JP2019071372A - 部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体基板への部品搭載と板状基板への部品搭載の両方に柔軟に対応することができる部品搭載装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の搬送レーンを対象として部品供給部から搭載ヘッドによって取り出した部品を搭載する部品搭載作業を実行する部品搭載装置において、第１の搬送レーン２Ａには、傾斜角度の異なる複数の実装面を有するワーク１５を保持した治具を搬送する第１の搬送部と、ワーク１５の実装面がＸＹ平面に平行な水平姿勢となるようにワーク１５を回動させて姿勢を変更する姿勢変更部３と、水平に姿勢変更されたワーク１５の実装面の高さを調整する昇降部とを備え、第２の搬送レーン２Ｂには、表面に実装面を有する板状基板１４もしく板状基板１４を載せた搬送パレットを搬送する第２の搬送部と、板状基板１４もしくは搬送パレットを下方から支持するバックアップ部４とを配置した。【選択図】図２

Description

本発明は、基板に部品を搭載する部品搭載装置に関する。

電子部品などの部品をワークに搭載する形態として、３次元形状のワークである立体基板の実装面に部品を実装するいわゆる３Ｄ実装が知られている。このような３Ｄ実装のための部品実装装置として、複数の実装面を対象として部品を搭載する部品搭載装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術では、二つの搬送レーンのそれぞれに傾斜角度の異なる複数の実装面を備えた立体基板を保持し、立体基板を傾斜させてそれぞれの実装面に部品を搭載する部品実装装置が開示されている。

特許第５７７９３４２号公報

ところで基板に電子部品を搭載して実装基板を製造する部品実装現場では、大部分の場合、立体基板へ部品を搭載するニーズはあるものの、通常の板状基板に比べればそのニーズははるかに少ない。このため部品実装現場において１つの搬送レーン全てを立体基板専用の生産設備としてしまうと、立体基板の生産を行わないときには生産設備が遊休状態となって設備稼働率が低下する。このような課題に対応するため、立体基板と板状基板との双方を生産対象とすることが可能な、柔軟な機能を有する部品搭載装置が求められていた。

そこで本発明は、立体基板への部品搭載と板状基板への部品搭載の両方に柔軟に対応することができる部品搭載装置を提供することを目的とする。

本発明の部品搭載装置は、少なくとも一つの搭載ヘッドと、少なくとも第１の搬送レーンと第２の搬送レーンを含む複数の搬送レーンと、部品を前記搭載ヘッドに供給する部品供給部と、前記部品供給部の上方から前記複数の搬送レーンの上方に至る空間において前記搭載ヘッドをＸＹ平面に沿って移動させる搭載ヘッド移動部と、制御部とを備えた部品搭載装置であって、前記第１の搬送レーンには、表面に傾斜角度の異なる複数の実装面を有する立体基板を保持した治具を搬送する第１の搬送部と、前記立体基板の少なくとも一つの実装面が前記ＸＹ平面に平行な姿勢となるように、前記治具に載せられて前記第１の搬送部によって搬送された立体基板を回動させる姿勢変更部と、前記ＸＹ平面と平行にされた実装面の高さを調整する昇降部とを配置し、前記第２の搬送レーンには、表面に実装面を有する板状基板もしく板状基板を載せた搬送パレットを搬送する第２の搬送部と、前記板状基板もしくは前記搬送パレットを下方から支持するバックアップ部とを配置し、前記搭載ヘッドは、前記部品供給部より供給された部品を保持して移動し、前記立体基板の実装面または前記板状基板の実装面に搭載する。

本発明によれば、立体基板への部品搭載と板状基板への部品搭載の両方に柔軟に対応することができる。

本発明の一実施の形態の部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置の搬送レーンの断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置における立体基板用の姿勢変更部の斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置における姿勢変更部の断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置において作業対象となるワークの斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークキャリアの斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークキャリアおよび搬送キャリアの斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置においてワークキャリアを搬送キャリアに保持させた治具の斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークのワークキャリアへの装着の説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置においてワークを保持したワークキャリアを搬送キャリアに保持させた治具の斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークの姿勢変更の説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークキャリアと搬送キャリアとの分離動作の説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるワークキャリアと搬送キャリアとの分離動作の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して、部品搭載装置１の全体構成を説明する。なお、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示している。部品搭載装置１は、表面に傾斜角度の異なる複数の実装面を有する立体基板および表面に実装面を有する板状基板の両方を対象として、部品供給部から取り出した部品を搭載する機能を有している。

図１、図２において、基台１ａには、第１の搬送レーン２Ａおよび第２の搬送レーン２ＢがＸ方向（基板搬送方向）に配置されている。第１の搬送レーン２Ａには、１対の搬送レール２ａのそれぞれの内側面に設けられた第１のベルトコンベア２ｃＡを対向させた構成の第１の搬送部が配置されている（図３参照）。第１の搬送部には、治具２１（図３（ａ）参照）が上流側装置から搬入され（矢印ａ）、搭載作業位置まで搬送される。治具２１は、表面に傾斜角度の異なる複数の実装面を有する立体基板であるワーク１５（図７参照）を保持している。

本実施の形態では、第１の搬送レーン２Ａには、１対の搬送レール２ａの間において搭載作業位置に対応した位置に姿勢変更部３が配置されている。姿勢変更部３は、ワーク１５の少なくとも一つの実装面がＸＹ平面に平行な姿勢（水平姿勢）となるように、治具２１に載せられて第１の搬送部の第１のベルトコンベア２ｃＡによって搬送されたワーク１５を回動させる機能を有している。

