JP2012054497A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置稼動時の外観振動と床振動を低減した電子部品実装装置を提供することである。
【解決手段】部品供給装置３から電子部品を取り出し、該電子部品を基板ＰＲに装着する装着ヘッド６と、該装着ヘッド６を該基板ＰＲと平行な２次元面上を移動させるビーム１Ａを有する電子部品装着装置５０Ａにおいて、前記ビーム１Ａを設置された上架台１００と、該上架台１００を支える下架台２００と、前記上架台１００と外下架台２００との間に防振機構１５０とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品を基板に装着する電子部品装着装置に係り、特に振動を低減した電子部品装着装置に関する。

電子部品装着装置は、例えば、複数の吸着ノズルを有する装着ヘッドによって、部品供給装置から電子部品を吸着して取り出し、プリント基板に装着する装置である。装着ヘッドは、ｘ方向に延びるビーム（以後ｘビームという）に設置されたｘ方向に動くことが出来る可動子に取り付けられ、ｘビームは、ｙ方向に延びるビーム（以後ｙビームという）に設置されたｙ方向に動くことの出来る可動子に取り付けられる。各可動子はホストコンピュータからの指令によって、リニアモータあるいはパルスモータによって所望の位置に移動し、装着ヘッドが部品の吸着あるいは装着を行う。

電子装置（電子機器）は多機能化しており、プリント基板に装着されて電子装置に組み込まれる電子部品の数も増加している。したがって、一定時間にどの程度の数および種類の部品をプリント基板に装着出来るかが、電子装置のコストに大きく影響し、また電子部品装着装置の性能の指標となる。

一定時間により多くの数および種類の部品をプリント基板に装着するためには、部品供給装置から電子部品を取り出し、プリント基板に装着を行う、装着ヘッドの移動を速くすることが必要である。しかし、装着ヘッドの移動を速くすることで、装着ヘッドの移動により装置に加わる力は大きくなる。このような電子部品装着装置としては特許文献１がある。

特開２００９−２３８８２９号公報

しかしながら、電子部品装着装置の稼動時（装着ヘッドの移動時）には、装着ヘッドの移動に関わるｘビームとｙビームの駆動により、振動が発生する。従来の電子部品装着装置はボルト結合などで装置各部が固定されているため、発生した振動が装置全体に伝播し易い。その結果、装置全体で揺れるため、目に見える外観の振動が大きくなってしまう。また装置全体が揺れることで振動が床に伝播し、床振動の増加につながる。そして、前記したように、装着ヘッドの移動を速くすることで装置に加わる力が増加し、発生する振動はさらに大きくなる。
この装置外観の振動と床振動は、装置稼動時に目視および体感できてしまうため、作業者（顧客）に悪い印象や不快感などを与えるおそれがある。

従って、本発明の目的は、装置稼動時の外観振動と床振動を低減した電子部品実装装置を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、電子部品供給装置から電子部品を取り出し、該電子部品を基板に装着する装着ヘッドと、該装着ヘッドを該基板と平行な２次元面上を移動させるビームを有する電子部品装着装置において、前記ビームを設置された上架台と、該上架台を支える下架台と、前記上架台と外下架台との間に防振機構とを有することを第１の特徴とする。

また、本発明は、前記防振機構が、上部プレートと、下部プレートと、該上部プレートと該下部プレートの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する圧縮強度減衰部材と、該圧縮強度減衰部材の周囲に設けられた圧縮コイルバネとを有することを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、前記圧縮強度減衰部材が高弾性樹脂であることを第３の特徴とする。

また、本発明は、前記圧縮コイルバネが複数設けられていることを第４特徴とする。
さらに、本発明は、記防振機構が、前記移動によって発生する前記２次元方向の振動を減衰させる２次元方向防振機構を有することを第５の特徴とする。

