JP4348052B2 - 電子部品搭載装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に部品を搭載するための電子部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板に対する部品の搭載から半田づけまでの作業を自動的に行うために半田工程の前工程で、ＩＣ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を基板に自動的に搭載する部品搭載装置が利用されている。部品搭載装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能な作業ヘッドを有し、作業ヘッドの先端のノズルで部品を吸着できるようになっている。
【０００３】
部品を基板に搭載する場合には、テープ等に巻かれた部品が収納されたカートリッジ等からなる部品供給装置の上方に作業ヘッドを移動させ、部品をノズルで吸着し、作業ヘッドを基板の所望の位置まで移動させた後、ノズルに吸着した部品を基板に実装する。
【０００４】
部品搭載装置は、吸着する部品の形状に合わせてノズルを交換する必要があり、そのため、部品の形状に適合する複数のノズルを部品搭載装置内のノズルチェンジャーに配置している。ノズルを交換する場合には、作業ヘッドをノズルチェンジャーの上方に移動させ、作業ヘッドをＺ軸方向に昇降させて所望のノズルと交換している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の部品搭載装置では、一回に１つのノズルしか交換することができないので、複数の作業ヘッドを有する場合には、ノズルの交換に時間がかかり、基板に部品を搭載するための作業時間が長くなってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明の課題は、ノズルの交換時間を短くし、基板に部品を搭載する際の作業時間を短縮することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の電子部品搭載装置は、複数のノズルが所定の配列ピッチで配置されたノズル交換部と、前記ノズル交換部のノズルの配列ピッチと同一のピッチで配置されたノズルを有する複数の作業ヘッドと、前記複数の作業ヘッドの内の少なくとも２つの作業ヘッドを垂直方向に同時に昇降させ、該作業ヘッドに着脱可能に取り付けられたノズルを同時に交換する制御手段とを備える。
【０００８】
この発明によれば、２つ以上のノズルを同時に交換することができるので、ノズルの交換時間を短縮し、基板に部品を搭載するのに要する時間を短縮できる。上記の発明において、前記複数の作業ヘッドは基板の部品搭載面と平行な水平面でそれぞれ独立に回転するとともに、該複数の作業ヘッドが一体に回転するようにしても良い。
【０００９】
このように構成することで、複数の作業ヘッドを一体に回転させ、かつそれぞれの作業ヘッドを独立に回転させることで、作業ヘッド全体を回転させたときに、作業ヘッドのノズルの向きをノズル交換部のノズルの配列方向と一致させることができる。
【００１０】
上記の発明において、前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な水平面において、前記複数の作業ヘッドのノズルの方向が一致するように回転角を制御する。
このように複数の作業ヘッドのノズルの方向をそろえることで、方向性のあるノズルを適正な向きにすることができる。
【００１１】
上記の発明において、前記複数の作業ヘッドの先端部のノズルに吸着された部品を撮影する撮影手段を有し、前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な水平面において、前記複数の作業ヘッドのノズルの向きが一致するように回転角を制御して前記撮影手段により前記ノズルに吸着された部品を撮影し、該撮影手段により撮影された画像を認識して部品の角度が適正になるように前記複数の作業ヘッドの回転角を制御する。
【００１２】
このように構成することで、ノズルに吸着される複数の部品の角度を適正にすることができるので、撮影手段の視野角の中により多くの部品入れて撮影することができる。よって、部品を撮影するときの作業ヘッドの移動量を少なくして部品を基板に搭載する際の作業時間を短縮できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態の電子部品搭載装置１１の内部構造を示す図である。
電子部品搭載装置１１には、基板を搬送するための搬送レール１２，１３が設けられ、さらに、図１の左方向から挿入された基板を所定の位置まで搬送し、部品の搭載が終了したとき、基板を右方向に搬送する搬送機構が設けられている。図１の左方向から挿入された基板は、搬送機構により所定の位置まで搬送され、位置決め部（図示せず）により固定され、部品の搭載が終了した段階で基板の固定が解除され、搬送機構により次の工程に搬送される。
【００１４】
電子部品搭載装置１１はＸ、Ｙ方向に移動可能な４個の作業塔１４〜１７を有する。各作業塔１４〜１７は、それぞれ６個の作業ヘッドを有しており、各作業ヘッドはＺ軸方向（図１の垂直方向）に移動可能に構成されている。
