JP5120357B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、小形基板や大形基板に柔軟に電子部品の実装を行うことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
プリント基板などの基板に電子部品を実装する電子部品実装装置は、ベルトコンベアなどのコンベアから成る基板搬送路の側部にテープフィーダ等の部品供給部を配設し、移載ヘッドにより部品供給部の電子部品を取り出して基板の所定の座標位置に実装するようになっている。
基板サイズは大小様々であり、基板サイズの変更に対応できるように、基板搬送路は互いに平行な固定路と可動路から成っている。固定路と可動路は、共にガイドレールにコンベアベルトを調帯して成っている。固定路は、これに基板の側端面を押当して基板の位置決め基準となるものである。また可動路は固定路に対して進退することにより、基板に幅に応じて基板搬送路の幅（固定路と可動路の間隔）を調整できるようになっている。
特開平０５−０５５７８７号公報
基板には、例えば携帯電話用の回路基板のような小形の基板や、パソコン用の回路基板のような大形の基板がある。また近年、電子業界においては生産形態が多様化し、同一品種大量生産と多品種少量生産とを適宜切り替えて行うことも多くなっている。勿論、タクトタイムの短縮や生産性の向上もより一層望まれてきており、このためには小形基板と大形基板間の段取り替えも遅滞なくスムーズに行うことが望ましい。
そこで本発明は、大小サイズの基板に対する電子部品実装の運転の自由度を高め、また小形基板と大形基板間の段取り替えも遅滞なくスムーズに行うことができ、ひいては生産性の向上を実現できる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装装置は、基板搬送路と、この基板搬送路の両側部に配設された第１の部品供給部及び第２の部品供給部と、第１の部品供給部と第２の部品供給部に備えられた電子部品を前記基板搬送路に位置決めされた基板に移送搭載する第１の移載ヘッドおよび第２の移載ヘッドとを備え、前記基板搬送路は、互いに平行に並設された第１〜第４のコンベアから成り、この４個のコンベアのうち、両側部の２個のコンベアは外側基準内側可動コンベアであり、中央部の２個のコンベアは内側基準外側可動コンベアであり、前記４個のコンベアの基板搬送幅を等しくして、同一幅の４枚の小形基板に電子部品を実装する小形基板実装モードと、すべての可動コンベアを基板搬送路の中央部へ寄せて２個のコンベアで２枚の大形基板に電子部品を実装する大形基板実装モードと、４個のコンベアのうちの片側の２個のコンベアを小形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして２枚の小形基板に電子部品を実装するとともに、他側の外側基準内側可動コンベアの可動コンベアを中央部へ寄せて大形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして大形基板に電子部品を実装する大形小形両基板実装モードを選択的に行えるようにした。
本発明の電子部品実装方法は、基板搬送路と、この基板搬送路の両側部に配設された第１の部品供給部及び第２の部品供給部と、第１の部品供給部と第２の部品供給部に備えられた電子部品を前記基板搬送路に位置決めされた基板に移送搭載する第１の移載ヘッドおよび第２の移載ヘッドとを備え、前記基板搬送路は、互いに平行に並設された第１〜第４のコンベアから成り、この４個のコンベアのうち、両側部の２個のコンベアは外側基準内側可動コンベアであり、中央部の２個のコンベアは内側基準外側可動コンベアである電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、前記４個のコンベアの基板搬送幅を等しくして、同一幅の４枚の小形基板に電子部品を実装する小形基板実装モードと、すべての可動コンベアを基板搬送路の中央部へ寄せて２個のコンベアで２枚の大形基板に電子部品を実装する大形基板実装モードと、４個のコンベアのうちの片側の２個のコンベアを小形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして２枚の小形基板に電子部品を実装するとともに、他側の外側基準内側可動コンベアの可動コンベアを中央部へ寄せて大形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして大形基板に電子部品を実装する大形小形両基板実装モードを選択的に行えるようにした。
