JP2017054841A - 部品実装装置及び部品実装装置における部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品のサイズに応じて把持部材を短時間で簡単に切り替えることができる部品実装装置及び部品実装装置における部品実装方法を提供する。【解決手段】部品実装装置は、部品を挟み込んで把持する一対のチャック爪３９（第１の把持部材）と、チャック爪３９に着脱自在であり、チャック爪３９に替わって部品を把持するアダプタ（第２の把持部材）と、アダプタ５０を収納するアダプタストッカ２０（把持部材収納手段）と、を備える。アダプタ５０は上面が開口した開口部を有し、アダプタストッカ２０に収納された状態のアダプタ５０の上方からチャック爪３９を下降させて開口部にチャック爪３９が挿入されることにより、チャック爪３９にアダプタ５０を装着する。【選択図】図１７

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装装置及び部品実装装置における部品実装方法に関するものである。

実装分野においては、パーツフィーダ等の部品供給部により供給された部品を把持装置により把持して基板に実装する部品実装装置が知られている。従来、把持装置として、部品の両側から２つの可動片（把持部材）を互いに接近する方向に移動させて部品を把持する構成のものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１に示す可動片は、ウレタンゴム等のキャップ（緩衝部材）で覆われており、これにより部品を傷つけずに把持することができる。

特開平５−３１８３６６号公報

実装対象となる部品のサイズは大小さまざまであり、部品を安定した姿勢で把持するためには当該部品のサイズ、形状、重量等に応じて把持態様を適宜変更することが望ましい。しかしながら、上記従来技術では、部品の把持態様を変更するためには、オペレータが可動片ごと把持装置から取り外して当該部品の把持に適したサイズ・形状を有する可動片と交換する必要があった。そのため、オペレータに多大な作業負担が生じるのみならず、交換作業に長時間を要して生産性が著しく低下するという課題があった。

そこで本発明は、部品のサイズに応じて把持部材を短時間で簡単に切り替えることができる部品実装装置及び部品実装装置における部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記部品を挟み込んで把持する一対の第１の把持部材と、前記第１の把持部材に着脱自在であり、前記第１の把持部材に替わって前記部品を把持する第２の把持部材と、前記第２の把持部材を収納する把持部材収納手段と、を備え、前記第２の把持部材は上面が開口した開口部を有し、前記把持部材収納手段に収納された状態の前記第２の把持部材の上方から前記第１の把持部材を下降させて前記開口部に前記第１の把持部材が挿入されることにより、前記第１の把持部材に前記第２の把持部材を装着する。

本発明の部品実装装置における部品実装方法は、部品を基板に実装する部品実装装置における部品実装方法であって、前記部品実装装置は、前記部品を挟み込んで把持する一対の第１の把持部材と、前記第１の把持部材に着脱自在であり、前記第１の把持部材に替わって若しくは前記第１の把持部材とともに前記部品を把持する第２の把持部材と、前記第２の把持部材を収納する把持部材収納手段と、を備え、前記第２の把持部材は上面が開口した開口部を有し、前記把持部材収納手段に収納された状態の前記第２の把持部材の上方から前記第１の把持部材を下降させて前記開口部に前記第１の把持部材を挿入させることにより、前記第１の把持部材に前記第２の把持部材を装着する把持部材装着工程と、装着された前記第２の把持部材を用いて前記部品を把持して基板に実装する実装工程と、を含む。

本発明によれば、部品のサイズに応じて把持部材を短時間で簡単に切り替えることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の正面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドの正面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドの斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドを構成するチャックユニットの構造説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドを構成するチャックユニットに含まれるチャック爪の斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるチャックユニットを用いた部品の実装動作の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるチャックユニットに含まれるチャック爪に着脱自在なアダプタの斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるチャックユニットに着脱自在なアダプタの斜視図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるチャック爪にアダプタを装着する前の状態を示す図（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるチャック爪にアダプタを装着した状態を示す図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるチャック爪とアダプタの断面図 本発明の一実施の形態におけるアダプタを用いて部品を把持する動作を示す説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるチャックユニットに含まれるチャック爪に着脱自在なアダプタの変形例の構造説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの側面図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの側面図（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの平面図（ｄ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるアダプタストッカの側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるチャック爪にアダプタを装着する動作の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるチャック爪に装着されたアダプタの取り外し動作の説明図 本発明の一実施の形態におけるチャック爪に装着されたアダプタの取り外し動作の説明図

まず図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態における部品実装装置について説明する。部品実装装置１は、基板２に部品３を実装する機能を有する。以下、基板２の水平な搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向、ＸＹ平面に対して垂直な方向をＺ方向と定義する。部品実装装置１が備える基台４の上面には、Ｘ方向に延びた一対の搬送コンベアを備えた基板搬送機構５が設けられている。基板搬送機構５は、基板２を搬送して所定の作業位置に位置決めする。

