JP3540138B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品装着装置に関し、例えば、各種の電子部品を回路基板に直接実装したり、クリーム半田などを利用して仮装着してからリフロー処理するなどして実装し、電子回路基板を製造するような場合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
このような各種電子部品を回路基板に自動的に装着（仮装着および実装を含む）するのに、部品の種類に応じた部品供給機構が提案され採用されている。例えば、微細ないわゆるチップ部品はテーピング部品、あるいはバルク部品として部品供給カセットによって取り扱い、部品１つ１つを所定の位置に供給して使用に供することが行われている。集積回路やコネクタ等の大型、あるいは特殊形状をした異形な部品は、多数ずつトレイに整列状態に収容したものを複数種類格納しておき、格納された各種トレイのうち所定のものを選択して所定の部品供給位置に移動させて、収容している部品を使用に供することが行われている。
【０００３】
従来、これらを１つの部品装着装置で併用することによって、各種の電子部品を安定して供給し、種々な電子部品を必要とする電子回路基板でも、１つの、あるいは少ない部品装着装置を用いて装着できるようにし、電子部品の一層の多様化に対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時では、集積回路の進歩やコネクタの開発などによって、電子部品の一層の多様化、大型化が進んでいる。このため、部品装着機も種々な種類、形態、形状、大きさの電子部品を取り扱うことが必要になっている。電気機器の多機能化や大型化などによって、１つの電子回路基板を製造するのに必要な電子部品の数も勢い増大している。生産性のさらなる向上のために、部品装着のさらなる高速化も要求されている。
【０００５】
しかし、従来は、必要な種類の部品を装着するのに、各種の部品供給カセットやトレイ部品供給機構を一通り単に併用するだけであり、前記のような各種の要求を満足し切れない。
【０００６】
例えば、製造したい電子回路基板によっては、トレイ部品供給機構に好適な大型の電子部品を多種類装着する必要が生じ、これを１つのトレイ部品供給機構によって対応する場合、部品の種類数に限界がある。
【０００７】
格納している多数のトレイを部品の種類の選択に応じて順次に引き出し部品を供給するのでは、トレイ部品供給機構からの異種部品の供給が続くときにタイムラグが生じてしまい、生産性が低下する。
【０００８】
大型な電子部品や重心回りのバランスがとれていないコネクタと言った特殊な形状の電子部品などは、部品装着ツールや部品移載ヘッドによる取り扱い上脱落などしやすく、高速で取り扱い難い。このため、一通り併設された各部品供給カセットやトレイ部品供給機構を順次に使用して各種部品を装着するのでは、取り扱い速度の遅い部品を取り扱い装着している間、他の部品の装着を待っている必要が生じ、部品装着のさらなる高速化の妨げとなる。
【０００９】
本発明の目的は、部品供給カセットとともにトレイ部品供給機構も複数備えて、１つの装着機で多くの種類の部品を取り扱えるようにしながら、それらからの工夫した部品供給形態にて装着のさらなる高速化ができる部品装着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の部品を収容したトレイを選択してその格納位置から部品供給位置に必要に応じて移動させて、収容部品を使用に供するトレイ部品供給機構を、複数併設したトレイ部品供給部と、テーピング部品やバルク部品を装填してそれら部品を１つずつ部品供給位置に送り出し、使用に供する部品供給カセットを、複数配列したカセット部品供給部と、それらトレイ部品供給部の各部品供給機構の部品供給位置にある各トレイに収容された部品、およびカセット部品供給部の各部品供給カセットの部品供給位置に送り出される部品を必要に応じピックアップして装着対象物上の所定位置に装着する装着ヘッドとを備え、装着ヘッドは所定の方向に並んだ部品の装着を行う複数の部品装着ツールを備え、隣接して併設したトレイ部品供給機構の、選択されたトレイを格納位置から部品供給位置に移動させ、またそれを格納位置に格納するように往復移動するシャトルの少なくとも１つに、部品装着ツールの配列方向および配列ピッチに対応した方向およびピッチで配列されて、部品を保持する部品保持部が設けられ、トレイ部品供給機構の部品供給位置に移動されているトレイに収納された部品をピックアップして前記部品保持部に移載し保持されるようにする部品移載ヘッドを備え、装着ヘッドはこの部品保持部に保持された部品をもピックアップして装着対象物上の所定位置に装着するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
このような構成では、カセット部品供給部では使用頻度の高い微小部品を取り扱い、多数の部品供給カセットから多種類の部品を順次供給し、装着ヘッドによってそれを使用頻度の高さに見合う数ずつ連続して取り扱い装着対象物上の所定位置に装着しながら、トレイ部品供給部では複数併設されたトレイ部品供給機構にて、異種部品を交互に供給することにより、個々の部品を供給する取り扱い時間が長くても、異種部品を順次に供給する所要時間を半減させて、トレイからの異種部品供給速度を倍加し、装着ヘッドがカセット部品供給部から供給される部品を連続して取り扱い装着している間に、トレイからの異種部品の供給を間に合いやすくするので、全体として、より多くの種類の部品を取り扱い、しかも、部品供給のためのタイムラグを少なくし、あるいはなくして、部品装着の高速化が図れる。
【００１３】
特に、装着ヘッドがカセット部品供給部から供給される部品をその使用頻度の高さに見合う数だけ連続して取り扱っている間に、隣接した複数のトレイ部品供給機構にて異種の部品を供給するとき、次にトレイの部品が使用されるまでに時間的な余裕があれば、その余裕のある間を利用して、部品供給位置としたトレイ内の部品を部品移載ヘッドによりピックアップしてトレイ部品供給機構におけるトレイを出し入れするシャトルの少なくとも一方に設けられた複数の部品保持部に、所定数の部品を移載しておき、その移載した所定数の部品は、これと配列方向および配列ピッチが一致している装着ヘッドの部品装着ツールによって必要時点で一挙にピックアップして同時に取り扱い装着されるようにするので、部品装着ツールの一部が部品供給位置にあるトレイから直接部品をピックアップする場合を含め、トレイ部品供給部にて供給する部品の装着能率が部品を同時にピックアップした数の倍数分向上し、部品装着の大幅な高速化が図れる。従って、部品保持部は装着ヘッドの部品装着ツールと同数設けられているのが好適である。
