JP4903663B2 - 部品供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給装置、特に供給ヘッドを往復直線移動させて順次電子部品を表面実装装置に供給する際に適用して好適な部品供給装置に関する。

位置決めされた基板上に電子部品を搭載する表面実装装置に、電子部品を供給する従来の部品供給装置としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。

この部品供給装置では、電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルが１列に装着されている供給ヘッド（シャトル）を、受取位置と受渡位置の間を往復移動させることより、受取位置で吸着保持した複数の電子部品を受渡位置へ移動・供給する動作を繰り返している。

このように、供給ヘッドを往復移動させることにより、受取位置で受け取った電子部品を受渡位置で更に先へ受け渡して供給する場合、いずれの位置でも供給ヘッドを正確に位置決めすることが重要となる。

特に、受渡位置が表面実装装置の部品吸着位置であり、該部品吸着位置において複数の吸着ノズルが一列に装着されている搭載ヘッドにより、前記供給ヘッドに保持されている電子部品を同時吸着する場合には、両ヘッドの吸着ノズルを正確に一致させる必要がある。

一般に、供給ヘッドや搭載ヘッドはいずれも、ノズルの芯間寸法やノズルを一直線上に配列する直線性については、部品加工精度の調整によってばらつきの少ないレベルに製造することが可能である。従って、通常の大型の表面実装装置のように、電子部品の供給機構と搭載機構の両方を備えている一体型の場合には、各ヘッドに装着されているノズルの並び角度（方向）も調整によって容易に一致させることが可能となっている。

特開２００４−１７９５２４号公報

しかしながら、通常の小型の表面実装装置のように、生産ラインにおいて表面実装装置の配列を変更するライン編成換えや、搭載する電子部品を変更する段取り換えの際に部品供給装置を変更する別体型の場合には、段取り換え等の度に表面実装装置に対する部品供給装置の接合状況に応じて、供給ヘッドのノズルと搭載ヘッドのノズルの並び角度が変化することになる。この変化量（角度の差）が大きい場合には、供給ヘッドと搭載ヘッドのノズル間の位置がズレてしまい、複数の電子部品を同時吸着することができなくなってしまう。

その為、従来は供給ヘッドの取り付け角度を調整したり、表面実装装置と部品供給装置の接合状態を調整したりして、それぞれのノズルの位置を一致させる必要が生じてしまい、これによってライン編成換えや段取り換えの作業が大幅に増加し、結果的に生産性を著しく低下させてしまうという問題があった。

また、部品供給装置が備えている供給ヘッドのノズル並び角度を、表面実装装置の部品供給位置において搭載ヘッドのノズル並びに合わせて調整を行った場合には、逆に吸着ヘッドから供給ヘッドが電子部品を受け取る受取位置に対するノズル並び角度が変化することになるため、該受取位置に対する補正作業も必要となることから、更に生産性を低下させることになってしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、受取位置と受渡位置の間を往復移動させて電子部品を受渡位置へ繰り返し供給する供給ヘッドを、いずれの位置においても予め設定されている目標位置に容易且つ正確に位置決めでき、生産性を大幅に向上することができる部品供給装置を提供することを課題とする。

本発明は、配列された複数の吸着ノズルを備えていると共に、位置決めされた受取位置で、該吸着ノズルに電子部品を吸着保持した後、駆動機構により直線移動された受渡位置で位置決めされ、該電子部品を供受け渡す動作を、往復移動により繰り返す供給ヘッドを備えた部品供給装置において、前記供給ヘッドが、前記駆動機構により駆動力が伝達されるベース部に、弾性体を介して支持固定され、往復移動する前記供給ヘッドを停止させて位置決めする前記受取位置と受渡位置に、それぞれ対向する移動方向の突出量を調整可能なストッパが固定されていることにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記受取位置が、部品供給装置の吸着ヘッドにより電子部品を前記供給ヘッドに移載して準備する部品準備位置であり、前記受渡位置が、表面実装装置の搭載ヘッドにより搭載する電子部品を吸着する部品吸着位置であるようにしてもよい。

本発明は、又、前記供給ヘッドに装着されている複数の吸着ノズルが、該供給ヘッドの往復移動方向に直交する方向に配列されているようにしてもよい。その際、前記ノズルストッパが、吸着ノズルの配列方向に沿った、２箇所に配設されているようにすることが有効である。

