JP3667287B2

JP3667287B2 - 部品実装設備

Info

Publication number: JP3667287B2
Application number: JP2002047923A
Authority: JP
Inventors: 寛二秦; 典晃吉田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP2002305397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の各種部品をプリント配線回路基板等に自動的に実装するための部品実装設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子部品実装装置においては、多数の部品供給手段を部品供給テーブルに並列に搭載して、部品実装時に、部品供給テーブルを部品供給手段の並列方向に向け移動させながら実装する部品の順序に従って部品供給手段を順次所定の部品供給位置に位置決めし、この部品供給手段の部品を実装ヘッド部により吸着して取り出すとともに、回路基板位置決め部に位置決めされた回路基板に移送して部品を実装するように構成されている。
【０００３】
この種の従来の部品実装装置について、その斜視図を示す図５および概略平面図を示す図６を参照しながら説明する。図５において、装置本体１の前部には、基板供給手段２から供給されてくる回路基板Ｐを実装位置に位置決めするための基板位置決め部４が配設されており、この基板位置決め部４において所要の部品が実装された回路基板Ｐは、基板排出手段３により排出される。一方、装置本体１の後部には部品供給部７が配設されており、この部品供給部７と上記の基板位置決め部４との間には、図６に示すように、ロータリー方式の実装ヘッド部８が配設されている。
【０００４】
部品供給部７には、２台の部品供給テーブル１０，１１がガイドレール９上を各々独立して左右方向に移動可能に設けられており、各部品供給テーブル１０，１１には、多数の部品供給手段１２が供給テーブル１０，１１の移動方向に沿って並列して搭載されている。この部品供給手段１２として、例えば一般にパーツカセットと呼称されるものを図示してあり、以下に簡単に説明する。すなわち、同一種の電子部品がキャリアテープに等間隔に収容されてカバーテープに覆われた状態でリール１３に巻回されており、キャリアテープがリール１３から繰り出されて部品の収納間隔に等しいピッチで送られ、且つカバーテープが巻き取られることにより、最前端の電子部品が実装ヘッド部８の部品吸着ヘッド１４に対向する部品供給位置Ａに位置決めされるようになっている。
【０００５】
また、図６に示すように、実装ヘッド部８は、垂直軸回りに回転可能に設けられた回転テーブル（図示せず）の同一円周上に複数個の部品吸着ヘッド１４が等角度間隔に設けられてなる。各部品吸着ヘッド１４は、真空引き手段により部品を吸着するようになっており、回転テーブルが間欠回転されることにより、部品供給位置Ａおよび部品装着位置Ｂに順次停止させられて、部品供給手段１２からの部品の受け取りおよび部品の回路基板Ｐへの装着を並行して行うようになっている。また、一方の部品供給テーブル１０が部品供給している間に、待機位置に退避している他方の部品供給テーブル１１は、部品供給手段１２の交換や部品補充を行い、部品実装装置を休みなく稼働できるように準備を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては、生産する回路基板Ｐの種類や回路基板Ｐに実装すべき部品の種類が多くなる傾向にある。これに対して、部品供給テーブル１０，１１に対する部品供給手段１２の搭載数を増加することも考えられるが、その場合、各部品供給テーブル１０，１１は部品供給手段１２の搭載数の増加に伴って側方に長く延びることになるので、部品供給部７全体の長さが非常に長くなり、スペースの利用効率が悪くなって床面積当たりの生産性が低下する。
【０００７】
さらに重要な問題は、部品供給テーブル１０，１１が実装ヘッド部８による部品の取り出しに対応してピッチ送りされる構成になっているため、以下のような不都合が生じることである。すなわち、供給テーブル１０，１１の重量が長さの増大に伴って増加すると、この部品供給テーブル１０，１１を移動するのに大きな駆動力が必要となるだけでなく、部品供給テーブル１０，１１の慣性力が大きくなるから、供給テーブル１０，１１をピッチ送りする際の振動が格段に増大する。そのため、部品供給つまり部品の実装動作の高速化を図れない。
【０００８】
そこで本発明は、基板の種類や基板に実装すべき部品数が多くなった場合にも、装置全体が大型化することなく、且つ部品の実装動作の高速化を達成することのできる部品実装設備を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品実装設備は上記目的を達成するために、基板を搬送し、位置決めする基板位置決め部と、部品供給手段が搭載されて前記基板位置決め部の両側に固定的に設置される１対の部品供給テーブルと、前記基板の搬送方向に対して直交方向の水平軸線回りに回転自在である回転体に複数のノズルが配設され、前記ノズルが一方の部品供給テーブルの部品を吸着したのち、この部品を位置決めされた基板に装着するＸＹ移動タイプの第１の実装ヘッド部と、前記基板の搬送方向に対して直交方向の水平軸線回りに回転自在である回転体に複数のノズルが配設され、前記ノズルが他方の部品供給テーブルの部品を吸着したのちに、この部品を位置決めされた基板に装着するＸＹ移動タイプの第２の実装ヘッド部とを備えた部品実装装置を複数台備え、これら部品実装装置を前記基板位置決め部をつなぐようにして一直線上に並設するとともに、最上流側の部品実装装置の基板位置決め部に基板を供給し、最下流側の部品実装装置の基板位置決め部から基板を排出することを特徴とする。