また、本発明は、前記２次元方向防振機構が、上部プレートと、下部プレートと、該上部プレートと該下部プレートとの間に設けられた中間プレートと、該中間プレートと前記上部プレートとの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する第１の圧縮強度減衰部材と、該第１の圧縮強度減衰部材の周囲に一定方向の振動を減衰する第１の減衰部材と、前記中間プレートと前記下部プレートとの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する第２の圧縮強度減衰部材と、該第２の圧縮強度減衰部材の周囲に前記一定方向と垂直方向の振動を減衰する第２の減衰部材とを有することを第６の特徴とする。

さらに、本発明は、前記第１の減衰部材と前記第２の減衰部材が、バネまたは平行に複数もけられた円柱状のコロであることを第７の特徴とする。
また、本発明は、前記上架台には前記基板を搬送する基板コンベア(搬送装置）が設置されていることを第８の特徴とする。

本発明によれば、装置稼動時の外観振動と床振動を低減した電子部品実装装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態の電子部品装着装置の平面図である。 図１に示す電子部品装着装置をＡ方向から見た第１の実施形態の電子部品装着装置の側面図である。 図１に示す電子部品装着装置をＢ方向から見た第１の実施形態の電子部品装着装置の正面図である。 本発明の防振機構の第１の実施例を示した図である。 本発明の防振機構の第２の実施例を示した図である。 図１に示す電子部品装着装置をＡ方向から見た第２の実施形態の電子部品装着装置の側面図である。 図１に示す電子部品装着装置をＢ方向から見た第２の実施形態の電子部品装着装置の正面図である

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
(電子部品装着装置の第１の実施形態)
図１は本発明の電子部品装置５０の第１の実施形態の電子部品装着装置５０Ａの平面図である。電子部品装着装置５０Ａの紙面の上下両側に、部品供給装置３が配置されている。部品供給装置３は、フィーダベース３Ａと複数の部品供給ユニット３Ｂとから構成されている。フィーダベース３Ａは電子部品装着装置５０Ａの本体に取り付けられる。各部品供給ユニット３Ｂは、電子部品が収納された供給テープを有している。供給テープに収納された電子部品が装着ヘッド６の吸着ノズル５によって取り出されると供給テープがフィードされ、次の電子部品が取り出し可能となる。

装着ヘッド６には、電子部品を吸着するための吸着ノズル５が円周上に１２本取り付けられている。これらの吸着ノズルはノズル回転モータによって回転し、各吸着ノズルに目的とする電子部品を吸着する。
装着ヘッド６内には、基板認識カメラ８が設置され、後に装着ヘッド６が基板の上方に移動した時にプリント基板ＰＲの基準点を認識し、このプリント基板ＰＲの基準点を基に電子部品をプリント基板ＰＲに装着する位置が決められる。装着ヘッド６のこれらの部品がヘッドカバーによって覆われ、ヘッドカバーの外側には、図１には図示しないバンパーが設置されている。バンバーには２個のヘッドが衝突した場合に衝撃を和らげる目的でセットされている。

図１は２個の装着ヘッド６の各々上側の部品供給ユニット３Ｂおよび下側の部品供給ユニット３Ｂからの電子部品を吸着している図である。この状態において、装着ヘッド６は、吸着ノズルを回転することによって１２個の部品を吸着することができる。
部品供給装置３とプリント基板ＰＲとの間には部品認識カメラ１０が設置されている。部品認識カメラ１０の撮像部は図１の紙面下側に配置されており、吸着ノズル５に吸着された電子部品の状態を認識する。部品認識カメラ１０は、１２個の吸着ノズルに吸着された電子部品の状態を１度に認識することができる。電子部品の吸着状態に異常が存在したまま、その電子部品をプリント基板ＰＲに装着すると、装着不良が生じる。従って、部品認識カメラ１０によって部品の吸着異常が発見された場合は、排出箱１２に電子部品を排出する。
このようにして、装着ヘッド６はプリント基板コンベア７を有する搬送装置２によって搬送されてきたプリント基板ＰＲに電子部品を装着する。