基板搬送機構５のＹ方向における両側の位置には、部品供給部６が夫々設けられている。前方側（紙面下側）の部品供給部６には、複数のテープフィーダ７がＸ方向に並列した状態で配置されている。図２において、テープフィーダ７は台車８の上方にセットされており、複数の部品３を保持したキャリアテープ９を間欠送りすることで、部品３を所定の部品供給位置に供給する。テープフィーダ７の供給対象としては、０６０３等の微小なチップ部品が挙げられる。

図１において、後方側（紙面上側）の部品供給部６には、複数のテープフィーダ７と、トレイフィーダ１０がＸ方向に並列した状態で配置されている。図２において、トレイフィーダ１０は、パレット（図示省略）に保持された複数のトレイ１１を収納するトレイ収納部１２と、水平方向と上下方向に移動自在に設けられトレイ１１を保持可能なトレイ保持部１３を備えている。トレイ１１には複数の部品３が格納されている。トレイフィーダ１０は、トレイ収納部１２からトレイ保持部１３によってトレイ１１を引き出して、後述する実装ヘッド１７による部品３の取り出し位置まで供給する機能を有している。トレイフィーダ１０の供給対象としては、電解コンデンサのような大型の部品が挙げられる。

図１において、基台４のＸ方向における端部にはＹ軸ビーム１４が設けられており、Ｙ軸ビーム１４には複数のＸ軸ビーム１５がＹ方向に移動自在に設けられている。それぞれのＸ軸ビーム１５には板状のプレート部材１６がＸ方向にスライド自在に装着されており、プレート部材１６には実装ヘッド１７が取り付けられている。Ｙ軸ビーム１４とＸ軸ビーム１５を駆動させることによって、実装ヘッド１７はＸＹ方向に移動することができる。実装ヘッド１７は、テープフィーダ７又はトレイフィーダ１０から部品３を取り出して基板２に実装する機能を有している。

プレート部材１６には、撮像視野を下方に向けた第１の認識カメラ１８が設けられている。第１の認識カメラ１８は、作業位置に位置決めされた基板２に形成された基板マーク（図示省略）等を撮像する。基台４において、基板搬送機構５と部品供給部６との間には、撮像視野を上方に向けた第２の認識カメラ１９と、アダプタストッカ２０が設けられている。第２の認識カメラ１９は、その上方を移動する実装ヘッド１７に保持された部品３を下方から撮像する。アダプタストッカ２０は、後述するアダプタ５０（図８）を収納する。

次に図３を参照して、実装ヘッド１７の構成について説明する。実装ヘッド１７は複数（ここでは３個）の単位ヘッド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから構成される。単位ヘッド１７Ａ，１７Ｂは、ヘッド本体部２１と、ヘッド本体部２１の下端部に装着された吸着ノズル２２を含んで構成される。ヘッド本体部２１には、吸着ノズル２２を水平方向に回転させる回転機構（図示省略）等が内蔵されている。吸着ノズル２２は、ヘッド本体部２１の上方に配置されたノズル昇降機構２３によりＺ方向に移動、すなわち昇降する。吸着ノズル２２は、テープフィーダ７から供給される部品３を吸着によって保持し、基板２に移送搭載する。なお、本説明においては、実装ヘッド１７は複数の単位ヘッド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから構成されているが、一つの単位ヘッド１７Ｃのみで構成されていてもよい。

図３及び図４において、単位ヘッド１７Ｃは、ヘッド本体部２４と、ヘッド本体部２４の下方において鉛直方向（Ｚ方向）を軸心として水平方向に回転自在に装着されたチャックユニット２５を含んで構成される。便宜上、図４では単位ヘッド１７Ａ，１４Ｂの図示を省略している。プレート部材１６には、Ｚ方向に延びたレール部材２６が設けられており、レール部材２６にはスライダ（図示省略）がＺ方向にスライド自在に装着されている。ヘッド本体部２４には、スライダを昇降させるＺ軸昇降モータ２７（図１６）が内蔵されている。単位ヘッド１７Ｃは、Ｚ軸昇降モータ２７の駆動によって、スライダを介してレール部材２６に沿って昇降する（矢印ａ）。また、チャックユニット２５は、ヘッド本体部２４に内蔵された水平回転機構２８（図１６）の駆動によって、水平方向に回転する（矢印ｂ）。図４で示すチャックユニット２５は、図３で示すチャックユニット２５の姿勢から９０°回転させた状態をあらわしている。

チャックユニット２５はベース部３０を主体としている。ベース部３０は、上下方向に開口した略円筒状の円筒部３０ａと、円筒部３０ａの下方において垂直方向に延び、互いに対向して配置された２つの平板状の壁部３０ｂ，３０ｃを含んで構成される。図５（ｂ）において、壁部３０ｂ，３０ｃの下方には、略Ｌ字状に屈曲した屈曲部材３１が相対向した状態で設けられている。屈曲部材３１は、垂直方向に延びた垂直部３１ａと、垂直部３１ａの下方から壁部３０ｂ，３０ｃが対面する方向に延出した延出部３１ｂから構成される。夫々の延出部３１ｂ，３１ｂの間には、所定の隙間Ｓが形成されている。

