JP2019207958A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向に移動する装着ヘッドに動作指示を送信する可動配線を削減することができる部品実装装置を提供する。【解決手段】部品実装装置は、下端部に取り付けられた吸着ノズル１０ｂを昇降させて部品を基板に装着する装着ヘッド１０と、無線通信部を有して部品実装装置の各部分を制御する本体制御部と、装着ヘッド１０が交換可能に取り付けられ、装着ヘッド１０を水平方向に移動させる移動ユニット（移動ベース９、コネクタ保持部１９）と、を備えている。そして、移動ユニットは、本体制御部と無線で通信するユニット通信部２０を有し、本体制御部は、ユニット通信部２０に無線通信で動作指示を送信することにより、装着ヘッド１０における吸着ノズル１０ｂの昇降動作を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装装置に関する。

基板に部品を実装する部品実装装置として、ノズルを備えた装着ヘッドをヘッド移動機構によって水平方向に移動させ、ノズルを昇降させて部品供給部から供給された部品を取り出して、基板の所定の位置に装着するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の部品実装装置は、ヘッド移動機構を含む部品実装装置の各部の動作を制御する制御部の他、装着ヘッドにおけるノズルの昇降動作などを制御するヘッド制御部を装着ヘッドに備えている。ヘッド制御部は制御部と信号配線で接続されており、制御部から送信される指示に従ってノズルの各種動作を制御している。

特開２０１３−１７９１９０号公報

しかしながら、特許文献１を含む先行技術には、水平方向に移動する装着ヘッドに配置されたヘッド制御部と本体部に固定配置された制御部の間を信号配線で接続するため、以下に述べるような課題があった。すなわち、部品実装装置内を広範囲に移動する装着ヘッドの動作と干渉しないように信号配線を装着ヘッドと接続するため、柔軟性のある長い可動配線と可動配線が断線しないように引き回すための部材が必要である。また、可動配線と引き回し部材も装着ヘッドと一緒に移動させるため駆動能力の高いヘッド移動機構が必要となり、コスト削減が困難という問題点があった。

そこで本発明は、水平方向に移動する装着ヘッドに動作指示を送信する可動配線を削減することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、下端部に取り付けられたノズルを昇降させて部品を基板に装着する装着ヘッドを備える部品実装装置であって、無線通信部を有し、前記部品実装装置の各部分を制御する本体制御部と、前記装着ヘッドが交換可能に取り付けられ、前記装着ヘッドを水平方向に移動させる移動ユニットと、を備え、前記移動ユニットは、前記本体制御部と無線で通信するユニット通信部を有し、前記本体制御部は、前記ユニット通信部に無線通信で動作指示を送信することにより、前記装着ヘッドにおけるノズルの昇降動作を制御する。

本発明によれば、水平方向に移動する装着ヘッドに動作指示を送信する可動配線を削減することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の全体構成を示す斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えた装着ヘッドの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、装着ヘッドの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。以下、基板の搬送方向（図２における垂直方向）をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向（図２における左右方向）をＹ方向、水平面に直交する方向（図２における上下方向）をＺ方向と定義する。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成および機能を説明する。部品実装装置１は、部品を基板に装着して実装基板を製造する機能を有する。図１において、基台１ａの上面には、Ｘ方向に延びる基板搬送機構２が設置されている。基板搬送機構２は上流側装置（図示省略）から部品装着作業の対象となる基板３を受け取って、部品実装装置１における装着作業位置まで搬送して位置決め保持する。また、基板搬送機構２は、部品装着作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

基板搬送機構２の両側方には部品供給部４が設置されている。部品供給部４には、それぞれ複数のテープフィーダ５がＸ方向に並設されている。テープフィーダ５は、部品を収納したキャリアテープを、以下に説明する装着ヘッド１０による部品取り出し位置まで搬送する機能を有している。

部品実装装置１においてＸ方向の両端部に配置された１対のフレーム部材６の上面には、それぞれリニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル７がＹ方向に配置されている。Ｙ軸テーブル７の間には同様にリニア駆動機構を備えたビーム８がＹ方向への移動が自在に架設されている。ビーム８には、移動ベース９がＸ方向への移動が自在に結合されている。移動ベース９には、装着ヘッド１０が装着されている。装着ヘッド１０は、移動ベース９に着脱可能である。

図２（ａ）において、装着ヘッド１０は、複数のノズルユニット１０ａを備えている。各ノズルユニット１０ａの下端部には、テープフィーダ５によって供給された部品を真空吸着して保持する吸着ノズル１０ｂが装着されている。各ノズルユニット１０ａは、吸着ノズル１０ｂを昇降させ、Ｚ軸回りにθ回転させる昇降回転機構を備えている。