本発明によれば、受取位置と受渡位置の間を駆動機構により往復移動する供給ヘッドを、駆動力が伝達されるベース部に弾性体を介して支持固定すると共に、該供給ヘッドを当接させて受取位置と受渡位置にそれぞれ停止させるための停止位置に、対向する移動方向の突出量を調整可能なストッパを配設したので、受取位置と受渡位置にそれぞれ停止させる目標位置を弾性体の変形範囲で任意に設定できると共に、設定した目標位置が供給ヘッドのベース部への取付位置とずれている場合でも、そのずれ分を弾性体に吸収させることができる。従って、受取位置と受渡位置にはそれぞれ個別に設定された目標位置に供給ヘッドを容易且つ正確に停止させ位置決めすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態の部品供給装置が適用される表面実装装置の概要を示す平面図である。

矩形のベース部を有する表面実装装置１は、複数の吸着ノズル２が装着されている搭載ヘッド３が、Ｘ軸ロボットアーム４によりＸ方向に移動されると共に、該Ｘ軸ロボットアーム４と一体でＹ軸ロボットアーム５によりＹ方向に移動され、部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズル２で吸着保持し、搬送装置６により搬入され、位置決めされている搭載基板Ｓ上に搭載するようになっている。

図中符号１０で示す本実施形態の部品供給装置は、上記表面実装装置１のベース部に接合部１０Ａを介して連結位置決めされると共に、両者間の電気的接続がなされ、互いに信号の授受を行なうことによって動作の連携と状態の把握とが行われるようになっている。

この部品供給装置１０には、その全体の概要を図２の平面図に示すように、表面実装装置１とは反対側にストック部１２が形成されている。このストック部１２には、所定の回路形成領域を単位に格子状にダイシングすることにより、複数のベアチップとして分離されていると共に、裏側に粘着シートが貼り付けられているシリコンウェハ（以下、ダイシングウェハと言う）が複数枚、隙間を空けて積み重ねて保管されている。

ストック部１２に保管されているダイシングウェハＷは保持部１４に引き出され、図示されているようにリング状の保持具１４Ａに位置決め固定される。この保持部１４の上方には、負圧を利用して下端に電子部品を吸着保持するバキュームノズルが上下動可能に取り付けられた吸着ヘッド１６が配設され、吸着位置認識装置１８と一体でＸ軸ロボットアーム２０によりＸ方向に移動されると共に、該Ｘ軸ロボットアーム２０と一体でＹ軸ロボットアーム２２によりＹ方向に移動可能になっている。

本実施形態の部品供給装置１０では、上記吸着ヘッド１６がＸ軸ロボットアーム２０とＹ軸ロボットアーム２２により、前記保持部１４に位置決めされているダイシングウェハＷの上方にＸＹ移動され、指定されたベアチップ（図示せず）を吸着することが可能となっている。

本実施形態では、ＸＹ移動する吸着ヘッド１６の到達可能範囲に、該吸着ヘッド１６により供給する電子部品を準備する受取位置（部品準備位置）Ａが設定され、前記表面実装装置１の搭載ヘッド３が到達可能範囲には、該搭載ヘッド３により搭載する電子部品を吸着する受渡位置（部品吸着位置）Ｂが設定され、受取位置Ａと受渡位置Ｂとの間を電子部品を吸着保持する供給ヘッド２４が直動駆動機構２６により往復直線移動されるようになっている。

この直動駆動機構２６は、受取位置Ａ側の第１プーリ２６Ａと受渡位置Ｂ側の第２プーリ２６Ｂと、これら両プーリ２６Ａ、２６Ｂ間に巻架された無端状のタイミングベルト２６Ｃを備え、図示しないモータにより、例えば第１プーリ２６Ａが回転されるようになっている。

又、この直動駆動機構２６は、タイミングベルト２６Ｃに沿って配設された直動ガイドレール２８を備え、該タイミングベルト２６Ｃに固定された前記供給ヘッド２４が、モータの正転と逆転とにより、該直動ガイドレール２８に案内され、Ｙ方向の往復直線移動が繰り返されるようになっている。

前記吸着ヘッド１６の近傍に設置されている吸着位置認識装置１８は、画像認識用のカメラもしくはレーザポインタ、距離計測センサなどを利用して吸着すべき電子部品の位置を測定可能になっている。