さらに第１の搬送レーン２Ａには、姿勢変更部３を昇降させる昇降部である昇降用アクチュエータ１７が設けられている。昇降用アクチュエータ１７を駆動することにより、姿勢変更部３によってＸＹ平面と平行な姿勢に姿勢変更された実装面の高さを調整することができる。すなわち、本実施の形態における第１の搬送レーン２Ａには、上述の第１のベルトコンベア２ｃＡを備えた第１の搬送部と、姿勢変更部３と、昇降用アクチュエータ１７とが配置された構成となっている。

第２の搬送レーン２Ｂには、１対の搬送レール２ｂのそれぞれの内側面に設けられた第２のベルトコンベア２ｃＢを対向させた構成の第２の搬送部が配置されている（図３参照）。第２の搬送部には、表面に実装面を有する板状基板１４（図３参照）もしく板状基板１４を載せた搬送パレット（図示省略）が上流側装置から搬入され（矢印ｂ）、搭載作業位置まで搬送される。

本実施の形態では、第２の搬送レーン２Ｂには、１対の搬送レール２ｂの間において搭載作業位置に対応した位置に、バックアップ部４が配置されている。バックアップ部４は、板状基板１４もしく板状基板１４を載せた搬送パレットを下方から支持する。さらに第２の搬送レーン２Ｂには、バックアップ部４を昇降させるバックアップ用アクチュエータ１６が設けられている。

バックアップ用アクチュエータ１６を駆動することにより、バックアップ部４によって下方から支持された板状基板１４を、以下に説明する第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによる搭載高さに位置させることができる。すなわち本実施の形態における第２の搬送レーン２Ｂには、上述の第２のベルトコンベア２ｃＢを備えた第２の搬送部と、バックアップ部４と、バックアップ用アクチュエータ１６とが配置された構成となっている。

第１の搬送レーン２Ａの側方（図１において下側）には、第１の部品供給部５Ａが配置されている。第１の部品供給部５Ａには、着脱自在の台車５ａに装着された複数のテープフィーダ６がセットされている。テープフィーダ６は、ワーク１５（もしくは板状基板１４）に搭載される部品をテーピング状態で保持したキャリアテープをピッチ送りする。これにより、これらの部品を、以下に説明する第１の搭載ヘッド９Ａによる部品取出位置に供給する。

同様に、第１の搬送レーン２Ａの側方（図１において上側）には、第２の部品供給部５Ｂが配置されている。第２の部品供給部５Ｂには同様に、台車５ａに装着された複数のテープフィーダ６がセットされている。テープフィーダ６は、板状基板１４（もしくはワーク１５）に搭載される部品をテーピング状態で保持したキャリアテープをピッチ送りする。これにより、これらの部品を、以下に説明する第２の搭載ヘッド９Ｂによる部品取出位置に供給する。

基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、それぞれ第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第２のＹ軸リニアモータ７ｂを備えた第１のＹ軸テーブル７Ａ、第２のＹ軸テーブル７Ｂが配置されている。第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第２のＹ軸リニアモータ７ｂには、第１のＸ軸リニアモータ８ａを備えた第１のＸ軸ビーム８Ａ、第２のＸ軸リニアモータ８ｂを備えた第２のＸ軸ビーム８Ｂが、それぞれ結合されている。第１のＸ軸リニアモータ８ａ、第２のＸ軸リニアモータ８ｂには、それぞれ下端部に部品吸着保持用の吸着ノズル１０（図２参照）を備えた第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂが結合されている。

上述構成において第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第１のＸ軸リニアモータ８ａを駆動すると、第１の搭載ヘッド９Ａは第１の部品供給部５Ａの上方から第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂの上方に至る空間においてＸＹ方向に移動する。また第２のＹ軸リニアモータ７ｂ、第２のＸ軸リニアモータ８ｂを駆動すると、第２の搭載ヘッド９Ｂは第２の部品供給部５Ｂの上方から第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂの上方に至る空間においてＸＹ方向に移動する。したがって、第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第１のＸ軸リニアモータ８ａ、第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第１のＸ軸リニアモータ８ａは、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂの上方から第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂの上方に至る空間においてＸＹ平面に沿って第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂを移動させる搭載ヘッド移動部を構成している。

この搭載ヘッド移動部によって第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂを移動させることにより、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂは、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂより供給された部品を吸着ノズル１０によって吸着保持して移動する。そして第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂにそれぞれ搬入されたワーク１５の実装面、板状基板１４の実装面にこれらの部品を搭載する。

第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂの下端部近傍には、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂが、撮像方向を下向きにして配置されている。第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂを移動させる際に、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂを板状基板１４、ワーク１５の認識対象部位に位置させて撮像することにより、板状基板１４の認識マーク（図示省略）、ワーク１５の認識マークＭ（図７参照）が撮像される。

第１の搬送レーン２Ａと第１の部品供給部５Ａとの間、第２の搬送レーン２Ｂと第２の部品供給部５Ｂとの間において、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂがそれぞれ移動する経路には、第１の部品カメラ１２Ａ、第１のノズルストック部１３Ａおよび第１の部品カメラ１２Ａ、第１のノズルストック部１３Ａがそれぞれ配置されている。第１の部品カメラ１２Ａ、第２の部品カメラ１２Ｂは撮像方向を上向きに配置されており、上方に位置する第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂに保持された状態の部品を撮像する。第１のノズルストック部１３Ａ、第２のノズルストック部１３Ｂは、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂにて部品の種類に応じて交換して使い分けられる複数種類の吸着ノズル１０を収納保持する。

部品搭載作業では、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂによる撮像結果および第１の部品カメラ１２Ａ、第２の部品カメラ１２Ｂによる撮像結果を、認識部５６（図６参照）によって認識処理する。これにより、板状基板１４、ワーク１５の位置ずれの状態、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂにおける部品の位置ずれの状態が検出され、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによる部品搭載動作においては、これらの位置ずれを補正して部品を板状基板１４、ワーク１５に着地させる。

