方向駆動装置61によって主フレーム32に対してX方向に往復動させられるとともに、前記第2方向駆動装置71によって主フレーム32に対してY方向に往復動させられる。この実施の形態においては、上述した第1方向駆動装置61と、第2方向駆動装置51,71とによって、本発明でいう第3の駆動装置が構成されている。
第1〜第3の吸着ヘッド33〜35は、図4、図8および図10に示すように、前記第2方向駆動装置51,71のボールねじナット54,74が取付けられた吸着ヘッド本体81と、この吸着ヘッド本体81に上下方向(以下においてはZ方向という)のスライド機構82を介して昇降自在に支持された昇降部材83と、この昇降部材83の下端部に取付けられた吸着ノズル84などを備えている。
前記Z方向のスライド機構82は、吸着ヘッド本体81に上下方向に延びるように固定されたガイドレール85と、このガイドレール85に昇降自在に支持されかつ昇降部材83に固定されたスライダ86とから構成されている。
前記吸着ヘッド本体81は、主フレーム32をZ方向に貫通する長さに形成されており、昇降部材83を昇降させるためのZ方向駆動装置91を備えている。このZ方向駆動装置91は、吸着ヘッド本体81の上端部に軸線が下方を指向する状態で取付けられたモータ92と、このモータ92の出力軸92aに接続されたボールねじ軸93と、このボールねじ軸93に螺合する状態で昇降部材83に固定されたボールねじナット94などによって構成されている。
前記昇降部材83は、吸着ノズル84をZ方向の軸線回りに回転自在に支持しており、この吸着ノズル84を前記軸線回りに回転させるための回転駆動装置95と、吸着ノズル84から空気を吸引するための空気吸引用パイプ96(図10参照)とを備えている。前記回転駆動装置95は、昇降部材83における吸着ノズル84の上方の部位に軸線が下方を指向するように設けられたモータ97によって吸着ノズル84を回転させる構成が採られている。
このように構成された第1〜第3の吸着ヘッド33〜35は、図3に示すように、吸着ノズル84がX方向に一列に並ぶように主フレーム32に装備されている。詳述すると、第1の吸着ヘッド33は、主フレーム32の前部であってX方向の中央部に前壁41から後方に延びるように設けられている。第2の吸着ヘッド34と第3の吸着ヘッド35とは、主フレーム32の後部であってX方向の両側部に後壁42から前方に延びるようにそれぞれ設けられている。
第1〜第3の吸着ヘッド33〜35をこのように主フレーム32に装着することによって、3個の吸着ノズル84の相互の間隔を第1方向駆動装置61によって変えることができるとともに、各吸着ノズル84の主フレーム32に対するY方向の位置を第2方向駆動装置51,71によって変えることができる。すなわち、この実施の形態による表面実装機1においては、吸着ノズル84どうしの間隔を多数のテープフィーダー12の設置間隔と一致させることができるから、3本の吸着ノズル84によって一度に電子部品11を吸着することができる。
吸着ノズル84に電子部品11を吸着したときの吸着ノズル84に対する電子部品11の位置は、主フレーム32に設けられた部品認識用カメラ36(図3、図4および図11参照)により電子部品11を下方から撮像し、画像処理によって検出する。
部品認識用カメラ36は、図3、図4、図11および図12に示すように、主フレーム32の右側壁44から右方(図11や図12においては左方)に突出するとともに軸線がX方向を指向する状態で前記右側壁44に支持されたモータ101と、このモータ101の出力軸101aに設けられたボールねじ軸102と、このボールねじ軸102に螺合するボールねじナット103が固定された移動部材104と、この移動部材104に取付けられたカメラ本体105とから構成されている。
前記移動部材104は、X方向に延びるガイドレール106(図11参照)と、このガイドレール106に移動自在に支持されたスライダ107とからなるX方向のスライド機構108によって主フレーム32の下端部にX方向へ移動自在に支持されている。このスライド機構108は、図3に示すように、移動部材104が第2の吸着ヘッド34より外側(左側)の位置と、第3の吸着ヘッド35より外側(右側)の位置との間で移動できるように形成されている。また、前記移動部材104は、図11に示すように、多数の照明用LED109を備え、撮影時には、吸着ノズル84に吸着された電子部品11に下方から光を照射するように構成されている。
