JP4467710B2 - モジュール型部品実装装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列接続された複数台の単位実装機を含む部品実装用モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品吸着用のノズル部材を有する実装用ヘッドと、この実装用ヘッド及びノズル部材を駆動する駆動手段と、基板の搬入及び搬出を行うコンベアと、部品供給部とを備え、上記コンベアにより被実装用のプリント基板を搬入して所定の実装作業位置に設置した後、実装用ヘッドにより部品供給部から吸着した電子部品を上記プリント基板に実装するようにした実装機は一般に知られている。
【０００３】
また、最近では、実装作業の高速性、機敏性及び品種切替えに対する適応性等を高めるため、複数台の単位実装機（モジュールマウンター）を用い、プリント基板に対する多数種の部品の実装を分散して行うようにしたモジュール型実装装置も開発されている。すなわち、このモジュール型実装装置は、複数台の単位実装機を基板搬送方向に直列に連結することにより、プリント基板に各単位実装機で数種類ずつの部品を順次実装していくようになっている。そして、これら複数台の単位実装機と、その上流に配設されるローダ、クリームはんだ印刷機等の機器と、下流側に配置されるリフロー炉、アンローダ等の機器とにより搬送ラインが構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のモジュール型実装装置は、直列に接続される複数台の単位実装機に個別にコントローラが配設され、各単位実装機毎にコントローラで駆動手段の制御が行われるようになっている。このため、各単位実装機にそれぞれコントローラ及びコントローラ用モニターを組み込むスペースが必要となり、モジュール型実装装置全体が大きくなるとともに、コストも高くつくという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、単位実装機を複数台連結して高速性、機敏性、適応性等に有利なモジュール型としつつ、省スペース化及びコストダウンを図ることができるモジュール型実装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基台と、この基台上に設置された搬送コンベアと、この搬送コンベアにより搬入し実装作業位置で停止させた被実装用の基板に対して部品の実装を行う実装用ヘッドとこの実装用ヘッドを駆動するモータとを具備し、かつ、上記基板の搬入、搬出が可能であって、個別のコントローラが省略された単位実装機を複数台直列に接続して実装機群を構成するとともに、この実装機群に対して単一のコントローラを設け、この単一のコントローラと各単位実装機に設けられている上記モータ及び各単位実装機に配備される各種センサとを、上記各単位実装機に設けられている入出力用の電気接続部及びワイヤハーネスを介して電気的に接続し、上記単一のコントローラにより上記各単位実装機に設けられている上記モータを制御するように構成したものである。
【０００７】
この装置によると、複数台の単位実装機に個別にコントローラやこれに付属するモニター等を設ける必要がなく、省スペース化と、コントローラ等の個数削減によるコストダウンが可能となる。
【０００８】
この発明の装置において、上記実装機群と上流側機器との間、及び実装機群と下流側機器との間にそれぞれ、中継コンベア設置台を設け、各中継コンベア設置台には、上記上流側機器と実装機群との間や、上記実装機群と下流側機器との間でプリント基板の受け渡しを行うための中継コンベアを設け、そのうちの１つの中継コンベア設置台に上記単一のコントローラを配置し、上記単一のコントローラが設けられている中継コンベア設置台には、当該単一のコントローラと接続されている実装機用ビジョンモニター及び実装機操作用モニターを装備するとともに、各単位実装機に対する操作を一括で行うように当該中継コンベア設置台に各種設定操作のための入力操作部を装備することが好ましい。
【０００９】
このようにすると、上記中継コンベアにより上流側機器から実装機群への基板の受け渡しや実装機群から下流側機器への基板の受け渡しが円滑に行われるとともに、上記中継コンベアを利用してコントローラが配置され、各単位実装機はコントローラが省略されることで小型化される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１１】
図１はモジュール型部品実装装置の概略構成を示しており、このモジュール型部品実装装置は、複数台の単位実装機（モジュールマウンタ）１を基板搬送方向に直列に連結した実装機群を備え、図示の例では実装機群が４台の単位実装機１からなっている。