図５（ａ）において、一方の壁部３０ｂの他方の壁部３０ｃと対向する面には、水平方向に延びたレール部材３２が固定されており、レール部材３２には複数（ここでは２つ）のスライダ３３が長手方向にスライド自在に装着されている。レール部材３２の上方には、当該レール部材３２と平行に延びたボールネジ３４がブラケット（図示省略）を介して壁部３０ｂに設けられている。ボールネジ３４は、長手方向を軸心として回転自在となっている。ボールネジ３４には互いに逆螺子となる第１の螺子溝３４ａと第２の螺子溝３４ｂが長手方向に並んで形成されている。これらの螺子溝３４ａ，３４ｂにはブロック体３５がそれぞれ螺合している。ボールねじ３４は伝動ベルト３６を介して駆動モータ３７と接続されている。ボールネジ３４は駆動モータ３７の駆動によって回転する。便宜上、図５（ｂ）では、駆動モータ３７と伝動ベルト３６の図示を省略している。

１つのスライダ３３とブロック体３５には、略Ｌ字状のチャックホルダ３８が固着しており、各チャックホルダ３８にはそれぞれチャック爪３９がネジ４０を介して固定されている。一対のチャック爪３９は、部品３を把持するための把持面Ａを互いに向けた状態となっている。一対のチャック爪３９は、駆動モータ３７の駆動によって互いに接近或いは離反する方向に同期してボールネジ３４に沿って移動する（矢印ｃ）。

チャック爪３９は部品３をチャック（把持）するものであり、合成樹脂等で成形されている。図６（ａ），（ｂ）において、チャック爪３９は略Ｌ字状の基部４１と、基部４１の下方から鉛直方向に延びた爪部４２を含んで構成される。基部４１には複数の孔部４１ａが形成されており、孔部４１ａを介してネジ４０（図５（ｂ））がチャックホルダ３８のネジ穴（図示省略）に螺合している。

図５（ａ），（ｂ）において、爪部４２はベース部３０の下方から露呈しており、２つの屈曲部材３１の間に形成された隙間Ｓに沿って移動する。爪部４２の把持面Ａと反対側の面には係止溝４２ａが形成されている。係止溝４２ａは、後述するアダプタ５０を装着する際に用いられる。爪部４２の下方には、平板状の補助爪４３が設けられている。補助爪４３は、爪部４２が部品３を把持しない箇所に当接することによって、部品３の把持を補助する機能を有する。なお、この補助爪４３は省略してもよい。

ベース部３０の内部にはプッシャ４４が昇降自在に設けられている。プッシャ４４はヘッド本体部２４に内蔵されたプッシャ昇降機構４５（図１６）の駆動によって昇降する（図５（ａ）に示す矢印ｄ）。プッシャ４４は、一対のチャック爪３９により把持した部品３に対して下降することで、部品３を押し下げる。

次に図７を参照して、チャックユニット２５を用いた部品３の把持及び基板２への実装動作を説明する。以下に説明する動作は、部品実装装置１の制御部７０（図１６）が駆動モータ３７を含む各種機構を制御することによってなされる。図７（ａ）に示すように、チャックユニット２５の作業対象となる部品３は、ボディ部３ａの下面に一対のリード３ｂを備えた大型の部品であり、トレイフィーダ１０により供給される。トレイ１１には、一対のリード３ｂと対応する位置に凹部１１ａが設けられており、この凹部１１ａにリード３ｂが挿入されることによって、部品３はトレイ１１に格納された状態となっている。部品３は、このような状態でトレイフィーダ１０により供給される。

まず、図７（ａ）に示すように、一対のチャック爪３９は、互いに離反する方向に予め移動した状態で（破線で示すチャック爪３９を参照）、トレイ１１に格納された部品３に対して下降することで、ボディ部３ａを両側から囲いこむ。次いで、一対のチャック爪３９は互いに接近する方向に移動することで（矢印ｅ）、ボディ部３ａを挟み込む。これにより、一対のチャック爪３９は部品３を把持した状態となる。このように、一対のチャック爪３９は、部品３を挟み込んで把持する一対の第１の把持部材となっている。また、レール部材３２、スライダ３３、ボールネジ３４、ブロック体３５、チャックホルダ３８、伝動ベルト３６、駆動モータ３７は、一対の第１の把持部材を接近或いは離反する方向にそれぞれ移動させる把持部材移動手段となっている。なお、一対のチャック爪３９は双方が移動可能な構成にしなくてもよい。すなわち、少なくとも一つのチャック爪３９を他方のチャック爪３９に対して接近或いは離反する方向に移動させることで、一対のチャック爪３９の間隔を変更できるような構成であればよい。

その後、部品３を把持した状態の一対のチャック爪３９は、予め作業位置に位置決めされた基板２の上方に移動する。次いで図７（ｂ）に示すように、一対のチャック爪３９は基板２に対して下降することで、基板２に形成された開口部２ａにリード３ｂを挿入させつつ、ボディ部３ａの下面を基板２に接触させる。次いで、一対のチャック爪３９は互いに離反する方向に移動することで（矢印ｆ）、部品３の把持を解除する。次いで、プッシャ４４は下降することで（矢印ｇ）、基板２に部品３を押さえつける。その後、リード３ｂはクリンチ機構（図示省略）によってクリンチされる。これにより、基板２に部品３が実装される。

