JP3171088B2 - 電子部品実装装置及び電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下複数段のトレ
イに備えられた電子部品を、移載ヘッドに備えられた複
数個のノズルによりピックアップして基板に移送搭載す
る電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置として、電子部品供給
装置に備えられた様々な品種の電子部品を移載ヘッドの
ノズルに真空吸着してピックアップし、基板に移送搭載
するようにしたものが従来より広く実施されている。ま
た移載ヘッドのノズルに電子部品を供給する電子部品供
給装置には、種々のタイプのものがあるが、そのうちト
レイを用いるタイプがある。

【０００３】次に、このタイプに属する従来の電子部品
供給装置について説明する。図１１は、従来の電子部品
供給装置の側面図である。図１１中、１はマトリックス
状に複数の電子部品を収納するトレイ２を、上下多段に
収納するマガジンである。そして、従来の電子部品供給
装置では、一定の出入レベル３が設定され、マガジン１
を昇降手段４で昇降させ、次にピックアップステージ６
へ至らせるべきトレイ２をこの出入レベル３へ位置させ
るようになっている。また、５は出入レベル３にあるト
レイ２を、マガジン１からピックアップステージ６へ出
したり、ピックアップステージ６にあるトレイ２をマガ
ジン１へ戻したりするための出入手段である。

【０００４】そして、ピックアップステージ６に必要な
トレイ２が出されると（破線で示すトレイ２を参照）、
移載ヘッド７のノズル８がトレイ２に向けて下降し、ト
レイ２から電子部品Ｐがノズル８の下端部に真空吸着さ
れてピックアップされ、破線で示すようにこの電子部品
Ｐが基板９に移送移載されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このも
のでは、ピックアップステージ６に位置するトレイ２を
交換するために要する時間が長く、供給タクトタイムが
遅いという問題点があった。その理由は、次の通りであ
る。即ち、図１１の破線で示したトレイ２をマガジン１
中のトレイ２ｘに交換しようとするなら、第１に、出入
手段５でピックアップステージ６からトレイ２をマガジ
ン１へ戻し、第２に、トレイ２ｘが出入レベル３へ至る
ように昇降手段４でマガジン１を上昇させ、第３に出入
レベル３に至ったトレイ２ｘを出入手段５でピックアッ
プステージ６へ出すという、一連の動作が不可欠となる
からである。

【０００６】そこで本発明は、供給タクトタイムを短縮
でき、また高速度で電子部品を基板に移送搭載できる電
子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品実装装
置は、トレイを上下複数段に配置するとともに、各々の
トレイを個別にピックアップステージに出し入れする出
入手段を備え、また前記移載ヘッドは、電子部品を真空
吸着するための複数個のノズルと、各々のノズルを前記
ピックアップステージにおける前記各々のトレイのレベ
ルに応じて互いに独立して上下動させる上下動機構とを
備えた。

【０００８】また本発明の電子部品実装方法は、ピック
アップステージに上下複数段に配置されたトレイに収納
された電子部品を、移載ヘッドに備えられた複数個のノ
ズルで真空吸着してピックアップし、位置決め部に位置
決めされた基板に移送搭載する電子部品実装方法であっ
て、前記移載ヘッドを前記上下複数段に配置されたトレ
イの上方に位置させ、そこで前記複数個のノズルを順に
上下動作を行わせて上段のトレイから下段のトレイへ順
に電子部品をピックアップするようにし、かつその際、
電子部品をピックアップするために下降動作を行うノズ
ルに追随して、電子部品をピックアップしない他のノズ
ルも下降動作を行わせるようにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１の発明においては、各ト
レイは、異なるレベルにおいてピックアップステージに
独立して出退できるようになっており、また移載ヘッド
は各々独立して上下動作を行える複数個のノズルを備え
ているので、複数のトレイを一度にピックアップステー
ジに位置させておき、各々のノズルを個別に上下動作さ
せてそれぞれに電子部品を真空吸着してピックアップし
て基板に移送搭載することができる。またトレイの交換
が必要なときは、不必要なトレイをピックアップステー
ジから外すことだけで対応することができる。即ち、従
来の電子部品供給装置において不可避であったマガジン
の昇降動作やこの昇降動作が済んでから行われていたト
レイの出入動作のための時間を節約することができ、そ
れだけタクトタイムを短縮することができる。

