JP2011108794A - 部品実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装機の省スペース化とノズルステーションの大型化とを両立させる。
【解決手段】コンベア１５の上方に、複数の交換用の吸着ノズルを保管するノズルステーション２２が設けられている。ノズルステーション２２は、固定ノズルステーション２３と可動ノズルステーション２４とに分割され、固定ノズルステーション２３は、部品吸着・実装動作時の装着ヘッド１９（吸着ノズル）の移動範囲と重ならない位置に配置され、可動ノズルステーション２４は、部品吸着・実装動作時の装着ヘッド１９の移動範囲（Ｘ・Ｙ全ストローク範囲又は干渉回避動作可能なエリア）と重なる位置に配置されている。部品吸着・実装動作時に、可動ノズルステーション２４を装着ヘッド１９の移動範囲と重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、吸着ノズルユニット２１の自動交換時に、可動ノズルステーション２４をノズル交換位置に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸着ノズルの部品吸着・実装動作時の移動範囲が交換用の吸着ノズルを保管するノズルステーションと重なる可能性のある部品実装機に関する発明である。

多くの品種の部品を実装可能な部品実装機でも、１つの吸着ノズルで吸着可能な部品の品種（サイズ、形状、重量等）は限られるため、１つの回路基板に多くの品種の部品を実装する場合や、生産を切り替える場合に、部品実装機の装着ヘッドに保持する吸着ノズルを交換する必要がある場合がある。このため、従来より、特許文献１（特開２００３−１０１２９２号公報）、特許文献２（特開２００６−３１９１６８号公報）、特許文献３（特開２００８−３００４５９号公報）等に記載されているように、部品実装機の空きスペースに、交換用の吸着ノズルを保管するノズルステーションを設け、装着ヘッドをＸＹロボットでノズルステーションへ移動させて、当該装着ヘッドに保持する吸着ノズルを自動交換できるようにしたものがある。

特開２００３−１０１２９２号公報 特開２００６−３１９１６８号公報 特開２００８−３００４５９号公報

上記特許文献１〜３の部品実装機の構成では、部品供給フィーダ、基板搬送コンベア、ノズルステーション、パーツカメラなどが本体ベースに平面的に配置されているため、装着ヘッドに保持した吸着ノズルが、前記フィーダの部品吸着位置と前記装着位置との間を往復する際、Ｘ・Ｙ全ストロークに渡り、干渉制限がないことにより、余計な回避動作を行う必要がなく、実際に必要な移動距離も最短であり、かつ移動スピードも理想的な運動曲線を用いることができるため、実装時間の短縮に繋がる。

しかしながら、前記装着ヘッドのＸ・Ｙ全ストローク範囲内が、前記各構成装置に全て占められた場合、新たに装置（例えばノズルステーション）を配置しようとした際には、新たなスペースを確保する必要がある。つまり、前記Ｘ・Ｙ全ストロークを延長せざるを得ず、延いては部品実装機の大型化に繋がる。

部品実装機の大型化を回避する手法として、前記Ｘ・Ｙ全ストローク範囲において、部品吸着・装着（最大基板エリア）に支障がなく、かつ前記装着ヘッドが回避すれば実装が可能なエリアに追加しなければならない装置をＺ方向に重ねて配置することで、装着ヘッドの干渉回避動作は必要ではあるものの、部品実装機の大型化は回避可能である。

しかし、この構成では、装着ヘッドの干渉回避動作が必要であるため、その分、実装時間が長くなるという欠点がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品実装機の省スペース化と実装時間の短縮とを両立できるようにすることである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に保持する装着ヘッドと、前記装着ヘッドをＸＹ方向に移動させるＸＹロボットと、交換用の吸着ノズルを保管するノズルステーションと、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装する回路基板を搬送するコンベアと、部品を供給するフィーダとを備え、前記フィーダで供給される部品を前記吸着ノズルで吸着する部品吸着位置と前記吸着ノズルで吸着した部品を回路基板に実装する部品実装位置との間を往復移動する部品吸着・実装動作時の前記吸着ノズルの移動範囲の一部に前記ノズルステーションの少なくとも一部が重なるように構成された部品実装機において、前記ノズルステーションの少なくとも部品吸着・実装動作時の前記吸着ノズルの移動範囲と重なる部分を移動可能な可動ノズルステーションとして構成すると共に、前記吸着ノズルの部品吸着・実装動作時に前記可動ノズルステーションを前記吸着ノズルの移動範囲と重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、前記吸着ノズルの自動交換時に前記可動ノズルステーションを前記ノズル交換位置に移動させる駆動手段を備えた構成としたものである。

