JP2767415B2 - チップ部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣ、抵抗器、コン
デンサ等の小片状をした電子部品（以下、チップ部品と
いう）をプリント基板に装着するチップ部品装着装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】この種の装着装置として、従来、プリン
ト基板が搬送されるコンベア上に作業ステーションを形
成し、この作業ステーションにおいてコンベアと平行な
水平面内をＸＹ方向に高速で移動するヘッド支持部材を
設け、このヘッド支持部材に部品供給部から供給される
チップ部品を吸着して、プリント基板上の所定位置に移
し換える作業ヘッドを設けたものが知られている（例え
ば、特願昭６１−１１８７１９号参照）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる装着
装置による電子部品の装着作業においては、プリント基
板上に広く分散配置された各所には多種類の部品の中か
らそれぞれに適切なものを装着することが必要である。
このために作業ヘッドは、集中的に配置された部品供給
装置から所要のチップ部品を取り上げ、これをプリント
基板の所要の各所に対して移動することが必要となる。
そして、かかる装着作業の作業効率を向上せんとする場
合、作業ヘッドの移動速度を高めることが考えられる
が、同時にそのチップ部品の位置決め精度を所定以上に
維持することも当然必要となる。しかし、このように作
業ヘッドの移動速度を高めて作業効率の向上を図る場合
には、チップ部品の位置決め精度を維持するために、剛
性の高いヘッド支持部材や、作業ヘッドの移動を高速で
行うために大きな出力の駆動モータを使用する必要があ
り、全体構造としてこれらを使用し得るものとする必要
があるから、その結果として装置自体が大型化すること
になる。本発明は、上記の事情に鑑み、大きい出力のモ
ータを用いて作業ヘッドの移動速度を高めるというよう
な手法に頼らなくとも、作業効率を向上することができ
るチップ部品装着装置を提供することを目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記課題解決のために講
じた手段は、基台上に形成された基板搬送路と、この基
板搬送路の側方に位置する部品供給部と、部品ピックア
ップ用の作業ヘッドを有して、基台の上方にＸ、Ｙ平面
上で移動可能となるように設けられたヘッドユニット
と、このヘッドユニットを駆動する駆動手段とを備え、
基板搬送路上の所定の基板設置区域内にプリント基板を
停止させた状態で上記ヘッドユニットの作業ヘッドによ
り上記部品供給部からチップ部品をピックアップして、
そのチップ部品をプリント基板に装着するようにしたチ
ップ部品装着装置を前提として、次の要素（イ）〜
（ニ）によって構成されるものである。 （イ）基板搬送路を跨いで設けた互いに平行な第１、第
２の固定レールと、両端を上記第１、第２の固定レール
に走行可能に案内、支持された第１のヘッド支持部材
と、さらに両端を上記第１、第２の固定レールに走行可
能に案内、支持された第２のヘッド支持部材と、上記第
１のヘッド支持部材を駆動する第１の駆動手段と、上記
第２のヘッド支持部材を駆動する第２の駆動手段とを設
けたこと、 （ロ）上記第１のヘッド支持部材に設けた第１のヘッド
ユニットと、上記第２のヘッド支持部材に設けた第２の
ヘッドユニットとが上記基板設置区域を含む範囲で共通
の作業領域を有するようにこれらヘッドユニットの移動
範囲を設定したこと、 （ハ）上記部品供給部が基板搬送路の両側に設けられ、
上記第１のヘッドユニットの作業ヘッドが前記両側の部
品供給部の一方からチップ部品をピックアップしてプリ
ント基板に装着し、上記第２のヘッドユニットの作業ヘ