また、各ノズルユニット１０ａは、装置本体部より供給される真空圧と圧縮空気を吸着ノズル１０ｂに供給し、また停止するバルブを備えている。装着ヘッド１０には、装着ヘッド制御部１１が内蔵されている。装着ヘッド制御部１１は、昇降回転機構を制御して吸着ノズル１０ｂを昇降させ、θ回転させる。また。装着ヘッド制御部１１は、バルブを制御して吸着ノズル１０ｂに部品を吸着させ、また吸着ノズル１０ｂから部品を離脱させる。すなわち、装着ヘッド制御部１１は、装着ヘッド１０における吸着ノズル１０ｂの各種動作を制御する。

図１において、Ｙ軸テーブル７およびビーム８は、装着ヘッド１０を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる装着ヘッド移動機構１２を構成する。装着ヘッド移動機構１２によって、装着ヘッド１０は水平方向に移動して、下端部に取り付けられた吸着ノズル１０ｂ（ノズル）を昇降させてテープフィーダ５から部品を取り出して、保持した部品を基板３に装着する。

基台１ａには、無線通信機能を有し、部品実装装置１の各部を制御する本体制御部１３が配置されている。すなわち、本体制御部１３は部品実装装置１に位置が固定されて配置されており、水平方向に移動する装着ヘッド制御部１１に対して動作指示を送信する機能を有している。

図２（ａ）は、装着ヘッド１０が移動ベース９に装着された状態におけるビーム８の断面を示している。装着ヘッド１０の背面には、背面部材１４が設けられている。図２（ｂ）に示すように、背面部材１４はビーム８に結合された移動ベース９に着脱自在（矢印ａ）となっている。

装着ヘッド１０は、基板３に装着する部品の形状、サイズなどに対応して、吸着ノズル１０ｂの数などが異なる複数の種類が予め用意されている。移動ベース９には、製造する実装基板に応じて選択された装着ヘッド１０が装着される。なお、装着ヘッド１０が備えるノズルは、真空圧によって部品を吸着する吸着ノズル１０ｂに限定されることはない。装着ヘッド１０は、部品を挟んで保持するボディチャックを備えるノズルや、リード部品のリードを挟んで保持するリードチャックを備えるノズルを備えてもよい。

図２（ａ）において、移動ベース９は、一対のスライドガイド１５を介してビーム８にＸ方向への移動が自在に結合されている。移動ベース９は、リニアモータ１６（リニア駆動機構）によってビーム８に対してＸ方向に駆動される。リニアモータ１６は、移動ベース９に結合された移動子１６ｂをビーム８にＸ方向に配列された固定子１６ａに対向させた構成となっている。移動ベース９の下端部には、基板認識カメラ１７が撮像方向を下向きにして配置されている。基板認識カメラ１７は装着ヘッド１０と一体的に水平方向に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像する。

移動ベース９の上端部には、水平な結合部材１８を介してコネクタ保持部１９が結合されている。コネクタ保持部１９には、本体制御部１３と無線で通信するユニット通信部２０が内蔵されている。ユニット通信部２０は、基板認識カメラ１７と配線を介して接続されており、基板認識カメラ１７との間で電気信号の授受を行う。装着ヘッド１０の上部とコネクタ保持部１９とは、配管コネクタ２１および配線コネクタ２２を介して接続されている。配管コネクタ２１は、装着ヘッド１０に装置本体部より真空圧と圧縮空気を供給する機能を有している。配線コネクタ２２は、装置本体部より装着ヘッド１０に対して給電を行う機能を有している。また、装着ヘッド制御部１１とユニット通信部２０は、配線コネクタ２２を介して電気信号の授受を行う。

図２（ｂ）に示すように、移動ベース９から背面部材１４を取り外した状態では、配管コネクタ２１、配線コネクタ２２において装着ヘッド１０に設けられたヘッド側接続部２１ａ、２２ａは、コネクタ保持部１９に設けられた本体部側接続部２１ｂ、２２ｂから離脱する。装着ヘッド１０を部品実装装置１に装着する際には、背面部材１４を部品実装装置１の移動ベース９に固定結合するとともに、ヘッド側接続部２１ａ、２２ａをコネクタ保持部１９に設けられた本体部側接続部２１ｂ、２２ｂに嵌合させる。

このように、移動ベース９、装着ヘッド移動機構１２、コネクタ保持部１９は、装着ヘッド１０が交換可能に取り付けられ、装着ヘッド１０を水平方向に移動させる移動ユニット３０（図３参照）を構成する。移動ユニット３０は、本体制御部１３と無線で通信するユニット通信部２０を有している。また、移動ユニット３０には、ユニット通信部２０と接続された下方を撮像するカメラ（基板認識カメラ１７）が装着されている。