カメラ本体105は、リニアセンサやエリアセンサなどの撮像素子(図示せず)を備え、図4に示すように、Y方向に延びるように移動部材104に取付けられている。この部品認識用カメラ36による電子部品11の撮像は、吸着ノズル84に電子部品11が吸着されている状態で前記モータ101を有するボールねじ式の駆動装置110によって移動部材104をX方向に移動させながら、移動部材104内に設けられたミラー(図示せず)を介して吸着ノズル84側を下方から見上げるようにして行われる。
この部品認識用カメラ36によって検出された電子部品11の吸着位置ずれは、前記第1方向駆動装置61と第2方向駆動装置51,71の駆動により各吸着ノズル84の位置を変えることによって修正する。第1の吸着ヘッド33に設けた吸着ノズル84において生じた吸着位置ずれは、第2方向駆動装置51により第1の吸着ヘッド33をY方向に移動させるとともに、ヘッドユニット4,5をX方向駆動装置27によってX方向に移動させることによって修正する。また、第1の吸着ヘッド33において、電子部品11がZ方向の軸線回りに回されたような状態で吸着されている場合は、回転駆動装置95により吸着ノズル84を回転させることによって上記回転方向の位置ずれを修正する。
第2の吸着ヘッド34と第3の吸着ヘッド35とに設けた吸着ノズル84で生じた吸着位置ずれは、前記ヘッドユニット4,5のX方向への移動量を加算した状態で第1方向駆動装置61により第2,第3の吸着ヘッド34,35をX方向に移動させ、かつ第2方向駆動装置71によって第2,第3の吸着ヘッド34,35をY方向に移動させることによって修正する。また、第2および第3の吸着ヘッド34,35において、電子部品11がZ方向の軸線回りに回されたような状態で吸着されている場合は、回転駆動装置95により吸着ノズル84を回転させることによって上記回転方向の位置ずれを修正する。
この表面実装機1においては、上述した第1方向駆動装置61と第2方向駆動装置51,71とによって3本の吸着ノズル84の相互の間隔と、各吸着ノズル84の主フレーム32に対するY方向の位置とを変えることができるから、吸着ノズル84毎に電子部品11をプリント配線板9の所定の実装位置に位置決めすることができる。すなわち、この表面実装機1では、電子部品11を3本の吸着ノズル84によってプリント配線板9に同時に実装することができる。
この実施の形態における部品認識カメラ36は、図3、図4および図11に示すように、主フレーム32の下面に取り付け、第1のヘッドユニット4や第2のヘッドユニット5がX方向に移動中でも停止していても、またどの位置にあっても、モータ101の駆動により、吸着された部品の認識を可能とするものである。一方、図12に示すように、部品認識用カメラ36を支持部材14の下面に取り付けることもできる。
図12に示す部品認識用カメラ36は、支持部材14の一方の第1の枠部15にX方向のスライド機構111を介して支持されている。このスライド機構111は、第1の枠部15に固定されたガイドレール112と、このガイドレール112に移動自在に支持されかつ移動部材104に固定されたスライダ113とによって構成されている。この形態を採るに当たって、モータ101は、図示していないブラケットによって第1の枠部15に支持、固定されている。これによると、同様、第1のヘッドユニット4や第2のヘッドユニット5をX方向に移動中モータ101を駆動して部品認識用カメラ36をX方向に移動させることで、相対速度を高める場合には短時間に部品認識が可能となる。なお、部品認識用カメラ36を支持部材14の下面に取り付ける場合、固定することでスライド機構111やモータ101が不要になる分、部品認識用カメラ36を軽量化することができる。
上述したように構成された表面実装機1においては、平面視において額縁状に形成された支持部材14の一対の第1の枠部15(X方向ガイドレール25)にヘッドユニット4,5の前後方向の両端部が移動自在に支持されている。このため、ヘッドユニット4,5の重量によって支持部材14に曲げモーメントが作用することはないか、作用したとしても無視できるほど小さくなる。
したがって、この実施の形態による表面実装機1は、第1〜第3の吸着ヘッド33〜35を水平方向に移動させるための第1方向駆動装置61および第2方向駆動装置51,71や、部品認識用カメラ36などを装備していることから従来の表面実装機1に較べてヘッドユニット4,5の重量が増大しているにもかかわらず、電子部品11の実装ミスが発生することはなく、電子部品11をプリント配線板9に高い精度で実装することができる。