本発明の電子部品実装方法は、好ましくは、前記基板搬送路の上流側に基板の振り分け装置を備え、前記小形基板実装モードにおいて、この基板の振り分け装置は前記基板搬送路の前記部品供給部から遠い中央部のコンベア部よりも前記部品供給部に近い側部のコンベア部に優先して基板を供給する。
本発明の基板搬送路は４個のコンベアを備えており、それぞれの可動路を固定路に対して進退させることにより、実装対象基板のサイズに応じて固定路と可動路の幅を変更し、小形基板実装モード、大形基板実装モード、小形大形両基板実装モードの３つの実装モードを選択できるので、基板サイズの変更の対する運転の自由度を高く確保することができ、また基板サイズの変更をともなう段取り替えも遅滞なくスムーズに行うことができる。
また大形基板実装モードにおいて、基板位置基準となる固定路を基板搬送路の外側（部品供給部に近い側）にすることにより、移載ヘッドの電子部品実装に要する移動距離をより短くし、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
本発明の一実施の形態における電子部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の基板搬送路の断面図
まず、図１を参照して電子部品実装システム１の全体構成を説明する。基板供給装置Ｍ１、スクリーン印刷装置Ｍ２、基板振り分け装置Ｍ３、電子部品実装装置Ｍ４、外観検査装置Ｍ５、リフロー装置Ｍ６、基板回収装置Ｍ７等の諸装置が並設されている。これらの諸装置はＬＡＮ２によりホストコンピュータ３に接続されており、全体の制御が行われる。
基板供給装置Ｍ１は、マガジン等に収納された基板をスクリーン印刷装置Ｍ２に供給する。スクリーン印刷装置Ｍ２は、基板の電子回路の電極にペースト半田を塗布する。スクリーン印刷装置Ｍ２としては、スキージユニットを複数個備え、複数枚の基板に並行してペースト半田を印刷する方式のものも適用できる。
基板振り分け装置Ｍ３は、スクリーン印刷装置Ｍ２から送り出された基板を電子部品実装装置Ｍ４の基板搬送路の４個のコンベア（後述）に振り分ける。電子部品実装装置Ｍ４は、部品供給部のパーツフィーダに備えられた電子部品を基板の所定の座標位置に実装する。
外観検査装置Ｍ５は基板に実装された電子部品の外観を検査し、良品の基板は次のリフロー装置Ｍ６へ送り出すとともに、不良品の基板はライン外へ搬出する。リフロー装置Ｍ６は加熱炉によってペースト半田を溶解固化させて半田付けを行う。このようにして電子部品を実装させた基板はマガジン等の基板回収装置Ｍ７に回収される。
まず、基板振り分け装置Ｍ３を説明する。図２において、基板振り分け装置Ｍ３は公知のものであって、基台５上に第１の振り分けコンベア６Ａと第２の振り分けコンベア６Ｂ
を並設して成っている。第１の振り分けコンベア６Ａと第２の振り分けコンベア６Ｂは同構造であって、互いに平行な固定（位置基準）コンベア７と可動コンベア８を有している。また固定コンベア７と可動コンベア８を駆動送行するための搬送用モータ９Ａと、可動コンベア８を固定コンベア７に対して進退させる幅寄せ用モータ９Ｂを備えている。また第１のコンベア６Ａと第２のコンベア６Ｂは、基台５に備えられた駆動機構（不図示）に駆動されて、実線位置と破線位置の間（図２の上方位置と下方位置の間）をＹ方向へ移動する。なお、本発明では基板の搬送方向をＸ方向とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ方向とする。
