JP2008053750A

JP2008053750A - 電子部品実装方法

Info

Publication number: JP2008053750A
Application number: JP2007288380A
Authority: JP
Inventors: Wataru Hidese; 渡秀瀬
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】複数個の電子部品実装装置を用いて基板に作業性よく高速度で電子部品を実装できる電子部品実装方法を提供すること。
【解決手段】基板８の搬送路１１の上方に配設されたＸＹテーブル機構１２、１３によりヘッド部３０をＸ方向やＹ方向に移動させながら、基板８の搬送路１１の側方に設けられた電子部品供給部２０に並設されたパーツフィーダ２１の電子部品Ｐをヘッド部３０のノズル３１の下端部に真空吸着してピックアップし、基板８に移送搭載するようにした電子部品実装方法であって、電子部品Ｐを真空吸着する複数本のノズル３１が平面視してサークル状に配置されたヘッド部３０の相隣る２本のノズル３１の間隔ａと相隣る２つのパーツフィーダ２１の電子部品Ｐの配列ピッチａを等しくし、ヘッド部３０の相隣る２本のノズル３１で相隣る２つのパーツフィーダ２１の電子部品Ｐを同時にピックアップするようにした。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ヘッド部を水平移動させて電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装方法に関するものである。

電子部品実装装置として、移載ヘッドをＸＹテーブル機構によりＸ方向やＹ方向へ水平移動させながら、電子部品供給部に備えられた電子部品を基板に移送搭載するものが知られている。この種電子部品実装装置は、構造が簡単であり、また形状や寸法が異る多品種の電子部品を基板に実装できるという長所を有しているが、移載ヘッドをＸ方向やＹ方向へ長いストローク水平移動させねばならないこともあって、実装速度がやや遅いという短所がある。

上記短所を解消する手段として、電子部品実装装置を複数個並設し、一枚の基板に対してこれらの電子部品実装装置で役割を分担して電子部品を実装することが考えられる。しかしながらこの場合、これらの電子部品実装装置のレイアウトを工夫しないと、広大な設置スペースを必要とし、また必ずしも実装速度はあがらないこととなる。殊に電子部品が実装される基板はしばしば品種変更されるものであり、品種変更があると実装プログラムも変更されることから、基板の品種変更に柔軟に対応できるものでなくてはならない。

したがって本発明は、基板に作業性よく高速度で電子部品を実装できる電子部品実装方法を提供することを目的とする。更に詳しくは、基板の品種変更に柔軟に対応してレイアウトの変更を行うことができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明は、基板の搬送路の上方に配設されたＸＹテーブル機構によりヘッド部をＸ方向やＹ方向へ移動させながら、前記基板の搬送路の側方に設けられた電子部品供給部に並設されたパーツフィーダの電子部品をヘッド部のノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、基板に移送搭載するようにした電子部品実装方法であって、電子部品を真空吸着する複数本のノズルが平面視してサークル状に配置されたヘッド部の相隣る２本のノズルの間隔と相隣る２つのパーツフィーダの電子部品の配列ピッチを等しくし、前記ヘッド部の相隣る２本のノズルで相隣る２つのパーツフィーダの電子部品を同時にピックアップするようにしたものである。

上記構成において、ヘッド部の相隣る２本のノズルで相隣る２つの電子部品供給部の電子部品を同時にピックアップすることにより、電子部品のピックアップに要する時間を短縮し、実装効率を著しく向上できる。

以下、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における電子部品実装装置の外観を示す斜視図、図２は同単位電子部品実装装置の斜視図、図３は同単位電子部品実装装置の側面図、図４は同単位電子部品実装装置の平面図、図５は同ヘッド部の斜視図、図６および図７は同ヘッド部の断面図、図８は同ヘッド部の平断面図、図９は同電子部品実装装置の全体レイアウト図、図１０は同パーツフィーダとヘッド部の平面図、図１１は同ヘッド部によるパーツフィーダの電子部品のピックアップ動作
の説明図、図１２は同電子部品の認識動作の説明図である。

まず、図１を参照して電子部品実装装置の全体構成を説明する。図１において、電子部品実装装置１は、３台の単位電子部品実装装置２を横一列に並設して構成されている。単位電子部品実装装置２はカバーケース３で覆われている。また各単位電子部品実装装置２には警報灯４がそれぞれ２個づつ立設されている。また最上流の単位電子部品実装装置２の左側（上流側）には基板導入部５が設けられている。基板導入部５には基板８を単位電子部品実装装置２へ送り込むためのコンベヤ６が内蔵されている。また基板導入部５上などの適所にはモニタテレビ７が設けられている。モニタテレビ７は、各単位電子部品実装装置２により電子部品を実装中の基板８などを映出する。