この構成では、ノズルステーションの少なくとも一部を可動ノズルステーションとし、吸着ノズルの部品吸着・実装動作時に可動ノズルステーションを吸着ノズルの移動範囲（Ｘ・Ｙ全ストローク範囲又は干渉回避動作可能なエリア）と重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、吸着ノズルの自動交換時に可動ノズルステーションをノズル交換位置に移動させるようにしたので、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルの移動範囲とノズルステーションの存在範囲が重なる構成であっても、部品吸着・実装動作時に可動ノズルステーションを吸着ノズルの移動範囲外に退避させることで、部品吸着・実装動作時に吸着ノズルが可動ノズルステーションと干渉することを防止できる。これにより、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルの移動範囲とノズルステーションの存在範囲が重なる構成を採用することが可能となり、部品実装機の省スペース化とノズルステーションの大型化と実装時間の短縮とを全て実現することができる。

この場合、請求項２のように、装着ヘッドのＸ・Ｙ全ストローク範囲において、部品吸着・装着に支障がある領域（例えば部品吸着部、最大基板エリア上）に可動ノズルステーションをＺ方向に重ねて配置するようにしても良い。この構成でも、部品吸着・実装動作時に可動ノズルステーションを吸着ノズルの移動範囲外（Ｘ・Ｙ全ストローク範囲外又は干渉回避動作可能なエリア外）の退避位置へ退避させることで、部品吸着・実装動作時に吸着ノズルが可動ノズルステーションと干渉することを防止でき、部品実装機を小型化できる。

更に、請求項３のように、可動ノズルステーションが前記退避位置に退避している状態で可動ノズルステーションに保管する吸着ノズルを部品実装機カバー内のエリアから入れ替え可能に構成しても良い。このようにすれば、部品吸着・実装動作中に、退避位置に退避している可動ノズルステーションに対して、部品吸着・実装動作を止めずに、吸着ノズルを入れ替えることが可能となり、生産性を向上できる。

図１は本発明の一実施例を示す部品実装機の平面図である。 図２はノズルステーションの主要部の斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて部品実装機の概略構成を説明する。
部品実装機の本体ベース１１のＹ方向両側に、それぞれ多数のテープフィーダ等のフィーダ１２をセットしたフィーダユニット１３が設けられ、両側のフィーダユニット１３の間に、回路基板をＸ方向に搬送するコンベア１５が設けられている。

このコンベア１５の上方にＸＹロボット１６が配置されている。このＸＹロボット１６は、コンベア１５と平行に設けられたＸスライドガイド（図示せず）上に、回路基板の搬送方向（Ｘ方向）に移動するＸスライド１８が設けられ、このＸスライド１８にＹ方向に移動するＹスライド（図示せず）を介して装着ヘッド１９が設けられている。この装着ヘッド１９の下面部には、吸着ノズルが組み付けられた吸着ノズルユニット２１（図２参照）が交換可能に吸着保持される。これにより、部品吸着・実装動作時には、ＸＹロボット１６によって、フィーダ１２で供給される部品を吸着ノズルで吸着する部品吸着位置と吸着ノズルで吸着した部品を回路基板に実装する部品実装位置との間を吸着ノズルユニット２１（装着ヘッド１９）が往復移動する。ＸＹロボット１６には、吸着ノズルに吸着した部品を撮像する２台のパーツカメラ２８，２９が設けられている。

コンベア１５の搬入側（又は搬出側）の上方には、複数の交換用の吸着ノズルユニット２１を保管するノズルステーション２２がＹ方向に延びるように設けられている。このノズルステーション２２の一部は、部品吸着位置と部品実装位置との間を往復移動する部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲とＺ方向に重なるように配置されている。この場合、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲は、Ｘ・Ｙ全ストローク範囲又はノズルステーション２２との干渉を回避できるエリア（干渉回避動作可能なエリア）である。

このノズルステーション２２は、固定された固定ノズルステーション２３と、移動可能な可動ノズルステーション２４とに分割され、固定ノズルステーション２３は、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲と重ならない位置に配置され、複数の交換用の吸着ノズルユニット２１を保管する複数の保管穴２５が例えばＹ方向に一例に形成されている。

これに対し、可動ノズルステーション２４は、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲とＺ方向に重なる位置に配置され、少なくとも１つの交換用の吸着ノズルユニット２１を保管できるように構成されている。部品吸着・実装動作時に、可動ノズルステーション２４を吸着ノズルユニット２１の移動範囲と重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、吸着ノズルユニット２１の自動交換時に、可動ノズルステーション２４をノズル交換位置に移動させた後、ＸＹロボット１６によって装着ヘッド１９をノズルステーション２２に移動させて、該装着ヘッド１９に保持されている吸着ノズルユニット２１をノズルステーション２２の空いている保管穴２５内に保管し、他の保管穴２５に保管されている吸着ノズルユニット２１を装着ヘッド１９に吸着保持させる。

図１の構成例では、吸着ノズルユニット２１のＸ・Ｙ全ストローク範囲において、部品吸着・装着に支障がある領域（例えば部品吸着部、最大基板エリア上）に可動ノズルステーション２４をＺ方向に重ねて配置した構成となっている。この構成でも、部品吸着・実装動作時に可動ノズルステーション２４を吸着ノズルユニット２１の移動範囲外（Ｘ・Ｙ全ストローク範囲外又は干渉回避動作可能なエリア外）に移動させることで、部品吸着・実装動作時に吸着ノズルユニット２１が可動ノズルステーション２４と干渉することを防止できる。

