JP2010003740A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気の供給などの様々なコストを抑えつつ、部品実装時における塵や帯電による悪影響を抑制することができるようにする。
【解決手段】圧縮空気をエジェクタ４２に供給して発生させた負圧によって、電子部品吸着ノズル１に部品を吸着し、基板上に順次実装していく。負圧を発生させた後の、エジェクタ４２の排気側の圧縮空気を、該圧縮空気を再利用する機器に導くことで、該圧縮空気が有効活用される（符号５２、５５、５１、５４、５３の順の経路）。又、前記排気側の圧縮空気を、直接大気に放出する空気圧回路の経路を備え、安定した圧縮空気の排気が可能になる（符号５２、５０、８の順の経路）。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮空気をエジェクタに供給して発生させた負圧によって、ノズルに部品を吸着し、基板上に順次実装していく電子部品実装装置に係り、特に、圧縮空気の供給などの様々なコストを抑えつつ、部品実装時における塵や帯電による悪影響を抑制することができる電子部品実装装置に関する。

図８は、従来の電子部品実装機における電子部品吸着ノズルに負圧を供給するための空気圧回路である。

この図において、４１は、電子部品実装機に圧縮空気を供給する供給源、４２は電子部品吸着ノズル１に負圧を供給するためのエジェクタを示す。４４、４５はいずれも切換弁を示し、切換弁４４が作動するとエジェクタ４２に圧縮空気が供給され、エジェクタ４２で負圧が発生し、電子部品吸着ノズル１に負圧供給される。又、切換弁４５が作動すると電子部品吸着ノズル１から直接圧縮空気が排出される。

又、エアフィルタ４６は、電子部品吸着ノズル１から吸引されてしまったゴミなどを集塵するために設けられている。４７は、エジェクタ４２で発生した負圧の圧力を測定する為に設けられた圧力スイッチ、４８は、エジェクタの排気のために設けられたサイレンサを示し、エジェクタ４２の排気は該サイレンサ４８を通して空気中に放出される。

なお、特許文献１では、その図１に示されるように、エジェクタ（空気圧機器）１４への給気が、第１及び第２モータ（電気アクチュエータ）１６及び１８を空冷するようにしている。これにより、モータの発熱問題を回避し、低コストでコンパクトな電子部品実装装置を提供するようにしている。

又、特許文献２では、その図６に示されるように、部品吸着用のエジェクタ真空ポンプ２６を用いて、清掃専用のポンプを用いることなく、吸着ノズル２１を清掃するようにしている。

特開２００３−１７４２８９号公報（図１） 特開２００５−１９１４６５号公報（図６）

しかしながら、図８の従来例において、電子部品吸着ノズル１により、多様な吸着面の形状をもつ様々な電子部品を吸着し、高速で搬送するためには、部品の十分な吸引力が必要であり、エジェクタ４２から電子部品吸着ノズル１に供給される負圧には、高い圧力が求められ、その流量も多くなる。このためには、該エジェクタ４２において、供給する圧縮空気の流量が多くなり、排出される圧縮空気も、大きめの空気流量になる。

更に、エジェクタ４２は、電子部品実装装置のヘッド部に配置されるため、小型軽量である必要がある。小型軽量のエジェクタ４２により、高い負圧の圧力を供給するためには、往々にして、エジェクタ４２に供給する圧縮空気の流量は大きくなり、該エジェクタ４２で発生する排気流量が大きくなる。この排気は、空気中に放出されるだけで、流量が大きい割に使用用途が無いという問題がある。

なお、特許文献１は、エジェクタ４２の給気をモータ冷却に利用するものであり、特許文献２は清掃用に別途圧縮空気を供給するものであり、これら特許文献はいずれも、エジェクタ４２の排気を利用するものではない。

本発明は、前記従来の問題点を解決するためのもので、圧縮空気の供給などの様々なコストを抑えつつ、部品実装時における塵や帯電による悪影響を抑制することができる電子部品実装装置を提供することを課題とする。