ッドが前記両側の部品供給部の他方からチップ部品をピ
ックアップしてプリント基板に装着するように設定した
こと、 （ニ）第１のヘッドユニット、第２のヘッドユニットの
作業ヘッドが各ヘッド支持部材に対してお互いに内側に
配置されていること。 【０００５】 【作 用】この構成によると、上記基板搬送路によって
搬送されたプリント基板が上記基板設置区域内に停止さ
れた後、上記ヘッドユニットの作業用ヘッドにより上記
部品供給部からピックアップした部品をプリント基板に
装着する作業が繰り返されることにより、プリント基板
の所定数個所に部品が装着される。この場合、個別に駆
動される第１及び第２のヘッドユニットを備えているこ
とにより、基板搬送路の両側に設けられた部品供給部か
らの部品の取り出し及びプリント基板への部品の装着が
各ヘッドユニットで同時的に、もしくはある程度の時間
的ずれをもって並行して行われ、特に、上記両ヘッドユ
ニットが上記基板設置区域を含む範囲で共通の作業領域
を有しているため、１枚のプリント基板に対して上記各
ヘッドユニットによる作業が並行して行われ、プリント
基板に対する複数のチップ部品の装着が効率良く行われ
る。そして、格別に出力の大きいモータを用いて作業ヘ
ッドの移動速度を高速とする必要がなく、装置内で生じ
る力の大きさが比較的小さく保たれることにより、基
台、送り装置等の剛性の増強の必要性が軽減される。 【０００６】 【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図において、このチップ部品装着装置１０における
基台１１の上面には、搬送路としてのコンベア１２が水
平に設置されている。そして、このコンベア１２の搬送
路上には、このチップ部品装着装置１０の作業ヘッド１
３がチップ部品の装着作業をなす作業ステーション１４
が形成されている。このコンベア１２上にはその一方側
（図１において右側）からプリント基板１５が搬送さ
れ、このコンベア１２によるプリント基板１５の搬送は
前記作業ステーション１４内の所定位置で一時的に停止
される。そして、作業時にはこの作業ステーション１４
内の所定位置にプリント基板が保持される。この作業ス
テーション１４は矩形状となっており、その長手方向は
前記コンベア１２の移送方向であるＸ軸方向に一致して
いる。そして、この作業ステーション１４のＹ軸方向
（コンベア１２と直交する方向）の両側にそれぞれ、後
に説明する部品供給部１６が、作業ステーション１４の
長辺に沿って配置されている。この作業ステーションの
Ｘ軸方向両側には、それぞれ、Ｙ軸方向支持部材として
第１の固定レール１７と送り装置１８、第２の固定レー
ル１７と送り装置１８が前記コンベア１２の上方を跨い
で設置されている。この各送り装置１８はボールねじ装
置からなり、それぞれ第１、第２の駆動手段（駆動モー
タ）１９により歯付きベルト２０を介してそのねじ軸
（送りねじ）２１が回転駆動され、これによって後述の
第１、第２のヘッド支持部材２２がＹ軸方向へ駆動され
るようになる。基台１１の上方には、それぞれ作業ヘッ
ド１３をＸ軸方向に移動可能に支持する２つのヘッド支
持部材２２が装備されている。このヘッド支持部材２２
は以下のようになっている。すなわち、ヘッド支持部材
２２は直線的に形成されたフレーム２３と、このフレー
ム２３上に固定されたガイドレール２４と、このガイド
レール２４に平行に設置された送り装置（送りねじ）２
５とを有し、このガイドレール２４には取付け板２６を
介して３つの作業ヘッド１３が垂直方向に向いて支持さ
れている。そして、これらの作業ヘッド１３は各々の所
要のチップ部品のピックアップ作業時、及びプリント基
板上へのプレース作業時には図示しないＣＰＵの指令信
号により昇降して所要の作業をなすものである。これら
の作業ヘッド１３とこれらを昇降させる機構及び上記取
