JP4252327B2

JP4252327B2 - 電子部品の実装機

Info

Publication number: JP4252327B2
Application number: JP2003039657A
Authority: JP
Inventors: 宏昭藤田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-02-18
Also published as: JP2004253447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に対して電子部品を実装する電子部品の実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に対して電子部品を実装する電子部品の実装機としては、一般にプリント基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段により保持されたプリント基板に対して電子部品を搬送して実装するヘッドユニットとを備え、ヘッドユニットが、概ね直交するＸ軸、Ｙ軸の２方向に電子部品を移動可能に支持されているものが知られている。
【０００３】
このような実装機において実装効率向上等を図るため、個別に移動可能な複数のヘッドユニットを設けたものもある。
【０００４】
例えば、特許文献１、特許文献２には、ベースフレーム上に設置されるＸ、Ｙガントリーと、Ｘ、Ｙガントリーの所定部位に設置される複数のヘッドユニットと、電子部品の部品供給装置とを備えた表面実装装置およびその方法の技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７１０９４
【特許文献２】
特開２００２−１９８６９３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に開示された電子部品の実装機など従来の技術では、複数のヘッドユニットにおいて、電子部品を搬送することが可能な可動領域が構造的に互いにオーバーラップし、ヘッドユニット同士が衝突する可能性があるという問題がある。これらの電子部品の実装機では、一般に複数のヘッドユニットの動きを制御装置のソフトウェアで制御することにより、ヘッドユニット同士の衝突を回避しているが、この制御装置が故障した場合など、万一の場合にはヘッドユニット同士が衝突する可能性を皆無にすることができないという不具合があった。
【０００７】
また、これら従来の電子部品の実装機においては、ヘッドユニットがプリント基板に電子部品を実装した後、部品供給装置まで電子部品を受け取りに行って帰って来るまでに時間がかかるため時間的ロスが生じる結果、実装の効率を飛躍的に向上させることが困難であるという不具合があった。
【０００８】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニット同士の衝突の可能性を皆無にしながら、プリント基板への電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができる電子部品の実装機を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、予め設定されたプリント基板可動範囲においてプリント基板をＸ軸、Ｙ軸の２方向に移動可能に保持する基板保持手段と、上記プリント基板に実装される電子部品を供給する複数の電子部品供給装置と、上記各電気部品供給装置と上記プリント基板可動範囲との間にそれぞれ配置されて、上記基板保持手段により保持されたプリント基板に対して対応する電子部品供給装置から供給された電子部品を搬送して実装する複数のヘッドユニットと、上記ヘッドユニットをそれぞれ個別に上記Ｘ軸、Ｙ軸の２方向に移動可能に支持するＸ、Ｙガントリーと、上記Ｘ、Ｙガントリーをそれぞれ支持するベースフレームとを備え、上記Ｘ、Ｙガントリーは、上記Ｙ軸に沿って配置されたＹ軸ガイドレールと、このＹ軸ガイドレールにガイドされるように上記ヘッドユニット毎に設けられたヘッドユニット支持部材とを有し、上記複数のヘッドユニットは、互いにオーバーラップしないそれぞれの可動領域で、各ヘッドユニットが上記ヘッドユニット支持部材に沿ってＸ軸方向に移動するとともに、各ヘッドユニット支持部材が上記Ｙ軸ガイドレールに沿って上記電子部品供給装置と上記プリント基板可動範囲との間を平行移動することにより、それぞれの可動領域の一の位置に設けられた上記電子部品供給装置から少なくとも一つの電子部品を受け取り、かつ受け取った電子部品をそれぞれの可動領域の他の位置に設定された実装部において停止した状態でプリント基板に実装するものであり、上記複数のヘッドユニットのそれぞれの実装部は、プリント基板可動範囲の中央部に集中的に配置されており、上記基板保持手段は、上記複数のヘッドユニットのそれぞれの実装部にプリント基板を順次移動させるとともに、上記実装部において静止した状態にあるヘッドユニットが保持している電子部品を、プリント基板のプリント基板可動範囲に実装することができるようにプリント基板を移動させるものであり、上記Ｙ軸ガイドレールは、Ｙ軸方向のほぼ中央にストッパー機構を有しており、このストッパー機構により、その両側に位置するヘッドユニット支持部材が、それぞれストッパー機構を越えてＹ軸方向に移動することを規制されているものであることを特徴とする電子部品の実装機である。
