JP3159266B2 - 作業装置 - Google Patents
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
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-
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- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
- H05K13/0408—Incorporating a pick-up tool
- H05K13/0409—Sucking devices
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- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
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- Y10T29/532—Conductor
- Y10T29/53243—Multiple, independent conductors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/30084—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply
- Y10T409/301176—Reproducing means
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Operations Research (AREA)
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- Automatic Assembly (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、作業ヘッドにＸ方向と
Ｙ方向の動きを与えて各種作業を行わせる装置に関す
る。
Ｙ方向の動きを与えて各種作業を行わせる装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】直角座標型ロボットのハンド部にあたる
個所に作業ヘッドを置いた構成の自動機械は、様々な分
野で利用されている。特開平１−１７７９３０号公報、
特開平２−７８３００号公報、実開昭６３−１４７２３
０号公報等にこのような装置が記載されている。
個所に作業ヘッドを置いた構成の自動機械は、様々な分
野で利用されている。特開平１−１７７９３０号公報、
特開平２−７８３００号公報、実開昭６３−１４７２３
０号公報等にこのような装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】作業ヘッドにＸＹの動
きを与えるに際し、特開平１−１７７９３０号公報、実
開昭６３−１４７２３０号公報の装置ではベルトでたぐ
り寄せる方式を採用しているが、この方式では高い位置
決め精度を期待できない。そのため、多くの装置ではボ
−ルねじを用いている。しかしながらボ−ルねじといえ
ども、実用上の位置決め精度は１０ミクロン程度であ
り、１桁高い精度を求めることはきわめて困難である。
本発明はこの問題の解決を目的とする。
きを与えるに際し、特開平１−１７７９３０号公報、実
開昭６３−１４７２３０号公報の装置ではベルトでたぐ
り寄せる方式を採用しているが、この方式では高い位置
決め精度を期待できない。そのため、多くの装置ではボ
−ルねじを用いている。しかしながらボ−ルねじといえ
ども、実用上の位置決め精度は１０ミクロン程度であ
り、１桁高い精度を求めることはきわめて困難である。
本発明はこの問題の解決を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、作業
ヘッド、ビーム、及びビームの支持体を備え、作業ヘッ
ドをビームに対し、ビームの長さ方向に移動できるよう
取り付けると共に、ビーム自身、その長さ方向と直角の
方向に移動できるよう支持するものであり、作業ヘッド
が部品供給部にビームの長さ方向に配列された部品供給
装置から電子部品を取出して搬送し、電子回路基板に装
着する作業装置において、前記ビームに固定された単一
のリニアサーボモータ上に複数のスライダを独立して設
け、これらのスライダに各々別個の作業ヘッドを連結し
て、１台のリニアサーボモータが複数の作業ヘッドを独