なお、上記実施例では、２つの第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂの２つの搭載ヘッドとこれらそれぞれの搭載ヘッドに部品を供給する第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂを備えた構成を示しているが、これらの構成は必ずしも必須ではない。すなわち、少なくとも１つの搭載ヘッドとこの搭載ヘッドに部品を供給する１つの部品供給部を備えていればよい。なお、搬送レーンについては、少なくとも第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂを含んでいれば、さらにこれらに別の搬送レーンを付加するようにしてもよい。

図２に示すように、基台１ａには制御部１８が内蔵されている。制御部１８は、第１の搬送レーン２Ａにおけるワーク１５の搬送、第２の搬送レーン２Ｂにおける板状基板１４の搬送、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによる部品搭載などに必要とされる各種の作業動作を制御する機能を有している。これとともに制御部１８は、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂによる撮像結果および第１の部品カメラ１２Ａ、第２の部品カメラ１２Ｂによる撮像結果を認識処理する機能を有している。

次に図３を参照して、第１の搬送レーン２Ａに配置された姿勢変更部３、第２の搬送レーン２Ｂに配置されたバックアップ部４の機能について説明する。図３（ａ）に示すように、第１の搬送レーン２Ａにおいて姿勢変更部３は、基台１ａに設けられた昇降用アクチュエータ１７の昇降ロッド１７ａに結合されて、昇降自在（矢印ｃ）となっている。昇降用アクチュエータ１７はサーボーモータなど回転制御可能な駆動源と送りねじ等の機構要素を有する直動機構を用いており、駆動源を駆動することにより、姿勢変更部３を任意の高さ位置に昇降させることができる。

図３（ａ）に示す第１の搬送レーン２Ａでは、ワーク１５を載せた２つのワークキャリア１９を搬送キャリア２０によって保持した構成の治具２１が、第１の搬送レーン２Ａに第１のベルトコンベア２ｃＡによって搬入された状態を示している。この状態では姿勢変更部３は搬入された治具２１の下方の下降位置にあり、ワーク１５から離隔した状態にある。

次に第２の搬送レーン２Ｂに配置されたバックアップ部４の構成を説明する。図３（ａ）に示すように、バックアップ部４は、水平な昇降ベース４ａに複数のバックアップピン４ｂを立設した構成となっている。昇降ベース４ａは基台１ａに固定されたバックアップ用アクチュエータ１６の昇降ロッド１６ａに結合されて昇降自在（矢印ｄ）となっている。バックアップ用アクチュエータ１６はエアシリンダなど上下２位置の間で進退可能な直動機構を用いている。バックアップ用アクチュエータ１６を駆動することにより、バックアップ部４を予め板状基板１４のバックアップ用に設定された規定の下受け高さ位置と原位置との間で昇降させることができる。

第２の搬送レーン２Ｂには、バックアップ部４が配置された搭載作業位置に搬入された板状基板１４を固定するためのクランプ機構２３が設けられている。搬送レール２ｂの上面においてバックアップ部４を挟んで相対向する位置には、１対の水平な上押さえ用のストッパ部材２３ａが設けられている。一方側（図に示す例では左側）のストッパ部材２３ａの下面には、サイドクランプ用アクチュエータ２３ｂによって駆動されるサイドクランパ２３ｃが、水平方向にスライド自在に設けられている。サイドクランプ用アクチュエータ２３ｂを駆動してサイドクランパ２３ｃを閉方向に移動させることにより、バックアップ部４の上方の搭載作業位置に搬入された板状基板１４をクランプして、位置固定することができる。

図３（ｂ）は、第１の搬送レーン２Ａ、第２の搬送レーン２Ｂにてそれぞれ姿勢変更部３、バックアップ部４を機能させて作業対象の板状基板１４、ワーク１５を保持し、これらに対する部品搭載作業の実行が可能となった状態を示している。すなわち第１の搬送レーン２Ａにおいては、姿勢変更部３を上昇させて（矢印ｅ）、姿勢変更部３および第１のベルトコンベア２ｃＡに所定のキャリア分離動作を行わせる（図１４、図１５参照）。

これにより、搬送キャリア２０に保持されて治具２１の形態で搬入されたワークキャリア１９（ここではワークキャリア１９（Ｌ）、ワークキャリア１９（Ｒ）の２列のワークキャリア１９）が、姿勢変更部３によって所定の位置に所定の姿勢で保持された状態となる。本実施の形態では、図７に示すワーク１５の実装面がＸＹ平面と平行となるように、姿勢変更部３によってワークキャリア１９を保持して回動させることにより、ワーク１５の姿勢を制御する。

すなわち本実施の形態では、ワーク１５を保持する治具２１は、ワーク１５を保持した立体基板保持体であるワークキャリア１９と搬送キャリア２０より構成される。そして第１の搬送レーン２Ａは、ワークキャリア１９を載せた搬送キャリア２０を搬送し、姿勢変更部３はワークキャリア１９を保持して回動させる。本実施の形態では、ワークキャリア１９は複数のワーク１５を同じ向きで一列に並べて保持しており（図４参照）、これら複数のワーク１５を同時に回動させるようになっている。

また第２の搬送レーン２Ｂでは、バックアップ用アクチュエータ１６を駆動してバックアップ部４を上昇させる（矢印ｆ）。これにより、バックアップピン４ｂが板状基板１４の下面に当接してこれを押し上げ、板状基板１４をストッパ部材２３ａの下面に押し当てて、上下方向の位置を固定する。これとともに、サイドクランプ用アクチュエータ２３ｂを駆動することにより、サイドクランパ２３ｃが閉方向に移動し（矢印ｇ）、板状基板１４を左右両側から挟み込んで水平方向の位置を固定する。