【００１０】
本発明によれば、複数のヘッドユニットのそれぞれの可動領域が互いにオーバーラップしないように独立して設けられるとともに、基板保持手段が、複数のヘッドユニットのそれぞれの実装部にプリント基板を順次移動させ、かつヘッドユニットが保持している電子部品を、プリント基板の実装位置に実装することができるようにプリント基板を移動させるので、ヘッドユニット同士の衝突の可能性を皆無にしながら、次々にプリント基板への電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができる。
【００１２】
また、ヘッドユニットのそれぞれの実装部が、プリント基板可動範囲の中央部に集中的に配置されているので、基板保持手段の移動経路を短くすることができる結果、プリント基板への電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができる。
【００１３】
また、上記ヘッドユニットは、概ね直交するＸ軸、Ｙ軸の２方向に少なくとも一つの電子部品を移動可能に支持されていることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、電子部品供給装置と実装部とがそれぞれのヘッドユニットの可動領域のどこに設けられていても、対応可能である結果、汎用性の高い電子部品の実装機とすることができる。
【００１５】
また、本発明において、上記ヘッドユニット及び上記基板保持手段の作動を制御する制御手段を備え、この制御手段は、上記複数のヘッドユニットのうちの一のヘッドユニットが電子部品のプリント基板への実装を完了し、かつ上記基板保持手段がこのうちの一のヘッドユニットによる実装を完了したプリント基板を他のヘッドユニットの実装部に搬送した状態で、他のヘッドユニットが、この他のヘッドユニットの実装部への電子部品の搬送を完了しているように制御することが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、一のヘッドユニットが電子部品のプリント基板への実装を完了し、基板保持手段がこの実装を完了したプリント基板を他のヘッドユニットの実装部に搬送した状態で、他のヘッドユニットが、実装部への電子部品の搬送を完了しているように制御するので、他のヘッドユニットにおいてただちに電子部品のプリント基板への実装を開始することができる結果、時間的ロスの少ない効率の良い電子部品の実装機とすることができる。
【００１７】
また、上記複数のヘッドユニットは、実装機に対して４つ設けられ、各ヘッドユニットが互いに独立して作動可能となっていることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、実装機に対して上記複数のヘッドユニットが、４つ設けられることにより、ヘッドユニットの実装部への電子部品の搬送に時間的余裕が生じるので、一のヘッドユニットが電子部品のプリント基板への実装を完了し、基板保持手段がこの実装を完了したプリント基板を他のヘッドユニットの実装部に搬送した状態で、他のヘッドユニットが、実装部への電子部品の搬送を確実に完了させることができる結果、より時間的ロスの少ない効率の良い電子部品の実装機とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０の構成を示す概念図であり、図２は電子部品の実装機１０の構成を示す平面図である。また、図３は電子部品の実装機１０の構成を示す正面図である。なお、以下の説明では、図１と図２とにおいて、図面上左右の方向をＸ軸方向、上下の方向をＹ軸方向とする。
【００２０】
これらの図に示すように、本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０は、プリント基板１に対して電子部品を搬送して実装する４つのヘッドユニット３と、プリント基板１を保持する基板保持手段４と、上記４つのヘッドユニット３をそれぞれＸ軸、Ｙ軸の２方向に移動可能に支持するＸ、Ｙガントリー５と、Ｘ、Ｙガントリー５をそれぞれ支持するベースフレーム６（図２、図３）とを備えている。
【００２１】
上記４つのヘッドユニット３は、本実施形態では、それぞれに複数の吸着ノズル２を有し、１個の吸着ノズル２に対し１個ずつ電子部品（図示せず）を吸着して保持するように構成されている。
