JP5308433B2 - 部品実装装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の縁部に配置された複数の実装部位に部品を実装する部品実装装置および方法に関するものであり、例えば、液晶ディスプレイ用やプラズマディスプレイ用のガラス基板などの縁部に配置された複数の実装部位に、各種部品を実装するための部品実装装置及びその方法に関するものである。
液晶ディスプレイパネル(LCD)やプラズマディスプレイパネル(PDP)においては、そのガラス基板の縁部に設けられた実装部位に、TCP(Tape Carrier Package)部品、COF(Chip On Film)部品、COG(Chip On Glass)部品、TAB(Tape Automated Bonding)部品、フレキシブルプリント基板(FPC基板)、その他の電子部品、機械部品、光学部品などの部品を実装することでディスプレイ装置が製造されている。
従来、例えば、図31(a)、(b)に示すように、基板1の長辺側(ソース側)と短辺側(ゲート側)の2つの縁部2a、2b、若しくは3辺の縁部2a、2b、2cにそれぞれ複数配設された実装部位3に対して、部品5を実装する方法が知られている。具体的には、図31(a)、(b)に示すように、基板1が搬入されてくると、まず部品5の電極と電気的に接合するための電極が構成されている基板1の各実装部位3上に異方性導電材(以下、ACFと記す。)4を貼り付けるACF貼付工程を行い、次に基板1の縁部の各実装部位3に貼り付けられたACF4の上に部品供給手段より部品5を供給して装着する部品装着工程を行い、次に基板1の長辺側と短辺側の実装部位3にそれぞれ装着されている部品5に圧力と熱を加えることで部品5を圧着固定するとともに部品5の電極と基板1の電極とを電気的に接続する圧着工程を行うことで部品5を実装し、その後基板1を次工程の装置に向けて搬出する方法が知られている。
このような実装工程を実施する部品実装装置は、上記各工程を実施するACF貼付装置と、部品装着装置と、長辺と短辺の圧着装置と、これらの作業装置間で基板を搬送する搬送装置とを備えている。また、部品装着装置においては、搬送装置により搬送される基板を基板保持部により受け取って保持し、基板保持部が有する移動手段にて基板を水平方向に移動して、基板の各実装部位を所定の部品装着位置に位置決めし、部品供給装置から供給された部品を装着ヘッドにて部品装着位置で装着するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3781604号公報
しかしながら、特許文献1に記載された部品装着装置では、部品供給部が基板搬送方向と直交する姿勢の複数の供給リールを基板搬送方向に並列配置した構成とされているため、あるいは複数の部品供給トレイを基板搬送方向に並列配置した構成とされているため、部品供給装置の占有面積が大きくなって、装置構成をコンパクト化することができないという問題がある。
したがって、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、基板の縁部に配置された複数の実装部位に部品を実装する部品実装装置において、大型の基板に対しても作業効率良く部品を装着することができる部品実装装置及びその方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第1態様によれば、第1方向に沿って搬送された基板に対して実装部位に部品を実装し、その後第1方向に沿って基板を搬出する部品実装装置において、
部品供給位置に部品を順次供給する部品供給ユニットと、
部品供給位置に供給された部品を基板の実装部位に装着する部品装着ユニットとを備え、
部品供給ユニットは、キャリアテープに複数の部品が連続的に保持されたテープ状部品集合体を巻回した供給リールと、テープ状部品集合体より部品を取り出した後のキャリアテープを巻き取る巻取リールと、供給リールから巻取リールへと至るキャリアテープの走行経路の途中に配置されて、テープ状部品集合体より部品を順次取り出して部品供給位置に部品を供給する部品取出部とを備え、
部品供給ユニットにおいて、供給リールと巻取リールとが第1方向に沿った姿勢で配置され、複数の部品を保持するキャリアテープの表面に保護テープが積層された状態でテープ状部品集合体が供給リールに巻回されており、供給リールから部品取出部に至る間に剥離された保護テープを巻取る保護テープ回収リールをさらに備え、第1方向と直交する方向であって供給リールの幅方向である第2方向において保護テープ回収リールが供給リールに重なるように並列配置される、部品実装装置を提供する。
本発明の第2態様によれば、部品実装装置の架台に固定され、供給リールおよび保護テープ回収リールのいずれか一方のリールを、重なり位置と重なり解除位置との間で開閉動作可能に支持する支持部材をさらに備える、第1態様に記載の部品実装装置を提供する。
本発明の第3態様によれば、供給リールおよび保護テープ回収リールのいずれか一方のリールを回転駆動させる駆動装置が支持部材により支持され、支持部材を開動作させることで駆動装置が一方のリールとともに解除位置に位置される、第2態様に記載の部品実装装置を提供する。
本発明の第4態様によれば、供給リールおよび保護テープ回収リールの回転中心が同軸上に配置されている、第1から第3態様のいずれか1つに記載の部品実装装置を提供する。