【００１２】
上記各単位実装機１は、基本構成としては図３及び図４に示すように、プリント基板Ｐの搬入、搬出を可能とするように基台２上に配置された搬送用コンベア３と、このコンベア３の両側に配設された部品供給部４と、部品吸着用のノズル部材２０を有して基台２の上方に配置されたヘッドユニット６（実装用ヘッド）と、このヘッドユニット６及びノズル部材２０を駆動する後記サーボモータ等の駆動手段を備えている。
【００１３】
上記搬送用コンベア３は、互いに平行に配置された一対のベルトコンベア３ａ，３ｂからなり、この一対のベルトコンベア３ａ，３ｂにより被実装用のプリント基板Ｐの両側辺部を支持して搬送するようになっている。なお、この搬送用コンベア３により搬入したプリント基板を所定Ｐの実装作業位置で停止させて実装作業を行い得るように、図外の出没可能なストッパー及びプッシュアップピン等からなる位置決め装置が配設されている。
【００１４】
上記部品供給部４には電子部品を供出可能とするフィーダーが設けられ、例えば多数列のテープフィーダー５が配設されている。
【００１５】
また、上記ヘッドユニット６は、部品供給部４から部品をピックアップして上記実装作業位置にあるプリント基板Ｐに装着し得るように、Ｘ軸方向（コンベア３の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１６】
すなわち、上記基台２上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により回転駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５にはそれぞれ位置検出手段としてのエンコーダ１６，１７が組付けられている。
【００１７】
上記ヘッドユニット６には、一乃至複数のノズル部材２０が昇降及び回転可能に設けられるとともに、ノズル部材２０を昇降させるＺ軸サーボモータ２１及びノズル部材２０を回転させるＲ軸サーボモータ２２が装備されている。上記Ｚ軸サーボモータ２１及びＲ軸サーボモータ２２にはそれぞれ位置検出手段としてのエンコーダ２３，２４（図２参照）が組付けられている。なお、ノズル部材２０の昇降駆動はエアシリンダにより行われるようにしてもよい。上記ヘッドユニット６にはさらに、プリント基板に付されたフィデューシャルマークの認識等のためのカメラ（図示せず）が装備されている。
【００１８】
一方、上記基台２上にはＣＣＤカメラ及び証明等からなる部品認識用の撮像装置２５が装備されており、図示の例では、搬送用コンベア３のＹ軸方向両側においてそれぞれ部品供給部４がＸ軸方向両側に分割され、その間に撮像装置２５が配設されている。
【００１９】
このようなコンベア３、ヘッドユニット６、サーボモータ９，１５，２１，２２等の駆動手段、撮像装置２５等が図１に示す各単位実装機１のハウジング内に設けられ、コンベア３の両端がハウジングの側壁から外方に臨み、各単位実装機１のコンベア３が直列に連なるように複数の単位実装機１が配列されている。
【００２０】
また、図１において、複数の単位実装機１で構成される実装機群と上流側機器２７との間及び上記実装機群と下流側機器２８との間にそれぞれ、中継コンベア設置台３０，３１が設けられている。各中継コンベア設置台３０，３１には、上流側機器２７と実装機群との間や実装機群と下流側機器２８との間でプリント基板Ｐの受け渡しを行うための中継コンベア３２が設けられている。
【００２１】
この中継コンベア３２は、各単位実装機１に設けられているコンベア３と同様に一対のベルトコンベア３２ａ，３２ｂからなり、プリント基板Ｐの両側辺部を支持して搬送するようになっている。望ましくは図５及び図６に示すように、中継コンベア３２を上下方向に移動可能とするとともに、横方向（Ｙ方向）にも移動可能とすることにより、上流側、下流側の機器２７，２８と実装機群とでコンベアの高さが違っている場合やコンベアの位置が横方向にずれている場合、中継コンベア３２で基板Ｐを受け渡しする際に高さ方向や横方向に位置調整できるようにする。
【００２２】
図５及び図６に示すコンベア位置調整機構を説明する。なお、これらの図では上流側の中継コンベア設置台３０について示しているが、下流側の中継コンベア設置台３１にも同様のコンベア位置調整機構が設けられている。
【００２３】
中継コンベア設置台３０の基台３３上には、両側部がガイド３４に支持されて横方向に移動可能となった可動基板３５が配置されるとともに、サーボモータ３６に連結されたボールねじ軸３７が可動基板３５の下方にガイド３４と平行に配置され、可動基板３５の下面に設けられたナット部（図示せず）が上記ボールねじ軸３７に螺合している。そして、上記サーボモータ３６でボールねじ軸３７が回転駆動されることにより可動基板３５が横方向に移動するようになっている。