【００１４】
上記の特徴に加え、さらに、部品移載ヘッドが、トレイからピックアップした部品を、それがトレイに一定の向きで収容されていることに基づき、装着ヘッドによる装着対象物への装着向きに対応した向きに予備回転させて部品保持部に保持されるようにすると、前記装着ヘッドによるカセット部品供給部から供給される部品を装着している間の、トレイ部品供給部での部品供給動作に併せて、特別な時間を要しないで、部品を予備回転させておくことにより、装着ヘッドが部品をピックアップしてからそれを画像認識し所定の向きに回転させていた時間を省略して、ピックアップ後即時に装着できるようにするので、部品装着のさらなる高速化が図れる。
【００１５】
上記各特徴のそれぞれにおいて、さらに、装着ヘッドは、取り扱う部品が装着ミスやその他問題となった問題部品である場合に、所定の位置にある問題部品処理コンベアの上に排出するようにし、問題部品処理コンベアは、排出される問題部品を受載する都度所定量間欠的に駆動されて、受載部品を一定ピッチずつ一定方向に搬送し、再装着や廃棄等の処理に供するとともに、受載した問題部品が標準より大きなときは、その大きさの割合に応じた整数倍搬送量を増大するようにしたことも特徴としている。
【００１６】
このような構成では、装着ヘッドが供給される各種部品をピックアップして装着対象物に順次装着していくのに、装着ミスやその他問題となった部品があるとこれを所定の位置にある問題部品処理コンベアの上に排出して、問題部品処理コンベアで一定ピッチずつ搬送して次の部品を受載するスペースを空けながら、問題部品処理コンベア上の問題部品が人手によって再使用や廃棄などそれぞれの部品に応じて処理されるようにするが、装着ヘッドが取り扱う部品の大きさがまちまちであっても、問題部品処理コンベア上に排出される部品の大きさに合わせた量ずつ問題部品処理コンベアを間欠送りするので、排出される部品どうしが重なって互いに干渉し傷付け合ったり、滑り落ちたりしないようすることができ、小さな問題部品については搬送量を小さくするので、全体として問題部品処理コンベアを必要以上に搬送して排出された部品を早期に搬送し切ってしまい、それを人が処理する機会を逸してしまわせるようなことを回避することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の代表的な実施の形態について、その実施例とともに図を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態は図１に示すように、装着対象の一例としての回路基板１に、部品の一例としてのコネクタなどを含む各種電子部品２を装着して電子回路基板３を製造する部品装着装置の場合を示している。しかし、本発明はこれに限られることはなく、各種の部品を各種の部品装着対象物に装着して、各種のものを組み立て、あるいは製造し、あるいは製作するあらゆる場合に適用される。
【００１９】
図１に示すものは、各種電子部品２を取り扱うのに、所定の部品を収納したトレイ４を選択してその格納位置５から部品供給位置６に必要に応じて移動させて、収納電子部品２を使用に供するトレイ部品供給機構７を、図２に示すように複数隣接して併設したトレイ部品供給部８と、テーピング部品やバルク部品を装填して電子部品２を１つずつ部品供給位置１１に送り出し、使用に供する部品供給カセット１２を、複数隣接して配置したカセット部品供給部１３とを備え、これらトレイ部品供給機構７およびカセット部品供給部１３から供給される各種の電子部品２を、例えば平面より見て互いに直交するＸＹ２方向に移動できる装着ヘッド２１によって必要に応じてピックアップし、回路基板１の上の所定の位置に装着することにより、電子回路基板３を製造する。
【００２０】
トレイ部品供給機構７は、図２に示すようにねじ軸１４をモータ１５で正逆回転させることで昇降する昇降台１６を有し、この昇降台１６の上の所定位置に多数のトレイ４を収納したトレイマガジン１７を載置して位置決めするとともに、図示しないロック部材によりロックして不用意に脱落しないようにされる。トレイマガジン１７は各種の電子部品２を収容した多数のトレイ４を、図示しない左右のレールによって上下に分離して個別に出し入れできるように多段に収納する。
【００２１】
トレイマガジン１７の昇降台１６の昇降部の前に設定された部品供給位置６には、トレイ４を出し入れするための出し入れ台１８が各トレイ部品供給機構７に共通して設けられ、出し入れ台１８の上にはこれの中央部を縦通するように設けたタイミングベルト１９によりＹ方向に往復駆動されてトレイマガジン１７内の対向するトレイ４を出し入れするシャトル２６が設けられている。トレイマガジン１７は昇降台１６の昇降によって、供給すべき電子部品２を収容したトレイ４が出し入れ台１８上で出し入れされる高さとなるように制御されて、シャトル２６により出し入れ台１８上の部品供給位置６へ引き出されて所定の電子部品２を供給できるようにされる。別のトレイ４に収容された電子部品２を供給するときは、部品供給位置６に引き出されているトレイ４を、トレイマガジン１７の対応する元の高さ位置に押し戻した後、昇降台１６によるトレイマガジン１７の高さ制御で、次に供給する電子部品２を収容したトレイ４が前記出し入れ高さとなるようにして、前記の場合同様に部品供給位置６に引き出されるようにする。
【００２２】
シャトル２６は前記トレイ４の出し入れのための連結部材２２を有し、連結部材２２は図示しないアクチュエータによって開閉され、この開閉によってトレイ４にある連結部４ｂと例えばトレイ４の出し入れ方向に係合して連結状態とされたり、その係合を解かれて連結を外されたりし、トレイ４との連結状態でトレイ４をトレイマガジン１７に対して出し入れでき、連結を解かれた状態でトレイ４と分離でき、トレイマガジン１７の昇降に伴うトレイ４の動きを邪魔しないし、邪魔しないように退避しておける。
【００２３】