付け板２６によりヘッドユニットが構成され、第１、第
２のヘッド支持部材２２に第１、第２のヘッドユニット
Ｕ１、Ｕ２がそれぞれ支持されている。上記第１、第２
のヘッド支持部材２２の一端側にはそれぞれ送り装置１
８（なお、第１のヘッド支持部材の送り装置を第１の送
り装置、第２のヘッド支持部材の送り装置を第２の送り
装置ともいう）たるボールねじ装置のめねじ部２７が設
けられており、これが第１、第２の固定レール１７に並
行に設置された各送りねじ２１と噛み合って、この各送
りねじ２１を第１、第２の駆動手段（駆動モータ）１９
で回転させることにより、各ヘッド支持部材２２全体に
Ｙ軸方向への送りが与えられる。この第１、第２のヘッ
ド支持部材２２に支持されたヘッドユニットＵ１、Ｕ２
は、その取付け板２６がガイドレール２４に支持される
と共に、このガイドレール２４と並行に配置された送り
ねじ２５にはこの取付け板２６に固定して設けたボール
ねじ装置のめねじ部が噛み合っており、サーボモータ２
８による送りねじ２５の回転によってＸ軸方向に移動可
能となっている。したがって、３つづつの作業ヘッド１
３を有する第１、第２のヘッドユニットＵ１、Ｕ２は、
それぞれ、ヘッド支持部材２２の固定レール１７方向
（Ｙ軸方向）への移動と、このヘッド支持部材２２上の
ガイドレール２４方向（Ｘ軸方向）への移動が可能とな
って、作業ステーション１４の作業領域内での２次元移
動がなされる。一方、基台１１上に設置された部品供給
部１６には、リールに巻回された供給テープ２９に例え
ば直方体形状をなすチップ部品を等間隔に収納した形態
で多種類のチップ部品が備えられており、図示しないが
この供給テープ２９の繰り出し端には供給テープ２９を
間欠的に送り出すラチェット式の送り機構が組み込ま
れ、この送り機構を前記の作業ヘッド１３に設けた突子
が押圧することにより、作業ヘッド１３によるチップ部
品のピックアップ作業が可能となっている。なお、図
中、３１は吸着ノズルであり、図示しない真空ポンプに
連結されている。また、３２は修正アームで、これら修
正アーム３２を閉動することによって、吸着ノズル３１
によって吸着されたチップ部品の吸着位置の修正を行
う。ところで、第１、第２のヘッド支持部材２２は、対
称の姿勢で互いに並列にＸ軸方向に延びるように配置さ
れた状態で、それぞれの両端が第１、第２の固定レール
１７に支持され、それぞれ独立にＹ軸方向に移動可能と
なっている。各ヘッド支持部材２２に支持されたヘッド
ユニットＵ１、Ｕ２は、ヘッド支持部材２２のＹ軸方向
の内側、つまり両ヘッド支持部材２２により挾まれる空
間に臨む側に配置されている。これらのヘッド支持部材
２２は、２つの送り装置１８により個別に駆動される。
これらの送り装置１８としてのボールねじ装置は、作業
ステーション１４の両側に設置された第１、第２の固定
レール１７の両外側にそれぞれ配置されている。これ
は、これらのヘッド支持部材２２を高精度に移動し位置
決めを行うには、図４に示すようにこの送りねじ２１と
固定レール１７との間隔ａを小さくすることは、ヘッド
支持部材２２に加わる送り駆動力による曲げモーメント
の低減となり好適であるからである。また、この送り駆
動力に対抗してヘッド支持部材２２による位置決め精度
を高く維持するためには、固定レール１７に対するヘッ
ド支持部材２２のすべり軸受３３の間隔ｂを大きくする
ことが好ましい。この実施例の配置によれば、送りねじ
２１と固定レール１７との間隔を狭小にして、前記のす
べり軸受３３の間隔を大きくしても、同一の一組の固定
レール１７に２本のヘッド支持部材２２を設置している
ことにより、両ヘッド支持部材２２による位置決め精度
を良好に維持することができ、さらに、両ヘッド支持部
材２２の近寄り間隔を小さくすることができ、各ヘッド
支持部材２２による作業スペースの拡大が可能である。
そして、この実施例のヘッド支持部材２２の送り装置１
