JP3554788B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品などの電子部品を加熱した基板やパッケージなどの装着対象物に実装するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、この種部品装着装置の従来例の一例が示されている。この部品装着装置は、複数の装着対象物３１を載置収容したトレイ３２を、ヒータ３３が備えられた装着ステージ３４上に搭載して、ヒータ３３によってトレイ３２上の装着対象物３１を加熱し、装着ヘッド３５によって搬送されてきた部品３６を加熱された装着対象物３１に順次装着するよう構成されている。また、部品装着が行われている間に、次に部品装着を行う装着対象物３１群を載置収容した別のトレイ３２を、ヒータ３８が内蔵された予備加熱ステージ３７に搭載して、予備加熱が行われる。そして、装着ステージ３４での部品装着が完了すると、部品装着の済んだ装着対象物３１を載置収容したトレイ３２を装着ステージ３４から搬出するとともに、予備加熱ステージ３７上のトレイ３２を装着ステージ３４に搬入し、この搬入作動中に下がった装着対象物３１の温度を所定の温度にまで再加熱した後、部品装着処理が実行される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、予備加熱ステージ３７で次の装着対象物３１を予備加熱するよう構成した上記従来装置では、装着ステージ３４へトレイ３２を交換する間に装着対象物３１の温度が低下するので、実際に部品装着処理に移行するまでに装着ステージ３４上で再加熱する時間が必要となり、トレイ交換時間の他に再加熱時間が必要となって、タクトタイムが長くなるものであった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、部品装着エリアへのトレイの入れ替えを合理的に行うことで、タクトタイムの短縮化を図ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る発明の部品装着装置は、ヒータが備えられた装着ステージ上に装着対象物を搭載し、装着ヘッドに保持された部品を、加熱された装着対象物に装着するよう構成した部品装着装置において、前記装着ステージを複数台装備するとともに、これら装着ステージを装着ヘッドに対してそれぞれ独立して水平方向に相対移動可能に構成し、複数の装着ステージの内の１台を装着ヘッドに対する実装エリアに位置させるよう構成してあることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明の部品装着装置は、請求項１の発明において、装着ヘッドの上下移動のみを可能に構成するとともに、装着対象物を前記装着ヘッドの上下移動軌跡内に搬入する部品搬送ステージを備える。
【０００８】
請求項２に係る発明の構成によると、部品装着エリアにある装着ステージは、装着ヘッドに対する位置合わせを行うために独立して移動することができ、加熱処理中の他の装着ステージは所定の位置で固定しておくことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る部品装着装置の概略構成を示す斜視図、また、図２は、概略構成を示す正面図である。この部品装着装置における装置フレーム１の上面には、装着対象物の一例であるパケージ２を搭載支持する左右２台の装着ステージ３、および、チップ部品などの部品４を整列収容した部品供給部５が装備されるとともに、装置フレーム１の上方には、部品搬送手段としての部品搬送ステージ６、部品供給部５から取出した部品４を部品搬送ステージ６に供給する部品供給ユニット７、部品搬送ステージ６に供給された部品４を受取って装着ステージ３上のパッケージ２に装着する装着ヘッド８、装着前の部品４とパッケージ２の位置情報（位置、姿勢、形状など）を取り込むための撮像機構９、などが配備された構造となっており、各部の詳細な構成および機能を以下に説明する。
【００１１】
２台の各装着ステージ３には、パッケージ２を整列装填したトレイ１０が脱着可能に搭載されるとともに、そのトレイ搭載部位にはヒータ１１が内蔵されており、トレイ１０を介してパッケージ２が適度に加熱されるようになっている。
【００１２】
そして、各装着ステージ３は、制御装置３０からの指令によって作動する図示しない駆動手段に接続されており、装着ヘッド８の下方の装着エリアと、これから左右に外れた待機位置とにわたって左右移動可能、かつ、前後方向にも移動可能に、構成されている。なお、待機位置としては装着ヘッド８の下方の装着エリアに対して前後に外れた位置に設定してもよい。
【００１３】