トレイ４は収容する電子部品２の形状や大きさに合わせてトレイ４にマトリクス状に区画形成した各凹部４ａ内に、対応する電子部品２を所定の向きで収容した整列状態で電子部品２を収容して取り扱うもので、大きくフラットな電子部品２や、コネクタなどのフラットで大きく異形な電子部品２などに適し、トレイ４の凹部４ａによって、収容する電子部品２を、トレイ４上で一定の向きに位置決めし、保持しておける。
【００２４】
部品供給カセット１２は、微小で多種類なチップ部品など、トレイ４で取り扱う電子部品２よりは使用頻度が格段に高い電子部品２を取り扱うのに適し、カセット部品供給部１３に多数並んで配列されて、多数の電子部品２を供給できるようにしている。
【００２５】
トレイ部品供給部８とカセット部品供給部１３とは、基本的にはどのように配置されてもよく、装着ヘッド２１との相対移動によって供給した電子部品２が装着ヘッド２１によって必要の都度ピックアップされ、装着ヘッド２１がピックアップした電子部品２は回路基板１との相対移動によって、回路基板１の上の所定位置に装着できればよい。
【００２６】
例えば、カセット部品供給部１３では使用頻度の高い微小で多種類な電子部品２を取り扱い、多数の部品供給カセット１２から多種類の電子部品２を順次供給し、装着ヘッド２１によってそれを使用頻度の高さに見合う数ずつ連続して取り扱い回路基板１上の所定位置に順次に装着しながら、トレイ部品供給部８では複数併設されたトレイ部品供給機構７にて、異種電子部品２を交互に供給することにより、個々の電子部品２を供給する取り扱い時間が長くても、異種電子部品２を順次に供給する所要時間を半減させて、トレイ４からの複数種の電子部品２の供給速度を倍加し、装着ヘッド２１がカセット部品供給部１３から供給される電子部品２を連続して取り扱い装着している間に、トレイ４からの複数種の電子部品２の供給を間に合いやすくするので、全体として、より多くの種類の電子部品２を取り扱い、しかも、部品供給のためのタイムラグを少なくし、あるいはなくして、部品装着の高速化が図れる。
【００２７】
装着ヘッド２１は図１に示すように、Ｘ方向テーブル２４に支持されてモータ２３によるねじ軸２３ａの正逆回転にてＸ方向に往復移動され、Ｘ方向テーブル２４の両端部がＹ方向テーブル２９、３１に支持され、各Ｙ方向テーブル２９、３１それぞれの、互いに同期駆動されるモータ２５、２６によるねじ軸２５ａ、２６ａの正逆回転にてＹ方向に往復移動される。これに対して、回路基板１はＸ方向に搬送して装着ヘッド２１による部品の装着に供するもので、一対の搬送レール３２ａを有したローディング部３２を通じ部品装着位置３３に回路基板１を搬入して部品の装着に供し、部品装着位置３３にある部品装着後の電子回路基板３は一対の搬送レール３４ａを有したアンローディング部３４を通じ搬出するようにしてあり、全体として回路基板１と電子回路基板３の搬送経路３０を構成している。
【００２８】
部品装着位置３３には図１、図３に示すように、回路基板１の搬入、電子回路基板３の搬出のための一対の搬送レール３５と、搬入された回路基板１を一対の搬送レール３５の間で下方より、例えば両面回路基板１に対してサポートピン３６などによって回路基板１の下向き支持面に電子部品２に装着されている電子部品２と干渉せずにサポートし、位置決めする位置決め支持台３７が設けられている。
【００２９】
トレイ部品供給部８とカセット部品供給部１３とは、図１に示すように回路基板１および電子回路基板３の上記搬送経路３０の一方側と他方側とに相対峙するように振り分けて設けてあることにより、それぞれのトレイ部品供給機構７および部品供給カセット１２をＸ方向に隣接配置するのに、Ｘ方向長さが半減する設計としている。しかし、このような配列は自由であり、本実施の形態ではトレイ部品供給部８の横にも若干の部品供給カセット１２をＸ方向に配列したカセット部品供給部１３を設けて、部品供給カセット１２の配列数を多くしながら、全体としての部品供給部のＸ方向長さが搬送経路３０の両側においてほぼ等しくなり、装置全体の搬送経路３０が部品の供給に寄与できる有効スペースとなっている。
【００３０】
もっとも、トレイ部品供給部８でのトレイ部品供給機構７の隣接数、トレイ部品供給部８の設置数、およびカセット部品供給部１３での部品供給カセット１２の隣接配設数、カセット部品供給部１３の設置数、これらの配置は自由であり、種々に設計することができる。
【００３１】
本実施の形態では、部品供給部８、１３が搬送経路３０の両側に振り分けられていることにより、装着ヘッド２１は、それら両側にあるトレイ部品供給部８およびカセット部品供給部１３のそれぞれで供給される電子部品２をピックアップするために、電子部品２のピックアップ順序によっては前記搬送経路３０をＹ方向に跨いで移動することになる。このときの装着ヘッド２１の移動量は、搬送経路３０を跨がない場合に比して大きく、この場合だけ、電子部品２をピックアップし回路基板１に装着するまでの所要時間が長くなる。このような装着時間の不均一は、各種電子部品２を順次に装着していく作業能率の上で、各種電子部品２の装着順序決定に制限となる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、上記部品装着位置３３をＹ方向に移動できるようにする。具体的には、部品装着位置３３に設けられる一対の搬送レール３５および位置決め支持台３７を図３に示すように、Ｙ方向テーブル４１の上に設置し、モータ４２によるねじ軸４２ａの正逆回転にてＹ方向テーブル４１をＹ方向のガイドレール４９に沿って往復移動させられるようにし、装着ヘッド２１が例えば図５の実線で示す回路基板１の上からカセット部品供給部１３までの移動のように、搬送経路３０を跨いで部品供給部８または１３に電子部品２をピックアップするために移動するとき、この装着ヘッド２１が移動する側、つまり装着ヘッド２１が移動して行く側の部品供給部８または１３の側に、装着ヘッド２１の移動と同時に、あるいは少なくとも装着ヘッド２１が次の電子部品２の装着を開始するまでの間に、位置決め支持台３７、従って、部品装着位置３３を、例えば図５の仮想線で示す回路基板１のように移動させておき、ピックアップされた電子部品２を回路基板１の上の所定位置に装着するための装着ヘッド２１の移動距離が短くなるようにしている。
【００３３】