８において、そのねじ軸２１と駆動手段（駆動モータ）
１９とが歯付ベルト２０を介して連動することとしてい
るので、装置のＹ軸方向の寸法の割りに作業ステーショ
ン１４のＹ軸方向寸法を大きくすることができ、また、
固定レール１７に沿ってねじ軸２１を配置する場合に、
駆動モータ１９の外形による制限を回避して近接して設
置することができるので、装置に要求される全体剛性を
低減することが可能となる。また、前記のように作業ヘ
ッド１３をヘッド支持部材２２のＹ軸方向の内側に配置
したことによって、両方のヘッド支持部材に設置された
作業ヘッド１３、１３間の停止距離を小さくすることが
でき、他方のヘッド支持部材を移動しなくとも作業ヘッ
ドがチップ部品を設置することができる作業領域を拡大
して作業効率を向上させることができる。両ヘッド支持
部材２２のＹ軸方向の移動に対しては、次に説明するよ
うに駆動モータ１９に具備された検出器の発生パルス数
を検知して両ヘッド支持部材２２間の間隙を２０ｍｓｅ
ｃ毎に監視するようにして、両ヘッド支持部材２２の衝
突、干渉を回避すべく対応している。したがって、この
装着装置１０の作業ステーション１４における各ヘッド
ユニットＵ１、Ｕ２の作業領域は図５に示す如く、それ
ぞれのヘッド支持部材２２側に配置された部品供給部１
６を専用すると共に、コンベア１２上で停止したプリン
ト基板１５上の部分は両ヘッド支持部材２２の共通の作
動領域として重複している。なお、図５において図示Ａ
は図１で手前側として描かれた第１のヘッド支持部材２
２により支持された第１のヘッドユニットＵ１の作業ヘ
ッド１３の作業領域を示し、図示Ｂは第２のヘッド支持
部材２２により支持された第２のヘッドユニットＵ２の
作業ヘッド１３の作業領域を示す。すなわち、第１のヘ
ッドユニットＵ１の作業ヘッド１３は第１のヘッド支持
部材側に設置された部品供給部１６の供給テープ２９か
らチップ部品を取り上げてプリント基板１５上の全域を
対象としてセットし、第２のヘッドユニットＵ２の作業
ヘッド１３は第２のヘッド支持部材側に設置された部品
供給部１６から同様にしてプリント基板１５上の全域を
対象としてチップ部品をセットするものである。そし
て、各ヘッドユニットＵ１、Ｕ２による上記の作業が同
時的に、もしくはある程度の時間的ずれをもって並行し
て行われることにより、１枚のプリント基板に対するチ
ップ部品の装着が効率良く行われる。次に、上記の２本
のヘッド支持部材２２を互いに衝突、干渉を生じずに移
動させるため、この実施例は周知の技術により、図示し
ないＣＰＵによって制御され適切な作動がなされるよう
にプログラミング等がなされている。この実施例では、
特に以下の如きタスクをＣＰＵにより行わせることによ
って、これら２本のヘッド支持部材２２の衝突、干渉の
回避の完全を期している。以下に、このタスクの作動を
図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、この
タスクはこの装着装置１０の電源の投入と同時に作動を
開始するＣＵＰ内のタイマにより、２０ｍｓｅｃ毎に以
下のタスクを繰り返すこととしている。このため、以下
に説明するタスクは、このチップ部品装着装置の運転が
手動モード及び自動モードのいずれによって行われてい
る場合でも機能しており、装置の運転操作ミスあるいは
自動運転プログラムのミスがあってもヘッド支持部材の
衝突、干渉等の発生を防止するようになっている。ま
ず、前記の如きタイマの指令信号に基づいて、タスクを
開始する。 ステップ１ 両ヘッド支持部材２２のＹ軸方向位置（図６において
は、Ｙ１、Ｙ２として表示する）とその変化を検知して
両ヘッド支持部材２２が接近中であるか否かを判断す
る。これは、両ヘッド支持部材２２の駆動モータ１９に
はパルス発生器が設けてあるのでそのエンコーダ部分か