次に、電子部品実装装置Ｍ４を説明する。図２において、電子部品実装装置Ｍ４は、基板搬送路２１の両側部（外側）に部品供給部３０Ａ、３０Ｂを配設して成っている。部品供給部３０Ａ、３０Ｂはテープフィーダやチューブフィーダ等のパーツフィーダ３１を並設して成っている。図２は、基板搬送路２１の４個のコンベア２１Ａ〜２１Ｄに位置決めされた４枚の小形基板Ｐ１に電子部品を実装する小形基板実装モードを示している。
第１の移載ヘッド４０Ａと第２の移載ヘッド４０Ｂは、移動テーブル機構（不図示）に駆動されてＸ方向やＹ方向へ水平移動する。第１の移載ヘッド４０Ａは、部品供給部３０Ａのパーツフィーダ３１の電子部品をピックアップし、基板搬送路２１に位置決めされた基板（本例では小形基板Ｐ１）の所定の座標位置に実装する（矢印Ｎ１、Ｎ２）。また第２の移載ヘッド４０Ｂは、部品供給部３０Ｂのパーツフィーダ３１の電子部品をピックアップし、小形基板Ｐ１の所定の座標位置に実装する（矢印Ｎ３、Ｎ４）。
次に、基板搬送路２１を説明する。図２において、基板搬送路２１は４個のコンベア（第１のコンベア２１Ａ、第２のコンベア２１Ｂ、第３のコンベア２１Ｃ、第４のコンベア２１Ｄ）を電子部品実装装置Ｍ４の基台４（後述）上に互いに平行に並設して成っている。第１〜第４のコンベア２１Ａ〜２１Ｄは同構造であって、第１のコンベア２１Ａを例にとり、図５を参照してその構造を説明する。
基台４の上面には固定部として断面逆Ｌ字形の第１フレーム１１が立設されており、その上部内面にガイドレール１２が装着され、ガイドレール１２内にベルトコンベア１３が設けられている。このガイドレール１２とベルトコンベア１３は位置が固定された固定路１４となるものであり、基板Ｐの側端面が押当されて、その位置基準となり、基板Ｐはこれに位置決めされる。
第１フレーム１１と間隔をおいて、第２フレーム１５が並設されている。第２フレーム１５の上部内面にガイドレール１２が装着され、ガイドレール１２内にベルトコンベア１３が設けられている。第２フレーム１５の下部にはスライダ１７が装着されており、スライダ１７は基台４上に設置されたＹ方向に長尺のガイドレール１８上にスライド自在に載置されている。したがって、第２フレーム１５はＹ方向に移動自在であり、これに装着されたガイドレール１２とコンベア１３は、固定路１４に対してＹ方向（基板の幅方向）に進退自在な可動路（可動コンベア）１６となっている。
図２において、第１〜第４のコンベア２１Ａ〜２１Ｄは基板Ｐ１をＸ方向（図２において右方）へ搬送する。本発明では、基板Ｐ１の搬送方向をＸ方向とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ方向とする。また図２では、固定路１４は黒で塗り潰してあらわし、可動路１６は白ヌキであらわしている。
図２において、第１〜第４のコンベア２１Ａ〜２１Ｄは、それぞれベルトコンベアを駆動する搬送用モータＭＡ１〜ＭＡ４と、基板の幅に応じて可動路１６をこれと平行な固定路１４に対して進退させる幅寄せ用モータＭＢ１〜ＭＢ４を備えている。ＳＡ１〜ＳＡ４
は搬送用モータＭＡ１〜ＭＡ４の回転軸、ＳＢ１〜ＳＢ４は幅寄せ用モータにより駆動回転させるボールねじである。このような搬送手段や幅寄せ手段は公知のものである。
図２において、基板搬送路２１の両側部に位置する第１のコンベア２１Ａと第４のコンベア２１Ｄは、基板搬送路２１の外側である両側部（部品供給部３０Ａ、３０Ｂ側）に固定路１４があり、内側（基板搬送路２１の中心Ｎ側）に可動路１６が配設された外側基準内側可動コンベアとなっている。また基板搬送路２１の中央部に配設された２個の第２のコンベア２１Ｂと第３のコンベア２１Ｃは、基板搬送路２１の中心Ｎ側に固定路１４があり、外側に可動路１６が配設された内側基準外側可動コンベアとなっている。図２において、第１〜第４のコンベア２１Ａ〜２１Ｄの幅Ｗは何れも同じであって、小形基板Ｐ１を搬送する。基板Ｐ１はクランパ（不図示）等により所定の実装位置に位置決めされる。
