JP4995671B2 - 基板作業装置及び電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、上流装置から搬送されるプリント基板を搬送する基板搬送装置と、この基板搬送装置で搬送されるプリント基板上に所定の作業を行う作業装置とから構成される基板作業装置に関する。また、上流装置からプリント基板を受け継ぐ供給コンベアと前記プリント基板を位置決めする基板位置決め部と下流装置に前記プリント基板を受け渡す排出コンベアとを備えた基板搬送装置と、この基板搬送装置で搬送されるプリント基板上に電子部品を装着する装着ヘッドを備えた装着装置とから構成される電子部品装着装置に関する。

プリント基板を搬送するのに基板搬送装置を用いて行うが（特許文献１参照）、例えば電子部品装着装置にあってはこの基板搬送装置と、この基板搬送装置で搬送されるプリント基板上に電子部品を装着する装着装置とを備えている。

そして、昨今の技術の向上は著しく、プリント基板上に所定の作業を行う作業技術も向上し、年々１枚当たりの作業時間が短縮される。
特開２００４−３１１４６９号公報

しかしながら、工場におけるプリント基板生産ラインを構成する電子部品装着装置において、生産タクトタイムを短かくするのに特に貢献しているものは、基板搬送装置ではなく、プリント基板上に電子部品を装着する装着装置である。

そこで本発明は、プリント基板の生産効率の向上を図ると共に設備投資に資する基板作業装置及び電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、上流装置からプリント基板を受け継ぐ供給コンベアと前記プリント基板を位置決めする基板位置決め部と下流装置に前記プリント基板を受け渡す排出コンベアとを備えた基板搬送装置と、この基板搬送装置で搬送されるプリント基板上に電子部品を装着する装着ヘッドを備えた装着装置とから構成される電子部品装着装置において、前記基板搬送装置は複数の前記基板位置決め部が基板搬送方向と直交する方向に個別に移動可能な電子部品装着エリアを備え、前記基板位置決め部が前記電子部品装着エリアに搬送ラインから退避するように移動した後に、この退避した位置決め部に代わって搬送コンベアが搬送ラインに接続され、前記装着装置は前記電子部品装着エリアに対応して形成された凹部を備え、工場に設置される前記基板搬送装置の前記電子部品装着エリアが前記凹部に位置して前記基板搬送装置に着脱自在に連結可能としたことを特徴とする。

本発明は、プリント基板の生産効率の向上を図ると共に設備投資に資する基板作業装置及び電子部品装着装置を提供することができる。

以下図に基づき、基板作業装置、具体的には半田塗布装置、接着剤塗布装置、電子部品装着装置などのうち、電子部品装着装置を例として図に基づき説明する。図１は電子部品装着装置を例として本発明の概念を説明するための説明図である。１は工場のプリント基板の生産ラインに設置される基板搬送装置で、２及び２０は前記基板搬送装置１で搬送されるプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する装着ヘッドを備えた装着装置で、この装着装置２、２０は前記基板搬送装置１に着脱自在に連結可能であり、以下詳述する。

初めに、前記基板搬送装置１は前記生産ラインにおける上流装置（図示せず）からプリント基板Ｐを受け継ぐ一対のコンベアを備えた供給コンベア３と、この供給コンベア３から受け継いだ前記プリント基板Ｐを位置決めする一対のコンベアを備えた２つの基板位置決め部４、４、この基板位置決め部４、４から受け継いで位置決め部４、４でのプリント基板Ｐへの電子部品装着後に下流装置に前記プリント基板Ｐを受け渡す一対のコンベアを備えた排出コンベア５とを備えている。

そして、前記２つの位置決め部４、４は、大きなプリント基板Ｐを流す場合には同時に基板搬送方向と直交する方向の装着エリアＳＡへとＹ方向に移動できるように構成され、小さな基板Ｐを流す場合には対応する位置決め部４、４を個別に装着エリアＳＡへとＹ方向に移動できるように構成される。そして、装着装置２及び後述する装着装置２０には装着エリアＳＡに対応して凹部が形成される。