らのパルス数の差を検知してＣＰＵにより所定量との比
較を行えばよい。そして、この判断がＹＥＳであれば、
ステップ２に進み、ＮＯであればこのタスクを終了す
る。 ステップ２ 両ヘッド支持部材２２が接近中であると判断されると、
両ヘッド支持部材２２がそれぞれ滑らかに減速して停止
し得る位置を計算する。 ステップ３ 次いで、ステップ２で計算した両ヘッド支持部材２２の
停止位置間隔を計算する。 ステップ４ そして、ステップ３で得た間隔と予め設定した両ヘッド
支持部材２２の最小間隔（変更可能に設定できるように
することが好ましい）とを比較して、両ヘッド支持部材
２２の衝突、干渉の可能性を予測する。ＹＥＳ（衝突等
の可能性がある場合）にはステップ５に進み、ＮＯ（衝
突等の可能性がない場合）であればこのタスクを終了す
る。 ステップ５ 前記ステップ４により、衝突等の可能性があると判断し
た場合には、両ヘッド支持部材２２、及びこれらヘッド
支持部材２２における各作業ヘッド１３（この実施例で
は取付け板２６で代用することも可能である）の移動に
対して制動し、これらを減速停止して、衝突等の回避を
図りこのタスクを終了する。なお、この場合には、かか
る動作と同時にブザー等により、警報を発するようにし
てもよい。 【０００７】 【効 果】以上述べたように、この発明は、基台上に形
成された基板搬送路と、この基板搬送路の側方に位置す
る部品供給部と、部品ピックアップ用の作業ヘッドを有
して、基台の上方にＸ、Ｙ平面上で移動可能となるよう
に設けられたヘッドユニットと、このヘッドユニットを
駆動する駆動手段とを備え、基板搬送路上の所定の基板
設置区域内にプリント基板を停止させた状態で上記ヘッ
ドユニットの作業ヘッドにより上記部品供給部からチッ
プ部品をピックアップして、そのチップ部品をプリント
基板に装着するようにしたチップ部品装着装置につい
て、 （イ）基板搬送路を跨いで設けた互いに平行な第１、第
２の固定レールと、両端を上記第１、第２の固定レール
に走行可能に案内、支持された第１のヘッド支持部材
と、さらに両端を上記第１、第２の固定レールに走行可
能に案内、支持された第２のヘッド支持部材と、上記第
１のヘッド支持部材を駆動する第１の駆動手段と、上記
第２のヘッド支持部材を駆動する第２の駆動手段とを設
け、 （ロ）上記第１のヘッド支持部材に設けた第１のヘッド
ユニットと、上記第２のヘッド支持部材に設けた第２の
ヘッドユニットが上記基板設置区域を含む範囲で共通の
作業領域を有するようにこれらヘッドユニットの移動範
囲を設定し、 （ハ）上記部品供給部が基板搬送路の両側に設けられ、
上記第１のヘッドユニットの作業ヘッドが前記両側の部
品供給部の一方からチップ部品をピックアップしてプリ
ント基板に装着し、上記第２のヘッドユニットの作業ヘ
ッドが前記両側の部品供給部の他方からチップ部品をピ
ックアップしてプリント基板に装着するように設定して
いることにより、上記基板設置区域内に位置する１枚の
プリント基板に対して、上記第１、第２のヘッドユニッ
トによる部品装着作業を並行して行うことができる。し
たがって、格別に出力の大きなモータを用いて作業ヘッ
ドの移動速度を高速とせずとも、１枚のプリント基板に
対する部品装着作業の作業能率を向上することができ
る。また、このように格別に出力の大きいモータを用い
ずとも作業効率が向上するから、装置内で生じる力を比
較的小さいものとしておくことができ、また駆動手段
（駆動モータ）によるヘッド支持部材への駆動トルクの
作用が抑制されているために、基台、送り装置等の大型
化が抑制される。すなわち、かかる構成により、上記チ
ップ部品装着装置が比較的小型でありながら、その作業
効率を著しく向上させることができる。 また、（ニ）第１のヘッドユニット、第２のヘッドユニ
ットの作業ヘッドが各ヘッド支持部材に対してお互いに
内側に配置されているので、各作業ヘッドがヘッド支持