次に図８〜図１１を参照して、チャック爪３９に着脱自在なアダプタ５０について説明する。アダプタ５０は、チャック爪３９に替わって部品３を把持するものであり、鍔部５１と、鍔部５１の下方に設けられた把持部５２を含んで構成される。鍔部５１は、長手方向における両端に切り欠き部５１ａがそれぞれ形成された略Ｈ形状の部材である。切り欠き部５１ａは、後述するアダプタストッカ２０にアダプタ５０を収納する際に用いられる。鍔部５１の平面視して略中心には、チャック爪３９を長手方向から挿入するために上下方向に開口した開口部５１ｂが形成されている。開口部５１ｂは、長手方向からみたチャック爪３９の爪部４２に対応した大きさに設定されている。

図９（ａ）において、把持部５２は多面体構造のブロック部材５３を主体としており、一側面が多段に成形されている。ブロック部材５３には、上面が開口された第１の開口部５３ａが鍔部５１の開口部５１ｂと連通した状態で形成されている。第１の開口部５３ａも、長手方向からみたチャック爪３９の爪部４２に対応した大きさに設定されており、これにより開口部５１ｂと第１の開口部５３ａは上下方向に連続した状態で一つの開口部を形成している。すなわち、アダプタ５０は、上面が開口した開口部（開口部５１ｂ、第１の開口部５３ａ）を有する。ブロック部材５３の一側面の上方には、第２の開口部５３ｂが第１の開口部５３ａと連通した状態で形成されている。図９（ｂ）に示すように、爪部４２がブロック部材５３の深部まで挿入された状態では、係止溝４２ａが第２の開口部５３ｂを通じて露呈した状態となる。

ブロック部材５３の一側面において、第２の開口部５３ｂの下方の位置には、板バネ部材５４を取り付けるための溝５３ｃが上下方向に延びて形成されている。溝５３ｃに対応する位置にはネジ穴５３ｄが形成されており、板バネ部材５４に形成された孔部５４ａを介してネジ５５をネジ穴５３ｄに螺合させることで、板バネ部材５４がブロック部材５３に取り付けられる（図８（ａ））。

板バネ部材５４は、第２の開口部５３ｂに対応する位置まで延びた矩形平板状の弾性体である。板バネ部材５４の自由端である上端部の第２の開口部５３ｂと対応する位置には、ブロック部材５３の内部側に屈曲した屈曲部５４ｂが形成されている。板バネ部材５４に外部からの力が作用していない状態では、屈曲部５４ｂは、その一部が第２の開口部５３ｂを通過してさらに第１の開口部５３ａまで入り込んだ状態となっている。

ブロック部材５３の第２の開口部５３ｂが形成された一側面と反対の他側面であって、チャック爪３９の把持面Ａに対応する面は、部品３を把持する把持面Ｂとなっている。ここで、チャック爪３９の部品３を把持する把持面Ａと、アダプタ５０の部品３を把持する把持面Ｂの形状やサイズは異なる。すなわち、アダプタ５０は、作業対象となる部品３の形状、サイズや重さ等に応じて把持面Ｂの形状、サイズが任意に設計される。そして、部品３の形状・サイズに応じた把持面Ｂを有するアダプタ５０をチャック爪３９に装着させることで、様々な種類の部品３を安定して把持することができる。本実施の形態において、ブロック部材５３の把持面Ｂには、ウレタンゴム等の弾性の部材をシート状にしたシート状部材５６が貼着されている。シート状部材５６は、把持面Ｂに対応した形状に成形されている。部品３を把持する際、シート状部材５６が部品３に接触することで、部品３に傷を与えないようになっている。なお、シート状部材５６は省略してもよい。

次に図１１を参照して、チャック爪３９にアダプタ５０を装着する際の態様について説明する。図１１は、アダプタ５０とチャック爪３９の断面図を示している。まず、チャック爪３９を鍔部５１の開口部５１ｂに先端部から挿入させる。そして図１１（ａ）に示すように、チャック爪３９の爪部４２がブロック部材５３の第１の開口部５３ａを通過する過程で、屈曲部５４ｂは爪部４２の表面（係止溝４２ａの非形成箇所）によって屈曲方向とは逆方向に押される。そして図１１（ｂ）に示すように、爪部４２の係止溝４２ａが第２の開口部５３ｂに対応する所定の位置に達したタイミングで、屈曲部５４ｂは屈曲方向に復元して係止溝４２ａに嵌入する。これにより、屈曲部５４ｂが係止溝４２ａに係止され、アダプタ５０はずれ落ちることなくチャック爪３９に装着される。このように、アダプタ５０が有する屈曲部５４ｂは、チャック爪３９が有する係止溝４２ａに係止可能な係止部として機能する。なお、アダプタ５０をチャック爪３９から取り外す場合は、アダプタ５０を板バネ部材５４の弾性力に抗してチャック爪３９に対して下方にずらす。これにより、屈曲部５４ｂと係止溝４２ａの係合が強制的に解除されてアダプタ５０がチャック爪３９から離脱する。