このとき、第１の搬送レーン２Ａにおけるワーク１５の実装面の高さＭＨが、第２の搬送レーン２Ｂにおいてバックアップ部４によってバックアップされた板状基板１４の上面の実装面の高さＭＨと一致するように、昇降用アクチュエータ１７による姿勢変更部３の押し上げ高さを制御する。

すなわち、ＸＹ平面と平行にされたワーク１５の実装面の高さＭＨと、第２の搬送レーン２Ｂにおいてバックアップ部４で支持された板状基板１４の実装面の高さＭＨとを一致させる。これにより、第１の搭載ヘッド９Ａで板状基板１４への部品搭載とワーク１５への部品搭載のいずれの作業も実行することができ、同様に、第２の搭載ヘッド９Ｂで板状基板１４への部品搭載とワーク１５への部品搭載のいずれの作業も実行することができる。

なお本実施の形態においては、昇降用アクチュエータ１７の動作によってＸＹ平面と平行にされたワーク１５の実装面の高さＭＨを、第２の搬送レーン２Ｂにおいてバックアップ部４で支持された板状基板１４の実装面の高さＭＨに一致させるようにしている。そしてこのようにして部品搭載位置に位置保持されたワーク１５、板状基板１４に対して、部品搭載作業が実行される。

次に、図４、図５を参照して、第１の搬送レーン２Ａに配置される姿勢変更部３の詳細構成を説明する。図４において、姿勢変更部３は底板部３０ａと底板部３０ａの両端部から立設された側板部３０ｂよりなるフレーム部３０を備えている。フレーム部３０は図１に示す昇降用アクチュエータ１７によって昇降可能な昇降ベースであり、昇降用アクチュエータ１７はこの昇降ベースを昇降させる昇降部となっている。フレーム部３０の上部には、ワークキャリア１９の長辺方向であるＸ方向の両端部をそれぞれ保持する１対のワークキャリア保持部３１が、Ｘ方向に相対向して設けられている。これらの１対のワークキャリア保持部３１は、Ｙ方向に同一高さで２組並列して設けられている。

図５に示すように、ワークキャリア保持部３１は２つの延出端部３２ｂ、３２ｃが設けられたかぎ形状のスイングアーム３２を有している。側板部３０ｂに近接して位置する延出端部３２ｂは、側板部３０ｂを水平方向に貫通する支持軸３２ａと結合されて、スイング軸３１ａ廻りに回動自在に軸支されている。延出端部３２ｂと反対側に位置する延出端部３２ｃが上方に延出した上端部には、ワークキャリア１９を下面側から支持可能な平面部を有する支持部３３が設けられている。さらに支持部３３の上面には、ワークキャリア１９を構成するメインプレート１９ａの両端部に形成された基準穴１９ｂに係合するピン３４が設けられている。

ワークキャリア１９を姿勢変更部３に保持させる際には、相対向する１対のワークキャリア保持部３１のピン３４を、メインプレート１９ａの両端部の基準穴１９ｂにそれぞれ係合させる。このようにワークキャリア１９をワークキャリア保持部３１を介して姿勢変更部３に保持させた状態において、ワークキャリア保持部３１のスイングアーム３２は、搬送方向であるＸ方向に延びたスイング軸３１ａ廻りに回動するスイング動作が可能となっている。これにより、ワークキャリア１９に保持されたワーク１５の姿勢を変更することができる。

以下、本実施の形態においてワークキャリア１９に保持されたワーク１５の姿勢を変更する姿勢変更部３の構成について説明する。図４、図５において、フレーム部３０の底板部３０ａの上面には、上述のスイング動作の駆動源であるスイング用モータ３５が、出力軸３５ａを水平にして配置されている。スイング用モータ３５の上方には、両側の側板部３０ｂを貫通して軸支された伝達軸３９が配置されている。出力軸３５ａ、伝達軸３９にそれぞれ結合されたモータ出力軸プーリ３６、伝達軸プーリ３８には、ベルト３７が調帯されている。

図５に示すように、両側の側板部３０ｂを貫通した伝達軸３９の両端部には、それぞれ駆動プーリ４０が結合されている。２組のワークキャリア保持部３１において、スイングアーム３２を軸支する支持軸３２ａが側板部３０ｂを貫通した両端部には、それぞれ従動プーリ４１が結合されている。両側の側板部３０ｂの外側面において、各組のワークキャリア保持部３１に対応した従動プーリ４１の中間には、テンションプーリ４３が上下方向の位置調節自在に設けられている。

図３に示すように、駆動プーリ４０、２つの従動プーリ４１およびテンションプーリ４３には、駆動伝達用のベルト４２が調帯されている。テンションプーリ４３の位置を調整することにより、ベルト４２のテンションを適正状態に調節することができる。このような構成において、スイング用モータ３５を駆動してモータ出力軸プーリ３６を回転させる（矢印ｈ）ことにより、伝達軸プーリ３８、伝達軸３９を介して駆動プーリ４０が回転する。そしてこの回転が従動プーリ４１に伝達されることにより、支持軸３２ａ（図５参照）を介してスイングアーム３２がスイング軸３１ａ廻りに回動する（矢印ｉ）。

このとき、スイング用モータ３５の回転量および回転方向を制御することにより、スイングアーム３２に設けられた支持部３３を所望の角度に傾斜させることができる。これにより支持部３３に支持されたワークキャリア１９の傾斜が変更され、ワークキャリア１９に保持されたワーク１５の姿勢が変更される。ここで、２組のワークキャリア保持部３１のスイング動作は共通のスイング用モータ３５によって駆動される構成であることから、これら２組のワークキャリア保持部３１に支持された２つのワークキャリア１９を対象として、同時に同一の変更量で姿勢変更が行われる。