【００２２】
上記Ｘ、Ｙガントリー５は、Ｘ軸方向に延びる４つのヘッドユニット支持部材５ａと、このヘッドユニット支持部材５ａに対して直交するように設けられた平行な３個のＹ軸ガイドレール５ｂ（図２参照。図１では両側のＹ軸ガイドレール５ｂのみ図示）とを有している。そして、各ヘッドユニット３が、各ヘッドユニット支持部材５ａに設けられた図略のＸ軸サーボモータによりボールねじを介して駆動され、ヘッドユニット支持部材５ａに沿って移動するとともに、各ヘッドユニット支持部材５ａが、それぞれに対して設けられたＹ軸サーボモータ５ｃ（図２）によりボールねじを介して駆動されてＹ軸ガイドレール５ｂに沿って平行移動する。このようにして、各ヘッドユニット３が互いに独立してそれぞれＸ軸、Ｙ軸の２方向に移動することができるようになっている。
【００２３】
ここで、ヘッドユニット支持部材５ａは、ベースフレーム６のほぼ中央線５ｄ（中央のＹ軸ガイドレール５ｂ上の線）を境にして左右２つずつ配設されている。そして左側の２つのヘッドユニット支持部材５ａは左側と中央のＹ軸ガイドレール５ｂに両端が支持され、右側の２つのＹ軸ガイドレール５ｂは、Ｙ軸方向のほぼ中央に図略のストッパー機構を有しており、このストッパー機構により、中央線５ｅを境にしてその両側に位置するヘッドユニット支持部材５ａが、それぞれ中央線５ｅを越えてＹ軸方向に移動することができないように構成されている。
【００２４】
その結果、４つのヘッドユニット３は、電子部品可動領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが互いにオーバーラップしないように独立して設けられる。
【００２５】
また、この４つのヘッドユニット３は、それぞれの可動領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの一の位置に設けられたフィーダ７（電子部品供給装置）から電子部品を受け取り、かつ受け取った電子部品をそれぞれの可動領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの他の位置に設定された実装部８において停止した状態でプリント基板１に実装するものであり、上記４つのヘッドユニット３のそれぞれの実装部８は、プリント基板可動範囲の中央部に集中的に配置されている。
【００２６】
上記基板保持手段４は、本実施形態においては、Ｙ軸方向にプリント基板１を搬送する図略のプリント基板搬送コンベアからプリント基板１を受け取るとともに、プリント基板１を保持して上記４つのヘッドユニット３のそれぞれの実装部８にプリント基板１を順次移動させるように構成されている。
【００２７】
また、基板保持手段４は、それぞれの実装部８において、プリント基板１を実装部８に対応する範囲内でＸ、Ｙ軸方向に移動させることにより、その実装部８において静止した状態にあるヘッドユニット３が、保持している電子部品を、プリント基板１における各電子部品の実装位置に実装することができるようになっている。
【００２８】
次に図４〜図５に示すように、本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０の作用について説明する。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０の制御を示すフロー図である。
【００３０】
図４を参照して、例えば可動領域Ａについて説明する。なお、可動領域Ｂ、Ｃ、Ｄについても同様の制御を行う。
【００３１】
ステップＳ１において、ヘッドユニット３をそれぞれの可動領域Ａの一の位置に設けられたフィーダ７（電子部品供給装置）の位置に戻す。
【００３２】
次に、ステップＳ２において、ヘッドユニット３の各吸着ノズル２に電子部品を吸着して保持することにより、フィーダ７から電子部品を受け取る。
【００３３】
また、ステップＳ３において、ヘッドユニット３を図略の部品認識カメラ、上に移動させ、このカメラによる部品の撮像に基づいて部品認識を行い、電子部品が正しくヘッドユニット３の吸着ノズル２に吸着されているかどうかを判別するとともに、部品吸着位置のずれを調べる。
【００３４】
そして、ステップＳ４において、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ５ｃを制御してヘッドユニット３を可動領域Ａの他の位置に設定された実装部８に移動させる。
【００３５】
ここで、ステップＳ５において、可動領域Ａの実装部８においてプリント基板１に実装する順番になったかどうかを判断し、ＹＥＳならば、次にステップＳ６に進み、ＮＯならば、プリント基板１に実装する順番になるまで、ステップＳ５を繰返す。
【００３６】