アダプタ５０による部品３の把持は、チャック爪３９による部品３の把持と同様である。すなわち、図１２に示すように、一対のチャック爪３９にそれぞれ装着されたアダプタ５０は、トレイ１１上の部品３のボディ部３ａを両側から囲んだ状態から、互いに接近する方向に移動することで部品３のボディ部３ａを挟み込んで把持する。このように、アダプタ５０は、チャック爪３９（第１の把持部材）に着脱自在であり、チャック爪３９に替わって部品３を把持する第２の把持部材となっている。また、第２の把持部材の把持面Ｂは、弾性の部材（シート状部材５６）で被覆されている。

アダプタ５０は、例えば、チャック爪３９では部品３を安定して把持できないような大型の部品３を作業対象とする場合に用いられる。すなわち、チャック爪３９はチャックユニット２５に組み込まれているため、チャック爪３９の交換作業には所定の時間がかかるとともにオペレータに多大な手間が発生する。そのため、本実施の形態では、部品３のサイズや形状に対応した把持面Ｂを有するアダプタ５０をチャック爪３９に装着し、アダプタ５０を用いて部品３を把持するようにしている。すなわち、実装対象となる部品３に応じてアダプタ５０（第２の把持部材）をチャック爪３９（第１の把持部材）に装着し、アダプタ５０を用いて部品３を把持することで、オペレータによる交換作業が必要なく、部品３に応じて簡単に部品の把持態様を変更することができる。また、係止溝４２ａに屈曲部５４ｂ（係止部）を嵌入させ、若しくは係止溝４２ａへの屈曲部５４ｂの嵌入を解除することによって、チャック爪３９にアダプタ５０を着脱する構成を採用することで、アダプタ５０の着脱が簡単になる。

オペレータは、様々な部品３の形状やサイズに応じた把持面Ｂを有する複数のアダプタ５０を生産現場に用意する。そして、部品３に適したアダプタ５０をチャック爪３９に適宜装着させて実装基板の生産を行う。このように、実装対象となる部品３に応じてアダプタ５０（第２の把持部材）をチャック爪３９（第１の把持部材）に装着し、アダプタ５０を用いて部品３を把持して基板２に実装することで、様々な部品３の種類に応じてフレキシブルな生産を実現することができる。

次に図１３を参照して、アダプタ５０の変形例について説明する。図１３（ａ）に示すアダプタ５０Ａは、上述したアダプタ５０の構成に加えて、鍔部５１の上面から上方に突出した突出部５７をさらに含んで構成される。図１３（ａ），（ｂ）に示すように、突出部５７は、チャック爪３９にアダプタ５０が装着される際、チャック爪３９の基部４１の下面に当接する。これにより、アダプタ５０がチャック爪３９に対して過度に挿入されないようになっている。

次に図１４を参照して、アダプタストッカ２０について説明する。アダプタストッカ２０は、第２の把持部材であるアダプタ５０を収納する把持部材収納手段として機能する。本例では、突出部５７が設けられていないアダプタ５０を収納対象としたアダプタストッカ２０について説明する。アダプタストッカ２０は、支持ブラケット６０ａによって基台４に支持された収納ブロック６０を備えている。収納ブロック６０には、アダプタ５０を起立姿勢で収納保持するための複数（ここでは４つ）の収納開口６０ｂが格子配列で設けられている。収納開口６０ｂはＸ方向に延びており、一対のアダプタ５０が収納保持される。すなわち、本例のアダプタストッカ２０は、計４組の一対のアダプタ５０を収納可能となっている。

収納開口６０ｂのＹ方向における長さ寸法Ｒ１は、図８（ｂ）に示すアダプタ５０のブロック部材５３の長手方向の径寸法Ｌ１よりも大きく、且つ図８（ａ）に示すアダプタ５０の鍔部５１の長手方向の径寸法Ｌ２よりも小さくなるように設定されている。したがって、アダプタ５０を収納ブロック６０に収納保持させた状態では、鍔部５１の両端部が収納ブロック６０の上面に当接するとともに、ブロック部材５３が収納開口６０ｂに収まった状態となる（図１５（ａ），（ｂ））。

収納ブロック６０の上面には、上に凸状の凸部６１が収納開口６０ｂをＹ方向から挟んで対をなして設けられている。対をなす凸部６１の間隔は、鍔部５１の切り欠き部５１ａと対応する間隔に設定されている。凸部６１の厚さ寸法は、後述する係止プレート６２と収納ブロック６０の上面との間の所定隙間よりも小さくなるように設定されており、本実施の形態では、図８（ａ）に示す鍔部５１の厚さ寸法Ｌ３と略同一に設定されている。凸部６１に鍔部５１の切り欠き部５１ａを係合させることによって、収納ブロック６０に収納保持されたアダプタ５０は水平面内における位置が固定された状態となる（図１５（ａ））。すなわち、凸部６１と鍔部５１の切り欠き部５１ａは、アダプタ５０の収納位置を固定するための収納位置固定手段となっている。