吸着ヘッド１６を保持部１４上へＸＹ移動させ、吸着すべきベアチップの位置をこの吸着位置認識装置１８で計測し、補正を加えた正確な位置に位置決めした後、装着されているノズルを下降させ、図示しないベアチップにノズル先端が当接した時点で負圧を働かせて該ベアチップをノズル先端部で保持する。

次いで、そのノズルを上昇させた後、前記供給ヘッド２４の、例えば左端に位置する第一のノズル位置に吸着ヘッド１６をＸＹ移動させて、該吸着ヘッド１６の吸着ノズルを供給ヘッド２４の該当する吸着ノズルである供給ノズル２４Ａに電子部品が当接する位置まで下降させる。

当接時にこの供給ノズル２４Ａの後述する負圧発生装置を作動させ、その直後に吸着ヘッド１６のノズルの負圧を解除する。この負圧の変更動作によってベアチップは、吸着ヘッド１６から供給ヘッド２４の第一番目の供給ノズル２４Ａに移載され、渡される。

この受渡し動作の完了後、吸着ヘッド１６は保持部１４に戻り、再度他のベアチップを吸着して、まだ保持していない他の供給ノズル２４Ａに該ベアチップを移載する動作を繰返し行う。

供給ヘッド２４の複数の供給ノズル２４Ａがベアチップを必要数保持する状態になった時点で、該供給ヘッド２４は前記直動駆動機構２６によってＹ方向に移動され、前記表面実装装置１の搭載ヘッド３の吸着位置（受渡位置）で停止され、該搭載ヘッド３の吸着ノズル２に対するベアチップの受渡を行うことにより、搭載基板Ｓへのベアチップの搭載が実行される。

本実施形態においては、前記供給ヘッド２４が、図示されているように一列に配列された複数の供給ノズル２４Ａを備えていると共に、受取位置Ａで位置決めされ、該供給ノズル２４Ａにベアチップ（電子部品）を吸着保持した後、受渡位置Ｂへ直動駆動機構２６により直線移動され、位置決めされた後、該ベアチップを表面実装装置１に供給する動作を、往復移動により繰り返すようになっている。

図３には、前記供給ヘッド２４とその近傍の構造を拡大して示す。

この図に示されるように、前記直動駆動機構２６を構成する直動ガイドレール２８に摺動可能に取付られたヘッドプレート３０にヘッドブラケット３２が固定されている。即ち、このヘッドプレート３０とヘッドブラケッと３２により、前記タイミングベルト２６Ｃにより駆動力が伝達され、供給ヘッド２４を移動させるベース部が構成されている。

又、前記供給ヘッド２４は、装着された複数の供給ノズル２４Ａが一列状態にノズルブラケット３４に配設された構造になっている。そして、この供給ヘッド２４は、ノズルブラケット３４とヘッドブラケット３２とにそれぞれ固定された板ばね（弾性体）からなる支持部材３６を介してベース部に機械的に接続されている。

この供給ヘッド２４では各供給ノズル２４Ａはそれぞれエアチーブ３８を介して負圧発生装置４０と接続されており、ベアチップ吸着時にはそれぞれ対応する負圧発生装置４０を作動させるようになっている。

又、前記直動駆動機構２６により往復移動される供給ヘッド２４が停止され、位置決めされる前記受取位置Ａと受渡位置Ｂには、図２に示したようにそれぞれの停止位置を規定するノズルストッパ４２がストッパプレート４３のねじ穴に契合してナット４３Ａにて固定して配設されている。

このノズルストッパ４２は、便宜上一方のみについて、図４（Ａ）に上から見た平面図を、図４（Ｂ）に同図（Ａ）の矢印方向から見た状態を拡大してそれぞれ示すように、供給ヘッド２４がＹ方向に移動する幅方向両端位置に、供給ノズル２４Ａの配列方向（Ｘ方向）に沿って二つ設けられており、各ストッパ４２Ａ、４２Ｂの先端部がノズルブラケット３４と当接する高さ位置になっている。

また、ノズルストッパ４２は、前記ナット４３Ａによって部品供給装置の本体部分にＹ方向の凸量（対向する移動方向の突出量）を調整可能に取付られ、この例では左側のストッパ４２Ａが右側よりａだけＹ方向に突出されている。