この実施の形態による表面実装機1は、支持部材14の第2の枠部16に、Y方向駆動装置21のボールねじナットを有する連結部材24が取付けられている。このため、Y方向駆動装置21を支持部材14に接続するに当たって、支持部材14の第1の枠部15上に位置するX方向駆動装置27との干渉を避けることができる。したがって、この表面実装機1によれば、支持部材14にY方向駆動装置21を接続するに当って、支持部材14を大型化することなくY方向駆動装置21用の取付スペースを広くとることができるから、支持部材14をコンパクトに形成することができる。
この実施の形態による表面実装機1のヘッドユニットは、一つの支持部材14にX方向ガイドレール25の延在方向に並ぶように2台装備され、各ヘッドユニット毎にX方向駆動装置27が設けられている。このため、この表面実装機1によれば、2台のヘッドユニット4,5を電子部品11がプリント配線板9に正しく実装されるように装備することができるから、2台のヘッドユニット4,5により実装を行うことにより実装効率がより一層向上する。
この実施の形態による表面実装機1は、第1方向駆動装置61と第2方向駆動装置51,71とを備えており、第1〜第3吸着ヘッド33〜35どうしの間隔を変えることができるとともに、ヘッドユニット4,5に対する第1〜第3の吸着ヘッド33〜35のY方向の位置を変えることができる。このため、この表面実装機1は、全ての吸着ヘッド33〜35において同時に電子部品11を吸着し、全ての吸着ヘッド33〜35において同時に電子部品11をプリント配線板9に実装することができる。
(第2の実施の形態)
本発明に係る電子部品移載装置は、図13に示すように、ICハンドラーに適用することができる。
図13は本発明に係る電子部品移載装置を装備したICハンドラーの構成を示す平面図である。同図において前記図1〜図12によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は適宜省略する。
図13に示すICハンドラー200は、基台201の一端部(図13においては右側の端部)に設けられた複数の検査用ソケット202と、基台201に設けられた4台のパレット用昇降テーブル203と、これらの昇降テーブル203と前記検査用ソケット202との間に設けられた部品認識カメラ204と、基台201の上方でヘッドユニット4,5をX方向とY方向とに移動させるための移動装置205などを備えている。
前記検査用ソケット202は、図示していない電子部品に対して電気的な検査を行うためのもので、電子部品が一つずつ装填されるように構成されている。
前記パレット用昇降テーブル203は、多数の電子部品を収納した複数のパレット206〜209を上下方向に重ねた状態で支持するとともに、これらのパレット206〜209を昇降させることができるように構成されている。
4台の昇降テーブル203のうち、図13において最も右側に位置する昇降テーブル203は、未検査の電子部品が収納されたパレット206が装填され、図13においてこの昇降テーブル203の左側に隣接する昇降テーブル203は、検査後に良品であると判定された電子部品を収納するためのパレット207が装填されている。さらに、この昇降テーブル203の左隣に位置する昇降テーブル203は、検査後に不良品であると判定された電子部品を収納するためのパレット208が装填され、最も左側に位置する昇降テーブル203は、空のパレット209が装填されている。この最も左側に位置する昇降テーブル203には、未検査の電子部品が全て搬出されたパレット206が後述するパレット移動用ヘッド210によって移載される。
前記部品認識カメラ204は、電子部品を下方から撮像し、吸着ノズル84に対する電子部品の位置を画像処理によって検出するためのものである。
前記移動装置205は、基台201上でY方向に延びる一対のY方向ガイドレール211,211と、このY方向ガイドレール211に両端部が移動自在に支持された支持部材14と、この支持部材14をY方向に往復動させるボールねじ式のY方向駆動装置(図示せず)とを備えている。
前記Y方向ガイドレール211には、支持部材14の他に、パレット移動用ヘッド210がY方向に移動自在に装着されている。このパレット移動用ヘッド210は、未検査の電子部品が無くなったパレット206を吸着し、空パレット用昇降テーブル203に移動させるとともに、良品用パレット207や不良品用パレット208が電子部品で満たされた場合にこれらのパレット207,208の上に空パレット用昇降テーブル203から空のパレット209を移載するためのもので、パレットを上方から吸着するための吸着ノズル212を備えている。昇降テーブル203は、このようなパレットの移動に連動し、最も上にあるパレットの高さを一定に保つように構成されている。