部材のＹ軸方向の内側に位置したことにより、両支持部
材に設置された両作業ヘッド間の停止距離を、作業ヘッ
ドがお互いにＹ軸方向外側に配置される場合に比して著
しく少なくすることができ、他方のヘッド支持部材を移
動しなくても一方の作業ヘッドによってチップ部品を配
置できる作業領域を拡大することができ、それだけ作業
効率を向上させることができる。 さらに、上記（イ）〜（ニ）により、上記チップ部品装
着装置の機構が複雑化、大型化することなく、基板搬送
路の両側の部品供給部に所要のチップ部品を完全に仕分
けすることができるので、部品の種類数を飛躍的に増大
させることができ、上記第１のヘッドユニット、第２の
ヘッドユニットに別個の種類のチップ部品の装着作業を
それぞれ分担させることができるので、作業効率を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の実施例に関するもので、 【図１】チップ部品装着装置のカバーを外した平面図で
ある。 【図２】そのＡ−Ａ断面図である。 【図３】その側面図である。 【図４】ヘッド支持部材の駆動系の平面視の説明図であ
る。 【図５】作業ステーションにおける両ヘッド支持部材の
作業領域説明図である。 【図６】このチップ部品装着装置のヘッド支持部材の衝
突等の回避タスクのフローチャートである。 【符号の説明】 １０・・・チップ部品装着装置 １１・・・基台 １３・・・作業ヘッド １４・・・作業ステーション １７・・・固定レール（第１の固定レール、第２の固定
レール） １８、２５・・・送り装置 １９・・・駆動モータ（第１の駆動手段、第２の駆動手
段） ２２・・・ヘッド支持部材（第１のヘッド支持部材、第
２のヘッド支持部材） ２４・・・ガイドレール Ｕ_１・・・第１のヘッドユニット Ｕ_２・・・第２のヘッドユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．基台上に形成された基板搬送路と、この基板搬送路
   の側方に位置する部品供給部と、部品ピックアップ用の
   作業ヘッドを有して、基台の上方にＸ、Ｙ平面上で移動
   可能となるように設けられたヘッドユニットと、このヘ
   ッドユニットを駆動する駆動手段とを備え、基板搬送路
   上の所定の基板設置区域内にプリント基板を停止させた
   状態で上記ヘッドユニットの作業ヘッドにより上記部品
   供給部からチップ部品をピックアップして、そのチップ
   部品をプリント基板に装着するようにしたチップ部品装
   着装置において、 基板搬送路を跨いで設けた互いに平行な第１、第２の固
   定レールと、両端を上記第１、第２の固定レールに走行
   可能に案内、支持された第１のヘッド支持部材と、さら
   に両端を上記第１、第２の固定レールに走行可能に案
   内、支持された第２のヘッド支持部材と、上記第１のヘ
   ッド支持部材を駆動する第１の駆動手段と、上記第２の
   ヘッド支持部材を駆動する第２の駆動手段とを設け、 上記第１のヘッド支持部材に設けた第１のヘッドユニッ
   トと、上記第２のヘッド支持部材に設けた第２のヘッド
   ユニットとが上記基板設置区域を含む範囲で共通の作業
   領域を有するようにこれらヘッドユニットの移動範囲を
   設定し、 上記部品供給部が基板搬送路の両側に設けられ、上記第
   １のヘッドユニットの作業ヘッドが前記両側の部品供給
   部の一方からチップ部品をピックアップしてプリント基
   板に装着し、上記第２のヘッドユニットの作業ヘッドが
   前記両側の部品供給部の他方からチップ部品をピックア
   ップしてプリント基板に装着するように設定し、 第１のヘッドユニット、第２のヘッドユニットの作業ヘ
   ッドが各ヘッド支持部材に対してお互いに内側に配置さ
   れていることを特徴とするチップ部品装着装置。