JP3901783B2

JP3901783B2 - 電子部品装着機

Info

Publication number: JP3901783B2
Application number: JP04245897A
Authority: JP
Inventors: 誠末木; 朗壁下; 修奥田; 尚之北村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: JPH10242695A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント配線基板(以下、基板という)に電子部品を搭載する電子部品装着機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から表面実装部品といえば抵抗やコンデンサといったチップ部品が主流であったが近年、コネクタやＩＣといった部品が増えてきている。そこで主にチップ部品を搭載している電子部品装着機との生産時間を合わすためにもコネクタやＩＣといった電子部品を搭載している電子部品装着機のさらなる高生産性が望まれている。
【０００３】
図８は従来の電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図(1)とＸ，Ｙロボットの要部斜視図(2)である。これは、基板を保持固定するための基板保持固定装置１と、電子部品を吸着するノズル５を基板上の所定装着位置まで移動させるＸ，Ｙロボット２と、電子部品をノズル位置まで供給するためＸ，Ｙロボットを挾んで正面側(Ａ矢印)から見て前側電子部品供給部３と後側電子部品供給部４(図８では裏側で表れていないが、図10に示している)とを有する。
【０００４】
図９は図８の基板保持固定装置の構成とその動作状態説明のための要部側断面図であり、基板６を搬送(図８の矢印Ｂ方向，図９では紙面に対し垂直方向)する機構部は幅Ｄが調節可能な搬送レール７a，７bと、この搬送レール上に位置し基板６を載置し搬送する搬送ベルト８a，８b及び搬送レール７a，７bを基板搬送時にガイドする搬送レールガイド９a，９bからなる。また、基板６の下方位置には基板と当接する複数本のサポートピン10と、このサポートピン10が挿入されているサポートプレート11及びこのサポートプレート11を図９(1)の状態から図９(2)の状態のように上下(矢印Ｃ方向)に移動させる駆動装置12、この駆動装置12により上，下移動する上下アーム13から構成されている。
【０００５】
図10は図８に示す基板保持固定装置１等の電子部品装着機要部の配置構成を説明する平面図であり、搬送レール７a，７bを挾んで前側電子部品供給部３、後側電子部品供給部４が配置され、この後側電子部品供給部４と搬送レール７bの間に部品認識カメラ14が１台配置されている。なお、実線ルート15が後側電子部品供給部４からの装着経路，破線ルート16が前側電子部品供給部３からの装着経路であって、いずれの場合も部品認識カメラ14でＸ，Ｙロボット２のノズル５に吸着している電子部品の位置を割り出すようになっている。
【０００６】
以上のように構成された電子部品装着機の基板保持固定装置の動作について図８ないし図10を用いて説明する。図９，図10に示す搬送レール７a，７bを基板６の幅Ｄに予め広げておく。次に基板６が搬送レール７a，７b上を搬送ベルト８a，８bにより搬送され所定の位置に到着すると、図９(1)に示すサポートプレート11は駆動装置12の駆動により上下アーム13が上昇し、サポートピン10が図９(2)に示すように基板６と当接し基板６を保持固定する。このとき、サポートプレート11の上昇により搬送レール７a，７bが上昇し、搬送レールガイド９a，９bと搬送ベルト８a，８bで基板６を挟み込み、サポートピン10と共に基板６を保持固定する。これにより基板の反りを矯正し基板の高さを一定に保つ。その後、図８(2)に示すノズル５で前側電子部品供給部３あるいは後側電子部品供給部４から電子部品を吸着し、Ｘ，Ｙロボット２で移動し図10に示す部品認識カメラ14によりノズル５に吸着している電子部品の位置を割り出し、基板上に電子部品を搭載する。このときのＸ，Ｙロボット２の移動経路が図10の15，16である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近は電子部品の搭載精度向上のため電子部品の位置規正をメカ規正方式から認識による方法へと変わってきている。