【００１０】また請求項２の発明は、移載ヘッドを前記
上下複数段に配置されたトレイの上方に位置させ、そこ
で前記複数個のノズルを順に上下動作を行わせて上段の
トレイから下段のトレイへ順に電子部品をピックアップ
するようにし、かつその際、電子部品をピックアップす
るために下降動作を行うノズルに追随して、電子部品を
ピックアップしない他のノズルも下降動作を行わせるよ
うにしているので、ノズルが上下動作を行ってトレイの
電子部品をピックアップするために要するタクトタイ
ム、およびノズルが基板の上方へ移動して、そこで再度
上下動作を行って電子部品を基板に搭載するために要す
るタクトタイムを短縮でき、したがってトレイに備えら
れた電子部品を高速度で作業性よく基板に搭載できる。

【００１１】次に図面を参照しながら、本発明の実施の
形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけ
る電子部品供給装置を組込んだ電子部品実装装置の斜視
図、図２は同電子部品供給装置の要部斜視図、図３は同
電子部品供給装置の断面図、図４は同電子部品実装装置
の移載ヘッドの斜視図である。図１において、１１は、
基台１０の上面にＸ方向に長く設けられ、基板１２を搬
送すると共に、基板１２を所定位置に位置決めする基板
位置決め部としてのコンベアである。１３は下部に電子
部品を吸着するノズルを複数個備えた移載ヘッドであ
り、Ｘテーブル１９ＡとＹテーブル１９Ｂにより、基台
１０上をＸＹ方向に水平移動可能に構成されている。ま
た４０は、電子部品の観察装置であってコンベア１１の
側部に設置されている。なお、コンベア１１による基板
１２の搬送方向をＸ方向とする。

【００１２】１６はトレイにより電子部品を供給する電
子部品供給装置である。１７はそのフレームであって、
基台１０上に固定されている。電子部品供給装置１６
は、コンベア１１等に臨む側に設けられ、移載ヘッド１
３のノズルが電子部品を真空吸着してピックアップする
ピックアップステージＡと、中央部の待機ステージＢ
と、ピックアップステージＡの反対側に位置し、空にな
ったトレイを別のトレイと交換し電子部品を補充するた
めの補給ステージＣとを有し、待機ステージＢには上方
からカバー１８がかぶせられている。また１５は、トレ
イでない供給形態（例えば、テープフィーダあるいはチ
ューブフィーダなど）により電子部品を供給するパーツ
フィーダである。

【００１３】次に図２を参照しながら、電子部品供給装
置の内部構造の概要について説明する。図２に示すよう
に、本実施の形態の電子部品供給装置は、下から順に第
１テーブル１９、第２テーブル２０及び第３テーブル２
１の３段のテーブルが配置されており、第１テーブル１
９は第１コンベア２２に、第２テーブル２０は第２コン
ベア２３に、第３テーブル２１は第３コンベア２４に、
それぞれ連結されている。また、第１コンベア２２は第
１モータ２５により、第２コンベア２３は第２モータ２
６により、第３コンベア２４は第３モータ２７により、
それぞれ独立して個別に駆動される。したがって、第１
テーブル２１、第２テーブル２２及び第３テーブル２３
を、矢印Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３で示すように、それぞれ独立
して個別に出入れすることができる。ここで、第１コン
ベア２２、第２コンベア２３及び第３コンベア２４は出
入手段に相当する。

【００１４】次に図３を参照しながら、本実施の形態の
電子部品供給装置の詳細な構造について説明する。図３
に示すように、フレーム１７の上部には、中央側から外
側へ向けて順次段下りするように、第１段１７ａ、第２
段１７ｂ及び第３段１７ｃが形成されている。そして、
第１段１７ａに固定される第１ガイド２８には、第１テ
ーブル１９の下面に固定されたスライダＳがスライド自
在に係合している。同様に、第２テーブル２０及び第３
テーブル２１も、それぞれ、第２段１７ｂに固定される
第２ガイド２９、第３段１７ｃに固定される第３ガイド
３０により、スライド自在に支持されている。また、３
１は第１電子部品３２を収納し第１テーブル１９上に載
置される第１トレイ、３３は第２電子部品３４を収納し
第２テーブル２０上に載置される第２トレイ、３５は第
３電子部品３６を収納し第３テーブル２１上に載置され
る第３トレイである。ここで、各テーブルに載置された
状態において、第１トレイ３１は最も下段の第１レベル
Ｌ１に位置し、第２トレイ３３は中段の第２レベルＬ２
に位置し、第３トレイ３５は最も上段の第３レベルＬ３
に位置する。なおＬ０は、電子部品の観察レベル（後
述）である。