図２はカバーケース３を除去した単位電子部品実装装置２を示している。また図３は同側面図、図４は同平面図を示している。図２〜図４において、１０は基台であり、その上面中央には基板８の搬送路１１が設けられている。上記コンベヤ６（図１）は、この搬送路１１に基板８を送り込む。単位電子部品実装装置２は、平面視してＸ方向およびＹ方向に対称な偶数個（本例では４個）のＸＹテーブル機構を備えている。４個のＸＹテーブル機構は同一構造であって、互いに直交するＸ方向の送りねじ１２とＹ方向の送りねじ１３が備えられている。１４は送りねじ１３と平行なＹ方向のガイドレールである。なお搬送路１１による基板８の搬送方向をＸ方向、これに直交する方向をＹ方向とする。

Ｘ方向の送りねじ１２の端部はナット（図示せず）を介してＹ方向の送りねじ１３に連結されている。またＸ方向の送りねじ１２にはナット１６（図３）が螺合しており、ナット１６にはヘッド部３０が装着されている。したがってヘッド部３０は、ＸＹテーブル機構と同じ偶数個備えられている。ヘッド部３０は電子部品を真空吸着するノズル３１を複数本有している。したがってモータ１８が駆動すると送りねじ１２は回転し、ヘッド部３０は送りねじ１２に沿ってＸ方向へ水平移動する。またモータ１９が駆動すると送りねじ１２は送りねじ１３に沿ってＹ方向へ水平移動し、これによりヘッド部３０は同方向へ移動する。すなわち送りねじ１２，１３やモータ１８，１９などは、ヘッド部３０をＸ方向やＹ方向へ水平移動させるためのＸＹテーブル機構を構成している。

基台１０の両側部には電子部品供給部２０が設けられている。電子部品供給部２０にはパーツフィーダとしてテープフィーダ２１が多数個並設されている。パーツフィーダとしては、テープフィーダ２１以外にも、チューブフィーダやバルクフィーダなどが用いられる。電子部品供給部２０と搬送路１１の間には認識ユニット２２が設けられている。ヘッド部３０はＸＹテーブル機構によりＸ方向やＹ方向へ移動しながらテープフィーダ２１に備えられた電子部品をノズル３１の下端部に真空吸着してピックアップし、認識ユニット２２の上方へ移動する。そこで認識ユニット２２により電子部品の位置を光学的に検出した後、ヘッド部３０は基板８の上方へ移動し、電子部品を基板８に搭載する。

図４において、相隣り合う電子部品供給部２０の間には空間Ｔが確保されており、オペレータはこの空間Ｔに入って内部の保守管理を行うようにしている。
図２において、２３は搬送路１１の幅寄せ機構を駆動するためのモータである。基板８の品種変更により基板８の幅寸法が変わるときは、モータ２３を駆動して一方の搬送路１１をＹ方向へ移動させ、搬送路１１の間隔を調整する。

図３において、基台１０にはキャスター２４と接地体２５が設けられている。接地体２５を上昇させてキャスター２４のみを床面に接地させることにより、単位電子部品実装装置２は床面上を移動し、これにより単位電子部品実装装置２のレイアウトを変更する。また接地体２５を床面に接地させると、単位電子部品実装装置２は床面に固定される。

次に図５〜図８を参照してヘッド部３０の構造を説明する。図５〜図７において、３２は箱型の本体部であり、複数本（本例では偶数本として６本）の垂直なシャフト３３が挿通されている。シャフト３３の下端部には電子部品Ｐを真空吸着するノズル３１が設けられている。６本のノズル３１は、平面視してサークル状に配列されている（図８）。各シャフト３３の真上にはシリンダ３４が設けられている。シリンダ３４が作動すると、シャフト３３およびノズル３１は上下動する。すなわちシリンダ３４はノズル３１の上下動手段となっている。６本のノズル３１のうち、ピックアップしようとする電子部品Ｐに最適のノズル３１を選択して使用する。選択されたノズル３１は、シリンダ３４を作動させて下方へ突出する。図７において、左側のノズル３１が選択されて下方へ突出したノズルである。ノズル３１の内部はジョイント３５を介して真空吸引手段（図外）に接続されている。３６は真空吸引路を開閉するためのバルブユニットである。