図２に示すように、トレイ１０は、加熱によって反ることがないように、その上面に配備されたトレイ押さえ部材１２によって適度の荷重で装着ステージ３に押圧されている。トレイ押さえ部材１２はステンレス鋼板からなり、パッケージ２を露出させる開口１３が形成されるとともに、トレイ押さえ部材１２の下面の適所には多数の突起１４が設けられ、トレイ１０を複数箇所において点接触状態で押圧している。このようにトレイ１０を点接触状態で押圧することで、トレイ押さえ部材１２自体が加熱によって反り返り変形するのを抑制し、もって、トレイ１０が装着ステージ３に全面的に密着されて、ヒータ１１からの熱が効率よくトレイ１０に伝達されて、各パッケージ２が均一に加熱されるようになっている。
【００１４】
部品供給ユニット７は、制御装置３０に接続された図示しない駆動手段によって上下および水平移動可能であり、部品供給部５に整列収容された部品４を吸着ノズル１５で１個づつ吸着保持して搬出し、部品搬送ステージ６の上面に供給するよう構成されている。
【００１５】
部品搬送ステージ６も、制御装置３０からの指令によって作動する図示しない駆動手段に接続されており、部品供給ユニット７によって供給された部品４を装着ヘッド８の上下移動軌跡内に搬入して、装着ヘッド８に受け渡すよう上下および左右に移動可能に構成されている。また、部品搬送ステージ６の側部には、撮像機構９の一部を構成する反射部材１６（プリズム、反射鏡、ハーフミラーなど）が備えられている。
【００１６】
前記装着ヘッド８は、部品搬送ステージ６によって上下移動軌跡内に搬入された部品４を受取る吸着ノズルなどの部品保持部１７を備え、上方の待機位置と下方の装着位置とにわたって上下移動可能に構成されるとともに、保持した部品４の角度を変更するために部品保持部１７が縦軸心周りに回転制御可能に構成されている。
【００１７】
撮像機構９は、装着ヘッド８の部品保持部１７に保持された部品４と、トレイ１０上のパッケージ２を、部品搬送ステージ６に備えた反射部材１６および位置固定の反射部材１８を介して撮像する部品用のカメラ１９とパッケージ用のカメラ２０とで構成されている。
【００１８】
本発明に係る部品装着装置の基本的な構成は以上のようであり、次にその部品装着作動を図４〜図９に基づいて行程順に説明する。
【００１９】
（１）図４に示すように、パッケージ２への部品４の装着が完了したことが確認されると、同図中の仮想線で示すように、装着ヘッド８が上昇を開始するとともに、部品搬送ステージ６が装着ヘッド８の移動経路に向けて進出する。
【００２０】
（２）図５に示すように、装着ヘッド８が上昇すると、装着ステージ３は水平方向にピッチ移動して、次に装着するパッケージ２を装着ヘッド８の直下位置にセットする。
【００２１】
（３）装着ヘッド８が或る高さまで上昇すると、部品４を保持して水平方向に移動してきた部品搬送ステージ６が上昇中の装着ヘッド８の直下にもぐり込みながら上昇作動する。
【００２２】
（４）ここで、制御装置３０を作動させて、装着ヘッド８の上昇速度の減速制御、あるいは、部品搬送ステージ６の上昇速度の増速制御、の少なくともいずれかを行うことで、装着ヘッド８と部品搬送ステージ６との上昇速度差を次第に少なくし、図６に示すように、装着ヘッド８の上昇作動中に装着ヘッド８に部品搬送ステージ６を追いつかせることで、部品４を装着ヘッド８の部品保持部１７に受け渡す。この受け渡しの後、部品搬送ステージ６は下降を開始する。
【００２３】
（５）図７に示すように、部品受け渡しが行われて装着ヘッド８が上方待機位置に到達する一方、部品搬送ステージ６は下降しながら横移動し、装着ヘッド８に保持された部品４と、その直下に位置するパッケージ２との間に反射部材１６を位置させ、部品用カメラ１９とパッケージ用カメラ２０によって部品４およびパッケージ２をそれぞれ撮像する。
【００２４】
この場合、部品４から部品用カメラ１９までの光路の長さと、パッケージ２からパッケージ用カメラ２０までの光路の長さとが等しくなる位置で撮像することが望ましい。
【００２５】
また、この撮像行程に入ると、常時は退避していた透明板２１が水平に進出移動されてパッケージ４を上方から覆い、パッケージ加熱用の熱で暖められた空気の揺らぎによる撮像誤差を抑制する。また、パッケージ２を覆った透明板２１の上方に送風装置２２からの風を吹き付けて、透明板２１の上方での空気の揺らぎを除去することで、一層撮像誤差を少なくすることができる。この場合、送風装置２２からの風は透明板２１で遮られて直接にパッケージ２に吹き付けられることがないので、パッケージ２の温度が低下することはない。
【００２６】
そして、上記撮像は複数回行われ、その撮像データを制御装置３０内に記憶設定された所定の手順によって平均化処理することで、更に位置情報の精度の向上が図られる。
