JP4733324B2

JP4733324B2 - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JP4733324B2
Application number: JP2001301259A
Authority: JP
Inventors: 和義大山; 茂影山; 修二主山
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003110291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転可能な装着ヘッドの周囲に取り付けられた複数の吸着ノズルのうち、電子部品の種類に応じて前記装着ヘッドを回転させて選択された任意の吸着ノズルにより部品供給装置から電子部品を取出してプリント基板に装着する電子部品装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種電子部品装着装置は、多種多様な電子部品が扱えるように、吸着ノズルの自動交換ができるように構成しているのが一般的である。最近では、このノズル交換時間のロスを低減するために、予め多数の吸着ノズルを取り付けておき、それでまかなえない場合には、ノズル交換して対処している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、装着する電子部品の高さに対応すべく吸着ノズルが長くなり、また透過方式による部品認識のための拡散板を装備する必要などがあって、吸着ノズル自体が大きくなって、しかも複数装備するので装着ヘッドが必然的に大きくなり、装着ヘッドの高速移動の障害となっていた。
【０００４】
そこで本発明は、複数の吸着ノズルを備えるも、装着ヘッドを小型化して高速移動できる電子部品装着装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、回転可能な装着ヘッドの周囲に取り付けられた複数の吸着ノズルのうち、電子部品の種類に応じて前記装着ヘッドを回転させて選択された任意の吸着ノズルにより部品供給装置から電子部品を取出してプリント基板に装着する電子部品装着装置において、前記装着ヘッドに取り付けられた前記複数の吸着ノズルのうち１つの吸着ノズルを着脱可能に取り付けると共に、着脱可能に取り付けられた前記吸着ノズルには照明源からの光を拡散させて電子部品に照射するための拡散板を設け、前記拡散板を設けた吸着ノズルが着脱可能に取り付けられる前記装着ヘッドの取付面は他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面より大きく形成したことを特徴とする。
【０００７】
更に第２の発明は、前記他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面は等間隔に同じ大きさで形成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図に基づき、本発明の実施の形態を以下説明するが、図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。
【０００９】
対向する前記部品供給ユニット３群の間には、前記基台２上に供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流側装置より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送され、次いで下流側装置に受け渡すものである。
【００１０】
１０Ａ、１０ＢはＸ方向に長い一対のビームであり、夫々駆動回路を介するＹ軸モータ（図示せず）の駆動によりネジ軸を回転させ、左右一対のガイド１１に沿って前記位置決め部５に固定されたプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。
【００１１】
図２に示すように、各ビーム１０Ａ、１０Ｂにはその長手方向、即ちＸ方向に駆動回路を介してＸ軸モータ（図示せず）により上下のガイド１２に沿って移動するヘッド取付体１３が夫々設けられている。そして、各ヘッド取付体１３には６個の吸着ノズル１４を有する装着ヘッド１５が４個設けられ、該装着ヘッド１５は上下軸モータ１６の駆動によりネジ軸１７が回転してナット体１８を介して上下移動すると共に、θ軸モータ１９の駆動により各プーリ２０及び伝達ベルト２１を介して上下軸２２が回転することによりθ回転する構成である。
【００１２】