上述構成において、スイング用モータ３５、モータ出力軸プーリ３６、ベルト３７、伝達軸プーリ３８、伝達軸３９、駆動プーリ４０、従動プーリ４１、ベルト４２、テンションプーリ４３およびスイングアーム３２は、支持部３３を傾斜させることによりワークキャリア１９に保持されたワーク１５の姿勢を変更する姿勢変更部３の駆動機構を構成する。

上述の姿勢変更部３の構成において、支持部３３が設けられたスイングアーム３２の回転軸であるスイング軸３１ａは、搬送方向であるＸ方向に延びて配置されている。すなわち図２に示す姿勢変更部３は、複数のワーク１５の並び方向と同じ方向に延びる回転軸であるスイング軸３１ａを中心に、支持部３３に支持されたワークキャリア１９を回動させる構成となっている。

そしてスイング軸３１ａは昇降ベースであるフレーム部３０の側板部３０ｂを貫通して配置されていることから、昇降ベースであるフレーム部３０は支持部３３を搬送方向に延びる回転軸を介して支持している。したがって図４に示す姿勢変更部３は、昇降ベースであるフレーム部３０に取り付けられた形態となっている。

なおここでは、同時に姿勢変更部３に保持された２つのワークキャリア１９を区別する場合には、搬送方向（Ｘ方向）の下流側に対する左右位置によって区別する。すなわち図３（ｂ）に示す様に、左側に位置するワークキャリア１９をワークキャリア１９（Ｌ）、右側に位置するワークキャリア１９をワークキャリア１９（Ｒ）と記載して区別している。これらのワークキャリア１９（Ｌ）、５（Ｒ）においては、前述の姿勢変更部３によってワーク１５の姿勢が同時に同一の変更量で変更される。そしてこのように姿勢が変更されたワーク１５に対して、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによって部品搭載作業が実行される。

次に図６を参照して、制御系の構成を説明する。図６において、制御部１８には、第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第２のＹ軸リニアモータ７ｂ、第１のＸ軸リニアモータ８ａ、第２のＸ軸リニアモータ８ｂ、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂ、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂ、第１の部品カメラ１２Ａ、第２の部品カメラ１２Ｂ、第１のベルトコンベア２ｃＡ、スイング用モータ３５、昇降用アクチュエータ１７、第２のベルトコンベア２ｃＢ、バックアップ用アクチュエータ１６、サイドクランプ用アクチュエータ２３ｂが接続されている。

制御部１８に設けられた記憶部５０は、第１の実装データ記憶部５０ａ、第２の実装データ記憶部５０ｂを備えている。第１の実装データ記憶部５０ａは、ワーク１５の実装面に部品を搭載するための装着位置データとワーク１５を回動させるための角度情報と昇降用アクチュエータ１７（昇降部）を制御するための高さ情報を含んだ第１の実装データを記憶する。第２の実装データ記憶部５０ｂは、板状基板１４の実装面に部品を搭載するための装着位置データを含む第２の実装データを記憶する。

また制御部１８は、内部制御処理機能として、搭載ヘッド移動制御部５１、姿勢変更制御部５２、昇降制御部５３、第１搬送レーン制御部５４、第２搬送レーン制御部５５、認識部５６を備えている。搭載ヘッド移動制御部５１は、第１の実装データの装着位置データと第２の実装データの装着位置データに基づいて、搭載ヘッド移動部である第１のＹ軸リニアモータ７ａ、第２のＹ軸リニアモータ７ｂ、第１のＸ軸リニアモータ８ａ、第２のＸ軸リニアモータ８ｂを制御する。これにより、第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂが移動して部品搭載動作が実行される。

姿勢変更制御部５２は、第１の実装データに含まれる角度情報に基づいて姿勢変更部３のスイング用モータ３５を制御する。これにより、ワーク１５の複数の実装面の傾斜角度を第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによる搭載作業面（ここではＸＹ平面）に位置合わせすることができる。昇降制御部５３は第１の実装データに含まれる高さ情報に基づいて昇降部である昇降用アクチュエータ１７の動作を制御する。これにより、姿勢変更制御部５２によって傾斜角度が位置合わせされた状態のワーク１５を昇降させて、実装面（第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３）を第１の搭載ヘッド９Ａ、第２の搭載ヘッド９Ｂによる搭載高さに位置合わせすることができる。

第１搬送レーン制御部５４は、第１の搬送レーン２Ａにおける第１のベルトコンベア２ｃＡの搬送動作を制御する。第２搬送レーン制御部５５は、第２の搬送レーン２Ｂにおける第２のベルトコンベア２ｃＢの搬送動作や、バックアップ用アクチュエータ１６による板状基板１４のバックアップ動作、サイドクランプ用アクチュエータ２３ｂによる板状基板１４のクランプ動作を制御する。認識部５６は、第１のヘッドカメラ１１Ａ、第２のヘッドカメラ１１Ｂ、第１の部品カメラ１２Ａ、第２の部品カメラ１２Ｂによる撮像結果を認識処理する。

ここで図７を参照して、部品搭載装置１において部品が搭載されるワーク１５（立体基板）の構造について説明する。ここでは部品が搭載される前のワーク１５を示している。図５において、ワーク１５は矩形ブロックから２つの頂辺に相当する部分を除去した変形断面形状の頭部１５ａを主体としている。頭部１５ａの下面には、円筒形状の脚部１５ｂが下方に突出して設けられている。

上述構成の１５において、頭部１５ａの上面は第１実装面Ｓ１である。第１実装面Ｓ１の両側の、頭部１５ａにおいて頂辺部分を除去した斜辺面は、第１実装面Ｓ１とは傾斜角度が異なる第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３となっている。第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３には、それぞれ対角の位置に１対の認識マークＭが形成されている。認識マークＭは、部品を第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３の実装位置に搭載する際の位置決めに使用される。