また、６は上流搬送コンベアで、供給コンベア３側に退避したり、位置決め部４、４が供給コンベア３に接続していない場合に、移動前の位置決め部４、４の位置に移動して供給コンベア３に接続して、この供給コンベア３からプリント基板Ｐを受け継ぐことができる。７は下流搬送コンベアで、排出コンベア５側に退避したり、位置決め部４、４が排出コンベア５に接続していない場合に、移動前の位置決め部４、４の位置に移動して排出コンベア５に接続して、この排出コンベア５にプリント基板Ｐを受け渡すことができる。

なお、前記供給コンベア３、基板位置決め部４、４、排出コンベア５、上流搬送コンベア６及び下流搬送コンベア７は、一対のコンベアを備え、少なくとも一方のコンベアがＹ方向に移動でき、処理するプリント基板Ｐの幅に対応できる構成である。

前記装着装置２には、その基台１１に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装置としての部品供給ユニット１２が複数横並びに並設されたカート１３が接続されている。部品供給ユニット１２には、多数の電子部品をキャリアテープの各収納部に一定の間隔で収容した収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすることで、部品供給ユニット１２の先端から部品取出し部に電子部品が１個ずつ供給される。

部品装着部１４には装着ヘッドユニット１５を移動自在に搭載したＸＹステージ１６が配設され、装着ヘッドユニット１５には電子部品を吸着および装着するための吸着ノズルが所定間隔を存して円周上に複数配設される装着ヘッド１７が設けられている。また、前記基台１１上には吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する部品認識カメラ１８が設けられており、撮像された画像は認識処理装置で認識処理して電子部品の位置ズレが認識される。

前記各ＸＹステージ１６はＹ軸駆動モータによりビーム１９がＹ方向に移動し、Ｘ軸駆動モータにより前記装着ヘッドユニット１５がＸ方向に移動し、結果としてＸＹ方向に移動することとなる。

そして、この装着装置２は基板搬送装置１に連結固定装置（図示せず）を介して着脱自在に連結される。この電子部品装着装置の装着データに基づく運転は、先ずＸＹステージ１６を駆動し装着ヘッドユニット１５を部品供給ユニット１２に臨ませた後、装着ヘッド１７に設けた吸着ノズルを上下軸モータで下降させるにより所望の電子部品をピックアップする（取出す）。続いて吸着ノズルを上昇させてから、ＸＹステージ１６を駆動して電子部品を部品認識カメラ１８の直上方位置まで移動させて撮像し、認識処理装置でその吸着姿勢及び吸着ノズルに対する位置ズレを認識する。次に、装着ヘッド１７を基板位置決め部４、４上のプリント基板Ｐの位置まで移動させ、前記認識処理装置による認識結果に基づき前記ＸＹステージ１６のＸ軸駆動モータ、Ｙ軸モータ及び吸着ノズルのθ軸モータを補正移動させて、上下軸モータにより吸着ノズルを下降させて、基板位置決め部４、４上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する。

前記装着装置２には、その基台１１に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装置としての部品供給ユニット１２が複数横並びに並設されたカート１３が接続されている。部品供給ユニット１２には、多数の電子部品をキャリアテープの各収納部に一定の間隔で収容した収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすることで、部品供給ユニット１２の先端から部品装着部１４に電子部品が１個ずつ供給される。

ここで、前記装着装置２を前記基板搬送装置１から取り外して、この装着装置２に代えてプリント基板の生産タクトタイムが短い装着装置２０を取付けることができるが、この装着装置２０について説明する。

前記装着装置２０には、その基台２１に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装置としての部品供給ユニット２２が複数横並びに並設されたカート２３が接続されている。部品供給ユニット２２には、多数の電子部品をキャリアテープの各収納部に一定の間隔で収容した収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすることで、部品供給ユニット２２の先端から部品取出し部に電子部品が１個ずつ供給される。

部品装着部２４には複数の装着ヘッドユニット２５をその円周周縁部に沿って独立して移動可能とする環状の軌道２６が配設され、装着ヘッドユニット２５には電子部品を吸着および装着するための吸着ノズルが所定間隔を存して円周上に複数配設される装着ヘッド２７が設けられている。そして、前記軌道２６にリニアモータの固定子が設けられ、装着ヘッドユニット２５にこのリニアモータの可動子が設けられ、各装着ヘッドユニット２５の間隔は変化する。また、前記基台２１上には吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する部品認識カメラ２８が設けられており、撮像された画像は認識処理装置で認識処理して電子部品の位置ズレが認識される。