【００２４】
この可動基板３５の上方に、コンベア３２を支持するコンベア支持枠３８が昇降可能に配置され、このコンベア支持枠３８から垂下したボールねじ軸４０に、可動基板３５に回転可能に設けられたナット部材４１が螺合しており、このナット部材４１は、可動基板３５に保持されたサーボモータ４２に駆動ベルト４３を介して連結されている。そして、上記サーボモータ４２で駆動ベルト４３を介してナット部材４１が回転駆動されることによりコンベア支持枠３８及びこれに支持されたコンベア３２が昇降するようになっている。
【００２５】
また、図１及び図２に示すように、複数の単位実装機１で構成される実装機群に対して単一のコントローラ５０が設けられ、このコントローラ５０は１つの中継コンベア設置台に配置され、図示の例では上流側の中継コンベア設置台３０におけるコンベア３２の下方のスペースに組み込まれている。
【００２６】
そして上記コントローラ５０には各単位実装機１に設けられている駆動手段が電気的に接続されている。具体的には、各単位実装機１におけるＸ軸サーボモータ１５、Ｙ軸サーボモータ９、Ｚ軸サーボモータ２１及びＲ軸サーボモータ２２が入出力用の電気接続部５１及びこれに接続されるワイヤハーネス５２を介して上記コントローラ５０に接続され、このほかにもコンベアを駆動するモータ等、各単位実装機１に装備される各種駆動手段５３が上記電気接続部５１及びワイヤハーネス５２を介して上記コントローラ５０に接続されている。さらに、上記各サーボモータ９，１５，２１，２２に設けられたエンコーダ１６，１７，２３，２４やその他単位実装機に配備される各種センサ（図示せず）等も上記電気接続部５１及びワイヤハーネス５２を介して上記コントローラ５０に接続されている。
【００２７】
また、下流側の中継コンベア設置台３１に設けられているモータ等もワイヤハーネス５２を介して上記コントローラ５０に接続されるようになっている。もちろん、上流側の中継コンベア設置台３０に設けられているモータ等はこの中継コンベア設置台３０の内部配線を介してコントローラ５０に接続されている。
【００２８】
さらにコントローラ５０が設けられている中継コンベア設置台３０には、実装機用ビジョンモニター５４及び実装機操作用モニター５５が装備され、各モニター５４，５５も中継コンベア設置台３０の内部配線を介してコントローラ５０に接続されている。
【００２９】
そして、上記コントローラ５０により、各単位実装機１に設けられたサーボモータやその他各種の駆動手段、及び中継コンベア設置台３０，３１に設けられたモータ等が統括的に制御されるようになっている。
【００３０】
以上のような当実施形態の装置によると、複数台の単位実装機１でプリント基板Ｐに対して部品の実装を分散して順次行うように実装装置をモジュール化することにより、実装作業の高速性、機敏性、品種切替に対する適用性等を高めることができる。
【００３１】
そして、このようなモジュール化の利点を生かしつつ、特に、単一のコントローラ５０で各単位実装機１に設けられている駆動手段を制御するようにしているため、省スペース化及びコストダウンが可能となる。
【００３２】
すなわち、コントローラ５０は１つの中継コンベア設置台３０にだけ設けられて、従来では各実装機１に個別に設けられていたコントローラが省略され、さらに、モニター５４，５５もコントローラ５０に対応して中継コンベア設置台３０に設けておけば各単位実装機１別に設ける必要がない。従って、各単位実装機１でコントローラ５０及びモニター５４，５５の設置スペースが省略されて小型化が可能となり、かつ、コントローラ５０等の削減によりコストダウンが図られる。
【００３３】
さらに、各種設定操作等のためのキーボード等からなる入力操作部（図示せず）もコントローラ５０に対応して中継コンベア設置台３０に装備し、ここで各単位実装機に対する操作を一括で行うようにすることができるため、操作性等の面でも有利となる。
【００３４】
また、各単位実装機においてコンベア３の下方のコントローラ設置スペースが省略されることにより、従来と比べてコンベア３の高さを低くし、実装機１の全高を低くすることができる。このため、実装機の重心を低くして安定性を高めることができるとともに、作業者に対する威圧感を和らげて、人に優しいレイアウトを達成することができる。
【００３５】
ところで、このように実装機群の各単位実装機１のコンベア高さを低くすると、上流側、下流側の機器２７，２８と実装機群とでコンベア高さに差が生じるが、中継コンベア設置台３０ではコンベア３２の上下位置が調整可能となっているため、ここで上記のようなコンベア高さの差を調整することができる。
【００３６】