収納ブロック６０の上方には、収納ブロック６０の略全範囲を覆う形状の係止プレート６２が、収納ブロック６０の上面との間に所定隙間を保って水平方向にスライド自在に設けられている。係止プレート６２の一端部は、収納ブロック６０の下面に設けられたスライド機構６３が有するロッド６３ａに結合されている。スライド機構６３は、駆動モータ（図示省略）の駆動によってロッド６３ａを突没させる。これにより、係止プレート６２は収納ブロック６０の上方において往復動する（矢印ｈ）。係止プレート６２と収納ブロック６０の上面との間の所定隙間は、鍔部５１の厚さ寸法Ｌ３（図８（ａ））及び凸部６１の厚さ寸法よりも大きくなるように設定され、アダプタ５０が収納ブロック６０に収納保持された状態で係止プレート６２のスライドを妨げないようになっている。

係止プレート６２には、複数の収納開口６０ｂの配列に対応した位置に複数の開口部６４が設けられている。開口部６４は、複数（ここでは２つ）のアダプタ挿通開口６４ａと、複数のアダプタ挿通開口６４ａの中心をＸ方向に貫通した逃し用開口６４ｂから構成され、これらの開口は連続して形成されている。アダプタ挿通開口６４ａは、Ｙ方向における開口幅寸法Ｒ２がアダプタ５０の鍔部５１の長手方向の径寸法Ｌ２（図８（ａ））よりも大きく、且つＸ方向における開口寸法幅Ｒ３が図８（ａ）に示す鍔部５１の幅方向の径寸法Ｌ４よりも大きく設定されている。したがってアダプタ挿通開口６４ａは、アダプタ５０を上下方向に挿通可能な大きさとなっている。２つのアダプタ挿通開口６４ａは、一対のチャック爪３９にそれぞれ装着された状態のアダプタ５０に対応した間隔で配置されており、一対のチャック爪３９に装着されたアダプタ５０を同時に挿通させることができるようになっている。

逃し用開口６４ｂは、鍔部５１の開口部５１ｂと上下方向に連通可能な大きさを有している。したがって、係止プレート６２を任意の方向にスライドさせても、収納ブロック６０に収納保持されたアダプタ５０の鍔部５１の開口部５１ｂは、アダプタ挿通開口６４ａと逃し用開口６４ｂの何れかと常に上下方向に連通した状態となる（図１５（ａ），（ｃ））。したがって、係止プレート６２を任意の方向に移動させた状態であっても、チャック爪３９の爪部４２と係止プレート６２の本体が干渉せず、鍔部５１の開口部５１ｂに対して爪部４２を挿抜させることができるようになっている。

次に図１５を参照して、係止プレート６２の機能について説明する。図１５（ａ），（ｂ）は、アダプタストッカ２０に２組の一対のアダプタ５０が収納された状態を示している。アダプタ５０は、鍔部５１の切り欠き部５１ａに凸部６１を係合させ、ブロック部材５３を収納開口６０ｂに収めた状態で収納ブロック６０に収納保持される。このとき、係止プレート６２は逃し用開口６４ｂが鍔部５１と上下方向に重なり合わない位置にあって、且つアダプタ挿通開口６４ａがアダプタ５０と上下方向において重なり合うことで、係止プレート６２がアダプタ５０の挿通を阻害しない状態となっている。すなわちこの状態では、既に収納保持されたアダプタ５０をアダプタストッカ２０から取り出すことが可能であり、また、アダプタ５０が収納されていない空の収納開口６０ｂに新たにアダプタ５０を収納保持させることもできる。

図１５（ｃ），（ｄ）は、スライド機構６３を駆動して係止プレート６２を矢印ｉ方向にスライドさせた状態を示している。すなわち、係止プレート６２は、スライド機構６３の駆動によって移動し、これにより係止プレート６２の本体は収納ブロック６０の上面に当接した鍔部５１の両端部を含む領域と上下方向において重なり合った状態となる。この状態では、アダプタ５０は係止プレート６２によって上方への移動が規制される。言い換えれば、アダプタ５０はアダプタストッカ２０が備える係止プレート６２によって係止された状態となる。なお、鍔部５１の開口部５１ｂは、係止プレート６２がスライドしても、逃し用開口６４ｂと上下方向に連通した状態となる。これにより、アダプタ５０が係止プレート６２によって係止された状態でも、チャック爪３９にアダプタ５０を着脱させることができるようになっている。

次に図１６を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御部７０は、記憶部７１、機構駆動部７２、認識処理部７３を含んで構成される。また、制御部７０は、基板搬送機構５、テープフィーダ７、トレイフィーダ１０、Ｙ軸ビーム１４、Ｘ軸ビーム１５、実装ヘッド１７、第１の認識カメラ１８、第２の認識カメラ１９、Ｚ軸昇降モータ２７、水平回転機構２８、駆動モータ３７、プッシャ昇降機構４５、スライド機構６３と接続されている。

