JP4545620B2 - 部品実装ヘッド及びそれを用いた部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等の部品を基板に実装する部品実装ヘッド及びそれを用いた部品実装装置に関するものである。

従来から、基板に電子部品（以下、単に「部品」という）を実装する装置として部品実装装置がある。部品実装装置においては、テーピングされた部品を供給するテープフィーダ等の部品供給装置が複数並設され、実装ヘッドがこの部品供給装置から部品を取り出して基板に移送搭載する。このような部品実装装置に対する作業効率向上、つまり実装時間の短縮の要請から、部品実装装置の実装ヘッドとして、複数の吸着ノズルを備えるものが用いられている。これにより、実装ヘッドが部品供給装置と基板との間を往復する１タスクにおいて、複数の部品を取り出して実装することが可能になる。ここで、実装ヘッドによる部品の吸着・移動・装着という一連の動作の繰り返しにおける１回分の動作（吸着・移動・装着）、又はそのような１回分の動作によって装着される部品群を「タスク」と呼ぶ。

図６は、複数の吸着ノズルを有する実装ヘッドを備える従来の部品実装装置の平面図である（例えば、特許文献１参照）。

この部品実装装置は、基板２０６を搬送して位置決めする搬送路２００と、テープフィーダ２０１が複数並設され、複数種類の部品を供給する部品供給部２０２と、吸着ノズルにより部品供給部２０２から部品を取り出して吸着保持し、基板２０６に移送搭載する回転型の実装ヘッド２０３と、吸着ノズルに吸着された部品の吸着状態を認識する認識カメラ２０４と、実装ヘッド２０３をＸＹ方向に移動させるＸＹロボット２０５とを備える。

実装ヘッド２０３は、横回転型のヘッドであり、図７の実装ヘッド２０３の平面図（吸着ノズル２１１の回転方向を含む周回面における図）に示されるように、その周回面にテープフィーダ２０１の並び方向Ｈを含む。このとき、吸着ノズル２１１は、周回面において、回転軸Ｉを中心とした真円を描くように回転移動する。そして、複数の吸着ノズル２１１は、この回転方向Ｊに沿って回転軸Ｉを中心とした真円を描くように配置されている。
特開２００４−５６０５２号公報

ところで、従来の部品実装装置においては、一番端に位置するテープフィーダ２０１（図７においてはテープフィーダ２０１ａ）から部品２１０を取り出す場合、実装ヘッド２０３が横回転型のヘッドであり、吸着ノズル２１１が真円を描くように回転移動するため、実装ヘッド２０３の一部が部品供給部２０２からはみ出す。よって、このはみ出しを考慮に入れて、部品実装装置の端にはクリアランスのためのスペースが設けられる。このとき、実装ヘッド２０３のはみ出しの量Ｋは、吸着ノズル２１１の数に比例して大きくなる。すなわち、実装ヘッド２０３のはみ出しの量Ｋは、１タスクにおいて多数の部品を実装できるようにして１タスクの繰り返しの回数を減らし、実装時間を短縮しようとする程大きくなる。その結果、無駄な空間のためにマシンサイズが大きくなり、工場の敷地面積が増大する。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、部品実装装置を大型化することなく、実装時間を短縮させることが可能な部品実装ヘッド及びそれを用いた部品実装装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の部品実装ヘッドは、部品を基板に実装する実装ヘッドであって、前記部品を保持し、非真円形状に周回運動する複数のノズルを備えることを特徴とする。ここで、前記非真円形状は、楕円形状であってもよいし、前記非真円形状は、レーストラック形状であってもよい。また、前記ノズルの回転移動方向を含む周回面は、前記基板に対して傾いていてもよいし、前記実装ヘッドは、前記ノズルにより部品を保持して移動し、前記ノズルにより保持された部品を基板に実装してもよい。

これによって、実装ヘッドの周回面において、テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さを短くして部品実装ヘッドの部品供給部からのはみだしの量を小さくし、かつ並び方向と垂直な方向の長さを長くして多くのノズルを配置することができるので、部品実装装置を大型化することなく、実装時間を短縮させることが可能な部品実装ヘッドを実現することができる。

また、本発明は、非真円形状に周回運動する複数のノズルを有し、前記ノズルを用いて部品を基板に実装する実装ヘッドを備えることを特徴とする部品実装装置とすることもできる。ここで、前記部品実装装置は、さらに、前記部品を供給する複数のテープフィーダを備え、前記非真円形状は、前記テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さが前記並び方向と垂直な方向の長さよりも短い形状であってもよいし、前記所定の形状は、短径が前記並び方向と平行な楕円形状であってもよい。