前記装着ヘッド１５は水平軸２７に固定され、前記上下軸２２下端に固定された取付体２５に設けられたノズル選択モータ２６の駆動により水平軸２７がベアリング２８を介して回転することにより、該水平軸２７を支点として回転可能である。従って、図３に示すような正面視六角形状を呈した装着ヘッド１５の外周囲に複数の前記吸着ノズル１４が設けられており、該装着ヘッド１５がノズル選択モータ２６の駆動により回転して任意の吸着ノズル１４が選択されて使用に供する。
【００１３】
また、前記装着ヘッド１５には、６個の吸着ノズル１４が設けられるが、そのうち５個は自動交換不能に取り付けられ、１個が自動交換できるよう着脱可能に取り付けられる。そして、吸着ノズル１４Ａが着脱可能に取り付けられる前記装着ヘッド１５のヘッド本体２９の取付面２９Ａは他の吸着ノズル１４が取り付けられる取付面２９Ｂより大きく形成される。これにより、拡散板付きの吸着ノズル１４Ａが他の吸着ノズル１４による部品吸着時に部品供給ユニット３群に干渉したり、部品装着時にプリント基板に干渉したりすることが回避できる。また、他の吸着ノズル１４が取り付けられる取付面２９Ｂは等間隔に同じ大きさで形成される。これにより、他の複数の吸着ノズル１４の取付部を極力小さくして装着ヘッド１５を一層小型化できる。
【００１４】
そして、図４及び図５に示すように、前記他の吸着ノズル１４は前記取付面に開設した各取付溝３０内にその軸方向に移動可能に嵌挿され、該取付溝３０内に配設されたスプリング３１により外方に付勢されるも、該吸着ノズル１４に開設した溝３２内に抜け止めピン３３が入り込むことにより抜けないように構成されると共に前記スプリング３１及び溝３２により吸着した電子部品８のプリント基板Ｐへの装着時の衝撃を緩和する構成である。即ち、装着時に吸着ノズル１４が前記スプリング３１に抗して取付溝３０内を移動すると共に、抜け止めピン３３が溝３２内を移動することにより、電子部品８のプリント基板Ｐへの装着時の衝撃が緩和される。
【００１５】
次に、装着ヘッド１５に自動交換できるよう着脱可能に取り付けられる吸着ノズル１４Ａ及びその取付構造について説明する。正面視Ｔ字形状を呈して断面がコ字形状のガイド体３５がビス３６を介してヘッド本体２９側面に固定され、ヘッド体２９に開設した空間内に配設されるノズル保持体３７が前記ガイド体３５の裏面に沿って上下動可能に設けられる。また、前記ノズル保持体３７の水平部３７Ａ上面にはガイドピン３７Ｂが突設され、該ガイドピン３７Ｂはヘッド本体２９に開設した溝３８内にシール用リング３９を介して嵌入し、またヘッド本体２９に開設した環状溝４０内に一端部が挿入されたコイルスプリング４１の他端部が前記水平部３７Ａに当接することにより前記ノズル保持体３７を外方に付勢するも、ノズル保持体３５上端部に設けられたストッパ４２によりノズル保持体３７の抜け（落下）を防止している。装着時には前記ノズル保持体３７が前記コイルスプリング４１に抗してガイド体３５に沿って移動することにより、電子部品８のプリント基板Ｐへの装着時の衝撃が緩和される。
【００１６】
更に、前記ノズル保持体３７の水平部３７Ａ下面には前記吸着ノズル１４Ａと嵌合する嵌合部３７Ｃが突設され、該嵌合部３７Ｃの周囲には板バネ４３が取付けられており、吸着ノズル１４Ａはその頭部が板バネ４３によりその頭部が嵌合部３７Ｃに嵌合して着脱可能に保持される。
【００１７】
また、前記吸着ノズル１４Ａには、照明源（図示せず）からの光を拡散させて電子部品に照射するための拡散板４５が設けられている。４６は部品位置認識用の部品認識カメラで、前記各装着ヘッド１５に対応して２個設けられ、電子部品が吸着ノズル１４、１４Ａに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を撮像する。尚、前記吸着ノズル１４に吸着保持された電子部品の位置認識は、照明源からの光が当該電子部品に照射されて、その反射像から行なう反射方式であり、前記吸着ノズル１４Ａに吸着保持された電子部品の位置認識は、照明源からの光が前記拡散板４５に照射され、該拡散板４５を介する拡散光が当該電子部品に照射されて、その透過像から行なう透過方式である。
【００１８】
４７、４８は種々の吸着ノズル１４Ａを多数収納しノズル交換に供するためのノズル交換部で、装着ヘッド１５に保持された吸着ノズル１４Ａの交換のため収納している。このノズル交換部４７、４８について、以下詳述する。
【００１９】
図６に於いて、５０はノズル径及び拡散板４６の大きさ及び形状の異なることにより種類の異なる吸着ノズル１４Ａを載置して収納するツールテーブルであり、該テーブル５０には吸着ノズル１４Ａがずれないように拡散板４５の大きさに合せて凹部５１が形成され、該凹部５１の中央部には吸着ノズル１４Ａのノズル部の逃げ及びノズル交換のために後述の吸着パッド５９が入り込める貫通孔５２が開口している。