メカ規正方式の場合、Ｘ，Ｙロボットが移動中、チャックで電子部品を規正し基板に搭載していた。このときは前側電子部品供給部３と基板６が近いときは効率が良かったが、図10に示すような認識方式の場合、部品認識カメラ14で電子部品を撮像しノズル５に吸着されている電子部品の位置を割り出し基板６に搭載している。しかし、電子部品の部品認識カメラ14はサポートプレート11の外側に配置され、基板６は基板保持固定装置の前側を基準として配置されているために常に部品認識カメラ14からは遠く、図10に示すような装着経路15，16を通っていた。特に前側電子部品供給部３からの認識装着は図10のように基板６を通り越して部品認識カメラ14で電子部品の位置を認識し、逆戻りして基板６に装着するという装着経路16を取るためロボットの移動距離が長く、生産性が悪かった。
【０００８】
また、基板の反りを矯正し高さを一定に保つということから全域の任意の箇所をサポートピン10で支持できるように図10に示すようにサポートプレート11は最大基板の範囲17とほぼ同じ大きさをしていた。そのため、基板の大型化に伴いサポートプレートも大きくなり平面度を確保することが難しくなっていきコストアップの要因にもつながっていた。また、搬送レールが上昇したとき図９(2)のように搬送レールのガイド９a，９bと搬送ベルト８a，８bで基板６を挟み込むため、基板の搬送レール端部付近はサポートする必要性が薄れてきている。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑み、Ｘ，Ｙロボットの移動量を短縮して生産性の向上を図り、かつ移動量を補正し電子部品の装着精度を低下させず、しかも最大基板の大きさに合わせる必要のないサポートプレートを用い、コストの低下を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、基板保持固定装置を挟んで前後(Ｙ軸方向)に電子部品位置認識部を配置し、合わせて基板保持固定装置は、前側電子部品供給部から部品をピックアップするときは前側電子部品位置認識部側に移動し、後側電子部品供給部から部品をピックアップするときは後側電子部品位置認識部側に移動させ、基板に電子部品の装着を行うようにしたことで、Ｘ，Ｙロボットの移動距離を短縮させ、時間を節減して効率化を図ることができる。
【００１１】
また、基板保持固定装置のＹ軸方向への移動に連動してサポートプレートが常に基板の中央部に位置するようにした移動調節機構を有することで、基板を保持固定するために最大基板と同等の大きさのサポートプレートでなくても基板の幅に応じて確実に保持することができる。
【００１２】
さらに基板保持固定装置の移動前と所定量の移動後に基板保持固定装置の搬送レールの両端に設けられたマークをＸ，Ｙロボットの基板認識カメラで読み込み、画像認識処理により基板保持固定装置の位置を割り出し、設定の移動量とマーク位置から割り出した実際の移動量とを比較して位置補正を行い、Ｘ，Ｙロボットの移動量を補正し、正確な電子部品の基板への装着ができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における電子部品装着機を構成する基板保持固定装置１の外観斜視図である。図１において、18は基板６のサポート部であり、一対の搬送レール７a，７bと、搬送レール７bを矢印Ｙ方向へ移動させる送りねじ19a，19bを有する。また基板６の下面には基板６の一部を切り欠いて図示したサポートピン10がサポート部18のサポートプレート18aに設置されている。20はサポート部18を駆動装置21にて矢印Ｘ方向へ移動させる送りねじ、22はＸ軸部、23はＸ軸部22を駆動装置21aにて矢印Ｙ方向へ移動させる送りねじである。ここでＸ方向送りねじ20，Ｙ方向送りねじ23にはサポート部18と側端面が接続された連節部20a，23aを有し、送りねじ20，23の回転によりサポート部18をＸ，Ｙ方向へ移動させるものである。
【００１４】
図２は本実施の形態１における電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図である。図２において、24，25はＸ，Ｙロボット２のノズル５で吸着した電子部品の位置を割り出すための前側，後側電子部品位置認識部であり、26はノズル５と同じ場所に設置された基板認識カメラである。
【００１５】