そして、プリント基板１に実装する順番になったと判断されれば、ステップＳ６において、停止した状態で電子部品を実装部８においてプリント基板１に実装する。この時、基板保持手段４は、この実装部８において静止した状態にあるヘッドユニット３が保持している電子部品を、プリント基板１の実装位置に実装することができるようにプリント基板１を移動させる。
【００３７】
ステップＳ７において、ヘッドユニット３が保持している電子部品を全て実装したかどうかを判断し、ＹＥＳならば、次にステップＳ８に進み運転を終了する。また、ＮＯならば、ステップＳ１に戻って、プリント基板１に電子部品を全て実装するまで、ステップＳ１からステップＳ７までを繰返す。
【００３８】
また、図５は本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０のタイムチャートである。
【００３９】
図示のように、可動領域Ｄにおいて、ヘッドユニット３が、ステップＳ１からステップＳ４まで進む間に、すなわち、一のヘッドユニット３が電子部品の実装を終えてからフィーダ７（電子部品供給装置）で受け取った電子部品を可動領域Ｄの他の位置に設定された実装部８に移動させるまでに、可動領域Ａ、Ｂ、ＣのステップＳ５からステップＳ７までの工程、すなわち、実装部８においてプリント基板１に実装する順番になったかどうかの判断（ステップＳ５）と、プリント基板１への実装（ステップＳ６）と、電子部品を全て実装したかどうかの判断（ステップＳ７）が、可動領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれのヘッドユニット３について順次完了しているように構成されている。
【００４０】
また、この間、基板保持手段４は、４つのヘッドユニット３のそれぞれの実装部８にプリント基板１を順次移動させるとともに、実装部８において静止した状態にあるヘッドユニット３が保持している電子部品を、プリント基板１の実装位置に実装することができるようにプリント基板１を移動させる。
【００４１】
そして、４つのヘッドユニット３のうちの一のヘッドユニット３が電子部品のプリント基板１への実装を完了し、かつ基板保持手段４がプリント基板１を他のヘッドユニット３の実装部８に搬送した状態で、他のヘッドユニット３が、この他のヘッドユニット３の実装部８への電子部品の搬送を完了しており、他のヘッドユニット３においてただちに電子部品のプリント基板１への実装が開始される。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機１０によれば、複数のヘッドユニット３のそれぞれの可動領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが互いにオーバーラップしないように独立して設けられるとともに、基板保持手段４が、複数のヘッドユニット３のそれぞれの実装部８にプリント基板１を順次移動させ、かつヘッドユニット３が保持している電子部品を、プリント基板１の実装位置に実装することができるようにプリント基板１を移動させるので、ヘッドユニット３同士の衝突の可能性を皆無にしながら、次々に電子部品を効率良くプリント基板１の実装位置に実装することができる。
【００４３】
また、ヘッドユニット３のそれぞれの実装部８が、プリント基板可動範囲の中央部に集中的に配置されているので、基板保持手段４の移動経路を短くすることができる結果、電子部品を効率良くプリント基板１の実装位置に実装することができる。
【００４４】
また、概ね直交するＸ軸、Ｙ軸方向に電子部品を搬送することができるように、それぞれのヘッドユニット３が構成されているので、電子部品供給装置と実装部８とがそれぞれのヘッドユニット３の可動領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのどこに設けられていても、対応可能である結果、汎用性の高い電子部品の実装機１０とすることができる。
【００４５】
また、一のヘッドユニット３が電子部品のプリント基板１への実装を完了し、基板保持手段４がこの実装を完了したプリント基板１を他のヘッドユニット３の実装部８に搬送した状態で、他のヘッドユニット３が、実装部８への電子部品の搬送を完了しているように制御するので、他のヘッドユニット３においてただちに電子部品のプリント基板１への実装を開始することができる結果、時間的ロスの少ない効率の良い電子部品の実装機１０とすることができる。
【００４６】
実装機１０に対して上記複数のヘッドユニット３が４つ設けられていれば、ヘッドユニット３の実装部８への電子部品の搬送に時間的余裕が生じるので、一のヘッドユニット３が電子部品のプリント基板１への実装を完了し、基板保持手段４がこの実装を完了したプリント基板１を他のヘッドユニット３の実装部８に搬送した状態で、他のヘッドユニット３が、実装部８への電子部品の搬送を確実に完了させることができる結果、より時間的ロスの少ない効率の良い電子部品の実装機１０とすることができる。