【００１０】
これにより、部品供給テーブルは、固定的に設置されることから、部品供給手段の搭載数にかかわらず振動と無関係となり、実装ヘッド部が、部品供給テーブルから複数個の部品を一度に吸着したのちにその各部品を基板の所定箇所に順次装着するロボットタイプになっているため、基板に実装する部品数が多くなった場合にも、ロータリー式の実装ヘッド部に対し部品供給テーブルをピッチ送りする従来装置に比較して部品実装動作を格段に高速化できる。
【００１１】
また単一の基板位置決め部に位置決めされた基板に対して第１、第２の２つの実装ヘッド部により部品を装着できるので、部品実装動作をさらに高速化することができる。
【００１２】
さらに、各部品実装装置にそれぞれ設置される部品供給テーブルに互いに異なる部品供給手段を搭載することにより、基板に実装する部品の種類や数が多くなった場合においても、部品供給テーブルは必然的に基板搬送経路に沿ってこれの両側に配置されることから、設備全体として基板搬送経路の方向に大きく張り出すように大型化することがない。しかも、各部品実装装置の実装ヘッド部が高速作動するだけであって、各部品供給テーブルは固定的に設置されるから、部品の実装動作の高速化を図れる。
【００１４】
さらに、基板の種類が多くなった場合には、各部品実装装置にそれぞれ設置されている部品供給テーブルのうちの所定のものを、所要の種類の部品を搭載した部品供給テーブルに変えるだけで対応できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態に係る部品実装設備（部品実装ライン）を模式的に示す概略平面図である。同図において、部品を実装する基板を供給する基板供給手段２２から基板を排出する基板排出手段２３に至る基板搬送経路２１が左右方向に配設されており、この基板搬送経路２１に沿って４台の部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄが配設されている。これら部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄはいずれも基本的には同一の構成になっているので、部品実装装置２７Ｄを例として、これの斜視図を示した図２および作動機構部分の平面図を示した図３を参照しながら以下に説明する。
【００１７】
図２において、上記部品実装装置２７Ｄは、左右一対の逆Ｕ字状の支持フレーム２９が基板搬送経路２１を貫通させるようにして搬送経路２１に沿って並設されており、この両支持フレーム２９間に、二つの作動フレーム３０が互いに平行に配置されて架け渡され、且つ搬送経路２１に対し直交方向に個々に移動自在に支持されている。各作動フレーム３０には、実装ヘッド部３１が作動フレーム３０に沿って移動自在に取り付けられており、実装ヘッド部３１は、水平軸線回りに回転自在となった回転体３２に４個の部品吸着ノズル３３が等間隔（９０°間隔）で配設され、回転体３２が部品吸着ノズル３３の間隔と同一のピッチで回転することにより、各部品吸着ノズル３３は、択一的に順次下方に向けられて、部品供給テーブル２８Ａから部品３４を吸着し、または部品３４を基板位置決め部２４の回路基板３７に装着するようになっている。
【００１８】
両支持フレーム２９間には、部品供給テーブル２８Ａがキャスター４０により移動されて前後両側から挿入されたのちに、所定位置に固定的に設置される。この部品供給テーブル２８Ａは、上述のリール１３を備えたパーッカセットからなる部品供給手段１２を備えたものであるが、この他に、図１に示すように、筒体に収納された部品が順次取出位置に送られるスティック状の部品供給手段３８を搭載した部品供給テーブル２８Ｂ、バルク部品３９を搭載した部品供給テーブル２８Ｃおよびトレイ状の部品供給テーブル２８Ｄが、各部品実装ユニット２７Ａ〜２７Ｄに設置される。なお、トレイ状の部品供給テーブル２８Ｄに対しては、これの部品を取り出すための回動アーム状となった実装ヘッド部５９が設けられている。
【００１９】
図３において、作動フレーム３０の内部には、実装ヘッド部３１を基板搬送経路２１に沿った方向に移動させるヘッド位置決め機構部４１が収納されている。
【００２０】
このヘッド位置決め機構部４１は、作動フレーム３０の両端側に固定された一対の支持板４２間に架け渡されて回転自在に支持されたボールねじ４３と、このボールねじ４３を連結手段４４を介して回転駆動するステップモータ４７と、ボールねじ４３が螺合するナット４８が内部に固定されてボールねじ４３の回転により移動される移動体４９とにより構成されている。実装ヘッド部３１は、ヘッドホルダ５０を介して移動体４９に固定されており、ヘッドホルダ５０には、実装ヘッド部３１を上下動させる既存のヘッド上下動機構部５１が内装されている。
【００２１】