記憶部７１は、基板２に部品３を実装するために必要な各種の生産データを記憶する。機構駆動部７２は、制御部７０によって制御されて、基板搬送機構５、テープフィーダ７、トレイフィーダ１０、Ｙ軸ビーム１４、Ｘ軸ビーム１５、実装ヘッド１７、第１の認識カメラ１８、第２の認識カメラ１９、Ｚ軸昇降モータ２７、水平回転機構２８、駆動モータ３７、プッシャ昇降機構４５を駆動する。これにより、部品実装作業が行われる。また、機構駆動部７２は、Ｙ軸ビーム１４、Ｘ軸ビーム１５、実装ヘッド１７、Ｚ軸昇降モータ２７、水平回転機構２８、駆動モータ３７、スライド機構６３を駆動する。これにより、チャック爪３９にアダプタ５０を着脱させるための作業が行われる。

認識処理部７３は、第１の認識カメラ１８、第２の認識カメラ１９によって取得した画像を認識処理することにより、基板２に形成された基板マーク（図示省略）、テープフィーダ７により部品供給位置に供給された部品３、実装ヘッド１７に保持された部品３を検出する。基板マークと部品３の検出結果は、部品３の実装時に実装ヘッド１７を基板２に対して位置合わせする際に用いられる。

本実施の形態における部品実装装置１は以上のように構成される。次に図１７を参照して、チャック爪３９に対するアダプタ５０の装着動作について説明する。まず図１７（ａ）に示すように、単位ヘッド１７Ｃはアダプタストッカ２０の上方まで移動し、一対のチャック爪３９を装着対象となる一対のアダプタ５０の上方に位置合わせする（ＳＴ１：位置合わせ工程）。次いで図１７（ｂ）に示すように、単位ヘッド１７Ｃは下降することで、鍔部５１の開口部５１ｂにチャック爪３９の爪部４２を先端から挿入させる（ＳＴ２：挿入工程）。なお、（ＳＴ２）を実行する前に、係止プレート６２はアダプタ５０とアダプタ挿通開口６４ａが上下方向に一致するように予め移動しておく（図１５（ａ），（ｂ））。

その後、チャック爪３９の爪部４２がブロック部材５３の第１の開口部５３ａを通過する過程における所定のタイミングで、板バネ部材５４の屈曲部５４ｂは爪部４２の係止溝４２ａに嵌入して係止される（図１１（ｂ））。これにより、チャック爪３９にアダプタ５０が装着される。次いで図１７（ｃ）に示すように、単位ヘッド１７Ｃは上昇することで、チャック爪３９に装着されたアダプタ５０がアダプタストッカ２０から取り出される。

このように、本実施の形態では、アダプタストッカ２０（把持部材収納手段）に収納された状態のアダプタ５０（第２の把持部材）の上方からチャック爪３９（第１の把持部材）を下降させて開口部（開口部５１ｂ、第１の開口部５３ａ）にチャック爪３９が挿入されることにより、チャック爪３９にアダプタ５０を装着するようになっている。これにより、部品３のサイズに応じて把持部材（チャック爪３９、アダプタ５０）を短時間で簡単に切り替えることができる。また、一対のアダプタ５０をオペレータの手作業によらず自動でチャック爪３９に一括して装着することができる。

次に図１８及び図１９を参照して、チャック爪３９に装着されたアダプタ５０の取り外し動作について説明する。まず図１８（ａ）に示すように、単位ヘッド１７Ｃはアダプタストッカ２０の上方まで移動し、一対のアダプタ５０を収納先となる収納開口６０ｂの上方に位置合わせする（ＳＴ１１：位置合わせ工程）。次いで図１８（ｂ）に示すように、単位ヘッド１７Ｃは下降することで、ブロック部材５３を収納開口６０ｂに収めるとともに、鍔部５１の両端部を収納ブロック６０の上面に当接させる。これにより、アダプタ５０は収納ブロック６０に収納保持される（ＳＴ２２：収納工程）。このとき、鍔部５１の切り欠き部５１ａに凸部６１が係合することで、アダプタ５０の水平面内における位置が固定される。なお、（ＳＴ２２）を実行する前に、係止プレート６２は一対のチャック爪３９に装着されたアダプタ５０とアダプタ挿通開口６４ａが上下方向に一致するように予め移動しておく（図１５（ａ），（ｂ））。

次いで図１８（ｃ）に示すように、係止プレート６２はスライドすることで（矢印ｊ）、収納保持されたアダプタ５０を係止する（ＳＴ２３：係止工程）（図１５（ｃ），（ｄ）も併せて参照）。これにより、アダプタ５０は上方への移動が規制された状態となる。次いで図１９に示すように、単位ヘッド１７Ｃは上昇することで、チャック爪３９からアダプタ５０が取り外される（ＳＴ２４：取り外し工程）。すなわち、単位ヘッド１７Ｃが上昇する過程で、鍔部５１は係止プレート６２の本体下面と接触して上方への移動が妨げられる。そして、単位ヘッド１７Ｃがさらに上昇することによって、屈曲部５４ｂと係止溝４２ａの係止状態が強制的に解除され、アダプタ５０がチャック爪３９から離脱する。これにより、アダプタ５０はチャック爪３９から取り外される。