これによって、装着ヘッド２１が搬送経路３０を跨がないで各種の電子部品２をピックアップして順次に装着していくときと、搬送経路３０を跨いで各種の電子部品２をピックアップして順次に装着していくときとの、電子部品２をピックアップしてから回路基板１の上の所定の位置に装着するための所要時間の差が小さくなる。従って、装着ヘッド２１が各種電子部品２をその時々で、搬送経路３０を跨がって移動したり、跨がらずに移動して、回路基板１の上の所定位置に順次に装着していくのに、電子部品２の装着順序を特に配慮しなくても、作業能率が特に低下するようなことはなく、部品装着の高速化に対応しやすい。
【００３４】
しかも、上記のように位置決め支持台３７を装着ヘッド２１が搬送経路３０を跨いで移動するのに追随させるのに、装着ヘッド２１が電子部品２をピックアップして回路基板１に装着するまでの時間を利用して達成されるので、位置決め支持台３７を移動させることによる特別な時間が不要となるので、部品装着の高速化の妨げにならない。
【００３５】
一対の搬送レール３５はＹ方向テーブル４１の上で、一方を固定、他方をＹ方向のガイドレール４６に沿って可動なように支持し、モータ４３によるベルト・プーリを介したねじ軸４４ａ、４４ｂで正逆同時回転にて相互間隔を、拡縮調整され、部品の装着に供される回路基板１の搬送方向に直角な方向の幅寸法に対応させられるようにしてある。また、これと同時にモータ４３に直結されたねじ軸４５の正逆回転にて、位置決め支持台３７がＹ方向のガイドレール４７に沿って可動の搬送レール３５の１／２の速度で往復移動され、位置決め支持台３７は常に一対の搬送レール３５の間の所定位置、一例として中心位置にあるようにしてあり、位置決め支持台３７が一対の搬送レール３５間に受け入れた回路基板１と中心が一致する状態で下方より支持し、位置決めできるようにしている。
【００３６】
装着ヘッド２１は、部品供給カセット１２やトレイ部品供給機構７が隣接配置された配列方向でもあるＸ方向に並んだ部品の装着を行う複数の部品装着ツール５１〜５４と、これら部品装着ツール５１〜５４によってピックアップした電子部品２を装着する回路基板１上の位置を認識するための認識カメラ５５とを、それぞれ一例の位置関係を保って備えている。各部品装着ツール５１〜５４は、それが取り扱う電子部品２の種類に対応したものであり、電子部品２を吸着して保持する吸着ノズルや、電子部品２を挟み持つチャックであったりする。本実施の形態ではそれぞれ吸着ノズルとしてある。
【００３７】
このような装着ヘッド２１に併せ、隣接するトレイ部品供給機構７の、トレイ４を選択して格納位置５から部品供給位置６に移動させ、またそれを格納位置５に格納するように往復移動するシャトル２６の少なくとも１つに、本実施の形態では一方に、電子部品２を部品装着ツール５１〜５４の配列方向および配列ピッチに対応した方向およびピッチで配列された、電子部品２を保持する部品保持部６１〜６４が設けられ、各トレイ部品供給機構７の部品供給位置６に移動されているトレイ４に収納された電子部品２をピックアップして、前記部品保持部６１〜６４に移載し保持されるようにする部品移載ヘッド６５を備え、装着ヘッド２１はこの部品保持部６１〜６４に保持された電子部品２をもピックアップして回路基板１上の所定位置に装着するようにしている。
【００３８】
部品保持部６１〜６４は、これが取り扱う電子部品２の種類に応じたものとされ、保持した電子部品２が装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４によってピックアップできるものであればよい。本実施の形態ではそれぞれを吸着ノズルとしてあり、トレイ４に収容して取り扱われるフラットな電子部品２に対応している。部品移載ヘッド６５もこれが取り扱う電子部品２の種類に応じた部品移載ツール６７を装備していて、本実施の形態では吸着ノズルを採用しており、トレイ４に収容して取り扱われるフラットな電子部品２に対応している。
【００３９】
部品移載ヘッド６５は、トレイ部品供給部８において併設されたトレイ部品供給機構７の全体をカバーするキャビネット６６の、シャトル２６によるトレイ４の出し入れ口６６ａが設けられている部分の直ぐ上に固定されたＸテーブル６８により支持され、モータ６８ａによるねじ軸６８ｂの正逆回転にてＸテーブル６８に沿って往復移動される。この往復移動範囲は隣接したトレイ部品供給機構７の各部品供給位置６の双方を横断できる範囲である。部品移載ヘッド６５による各トレイ４からの電子部品２のピックアップと、ピックアップした電子部品２の部品保持部６１〜６４への移載とを行うのに、各トレイ４のシャトル２６による出し入れ方向の移動も利用される。これにより、各トレイ４のどの位置の電子部品２もピックアップでき、そのピックアップした電子部品２を部品保持部６１〜６４のどれにも移載することができる。もっとも、移載ヘッド６５をＸＹ２方向に移動できるようにして対応することもできる。
【００４０】
以上により、装着ヘッド２１がカセット部品供給部１３から供給される電子部品２をその使用頻度の高さに見合う数だけ連続して取り扱っている間に、隣接した複数のトレイ部品供給機構７にて異種の電子部品２を供給するとき、次にトレイ４の電子部品２が使用されるまでに時間的な余裕があれば、その余裕のある間を利用して、部品供給状態としたトレイ４内の電子部品２を部品移載ヘッド６５により取り扱い、隣接したトレイ部品供給機構７におけるトレイ４を出し入れするシャトル２６の一方に設けられた複数の部品保持部６１〜６４に、所定数の電子部品２を移載しておき、その移載した所定数の電子部品２は、これと配列方向および配列ピッチが一致している装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４によって必要時点で一挙にピックアップして同時に取り扱い装着されるようにするので、部品装着ツール５１〜５４の一部が部品供給位置６にあるトレイ４から直接電子部品２をピックアップする場合を含め、トレイ部品供給部８にて供給する電子部品２の装着能率が電子部品２を同時にピックアップした数の倍数分向上し、部品装着の大幅な高速化が図れる。従って、部品保持部６１〜６４は、本実施の形態のように装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４と同数設けられているのが好適である。
【００４１】