図１の右下に示す図は、作業塔１６の拡大図である。６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、ロータリー型の作業ヘッドであり、全体が一体となってＸＹ平面（基板の部品搭載面と平行な水平面）で回転可能な構造となっている。
【００１５】
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、Ｚ軸方向に昇降可能で、かつＸＹ平面で３６０°回転可能な構造となっている。そして、各作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの先端部には部品を吸着するためのノズルが着脱可能に取り付けられている。他の作業塔１５〜１７の作業ヘッドも同様に構成されている。
【００１６】
作業塔１４，１５は、Ｙ軸駆動部１８に移動可能に取り付けられている。Ｙ軸駆動部１８の内部には、ボールネジ１８ａ、１８ｂが設けられており、Ｙ軸モータ３１（図２参照）によりボールネジ１８ａ、１８ｂが回転して作業塔１４，１５がＹ軸方向に移動する。
【００１７】
Ｙ軸駆動部１８は平行に配置されている２個のＸ軸駆動部１９に固定され、Ｘ軸駆動部１９がＸ軸方向に移動することで作業塔１４，１５がＸ軸方向に移動する。
作業塔１６，１７も作業塔１４，１５と同様にＹ軸駆動部２０とＸ軸駆動部２１によりＹ軸方向及びＸ軸方向に移動可能となっている。
【００１８】
部品供給ステージ２２，２３には、部品がリール状のテープに固定されたカートリッジ等からなる部品供給装置が装着される。
カメラと照明装置等からなる撮影部２４は、ノズルに吸着された部品を撮影する。そして、後述する制御部３５が、撮影された画像を認識し、認識結果に基づいて作業ヘッドの回転角を制御して部品の向きを修正する。
【００１９】
なお、図１には示していないが、電子部品搭載装置１１には、作業ヘッドの交換用のノズルを保持するノズルチェンジャー（ノズル交換部）４１（図３参照）が設けられており、基板に部品を搭載する場合には、作業ヘッドをノズルチェンジャー４１の上方まで移動させ、実装する部品の形状に適合したノズルに交換する。
【００２０】
図２は、電子部品搭載装置１１の回路の主要部を示す図である。Ｙ軸モータ３１は、作業塔１４〜１７をそれぞれＹ軸方向に移動させるモータであり、Ｙ軸駆動部１８，２０に複数個設けられている。
Ｘ軸モータ３２は、作業塔１４〜１７をＸ軸方向に移動させるモータであり、Ｘ軸駆動部１９，２１に複数個設けられている。
【００２１】
Ｚ軸モータ３３は、作業塔１４〜１７に取り付けられた６個の作業ヘッドを個別にＺ軸方向に昇降させるためのモータであり、各作業塔１４〜１７に１個設けられている。
回転モータ３４は、作業塔１４〜１７の６個の作業ヘッド全体を回転させるモータと、個々の作業ヘッドを独立にＸＹ平面で回転させるモータの２個のモータからなる。この回転モータ３４により複数の作業ヘッドの回転角度を個別に制御することでノズルの方向、つまり吸着した部品の向きをそろえることができる。
【００２２】
制御部３５は、Ｙ軸モータ３１，Ｘ軸モータ３２，Ｚ軸モータ３３及び回転モータ３４を制御して作業塔１４〜１７及び作業ヘッドの位置を制御する。また、カメラ等からなる撮影部２４で撮影した画像からノズルに吸着した部品の向きを認識し、部品を搭載する際に適正な方向を向くように回転モータ３４を制御して作業ヘッドの向きを修正する。
【００２３】
図３は、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆとノズルチェンジャー４１を示す図であり、図４は他の形状のノズルを収納するノズルチェンジャー４６を示す図である。
図３は、６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの内の作業ヘッド１６ａと作業ヘッド１６ｂをノズルチェンジャー４１と対向させたときの状態を示している。
【００２４】
図３において、６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの先端部には、ノズル４２を着脱可能に保持するためのノズル保持部４３、４４が設けられている。
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、同時に昇降可能な２個の作業ヘッド１６ａ，１６ｂ（他の作業ヘッドについても同様）の中心軸間の距離（ピッチ）が、ノズルチェンジャー４１のノズル４２の配列ピッチと一致するように配置されている。
【００２５】
ノズルチェンジャー４１の上方に移動するときに、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体が回転し、さらにノズル４２の交換を行う２個の作業ヘッド１６ａ、１６ｂのノズル保持部４３，４４の向き（ノズル４２をつかむ向き）がノズルチェンジャー４１のノズル４２の配列方向と平行となるように作業ヘッド１６ａ、１６ｂがＸＹ平面で回転する。このとき、ノズル４２の交換を行わない他の４個の作業ヘッド１６ｃ〜１６ｆも、ノズル保持部４３，４４の向きがノズルチェンジャー４１のノズル４２の配列方向と平行となるようにＸＹ平面で回転する。