本発明は、圧縮空気をエジェクタに供給して発生させた負圧によって、ノズルに部品を吸着し、基板上に順次実装していく電子部品実装装置において、負圧を発生させた後のエジェクタの排気側の圧縮空気をして、再利用する機器に導く空気圧回路の経路と、直接大気に放出する空気圧回路の経路との、いずれか一方の経路を有効にする切り替え手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

ここで、前記排気側で、且つ、前記空気圧回路のいずれよりも上流側に設けた、エジェクタからの排気時に弁が開かれるチェック弁と、該チェック弁から前記再利用機器に至る経路に介在させるアキュムレータ・タンクと、を更に備えることができる。

又、前記排気側で、且つ、前記空気圧回路のいずれよりも上流側で、圧縮空気の圧力又は流量を検出する手段を更に設け、該検出結果に応じ、前記切り替え手段を制御することができる。

又、前記再利用機器を、１つ以上の、除電器又は除塵器とすることができる。

本発明によれば、従来空気中に放出するだけであった、電子部品を吸着するための負圧を発生するためのエジェクタの圧縮空気の排気を、他の目的に再利用することができる。再利用する排気の流量や圧力が変動する場合には、該変動に応じて、再利用する排気を制御することもでき、部品吸着に問題を生じることはない。又、例えば、除電器又は除塵器に用いる場合には、再利用する排気の流量や圧力が変動しても、その影響は極限られており、問題とはならない。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された実施形態の電子部品実装装置を斜め上方より見た斜視図である。又、図２は、本実施形態の制御関係のハードウェア構成を示すブロック図である。

この電子部品実装装置２０では、基板１９を中央に配置し、図中において左下側にフィーダ１４が配置されている。又、フィーダ１４では、符号１８の位置において、装着ヘッド１１の電子部品吸着ノズル１がチップ部品３を吸着する。該装着ヘッド１１には、電子部品吸着ノズル１又該電子部品吸着ノズル１をθ軸方向に回転させるθ軸駆動機構が、本実施形態では４つ、Ｘ軸方向の直列配列で設けられている。

又、装着ヘッド１１は、Ｘ軸モータ２１が装着されたＸ軸機構部１２によりＸ軸方向の、Ｙ軸モータ２２が装着されたＹ軸機構部１３によりＹ軸方向の軸移動がなされる。又、該装着ヘッド１１に内蔵される、Ｚ軸モータ２３が装着されたＺ軸機構部によりＺ軸方向の、θ軸モータ２４が装着されたθ軸駆動機構によりθ軸方向の軸移動がなされる。更に、装着ヘッド１１に取り付けられた電子部品吸着ノズル１は、バキューム機構２５（図２）によりチップ部品３を吸着する。

本実施形態において、該バキューム機構２５には、供給される圧縮空気を用いて負圧を発生させるエジェクタ４２、該負圧により部品を吸着する電子部品吸着ノズル１、種々の切換え弁その他が含まれ、これらについては、第１実施形態〜第５実施形態それぞれについて、図３〜図７を用いて後述する。

該装着ヘッド１１には、θ軸に直交する特定方向の、電子部品吸着ノズル１に吸着されているチップ部品３の断面長さを測定するためのレーザ認識装置３４（図２）が取り付けられている。

又、電子部品実装装置においては、電子部品吸着ノズル１に吸着されているチップ部品３を下方から撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１５、基板の基準マークを上方から撮像するＣＣＤカメラ１５ａが設けられている。

図２に示すように、これらＣＣＤカメラ１５、１５ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２７ｃ及びメモリ２７ｂを有する画像認識装置２７が内蔵する、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器２７ａに接続されている。該画像認識装置２７は、ＣＣＤカメラ１５、１５ａによって撮影されるチップ部品３や基準マークの、寸法や中心位置の測定や、θ軸を中心とするチップ部品３の回転角を測定するビジョン・カメラ・センサリング・システム（ＶＣＳ）を構成している。該画像認識装置２７は、コントローラ３２からの指示を、記憶装置２６を介して受ける。

このコントローラ３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を内蔵し、キーボード２８、マウス２９、画面表示装置３０が接続されている。該画面表示装置３０は、画像認識装置２７にも接続されている。又、該コントローラ３２は、前述したＸ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２、Ｚ軸モータ２３、θ軸モータ２４、バキューム機構２５、レーザ認識装置３４、記憶装置２６が接続されている。

