JP4110934B2

JP4110934B2 - 部品装着装置

Info

Publication number: JP4110934B2
Application number: JP2002323908A
Authority: JP
Inventors: 達男井田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP2004158694A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を部品装着ヘッドで搬送して基板等に装着する部品装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の部品装着装置には、部品供給部と部品装着部との間で、部品装着ヘッドをＸＹロボットにより水平面内の縦横方向に移動させるタイプや、部品装着ヘッドを搬送フレームに沿って一方向に移動させるタイプがある。後者のタイプでは、通常、部品供給部および部品装着部は、部品装着ヘッドの移動方向と直交する方向に移動しうるようになっている。
【０００３】
これらの部品装着装置において、部品装着の高速化を図る場合、部品装着ヘッド等を駆動する駆動源の発熱や、摩擦による発熱で、装置各部分の発熱量が増す。この発熱量の増大は、支持構造部分の熱膨張を引き起こし、これにより、部品の装着精度を低下させるおそれがある。
【０００４】
例えば、部品装着ヘッドを部品供給部と部品装着部との間で搬送フレームに沿って一方向に移動させるタイプの部品装着装置では、従来、図４に示すように、搬送フレーム２１をその両端に設けた脚部２２，２２で支持していたので、部品装着ヘッド２３の駆動源等の発熱で搬送フレーム２１が熱膨張すると、この搬送フレーム２１が、同図に仮想線で示すように背面側（もしくは前面）に膨出するように変形し、これにより、部品装置ヘッド２３の位置、特に、部品装着部に対して部品の装着動作を行う際の装置ヘッド２３の位置が、背面側もしくは前面側に位置ずれし、これにより部品の装着精度が低下することがある。
【０００５】
これに対しては、搬送フレームの長手方向の一部を垂直壁で支持するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
また、前記の部品装着精度の低下に対するソフトウェア的な対応策としては、例えば、装置の基幹構造体の熱膨張量を位置認識カメラなどを用いて検出し、位置補正を行う技術（特許文献２参照）や、基幹構造体の熱膨張による歪み量を予め計測して、得られた計測データを記憶しておき、この計測データと実際の装置の検出温度とから歪み量を割り出し、これに基づいて位置補正を行う技術（特許文献３参照）、などが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２６７７９８号公報（明細書段落００１８、図２）
【特許文献２】
特開平６−２５２５９６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１８６７９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の従来手段でも、搬送フレーム自体の熱膨張により、部品装着部に対する部品装着ヘッドの位置にずれが生じることがあり、ソフトウェア面での位置補正なしでは、精確な部品装着が難しい、という問題がある。
【０００９】
また、特許文献２や特許文献３に記載の従来手段では、熱膨張に対する部品の装着位置の補正のために、一連の装着動作の前や途中に、温度検出や演算処理を行う必要があり、これが高速化を阻む一因になる。また、このような補正制御に関わる温度検出手段等のハードウェアや、ソフトウェアを必要とするため、コストアップを招く。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題に有効に対処することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベース側に固定で横長の搬送フレームと、この搬送フレームに支持されて横方向に移動が可能な部品装着ヘッドと、この部品装着ヘッドに対して装着すべき部品を供給する部品供給部と、前記部品装着ヘッドにより部品の装着が行われる部品装着部とを備え、前記搬送フレームは、その長手方向の一部に設けられた脚部により、少なくとも長手方向一端部が横方向外方に張り出す形で支持固定され、前記部品装着部は、前記搬送フレームの長手方向と直交する方向で、前記脚部に対向する位置に配置されており、前記脚部は、少なくともその幅内に前記部品装着部を完全に収める形で前記部品装着部と前後方向に対向しうる横幅を有している部品装着装置を構成している。