なお、図１に示す部品実装装置１は、１基のビーム８を備えるものであったが、部品実装装置１は、Ｙ軸テーブル７の間に複数（例えば２基）のビーム８を備えるものであってもよい。すなわち、部品実装装置１は、複数の移動ユニット３０が設けられ、それぞれの移動ユニット３０に装着ヘッド１０が装着されるものであってもよい。また、本体制御部１３とユニット通信部２０の間の無線通信は、電波を使用した通信の他、光や音波などを使用した通信であってもよい。すなわち、本体制御部１３とユニット通信部２０の間を直接配線で接続することなく、信号やデータの送受信を無線で実現できればよい。

次に図３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は、基板搬送機構２、部品供給部４、装着ヘッド移動機構１２、本体制御部１３、タッチパネル３１を備えている。タッチパネル３１は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

装着ヘッド移動機構１２とコネクタ保持部１９を含んで構成される移動ユニット３０は、ユニット通信部２０を備えている。ユニット通信部２０は、移動ベース９に装着された装着ヘッド１０が備える装着ヘッド制御部１１と配線コネクタ２２を介して接続されている。また、ユニット通信部２０は、移動ベース９に配置されている基板認識カメラ１７と配線で接続されている。

図３において、コネクタ保持部１９は、ユニット通信部２０の他、ユニット記憶部３２を備えている。ユニット記憶部３２は記憶装置であり、ユニット識別情報３２ａなどが記憶されている。ユニット識別情報３２ａは、移動ユニット３０を特定する固有の情報である。すなわち、部品実装装置１が複数の移動ユニット３０を備える場合、各移動ユニット３０には異なる固有のユニット識別情報３２ａが付与される。

装着ヘッド１０は、ノズルユニット１０ａ、装着ヘッド制御部１１の他、装着ヘッド記憶部３３を備えている。装着ヘッド記憶部３３は記憶装置であり、ノズル制御データ３３ａ、ヘッド識別情報３３ｂなどが記憶されている。ノズル制御データ３３ａには、本体制御部１３から送信される動作指示に基づいて、装着ヘッド制御部１１がノズルユニット１０ａを制御して吸着ノズル１０ｂを昇降させ、θ回転させ、部品を着脱させる各種動作のための制御データが記憶されている。ヘッド識別情報３３ｂは、装着ヘッド１０を特定する固有の情報であり、各装着ヘッド１０に対して異なるヘッド識別情報３３ｂが付与される。すなわち、各装着ヘッド１０には異なる固有のヘッド識別情報３３ｂが付与されている。

図３において、本体制御部１３は、実装記憶部３４、実装制御部３５、認識処理部３６、無線通信部３７を備えている。実装記憶部３４は記憶装置であり、基板３のサイズ、基板マークの位置、基板３に装着される部品の種類、装着位置の座標などを含む装着データが、製造する実装基板の種類ごとに記憶されている。無線通信部３７は無線通信装置であり、移動ユニット３０が備えるユニット通信部２０との間を無線によって信号、データの授受を行う。

装着ヘッド１０が移動ベース９に装着されて、装着ヘッド制御部１１がユニット通信部２０と接続されると、ユニット通信部２０、無線通信部３７を介して、装着ヘッド記憶部３３に記憶されているヘッド識別情報３３ｂが実装制御部３５に送信される。これによって、実装制御部３５は、いずれの装着ヘッド１０がいずれの移動ユニット３０に装着されたかを認識する。すなわち、本体制御部１３は、ユニット通信部２０と無線通信することにより移動ユニット３０に取り付けられた装着ヘッド１０を認識する。

図３において、実装制御部３５は、実装記憶部３４に記憶される装着データに基づいて、基板搬送機構２、部品供給部４、装着ヘッド１０、装着ヘッド移動機構１２、基板認識カメラ１７を制御して、部品を基板３に装着する部品装着作業を実行させる。部品装着作業において実装制御部３５は、装着ヘッド１０における吸着ノズル１０ｂの動作指示を、無線通信部３７を介して所定の移動ユニット３０のユニット通信部２０に送信する。

実装制御部３５が装着ヘッド１０に動作指示を送信する際は、その装着ヘッド１０が装着されている移動ユニット３０のユニット記憶部３２が記憶しているユニット識別情報３２ａを併せて送信する。ユニット通信部２０は、自身が属する移動ユニット３０に付与されたユニット識別情報３２ａを含む動作指示を受信すると、配線コネクタ２２を介して受信した動作指示を装着ヘッド１０の装着ヘッド制御部１１に伝達する。実装制御部３５からの動作指示を受け取った装着ヘッド制御部１１は、装着ヘッド記憶部３３に記憶されたノズル制御データ３３ａに基づいてノズルユニット１０ａを制御する。