【００１５】そして、第２テーブル２０の側部は、第１
テーブル１９のすぐ外側にて垂直下方に折曲がり、第１
テーブル１９のすぐ下方でフレーム１７の内側に再度直
角に折曲がって、スライダＳに至るようになっている。
このように、第２テーブル２０の側部は第１テーブル１
９の外側を迂回してフレーム１７の中央側に折曲げられ
ているので、第２テーブル２０の幅を極力小さくして電
子部品供給装置をコンパクトに構成できる。また同様の
趣旨により、第３テーブル２１の側部は、第２テーブル
２０の外側を迂回しフレーム１７の中央側へ折曲がって
スライダＳへ至るように形成されている。

【００１６】次に、図４を参照して移載ヘッド１３と観
察装置４０の構造を説明する。移載ヘッド１３は、互い
に独立して個別に上下動する第１ノズル１４ａ，第２ノ
ズル１４ｂ，第３ノズル１４ｃを有しており、後述する
ように、それぞれ第１電子部品３２、第２電子部品３
４、第３電子部品３６を真空吸着して基板１２に移送搭
載する。

【００１７】第１ノズル１４ａ，第２ノズル１４ｂ，第
３ノズル１４ｃの上下動機構は同構造であって、フレー
ム５１、フレーム５１に垂直に保持された送りねじ５
２、フレーム５１の上部に装着されて送りねじ５２を回
転させるＺ軸モータ５３、送りねじ５２に螺着されて、
送りねじ５２が回転すると、送りねじに沿って上下動す
るナット５４、ナット５４に垂設されたノズルシャフト
５５、ノズルシャフト５５に装着された円板状のバック
プレート５６を備えている。ノズルシャフト５５は、モ
ータ５７、ベルト５８によりその軸心線を中心にθ回転
する。したがってＺ軸モータ５３が正逆回転すると、ナ
ット５４は送りねじ５２に沿って上下動し、第１ノズル
１４ａ，第２ノズル１４ｂ，第３ノズル１４ｃは上下動
する。またモータ５７が回転すると、ノズルシャフト５
５はθ回転し、第１ノズル１４ａ，第２ノズル１４ｂ，
第３ノズル１４ｃの下端部に真空吸着された電子部品の
水平方向の回転角度を補正する。

【００１８】観察装置４０は、ボックス４１の内部にラ
インセンサ４２を収納して構成されている。ラインセン
サ４２はその長手方向をＹ方向に向けて配設されてお
り、ボックス４１の上面にはラインセンサ４２に対応す
るスリット４３が開孔されている。移載ヘッド１３は、
スリット４３の上方をラインセンサ４２の配設方向（Ｙ
方向）に直交する方向（Ｘ方向）へ移動する。第１ノズ
ル１４ａ，第２ノズル１４ｂ，第３ノズル１４ｃは、Ｘ
方向に横一列に並んでおり、したがって移載ヘッド１３
をＸ方向へ直線的に移動させることにより、それぞれの
下端部に真空吸着された第１電子部品３２、第２電子部
品３４、第３電子部品３６をラインセンサ４２の上方を
横切らせて、連続的に高速度で観察し、それぞれのＸ方
向、Ｙ方向、θ方向の位置ずれを検出する。

【００１９】この電子部品実装装置は上記のように構成
されており、次に全体の動作を説明する。図５、図６、
図７、図８、図９、図１０は、本発明の一実施の形態に
おける電子部品供給方法の工程説明図であって、動作順
に示している。以下、図５〜図１０を参照して各工程に
ついて説明する。まず図５に示すように第１トレイ３
１、第２トレイ３３、第３トレイ３５を待機ステージＢ
からピックアップステージＡに引き出す。ここで、最下
段の第１トレイ３１の第１レベルＬ１は、観察装置４０
による電子部品の観察レベルＬ０および基板１２上面の
レベル（電子部品の搭載レベル）に完全合致もしくは略
合致させてあり、その理由は後述する。