【００１２】
上記の構成によると、部品装着ヘッドの駆動源から発生した熱や、摩擦で発生した熱によって搬送フレームが熱膨張しても、その熱応力は横長の搬送フレームの長手方向端部に分散して、脚部の近傍個所での熱歪みは極めて微量となる。この脚部の近傍に部品装着部が配置されているから、部品装着ヘッドは、搬送フレームの各部分のうち、熱歪み、変位が最も少ない部分において部品装着動作を行うことになり、特別な位置補正を必要とすることなく、高精度の部品装着が可能となる。また、搬送フレームは、その長手方向の一部に設けられた脚部で支持されるので、搬送フレームからベース側への熱の伝達が抑制される効果もある。
【００１３】
また、部品装着ヘッドに保持された部品の位置姿勢を認識する部品位置認識部も、搬送フレームの脚部の近傍に配置されていることが望ましく、より具体的には、部品供給部と部品装着部との間で、かつ搬送フレームの長手方向と直交する方向で前記脚部と対向する位置に配置されていることが望ましい。この構成によれば、部品位置認識部が、熱膨張の影響の受けにくい個所で、装着直前の部品の位置、姿勢を正確に認識することで、隣り合う部品装着部での高精度の部品装着を可能にする。
【００１４】
また、脚部は、部品装着部の横幅と、部品位置認識部の横幅と、部品装着部と部品位置認識部間の横方向の間隔との和にほぼ等しい横幅を有することが好ましい。
さらに、脚部の幅方向途中を中抜き状としてもよい。
なお、搬送フレームの長手方向端部には熱膨張による変位が比較的大きく現れることになるが、この部分において、特に高い精度が要求されない部品取り出し動作が行われるようにすれば、実用上には何らの支障はない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る部品装着装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る部品装着装置の全体斜視図、図２は、図１の装置の搬送フレームを含む支持構造部分の斜視図である。
【００１６】
図１において、符号１はベース、２は部品供給部、３は部品装着部、５は、脚部４により支持される横長の搬送フレーム、６は部品装着ヘッド、７は基板認識部である。
【００１７】
ベース１上には、部品供給部２と部品装着部３とが横方向（矢印イの方向）に並列した形で配置されている。部品供給部２は、ベース１の横方向一端側（図１で左側）にあり、可動台９を有する。この可動台９は、図示しない駆動手段の駆動によって、搬送フレーム５の長手方向と直交する方向、つまり前後方向（矢印ロの方向）に移動する。この可動台９上には、パレットなどに整列収容した部品群が載置装填される。
【００１８】
部品装着部３は、ベース１の長手方向中央部に形成された台座部１ａ上にあって、可動台１１を有する。可動台１１は、図示しない駆動手段の駆動により、レール１０に沿って前後方向（ロの方向）に移動する。この可動台１０上には、基板などの部品装着の対象物が位置決め装填される。
【００１９】
搬送フレーム５は、その長手方向中間部が脚部４によりベース1上に固定的に支持され、長手方向両端部がそれぞれ左右外方に延出しており、搬送フレーム５とその脚部４とは、正面視でＴ字形を呈している。脚部４は、ベース１の台座部１ａと同じ横幅で、ベース1の長手方向中央部に立設されていて、その付け根部は台座部１ａに連続している。したがって、ベース１の台座部１ａ上に配置されている部品装着部３は、脚部４の近傍にあって、脚部４と前後方向に対向している。この脚部４は、少なくともその幅内に部品装着部３を完全に収める形で該部品装着部３と前後方向に対向しうる横幅を有する必要があるが、より好ましくは、部品装着部３およびこれに隣り合って設けられる、後述の部品位置認識部１４と前後方向に対向しうる横幅（言い換えれば、部品装着部３の横幅と、部品位置認識部１４の横幅と、これら両部３，１４間の横方向の間隔との和にほぼ等しい横幅）を有することが望ましい。搬送フレーム５の前面部には、部品装着ヘッド６と基板認識部７とが横方向に往復移動可能に装備されている。符号１２は、部品装着ヘッド６および基板認識部７を案内する上下一対のレールで、搬送フレーム５の全長にわたって設けられている。