前記各部品供給ユニット２２もその部品取出し部（部品吸着位置）が装着ヘッドユニット２５の移動軌跡に対応して、その部品取出し部（部品吸着位置）が装着ヘッドユニット２５の移動軌跡の直下となるように、カート２３に配設されている。従って、各装着ヘッドユニット２５は軌道２６の円周周縁部に沿って、移動可能であるために、カート２３上の複数の部品供給ユニット２２から複数の装着ヘッドユニット２５（吸着ノズル）が同時に電子部品を取り出すことができる。

そして、この装着装置２０は前記基板搬送装置１に連結固定装置（図示せず）を介して着脱自在に連結される。この電子部品装着装置の装着データに基づく運転は、先ず装着ヘッドユニット２５が軌道２６の円周周縁部に沿って移動し、概ねカート２３上の任意の部品供給ユニット２２に臨ませ、装着ヘッド２７に設けた吸着ノズルを上下軸モータで下降させるにより所望の電子部品をピックアップする（取出す）。

そして、前記装着ヘッドユニット２５が軌道２６の円周周縁部に沿って移動して、当該装着ヘッド２７に設けた吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラ２８の直上方位置まで移動させて撮像し、認識処理装置でその吸着姿勢及び吸着ノズルに対する位置ズレを認識する。次に、この装着ヘッド２７が同様に基板位置決め部４、４上のプリント基板Ｐの位置まで移動して、前記認識処理装置による認識結果に基づき前記装着ヘッドユニット２５を軌道２６の円周周縁部に沿って移動させると共に装着ヘッド２７をθ軸モータにより補正移動させて、上下軸モータにより吸着ノズルを下降させて、基板位置決め部４、４上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する。

次に、以上のような基板搬送装置１、装着装置２及び２０を用いて、工場における工場のプリント基板の生産ラインを構成することができる。即ち、基板搬送装置１を６つ連結（接続）し、これらの基板搬送装置１に順に１台の装着装置２、１台の装着装置２０、３台の装着装置２、1台の装着装置２０を固定して連結した生産ラインの例が、図２に示されている。

この図２によれば、最左部の電子部品装着装置は大きいプリント基板（以下、「大基板」という。）Ｐを扱っており、この大基板Ｐを位置決めしている２つの位置決め部４、４が共にＹ方向に移動して装着エリアＳＡに位置し供給コンベア３及び排出コンベア５との接続が解かれている。次の電子部品装着装置も大基板Ｐを扱っており、この大基板Ｐを位置決めしている２つの位置決め部４、４が共にＹ方向に移動して装着エリアＳＡに位置し、供給コンベア３及び排出コンベア５との接続が解かれていると共に、上流搬送コンベア６及び下流搬送コンベア７が供給コンベア３及び排出コンベア５に接続している。

次の左から３番目の電子部品装着装置は、小さいプリント基板（以下、「小基板」という。）Ｐを扱っており、この小基板Ｐを夫々位置決めしている２つの位置決め部４、４が供給コンベア３及び排出コンベア５に接続している。その隣の４番目の電子部品装着装置は小基板Ｐを扱っており、この小基板Ｐを夫々位置決めしている２つの位置決め部４、４が共にＹ方向に移動して装着エリアＳＡに位置し、供給コンベア３及び排出コンベア５との接続が解かれている。

次の左から５番目の電子部品装着装置は、小基板Ｐを扱っており、この上流側の小基板Ｐを位置決めしている位置決め部４は供給コンベア３に接続しており、下流側の小基板Ｐを位置決めしている位置決め部４は排出コンベア５との接続が解かれ装着エリアＳＡに位置している。最右の電子部品装着装置は小基板Ｐを扱っており、この小基板Ｐを夫々位置決めしている２つの位置決め部４、４が共にＹ方向に移動して供給コンベア３及び排出コンベア５との接続が解かれ、上流搬送コンベア６及び下流搬送コンベア７が供給コンベア３及び排出コンベア５に接続している。