このワーク１５への部品搭載においては、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３はいずれも相互に傾斜していることから、ワーク１５を同一姿勢に保持したままで全ての実装面に対して部品を搭載することができない。このため本実施の形態においては、前述の姿勢変更部３によって必要に応じてワーク１５の姿勢を逐次変更しながら部品搭載を実行する。

次に図８を参照して、立体基板を保持する立体基板保持体であるワークキャリア１９の構成について説明する。図８に示すように、ワークキャリア１９は矩形板形状のメインプレート１９ａを主体としている。メインプレート１９ａの両短辺の近傍には、それぞれ位置保持用の基準穴１９ｂが設けられている。ワークキャリア１９を姿勢変更部３に保持させる際には、ワークキャリア保持部３１の支持部３３に設けられたピン３４をこれらの基準穴１９ｂに係合させる。

さらにメインプレート１９ａの一方の短辺の近傍には、両側の長辺の端部から幅方向にメインプレート１９ａを切り欠いた切欠き部１９ｃが形成されている。切欠き部１９ｃから短辺に至る第１支持端部１９ｇおよび反対側の短辺の近傍の第２支持端部１９ｉは、搬送キャリア２０に設けられた支持部（図９参照）が当該ワークキャリア１９の下面側に当接して支持するための支持部位となっている。第１支持端部１９ｇには、搬送キャリア２０に設けられた位置決め用の係合ピン２５（図９）が係合するピン係合穴１９ｈが設けられている。

メインプレート１９ａには、ワーク１５を保持するための複数（ここでは３つ）のワーク保持部１９ｆが設けられている。ワーク保持部１９ｆは、メインプレート１９ａを貫通して設けられた開口部１９ｄおよびメインプレート１９ａの上面において開口部１９ｄの両側に凸設された１対のピン形状の位置規制部１９ｅよりなる。開口部１９ｄの内径寸法はワーク１５の脚部１５ｂの外径寸法に対応しており、一対の位置規制部１９ｅの間隔寸法はワーク１５の頭部１５ａの長さ寸法に対応している。

次に図９、図１０を参照して、ワークキャリア１９を載せて保持する搬送キャリア２０の構成および機能について説明する。図９は、搬送キャリア２０にワークキャリア１９を載せる際の位置合わせ基準を示しており、図１０は、搬送キャリア２０にワークキャリア１９を位置合わせして載せた状態を示している。

図９、図１０に示すように、搬送キャリア２０は２つのワークキャリア１９を載せて保持する機能を有している。搬送キャリア２０にこれらのワークキャリア１９を保持させることにより、ワーク１５を保持するための治具２１が形成される。搬送キャリア２０は略正方形の枠状部材であり、Ｘ方向に配列された１対のサイドフレーム２０ａの両端部を、連結部材２２によって連結した構成となっている。治具２１を第１の搬送レーン２Ａによって搬送する際には、第１のベルトコンベア２ｃＡにサイドフレーム２０ａの下面の搬送当接部２０ｂを当接させる。

図９に示すように、搬送キャリア２０にはワークキャリア１９を搬送キャリア２０に対して位置合わせする際の基準となる２列のキャリア基準線２０ｃが、Ｘ方向に沿って設定されている。これらのキャリア基準線２０ｃは、図４におけるスイング軸３１ａの配列と対応した位置関係にある。図１０に示す状態の２つのワークキャリア１９を搬送キャリア２０に載せた治具２１を第１の搬送レーン２Ａによって搬送して、姿勢変更部３（図３参照）に対して位置決めした状態では、それぞれのワークキャリア１９の基準穴１９ｂは、姿勢変更部３の支持部３３に設けられたピン３４の直上に位置する。

一方の連結部材２２からは、枠の内側に向かってそれぞれ１つの中央支持部２４ａ、２つの側方支持部２４ｂが延出して設けられている。同様に、他方の連結部材２２からは、枠の内側に向かってそれぞれ１つの中央支持部２６ａ、２つの側方支持部２６ｂが延出して設けられている。中央支持部２４ａ、２６ａは２つのキャリア基準線２０ｃの中央に位置しており、側方支持部２４ｂ、側方支持部２６ｂはいずれもキャリア基準線２０ｃの両外側に位置している。中央支持部２４ａ、２６ａは、端部がＹ方向の両側に延出した２重鍵形状であり、側方支持部２４ｂ、２６ｂは、端部がＹ方向の内側にのみ延出したＬ字鍵形状となっている。

これらの支持部は、いずれもメインプレート１９ａの第１支持端部１９ｇ、第２支持端部１９ｉを下面側から支持可能な形状となっている。すなわちワークキャリア１９をキャリア基準線２０ｃに沿って搬送キャリア２０に載せた状態では、第１支持端部１９ｇは中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂによって支持され、第２支持端部１９ｉは中央支持部２６ａ、側方支持部２６ｂによって支持される。このとき、第１支持端部１９ｇに設けられたピン係合穴１９ｈに係合ピン２５を嵌合させることにより、ワークキャリア１９は搬送キャリア２０に対して位置合わせされる。

ここで、中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂの鍵形状における延出部の幅寸法（Ｘ方向の寸法）は、メインプレート１９ａに設けられた切欠き部１９ｃの切り欠き幅よりも小さく設定されている。さらに、中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂと連結部材２２との間には、第１支持端部１９ｇが上下方向に通過可能な大きさの開口部２２ａが形成されている。このような構成により、搬送時には搬送キャリア２０の上面側に保持されるワークキャリア１９を、搬送キャリア２０の下面側に移動させることが可能となっている（図１４参照）。これにより、ワークキャリア１９を搬送キャリア２０から分離して、姿勢変更部３に保持させることが可能となっている。