次に、以上のように構成された本実施の形態１における前側，後側電子部品供給部３，４から供給される電子部品の装着動作を図２の要部平面図である図３，図４を用いて説明する。図１に示す基板６が搬送レール７a，７bの所定の位置に到着すると図示されていない昇降装置によりサポートピン10が上昇し基板６に当接し、基板を保持固定する。基板６の保持が完了後、図２に示す基板認識カメラ26により基板６の図３に示す対角２箇所にある幾何学形状をしたマーク６aを撮像し画像認識により基板の傾きを計算しＸ，Ｙロボット２の移動量の補正を行う。まず、前側電子部品供給部３からの電子部品をノズル５によりピックアップし、Ｘ，Ｙロボット２の移動により、前側電子部品位置認識部24を通過してノズル５に吸着している電子部品の位置を割り出し、基板６の所定の装着位置に移動し電子部品を装着する。このとき基板保持固定装置１のサポート部18は電子部品の装着位置が前側電子部品位置認識部24の近くにくるように駆動装置21の動作により左右(Ｘ方向)に移動する。この電子部品のピックアップから装着、その間の基板保持固定装置１の移動を繰り返し、前側電子部品供給部３からの装着が終了後、基板保持固定装置１のサポート部18は駆動装置21aの動作により後方(Ｙ方向)に移動する。
【００１６】
図３はこのときのＸ，Ｙロボット２の装着経路27，28である。そして、図４に示す後側電子部品供給部４から電子部品をピックアップし後側電子部品位置認識部25を通過して電子部品の位置を割り出し装着を行う。前側と同様にこの間に基板保持固定装置１は装着位置が後側電子部品位置認識部25に近くなるように移動する。図４はこのときのＸ，Ｙロボット２の装着経路29，30である。
【００１７】
（実施の形態２）
図５は本実施の形態２における電子部品装着機を構成する基板保持固定装置１の外観斜視図であり、これは基板の幅に合わせて搬送レールを移動させる移動調節機構を有するものである。図５において、31は、一対の搬送レール７a，７bのうち、７bをＹ軸方向へ移動させる駆動装置、32aは駆動装置31で回転する送りねじ、33aは送りねじ32aとともに回転するプーリ、34はプーリ33aとプーリ35，プーリ33bとに跨って張架されたベルト、32bはプーリ33bで回転する送りねじ、36はプーリ35で回転する送りねじ、37は送りねじ36と螺合しサポート部18と側端面が接続された連節部であり、これらにより移動調節機構を構成する。
【００１８】
次に、以上のように構成された本実施の形態２における基板の幅に合わせた搬送レールの移動調節機構の動作を図６の要部平面図を用いて説明する。
【００１９】
いま、駆動装置31により送りねじ32aが回転しプーリ33aの回転をベルト34がプーリ33bに伝え、送りねじ32bが回転し搬送レール７bが移動する。このときベルト34はプーリ35を同時に回転させ送りねじ36が回転し連節部37によってつながっているサポートプレート18aが移動する。ここで、プーリ33a，33bとプーリ35の比率によりサポートプレート18aの移動する割合を変えることができる。例えばプーリ33a，33bとプーリ35の歯数の比を１：４とすると図６(1)，(2)のように、サポートプレート18aは常に基板６の中央をサポートピン10によりサポートすることができる。
【００２０】
また、ここではベルト34を介しプーリ33a，33bとプーリ35をつないでいるが、送りねじ36に個別に駆動装置をつなぎサポートプレート18aを移動させることも可能である。そのようにするとサポートプレート18aの移動量は任意に設定可能となる。サポートプレート18aの下部には図示されてはいないがサポート部18を昇降させる駆動装置があり、サポート部18を上昇させるとサポートピン10が基板６に当接し基板を保持固定する。
【００２１】
（実施の形態３）
図７は本実施の形態３における電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図と一部拡大図である。図７の拡大図において、38は基板保持固定装置１の搬送レールであり、39は搬送レール38の両端に設けられた基板保持固定装置の位置を割り出すために用いる幾何学形状のマークである。
【００２２】