バキューム機構２５には、種々の切換え弁が含まれ、これらは、このように接続されるコントローラ３２によって制御される。これついては、第１実施形態〜第５実施形態それぞれについて、図３〜図７を用いて後述する。

図３は、本発明が適用された第１実施形態を示す空気回路図である。

本実施形態では、前述の従来例に対して、エジェクタ４２の排気側に、まず、切換弁５１を含む、該エジェクタ４２の排気（圧縮空気）を再利用するための空気圧回路の経路を備えている。加えて、該排気側に、サイレンサ４８を介し、排気される圧縮空気を大気に放出するための、切換弁５０を含む空気圧回路の経路を備えている。該経路では、圧縮空気を利用する機器は経由せず、エジェクタ４２の排気は直接大気に放出される。

又、エジェクタ４２の排気側で、且つ、これら２つの空気圧回路のいずれよりも上流側には、エジェクタからの排気時に弁が開かれるチェック弁５２が設けられ、又、該排気の圧縮空気の圧力又は流量を検出するための手段として、圧力スイッチ４９が設けられている。該圧力スイッチ４９は圧力を検出するものであるが、空気流量計などの検出手段であってもよい。

本実施形態において、エジェクタ４２の排気（圧縮空気）を再利用するための機器は、除電器５３である。該除電器５３（エアパージ式のイオナイザ）を作動させる場合には切換弁５１を開く。該除電器５３から排出される空気は除電効果を持ち、このような空気を、電子部品吸着ノズル１や、これに吸着する電子部品、電子部品吸着ノズル１が接近する電子部品実装基板などに吹付けることにより、除電効果を得ることができる。

又、該除電器５３には、チェック弁５２、圧力スイッチ４９、空気圧や空気流量の変動を抑制するためのアキュムレータ・タンク５５、空気流量を加減調整するための可変絞り弁５４を経由して、エジェクタ４２の排気が供給される。

なお、５３は、除電器に限らず、除塵器など、外部から供給される圧縮空気や空気流を利用して作動する空気排出機能をもつ機器であればよい。又、切換弁５１から除電器５３までの間には、エアフィルタを設けてもよい。アキュムレータ・タンク５５及び可変絞り弁５４は、いずれも必要に応じて設置すればよく、なくても構わない。可変絞り弁５４は、固定絞り弁であってもよい。

本実施形態では、切換弁５１を開くことで、エジェクタ４２の排気は、除電器５３に導かれ、再利用される。この際、可変絞り弁５４により空気流量が加減調整され、アキュムレータ・タンク５５により空気圧や空気流量の変動が抑制される。

又、電子部品吸着ノズル１にエジェクタ４２から負圧を供給する際であって、切換弁５１を閉じている場合、あるいは、切換弁５１を開いていてもエジェクタ４２の排気の流量が不十分で排気効率が低下する場合、本実施形態では、切換弁５０を開くようにする。これにより、エジェクタ４２の排気は、サイレンサ４８を介して直接大気に放出されることになり、エジェクタ４２の排気流量を増加させることができる。

例えば、電子部品吸着ノズル１にエジェクタ４２から負圧を供給する際であって、圧力スイッチ４９が所定以上の圧力を検出したり、該圧力スイッチ４９に代えて設置される空気流量検出手段が所定以下の空気流量を検出したりする場合には、本実施形態では、切換弁５０を開くことにより、エジェクタ４２の排気を、サイレンサ４８を介して直接大気に放出する。

なお、電子部品吸着ノズル１により部品を吸着しない場合でも、切換弁４４を開くことで、除電器５３を作動させることができる。このように切換弁４４を開いて電子部品吸着ノズル１に負圧が供給されても、通常問題は生じない。しかしながら、除電器５３を作動させる場合は、電子部品吸着ノズル１により部品を吸着する場合であることが多く、従って、エジェクタ４２から供給される負圧も、該エジェクタ４２から排気される圧縮空気も、有効活用される。