以上の構成において、前記図４とこれらに対応する図５を使用して、供給ヘッド２４が吸着ヘッド１６から電子部品を渡される受取位置Ａもしくは搭載ヘッド３へベアチップを渡す受渡位置Ｂに移動した場合の状態を説明する。

本実施形態においては、供給ヘッド２４をＹ方向移動時に停止させる位置決め位置自体はある程度粗い設定になっている。供給ヘッド２４のＹ方向に移動が完了する直前の状態が図４であり、ノズルストッパ４２Ａ、４２Ｂの各先端部がノズルブラケット３４に当接する位置が予め設定された目標位置に一致するように左側のノズルストッパ４２Ａの凸量が右側のノズルストッパ４２Ｂよりａだけ突出して調整されている。

従って、前記直動駆動機構２６により供給ヘッド２４を停止位置まで移動すると、図５（Ａ）に左右のノズルストッパ４２Ａ、４２Ｂに当接した状態を、同図（Ｂ）に右側のノズルストッパ４２Ｂと当接した状態のイメージをそれぞれ示したように、該供給ヘッド２４は上から見ると右側にａ分傾斜して停止され、その傾斜分が支持部材３６の変形により吸収されるため、当接位置でノズルブラケット３４の停止位置は決定される。

以上詳述した本実施形態によれば、供給ノズル２４ＡのＹ方向の停止位置及び並び角度を、ノズルストッパ４２Ａ、４２Ｂの凸量を調整することにより、容易に変更することが可能である。従って、段取り換えなどで表面実装装置に当該部品供給装置を配置あるいは再配置した場合に供給ヘッド２４の停止位置を目標位置に調整する作業を極めて容易に行なうことができる。

また、部品供給装置の内部のベアチップの受取位置Ａについても同様に停止位置の調整を容易に行うことができる上に、位置決めのための複雑な構造を排除でき、調整作業を減らすことができることから、製造コストの低減を有効に実現できる。

なお、前記実施形態においては、弾性体として板ばねを用いているが、圧縮コイルばねなどの他の弾性体を用いることでも同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明に係る一実施形態の部品供給装置と表面実装装置との関係の概要を示す平面図 本実施形態の部品供給装置の全体の概要を示す平面図 本実施形態の部品供給装置の要部を拡大して示す斜視図 ノズルストッパと供給ヘッドの関係を示す平面図と拡大側面図 ノズルストッパと供給ヘッドの関係を示す他の平面図と拡大側面図

符号の説明

１０…部品供給装置
１０Ａ…接合部
１２…ストック部
１４…保持部
１６…吸着ヘッド
１８…吸着位置認識装置
２０…Ｘ軸ロボットアーム
２２…Ｙ軸ロボットアーム
２４…供給ヘッド
２６…直動駆動機構
２８…直動ガイドレール
３０…ヘッドプレート
３２…ヘッドブラケット
３４…ノズルブラケット
３６…支持部材（弾性体）
３８…エアチューブ
４０…負圧発生装置
４２…ノズルストッパ

Claims (4)

1. 配列された複数の吸着ノズルを備えていると共に、位置決めされた受取位置で、該吸着ノズルに電子部品を吸着保持した後、駆動機構により直線移動された受渡位置で位置決めされ、該電子部品を受け渡す動作を、往復移動により繰り返す供給ヘッドを備えた部品供給装置において、
   前記供給ヘッドが、前記駆動機構により駆動力が伝達されるベース部に、弾性体を介して支持固定され、
   往復移動する前記供給ヘッドを停止させて位置決めする前記受取位置と受渡位置に、それぞれ対向する移動方向の突出量を調整可能なストッパが固定されていることを特徴とする部品供給装置。
2. 前記受取位置が、部品供給装置の吸着ヘッドにより電子部品を前記供給ヘッドに移載して準備する部品準備位置であり、
   前記受渡位置が、表面実装装置の搭載ヘッドにより搭載する電子部品を吸着する部品吸着位置であることを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
3. 前記供給ヘッドに装着されている複数の吸着ノズルが、該供給ヘッドの往復移動方向に直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
4. 前記ストッパが、吸着ノズルの配列方向に沿った、２箇所に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の部品供給装置。

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