この実施の形態によるヘッドユニット4,5は、そのY方向の両端部が支持部材14にX方向へ移動自在に支持されており、図示していない第1の駆動装置によってX方向に往復動させられる。また、このヘッドユニット4,5は、第1の実施の形態を採る場合でいう第2または第3の吸着ヘッド44,45と同等の構造の吸着ヘッド213をそれぞれ1本ずつ装備している。すなわち、この吸着ヘッド213は、吸着ノズル84をヘッドユニット4,5に対してX方向とY方向とに移動させるとともに昇降させ、かつ上下方向の軸線回りに回転させることができるように構成されている。
このように構成されたICハンドラー200においては、ヘッドユニット4,5に設けられた吸着ヘッド213によってパレット206の未検査の電子部品を2個同時に吸着し、これらの電子部品を部品認識カメラ204によって撮像し、吸着位置の補正を行った後に検査用ソケット202に同時に装填することができる。この電子部品は、検査終了後に吸着ヘッド213によって良品用パレット207または不良品用パレット208に移載される。
この実施の形態によるICハンドラー200においては、ヘッドユニット4,5の両端部が支持部材14に支持されているから、支持部材14に曲げモーメントが作用することはないか、作用したとしても無視できるほど小さくなる。このため、電子部品を検査用ソケット202により一層正確に装填することができる。この実施の形態によるICハンドラー200は、複数の電子部品をパレット206で同時に吸着し、検査用ソケット202に同時に装填することができるから、装填ミスを起こすことがないことと相俟って、検査効率が高いものとなる。
本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の構成を示す平面図である。 本発明に係る表面実装機の構成を示す側面図である。 ヘッドユニットの構成を示す平面図である。 ヘッドユニットの側面図である。 第3の駆動装置の構成を示す断面図である。 第3の駆動装置の構成を示す断面図である。 第3の駆動装置の構成を示す断面図である。 吸着ヘッドの縦断面図である。 本発明に係る表面実装機1の斜視図である。 ヘッドユニットの一部を拡大して示す斜視図である。 部品認識用カメラの構成を示す斜視図である。 部品認識用カメラを支持部材に装着した形態を示す図である。 本発明に係る電子部品移載装置を装備したICハンドラーの構成を示す平面図である。
符号の説明
2…基台、4,5…ヘッドユニット、13…Y方向ガイドレール、14…支持部材、15…第1の枠部、16…第2の枠部、21…Y方向駆動装置、22…ボールねじ軸、24…連結部材、25…X方向ガイドレール、27…X方向駆動装置、32…主フレーム、33…第1の吸着ヘッド、34…第2の吸着ヘッド、35…第3の吸着ヘッド、57,58…副フレーム、61…第1方向駆動装置、51,71…第2方向駆動装置、84…吸着ノズル、200…ICハンドラー、205…移動装置、213…吸着ヘッド。

Claims (13)

  1. 基台の上方において、互いに離間して水平方向に配置される一対の第1のガイドレールと、
    両端部がそれぞれ前記第1のガイドレールに移動自在に支持されるヘッドユニットと、
    前記一対の第1のガイドレールに挟まれたヘッドユニットの中間部に昇降可能に支持された吸着ヘッドと、
    前記ヘッドユニットを前記第1のガイドレールに沿って往復動させる第1の駆動装置と、
    前記吸着ヘッドをヘッドユニットに対して昇降させる昇降装置とを備え、
    電子部品を吸着ノズルで吸着し、前記第1の駆動装置によりヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、電子部品を所定位置へ移載する電子部品移載装置。
  2. 請求項1記載の電子部品移載装置において、
    基台の上に水平方向に延びるように一対の第2のガイドレールを設け、
    第1のガイドレールを配置した支持部材を、その両端部をそれぞれ前記第2のガイドレールに移動可能に支持させ、
    前記第1のガイドレールの延在方向と第2のガイドレールの延在方向とを交差させ、
    前記支持部材を前記第2のガイドレールに沿って往復動させる第2の駆動装置を備え、
    電子部品を吸着ノズルで吸着し、第1の駆動装置と第2の駆動装置とによりヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、電子部品を所定位置へ移載する電子部品移載装置。
  3. 請求項2記載の電子部品移載装置において、
    支持部材は、平面視において第2のガイドレールと交差する方向に延びる一対の第1の枠部と、この第1の枠部の間に位置する第2の枠部とによって額縁状に形成され、