部品保持部６１〜６４を利用した装着ヘッド２１による複数電子部品２の一括した取り扱いは、複数回路基板１を一体にし電子部品２を装着して所定の電子回路基板３としてから、個々の電子回路基板３に分割するような、いわゆる割り基板を製造するのに、一体にされた複数の回路基板１に同じ電子部品２を同時に装着していくような場合に特に有効であり、カセット部品供給部１３からも同じ電子部品２を複数一挙にピックアップしてそれを一体にされた複数の回路基板１のそれぞれに一括して装着することもできる。もっとも、この場合カセット部品供給部１３では、同じ電子部品２を同時に供給できる部品供給カセット１２の配列ピッチが、装着ヘッド２１の同時に電子部品２をピックアップする複数の部品装着ツール５１〜５４の配列ピッチと一致している必要がある。
【００４２】
しかも、本実施の形態では、図１のように、部品保持部６１〜６４を有した右側のトレイ部品供給機構７ではシャトル２６によりトレイ４を格納位置５に格納した状態に、左側のトレイ部品供給機構７ではシャトル２６によりトレイ４を部品供給位置６に引き出した状態にしておき、左側の部品供給位置６に引き出されたトレイ４に収容された電子部品２を、右側のトレイ４を格納位置にしているシャトル２６の上の部品保持部６１〜６４に移載すれば、前記複数の電子部品２の装着ヘッド２１による一括した取り扱いが簡易にかつ時間効率よくできる。もっとも、左右のシャトル２６の双方に部品保持部６１〜６４を設けておき、これを選択使用するようにもできる。この場合、前記とは逆に左側のシャトル２６をトレイ４を格納位置５に格納した状態とし、右側の部品供給位置６に引き出したトレイ４に収容している電子部品２を左側のシャトル２６に設けた部品保持部６１〜６４に移載して、装着ヘッド２１による一括した取り扱いに供することができ、各種の電子部品２を順次に一括取り扱いするような場合に有利である。
【００４３】
もっとも、トレイ部品供給機構７のシャトル２６に部品保持部６１〜６４があるかどうかにかかわらず、図２に示すように左右の各トレイ部品供給機構７から引き出した各トレイ４の双方から装着ヘッド２１が電子部品２を所定数ずつ連続してピックアップし、それを回路基板１の上の所定位置に一括して装着するようにもできる。この場合、左右の各トレイ４の双方または片方からピックアップした電子部品２と部品保持部６１〜６４からピックアップした電子部品２とを複合して一括取り扱い、回路基板１の所定位置に同時に装着するようにもできる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、部品移載ツール５１〜５４が、トレイ４からピックアップした電子部品２を、それがトレイ４に一定の向きで収容されていることに基づき、装着ヘッド２１による回路基板１への装着向きに対応した向きに予備回転させて部品保持部に保持されるようにする。
【００４５】
これにより、前記装着ヘッド２１によるカセット部品供給部８から供給される電子部品２を装着している間の、トレイ部品供給部８での部品供給動作に併せて、特別な時間を要しないで、電子部品２を予備回転させておくことにより、装着ヘッド２１が電子部品２をピックアップしてからそれを画像認識し所定の向きに回転させていた時間を省略して、ピックアップ後即時に装着できるようにするので、部品装着のさらなる高速化が図れる。
【００４６】
前記のように装着ヘッド２１が搬送経路３０の両側にある部品供給部８、１３から供給される電子部品２を搬送経路３０上の所定位置に位置決めされた回路基板１の所定位置の上に装着するのに対応して、搬送経路３０の位置決め支持台３７がＹ方向に移動する範囲の両側位置に認識カメラ７１、７２を設け、これら各認識カメラ７１、７２は装着ヘッド２１が供給される電子部品２をピックアップして回路基板１の上に移動するときの途中に位置するものが、装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４に保持された電子部品２の位置および向きを画像認識し、画像認識した電子部品２を回路基板１の上の所定位置に装着するための移動量を決定するとともに、ピックアップし保持した電子部品２の向きの補正量を決定する。決定された補正量だけ電子部品２の向きをそれを保持している部品装着ツール５１〜５４の回転によって回転させた上で回路基板１の上の所定位置に装着する。
【００４７】
以上によって、装着ヘッド２１の各部品装着ツール５１〜５４が保持した電子部品２の画像認識のために装着ヘッド２１が折り返し移動するような無駄を省けるので、部品装着の高速化の妨げにならない。
【００４８】
装着ヘッド２１の各部品装着ツール５１〜５４に保持し、向きを補正した電子部品２を回路基板１の上の所定位置に装着するのに、装着ヘッド２１に装備した認識カメラ５５により、回路基板１の全体の位置と、回路基板１の上の部品装着位置とを画像認識して行う。具体的には、本実施の形態では、装着ヘッド２１の搬送経路３０を跨いだ側の部品供給部８または１３から電子部品２をピックアップして装着するのに、そのピックアップする部品供給部８または１３の側に位置決め支持台３７がＹ方向に移動して前記電子部品２の装着を受けることになる。
【００４９】
このため、位置決め支持台３７は電子部品２を装着する直前に、前回移動方向とは逆の方向に移動されて所定位置に到達するので、駆動機構のバックラッシュなどの影響や制御誤差などのために、所定位置に正確に到達していないことがあり、装着ヘッド２１の認識カメラ５５によって画像認識した回路基板１全体の位置や部品装着位置を基準にすると、部品装着位置にずれが生じやすい。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、装着ヘッド２１が搬送経路３０を跨いだ移動によって電子部品２をピックアップする部品供給部８または１３の側に位置決め支持台３７が移動して停止する都度、装着ヘッド２１の認識カメラ５５によって、回路基板１の全体位置を図４に示す全体位置マーク８１、８２により画像認識し、かつ、この回路基板１の上の電子部品２の装着位置８０を装着位置マーク８３、８４により画像認識し、これらの画像認識のもとに装着ヘッド２１が搬送経路３０を跨いだ移動によって部品供給部８または１３からピックアップした電子部品２を、これらピックアップされた部品供給部８または１３の側の所定位置まで移動して停止される位置決め支持台３７上の回路基板１の上の所定位置に装着するようにする。これにより、位置決め支持台３７が電子部品２を装着する直前に、前回移動方向とは逆の方向に移動されて、駆動機構のバックラッシュの影響や制御誤差などが原因した停止位置のバラツキがあっても、それの影響なしに、電子部品２を回路基板１の上の所定位置に正確に装着することができる。