装着ヘッド６は部品供給装置３で電子部品を吸着し、搬送されてきたプリント基板ＰＲに装着するためには、図１に示すＸＹ平面上を高速に移動する必要がある。次に、装着ヘッド６の移動機構について説明する。
電子部品装着装置の両側には、ｙ方向に延びるｙビーム１Ａ、１Ｂが形成されている。左右のｙビーム１Ａ、１Ｂにはｙ可動子９が設置されている。ここで、ｙビーム１Ａ、１Ｂには、固定子が設置され、この固定子とｙ可動子９とでリニアモータが形成される。従って、このリニアモータによって、ｙ可動子９はｙビーム１Ａ、１Ｂ上をｙ方向に自在に動くことができる。左右のｙ可動子９にはｘ方向に延びるｘビーム４Ａ、４Ｂの端部が設置されている。ｘビーム４Ａ、４Ｂには、ｘ可動子１１が設置されている。ここで、ｘビーム４Ａ、４Ｂには、固定子が設置され、この固定子とｘ可動子１１とでリニアモータが形成される。従って、このリニアモータによって、ｘ可動子１１はｘビーム４Ａ、４Ｂ上を自在に動くことができる。ｘ可動子１１には装着ヘッド６が取り付けられている。
ｙ可動子９はｙビーム１Ａ、１Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。また、ｘ可動子１１はｘビーム４Ａ，４Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。ｙ可動子９およびｘ可動子１１にはリニアエンコーダが取り付けられ、各可動子の位置情報をサーボ系にフィードバックする。

以上に説明したｘビームとｙビームの駆動により、装着ヘッド６は高速に移動する。このｘビームとｙビームの駆動により、加振力が発生し、電子部品装着装置５０Ａに振動を発生させる。

図２は図１に示す電子部品装着装置５０ＡをＡ方向から見た第１の実施形態の電子部品装着装置５０Ａの側面図である。図３は図１に示す電子部品装着装置５０ＡをＢ方向から見た第１の実施形態の電子部品装着装置の正面図である。図２、図３に示すように、本実施形態における電子部品装着装置５０Ａは、上架台１００と下架台２００に分割される。
上架台１００には、図２、図３に示すように、電子部品装着装置５０Ａとして本質的な機構であるｙビーム１Ａ（１Ｂ:図１参照)と、ｘビーム４Ｂ(４Ａ：図１参照)と、ｘビーム４Ｂ(４Ａ）に取り付けられている装着ヘッド６と、搬送装置２等が設置されている。一方、下架台２００には、図２に示すように、ＣＰＵを含む電装装置２０、サーボ機構３０、装着ヘッド６に取り付けている吸着ノズル５を動作させるための真空ポンプ４０等が設置されている。
上架台１００と下架台２００の間には防振機構１５０が設けられ、振動源であるｙビーム１Ａ（１Ｂ)と、ｘビーム４Ｂ(４Ａ)から上架台１００に伝播してきた振動を減衰させて下架台２００に伝える。

以上説明した電子部品装着装置の第１の実施形態によれば、上架台１００と下架台２００の間で振動が減衰することで、電子部品装着装置の高さを調節する台座部調整ボルト２１１、台座２１０を介して床に伝播する振動を抑制し、床振動も低減できる電子部品装着装置を提供できる。
また、以上説明した電子部品装着装置の第１の実施形態によれば、電子部品装着装置５０Ａ全体が足元から大きく揺れる状態を防止できるので、目視および体感による作業者への悪い印象や不快感などをなくすことができる電子部品装着装置を提供できる。

さらに、以上説明した電子部品実装装置５０の第１の実施形態によれば、装着ヘッド６とプリント基板コンベア７の固定部(図示せず)に固定されたプリント基板ＰＲとが、振動を共有できるので電子部品の装着を安定して行なうことができる。
この観点からすれば、部品供給ユニット３Ｂを搭載しているフィーダベース３Ａも上架台１００に固定するようにしてもよい。なお、６０は電子部品を内蔵している供給テープの巻回したリールである。