上記各支持フレーム２９には、作動フレーム３０を介してヘッド位置決め機構部４１を基板搬送経路２１に対し直交方向に移動させるヘッド移送機構部５２が収納されている。このヘッド移送機構部５２は、支持フレーム２９の両端側に固定された一対の支持板５３間に架け渡されて回転自在に支持されたボールねじ５４と、このボールねじ５４を連結手段５５を介して回転駆動するステップモータ５６と、ボールねじ５４に螺合して各作動フレーム３０の一端部に固定され、ボールねじ５４の回転により作動フレーム３０を移動させる移動体５７と、支持板５３間に架け渡して固定され、作動フレーム３０の他端部を貫通させて摺動自在に支持するガイドシャフト５８とにより構成されている。
【００２２】
次に、上記部品実装設備の作動を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄでは、一方の実装ヘッド部３１が部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄから部品３４を吸着している時に、他方の実装ヘッド部３１が回路基板３７に部品３４を装着するタイミングで制御されるのであるが、両実装ヘッド部３１は作動のタイミングがずれるだけで同一の動作を行うので、いま、一方の実装ヘッド部３１の動作について説明する。
【００２３】
まず、実装ヘッド部３１が部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄにおける吸着すべき部品３４の真上位置に移動されて位置決めされる（ステップＳ１）。すなわち、ヘッド位置決め機構部４１のステップモータ４７が所要の回転方向に所要角度だけ回転することにより、このステップモータ４７と一体回転するボールねじ４３によって移動体４９が基板搬送経路２１に沿った方向に移動し、実装ヘッド部３１が部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄにおける所定の部品取出位置に移動される。ここで、トレイ状の部品供給テーブル２８Ｄを除く他の部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｃは、部品取出位置が基板搬送経路２１に沿った一直線状に位置しているので、実装ヘッド部３１に対向しているパーツカセットまたはスティックなどの部品が無くなるまでは、実装ヘッド部３１がその位置に位置決めされて移動しない。
【００２４】
実装ヘッド部３１が位置決めされると、ヘッド上下動機構部５１が作動して実装ヘッド部３１が下降し、部品吸着ノズル３３が部品３４を吸着し、そののちにヘッド上下動機構部５１により実装ヘッド部３１が僅かに上昇される（ステップＳ２）。続いて、実装ヘッド部３１の回転体３２が１ピッチだけ回転されて次の部品吸着ノズル３３が部品取出位置に対向される（ステップＳ３）。ここで、実装ヘッド部３１が所定個数（この例では４個）の部品３４の吸着が終了したか否かを判別して（ステップＳ４）、終了していない場合には、上述と同様の動作を繰り返して所定個数の部品３４を吸着する。
【００２５】
所定個数の部品３４の吸着が終了したならば、ヘッド移送機構部５２のステップモータ５６およびヘッド位置決め機構部４１のステップモータ４７が同時に駆動して、実装ヘッド部３１が、ボールねじ５４の回転により作動フレーム３０を介して基板位置決め部２４上に移動されるとともに、ヘッド位置決め機構部４１により回路基板３７の所定の部品装着位置の真上に位置決めされる（ステップＳ５）。次に、ヘッド上下動機構部５１が駆動して部品吸着ノズル３３で吸着保持していた部品を回路基板３７上に装着する（ステップＳ６）。実装ヘッド部３１がヘッド上下動機構部５１により僅かに上昇されたのちに、実装ヘッド部３１がヘッド位置決め機構部４１およびヘッド移送機構部５２の作動により回路基板３７における次の部品装着位置の真上に移動されて位置決めされるとともに、回転体３２が１ピッチだけ回転されて次に実装すべき部品が部品装着位置に対向される（ステップＳ７）。
【００２６】
ここで、実装ヘッド部３１が吸着保持している全ての部品３４の装着が終了したか否かを判別して（ステップＳ８）、終了していない場合には、上述と同様の動作を繰り返してすべての部品３４を回路基板３７の所定位置に装着する。
【００２７】
つぎに、基板位置決め部２４に位置決めされている回路基板３７に対して各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄにおいて分担する全ての部品３４の装着が終了したか否かを判別して（ステップＳ９）、終了していない場合には、実装ヘッド部３１を再び部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄ上に移動させて、上述と同様に、部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄからの部品３４の吸着および回路基板３７への部品３４の装着の動作を、回路基板３７への全ての部品３４の装着が終了するまで繰り返す。回路基板３７への全ての部品３４の装着が終了すると、基板搬送経路２１上に位置決めされている各回路基板３７を、所定ピッチだけ搬送して次工程の部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄにおける基板位置決め部２４に位置決めし（ステップＳ１０）、上述と同様の動作を繰り返す。
【００２８】