【００５１】
ところで、装着ヘッド２１の各部品装着ツール５１〜５４、および部品移載ヘッド６５の部品移載ツール６７のいずれも、それらが電子部品２を装着しまた移載するための部品取り扱い上、電子部品２のピックアップや、装着、移載が確実に達成されるように、作業相手となる回路基板１やトレイ４などと干渉する図５、図６に示すような下降ストロークＳが与えられている。従って、部品装着ツール５１〜５４が下降状態にあるときに、装着ヘッド２１および位置決め支持台３７の一方または双方が互いに近づく方向に移動したり、部品移載ヘッド６５およびトレイ４の一方または双方が互いに近づく方向に移動したりすると、それらが干渉しあって損傷する。
【００５２】
このような動作状態を避けるように制御装置の動作プログラムを組めばよい。
【００５３】
しかし、このようなソフト上の対応では、ノイズや何らかの理由で誤動作が生じ、前記干渉の問題が発生してしまう可能性は否めない。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、装着ヘッド２１と位置決め支持台３７との干渉防止のために図５に示すようなエリアセンサ８６を設け、部品移載ヘッド６５とトレイ４やシャトル２６との干渉防止のために図６に示すようなエリアセンサ８７を設けている。
【００５５】
エリアセンサ８６は、装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４の少なくとも１つが位置決め支持台３７の上の回路基板１の上に対向する位置範囲にあるかどうかを検出するもので、１つの実施例としてフォトセンサを用いている。エリアセンサ８６は例えば装着ヘッド２１に取付けられ、これに対応して最大サイズの回路基板１のＹ方向寸法に対応する長さを有した遮光板８８を位置決め支持台３７に設け、回路基板１と一体に移動されるようにし、エリアセンサ８６が遮光板８８を検出している間だけ、位置決め支持台３７の移動ができるようにする。
【００５６】
これにより、装着ヘッド２１が位置決め支持台３７上の部品装着範囲から外れた位置にあることを、制御ミスや誤動作などを含むどのような場合をも含めてエリアセンサ８６によるハード手段で確実に検出して、位置決め支持台３７の移動が禁止されるので、装着ヘッド２１が位置決め支持台３７上の部品装着範囲から外れた位置で部品装着ツール５１〜５４が下降状態にあり、位置決め支持台３７が装着ヘッド２１の側に移動されて双方が干渉し合い損傷するようなことを確実に防止することができる。しかも、遮光板８８は最大サイズの回路基板１の大きさに対応しているので、回路基板１の大きさが変わっても問題は生じない。しかし、遮光板８８は回路基板１の大きさに合わせた搬送レール３５の間隔調整に合わせて長さが調節され、あるいは調節できるようにされてもよい。場合によっては取り替えることもできる。しかし、エリアセンサ８６はこのようなフォトセンサと遮光板との組み合わせ以外のものでも、同様な機能を奏するハード手段であれば全て採用できる。
【００５７】
また、装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４を下降させて部品装着動作ができるようにし、エリアセンサ８６が遮光板８８を検出しない範囲では、装着ヘッド２１の部品装着ツール５１〜５４を下降させて部品装着動作を行うことを禁止する。これに併せ、エリアセンサ８６が遮光板８８を検出していず、部品装着ツール５１〜５４の少なくとも１つが下降位置にあると位置決め支持台３７がＹ方向に移動されるのを阻止する。
【００５８】
エリアセンセ８７は、部品移載ヘッド６５がトレイ部品供給機構７のいずれのトレイ４と干渉する位置にあるかを検出するもので、１つの実施例としてフォトセンサを用いている。部品移載ヘッド６５の部品移載ツール６７である吸着ノズルに接続されたエア配管８５の２つ折れ部８５ａが、部品移載ヘッド６５の移動に１／２の速度で連動し、エア配管８５が配管ガイド１２６の上を這う長さＬが変化するのを利用して、エリアセンサ８７は配管ガイド１２６等固定部に取付け、配管８５が配管ガイド１２６の上を這う長さ範囲によって、部品移載ヘッド６５がどちらのトレイ部品供給機構７の側にあるかを検出する。具体的には図６に仮想線で示すようにエリアセンサ８７がエア配管８５を検出している間、部品移載ヘッド６５が図６の右側のトレイ部品供給機構７の側にあると判定し、右側のトレイ部品供給機構７の側のトレイ４の出し入れを禁止し、部品移載ツール６７の下降を許可するが、部品移載ツール６７の下降状態で部品移載ヘッド６５が左側のトレイ部品供給機構７の側に移動するのを禁止する。同時に、左側のトレイ部品供給機構７の側のトレイ４の出し入れを許可する。また、図６に実線で示すようにエリアセンサ８７がエア配管８５を検出しない間、部品移載ヘッド６５が図６の左側のトレイ部品供給機構７の側にあると判定し、左側のトレイ部品供給機構７の側のトレイ４の出し入れを禁止し、部品移載ツール６７の下降を許可するが、部品移載ツール６７が下降した状態で部品移載ヘッド６５が右側のトレイ部品供給機構７の側に移動されるのを禁止する。同時に、右側のトレイ部品供給機構７の側のトレイ４の出し入れを許可する。エリアセンサ８７はこのようなフォトセンサ以外のものでも、同様な機能を奏するハード手段であれば全て採用できる。しかし、エリアセンサ８７が固定部に設けられると検出のための電気配線が固定でき、移動する場合に比し簡単に装備できる。
【００５９】
以上のように、装着ヘッド２１と位置決め支持台３７との干渉動作域と、部品移載ヘッド２１とトレイ４やシャトル２６との干渉動作域とをハード手段によって検出して対応すると、ソフトウエアの制御プログラムやそれに基づく制御の実際の如何にかかわらず、実際の動きの位置関係によって干渉条件を判定して干渉の問題を確実に防止することができる。もっとも、このようなハード手段による干渉防止と、前記したソフトウエアでの干渉防止とを併用しても好適である。
【００６０】
本実施の形態では、さらに、装着ヘッド２１は、取り扱う電子部品２が装着ミスやその他問題となった問題部品である場合に、例えば図２に示すトレイ部品供給部８のキャビネット６６の両側と言った所定の位置にある問題部品処理コンベア９１の上に排出するようにし、問題部品処理コンベア９１は、排出される問題の部品を受載する都度、モータ９２によって所定量間欠的に駆動されて、受載部品を一定ピッチＰずつ一定方向に搬送し、再装着や廃棄等の処理に供するとともに、受載した問題部品が標準より大きなときは、その大きさの割合に応じた整数倍（Ｐ×ｎ）に搬送量を増大するようにする。