すなわち、中継コンベア設置台３０においては、先ずコンベア高さを上流側機器２７のコンベア５７に対応させた状態で上流側機器２７からプリント基板Ｐを受け入れ、次にコンベア高さを実装機群のコンベア３に対応するように変更した後、プリント基板Ｐを実装機群に送り出すようにすればよい。下流側の中継コンベア設置台３１においても同様にしてコンベア高さを調整しつつプリント基板Ｐの受け渡しを行えばよい。
【００３７】
さらに当実施形態では各中継コンベア設置台３０，３１においてコンベア３２の横方向の位置調整も可能となっているため、レイアウトの都合等により上流側、下流側の機器２７，２８と実装機群とでコンベアの横方向（搬送方向に直交する方向）の位置がずれているような場合は、上流側、下流側の機器２７，２８と実装機群との間でプリント基板Ｐを受け渡しする際に、上記のようなコンベア３２の上下位置の調整に加え、横方向位置の調整も行うようにすればよい。
【００３８】
なお、本発明の装置の具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００３９】
例えば、図示の例では単位実装機１が４台直列に接続されているが、２台以上であれば設計上の要求に応じ増減して差し支えない。また、コントローラ５０は下流側の中継コンベア設置台３１に設けてもよい。
【００４０】
また、図示の実施形態では各単位実装機１からモニターを全て省略しているが、ビジョン用モニターだけを設けておいてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、単位実装機を複数台直列に接続して実装機群を構成するとともに、この実装機群に対して単一のコントローラを設け、このコントローラにより上記各単位実装機に設けられている駆動手段を制御するように構成しているため、実装作業の高速性、機敏性等に有利なモジュール化を図りつつ、複数台の単位実装機に個別にコントローラやこれに付属するモニター等を設ける必要がないようにし、省スペース化と、コントローラ等の個数削減によるコストダウンを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモジュール型実装装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】上記実装装置における制御系統のブロック図である。
【図３】単位実装機の一例を示す概略平面図である。
【図４】単位実装機におけるヘッドユニット配置部分の概略正面図である。
【図５】上記モジュール型実装装置に設けられた中継コンベア設置台の構造を示す概略正面図である。
【図６】上記中継コンベア設置台の構造を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１ 単位実装機
３ 搬送用コンベア
６ ヘッドユニット
９，１５，２１，２２ サーボモータ
３０，３１ 中継コンベア設置台
３２ 中継コンベア
５０ コントローラ

Claims (2)

1. 基台と、この基台上に設置された搬送コンベアと、この搬送コンベアにより搬入し実装作業位置で停止させた被実装用の基板に対して部品の実装を行う実装用ヘッドとこの実装用ヘッドを駆動するモータとを具備し、かつ、上記基板の搬入、搬出が可能であって、個別のコントローラが省略された単位実装機を複数台直列に接続して実装機群を構成するとともに、この実装機群に対して単一のコントローラを設け、この単一のコントローラと各単位実装機に設けられている上記モータ及び各単位実装機に配備される各種センサとを、上記各単位実装機に設けられている入出力用の電気接続部及びワイヤハーネスを介して電気的に接続し、上記単一のコントローラにより上記各単位実装機に設けられている上記モータを制御するように構成した
   ことを特徴とするモジュール型部品実装装置。
2. 上記実装機群と上流側機器との間、及び実装機群と下流側機器との間にそれぞれ、中継コンベア設置台を設け、各中継コンベア設置台には、上記上流側機器と実装機群との間や、上記実装機群と下流側機器との間でプリント基板の受け渡しを行うための中継コンベアを設け、そのうちの１つの中継コンベア設置台に上記単一のコントローラを配置し、上記単一のコントローラが設けられている中継コンベア設置台には、当該単一のコントローラと接続されている実装機用ビジョンモニター及び実装機操作用モニターを装備するとともに、各単位実装機に対する操作を一括で行うように当該中継コンベア設置台に各種設定操作のための入力操作部を装備した
   ことを特徴とする請求項１記載のモジュール型部品実装装置。

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