【００２０】さて、図５に示すように移載ヘッド１３を
ピックアップステージＡの上方へ移動させる。当初は、
第１ノズル１４ａ，第２ノズル１４ｂ，第３ノズル１４
ｃは最高レベルに退去しているが、まず図示するように
第３ノズル１４ｃにのみ下降・上昇動作を行わせて、最
上段の第３トレイ３５に備えられた第３電子部品３６を
真空吸着してピックアップする。

【００２１】次に図６に示すように、第３トレイ３５は
待機ステージＢへ後退させ、第２トレイ３３を露呈させ
る。そこで図７に示すように第２ノズル１４ｂに下降・
上昇動作を行わせて、第２電子部品３４をピックアップ
する。このとき、電子部品のピックアップをしない第１
ノズル１４ａおよび第３ノズル１４ｃも、第２ノズル１
４ｂの下降動作に追随してストロークＨ１下降させる。

【００２２】次に、図８に示すように第２トレイ３３を
待機ステージＢへ後退させ、第１トレイ３１を露呈させ
る。またそこで第１ノズル１４ａに下降・上昇動作を行
わせて、第１電子部品３２をピックアップする。このと
き、電子部品のピックアップをしない第２ノズル１４
ｂ、第３ノズル１４ｃも第１ノズル１４ａの下降動作に
追随して、さらにストロークＨ２下降させる。

【００２３】以上のようにして、第３ノズル１４ｃ、第
２ノズル１４ｂ、第１ノズル１４ａが順に電子部品３
６，３４，３２をピックアップしたならば、図９に示す
ように移載ヘッド１３を観察装置４０の上方を移動さ
せ、第３電子部品３６、第２電子部品３４、第１電子部
品３２の位置ずれの観察を行う（図４も参照）。この場
合、すべての電子部品３６，３４，３２を観察装置４０
の観察レベルＬ０に位置させるために、Ｚ軸モータ５３
を駆動して第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第３
ノズル１４ｃを下降させるが、図８に示す最終ピックア
ップ時には、電子部品３２をピックアップする第１ノズ
ル１４ａだけでなく、すでに電子部品３４，３６をピッ
クアップ済みであって、図８に示す工程では電子部品の
ピックアップをしなかった第２ノズル１４ｂと第３ノズ
ル１４ｃも、第１ノズル１４ａとともに下降させていた
ので、電子部品３６，３４，３２を第１レベルＬ１から
観察レベルＬ０まで下降させる下降ストロークＨ３はわ
ずかでよいこととなり、したがって３つの電子部品３
６，３４，３２を段取りよく高速度で連続的に観察し、
そのＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置ずれを検出できるこ
ととなる。勿論、観察装置４０をやや高めに設置するな
どすれば、この下降ストロークＨ３を０にすることも可
能である。

【００２４】次に図１０に示すように、移載ヘッド１３
は基板１２の上方へ移動し、そこで第３ノズル１４ｃ、
第２ノズル１４ｂ、第１ノズル１４ａに個別に下降・上
昇動作を行わせて、３つの電子部品３６，３４，３２を
順に基板１２の所定の座標位置に搭載するが、この場合
も、第１ノズル１４ａ、第２ノズル１４ｂ、第３ノズル
１４ｃは、図９に示す低レベルの観察レベルＬ０にまで
下降済みであるから、電子部品３６，３４，３２を基板
１２に搭載するための下降ストロークＨ４は短くてよ
く、高速度で搭載できることとなる。なお、観察装置４
０で検出されたＸ方向およびＹ方向との位置ずれは、移
載ヘッド１３の基板１２に対するＸ方向およびＹ方向の
移動ストロークを加減することにより補正し、またθ方
向の位置ずれはモータ５７（図４）を駆動してノズルシ
ャフト５５を回転させることにより補正する。