立して移動させるよう構成したものである。
ヘッド、ビーム、及びビームの支持体を備え、作業ヘッ
ドをビームに対し、ビームの長さ方向に移動できるよう
取り付けると共に、ビーム自身、その長さ方向と直角の
方向に移動できるよう支持するものであり、作業ヘッド
が部品供給部にビームの長さ方向に配列された部品供給
装置から電子部品を取出して搬送し、電子回路基板に装
着する作業装置において、前記ビームに固定された単一
のリニアサーボモータ上に複数のスライダを独立して設
け、これらのスライダに各々別個の作業ヘッドを連結し
て、１台のリニアサーボモータが複数の作業ヘッドを独
立して移動させるよう構成したものである。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【作用】複数の独立した作業ヘッドはビームに設けられ
たリニアサーボモータの作動で夫々独立して移動し、所
定の部品供給装置の上に位置され、部品をピックアップ
する。その後、ビームの移動及びビームに沿っての夫々
の作業ヘッドの独立した移動により部品を搬送し、電子
回路基板に装着する。
たリニアサーボモータの作動で夫々独立して移動し、所
定の部品供給装置の上に位置され、部品をピックアップ
する。その後、ビームの移動及びビームに沿っての夫々
の作業ヘッドの独立した移動により部品を搬送し、電子
回路基板に装着する。
【０００９】
【実施例】図１ないし図３に第１の実施例を示す。作業
装置１０は電子回路基板に電子部品を装着する作業を行
うものであって、ベ−ス１１を有し、その上面のテ−ブ
ル部１２に様々な構成要素を配置している。すなわち１
３はテ−ブル部１２の中央を通るコンベア、１４はコン
ベア１３の片側に配置された第１部品供給部、１５はコ
ンベア１３の反対側に配置された第２部品供給部であ
る。コンベア１３は電子回路基板１の送り込み及び送り
出しと、作業位置における電子回路基板１の位置決めの
役割を担う。第１部品供給部１４は複数の部品供給装置
１６を横１列に並べたものである。個々の部品供給装置
１６は、部品を一定ピッチで収納した部品テ−プをもっ
て部品供給を行うタイプのものであるが、この種供給装
置は文献例も多く（例：米国特許第４，７３５，３４１
号）、周知のものであるから詳細な説明は省略する。第
２部品供給部１５も、複数の部品供給装置１７をコンベ
ア１３の送り方向に沿って横１列に並べたものである。
部品供給装置１７は傾斜したスティック状マガジンから
部品を送り出すものであり、これまた文献に種々紹介さ
れ（例：米国特許第４，７３１，９２３号）、周知であ
るから詳細な説明を省略する。
装置１０は電子回路基板に電子部品を装着する作業を行
うものであって、ベ−ス１１を有し、その上面のテ−ブ
ル部１２に様々な構成要素を配置している。すなわち１
３はテ−ブル部１２の中央を通るコンベア、１４はコン
ベア１３の片側に配置された第１部品供給部、１５はコ
ンベア１３の反対側に配置された第２部品供給部であ
る。コンベア１３は電子回路基板１の送り込み及び送り
出しと、作業位置における電子回路基板１の位置決めの
役割を担う。第１部品供給部１４は複数の部品供給装置
１６を横１列に並べたものである。個々の部品供給装置
１６は、部品を一定ピッチで収納した部品テ−プをもっ
て部品供給を行うタイプのものであるが、この種供給装
置は文献例も多く（例：米国特許第４，７３５，３４１
号）、周知のものであるから詳細な説明は省略する。第
２部品供給部１５も、複数の部品供給装置１７をコンベ
ア１３の送り方向に沿って横１列に並べたものである。
部品供給装置１７は傾斜したスティック状マガジンから
部品を送り出すものであり、これまた文献に種々紹介さ
れ（例：米国特許第４，７３１，９２３号）、周知であ
るから詳細な説明を省略する。
【００１０】テ−ブル部１２の両端には、水平、且つコ
ンベア１３と直角に延びる支持梁２０を、テ−ブル面か
ら所定高さ持ち上げて設置する。支持梁２０は互いに平
行であり、それぞれの上面にはリニアサ−ボモ−タ２１
を固定する。リニアサ−ボモ−タとしては、日本精工株
式会社から「ＮＳＫメガスラストモ−タ」という商品名
で販売されているものを使用することができる。リニア
サ−ボモ−タの制御については米国特許第４，７０４，
７９２号に開示があり、本発明でもこれを踏襲する。さ
て、リニアサ−ボモ−タ２１のスライダ２２にはビ−ム
２３の端を固定する。すたわちビ−ム２３は１対のリニ
アサ−ボモ−タ２１のスライダ２２に両端を支持され、
スライダ２２の移動と共に移動する。当然のことなが
ら、ビ−ム２３は角度一定のまま平行移動しなければな