ワーク１５をワークキャリア１９に保持させる際には、図１１（ａ）に示すように、ワーク１５をワーク保持部１９ｆに対して位置合わせしながら下降させ（矢印ｊ）、脚部１５ｂを開口部１９ｄに嵌合させる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、複数のワーク１５は、ワークキャリア１９の各ワーク保持部１９ｆに位置決めされた状態で保持される。

このようにしてワーク１５が載置されたワークキャリア１９は、図１２に示すよう、搬送キャリア２０へ載せられる。すなわち搬送キャリア２０の中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂに設けられた係合ピン２５を、第１支持端部１９ｇに形成されたピン係合穴１９ｈに嵌合させることにより、ワークキャリア１９を搬送キャリア２０に対して位置合わせする。そして第１支持端部１９ｇの下面側を中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂによって支持するとともに、第２支持端部１９ｉの下面側を中央支持部２６ａ、側方支持部２６ｂによって支持する。

これにより、複数の立体基板であるワーク１５は、ワークキャリア１９を搬送キャリア２０に載せた構成の治具２１に保持された状態となる。なお、ワーク１５を治具２１に保持させる作業手順としては、図１０に示すように、予めワークキャリア１９を搬送キャリア２０に載せて治具２１を形成しておく作業手順を用いてもよく、または図１１、図１２にそれぞれ示す個別の作業を順次実行する作業手順を用いてもよい。

図１３は、第１の搬送レーン２Ａにおいて、ワークキャリア１９に保持されたワーク１５に対して、部品搭載作業を実行する際に、姿勢変更部３によって実行されるワーク１５の姿勢変更を示している。図１３に示すように、ワークキャリア保持部３１が備えたスイングアーム３２は、スイング軸３１ａを回転軸とする支持軸３２ａによって回動する。これにより、スイングアーム３２の上端に設けられた支持部３３がメインプレート１９ａとともに傾斜し、ワーク１５の姿勢が変更される。ここに示す例では、スイングアーム３２の方向を示すスイング方向線３２θの垂直軸に対する角度を制御パラメータとして、ワーク１５の姿勢を変更するようにしている。そしてこのようにして姿勢が変更されたワーク１５に対して、第１の搭載ヘッド９Ａ（または第２の搭載ヘッド９Ｂ）によって部品が搭載される。

図１３（ａ）は、ワークキャリア保持部３１に支持されたワークキャリア１９（Ｒ）、１９（Ｌ）が保持するワーク１５において、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２を対象として部品搭載を実行する際のワーク１５の姿勢を示している。第１実装面Ｓ１は、ワーク１５におけるＸＹ平面（水平面）であることから、スイング方向線３２θが垂直軸に一致するように支持軸３２ａを回動させる（矢印ｊ）。これにより、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２は部品搭載に適した正しい水平姿勢に保持される。

これに対し図１３（ｂ）は、ワーク１５における傾斜面である第３実装面Ｓ３を対象として部品搭載を実行する際のワーク１５の姿勢を示している。すなわちこの場合には、スイング方向線３２θが垂直軸に対して傾斜補正角度θｘ３だけ傾斜するように、支持軸３２ａを回動させる。傾斜補正角度θｘ３はワーク１５を回動させるための角度情報であり、ワーク１５における第３実装面Ｓ３の傾斜角度に応じて予め設定されて第１の実装データ記憶部５０ａに記憶されている。これにより、第３実装面Ｓ３が部品搭載に適した正しい水平姿勢となるように、ワーク１５の姿勢が保持される。

次に図１４、図１５を参照して、搬送キャリア２０からワークキャリア１９を離脱させる分離動作について説明する。この分離動作では、図３（ａ）に示す状態の治具２１、すなわち第１の搬送レーン２Ａにおいてワーク１５を保持したワークキャリア１９がセットされた状態の搬送キャリア２０からワークキャリア１９を分離させ、分離したワークキャリア１９を姿勢変更部３に保持させる。

図１４（ａ）は、第１の搬送レーン２Ａにおいて搬送キャリア２０のキャリア基準線２０ｃ（図９参照）が、姿勢変更部３のスイング軸３１ａ（図４参照）に対して位置合わせされ、各ワークキャリア１９の基準穴１９ｂがワークキャリア保持部３１のピン３４の直上に位置した状態における動作を示している。

すなわち、昇降用アクチュエータ１７を駆動して姿勢変更部３を上昇させることにより、まずピン３４を基準穴１９ｂに嵌合させ、次いでワークキャリア１９を搬送キャリア２０に載せられた状態から持ち上げる（矢印ｍ）。これにより、第１支持端部１９ｇ、第２支持端部１９ｉは、それぞれ中央支持部２４ａ、２４ｂ、中央支持部２６ａ、２６ｂの上面から離れた状態となる。

次いで第１のベルトコンベア２ｃＡを駆動して、第１支持端部１９ｇを開口部２２ａ（図１４（ｂ）参照）の直上に位置させるのに必要な所定の移動寸法だけ、搬送キャリア２０をＸ方向に移動させる（矢印ｎ）。この結果、第１支持端部１９ｇは中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂの上方から退避するとともに、反対端側の第２支持端部１９ｉも中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂの上方から退避する。これにより、ワークキャリア１９を搬送キャリア２０の下面側に移動させることが可能となる。

すなわち昇降用アクチュエータ１７を駆動して姿勢変更部３を下降させることにより、支持部３３（図３参照）によって保持されたワークキャリア１９を下降させる（矢印ｏ）。このとき、第１支持端部１９ｇは開口部２２ａ内を、中央支持部２４ａ、側方支持部２４ｂは切欠き部１９ｃをそれぞれ通過し、さらに第２支持端部１９ｉは中央支持部２６ａ、側方支持部２６ｂと干渉することなく下降する。これにより、２つのワークキャリア１９は搬送キャリア２０から分離して、いずれも基準穴１９ｂにピン３４を嵌合させて姿勢変更部３のワークキャリア保持部３１によって支持された状態となる（図３参照）。