なお、切換弁５０及び切換弁５１は、少なくとも一方は開かれるように制御される。又、例えば、サイレンサ４８を介して直接大気に放出させる経路に設けられる切換弁５０は、開かれるべき時に不用意に閉じると、電子部品吸着ノズル１に供給される負圧の圧力が下がり、場合によっては吸着部品を電子部品吸着ノズル１から落下させるおそれがある。このため、この切換弁５０は、ソレノイドが非励磁の場合、弁が開かれるものが用いられている。

図４は、本発明が適用された第２実施形態を示す空気回路図である。

本実施形態は、前述の第１実施形態の圧力スイッチ４９を、空気流量計５６に代えたものである。該空気流量計５６は、エジェクタ４２の排気側で、且つ、チェック弁５２の上流側に設けている。

本実施形態では、切換弁４４を開き、電子部品吸着ノズル１により部品を吸着する際、空気流量計５６で検出される排気流量が一定値を下回った場合には、切換弁５０を開くように制御している。これにより、エジェクタ４２から排気され、空気流量計５６を流れる圧縮空気の流量が一定値を上回るように制御される。

図５は、本発明が適用された第３実施形態を示す空気回路図である。

本実施形態は、前述の第２実施形態において、除電器５３を複数備えるようにしている。又、それぞれの除電器５３に個別に、可変絞り弁５４及び切換弁５１を設けるようにしたものである。これらの除電器５３それぞれから排出される除電用の空気は、装着ヘッド１１に設けられる複数の電子部品吸着ノズル１の、それぞれの先端に向けられ、あるいはこれら電子部品吸着ノズル１が接近する、吸着対象の部品や、吸着された部品を搭載する基板上の搭載箇所に向けられるようにしてもよい。

続いて、図６は、本発明が適用された第４施形態を示す空気回路図である。更に、図７は、本発明が適用された第５施形態を示す空気回路図である。

この第４実施形態は、前述の第１実施形態の構成を複数備え、複数の電子部品吸着ノズル１それぞれに対して備えるようにしたものである。又、この第５本実施形態は、該第４実施形態において、除電器５３を１つとしたものである。

本発明が適用された実施形態の電子部品実装装置を斜め上方より見た斜視図 上記実施形態の制御関係のハードウェア構成を示すブロック図 本発明が適用された第１実施形態を示す空気回路図 本発明が適用された第２実施形態を示す空気回路図 本発明が適用された第３実施形態を示す空気回路図 本発明が適用された第４実施形態を示す空気回路図 本発明が適用された第５実施形態を示す空気回路図 従来の電子部品実装機における電子部品吸着ノズルに負圧を供給するための空気圧回路

符号の説明

１…電子部品吸着ノズル
３…チップ部品
１１…装着ヘッド
１１ａ…吸着ノズル
２５…バキューム機構
４１…供給源
４２…エジェクタ
４４、４５、５０、５１…切換弁
４６…エアフィルタ
４７…圧力スイッチ
４８…サイレンサ
４９…圧力スイッチ
５２…チェック弁
５３…除電器（エアパージ式のイオナイザ）
５４…可変絞り弁
５５…アキュムレータ・タンク
５６…空気流量計

Claims (4)

1. 圧縮空気をエジェクタに供給して発生させた負圧によって、ノズルに部品を吸着し、基板上に順次実装していく電子部品実装装置において、
   負圧を発生させた後のエジェクタの排気側の圧縮空気をして、再利用する機器に導く空気圧回路の経路と、
   直接大気に放出する空気圧回路の経路との、
   いずれか一方の経路を有効にする切り替え手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記排気側で、且つ、前記空気圧回路のいずれよりも上流側に設けた、エジェクタからの排気時に弁が開かれるチェック弁と、
   該チェック弁から前記再利用機器に至る経路に介在させるアキュムレータ・タンクと、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記排気側で、且つ、前記空気圧回路のいずれよりも上流側で、圧縮空気の圧力又は流量を検出する手段を更に設け、
   該検出結果に応じ、前記切り替え手段を制御するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装装置。
4. 前記再利用機器が、１つ以上の、除電器又は除塵器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子部品実装装置。

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