らず、そのような動きが生じるように両側のリニアサ−
ボモ−タ２１を制御しなければならない。その移動の方
向はビ−ム２３の長さ方向あるいはコンベア１３の基板
送り方向と直角であり、この場合これをＹ方向とする。
ビ−ム２３の下面にはリニアサ−ボモ−タ２４を固定
し、そのスライダ２５にヘッドマウント２６を固定す
る。ヘッドマウント２６はリニアサ−ボモ−タ２４から
ぶら下がった形になるが、スライダ２５はこの方向の荷
重に耐えられる構造になっているので、何ら問題はな
い。ヘッドマウント２６には、ビ−ム２３の両側に位置
するように作業ヘッド２７、２８を取り付ける。スライ
ダ２５が移動すると作業ヘッド２７、２８はビ−ム２３
の長さ方向に移動する。これがＸ方向となる。作業ヘッ
ド２７、２８はいずれも真空吸着ノズル２９を有し、内
蔵したエアシリンダあるいはリニアサ−ボモ−タ（図示
せず）によりこれに高さ変位（Ｚ方向変位）を与え、同
じく内蔵したパルスモ−タ（図示せず）によりＺ方向ま
わりの角度変位（シ−タ変位）を与える。図中３０、３
１は第１部品供給部１４とコンベア１３の間、また第２
部品供給部１５とコンベア１３の間に配置したカメラ
で、部品の位置ずれ量を測定する視覚認識装置の一環を
構成するものである。
ンベア１３と直角に延びる支持梁２０を、テ−ブル面か
ら所定高さ持ち上げて設置する。支持梁２０は互いに平
行であり、それぞれの上面にはリニアサ−ボモ−タ２１
を固定する。リニアサ−ボモ−タとしては、日本精工株
式会社から「ＮＳＫメガスラストモ−タ」という商品名
で販売されているものを使用することができる。リニア
サ−ボモ−タの制御については米国特許第４，７０４，
７９２号に開示があり、本発明でもこれを踏襲する。さ
て、リニアサ−ボモ−タ２１のスライダ２２にはビ−ム
２３の端を固定する。すたわちビ−ム２３は１対のリニ
アサ−ボモ−タ２１のスライダ２２に両端を支持され、
スライダ２２の移動と共に移動する。当然のことなが
ら、ビ−ム２３は角度一定のまま平行移動しなければな
らず、そのような動きが生じるように両側のリニアサ−
ボモ−タ２１を制御しなければならない。その移動の方
向はビ−ム２３の長さ方向あるいはコンベア１３の基板
送り方向と直角であり、この場合これをＹ方向とする。
ビ−ム２３の下面にはリニアサ−ボモ−タ２４を固定
し、そのスライダ２５にヘッドマウント２６を固定す
る。ヘッドマウント２６はリニアサ−ボモ−タ２４から
ぶら下がった形になるが、スライダ２５はこの方向の荷
重に耐えられる構造になっているので、何ら問題はな
い。ヘッドマウント２６には、ビ−ム２３の両側に位置
するように作業ヘッド２７、２８を取り付ける。スライ
ダ２５が移動すると作業ヘッド２７、２８はビ−ム２３
の長さ方向に移動する。これがＸ方向となる。作業ヘッ
ド２７、２８はいずれも真空吸着ノズル２９を有し、内
蔵したエアシリンダあるいはリニアサ−ボモ−タ（図示
せず）によりこれに高さ変位（Ｚ方向変位）を与え、同
じく内蔵したパルスモ−タ（図示せず）によりＺ方向ま
わりの角度変位（シ−タ変位）を与える。図中３０、３
１は第１部品供給部１４とコンベア１３の間、また第２
部品供給部１５とコンベア１３の間に配置したカメラ
で、部品の位置ずれ量を測定する視覚認識装置の一環を
構成するものである。
【００１１】作業装置１０の動作は次のようになる。ま
ずコンベア１３が一方の側から電子回路基板１を運び込
み、所定位置に位置決めする。この基板１の、部品を装
着されるべき個所には既に接着剤が塗布されている。こ
こでリニアサ−ボモ−タ２１、２４が動作し、ビ−ム２
３にＹ方向の動きを、ヘッドマウント２６にＸ方向の動
きを、それぞれ与え、真空吸着ノズル２９を所定の部品
供給装置の上に位置させる。作業ヘッド２７は第１部品
供給部１４に割り当てられており、選択された部品供給
装置１６に向け真空吸着ノズル２９を降下させ、部品を
ピックアップする。部品ピックアップ後、カメラ３０の
上に作業ヘッド２７を位置させ、部品の位置ずれ量を測
定する。その測定結果に基づきＸＹ方向の移動量、また
シ−タ方向の角度に補正を加えた上で、部品を電子回路
基板１に装着する。第２部品供給部１５から部品を取り
出す必要が生じた場合は、作業ヘッド２８を目的の部品
供給装置１７の上に移動させる。そして部品をピックア
ップし、カメラ３１で部品の位置ずれ量を測定し、所要
の補正を行った後、電子回路基板１に装着する。予定さ
れた部品装着作業が終了すれば、コンベア１３は作業済
み基板を送り出し、新しい基板を迎え入れる。
ずコンベア１３が一方の側から電子回路基板１を運び込
み、所定位置に位置決めする。この基板１の、部品を装