次いで、姿勢変更部３とともに下降したワークキャリア１９の上方から、搬送キャリア２０を退避させる。すなわち、第１の搬送レーン２Ａにおいて第１のベルトコンベア２ｃＡを駆動して、搬送キャリア２０を移動させてワークキャリア１９の上方から退避させる（矢印ｐ）。これにより、姿勢変更部３に支持された状態のワークキャリア１９の上方にはフリーな空間が確保される。そしてこの状態で、図１３に示す姿勢変更動作およびその後の部品搭載作業が実行される。

上記説明したように本実施の形態では、複数の搬送レーンを対象として部品供給部から搭載ヘッドによって取り出した部品を搭載する部品搭載作業を実行する部品搭載装置１において、第１の搬送レーン２Ａには、傾斜角度の異なる複数の実装面を有するワーク１５を保持した治具を搬送する第１の搬送部と、ワーク１５の実装面がＸＹ平面に平行な水平姿勢となるようにワーク１５を回動させて姿勢を変更する姿勢変更部３と、水平に姿勢変更されたワーク１５の実装面の高さを調整する昇降部とを備えている。

そして第２の搬送レーン２Ｂには、表面に実装面を有する板状基板１４もしく板状基板１４を載せた搬送パレットを搬送する第２の搬送部と、板状基板１４もしくは搬送パレットを下方から支持するバックアップ部４とを配置している。このような構成を用いることにより、ワーク１５を含む複数種類の基板を対象として部品搭載作業を実行する場合にあっても、単一の部品搭載装置１によって、立体基板であるワーク１５への部品搭載と板状基板１４への部品搭載の両方に柔軟に対応することが可能となっている。

本発明の部品搭載装置は、立体基板への部品搭載と板状基板への部品搭載の両方に柔軟に対応できるという効果を有し、立体基板を含む複数書類の基板を対象として部品を搭載する部品搭載分野において有用である。

１ 部品搭載装置
２Ａ 第１の搬送レーン
２Ｂ 第２の搬送レーン
３ 姿勢変更部
４ バックアップ部
５Ａ 第１の部品供給部
５Ｂ 第２の部品供給部
９Ａ 第１の搭載ヘッド
９Ｂ 第２の搭載ヘッド
１４ 板状基板
１５ ワーク（立体基板）
１９ ワークキャリア（立体基板保持体）
２０ 搬送キャリア
２１ 治具

Claims (6)

1. 少なくとも一つの搭載ヘッドと、少なくとも第１の搬送レーンと第２の搬送レーンを含む複数の搬送レーンと、部品を前記搭載ヘッドに供給する部品供給部と、前記部品供給部の上方から前記複数の搬送レーンの上方に至る空間において前記搭載ヘッドをＸＹ平面に沿って移動させる搭載ヘッド移動部と、制御部とを備えた部品搭載装置であって、
   前記第１の搬送レーンには、
   表面に傾斜角度の異なる複数の実装面を有する立体基板を保持した治具を搬送する第１の搬送部と、
   前記立体基板の少なくとも一つの実装面が前記ＸＹ平面に平行な姿勢となるように、前記治具に載せられて前記第１の搬送部によって搬送された立体基板を回動させる姿勢変更部と、
   前記ＸＹ平面と平行にされた実装面の高さを調整する昇降部とを配置し、
   前記第２の搬送レーンには、
   表面に実装面を有する板状基板もしく板状基板を載せた搬送パレットを搬送する第２の搬送部と、
   前記板状基板もしくは前記搬送パレットを下方から支持するバックアップ部とを配置し、
   前記搭載ヘッドは、前記部品供給部より供給された部品を保持して移動し、前記立体基板の実装面または前記板状基板の実装面に搭載する、部品搭載装置。
2. 前記治具が立体基板を保持した立体基板保持体と搬送キャリアより構成され、
   前記第１の搬送部は前記立体基板保持体を載せた搬送キャリアを搬送し、
   前記姿勢変更部は前記立体基板保持体を保持して回動させる、請求項１に記載の部品搭載装置。
3. 前記立体基板保持体は複数の立体基板を同じ向きで一列に並べて保持するものであり、
   前記姿勢変更部は、前記複数の立体基板の並び方向と同じ方向に延びる回動軸を中心に前記立体基板保持体を回動させる、請求項２に記載の部品搭載装置。
4. 前記前ＸＹ平面と平行にされた立体基板の実装面の高さを、前記第２の搬送レーンにおいて前記バックアップ部で支持された板状基板の実装面の高さとを一致させる、請求項１から３のいずれかに記載の部品搭載装置。
5. 前記昇降部によって前記前ＸＹ平面と平行にされた立体基板の実装面の高さを、前記第２の搬送レーンにおいて前記バックアップ部で支持された板状基板の実装面の高さとを一致させる、請求項４に記載の部品搭載装置。
6. 前記制御部は、立体基板の実装面に部品を搭載するための装着位置データと前記立体基板を回動させるための角度情報と前記昇降部を制御するための高さ情報を含んだ第１の実装データと、前記板状基板の実装面に部品を搭載するための装着位置データを含む第２の実装データとを記憶する記憶部と、
   前記第１の実装データの前記角度情報に基づいて前記姿勢変更部を制御する姿勢変更制御部と、
   前記第１の実装データの前記高さ情報に基づいて前記昇降部を制御する昇降制御部と、
   前記第１の実装データの装着位置データと前記第２の実装データの装着位置データに基づいて前記搭載ヘッド移動部を制御する搭載ヘッド移動制御部とを備えた、請求項１から５のいずれかに記載の部品搭載装置。

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