【００２７】
（６）得られた位置情報は制御装置３０内で演算解析されて、部品４とパッケージ２との位置ずれが割り出される。そのずれ量に基づいて、装着ヘッド８における部品保持部１７の回転、および、装着ステージ３の水平方向での二次元移動によって修正される。
【００２８】
（７）位置修正が完了すると、図８に示すように、部品搬送ステージ６は部品供給を受ける待機位置まで水平復帰移動するとともに、装着ヘッド８は下降作動して、加熱されているパッケージ２に部品４が押圧装着される。
【００２９】
（８）以上で１回の部品装着処理が完了し、以後上記作動を繰り返す。
【００３０】
（９）一方の装着ステージ３での部品装着処理が行われている間、他方の装着ステージ３においては次に処理されるパッケージ２の予備加熱が行われる。
【００３１】
（１０）そして、一方の装着ステージ３での部品装着処理が完了すると、図９に示すように、その装着ステージ３は装着ヘッド８下方の装着エリアから外れた待機位置に移動するとともに、加熱処理を行いながら待機していた他方の装着ステージ３が装着エリアに進出移動され、他方の装着ステージ３に搭載されたパッケージ群への部品装着処理が上記手順で行われる。
【００３２】
（１１）そして、装着エリアから待機位置に退避移動した装着ステージ３においては、部品装着処理の済んだトレイ１０の搬出と、新しいパッケージ２を搭載したトレイ１０の装填が行われる。
【００３３】
〔他の実施形態〕
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００３４】
（１） 複数台の装着ステージ３を連結して一体に移動させるようにしてもよい。
【００３５】
（２） 複数台の装着ステージ３をターンテーブルに装備して、該ターンテーブルを回転作動及び停止させることによって、１台の装着ステージ３だけを装着エリアに位置させて装着処理を行うように構成することもできる。
【００３６】
（３） 複数台の装着ステージ３を所定の位置に並列配備し、装着ヘッド８を各装着ステージ３の上に移動して部品装着を行うように構成することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下に示すような効果が期待できる。
【００３８】
請求項１に係る発明の部品装着装置によれば、部品装着が完了した装着対象物を搭載した装着ステージの部品装着エリアからの搬出と、新しい装着対象物を搭載した装着ステージの部品装着エリアへの搬入を、時間差なく、あるいは、時間差少なく行うことができるとともに、再加熱のための待ち時間を要することなく直ちに部品装着処理に移行することができ、その結果、タクトタイムの短縮化が可能になり、作業能率を向上するこができる。
【００３９】
請求項２に係る発明の部品装着装置によれば、加熱をしながら待機している装着ステージを位置固定しながら、部品装着エリアの装着ステージを任意に移動させて部品装着のための位置合わせ作動を行わせることができ、複数台の装着ステージを連結して一体にタクト作動させて位置合わせする場合に比較して、作動させる構造物が軽量となり、位置合わせを高精度で迅速に行わせるのに有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品装着装置の概略構成を示す斜視図
【図２】本発明に係る部品装着装置の概略構成を示す正面図
【図３】トレイ押え部材の裏面側から見た斜視図
【図４】部品装着行程を示す正面図
【図５】部品装着行程を示す正面図
【図６】部品装着行程を示す正面図
【図７】部品装着行程を示す正面図
【図８】部品装着行程を示す正面図
【図９】部品装着行程を示す正面図
【図１０】従来例の概略構成を示す正面図
【符号の説明】
２ 装着対象物
３ 装着ステージ
４ 部品
８ 装着ヘッド
１０ トレイ
１１ ヒータ

Claims (2)

1. ヒータが備えられた装着ステージ上に装着対象物を搭載し、装着ヘッドに保持された部品を、加熱された装着対象物に装着するよう構成した部品装着装置において、
   前記装着ステージを複数台装備するとともに、これら装着ステージを装着ヘッドに対してそれぞれ独立して水平方向に相対移動可能に構成し、複数の装着ステージの内の１台を装着ヘッドに対する実装エリアに位置させるよう構成してあることを特徴とする部品装着装置。
2. 前記装着ヘッドの上下移動のみを可能に構成するとともに、装着対象物を前記装着ヘッドの上下移動軌跡内に搬入する部品搬送ステージを備えることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。

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