次に、図３に基いて、大基板Ｐを扱う１台の電子部品装着装置における通常の搬送及び装着動作について説明すると、丸１は先に流した大基板Ｐを、丸２は後から流した大基板Ｐを説明の便宜上付したものである。先ず、供給コンベア３から位置決め部４、４に先の大基板Ｐが受け渡され（図３の最左部の状態）た後、受け継いだ位置決め部４、４は装着エリアＳＡに移動して、装着装置２により大基板Ｐに電子部品が装着される（図３の左から２番目の状態）。次いで、位置決め部４、４がＹ方向に移動して供給コンベア３及び排出コンベア５に接続し（図３の左から３番目の状態）、位置決め部４、４から排出コンベア５に先の大基板Ｐを受け渡すと共に供給コンベア３から位置決め部４、４に後の大基板Ｐを受け渡す（図３の左から４番目の状態）。そして、後の大基板Ｐを載置した位置決め部４、４は装着エリアＳＡに移動して、装着装置２によりこの後の大基板Ｐに電子部品が装着される（図３の左から５番目の状態）。

以上のように、図３は電子部品装着装置が上流装置からの大基板Ｐを受け継いだ順序に従って、電子部品を装着する動作を示している。

次に、図４に基いて、生産時間の短縮などのために、ときに先に流した大基板Ｐを後の大基板Ｐが電子部品の装着をしないで追い越していく場合の動作について説明する。先ず、供給コンベア３から位置決め部４、４に先の大基板Ｐが受け渡され（図４の最左部の状態）た後、受け継いだ位置決め部４、４は装着エリアＳＡに移動して、装着装置２により大基板Ｐに電子部品が装着される（図４の左から２番目の状態）。次いで、供給コンベア３側に退避していた上流搬送コンベア６及び排出コンベア５側に退避していた下流搬送コンベア７が移動して供給コンベア３及び排出コンベア５に接続すると共に夫々のコンベア６、７の先端が接続し（図４の左から３番目の状態）、後の大基板Ｐが供給コンベア３から上流搬送コンベア６及び下流搬送コンベア７に移載され（図４の左から４番目の状態）、装着エリアＳＡに移動した位置決め部４、４上の先の大基板Ｐに電子部品が装着されている間に、後の大基板Ｐは上流搬送コンベア６及び下流搬送コンベア７から排出コンベア５に移載される（図４の左から５番目の状態）、先の大基板Ｐを後の大基板Ｐが追い越すこととなる。

次に、図５に基いて、小基板Ｐを扱う１台の電子部品装着装置における通常の搬送及び全ての小基板Ｐに電子部品の装着を行う動作について説明すると、丸１は最先に流した小基板Ｐを、丸２は２番目に流した小基板Ｐを、丸３は３番目に流した小基板Ｐを説明の便宜上付したものである。

先ず、供給コンベア３から２つの位置決め部４、４に最先の小基板Ｐ、２番目の小基板Ｐが受け渡され（図５の最左部の状態）た後、受け継いだ位置決め部４、４は装着エリアＳＡに移動して、装着装置２により２枚の小基板Ｐに電子部品が装着される（図５の左から２番目の状態）。そして、右の位置決め部４上の小基板Ｐ上への電子部品装着が早く終了した場合には、右の位置決め部４が移動して排出コンベア５に接続し（図５の左から３番目の状態）、右の位置決め部４から排出コンベア５に最先の小基板Ｐを受け渡すと共に供給コンベア３に上流搬送コンベア６を接続して３番目の小基板Ｐを供給コンベア３から上流側搬送コンベア６に受け渡す（図５の左から４番目の状態）。

そして、左の位置決め部４上の小基板Ｐへの装着運転が継続している場合には、上流搬送コンベア６から右の位置決め部４へ３番目の小基板Ｐを移載した後に上流搬送コンベア６は退避する（図５の左から５番目の状態）。そして、右の位置決め部４が装着エリアＳＡに移動して装着装置２により３番目の小基板Ｐに電子部品の装着運転を開始すると共に左の位置決め部４上の２番目の小基板Ｐへの電子部品装着が終了すると供給コンベア３に移動して接続する（図５の左から６番目の状態）。次に、下流搬送コンベア７を排出コンベア５に接続して、２番目の小基板Ｐを左の位置決め部４から下流搬送コンベア７に受け渡すと共に４番目の小基板Ｐを供給コンベア３から左の位置決め部４に受け渡す（図５の左から７番目の状態）。最後に、右の位置決め部４上の３番目の小基板Ｐへの装着運転中に、下流搬送コンベア７上の２番目の小基板Ｐを排出コンベア５に受け渡すと共に左の位置決め部４を装着エリアＳＡに移動して装着装置２により４番目の小基板Ｐに電子部品の装着運転を開始する。