図５および図６において、本体部３２の背面にはコ字形のフレーム３７が設けられている。フレーム３７には垂直な送りねじ３８が挿通されている。本体部３２にはナット３９が結合されており、ナット３９は送りねじ３８に螺合している。またフレーム３７上には送りねじ３８を回転させるモータ４０が設けられている。したがってモータ４０が駆動して送りねじ３８が回転すると、ナット３９は送りねじ３８に沿って上下動し、本体部３２およびノズル３１も上下動する。すなわち送りねじ３８、ナット３９、モータ４０はノズル３１の上下動手段となっており、ノズル３１を上下動させることにより、パーツフィーダ２１に備えられた電子部品Ｐをノズル３１は真空吸着してピックアップし、またピックアップした電子部品Ｐを基板８に搭載する。

次にノズル３１のθ回転手段を説明する。図５において、本体部３２の側面にはフレーム４１が装着されており、フレーム４１上にはモータ４２が設けられている。図７および図８において本体部３２の内部中央にはギヤ４３が設けられている。６本のシャフト３３にはそれぞれギヤ４４が装着されており、６個のギヤ４４はギヤ４３に係合している。ギヤ４３と同軸的にプーリ４５が設けられており、プーリ４５とモータ４２の回転軸にはタイミングベルト４６が調帯されている。したがってモータ４２が駆動してプーリ４５が回転すると、ギヤ４３およびギヤ４４も回転する。ギヤ４４が回転するとシャフト３３およびノズル３１はその垂直な軸心を中心に回転し、ノズル３１の下端部に真空吸着された電子部品Ｐのθ方向（水平回転方向）の向きを調整する。すなわち、モータ４２、ギヤ４３，４４、プーリ４５、タイミングベルト４６は、ノズル３１のθ回転手段となっている。ギヤ４３は、バックラッシュを解消するために、上下２段ギヤを有するＷギヤ構造となっている。

この電子部品実装装置は上記のような構成より成り、次にその取り扱い動作について説明する。電子部品を実装しようとする基板の品種に応じて、単位電子部品実装装置２を床面上に任意台数並べて電子部品実装装置を構成する。図１および図９に示す例では、３台の単位電子部品実装装置２が横一列に並設されている。図９は、理解しやすいように簡略に作図している。この状態で、３台の単位電子部品実装装置２の搬送路１１は直線上に連続する。図９において、１台の単位電子部品実装装置２は４個のヘッド部３０を備えており、したがって図９に示す例では一枚の基板８に対して合計１２個のヘッド部３０により電子部品の実装が行われる。この場合、３台の単位電子部品実装装置２は、それぞれが分担する電子部品の実装に要する時間がほぼ等しくなるように、電子部品実装プログラムが設定される。また各々の単位電子部品実装装置２の４個のヘッド部３０についても、これらの４個のヘッド部３０が分担する電子部品の実装に要する時間がほぼ等しくなるように、電子部品実装プログラムが設定される。基板８はＸ方向へ段階的に搬送され、電子部品Ｐが実装されていく。図９において、黒く塗りつぶした電子部品Ｐは、各々のヘッド部３０が分担して実装する電子部品Ｐを示している。

各ヘッド部３０は、電子部品供給部２０の上方へ移動して電子部品Ｐをピックアップし、認識ユニット２２の上方を通過した後、電子部品Ｐを基板８に搭載する。まず、図１０、図１１を参照して、ヘッド部３０による電子部品Ｐのピックアップ方法を説明する。

図１０において、Ｐはパーツフィーダ２１の先端部のピックアップ位置まで送られてきた電子部品を示している。図中、ａはパーツフィーダ２１の並設ピッチである。またヘッド部３０には６本のノズル３１をサークル状に配列しているが、このうち、図１０において下側の２本と上側の２本のノズル３１の間隔はａであり、また中２本のノズル３１の間隔はａ×２である。すなわち、ヘッド部３０の偶数本のノズル３１は、互いの間隔がパーツフィーダ２１の電子部品Ｐの配列ピッチａの整数倍（ａ，ａ×２）になっている。

図１１は、パーツフィーダ２１の電子部品Ｐを６本のノズル３１でピックアップする動作を示している。まず、図１１（ａ）に示すように下側の２本のノズル３１で相隣る２つのパーツフィーダ２１の２個の電子部品Ｐをピックアップする。この場合、２本のノズル３１の間隔ａは２つのパーツフィーダ２１の電子部品Ｐのピッチａに等しいので、２本のノズル３１で同時に電子部品Ｐをピックアップできる。

次に図１１（ｂ）に示すように、ヘッド部３０をＹ方向へわずかに移動させ、中２本のノズル３１を２ピッチ（ａ×２）離れた電子部品Ｐの上方へ移動させ、２個の電子部品Ｐを同時にピックアップする。次に図１１（ｃ）に示すようにヘッド部３０を更にＹ方向へわずかに移動させ、同様にして上側の２本のノズル３１で２個の電子部品Ｐをピックアップする。