【００４７】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００４８】
例えば、本実施形態においては、プリント基板１に対して電子部品を搬送して実装するヘッドユニット３を４個設けているが必ずしもヘッドユニット３は、４個に限定されない。可動領域が互いにオーバーラップしないように独立して設けられるのであれば、図６に示すように、２個の場合も採用可能である。
【００４９】
また、ヘッドユニット３は、必ずしも吸着ノズル２を有したものに限定されない。機械的に電子部品を保持するなど種々の設計変更が可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヘッドユニット同士の衝突の可能性を皆無にしながら、プリント基板への電子部品の実装効率を飛躍的に向上させることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機の構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機の図略の制御装置による制御を示すフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る電子部品の実装機の変形例を示す概念図である。
【符号の説明】
１プリント基板
２電子部品
３ヘッドユニット
４基板保持手段
７フィーダ（電子部品供給装置）
８実装部
１０電子部品の実装機
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ可動領域

Claims

予め設定されたプリント基板可動範囲においてプリント基板をＸ軸、Ｙ軸の２方向に移動可能に保持する基板保持手段と、上記プリント基板に実装される電子部品を供給する複数の電子部品供給装置と、上記各電子部品供給装置と上記プリント基板可動範囲との間にそれぞれ配置されて、上記基板保持手段により保持されたプリント基板に対して対応する電子部品供給装置から供給された電子部品を搬送して実装する複数のヘッドユニットと、上記ヘッドユニットをそれぞれ個別に上記Ｘ軸、Ｙ軸の２方向に移動可能に支持するＸ、Ｙガントリーと、上記Ｘ、Ｙガントリーをそれぞれ支持するベースフレームとを備え、
上記Ｘ、Ｙガントリーは、上記Ｙ軸に沿って配置されたＹ軸ガイドレールと、このＹ軸ガイドレールにガイドされるように上記ヘッドユニット毎に設けられたヘッドユニット支持部材とを有し、
上記複数のヘッドユニットは、互いにオーバーラップしないそれぞれの可動領域で、各ヘッドユニットが上記ヘッドユニット支持部材に沿ってＸ軸方向に移動するとともに、各ヘッドユニット支持部材が上記Ｙ軸ガイドレールに沿って上記電子部品供給装置と上記プリント基板可動範囲との間を平行移動することにより、それぞれの可動領域の一の位置に設けられた上記電子部品供給装置から少なくとも一つの電子部品を受け取り、かつ受け取った電子部品をそれぞれの可動領域の他の位置に設定された実装部において停止した状態でプリント基板に実装するものであり、
上記複数のヘッドユニットのそれぞれの実装部は、プリント基板可動範囲の中央部に集中的に配置されており、
上記基板保持手段は、上記複数のヘッドユニットのそれぞれの実装部にプリント基板を順次移動させるとともに、上記実装部において静止した状態にあるヘッドユニットが保持している電子部品を、プリント基板のプリント基板可動範囲に実装することができるようにプリント基板を移動させるものであり、
上記Ｙ軸ガイドレールは、Ｙ軸方向のほぼ中央にストッパー機構を有しており、このストッパー機構により、その両側に位置するヘッドユニット支持部材が、それぞれストッパー機構を越えてＹ軸方向に移動することを規制されているものである
ことを特徴とする電子部品の実装機。
上記ヘッドユニットは、概ね直交するＸ軸、Ｙ軸の２方向に少なくとも一つの電子部品を移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装機。
上記ヘッドユニット及び上記基板保持手段の作動を制御する制御手段を備え、この制御手段は、上記複数のヘッドユニットのうちの一のヘッドユニットが電子部品のプリント基板への実装を完了し、かつ上記基板保持手段がこのうちの一のヘッドユニットによる実装を完了したプリント基板を他のヘッドユニットの実装部に搬送した状態で、他のヘッドユニットが、この他のヘッドユニットの実装部への電子部品の搬送を完了しているように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の実装機。
上記複数のヘッドユニットは、実装機に対して４つ設けられ、各ヘッドユニットが互いに独立して作動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子部品の実装機。