まず、基板保持固定装置を移動させる前に搬送レール38の両端に設けられたマーク39を基板認識カメラ26で読み込み、画像認識処理により基板保持固定装置１の位置を割り出す。次に基板保持固定装置１を所定の量移動させ搬送レール38のマーク39を同様に読み込み基板保持固定装置の位置を割り出す。このとき設定の移動量とマークの位置から割り出した実際の移動量とを比較しＸ，Ｙロボット２の移動量を補正する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、電子部品の装着位置が電子部品位置認識部に近くなるように基板を移動させることでＸ，Ｙロボットの移動量を短縮することができ、生産性の向上が図れる。また、基板保持固定装置の移動位置を画像認識処理により割り出しＸ，Ｙロボットの移動量を補正することにより、電子部品の装着精度を低下させることなく電子部品の装着が可能となる。そして、最大基板の大きさに合わせたサポートプレートを設ける必要がなくなりコストが低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品装着機を構成する基板保持固定装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図２の要部平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図２の要部平面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における電子部品装着機を構成する基板保持固定装置の外観斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２における移動調節機構の動作を説明する図５の要部平面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図と一部拡大図である。
【図８】従来の電子部品装着機の全体構成を示す外観斜視図(1)とＸ，Ｙロボットの要部斜視図(2)である。
【図９】図８の基板保持固定装置の構成とその動作状態説明のための要部側断面図である。
【図１０】図８の基板保持固定装置等の電子部品装着機要部の配置構成を説明する平面図である。
【符号の説明】
１…基板保持固定装置、２…Ｘ，Ｙロボット、３…前側電子部品供給部、４…後側電子部品供給部、５…ノズル、６…基板、６a，39…マーク、７a，７b，38…搬送レール、８a，８b…搬送ベルト、９a，９b…搬送レールガイド、 10…サポートピン、 11，18a…サポートプレート、 12，21，21a，31…駆動装置、 13…上下アーム、 14…部品認識カメラ、 15，29，30…後側電子部品供給部からの装着経路、 16，27，28…前側電子部品供給部からの装着経路、 17…最大基板の範囲、 18…サポート部、 19a，19b，32a，32b，36…送りねじ、 20…Ｘ方向送りねじ、 20a，23a，37…連節部、 22…Ｘ軸部、 23…Ｙ方向送りねじ、 24…前側電子部品位置認識部、 25…後側電子部品位置認識部、 26…基板認識カメラ、 33a，33b，35…プーリ、 34…ベルト。

Claims

Ｘ，Ｙ軸方向あるいはＸ，Ｙ軸方向のいずれか一方に移動可能な基板保持固定装置と、Ｘ，Ｙ軸方向に移動可能でＹ軸方向の前，後方向から供給される電子部品をピックアップし前記基板保持固定装置上の基板に搭載するＸ，Ｙロボットと、前記Ｘ，Ｙロボットによりピックアップした電子部品の位置を割り出すための前記基板保持固定装置を挾んでＹ軸方向の電子部品供給部側に各々設置された電子部品位置認識部とを有し、前記基板保持固定装置は、前側電子部品供給部から部品をピックアップするときは前側電子部品位置認識部側に移動し、後側電子部品供給部から部品をピックアップするときは後側電子部品位置認識部側に移動することを特徴とする電子部品装着機。
前記Ｘ，Ｙ軸方向あるいはＸ，Ｙ軸方向のいずれか一方に移動可能な基板保持固定装置のＹ軸方向への搬送レールの移動に連動してサポートプレートが常に基板の中央部に位置するようにした移動調節機構を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品装着機。
前記基板保持固定装置上の搬送レール両端にマークを有し、前記基板保持固定装置の移動前後に前記Ｘ、Ｙロボットに設けた基板認識カメラを用いて前記マークを読み取り基板保持固定装置の位置の割り出し及び位置補正を行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品装着機。