    第1のガイドレールは、前記第1の枠部にそれぞれ設けられ、
    ヘッドユニットは、平面視において前記支持部材の内側に位置付けられている電子部品移載装置。
  4. 請求項3記載の電子部品移載装置において、
    第2の駆動装置は、第2のガイドレールと平行に延びるボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合するボールねじナットとを有するボールねじ機構によって構成され、
    前記ボールねじナットは、支持部材の第2の枠部に取付けられている電子部品移載装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のうちいずれか一つに記載の電子部品移載装置において、
    ヘッドユニットは、一つの支持部材に第1のガイドレールの延在方向に並ぶ状態で2台装備され、
    第1の駆動装置は、各ヘッドユニット毎に設けられている電子部品移載装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の電子部品移載装置において、
    ヘッドユニットは複数の吸着ヘッドを有し、
    これらの吸着ヘッドのうち少なくとも一つの吸着ヘッドを水平方向に移動させ、他の少なくとも一つの吸着ヘッドに対する距離を変化させる第3の駆動装置を装備している電子部品移載装置。
  7. 請求項6記載の電子部品移載装置において、
    第3の駆動装置は、吸着ヘッドを第2のガイドレールの延在方向に移動させる第2方向駆動装置により構成される電子部品移載装置。
  8. 請求項7記載の電子部品移載装置において、
    ヘッドユニットは、吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置を備え、
    第2のガイドレールの延在方向に移動可能な少なくとも一つの吸着ヘッドの内の、少なくとも一つの吸着ヘッドを、前記第1方向駆動装置により第1のガイドレールの延在方向にも移動可能とした電子部品移載装置。
  9. 請求項6記載の電子部品移載装置において、
    第3の駆動装置は、吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置により構成される電子部品移載装置。
  10. 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の電子部品移載装置において、
    ヘッドユニットは、複数の吸着ヘッドを有し、
    これらの吸着ヘッドのうち少なくとも一つの吸着ヘッドを第2のガイドレールの延在方向に移動させる第2方向駆動装置と、少なくとも一つの吸着ヘッドを第1のガイドレールの延在方向に移動させる第1方向駆動装置とからなる第3の駆動装置を装備し、
    この第1方向駆動装置により、第1のガイドレールの延在方向に移動可能な吸着ヘッドを、他の少なくとも一つの吸着ヘッドとの距離を変化可能とするとともに、前記第2方向駆動装置により、第2のガイドレールの延在方向に移動可能な吸着ヘッドを、他の少なくとも一つの吸着ヘッドとの距離を変化可能とした電子部品移載装置。
  11. 請求項9または請求項10記載の電子部品移載装置において、
    第1のガイドレールの延在方向に移動可能な少なくとも一つの吸着ヘッドの内の、少なくとも一つの吸着ヘッドを、前記第2方向駆動装置により第2のガイドレールの延在方向にも移動可能とした電子部品移載装置。
  12. 請求項1ないし請求項11のうちいずれか一つに記載の電子部品移載装置は、
    基台上に電子部品を供給する部品供給部を備え、電子部品を吸着ノズルで吸着し、ヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降することで、基台上に配置されるプリント配線板上の所定位置へ電子部品を移載実装する表面実装機を構成する電子部品移載装置。
  13. 請求項1ないし請求項11のうちいずれか一つに記載の電子部品移載装置は、
    基台上に未検査の電子部品を供給する未検査部品供給部と、検査済みの電子部品を受け取る検査済み品受け部とが配置され、未検査部品を吸着ノズルで吸着し、ヘッドユニットを所定位置まで移動するとともに、昇降装置により吸着ノズルを下降させることで、基台上所定位置に配置された検査ソケットに未検査部品を移載するとともに、検査を終えた後検査済み品を吸着ノズルにより検査済み品受け部に移動させるICハンドラーを構成する電子部品移載装置。
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