図２において、第１の移載ヘッド４０Ａは部品供給部３０Ａの電子部品を基板Ｐ１に実装し（矢印Ｎ１、Ｎ２）、第２の移載ヘッド４０Ｂは部品供給部３０Ｂの電子部品を基板Ｐ１に実装する（矢印Ｎ３、Ｎ４）。なお、両移載ヘッド４０Ａ、４０Ｂの運転方法は自由に決定できるのであって、例えば図２において第１の移載ヘッド４０Ａは上側の２枚の基板Ｐ１に実装し、第２の移載ヘッド４０Ｂは下側の２枚の基板Ｐ１に実装してもよい。あるいは、２つに移載ヘッド４０Ａ、４０Ｂが共同して同一の基板Ｐ１に実装するようにしてもよい。
また図２では、同一幅Ｗの第１〜第４のコンベア２１Ａ〜２１Ｄの全てに基板Ｐ１を位置決めして、４枚の基板Ｐ１に対する実装を同時に行うが、４つのコンベア２１Ａ〜２１Ｄのうち、２つのコンベアにのみ基板Ｐ１を位置決めして実装してもよい。この場合、部品供給部３０Ａ、３０Ｂのそれぞれに近い第１のコンベア２１Ａと第４のコンベア２１Ｄに基板Ｐ１を位置決めし、第２、第３のコンベア２１Ｂ、２１Ｃは空にする。
このように、部品供給部３０Ａ、３０Ｂに近い第１のコンベア２１Ａと第４のコンベア２１Ｄに基板Ｐ１を位置決めして、第１の移載ヘッド４０Ａにより第１のコンベア２１Ａの基板Ｐ１に実装し、第２の移載ヘッド４０Ｂにより第４のコンベア２１Ｄの基板Ｐ１に実装するようにすれば、両移載ヘッド４０Ａ、４０Ｂが電子部品実装に要する移動距離（部品供給部３０Ａ、３０Ｂと第１のコンベア２１Ａ、第４のコンベア２１Ｄに位置決めされた基板Ｐ１の間を移動する距離）を短くしてタクトタイムを短縮し、生産性を向上させることができる。このように第１、第４コンベア２１Ａ、２１Ｄの基板Ｐ１に実装を行う場合、基板振り分け装置Ｍ３は、矢印ｎ１、ｎ２で示すように、第１コンベア２１Ａと第４コンベア２１Ｄに基板Ｐ１を優先して振り分けて供給する。
図３は、すべての可動路（可動コンベア）１６を基板搬送路２１の中央部Ｎへ寄せて、両側部のコンベア（第１のコンベア２１Ａと第４のコンベア２１Ｄ）の幅を最大Ｗｍａｘとし、２つのコンベア２１Ａ、２１Ｄに位置決めされた２枚の大形基板Ｐ２に電子部品を実装する大形基板実装モードにおける基板搬送路２１の平面図を示している。このモードでは、第１の部品供給部３０Ａに近い第１コンベア２１Ａと、第２の部品供給部３０Ｂに近い第４のコンベア２１Ｄのみを使用し、基板搬送路２１の中央部Ｎよりの第２のコンベア２１Ｂと第３のコンベア２１Ｃは搬送幅を縮小して使用しない。
すなわち、第１のコンベア２１Ａと第４のコンベア２１Ｄの固定路１４と可動路１６の間隔は最大Ｗｍａｘに広げられ、大形基板Ｐ２を位置決めする。また第２のコンベア２１Ｂと第３のコンベア２１Ｃと固定路１４と可動路１６の間隔は最小に決められ、基板は位置決めされない。そこで両移載ヘッド４０Ａ、４０Ｂは、両大形基板Ｐ２に電子部品を実装する（矢印Ｎ５、Ｎ６）。この場合も、大形基板Ｐ２は両コンベア２１Ａ、２１Ｄのそれぞれの部品供給部３０Ａ、３０Ｂに近い位置の固定路１４に押しつけて位置決めされる
ので、両移載ヘッド４０Ａ、４０Ｂはより短い移動距離で部品供給部３０Ａ、３０Ｂの電子部品を大形基板Ｐ２の所定の座標位置に移送して搭載することができる。
図４は、４個のコンベア２１Ａ〜２１Ｄのうち、片側（図４では下側）の２個のコンベア２１Ｃ、２１Ｄを図２に示す小形基板実装モードと同じ基板搬送幅Ｗにして２枚の小形基板Ｐ１に電子部品を実装するとともに、他側（図４では上側）の可動コンベア１６を中央部Ｎへ寄せて図３に示す大形基板実装モードと同じ基板搬送幅Ｗｍａｘにして、大形基板Ｐ２に電子部品を実装する大形小形両基板実装モードで示している。勿論、図４において上側の２個のコンベア２１Ａ、２１Ｂを小形基板実装モードとし、下側を大形基板実装モードとしてもよい。
図４に示す大形小形基板実装モード（大小基板混在モード）は、小形基板実装から大形基板実装へのモード変更、あるいはこれと反対に大形基板実装から小形基板実装へモード変更する場合、すなわち小形・大形基板間の基板サイズの変更をともなう段取り替えの際に、電子部品実装装置の稼動効率の低下を極力抑えて、段取り替えをスムーズに遂行できる利点がある。
本発明の基板搬送路は４個のコンベアを備えており、それぞれの可動路を固定路に対して進退させることにより、実装対象基板のサイズに応じて固定路と可動路の幅を変更し、小形基板実装モード、大形基板実装モード、小形大形両基板実装モードの３つの実装モードを選択できるので、基板サイズの変更の対する運転の自由度を高く確保することができ、また基板サイズの変更をともなう段取り替えも遅滞なくスムーズに行うことができる。