上記部品実装設備では、基板搬送経路２１に沿って並設した複数台（この例では４台）の部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄの各々の部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄに、互いに異なる部品を搭載できるので、回路基板３７に実装する部品３４の種類や数が多くなった場合に、これら部品を種類毎に分類したグループとして各部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄに分割して搭載することにより、各部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄが、グループのみの部品３４を搭載するだけであるから大型化しないことと、各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄにおける部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄが基板搬送経路２１に対し直交方向に設置されることとから、設備全体として基板搬送経路２１の方向に大きく張り出すように大型化することがない。
【００２９】
また、各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄの実装ヘッド部３１が作動するだけであって、部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄは、固定的に設置されることから、部品供給手段１２，３８の搭載数にかかわらず振動と無関係になる。さらに、実装ヘッド部３１は、部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄから複数個の部品３４を一度に吸着したのちにその各部品３４を回路基板３７の所定箇所に順次装着する。さらに、各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄに実装ヘッド部３１を一対備えて、一方が部品３４を吸着しているときに、他方が吸着保持した各部品３４を回路基板３７に吸着するよう制御している。これらにより、回路基板３７に実装する部品３４の種類や数が多くなった場合においても、従来装置のようにロータリー式の実装ヘッド部に対し部品供給テーブルをピッチ送りする構成に比較して部品実装動作を格段に高速化できる。
【００３０】
一方、回路基板３７の種類が多くなった場合には、各部品実装装置２７Ａ〜２７Ｄにそれぞれ設置されている部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄのうちの一部を、所要の部品３４を搭載した部品供給テーブル２８Ａ〜２８Ｄに変えるだけで対応できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明の部品実装設備によれば、基板に実装する部品数が多くなった場合にも、ロータリー式の実装ヘッド部に対し部品供給テーブルをピッチ送りする従来の構成に比較して部品実装動作を格段に高速化できる。また単一の基板に対して複数の実装ヘッド部により部品を装着できるので、部品実装動作をさらに高速化することができる。
【００３２】
また、本発明の部品実装設備によれば、並設した各部品実装装置の各々の部品供給テーブルに互いに異なる部品供給手段を搭載することにより、基板に実装する部品の種類や数が多くなった場合においても、設備全体として基板搬送経路の方向に大きく張り出すように大型化することがなく、しかも、部品の実装動作をさらに高速化できる。また基板の種類が多くなった場合には、各部品実装装置の各々の部品供給テーブルのうちの一部を所要の部品を搭載した部品供給テーブルに変えるだけで対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る部品実装設備を模式的に示した概略平面図。
【図２】同上設備の一部である部品実装装置の斜視図。
【図３】同上装置の作動作動機構部分の平面図。
【図４】同上装置のフローチャート。
【図５】従来の部品実装装置の斜視図。
【図６】同上装置の概略平面図である。
【符号の説明】
１２，３８部品供給手段
２１基板搬送手段
２２基板供給手段
２３基板排出手段
２４基板位置決め部
２７Ａ〜２７Ｄ部品実装装置
２８Ａ〜２８Ｄ部品供給テーブル
３１，５９実装ヘッド部
３３部品吸着ノズル
３４部品
３７基板
４１ヘッド位置決め機構部
５１ヘッド上下動機構部
５２ヘッド移送機構部

Claims

基板を搬送し、位置決めする基板位置決め部と、部品供給手段が搭載されて前記基板位置決め部の両側に固定的に設置される１対の部品供給テーブルと、前記基板の搬送方向に対して直交方向の水平軸線回りに回転自在である回転体に複数のノズルが配設され、前記ノズルが一方の部品供給テーブルの部品を吸着したのち、この部品を位置決めされた基板に装着するＸＹ移動タイプの第１の実装ヘッド部と、前記基板の搬送方向に対して直交方向の水平軸線回りに回転自在である回転体に複数のノズルが配設され、前記ノズルが他方の部品供給テーブルの部品を吸着したのちに、この部品を位置決めされた基板に装着するＸＹ移動タイプの第２の実装ヘッド部とを備えた部品実装装置を複数台備え、これら部品実装装置を前記基板位置決め部をつなぐようにして一直線上に並設するとともに、最上流側の部品実装装置の基板位置決め部に基板を供給し、最下流側の部品実装装置の基板位置決め部から基板を排出することを特徴とする部品実装設備。