【００２５】

【発明の効果】本発明の電子部品実装装置は、上下複数
段のトレイを備え、各々のトレイは、異なるレベルにお
いてピックアップステージに独立して出退できるように
なっており、また移載ヘッドは各々独立して個別に上下
動作を行える複数個のノズルを備えているので、複数の
トレイを一度にピックアップステージに位置させてお
き、各々のノズルを個別に上下動作させてそれぞれに電
子部品を真空吸着してピックアップして基板に移送搭載
することができる。またトレイの交換が必要なときは、
不必要なトレイをピックアップステージから外すことだ
けで対応することができる。即ち、従来の電子部品供給
装置において不可避であったマガジンの昇降動作やこの
昇降動作が済んでから行われていたトレイの出入動作の
ための時間を節約することができ、それだけタクトタイ
ムを短縮することができる。

【００２６】また本発明の電子部品実装装置は、移載ヘ
ッドを前記上下複数段に配置されたトレイの上方に位置
させ、そこで前記複数個のノズルを順に上下動作を行わ
せて上段のトレイから下段のトレイへ順に電子部品をピ
ックアップするようにし、かつその際、電子部品をピッ
クアップするために下降動作を行うノズルに追随して、
電子部品をピックアップしない他のノズルも下降動作を
行わせるようにしているので、ノズルが上下動作を行っ
てトレイの電子部品をピックアップするために要するタ
クトタイム、およびノズルが基板の上方へ移動して、そ
こで再度上下動作を行って電子部品を基板に搭載するた
めに要するタクトタイムを大巾に短縮でき、したがって
トレイに備えられた電子部品を高速度で作業性よく基板
に搭載できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における電子部品供給装
置を組込んだ電子部品実装装置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における電子部品供給装
置の要部斜視図

【図３】本発明の一実施の形態における電子部品供給装
置の断面図

【図４】本発明の一実施の形態における電子部品実装装
置の移載ヘッドの斜視図

【図５】本発明の一実施の形態における電子部品供給方
法の工程説明図

【図６】本発明の一実施の形態における電子部品供給方
法の工程説明図

【図７】本発明の一実施の形態における電子部品供給方
法の工程説明図

【図８】本発明の一実施の形態における電子部品供給方
法の工程説明図

【図９】本発明の他の実施の形態における電子部品供給
方法の工程説明図

【図１０】本発明の他の実施の形態における電子部品供
給方法の工程説明図

【図１１】従来の電子部品供給装置の側面図

【符号の説明】

１１ コンベア １２ 基板 １３ 移載ヘッド １４ａ 第１ノズル １４ｂ 第２ノズル １４ｃ 第３ノズル １７ フレーム ２２ 第１コンベア ２３ 第２コンベア ２４ 第３コンベア ３１ 第１トレイ ３２ 第１電子部品 ３３ 第２トレイ ３４ 第２電子部品 ３５ 第３トレイ ３６ 第３電子部品 ４０ 観察装置 ５２ 送りねじ ５３ Ｚ軸モータ ５４ ナット Ａ ピックアップステージ Ｂ 待機ステージ Ｌ０ 観察レベル Ｌ１ 第１レベル Ｌ２ 第２レベル Ｌ３ 第３レベル

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を位置決めする位置決め部と、電子部
   品を供給する電子部品供給装置と、この電子部品供給装
   置とこの位置決め部の間を移動して、供給された電子部
   品を位置決めされた基板に移送搭載する移載ヘッドとを
   備えた電子部品実装装置であって、 前記電子部品供給装置は、電子部品を収納する上下複数
   段のトレイと、各々のトレイを個別にピックアップステ
   ージに出し入れする出入手段を備え、 また前記移載ヘッドは、電子部品を真空吸着するための
   複数個のノズルと、各々のノズルを前記ピックアップス
   テージにおける前記各々のトレイのレベルに応じて互い
   に独立して上下動させる上下動機構とを備えたことを特
   徴とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】ピックアップステージに上下複数段に配置
   されたトレイに収納された電子部品を、移載ヘッドに備
   えられた複数個のノズルで真空吸着してピックアップ
   し、位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電
   子部品実装方法であって、 前記移載ヘッドを前記上下複数段に配置されたトレイの
   上方に位置させ、そこで前記複数個のノズルを順に上下
   動作を行わせて上段のトレイから下段のトレイへ順に電
   子部品をピックアップするようにし、かつその際、電子
   部品をピックアップするために下降動作を行うノズルに
   追随して、電子部品をピックアップしない他のノズルも
   下降動作を行わせるようにしたことを特徴とする電子部
   品実装方法。