【００２０】
部品装着ヘッド６は、部品供給部２から部品を取り出し、横方向の移動に伴い、その部品を部品装着部３の側に搬送し、部品装着部３にセットされている基板などの部品装着の対象物の上に装着するものである。この部品装着ヘッド６は、内蔵したリニアモータなどの駆動手段によって搬送フレーム５に沿って移動可能に構成されるとともに、部品吸着用の複数の吸着ノズル１３が昇降自在かつ自転調節可能に装備されている。
【００２１】
基板認識部７は、内蔵したリニアモータなどの駆動手段によって搬送フレーム５に沿って往復移動可能に構成されるとともに、内蔵したカメラによって、部品装着部３上の基板の位置を監視認識するよう構成されている。
【００２２】
符号１４は、部品装着ヘッド６により搬送される部品を下方から撮像監視する部品位置認識部である。この部品位置認識部１４は、部品供給部２と部品装着部３との間で、脚部４と前後方向に対向するよう、ベース１の台座部１ａ上に配置されている。
【００２３】
上記構成の部品装着装置の部品装着動作を説明すると、まず、部品装着ヘッド６が、搬送フレーム５の長手方向一端部（図１で左端部）５ａの側に移動し、部品供給部２の上方に相当する部品取り出し位置に至るとともに、取出し対象部品が吸着ノズル１３の直下位置に来るよう可動台９が位置調節され、次いで吸着ノズル１３が下降されて取出し対象部品が吸着保持される。部品が吸着保持されると、吸着ノズル１３が上昇されるとともに、部品装着ヘッド６が図中右方向に移動され、吸着ノズル１３に吸着保持された部品が部品装着部３に向けて搬送される。
【００２４】
部品供給部２と部品装着部３との間には、部品位置認識部１４が設置されているから、この部品位置認識部１４により、搬送中の部品の位置、姿勢が監視計測されて、その計測データが記憶格納される。なお、部品位置認識部１４は、前記脚部４の横幅内の前方に位置するよう設置されている。
【００２５】
また、部品装着ヘッド６が部品装着部３よりも部品供給部２の側（図１で左側）にある間に、基板認識部７が部品装着部３の上方に移動してきて、可動台１１に搭載された基板の位置が監視計測され、その計測データが記憶格納される。この監視計測が済むと、基板認識部７は部品装着部３上から右方に向けて移動して、搬送フレーム５の長手方向他端部５ｂに退避する。
【００２６】
基板認識部７と入れ替わりに、部品装着ヘッド６が部品装着部３上に移動して来る。この際、部品位置認識部１４により記憶格納された部品位置データ、および基板認識部７より記憶格納された基板位置データに基づいて、位置補正が行われる。位置補正が完了すると、吸着ノズル１３が下降されて、基板の所定位置に部品が搭載装着される。以上で１回の部品装着作動が完了し、以後、上記作動が繰り返される。
【００２７】
上記の部品装着作動が繰り返される間に、部品装着ヘッド６の駆動源であるリニアモータから発生する熱や、摩擦で発生する熱によって搬送フレーム５は温度が上がり、熱膨張するが、その熱応力は搬送フレーム５の長手方向端部に分散し、逃げてしまって、脚部４の近傍個所での熱歪み、変位は極めて微量である。この脚部４の近傍には部品装着部３が位置するから、部品装着ヘッド６は、搬送フレーム５の各部分のうち、熱歪み、変位が最も少ない部分において部品装着動作を行うことになり、高精度の部品装着が行われる。
【００２８】
また、部品装着部３は、ベース１の台座部１ａ上に配置されていて、この台座部１ａは、厚みがあって熱容量が大であるから、部品装着部３はほとんど熱の影響を受けず、熱膨張による位置変化は生じない。
【００２９】
本発明は、上記した実施形態に限らず、以下のような形態で実施することもできる。
【００３０】