これによって、実装時間を短縮させることが可能な小型の部品実装装置を実現することができる。

本発明に係る部品実装ヘッドによれば、部品実装装置を大型化することなく、実装時間を短縮させることが可能な部品実装ヘッドを実現することができる。また、本発明に係る部品実装装置によれば、実装時間を短縮させることが可能な小型の部品実装装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態における部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態の部品実装装置の上面図である。
この部品実装装置は、基台１００と、基台１００の中央部に配設され、基板１０４を搬送して位置決めする搬送路１０１と、テープフィーダ１０２が複数並設され、複数種類の部品を供給する部品供給部１０３と、部品供給部１０３から部品を取り出して基板１０４に移送搭載する実装ヘッド１０５と、実装ヘッド１０５に吸着された部品を下方から認識する認識カメラ１０６と、実装ヘッド１０５をＸＹ方向に移動させるＸＹロボット１０７と、部品が廃棄される廃棄トレイ１０８と、実装ヘッド１０５の交換用の吸着ノズルを保持するノズルステーション１０９とを備える。

図２は、実装ヘッド１０５の斜視図である。
実装ヘッド１０５は、並設された同一機能の第１ヘッドユニット１０５ａ及び第２ヘッドユニット１０５ｂを備える。各ヘッドユニットは略同一機能のユニットであるため、以下では第１ヘッドユニット１０５ａの構造についてのみ説明する。

第１ヘッドユニット１０５ａは、周回面（吸着ノズル１１２の回転移動方向Ａを含む面）にテープフィーダ１０２の並び方向Ｂを含む横回転型の移載ヘッドであって、複数の伝達部材１１１と、複数の吸着ノズル１１２と、複数のリンク１１３ａ、１１３ｂと、複数の継手リンク１１４ａ、１１４ｂと、支持棒１１６と、スプロケット１１７とを備える。

吸着ノズル１１２は、Ａ方向に周回運動し、テープフィーダ１０２から部品１２０を取り出して吸着保持する。

ここで、第１ヘッドユニット１０５ａの周回面は基板１０４と平行であり、図３（ａ）の第１ヘッドユニット１０５ａの断面図（図２のＹ方向における断面図）に示されるように、部品１２０の取り出し動作を行わない場合におけるテープフィーダ１０２表面を基準とした吸着ノズル１１２の高さＣは、全ての吸着ノズル１１２で等しい。

また、吸着ノズル１１２は、図３（ｂ）の第１ヘッドユニット１０５ａの平面図（第１ヘッドユニット１０５ａの周回面における図）に示されるように、周回面において非真円形状を描くように回転移動する。具体的には、並び方向Ｂと平行な方向の長さＢ１が並び方向Ｂと垂直な方向の長さＢ２よりも短いレーストラック形状を描くように回転移動する。そして、複数の吸着ノズル１１２は、この回転移動方向Ａに沿ってレーストラック形状を描くように配置されている。これによって、一番端に位置するテープフィーダ１０２（図３においてはテープフィーダ１０２ａ）から部品１２０を取り出す場合における、部品供給部１０３からの吸着ノズル１１２のはみだしの量Ｅ、つまり実装ヘッド１０５の部品供給部１０３からのはみだしの量Ｅが小さくなる。その結果、部品実装装置が小型化される。

伝達部材１１１は、ノズル昇降モータ（図外）の上下動を吸着ノズル１１２に伝え、吸着ノズル１１２を上下動（図２（ａ）におけるＺ方向に上下動）させる。

リンク１１３ａ、１１３ｂは、伝達部材１１１の上部及び下部に設けられた支持部材１１５により伝達部材１１１にそれぞれ固定され、隣り合う伝達部材１１１をつなぐ。

継手リンク１１４ａ、１１４ｂは、支持部材１１５を中心とした回転Ｅが可能な状態で支持部材１１５によりそれぞれ支持され、隣り合うリンク１１３ａ、１１３ｂでつながれた伝達部材１１１をつなぐ。

支持棒１１６は、スプロケット１１７を支持し、回転モータ（図外）の回転動をスプロケット１１７に伝える。

スプロケット１１７は、歯が隣り合う伝達部材１１１の間に入り、自己のＦ方向への回転運動により伝達部材１１１を回転移動させる。

上記構造を有する第１ヘッドユニット１０５ａにおいて、回転モータによる回転動により、複数の吸着ノズル１１２は、回転移動する。そして、ノズル昇降モータによる伝達が可能な位置に移動した伝達部材１１１は、ノズル昇降モータの上下動を吸着ノズル１１２に伝え、吸着ノズル１１２を上下動させる。