以上のように、図５は電子部品装着装置が上流装置からの小基板Ｐを受け継いだ順序に従って、全ての小基板Ｐ上に電子部品を装着する動作を示している。

次に、図６に基いて、生産時間の短縮などのために、ときに先に流した小基板Ｐを後の小基板Ｐが電子部品の装着をしないで、追い越していく場合の動作について説明する。先ず、供給コンベア３から位置決め部４、４に最先の小基板Ｐ、２番目の小基板Ｐが受け渡され（図６の最左部の状態）た後、受け継いだ位置決め部４、４は装着エリアＳＡに移動して、装着装置２により２枚の小基板Ｐに電子部品が装着される（図６の左から２番目の状態）。そして、２枚の小基板Ｐへの電子部品の装着時間が長い場合には、上流搬送コンベア６が移動して供給コンベア３に接続すると共に下流搬送コンベア７が移動して排出コンベア５に接続する（図６の左から３番目の状態）。

そして、位置決め部４、４上の小基板Ｐへの装着運転中に、供給コンベア３より上流搬送コンベア６に３番目の小基板Ｐが受け渡され（図６の左から４番目の状態）、その後下流搬送コンベア７に受け渡した後に（図６の左から５番目の状態）、排出コンベア５へ受け渡す（図６の左から６番目の状態）。

以上のように、図６は先に流した小基板Ｐ（1番目と２番目の小基板Ｐ）を後の小基板Ｐ（３番目の小基板Ｐ）が電子部品の装着をしないで、追い越していく場合の例である。

以上のように、本発明は、工場におけるプリント基板生産ラインを構成する電子部品装着装置において、生産タクトタイムを短かくするのに特に貢献しているものは、基板搬送装置１ではなく、プリント基板上に所定の作業を行う装着装置であるので、図２に示した生産ラインの装着装置２に代えて生産タクトタイムが短い装着装置２０を基板搬送装置１に接続することによって、基板搬送装置１を代えることなく、そのままの状態で生産効率を向上することができる。更には、生産タクトタイムがより短かい装着装置が出現した場合には、この装着装置のみを購入して基板搬送装置１に接続することができ、プリント基板の生産効率の向上を図ると共に設備投資に資する電子部品装着装置を提供することができる。

以上のように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。

電子部品装着装置を例とした本発明の概念を説明するための説明図である。 複数の電子部品装着装置を接続した生産ラインを示す図である。 大基板を扱う１台の電子部品装着装置における通常の搬送及び装着動作についての説明図である。 先に流した大基板を後の大基板が電子部品の装着をしないで追い越していく場合の動作についての説明図である。 小基板を扱う１台の電子部品装着装置における通常の搬送及び装着動作についての説明図である。 先に流した小基板を後の小基板が電子部品の装着をしないで追い越していく場合の動作についての説明図である。

符号の説明

１ 基板搬送装置
２ 装着装置
３ 供給コンベア
４ 位置決め部
５ 排出コンベア
６ 上流搬送コンベア
７ 下流搬送コンベア
１７ 装着ヘッド
２０ 装着装置

Claims (1)

1. 上流装置からプリント基板を受け継ぐ供給コンベアと前記プリント基板を位置決めする基板位置決め部と下流装置に前記プリント基板を受け渡す排出コンベアとを備えた基板搬送装置と、この基板搬送装置で搬送されるプリント基板上に電子部品を装着する装着ヘッドを備えた装着装置とから構成される電子部品装着装置において、前記基板搬送装置は複数の前記基板位置決め部が基板搬送方向と直交する方向に個別に移動可能な電子部品装着エリアを備え、前記基板位置決め部が前記電子部品装着エリアに搬送ラインから退避するように移動した後に、この退避した位置決め部に代わって搬送コンベアが搬送ラインに接続され、前記装着装置は前記電子部品装着エリアに対応して形成された凹部を備え、工場に設置される前記基板搬送装置の前記電子部品装着エリアが前記凹部に位置して前記基板搬送装置に着脱自在に連結可能としたことを特徴とする電子部品装着装置。