また大形基板実装モードにおいて、基板位置基準となる固定路を基板搬送路の外側（部品供給部に近い側）にすることにより、移載ヘッドの電子部品実装に要する移動距離をより短くし、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
Ｍ３ 基板振り分け装置
Ｍ４ 電子部品実装装置
Ｐ１ 小形基板
Ｐ２ 大形基板
２１ 基板搬送路
２１Ａ 第１のコンベア
２１Ｂ 第２のコンベア
２１Ｃ 第３のコンベア
２１Ｄ 第４のコンベア
３０Ａ 第１の部品供給部
３０Ｂ 第２の部品供給部
４０Ａ 第１の移載ヘッド
４０Ｂ 第２の移載ヘッド

Claims (3)

  1. 基板搬送路と、この基板搬送路の両側部に配設された第１の部品供給部及び第２の部品供給部と、第１の部品供給部と第２の部品供給部に備えられた電子部品を前記基板搬送路に位置決めされた基板に移送搭載する第１の移載ヘッドおよび第２の移載ヘッドとを備え、
    前記基板搬送路は、互いに平行に並設された第１〜第４のコンベアから成り、この４個のコンベアのうち、両側部の２個のコンベアは外側基準内側可動コンベアであり、中央部の２個のコンベアは内側基準外側可動コンベアであり、
    前記４個のコンベアの基板搬送幅を等しくして、同一幅の４枚の小形基板に電子部品を実装する小形基板実装モードと、すべての可動コンベアを基板搬送路の中央部へ寄せて２個のコンベアで２枚の大形基板に電子部品を実装する大形基板実装モードと、４個のコンベアのうちの片側の２個のコンベアを小形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして２枚の小形基板に電子部品を実装するとともに、他側の外側基準内側可動コンベアの可動コンベアを中央部へ寄せて大形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして大形基板に電子部品を実装する大形小形両基板実装モードを選択的に行えるようにしたことを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 基板搬送路と、この基板搬送路の両側部に配設された第１の部品供給部及び第２の部品供給部と、第１の部品供給部と第２の部品供給部に備えられた電子部品を前記基板搬送路に位置決めされた基板に移送搭載する第１の移載ヘッドおよび第２の移載ヘッドとを備え、前記基板搬送路は、互いに平行に並設された第１〜第４のコンベアから成り、この４個のコンベアのうち、両側部の２個のコンベアは外側基準内側可動コンベアであり、中央部の２個のコンベアは内側基準外側可動コンベアである電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、
    前記４個のコンベアの基板搬送幅を等しくして、同一幅の４枚の小形基板に電子部品を実装する小形基板実装モードと、すべての可動コンベアを基板搬送路の中央部へ寄せて２個のコンベアで２枚の大形基板に電子部品を実装する大形基板実装モードと、４個のコンベアのうちの片側の２個のコンベアを小形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして２枚の小形基板に電子部品を実装するとともに、他側の外側基準内側可動コンベアの可動コンベアを中央部へ寄せて大形基板実装モードと同じ基板搬送幅にして大形基板に電子部品を実装する大形小形両基板実装モードを選択的に行えるようにしたことを特徴とする電子部品実装方法。
  3. 前記基板搬送路の上流側に基板の振り分け装置を備え、前記小形基板実装モードにおいて、この基板の振り分け装置は前記基板搬送路の前記部品供給部から遠い中央部のコンベア部よりも前記部品供給部に近い側部のコンベア部に優先して基板を供給することを特徴とする請求項２記載の電子部品実装方法。
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