以上のように本実施の形態の部品実装装置によれば、吸着ノズルは、周回面において、テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さがテープフィーダの並び方向と垂直な方向の長さよりも短い形状を描くように配置される。よって、テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さを短くして実装ヘッドの部品供給部からのはみだしの量を小さくし、かつテープフィーダの並び方向と垂直な方向の長さを長くして多くのノズルを配置することができるので、実装時間を短縮させることが可能な小型の部品実装装置を実現することができる。

以上、本発明の部品実装装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。

例えば、吸着ノズルは、周回面において、レーストラック形状を描くように回転移動し、複数の吸着ノズルは、この回転移動方向に沿ってレーストラック形状を描くように配置されるとした。しかし、周回面において非真円形状を描くように回転移動方向に沿って複数の吸着ノズルが配置されればこれに限られない。例えば吸着ノズルは、図４の第１ヘッドユニットの平面図（第１ヘッドユニットの周回面における図）に示されるように、周回面において、短径Ｂ３が並び方向Ｂと平行な方向を向く楕円形状を描くように回転移動し、複数の吸着ノズル１１２は、この回転移動方向Ｇに沿って楕円形状を描くように配置されてもよい。

また、部品の取り出し動作を行わない場合におけるテープフィーダの表面を基準とした吸着ノズルの高さは、全ての吸着ノズルで等しいとした。しかし、この吸着ノズル１１２の高さＣは、図５（ａ）の実装ヘッドの斜視図及び図５（ｂ）の第１ヘッドユニットの断面図（図２のＹ方向における断面図）に示されるように、テープフィーダ１０２から離れるに従って、つまり並び方向と垂直な方向に向けて徐々に高くなってもよい。すなわち、第１ヘッドユニットの周回面は基板に対して傾いていてもよい。なお、この吸着ノズル１１２の高さＣは、テープフィーダ１０２から離れるに従って徐々に低くなってもよい。

本発明は、部品実装ヘッド及びそれを用いた部品実装装置に利用でき、特に複数種類の部品が実装される基板を対象とした部品実装ヘッド及びそれを用いた部品実装装置等に利用することができる。

本発明の実施の形態の部品実装装置の平面図である。 実装ヘッドの斜視図である。 （ａ）第１ヘッドユニットの断面図（図２のＹ方向における断面図）である。（ｂ）第１ヘッドユニットの平面図（第１ヘッドユニットの周回面における図）である。 第１ヘッドユニットの変形例の平面図（第１ヘッドユニットの周回面における図）である。 （ａ）第１ヘッドユニットの変形例の斜視図である。（ｂ）第１ヘッドユニットの変形例の断面図（図２のＹ方向における断面図）である。 従来の部品実装装置の平面図である。 従来の実装ヘッドの平面図（実装ヘッドの周回面における図）である。

符号の説明

１００ 基台
１０１、２００ 搬送路
１０２、１０２ａ、２０１、２０１ａ テープフィーダ
１０３、２０２ 部品供給部
１０４、２０６ 基板
１０５、２０３ 実装ヘッド
１０５ａ 第１ヘッドユニット
１０５ｂ 第２ヘッドユニット
１０６、２０４ 認識カメラ
１０７、２０５ ＸＹロボット
１０８ 廃棄トレイ
１０９ ノズルステーション
１１１ 伝達部材
１１２、２１１ 吸着ノズル
１１３ａ、１１３ｂ リンク
１１４ａ、１１４ｂ 継手リンク
１１５ 支持部材
１１６ 支持棒
１１７ スプロケット
１２０、２１０ 部品

Claims (6)

1. 部品を供給する複数のテープフィーダを備えた部品実装装置に用いられる部品実装ヘッドであって、
   前記部品実装ヘッドは、非真円形状に周回運動する複数のノズルを有し、前記ノズルを用いて前記テープフィーダから前記部品を取り出して基板に実装し、
   前記非真円形状は、前記テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さが前記並び方向と垂直な方向の長さよりも短い形状である
   ことを特徴とする部品実装ヘッド。
2. 前記非真円形状は、楕円形状である
   ことを特徴とする請求項１記載の部品実装ヘッド。
3. 前記非真円形状は、レーストラック形状である
   ことを特徴とする請求項１記載の部品実装ヘッド。
4. 前記ノズルの回転移動方向を含む周回面は、前記基板に対して傾いている
   ことを特徴とする請求項１記載の部品実装ヘッド。
5. 非真円形状に周回運動する複数のノズルを有し、前記ノズルを用いて部品を基板に実装する実装ヘッドと、
   前記部品を供給する複数のテープフィーダとを備え、
   前記非真円形状は、前記テープフィーダの並び方向と平行な方向の長さが前記並び方向と垂直な方向の長さよりも短い形状である
   ことを特徴とする部品実装装置。
6. 前記非真円形状は、短径が前記並び方向と平行な楕円形状である
   ことを特徴とする請求項５記載の部品実装装置。

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