【００２６】
次に、作業ヘッド１６ａ，１６ｂを同時にＺ軸方向に下降させ、ノズル保持部４３，４４を開いて、先端に装着されているノズル４２をノズルチェンジャー４１のあいている位置に戻す。
次に、２個の作業ヘッド１６ａ，１６ｂをＺ軸方向に同時に上昇させた後、所望のノズル４２が収納されている位置に移動させ、作業ヘッド１６ａ，１６ｂを同時にＺ軸方向に下降させる。そして、それぞれのノズル保持部４３，４４を閉じてノズル４２の上端部をつかみノズル４２を保持する。ノズル４２をノズル保持部４３，４４で保持したなら、作業ヘッド１６ａ，１６ｂをＺ軸方向に同時に上昇させる。
【００２７】
以上の動作によりノズル４２の交換を２個同時に行うことができるので、ノズル４２の交換に要する時間を減らし、部品搭載のための作業時間を短縮することができる。
図５（Ａ）、（Ｂ）は、１個のノズルを交換する場合と、実施の形態のように２個同時にノズル４２を交換する場合の説明図である。
【００２８】
図５の下側にノズルチェンジャー４１が配置されているとすると、ノズルを１個ずつ交換する場合には、図５（Ａ）に示すように作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体が回転して、１個の作業ヘッド１６ａがノズルチェンジャー４１のノズル４２をつかめる位置にくる。
【００２９】
これに対して本実施の形態では、図５（Ｂ）に示すように、例えば、作業ヘッド１６ａと作業ヘッド１６ｂが、ノズルチェンジャー４１のノズル４２の配列方向と平行となるように作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの回転角が制御される。そして、作業ヘッド１６ａ，１６ｂがＺ軸方向に同時に昇降され、２個のノズル４２が同時に交換される。
【００３０】
上述した実施の形態によれば、ノズル４２の交換に要する時間を短くし、それにより基板に部品を実装する際の時間を短縮することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
（１）本発明は、複数の作業ヘッドが一体に回転するロータリ式の作業ヘッドに限らず、固定式の作業ヘッドにも適用できる。
（２）実施の形態は２個の作業ヘッドを同時に交換する場合について説明したが、同時に３個以上の作業ヘッドをＺ軸方向に昇降できるようにし、３個以上のノズルを同時に交換できるようにしても良い。
（３）本発明は、作業ヘッドがＸＹ平面を移動する部品搭載装置に限らず、作業ヘッドが固定され、基板がＸＹ平面で移動する部品搭載装置にも適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のノズルを同時に交換できるのでノズル交換時間を短くし、部品を基板に搭載するのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の電子部品搭載装置の内部構造を示す図である。
【図２】電子部品搭載装置の回路構成を示す図である。
【図３】作業ヘッドとノズルチェンジャーを示す図である。
【図４】作業ヘッドとノズルチェンジャーを示す図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、１個のノズルを交換する場合と、２個のノズルを同時に交換する場合の説明図である。
【符号の説明】
１１ 電子部品搭載装置
１４〜１７ 作業塔
１６ａ〜１６ｆ 作業ヘッド
１８、２０ Ｙ軸駆動部
１９、２１ Ｘ軸駆動部
４１ ノズルチェンジャー
４２ ノズル
４３，４４ ノズル保持部

Claims (2)

1. 複数の方向性のあるノズルが所定のピッチで配置されたノズル交換部と、
   前記ノズル交換部の方向性のあるノズルの配列ピッチと同一のピッチで配置された複数の作業ヘッドと、
   前記複数の作業ヘッドのそれぞれの先端部に取り付けられた１個の方向性のあるノズルと、
   前記複数の作業ヘッドの内の少なくとも２つの作業ヘッドを垂直方向に同時に昇降させ、該作業ヘッドに着脱可能に取り付けられた方向性のあるノズルを同時に交換する制御手段とを備え、
   前記複数の作業ヘッドは基板の部品搭載面と平行な水平面でそれぞれ独立に回転するとともに、該複数の作業ヘッドが一体に回転し、
   前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な水平面において、前記複数の作業ヘッドの方向性のあるノズル同士の方向が一致するように回転角を制御することを特徴とする電子部品搭載装置。
2. 前記複数の作業ヘッドの先端部のノズルに吸着された部品を撮影する撮影手段を備え、
   前記制御手段は、基板の部品搭載面と平行な水平面において、前記複数の作業ヘッドのノズルに吸着された部品同士の方向が一致するように回転角を制御して前記撮影手段により前記ノズルに吸着された部品を撮影し、該撮影手段により撮影された画像を認識して部品の角度が適正になるように前記複数の作業ヘッドの回転角を制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。

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