【００６１】
これにより、装着ヘッド２１が供給される各種電子部品２をピックアップして回路基板１に順次装着していくのに、装着ミスやその他問題となった部品があるとこれを所定の位置にある問題部品処理コンベア９１の上に排出して、問題部品処理コンベア９１で一定ピッチＰずつ搬送して次の電子部品２を受載するスペースを空けながら、問題部品処理コンベア９１上の問題部品が人手によって再使用や廃棄などそれぞれの電子部品２の状態に応じて処理されるようにするが、装着ヘッド２１が取り扱う電子部品２の大きさがまちまちであっても、問題部品処理コンベア９１上に排出される電子部品２の大きさに合わせた量（Ｐ×ｎ）ずつ問題部品処理コンベア９１をモータ９２により間欠送りするので、排出される電子部品２どうしが重なって互いに干渉し傷付け合ったり、滑り落ちたりしないようすることができ、小さな問題部品については搬送量を最小のＰと小さくするので、全体として問題部品処理コンベア９１を必要以上に搬送して排出された電子部品２を早期に搬送し切ってしまい、それを人が処理する機会を逸してしまわせるようなことを回避することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、装着ヘッド２１の移動範囲の一部に、部品装着ツール５１〜５４を種々のものと取り替えるための、各種の部品装着ツールをストックしておくツールストッカ１２８も設けられ、各種の電子部品２を適正に取り扱えるようにしている。必要があれば部品移載ツール６１についてもそのようなツールの交換ができるようにしてもよい。
【００６３】
上記のような動作制御は、図１の装置本体１０１内に設けられている制御装置１０２によって行う。制御装置１０２はマイクロコンピュータを利用したものが好適であるが、これに限られることはない。制御装置１０２は上記のような動作制御を行うために、図７に示すように装置１０１に備えた操作パネル１０３が入出力ポートに接続されるとともに、エリアセンサ８２、８３、および各認識カメラ５５、７１、７２からの入力を画像処理して必要な位置情報を得る認識回路１０４〜１０６を入力ポートに接続し、出力ポートには動作制御対象であるカセット部品供給部１３のドライバ１０７、トレイ部品供給部８のドライバ１０８、部品移載ヘッド６５のドライバ１０９、部品装着ヘッド２１のドライバ１１０、Ｙ方向テーブル４１のドライバ１１１、および問題部品処理コンベア９１のドライバ１１２を出力ポートに接続し、各動作対象の動作状態を示す信号がそれぞれリアルタイムで入力されるようにしたことを主たる構成としている。
【００６４】
上記のような問題部品処理コンベア９１の動作制御は制御装置１０２の内部機能としての第６の制御手段１２７によって行う。エリアセンサ８６によるトレイ４の動作制限は、制御装置１０２の内部機能としての第１の制御手段１２１により行い、エリアセンサ８６と、制御装置１０２に入力される部品装着ツール５１〜５４の動作状態によるトレイ４および部品装着ヘッド２１の動作制限は、制御装置１０２の内部機能としての第２の制御手段１２２により行い、エリアセンサ８７によるトレイ４の動作制限は、制御装置１０２の内部機能として第３の制御手段１２３により行い、エリアセンサ８７と、制御装置１０２に入力される動作状態によるトレイ４および部品移載ヘッド６５の動作制限は制御装置１０２の内部機能としての第４の制御手段１２４により行う。また、上記のような各トレイ部品供給機構７での、それぞれの選択されたトレイ４を図２に示すように同時に部品供給位置６に移動させて、各トレイ４に収容された電子部品２を使用に供する第１の部品供給モードと、トレイ部品供給機構７の部品供給位置５に移動しているトレイ４に収容された電子部品２を、部品移載ヘッド６５により同じシャトル２６の部品保持部６１〜６４に移載して使用に供する第２の部品供給モードとは、カセット部品供給部１３での電子部品２の供給に併せ、部品装着プログラムに従って、制御装置１０２の内部機能としての第５の制御手段１２５によって、必要に応じた種々のタイミングで、一方のみを行い、あるいは双方を複合して行ってもよい。さらに、第２の部品供給モードは部品保持部６１〜６４のそれぞれに、あるいは必要なものに電子部品２が移載され終わった情報を基に、それら移載された電子部品２の部品装着ヘッド２１による一括したピックアップと、その後の装着が行われ、電子部品２の移載が終了した信号があるまで、カセット部品供給部１３での電子部品２の供給を続けるように制御することもできる。
【００６５】
上記第１の部品供給モードでは、最大、トレイ部品供給機構７の併設数に対応する種類数の電子部品２を同時に、または順次に供給して使用されるようにすることができるので、トレイ部品供給機構７によって複数種類の電子部品２を供給する能率が向上する。また、第２の部品供給モードでは、シャトル２６の各部品保持部６１〜６４に保持した複数の電子部品２を、これが保持されている配列の方向およびピッチが一致した上記部品装着ヘッド２１の部品取り扱いツール５１〜５４などによって一括してピックアップし使用されるようにするので、電子部品２がピックアップされて使用される作業の回数および必要時間を低減することができるし、併設された他のトレイ部品供給機構７や、部品供給カセット１２を持つカセット部品供給部１３などその他の部品供給機構を含む他の部品供給部での部品の供給に並行して前記電子部品２などの移載が行えれば、所定数の電子部品２などを同じように取り扱う作業、例えば上記した割り基板に対する同一部品の装着作業の能率を向上することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の特徴によれば、カセット部品供給部では使用頻度の高い微小部品を取り扱い、多数の部品供給カセットから多種類の部品を順次供給し、装着ヘッドによってそれを使用頻度の高さに見合う数ずつ連続して取り扱い装着対象物上の所定位置に装着しながら、トレイ部品供給部では複数併設されたトレイ部品供給機構にて、異種部品を交互に供給することにより、個々の部品を供給する取り扱い時間が長くても、異種部品を順次に供給する所要時間を半減させて、トレイからの異種部品供給速度を倍加し、装着ヘッドがカセット部品供給部から供給される部品を連続して取り扱い装着している間に、トレイからの異種部品の供給を間に合いやすくするので、全体として、より多くの種類の部品を取り扱い、しかも、部品供給のためのタイムラグを少なくし、あるいはなくして、部品装着の高速化が図れる。