（防振機構１５０の第１の実施例）
以下、この振動を抑制する防振機構の第１の実施例を説明する。
図４は、本発明の防振機構１５０の第１の実施例１５０Ａを示したものである。図４(ａ)は防振機構１５０Ａの外観上面図である。図４(ｂ)は防振機構１５０Ａの内部構造側面図であり、図４(ｃ)は図４(ｂ)の状態の防振機構１５０Ａをカバー１５２で覆った状態を示す図である。
第１の実施例の防振機構１５０Ａは、上部プレート１５１ｕと下部プレート１５１ｄの間の中心部に、減衰材でありしかも圧縮強度を有する圧縮強度減衰部材１５３を設け、その周囲を複数圧縮コイルバネ１５４で囲んだものである。勿論一つの圧縮コイルバネで圧縮強度減衰部材１５３を囲んでもよい。
なお、圧縮強度減衰部材としては高弾性樹脂(例えばゴムまたはウレタン)などが上げられる。

上記に説明した防振機構１５０の第１の実施例１５０Ａによれば、電子部品装着装置５０の第１の実施形態の効果を奏することができる防振機構を提供できる。

（防振機構１５０の第２の実施例）
図５は、本発明の防振機構１５０の第２の実施例１５０Ｂを示したものである。ｘビームとｙビームの駆動による振動は、装着ヘッド５が図１の紙面上、即ちＸＹ平面を移動するために起こり、その主振動は成分ＸＹ平面方向に発生する。第２の実施例は、この点に着目した２次元方向防振機構である。図５(ａ)は第２の防振機構１５０Ｂの外観上面図である。図５(ｂ)は防振機構１５０Ｂの内部構造側面図である。図５(ｃ)は図５（ｂ）から９０度ずれた位置における防振機構１５０Ｂの内部構造側面図であり、図５(ｄ)は、図５(ｂ)、図５(ｃ)の状態の防振機構１５０Ｂをカバー１５４で覆った状態を示す図である。

第２の実施例の防振機構(２次元方向防振機構)１５０Ｂは、上部プレート１５１ｕと、下部プレート１５１ｄと、上部プレート１５１ｕと下部プレート１５１ｄとの間に設けられた中間プレート１５１ｍとを有する。また、防振機構１５０Ｂは、上部プレート１５１ｕと中間プレート１５１ｍとの間の中心部に減衰材であり、しかも圧縮強度を有する圧縮強度減衰部材１５３を設け、その圧縮強度減衰部材１５３の周囲に、Ｙ方向の減衰部材として、図１のＸ方向に細長いコロ１５５を複数平行に設けている。さらに、防振機構１５０Ｂは、同様に、中間プレート１５１ｍと下部プレート１５１ｄとの間の中心部に減衰材でありしかも圧縮強度を有する圧縮強度減衰部材１５３を設け、その圧縮強度減衰部材１５３の周囲に、Ｘ方向の減衰部材として、図１のＹ方向に細長いコロ１５５を複数平行に設けている。この防振機構により、ｘビーム４Ａ、４Ｂとｙビーム１Ａ、１Ｂの駆動による横振動が、コロ１５５の移動により吸収される。勿論、コロ１５５の代わりにバネを用いてもよい。

この結果、上記に説明した防振機構１５０の第２の実施例１５０Ｂによれば、第１の実施例１５０Ｂと同様に、電子部品装着装置５０の第１の実施形態の効果を奏することができる防振機構を提供できる。
(電子部品装着装置の第２の実施形態)
図６は図１に示す電子部品装着装置５０Ａ(５０)をＡ方向から見た第２の実施形態の電子部品装着装置５０Ｂの側面図である。図７は図１に示す電子部品装着装置５０ＡをＢ方向から見た第２の実施形態の電子部品装着装置５０Ｂの正面図である。第１、第２の電子部品装着装置５０Ａ，５０Ｂの平面図は同じである。また、第１、第２の電子部品装着装置５０Ａ，５０Ｂを構成する要素は同じである。図６には部品供給装置３は省略されている。