以上のように、パーツフィーダ２１のピッチやノズル３１の間隔をａもしくは（ａ×２）に設定しているので、２本のノズル３１で同時に２個の電子部品Ｐをピックアップでき、したがって電子部品Ｐのピックアップに要する時間を短縮できる。

パーツフィーダ２１の電子部品Ｐをピックアップしたヘッド部３０は認識ユニット２２の上方へ移動し、電子部品Ｐの認識を行う。次に、図１２を参照して電子部品Ｐの認識方法を説明する。図１２において、本形態の認識ユニット２２はラインセンサを内蔵しており、その上面には画像を取り込むためのスリット孔２２ａが設けられている。ヘッド部３０は認識ユニット２２の上方をＸ方向に移動し、ノズル３１に真空吸着された電子部品Ｐをスキャンニングしてその平面画像を取り込む。図１２では、６個の電子部品Ｐを区別するために、符号Ｐに添字１〜６を付している。

ヘッド部３０がＸ方向に移動することにより、先頭のノズル３１に真空吸着された電子部品Ｐ１の画像が取り込まれる。続いて第２番目の２つのノズル３１に真空吸着された２個の電子部品Ｐ２，Ｐ３の画像が同時に取り込まれ、続いて第３番目の２つのノズル３１に真空吸着された２個の電子部品Ｐ４，Ｐ５の画像が同時に取り込まれ、最後に第４番目のノズル３１に真空吸着された電子部品Ｐ６の画像が取り込まれる。

以上のように、電子部品Ｐ２，Ｐ３および電子部品Ｐ４，Ｐ５はいずれも２個づつ同時に画像が取り込まれるので、都合４回の画像取り込みにより６個の電子部品Ｐ１〜Ｐ６の画像を取り込むことができる。また６本のノズル３１はサークル状に配列されているので、全部（本例では６個）の電子部品Ｐ１〜Ｐ６の画像を取り込むためのスキャンニング距離Ｌを短くすることができる。なおヘッド部として、複数本のノズルを横一列の直線状に配列したものが従来より用いられているが、このようなヘッド部では、すべてのノズルに真空吸着された電子部品の画像を取り込む際のスキャンニング距離は長くなり、その結果画像が潰れるなどして認識精度が低下しやすい。これに対し本ヘッド部３０は、ノズル３１をサークル状に配列しているのでスキャンニング距離Ｌを短くでき、高い認識精度を得
ることができる。

以上説明したように本発明によれば、図１１（ａ）、（ｃ）に示されるように、ヘッド部の相隣る２本のノズルで相隣る２つの電子部品供給部の電子部品を同時にピックアップすることにより、電子部品のピックアップに要する時間を短縮し、実装効率を著しく向上できるので、複数本のノズルを有するヘッド部により電子部品を基板に実装する電子部品実装装置として有用である。

本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の外観を示す斜視図本発明の一実施の形態における単位電子部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態における単位電子部品実装装置の側面図本発明の一実施の形態における単位電子部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態におけるヘッド部の斜視図本発明の一実施の形態におけるヘッド部の断面図本発明の一実施の形態におけるヘッド部の断面図本発明の一実施の形態におけるヘッド部の平断面図本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の全体レイアウト図本発明の一実施の形態におけるパーツフィーダとヘッド部の平面図本発明の一実施の形態におけるヘッド部によるパーツフィーダの電子部品のピックアップ動作の説明図本発明の一実施の形態における電子部品の認識動作の説明図

符号の説明

１電子部品実装装置
２単位電子部品実装装置
８基板
１０基台
１２，１３送りねじ
１８，１９モータ
２０電子部品供給部
２１パーツフィーダ
２２認識ユニット
３０ヘッド部
３１ノズル
Ｐ電子部品

Claims

基板の搬送路の上方に配設されたＸＹテーブル機構によりヘッド部をＸ方向やＹ方向へ移動させながら、前記基板の搬送路の側方に設けられた電子部品供給部に並設されたパーツフィーダの電子部品をヘッド部のノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、基板に移送搭載するようにした電子部品実装方法であって、電子部品を真空吸着する複数本のノズルが平面視してサークル状に配置されたヘッド部の相隣る２本のノズルの間隔と相隣る２つのパーツフィーダの電子部品の配列ピッチを等しくし、前記ヘッド部の相隣る２本のノズルで相隣る２つのパーツフィーダの電子部品を同時にピックアップすることを特徴とする電子部品実装方法。