【００６７】
特に、装着ヘッドがカセット部品供給部から供給される部品をその使用頻度の高さに見合う数だけ連続して取り扱っている間に、隣接した複数のトレイ部品供給機構にて異種の部品を供給するとき、部品供給状態としたトレイ内の部品を隣接したトレイ部品供給機構におけるトレイを出し入れするシャトルの少なくとも一方に設けられた複数の部品保持部に所定数移載しておき、それを装着ヘッドの部品装着ツールによって必要時点で一挙にピックアップして同時に取り扱い装着されるようにするので、トレイ部品供給部にて供給する部品の装着能率が部品を同時にピックアップした数の倍数分向上し、部品装着の大幅な高速化が図れる。従って、部品保持部は装着ヘッドの部品装着ツールと同数設けられているのが好適である。
【００６８】
本発明のさらなる特徴によれば、前記装着ヘッドによるカセット部品供給部から供給される部品を装着している間の、トレイ部品供給部での部品供給動作に併せて、特別な時間を要しないで、部品を予備回転させておくことにより、装着ヘッドが部品をピックアップしてからそれを画像認識し所定の向きに回転させていた時間を省略きるようにするので、部品装着のさらなる高速化が図れる。
【００６９】
本発明のさらに別の特徴によれば、装着ヘッドが供給される各種部品をピックアップして装着対象物に順次装着していくのに、装着ミスやその他問題となった部品を問題部品処理コンベアの上に排出して一定ピッチずつ搬送し次の部品を受載するスペースを空けながら、受載した問題部品が人手によって再使用や廃棄などそれぞれの部品に応じて処理されるようにするが、装着ヘッドが取り扱う部品の大きさがまちまちであっても、排出される部品どうしが重なって互いに干渉し傷付け合ったり、滑り落ちたりしないようすることができ、小さな問題部品については問題部品処理コンベアを必要以上に搬送して排出された部品を早期に搬送し切ってしまい、それを人が処理する機会を逸してしまわせるようなことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施の形態の部品装着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置のトレイ部品供給部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１の装置の位置決め支持台のＹ方向移動機構を含む全体構成を示す斜視図である。
【図４】電子部品を装着する回路基板の一例を示す平面図である。
【図５】図３の位置決め支持台と、その両側にあるカセット部品供給部およびトレイ部品供給部と、装着ヘッドとの位置関係を示す説明図である。
【図６】隣接して併設されたトレイ部品供給機構の各部品供給位置にあるトレイと、部品移載ヘッドとの位置関係を示す説明図である。
【図７】図１の部品装着装置の制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 回路基板
２ 電子部品
３ 電子回路基板
４ トレイ
４ａ 凹部
５ 格納位置
６、１１ 部品供給位置
７ トレイ部品供給機構
８ トレイ部品供給部
１２ 部品供給カセット
１３ カセット部品供給部
１８ 出し入れ台
１９ タイミングベルト
２１ 装着ヘッド
２６ シャトル
３０ 搬送経路
３２ ローディング部
３３ 部品装着位置
３４ アンローディング部
３７ 位置決め支持台
４１ Ｙ方向テーブル
４２ モータ
９１ 問題部品処理コンベア
１０２ 制御装置
１０７ カセット部品供給部ドライバ
１０８ トレイ部品供給部ドライバ
１０９ 部品移載ヘッドドライバ
１１０ 装着ヘッドドライバ
１１１ Ｙ方向テーブルドライバ
１１２ 問題部品処理コンベアドライバ

Claims (4)

1. 所定の部品を収容したトレイを選択してその格納位置から部品供給位置に必要に応じて移動させて、収容部品を使用に供するトレイ部品供給機構を、複数併設したトレイ部品供給部と、テーピング部品やバルク部品を装填してそれら部品を１つずつ部品供給位置に送り出し、使用に供する部品供給カセットを、複数配列したカセット部品供給部と、それらトレイ部品供給部の各部品供給機構の部品供給位置にある各トレイに収納された部品、およびカセット部品供給部の各部品供給カセットの部品供給位置に送り出される部品を必要に応じピックアップして装着対象物上の所定位置に装着する装着ヘッドとを備え、
   装着ヘッドは所定の方向に並んだ部品の装着を行う複数の部品装着ツールを備え、隣接して併設したトレイ部品供給機構の、選択されたトレイを格納位置から部品供給位置に移動させ、またそれを格納位置に格納するように往復移動するシャトルの少なくとも１つに、部品を部品装着ツールの配列方向および配列ピッチに対応した方向およびピッチで配列された、部品を保持する部品保持部が設けられ、トレイ部品供給機構の部品供給位置に移動されているトレイに収納された部品をピックアップして前記部品保持部に移載し保持されるようにする部品移載ヘッドを備え、装着ヘッドはこの部品保持部に保持された部品をもピックアップして装着対象物上の所定位置に装着するようにしたことを特徴とする部品装着装置。
2. 部品保持部は装着ヘッドの部品装着ツールと同数設けられている請求項１に記載の部品装着装置。
3. 部品移載ヘッドは、トレイからピックアップした部品を、装着ヘッドによる装着対象物への装着向きに対応した向きに予備回転させて部品保持部に保持されるようにする請求項２に記載の部品装着装置。
4. 装着ヘッドは、取り扱う部品が装着ミスやその他問題となった問題部品である場合に、所定の位置にある問題部品処理コンベアの上に排出するようにし、問題部品処理コンベアは、排出される問題部品を受載する都度所定量間欠的に駆動されて、受載部品を一定ピッチずつ一定方向に搬送し、再装着や廃棄等の処理に供するとともに、受載した問題部品が標準より大きなときは、その大きさの割合に応じた整数倍搬送量を増大するようにした請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品装着装置。

Images