【００２０】
５５は前記ノズル交換部４７、４８毎に図示しないＸＹテーブル上に設けられるシリンダであり、該シリンダ５５のロッド５６には取付片５７を介してパッド保持部材５８が取付けられている。該パッド保持部材５８は筒状を呈しており、吸着ノズル１４Ａを交換する吸着パッド５９が嵌入されているが、吸着パッド５９の吸着部は広がって段部を形成しており、吸着パッド５９の軸部に巻着されたバネ６０が該段部に係合して吸着パッド５９を上方に付勢して支持している。吸着パッド５９の上面は中央部に凹部が形成され、シリンダ５５が作動して交換する吸着ノズル１４Ａの拡散板４５の下面に当接して突き上げるときに、ノズル部を逃げている。吸着パッド５９内には、図示しない真空源に接続する真空吸着用の真空通気路６１が形成され、吸着パッド５９の上面で数箇所に開口している。
【００２１】
ここで、以上の構成により、動作について以下説明する。先ず、プリント基板Ｐが図示しないコンベアにより上流側装置（図示せず）より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬送され、該位置決め部５において図示しない位置決め機構により位置決め固定される。
【００２２】
そして、メモリ（図示せず）にステップ番号毎に格納されたプリント基板Ｐ内での装着位置（Ｘ及びＹ方向）、装着方向（Ｚ方向、即ち角度）及び部品データ（配置番号）等の装着データなどに従い、初めに装着ステップ番号１及び２の電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１４Ａが装着すべき該電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。即ち、各装着ヘッド１５が装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸モータが駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム１０Ａが移動し、Ｘ方向はＸ軸モータが駆動してガイド１２に沿ってヘッド取付体１３及び装着ヘッド１５が移動する。
【００２３】
そして、既に所定の各供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸モータ１６が駆動して装着ヘッド１５が下降して吸着ノズル１４Ａが吸着して取出す。このとき、取出す電子部品の種類に応じて吸着ノズル１４、１４Ａのうち任意のものを使用すべく、ノズル選択モータ２６を駆動させて水平軸２７を回転させることにより装着ヘッド１５を回転させ、任意のノズルが装着ヘッド１５の下部に位置された後、上下軸モータ１６を駆動させて装着ヘッド１５を下降させて選択された吸着ノズル１４Ａにより取出すこととなる。
【００２４】
次に、上下軸モータ１６が駆動して装着ヘッド１５が上昇し、Ｙ方向は一対のガイド１１に沿ってビーム１０Ａが移動し、Ｘ方向はＸ軸モータの駆動によりガイド１２に沿ってヘッド取付体１３及び装着ヘッド１５が移動することにより、装着ヘッド１５はプリント基板Ｐの上方位置まで移動する。この移動途中で、部品認識カメラ４６上方位置において停止し、照明源（図示せず）からの光が拡散板４５に照射され、該拡散板４５を介する拡散光が吸着ノズル１４Ａに吸着保持された電子部品８に照射されて、その透過像を前記カメラ４６が撮像し、電子部品が吸着ノズル１４Ａに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、画像処理部（図示せず）により位置が認識される。
【００２５】
この認識結果に基づいて、ＸＹ及び回転方向の補正をした後、プリント基板Ｐ上に装着する。このとき、回転方向についてはθ軸モータ１９の駆動により各プーリ２０及び伝達ベルト２１を介して上下軸２２が回転することにより吸着ノズル１４Ａをθ回転させ、上下軸モータ１６により装着ヘッド１５を下降させ、図５に示すように装着する。この装着時には、コイルスプリング４１がノズル保持体３７を外方に付勢するも、ストッパ４２によりノズル保持体３７の抜けが防止されている状態から前記コイルスプリング４１に抗してガイド体３５に沿って移動することにより、電子部品８のプリント基板Ｐへの装着時の衝撃が緩和される。
【００２６】
このように動作することにより、順次電子部品が装着されることとなるが、装着すべき電子部品の種類によっては、拡散板の大きさ、又は形状が異なる吸着ノズルに交換をする必要があり、以下この交換動作について説明する。
【００２７】
