JP4608772B2 - 実装機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の電子部品(以下、部品と呼ぶ)を回路基板(以下、基板と呼ぶ)上に実装するための実装機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の実装機は、供給部から大きさまたは形状が多種多様の部品を供給し、この部品をヘッド部に設けた保持体で取出し、この保持体を歯付きベルトを介してモータで回動させ、部品を基板上での実装方向に合わせるように回動位置決めして基板に実装する構成となっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
部品実装においては実装する部品が多種多様化し、たとえば平板形状で縦横高さ寸法がそれぞれ0.6mm、0.3mm、0.2mmと非常に小さいチップ形抵抗や、縦横寸法がそれぞれ50mmと大型で多数のリード端子を0.5mm間隔で有するQFP部品などを同時に実装しなければならず、また、その実装精度についても高精度に位置決めして実装しなければならないものとなっていた。
【0004】
しかしながら、従来の実装機においては保持体を歯付きベルトを介してモータで回動させており、この歯付きベルトは樹脂などの弾性を有する材料を用いて製作されていたため、歯付きベルトの歯のピッチ誤差により部品を高精度に回動位置決めすることが困難なものとなっていた。
【0005】
特に大型の部品、たとえば前記QFP部品などを実装する際には、歯付きベルトの歯のピッチ誤差が大きく影響し、その回動位置決めを高精度に実現することができず、結果として部品を高精度に実装することが困難なものであった。
【0006】
そこで本発明は部品を高精度に実装することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そしてこの目的を達成するために本発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、部品を回動位置決めする際に保持体あるいはモータと係合する歯付きベルトの範囲がそれぞれ所定の範囲となるので、歯付きベルトの歯のピッチ誤差の影響を少なくし、保持体の回動位置決め精度を一層向上して部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【0009】
本発明の請求項2に記載の発明は、部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む45度間隔の八つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項1に記載の実装機であって、QFP部品などの大型部品が基板上に実装される実装角度は、そのほとんどが基準角度となる0度およびこの0度と45度間隔の角度で設計されるので、この八つの各角度位置における基準値との角度ずれのみを記憶部に記憶しておけば、記憶しておくデータを少量にしながら、QFP部品などの大型部品を高精度に実装することができる。
【0010】
本発明の請求項3に記載の発明は、部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む90度間隔の四つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項1に記載の実装機であって、QFP部品などの大型部品が基板上に実装される実装角度は、その多くのものが基準角度となる0度およびこの0度と90度間隔の角度で設計されるので、この四つの各角度位置における基準値との角度ずれのみを記憶部に記憶しておけば、記憶しておくデータをより少量にしながら、QFP部品などの大型部品を高精度に実装することができる。
【0012】
本発明の請求項に記載の発明は、前記歯付きベルトと係合するモータ出力軸を、前記歯付きベルトとの係合部を間に挟んで両側から軸支するものとした請求項1からのいずれか一つに記載の実装機であって、係合部を間に挟んでモータ出力軸を両側から軸支することによりこのモータ出力軸と保持体間に張架した歯付きベルトの張力によりモータ出力軸が傾いてしまうことを防止し、保持体への回動力伝達を安定させ、結果として保持体の回動位置決め精度を向上し部品を高精度に実装することができる。
【0015】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【0016】
図1は本発明の一実施形態の実装機を示す斜視図であり、同図に示すように実装機1は、ベース2の中央部に同図に示すY方向に移動するとともに部品3が実装される基板4を保持する基板保持部5を設けている。この基板保持部5の左右には、それぞれ部品3を供給する供給部A6と供給部B7が配置され、これらの供給部A6と供給部B7にはそれぞれ一つの品種の部品3を供給する供給ユニット8が取付けられている。なお、図1に示す供給部A6の供給ユニット8はテーピング荷姿の部品3を供給するものであり、供給部B7の供給ユニット8はバルク荷姿の部品3を供給するものである。
【0017】
図1に示すようにベース2の両端部には、それぞれ支柱9が立設され、この二つの支柱9の上部を連結するように支持フレーム10が取付けられている。この支持フレーム10の下面側にはガイド11が設けられ、図1に示すように、このガイド11に沿ってヘッド部A12とヘッド部B13が図示しない駆動手段により同図に示すX方向に移動するようになっている。
【0018】
これらのヘッド部A12とヘッド部B13は、その下部にそれぞれ五個の保持体A14、保持体B15を有しており、これらの保持体A14、保持体B15は真空吸着ノズルで構成されており、供給部A6、供給部B7より供給される部品3を取出して基板保持部5に保持された基板4に実装するものである。
【0019】