更に、本実施例では、可動ノズルステーション２４が前記退避位置に退避している状態で可動ノズルステーション２４に保管する吸着ノズルユニット２１を部品実装機カバー内のエリアから入れ替え可能に構成されている。

図２に示すように、可動ノズルステーション２４を支持する支持台２７には、可動ノズルステーション２４を駆動する駆動手段としてシリンダ２６が設けられ、このシリンダ２６によって可動ノズルステーション２４をノズル交換位置と退避位置との間をスライド移動させるように構成されている。

尚、本実施例では、固定ノズルステーション２３の片側のみに可動ノズルステーション２４を設けているが、固定ノズルステーション２３の両側に可動ノズルステーション２４を設けても良い。或は、ノズルステーション全体を可動ノズルステーションとして構成し、ノズルステーション全体をノズル交換位置と退避位置との間を移動させるようにしても良い。
また、ノズルステーションをコンベア１５の搬入側と搬出側の両方にそれぞれ設置した構成としても良い。

以上説明した本実施例によれば、ノズルステーション２２の少なくとも一部を可動ノズルステーション２４とし、部品吸着・実装動作時に、可動ノズルステーション２４を部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲（Ｘ・Ｙ全ストローク範囲又は干渉回避動作可能なエリア）とＺ方向に重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、吸着ノズルユニット２１の自動交換時に可動ノズルステーション２４をノズル交換位置に移動させるようにしたので、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲とノズルステーション２２の存在範囲がＺ方向に重なる構成であっても、部品吸着・実装動作時に可動ノズルステーション２４を吸着ノズルユニット２１の移動範囲外に退避させることで、部品吸着・実装動作時に吸着ノズルユニット２１が可動ノズルステーション２４と干渉することを防止できる。これにより、部品吸着・実装動作時の吸着ノズルユニット２１の移動範囲とノズルステーション２２の存在範囲がＺ方向に重なる構成を採用することが可能となり、部品実装機の省スペース化とノズルステーション２２の大型化と実装時間の短縮とを全て実現することができる。

しかも、本実施例では、ノズルステーション２２を、固定ノズルステーション２３と可動ノズルステーション２４とから構成したので、従来構成の部品実装機でも、従来のノズルステーション（固定ノズルステーションに相当）の片側又は両側に可動ノズルステーションを増設することで、容易に本発明を実施することが可能であり、本発明を低コストで実施できる利点もある。

また、本実施例では、可動ノズルステーション２４が退避位置に退避している状態で可動ノズルステーション２４に保管する吸着ノズルユニット２１を部品実装機カバー内のエリアから入れ替え可能に構成しているため、部品吸着・実装動作中に、退避位置に退避している可動ノズルステーション２４に対して、部品吸着・実装動作を止めずに、吸着ノズルユニット２１を入れ替えることが可能となり、生産性を向上できる。

尚、本発明は、図１及び図２に示した構成に限定されず、例えば、ノズルステーションに吸着ノズルユニットを複数列又は千鳥状に配置するようにしても良く、また、可動ノズルステーションの移動方式をスライド方式から回動方式に変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能である。

１１…本体ベース、１２…フィーダ、１５…コンベア、１６…ＸＹロボット、１９…装着ヘッド、２１…吸着ノズルユニット、２２…ノズルステーション、２３…固定ノズルステーション、２４…可動ノズルステーション、２５…保管穴、２６…シリンダ（駆動手段）

Claims (3)

1. 部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に保持する装着ヘッドと、前記装着ヘッドをＸＹ方向に移動させるＸＹロボットと、交換用の吸着ノズルを保管するノズルステーションと、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装する回路基板を搬送するコンベアと、部品を供給するフィーダとを備え、前記フィーダで供給される部品を前記吸着ノズルで吸着する部品吸着位置と前記吸着ノズルで吸着した部品を回路基板に実装する部品実装位置との間を往復移動する部品吸着・実装動作時の前記吸着ノズルの移動範囲の一部に前記ノズルステーションの少なくとも一部が重なるように構成された部品実装機において、
   前記ノズルステーションの少なくとも部品吸着・実装動作時の前記吸着ノズルの移動範囲と重なる部分を移動可能な可動ノズルステーションとして構成すると共に、前記吸着ノズルの部品吸着・実装動作時に前記可動ノズルステーションを前記吸着ノズルの移動範囲と重なるノズル交換位置から当該移動範囲外の退避位置へ退避させ、前記吸着ノズルの自動交換時に前記可動ノズルステーションを前記ノズル交換位置に移動させる駆動手段を備えていることを特徴とする部品実装機。
2. 前記可動ノズルステーションは、前記装着ヘッドのＸ・Ｙ全ストローク範囲において、部品吸着・装着に支障がある領域にＺ方向に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記可動ノズルステーションが前記退避位置に退避している状態で前記可動ノズルステーションに保管する吸着ノズルを部品実装機カバー内のエリアから入れ替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装機。

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