先ず、交換したい吸着ノズル１４Ａを保持している装着ヘッド１５は、Ｙ方向はＹ軸モータが駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム１０Ａが移動し、またＸ方向はＸ軸モータが駆動してガイド１２に沿って移動することにより、交換したい吸着ノズル１４Ａがツールテーブル５０の空の貫通孔５２の上空に位置する。
【００２８】
一方、ＸＹテーブルを移動させて、吸着パッド５９が当該空の貫通孔５２の真下に位置させる。そして、装着ヘッド１５が上下軸モータ１６により下降し、拡散板４５が凹部５１に当接した位置で停止し、次いでシリンダ５５が作動してロッド５６が上昇し、取付片５７及びパッド保持部材５８を介して吸着パッド５９は貫通孔５２を通り抜け上昇し、拡散板４５の下面にノズル部を逃げて当接する。ロッド５６はさらに上昇するため、バネ６０の付勢力によりパッド５９は拡散板４５を押圧しながら上昇する。このとき、図示しない真空源に接続する真空通気路６１を介して拡散板４５が吸着パッド５９に吸着される。この吸着状態で、装着ヘッド１５を上昇させると、該ヘッド１５から吸着ノズル１４Ａが外れてツールテーブル５０に収納されることとなる。そして、シリンダ５５が作動してロッド５６が下降する。
【００２９】
次に、前述したように、装着ヘッド１５をＸＹ移動させて、ツールテーブル５０に収納されている新たに取り付けるべき吸着ノズル１４Ａの真上に位置させ、次いで下降することにより、吸着ノズル１４Ａの頭部と嵌合部３７Ｃとが嵌合すると共に板バネ４３が前記頭部を保持する。この後、新たな吸着ノズル１４Ａが取り付けられた装着ヘッド１５を前述したように上昇し、部品取出し動作に移行し、プリント基板Ｐに装着する。
【００３０】
尚、図７及び図８に示すように、前記水平軸２７に装着ヘッド１５を着脱可能に取り付けることにより、装着ヘッド１５自体を正面視正六角形状の他の装着ヘッド１５Ａに交換することもできる。これにより、種々の吸着ノズルを使用して多種の電子部品を扱えることができる。
【００３１】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、装着ヘッドは、取付面を大きくする必要がある拡散板を備えた１つの着脱可能な吸着ノズルを含む複数の吸着ノズルを備え、種々の電子部品に対して拡散板の大きさ、又は形状が異なる吸着ノズルに変更して対応できるも、装着ヘッドを小型化して高速移動できる電子部品装着装置を提供することができる。
また、拡散板を設けた吸着ノズルが着脱可能に取り付けられる装着ヘッドの取付面は他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面より大きく形成されているので、拡散板付きの吸着ノズルが部品装着時にプリント基板に干渉したりすることが回避できる。
さらに、他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面は等間隔に同じ大きさで形成することにより、他の複数の吸着ノズルの取付部を極力小さくして装着ヘッド１５を一層小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品装着装置の平面図である。
【図２】ビーム、ノズル取付体、装着ヘッド等の縦断側面図である。
【図３】ビーム、ノズル取付体、装着ヘッド等の正面図である。
【図４】ノズル取付体、装着ヘッド等の側面図である。
【図５】ノズル取付体、装着ヘッド等の側面図である。
【図６】ツール交換部の縦断正面図である。
【図７】他の実施形態を示すノズル取付体、装着ヘッド等の側面図である。
【図８】他の実施形態を示すビーム、ノズル取付体、装着ヘッド等の縦断側面図である。
【符号の説明】
８チップ部品
１４、１４Ａ吸着ノズル
１５装着ヘッド
２６ノズル選択モータ
２７水平軸
４５拡散板

Claims

回転可能な装着ヘッドの周囲に取り付けられた複数の吸着ノズルのうち、電子部品の種類に応じて前記装着ヘッドを回転させて選択された任意の吸着ノズルにより部品供給装置から電子部品を取出してプリント基板に装着する電子部品装着装置において、前記装着ヘッドに取り付けられた前記複数の吸着ノズルのうち１つの吸着ノズルを着脱可能に取り付けると共に、着脱可能に取り付けられた前記吸着ノズルには照明源からの光を拡散させて電子部品に照射するための拡散板を設け、前記拡散板を設けた吸着ノズルが着脱可能に取り付けられる前記装着ヘッドの取付面は他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面より大きく形成したことを特徴とする電子部品装着装置。
前記他の複数の吸着ノズルが取り付けられる取付面は等間隔に同じ大きさで形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。