着されるべき個所には既に接着剤が塗布されている。こ
こでリニアサ−ボモ−タ２１、２４が動作し、ビ−ム２
３にＹ方向の動きを、ヘッドマウント２６にＸ方向の動
きを、それぞれ与え、真空吸着ノズル２９を所定の部品
供給装置の上に位置させる。作業ヘッド２７は第１部品
供給部１４に割り当てられており、選択された部品供給
装置１６に向け真空吸着ノズル２９を降下させ、部品を
ピックアップする。部品ピックアップ後、カメラ３０の
上に作業ヘッド２７を位置させ、部品の位置ずれ量を測
定する。その測定結果に基づきＸＹ方向の移動量、また
シ−タ方向の角度に補正を加えた上で、部品を電子回路
基板１に装着する。第２部品供給部１５から部品を取り
出す必要が生じた場合は、作業ヘッド２８を目的の部品
供給装置１７の上に移動させる。そして部品をピックア
ップし、カメラ３１で部品の位置ずれ量を測定し、所要
の補正を行った後、電子回路基板１に装着する。予定さ
れた部品装着作業が終了すれば、コンベア１３は作業済
み基板を送り出し、新しい基板を迎え入れる。
【００１２】図４と図５に第２実施例を示す。第１実施
例と共通の構成要素には同じ符号を付し、説明は略す。
この実施例では、作業装置４０に２対のリニアサ−ボモ
−タ２１を設け、ビ−ムの数を２本にした。一方のビ−
ム４１には第１部品供給部１４用の作業ヘッド２７を配
置し、他方のビ−ム４２には第２部品供給部１５用の作
業ヘッド２８を配置した。この構成によれば、一方の作
業ヘッドが部品ピックアップ、部品位置ずれ量測定、部
品装着のいずれかの作業を行っている間、他方の作業ヘ
ッドも同じ作業、あるいは違う作業を行って、稼働効率
を高めることができる。
例と共通の構成要素には同じ符号を付し、説明は略す。
この実施例では、作業装置４０に２対のリニアサ−ボモ
−タ２１を設け、ビ−ムの数を２本にした。一方のビ−
ム４１には第１部品供給部１４用の作業ヘッド２７を配
置し、他方のビ−ム４２には第２部品供給部１５用の作
業ヘッド２８を配置した。この構成によれば、一方の作
業ヘッドが部品ピックアップ、部品位置ずれ量測定、部
品装着のいずれかの作業を行っている間、他方の作業ヘ
ッドも同じ作業、あるいは違う作業を行って、稼働効率
を高めることができる。
【００１３】図６と図７に第３実施例を示す。この実施
例の作業装置５０は、単一のリニアサ−ボモ−タが複数
のスライダを独立して駆動できることを利用して、リニ
アサ−ボモ−タ２１、２４に各々２個づつのスライダ２
２、２５を配置した。そしてビ−ムの数を２本、１本の
ビ−ムが支えるヘッドマウントの数も２個にした。ビ−
ム５１は第１部品供給部１４用の作業ヘッド５３、５４
を有し、ビ−ム５２は第２部品供給部１５用の作業ヘッ
ド５５、５６を有する。これにより、ビ−ム５１、５２
の各々と、作業ヘッド５３、５４、５５、５６の各々を
独立に駆動して、一層効率の良い作業を行うことが可能
になった。
例の作業装置５０は、単一のリニアサ−ボモ−タが複数
のスライダを独立して駆動できることを利用して、リニ
アサ−ボモ−タ２１、２４に各々２個づつのスライダ２
２、２５を配置した。そしてビ−ムの数を２本、１本の
ビ−ムが支えるヘッドマウントの数も２個にした。ビ−
ム５１は第１部品供給部１４用の作業ヘッド５３、５４
を有し、ビ−ム５２は第２部品供給部１５用の作業ヘッ
ド５５、５６を有する。これにより、ビ−ム５１、５２
の各々と、作業ヘッド５３、５４、５５、５６の各々を
独立に駆動して、一層効率の良い作業を行うことが可能
になった。
【００１４】上記説明では、作業ヘッドとして説明した
のは真空吸着ノズルを備えた部品装着ヘッドばかりであ
ったが、作業ヘッドの種類はこれに限定されるものでは
ない。電子回路基板の位置マ−クや回路パタ−ン、ある
いは作業禁止を指示するバッドマ−ク（特に割り基板の
場合）等を認識するカメラや、接着剤ディスペンサを搭
載することが可能である。また、単一のヘッドマウント
に複数種類の作業ヘッド（例えば部品装着ヘッドと認識
ヘッド）を組み合わせることもできる。
のは真空吸着ノズルを備えた部品装着ヘッドばかりであ
ったが、作業ヘッドの種類はこれに限定されるものでは
ない。電子回路基板の位置マ−クや回路パタ−ン、ある
いは作業禁止を指示するバッドマ−ク（特に割り基板の
場合）等を認識するカメラや、接着剤ディスペンサを搭
載することが可能である。また、単一のヘッドマウント
に複数種類の作業ヘッド（例えば部品装着ヘッドと認識
ヘッド）を組み合わせることもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、リニアサ