また、図1に示すように五個の保持体A14はヘッド部A12にX方向に直線状に等ピッチで取付けられており、この取付ピッチは供給部A6の供給ユニット8の取付ピッチと等しいものとしている。供給部A6の供給ユニット8のそれぞれの部品供給ポイントは、X方向に直線状に配置するようになっている。つまり、このような構成、配置とすることにより、部品実装作業の際、ヘッド部A12はX方向のみに摺動し、部品3の取出しにおいて、最大五個の部品3を同時に取出すことにより効率よく実装作業を行うものとなっている。
【0020】
このようにヘッド部A12は図1に示す供給部A6と基板保持部5の間を往復移動するのであるが、同図に示すように供給部A6と基板保持部5の間には、検査部A16が配置されている。同様に供給部B7と基板保持部の間には検査部B17が配置されている。これらの検査部A16、検査部B17は内部に撮像体を有しており、保持体A14あるいは保持体B15が供給部A6あるいは供給部B7から部品3を取出して基板保持部5上へ移動する際に、保持体A14あるいは保持体B15による部品3の保持姿勢を検査するようになっている。
【0021】
また、図1に示すように、ヘッド部A12の右側部には基板カメラA18が五個の保持体A14と直線上に配置され、同様にヘッド部B13の右側部にも基板カメラB19が配置されている。これらの基板カメラA18、基板カメラB19は部品実装作業に先立ち、基板保持部5に保持された基板4の回路パターンや検査マークを撮像して、その保持姿勢などを検査するようになっている。
【0022】
ヘッド部A12とヘッド部B13は同様の構成をしているものであり、以下に図2を用いてヘッド部A12について詳細に説明を行う。
【0023】
図2に示すように、ヘッド部A12には昇降モータ20により昇降するブロック21に五個の保持体A14が回動可能に保持されている。部品取出動作や部品実装動作の際には、昇降モータ20の駆動により保持体A14が昇降することとなる。
【0024】
また保持体A14の上部には五連のシリンダユニット22からなる選択部材が設けられている。このシリンダユニット22により五個の保持体A14の内、任意の数のものを他のものより下方に突出させて、選択して使用することができるようになっている。
【0025】
なお、五個の保持体A14は多種多様の部品3に適したものを取付けることにより、非常に小さなものから大型のものまで多種多様の部品3を安定して保持搬送することができるものとなっている。
【0026】
図2に示すように、五個の保持体A14には歯付きベルト23に係合するプーリ24が結合されている。この歯付きベルト23は同図に示すモータ25の出力軸26に係合するようになっている。この部分を図3を用いて詳細に説明する。
【0027】
図3に示すように、モータ25の出力軸26はモータ25内部に設けられた軸受27に軸支されている。出力軸26には歯付きベルト23と係合するプーリ28が結合され、図3に示すように、このプーリ28は軸受29に軸支されている。
【0028】
こうしてモータ25の出力軸26は、歯付きベルト23との係合部を間に挟んで両側から軸支される構成となっている。
【0029】
このようにして歯付きベルト23は図2および図4に示すように、モータ25の出力軸26と五個の保持体A14の間に張架されるようになっている。図4は歯付きベルト23の巻掛け状態を示す平面図である。
【0030】
そして上述したように、この歯付きベルト23とモータ25の出力軸26との係合部においては、図3に示すように係合部を間に挟んでモータ25の出力軸26が両側から軸支されているので、張架した歯付きベルト23の張力によって出力軸26が傾くことを防止し、保持体A14への回動力伝達を安定して行うことができるものとなっている。
【0031】
図2および図4に示すように、歯付きベルト23の途中には三個のアイドラ30が設けられている。図4に特徴的に示されているように、直線上に配列された保持体A14の間にアイドラ30を配置することにより、保持体A14と歯付きベルト23の係合する角度を大きくし、回動駆動時の歯飛びを防止し、確実に動力伝達ができるようにしている。
【0032】
また、このように各保持体A14とモータ25の出力軸26を一本の歯付きベルト23で巻掛けているので、ヘッド部A12を小型で軽量なものとし、その移動を高速で行えるものとなっている。
【0033】
図5は本実施形態の実装機1の制御ブロック図である。同図に示すように、ヘッド部A12、保持体A14など各部は制御部31によってその動作が制御されるようになっている。同図に示す記憶部32は、部品3が基板4上に実装される際の実装角度などのデータを記憶しているものである。
【0034】
ところで、基板4に部品3を実装する際には、図6に示すように基板4の配線パターンに合わせて部品3を所定の実装角度に回動位置決めして実装作業を行うようになっている。図6は部品3を実装した基板4を示す斜視図である。同図においては小型のチップ形抵抗部品3aが0度と90度に回動位置決めされて実装されているもの、および大型のQFP部品3bが0度に位置決めされて実装されているものを例示している。
【0035】
角度方向の位置決め精度が特に問題となるのは大型のQFP部品3bなどであるが、この大型のQFP部品3bは、基板4の配線パターンを設計する際、通常基準角度である0度と90度、180度、270度の四つの角度で実装されるように設計される。これに加えて、部品実装の後工程であるはんだ付工程での品質を安定させるために、45度、135度、225度、315度の角度で設計されることもある。そして、上述の八つの角度で基板4の配線パターンが設計されることがほとんどである。
【0036】
従って、実装作業において上述の八つまたは四つの角度での回動位置決め精度を高くすれば、大型のQFP部品3bを高精度に実装できる。
【0037】