第１、第２の電子部品装着装置５０Ａ，５０Ｂの異なる点は、第２の電子部品装着装置５０Ｂでは搬送装置２が下架台２００に固定されている。その他の点は同じである。搬送装置２の下架台２００への固定は、下架台２００と搬送装置２との間に設けた中架台２５０で行なう。勿論、下架台２００と搬送装置２とを固定を、該中架台２５０を第１の実施形態の電子部品装着装置５０Ａで用いた電子部品装着装置の高さを調節する台座部調整ボルト２１１、台座２１０で行なってもよい。
防振機構１５０としては、第１の実施形態で電子部品装着装置５０Ａで説明した第１、第２の防振機構１５０Ａ，１５０Ｂを用いることができる。

以上説明した電子部品装着装置の第２の実施形態によれば、上架台１００と下架台２００の間で振動が減衰することで、電子部品装着装置の高さを調節する台座部調整ボルト２１１、台座２１０を介して床に伝播する振動を抑制し、床振動も低減できる電子部品装着装置を提供できる。
また、以上説明した電子部品装着装置の第２の実施形態によれば、電子部品装着装置５０全体が足元から大きく揺れる状態を防止できるので、目視および体感による作業者への悪い印象や不快感などをなくすことができる電子部品装着装置を提供できる。

以上のように本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１Ａ・１Ｂ…ｙビーム ２…搬送装置
３…部品供給装置 ３Ａ…フィーダベース
３Ｂ…部品供給ユニット、 ４Ａ、４Ｂ…ｘビーム
５…吸着ノズル ６…装着ヘッド
７…プリント基板コンベア ８…基板認識カメラ
９…ｙ可動子 １０…部品認識カメラ
１１…ｘ可動子 １２…排出箱
５０、５０Ａ、５０Ｂ…電子部品供給装置 ６０：リール
１００…上架台 １５０、１５０Ａ、１５０Ｂ…防振機構
１５１ｕ…上プレート １５１ｄ…下プレート
１５１ｍ…中間プレート １５２…カバー
１５３…圧縮強度減衰部材(高弾性樹脂) １５４…コイルばね
１５５…コロ ２００…下架台
２１０…台座 ２１１…台座部調整ボルト
２５０…中架台 ＰＲ…プリント基板。

Claims (10)

1. 部品供給装置から電子部品を取り出し、該電子部品を基板に装着する装着ヘッドと、該装着ヘッドを該基板と平行な２次元面上を移動させるビームを有する電子部品装着装置において、
   前記ビームを設置された上架台と、該上架台を支える下架台と、前記上架台と外下架台との間に防振機構とを有することを特徴とする電子部品装着装置。
2. 前記防振機構は、上部プレートと、下部プレートと、該上部プレートと該下部プレートの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する圧縮強度減衰部材と、該圧縮強度減衰部材の周囲に設けられた圧縮コイルバネとを有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
3. 前記圧縮強度減衰部材は高弾性樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の電子部品装着装置。
4. 前記圧縮コイルバネは複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品装着装置。
5. 前記防振機構は、前記移動によって発生する前記２次元方向の振動を減衰させる２次元方向防振機構を有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
6. 前記２次元方向防振機構は、上部プレートと、下部プレートと、該上部プレートと該下部プレートとの間に設けられた中間プレートと、該中間プレートと前記上部プレートとの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する第１の圧縮強度減衰部材と、該第１の圧縮強度減衰部材の周囲に一定方向の振動を減衰する第１の減衰部材と、前記中間プレートと前記下部プレートとの間の中心部に設けられた減衰材でありしかも圧縮強度を有する第２の圧縮強度減衰部材と、該第２の圧縮強度減衰部材の周囲に前記一定方向と垂直方向の振動を減衰する第２の減衰部材とを有することを特徴とする請求項４に記載の電子部品装着装置。
7. 前記第１の圧縮強度減衰部材と前記第２の圧縮強度減衰部材は高弾性樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の電子部品装着装置。
8. 該第１の減衰部材と前記第２の減衰部材は、バネまたは平行に複数もけられた円柱状のコロであることを特徴とする請求項６に記載の電子部品装着装置。
9. 前記上架台には前記基板を搬送する基板コンベア(搬送装置）が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
10. 前記上架台にはフィーダベースが固定されていることを特徴とする請求項９に記載の電子部品装着装置。

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