次に、トレイフィーダ１０によって供給される部品３を基板に実装する部品実装方法について説明する。まず、制御部７０は、実装対象となる部品３がチャック爪３９によって把持可能なものであるか否か判定する（ＳＴ２１：判定工程）。（ＳＴ２１）で把持可能なものでないと判定された場合、制御部７０は部品３の把持に適したアダプタ５０をチャック爪３９に装着させるための処理を実行する（ＳＴ２２：把持部材装着工程）。すなわち、単位ヘッド１７Ｃはアダプタストッカ２０にアクセスする。そして、アダプタストッカ２０に収納保持されたアダプタ５０の上方からチャック爪３９を下降させて開口部にチャック爪３９を挿入させることにより、チャック爪３９にアダプタ５０を装着する。

次いで、実装ヘッド１７はトレイフィーダ１０による部品３の供給位置まで移動し、この位置でチャック爪３９によって部品３を把持する（ＳＴ２３：部品把持工程）。次いで、実装ヘッド１７は所定の作業位置に予め位置決めされた基板２の上方まで移動する。次いで、単位ヘッド１７Ｃは下降することで、チャック爪３９に把持された部品３を基板２に実装する（ＳＴ２４：実装工程）。すなわち、この工程（ＳＴ２４）では、チャック爪３９に装着されたアダプタ５０を用いて部品３を把持して基板２に実装する。このように、本実施の形態によれば、部品３の把持に適したアダプタ５０をチャック爪３９に自動で装着し、当該アダプタ５０を用いて部品３を把持して基板２に実装することで、様々な部品３の種類に応じてフレキシブルな生産を実現することができる。

本発明における部品実装装置はこれまで説明した実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施することができる。例えば、係止プレート６２の開口部６４は、一対のアダプタ５０を同時に挿通可能であって、且つチャック爪３９の爪部４２と係止プレート６２との干渉を防止するための逃し用開口を含んだものであればどのような形状でも構わない。

また、本発明における実施の形態では、チャックユニット２５の作業対象となる部品３は、ボディ部３ａの下面に一対のリード３ｂを備えた大型の部品であり、トレイフィーダ１０により供給されると説明した。しかし、トレイフィーダ１０以外で供給される部品をチャックユニット２５の作業対象としてもよい。具体的には、ラジアル部品やアキシャル部品を搬送し、チャックユニット２５に供給するラジアルフィーダやアキシャルフィーダ等で供給してもよい。

本発明によれば、部品のサイズに応じて把持部材を短時間で簡単に切り替えることができ、部品実装分野で特に有用である。

１ 部品実装装置
２ 基板
３ 部品
２０ アダプタストッカ
３２ レール部材
３３ スライダ
３４ ボールネジ
３５ ブロック体
３６ 伝動ベルト
３７ 駆動モータ
３８ チャックホルダ
３９ チャック爪
４２ａ 係止溝
５０ アダプタ
５１ｂ 開口部
５３ａ 第１の開口部
５４ｂ 屈曲部

Claims (3)

1. 部品を基板に実装する部品実装装置であって、
   前記部品を挟み込んで把持する一対の第１の把持部材と、
   前記第１の把持部材に着脱自在であり、前記第１の把持部材に替わって前記部品を把持する第２の把持部材と、
   前記第２の把持部材を収納する把持部材収納手段と、を備え、
   前記第２の把持部材は上面が開口した開口部を有し、
   前記把持部材収納手段に収納された状態の前記第２の把持部材の上方から前記第１の把持部材を下降させて前記開口部に前記第１の把持部材が挿入されることにより、前記第１の把持部材に前記第２の把持部材を装着する、部品実装装置。
2. 前記第１の把持部材は係止溝を有し、
   前記第２の把持部材は前記係止溝に係止可能な係止部を有し、
   前記係止溝に前記係止部を嵌入させ、若しくは前記係止溝への前記係止部の嵌入を解除することによって、前記第１の把持部材に対して前記第２の把持部材を着脱する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 部品を基板に実装する部品実装装置における部品実装方法であって、
   前記部品実装装置は、
   前記部品を挟み込んで把持する一対の第１の把持部材と、
   前記第１の把持部材に着脱自在であり、前記第１の把持部材に替わって若しくは前記第１の把持部材とともに前記部品を把持する第２の把持部材と、
   前記第２の把持部材を収納する把持部材収納手段と、を備え、
   前記第２の把持部材は上面が開口した開口部を有し、
   前記把持部材収納手段に収納された状態の前記第２の把持部材の上方から前記第１の把持部材を下降させて前記開口部に前記第１の把持部材を挿入させることにより、前記第１の把持部材に前記第２の把持部材を装着する把持部材装着工程と、
   装着された前記第２の把持部材を用いて前記部品を把持して基板に実装する実装工程と、を含む部品実装装置における部品実装方法。

Images