（１）図３に示すように、搬送フレーム５を支持する脚部４を中抜き状に構成すれば、軽量化に有効となる。符合４ａ，４ｂは、脚部４の左側部および右側部である。この場合、脚部４の全横幅は、前記実施形態で示した好適条件、すなわち、部品装着部３および部品位置認識部１４と前後方向に対向しうる横幅、より詳しくは、部品装着部３の横幅と、部品位置認識部１４の横幅と、これら両部３，１４間の横方向の間隔との和とほぼ等しい横幅とすることが望ましい。なお、ここで脚部４の全横幅とは、、脚部４の左側部４ａの横幅と、右側部４ｂの横幅と、これら左右両部４ａ，４ｂ間の横方向の間隔との和を表す。部品装着部や部品位置認識部は、脚部４の前方に形成された台座部１ａ上に配置されることが望ましい。
【００３１】
（２）基板認識部７を備えない仕様の装置においては、搬送フレーム５を脚部４との結合部から部品供給部２側にのみ片持ち状に延出した構成としてもよい。
【００３２】
（３）部品装着ヘッド６は、単に搬送フレーム５に沿って移動するばかりでなく、その一部（吸着ノズルを含む部分)が搬送フレーム５の長手方向と直交する方向に変位するものであってもよい。この場合は、部品供給部２や部品装着部３を搬送フレーム５の長手方向と直交する方向に移動させる機構は省略することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、部品装着ヘッドの駆動源の発熱等による搬送フレームの熱応力を左右に振り分けて逃がすことで、部品装着ヘッドが熱膨張による影響を受けることを抑制でき、しかも、部品装着部が脚部の近傍に配置されているから、部品装着ヘッドは、搬送フレームの各部分のうち、熱歪みが最も少ない部分において部品装着動作を行うことになり、その結果、位置補正などの制御を必要とすることなく、低コストで、高速かつ高精度の部品装着を行うことができる。
【００３４】
部品位置認識部が、部品供給部と部品装着部との間で、搬送フレームの脚部の近傍に配置されている場合は、部品位置認識部が、熱膨張の影響の受けにくい個所で、装着直前の部品の位置、姿勢を正確に認識することができ、隣り合う部品装着部での高精度の部品装着に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る部品装着装置の全体斜視図である。
【図２】図１の装置における搬送フレーム等の支持構造部分の斜視図である。
【図３】図２の支持構造部分の変形例を示す斜視図である。
【図４】従来の部品装着装置における搬送フレーム等の支持構造部分の斜視図である。
【符号の説明】
１ベース
２部品供給部
３部品装着部
４脚部
５搬送フレーム
６部品装着ヘッド
７基板認識部
１４部品位置認識部

Claims

ベース側に固定で横長の搬送フレームと、この搬送フレームに支持されて横方向に移動が可能な部品装着ヘッドと、この部品装着ヘッドに対して装着すべき部品を供給する部品供給部と、前記部品装着ヘッドにより部品の装着が行われる部品装着部とを備え、
前記搬送フレームは、その長手方向の一部に設けられた脚部により、少なくとも長手方向一端部が横方向外方に張り出す形で支持固定され、
前記部品装着部は、前記搬送フレームの長手方向と直交する方向で、前記脚部に対向する位置に配置されており、
前記脚部は、少なくともその幅内に前記部品装着部を完全に収める形で前記部品装着部と前後方向に対向しうる横幅を有していることを特徴とする部品装着装置。
請求項１に記載の部品装着装置において、
前記部品装着ヘッドに保持された部品の位置姿勢を認識する部品位置認識部が、前記部品供給部と前記部品装着部との間で、かつ前記搬送フレームの長手方向と直交する方向で前記脚部と対向する位置に配置されていることを特徴とする部品装着装置。
請求項２に記載の部品装着装置において、
前記脚部は、前記部品装着部の横幅と、前記部品位置認識部の横幅と、前記部品装着部と前記部品位置認識部間の横方向の間隔との和にほぼ等しい横幅を有することを特徴とする部品装着装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の部品装着装置において、
前記脚部の幅方向途中を中抜き状としたことを特徴とする部品装着装置。