このように、無線通信部３７を有する本体制御部１３（実装制御部３５）は、ユニット通信部２０に無線通信で動作指示を送信することにより、装着ヘッド１０におけるノズル（吸着ノズル１０ｂ）の昇降動作を制御する。また、本体制御部１３は、ユニット識別情報３２ａにより動作指示を送信する移動ユニット３０のユニット通信部２０を認識する。そして、本体制御部１３は、動作指示と共に動作指示を送信する移動ユニット３０に付与されたユニット識別情報３２ａを送信する。これによって、複数の移動ユニット３０にそれぞれ装着ヘッド１０が装着された複数の装着ヘッド１０を備える部品実装装置１であっても、各装着ヘッド１０に適切に動作指示を伝達することができる。

図３において、基板認識カメラ１７によって撮像された基板マークの撮像結果は、ユニット通信部２０を介して本体制御部１３に送信される。本体制御部１３に送信された撮像結果は、本体制御部１３が備える認識処理部３６によって画像処理されて、基板マークの位置が認識される。実装制御部３５は、認識された基板マークの位置に基づいて部品の装着位置を補正して、部品を基板３に装着させる。このように、カメラ（基板認識カメラ１７）の撮像結果は、ユニット通信部２０によって本体制御部１３に無線で送信される。

このように、本実施の形態の部品実装装置１では、位置が固定された本体制御部１３と水平方向に移動する装着ヘッド１０および基板認識カメラ１７に動作指示を送信し、撮像結果などを受信する柔軟性がある可動配線を削減することができる。これによって、配線が断線するリスクを削減し、また材料費を削減することができる。さらに、移動ユニット３０の重量を削減することができ、装着ヘッド１０および基板認識カメラ１７の移動に必要な電力を削減することもできる。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、下端部に取り付けられたノズル（吸着ノズル１０ｂ）を昇降させて部品を基板３に装着する装着ヘッド１０と、無線通信部３７を有して部品実装装置１の各部分を制御する本体制御部１３と、装着ヘッド１０が交換可能に取り付けられ、装着ヘッド１０を水平方向に移動させる移動ユニット３０（移動ベース９、装着ヘッド移動機構１２、コネクタ保持部１９）と、を備えている。そして、移動ユニット３０は、本体制御部１３と無線で通信するユニット通信部２０を有し、本体制御部１３は、ユニット通信部２０に無線通信で動作指示を送信することにより、装着ヘッド１０におけるノズルの昇降動作を制御する。これによって、水平方向に移動する装着ヘッド１０に動作指示を送信する可動配線を削減することができる。

本発明の部品実装装置は、水平方向に移動する装着ヘッドに動作指示を送信する可動配線を削減することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 基板
１０ 装着ヘッド
１０ｂ 吸着ノズル（ノズル）
１３ 本体制御部
１７ 基板認識カメラ（カメラ）
２０ ユニット通信部
３０ 移動ユニット
３７ 無線通信部

Claims (5)

1. 下端部に取り付けられたノズルを昇降させて部品を基板に装着する装着ヘッドを備える部品実装装置であって、
   無線通信部を有し、前記部品実装装置の各部分を制御する本体制御部と、
   前記装着ヘッドが交換可能に取り付けられ、前記装着ヘッドを水平方向に移動させる移動ユニットと、を備え、
   前記移動ユニットは、前記本体制御部と無線で通信するユニット通信部を有し、
   前記本体制御部は、前記ユニット通信部に無線通信で動作指示を送信することにより、前記装着ヘッドにおけるノズルの昇降動作を制御する、部品実装装置。
2. 装着ヘッドには固有のヘッド識別情報が付与されており、
   前記本体制御部は、前記ユニット通信部と無線通信することにより前記移動ユニットに取り付けられた前記装着ヘッドを認識する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記部品実装装置には複数の移動ユニットが設けられ、
   各移動ユニットには固有のユニット識別情報が付与されており、
   前記本体制御部は、前記ユニット識別情報により動作指示を送信する移動ユニットのユニット通信部を認識する、請求項１または２に記載の部品実装装置。
4. 前記本体制御部は、前記動作指示と共に前記動作指示を送信する対象の移動ユニットに付与されたユニット識別情報を送信する、請求項３に記載の部品実装装置。
5. 前記移動ユニットには、下方を撮像するカメラが装着されており、
   前記カメラの撮像結果は、前記ユニット通信部によって前記本体制御部に送信される、請求項１から４のいずれかに記載の部品実装装置。

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