そのため、本実施形態の実装機1では、部品実装作業に先立ち、図2および図5に示す保持体A14または保持体B15を上述の八つまたは四つの角度に回動させるべく図5に示す制御部31によって指令し、このときの保持体A14または保持体B15の実際の回動角度を検査し、角度ずれが生じている場合はこの角度ずれのデータを図5に示す記憶部32に記憶し、その後の部品実装作業において、図5に示す制御部31の指令により保持体A14または保持体B15の回動角度を必要に応じて補正するようにしている。
【0038】
上述の部品実装作業に先立つ角度ずれ検査についてヘッド部A12を例とし、90度間隔での検査について以下に説明する。
【0039】
まず、図2に示すヘッド部A12が図1に示す供給部A6上にあるときにこのヘッド部A12から保持体A14を取りはずし、図7に示す治具33を取付ける。この治具33の下面には高精度に位置決めして形成された複数の基準穴34(後述)が設けられている。
【0040】
次に、図5に示す制御部31の指令により図2および図5に示すモータ25が回動して基準の角度位置すなわち0度に回動位置決めされる。この状態でヘッド部A12は図1の右方すなわち検査部A16の方向へ移動する。こうしてヘッド部A12に取付けられた五個の治具33が検査部A16の上方を通過し、このとき各治具33の下面が撮像される。
【0041】
このときの撮像画面を示したものが図8である。検査部A16は図8に示すように治具33の下面の複数の基準穴34の位置から、各治具33がこのときの回動角度の基準値すなわち0度に対してどれだけの角度ずれを生じているかを計測し、この角度ずれのデータを図5に示す制御部31の指令により記憶部32に記憶する。この角度ずれのデータが図2および図5に示す各保持体A14の角度ずれのデータとなる。
【0042】
このようにして0度での計測が終ったヘッド部A12は図1に示す検査部A16の右方に停止しているが、この状態で図5に示す制御部31の指令により、図2および図5に示すモータ25がヘッド部A12に取付けられた治具33を90度回動させるべく回動する。
【0043】
次にこの状態でヘッド部A12は前とは逆に図1の左方へ移動し、このとき、0度のときと同様に各治具33の角度ずれを計測して記憶部32に記憶する。
【0044】
以下、同様に180度および270度の角度についても角度ずれの計測と記憶を行う。なお270度の場合には、モータ25は実際には−90度への回動を行うようになっている。
【0045】
こうして記憶部32に記憶された各保持体A14の角度ずれのデータに基づいて、部品実装作業時に各保持体A14の回動角度を必要に応じて補正し、この保持体A14を高精度に回動位置決めして、部品の実装精度を高めるものとしている。
【0046】
また、角度ずれの計測と記憶を、0度、90度、180度および270度の場合のみとしているので制御も容易となり、記憶部32に記憶するデータも最小限のものとすることができる。
【0047】
また、部品実装作業時の各保持体A14の回動位置決めに際しては、この保持体A14を0度を中心としてプラス180度からマイナス180度の範囲で回動させて位置決めするようにしている。
【0048】
こうすることによって、一つの保持体A14を回動位置決めさせるのに使用する歯付きベルト23の係合範囲を、図4のNで示す範囲としているので、例えば歯付きベルト23の全範囲を使用して一つの保持体A14の回動位置決めを行う場合に比べて、歯付きベルト23の歯のピッチ誤差の影響を少なくし位置決め精度の向上を図るものとしている。
【0049】
【発明の効果】
以上のように本発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の実装機を示す斜視図
【図2】同実装機のヘッド部を示す斜視図
【図3】同実装機のヘッド部の要部を示す一部断面正面図
【図4】同要部平面図
【図5】同実装機の制御ブロック図
【図6】部品を実装した基板を示す斜視図
【図7】治具を示す斜視図
【図8】治具の下面を撮像した画面を示す図
【符号の説明】
1 実装機
2 ベース
3 部品
3a チップ形抵抗部品
3b QFP部品
4 基板
5 基板保持部
6 供給部A
7 供給部B
8 供給ユニット
9 支柱
10 支持フレーム
11 ガイド
12 ヘッド部A
13 ヘッド部B
14 保持体A
15 保持体B
16 検査部A
17 検査部B
18 基板カメラA
19 基板カメラB
20 昇降モータ
21 ブロック
22 シリンダユニット
23 歯付きベルト
24 プーリ
25 モータ
26 出力軸
27 軸受
28 プーリ
29 軸受
30 アイドラ
31 制御部
32 記憶部
33 治具
34 基準穴

Claims (4)

  1. 部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、
    部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ
    前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架するものとした実装機。
  2. 部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む45度間隔の八つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項1に記載の実装機。
  3. 部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む90度間隔の四つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項1に記載の実装機。
  4. 前記歯付きベルトと係合するモータ出力軸を、前記歯付きベルトとの係合部を間に挟んで両側から軸支するものとした請求項1から3のいずれか一つに記載の実装機。
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