ーボモータの位置検出分解能の良さ（１ミクロン程
度）、また繰返し位置決め精度の良さ（プラスマイナス
１ミクロン）を利用して、作業ヘッドのビームに沿った
方向のきわめて高精度の位置決めが可能になった。ま
た、ビームに複数の作業ヘッドが夫々独立して移動可能
に設けられたので、例えば、任意の複数の部品供給装置
からでも複数の作業ヘッドが夫々略同時に部品を取出す
ことができ、さらに複数配列された部品供給装置がその
供給する部品の種類により配列方向の幅が異なる場合で
も、夫々独立した作業ヘッドの間隔を変更して複数の部
品供給装置からの同時取出しが可能となる。また、電子
回路基板にも夫々の作業ヘッドが保持している部品をビ
ームに沿って別個の任意の位置に位置決めすることがで
き、部品の取出し及び装着作業の効率化が図れる。ま
た、リニアサーボモータの単一の本体に複数のスライダ
を組合わせて作業ヘッドの複数化をしたので、ボールネ
ジ等の駆動により複数の作業ヘッドを夫々独立して移動
させるならば夫々の作業ヘッド毎にボールネジ等の駆動
源が必要となり構造が複雑で重量も重くなり、作業ヘッ
ドを移動させるために回動させるネジ軸のイニーシャが
大きいので作業ヘッドの素早い位置変更に不利なのに対
して、シンプルな構造で軽量化でき、作業ヘッドが素早
く位置変更できるという効果を奏する。。
ーボモータの位置検出分解能の良さ（１ミクロン程
度）、また繰返し位置決め精度の良さ（プラスマイナス
１ミクロン）を利用して、作業ヘッドのビームに沿った
方向のきわめて高精度の位置決めが可能になった。ま
た、ビームに複数の作業ヘッドが夫々独立して移動可能
に設けられたので、例えば、任意の複数の部品供給装置
からでも複数の作業ヘッドが夫々略同時に部品を取出す
ことができ、さらに複数配列された部品供給装置がその
供給する部品の種類により配列方向の幅が異なる場合で
も、夫々独立した作業ヘッドの間隔を変更して複数の部
品供給装置からの同時取出しが可能となる。また、電子
回路基板にも夫々の作業ヘッドが保持している部品をビ
ームに沿って別個の任意の位置に位置決めすることがで
き、部品の取出し及び装着作業の効率化が図れる。ま
た、リニアサーボモータの単一の本体に複数のスライダ
を組合わせて作業ヘッドの複数化をしたので、ボールネ
ジ等の駆動により複数の作業ヘッドを夫々独立して移動
させるならば夫々の作業ヘッド毎にボールネジ等の駆動
源が必要となり構造が複雑で重量も重くなり、作業ヘッ
ドを移動させるために回動させるネジ軸のイニーシャが
大きいので作業ヘッドの素早い位置変更に不利なのに対
して、シンプルな構造で軽量化でき、作業ヘッドが素早
く位置変更できるという効果を奏する。。
【図１】作業装置の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の作業装置のビ−ム部正面図である。
【図３】図１の作業装置のビ−ム部断面図である。
【図４】作業装置の第２実施例を示す斜視図である。
【図５】図４の作業装置のビ−ム部（２個）の正面図で
ある。
ある。
【図６】作業装置の第３実施例を示す斜視図である。
【図７】図６の作業装置のビ−ム部（２個）の正面図で
ある。
ある。
１ 電子回路基板 １０ 作業装置 ４０ 作業装置 ５０ 作業装置 ２７ 作業ヘッド ２８ 作業ヘッド ５３ 作業ヘッド ５４ 作業ヘッド ５５ 作業ヘッド ５６ 作業ヘッド ２３ ビ−ム ４１ ビ−ム ４２ ビ−ム ５１ ビ−ム ５２ ビ−ム ２０ 支持梁（ビ−ムの支持体） ２１ リニアサ−ボモ−タ ２４ リニアサ−ボモ−タ ２２ スライダ ２５ スライダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23P 19/04 B23P 21/00 H05K 13/04
Claims (1)
- 【請求項１】 作業ヘッド、ビーム、及びビームの支持
体を備え、作業ヘッドをビームに対し、ビームの長さ方
向に移動できるよう取り付けると共に、ビーム自身、そ
の長さ方向と直角の方向に移動できるよう支持するもの
であり、作業ヘッドが部品供給部にビームの長さ方向に
配列された部品供給装置から電子部品を取出して搬送
し、電子回路基板に装着する作業装置において、前記ビ
ームに固定された単一のリニアサーボモータ上に複数の
スライダを独立して設け、これらのスライダに各々別個
の作業ヘッドを連結して、１台のリニアサーボモータが
複数の作業ヘッドを独立して移動させるよう構成したこ
とを特徴とする作業装置。
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