本発明の第5態様によれば、第1方向に沿って搬送された基板に対して実装部位に部品を実装し、その後第1方向に沿って基板を搬出する部品実装方法であって、
複数の部品を連続的に保持するキャリアテープの表面に保護テープが積層されたテープ状部品集合体が巻回され、かつ第1方向に沿った姿勢で配置された供給リールより、第1方向に沿った姿勢で配置された巻取リールへと至る走行経路にテープ状部品集合体を供給し、
供給リールから、走行経路上に位置される部品取出部に至る間に、テープ状部品集合体より保護テープを剥離するとともに、第1方向と直交する方向であって供給リールの幅方向である第2方向において供給リールに重なるように並列配置された保護テープ回収リールに、剥離された保護テープを巻き取り、
部品取出部にて、保護テープが剥離された状態のテープ状部品集合体より部品を順次供給して、基板の実装部位に部品を実装する、部品実装方法を提供する。
本発明によれば、部品供給ユニットにおいて、供給リールと巻取リールとが基板の搬送方向である第1方向に沿った姿勢で配置されるとともに、第1方向と直交する第2方向において保護テープ回収リールが供給リールに重なるように並列配置される構成が採用されているため、第2方向正面視における装置サイズのコンパクト化を図ることができ、部品装着における作業効率を高めることができる。
本発明の第1実施形態の部品実装装置の全体概略構成を示す斜視図 第1実施形態の部品装着装置の全体構成を示す斜視図 第1実施形態の部品装着装置の要部構成を示す斜視図 第1実施形態の部品装着装置における動作工程の説明図 第1実施形態の部品装着装置における動作工程の説明図 第1実施形態の部品装着装置における動作工程の説明図 第1実施形態の部品装着装置における動作工程の説明図 第1実施形態の部品装着装置における動作工程の説明図 第1実施形態における部品装着装置の動作フロー図 本発明の第2実施形態の部品実装装置の全体概略構成を示す斜視図 第2実施形態の部品装着装置の全体構成を示す斜視図 第2実施形態の部品装着装置の要部構成を示す斜視図 垂直姿勢の基板に対する部品実装工程を示す斜視図 本発明の第3実施形態の部品装着装置の基本構成を示す斜視図 第3実施形態の基本構成を示す平面図 第3実施形態の全体概略構成を示す斜視図 第3実施形態の部品供給手段の斜視図 第3実施形態の全体概略構成を示す平面図 第3実施形態の要部構成を示す正面図 第3実施形態の動作工程を説明する側面図 第3実施形態における部品装着装置の動作フロー図 第3実施形態における部品装着装置の動作フロー図 本発明の第4実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す斜視図 第4実施形態の平面図 本発明の第5実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す斜視図 第5実施形態における部品供給手段を示す平面図 第5実施形態における部品供給手段と部品移載手段を示す正面図 本発明の第6実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す斜視図 第6実施形態における部品供給手段を示す平面図 第6実施形態の動作工程を説明する側面図 第6実施形態の回転板の平面図 本発明の第7実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す平面図 第7実施形態の動作工程を説明する側面図 第7実施形態の回転板の平面図 本発明の第8実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す斜視図 第8実施形態における部品供給手段を示す斜視図 本発明の第9実施形態の部品装着装置の全体概略構成を示す平面図 (a)は、2つの縁部にそれぞれ複数の実装部位を有する基板に対する部品実装工程を示す斜視図、(b)は、3つの縁部にそれぞれ複数の実装部位を有する基板に対する部品実装工程を示す斜視図 第5実施形態の変形例のリールの配置構成を示す模式斜視図(閉状態) 第5実施形態の変形例のリールの配置構成を示す模式斜視図(開状態) 第5実施形態の変形例のリールの配置構成を示す模式図(正面図) 第5実施形態の変形例のリールの配置構成を示す模式図(平面図)
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下、本発明を、LCDやPDPのガラス基板などの基板に、TCPやCOF、ICなどの部品を実装する部品実装装置に適用した各実施形態について、図1〜図31A、図31Bを参照して説明する。また、本発明の部品実装装置および部品実装方法は、基板に対して部品を実装する部品実装装置および方法の他に、基板に対して部品を装着する(すなわち、仮固定する)部品装着装置および方法に適用することができる。したがって、本発明において、「部品実装」とは、基板に対して部品を圧着等により固定するような場合、および基板に対して部品を仮固定するような場合を含むものであり、部品装着を含めた広義の意味を有する。
(第1実施形態)
まず、本発明の部品実装装置に係る第1の実施形態について、図1〜図5及び図31Aを参照して説明する。
本実施形態における実装対象である基板1は、図31に示すように、1辺が数100mm〜2000mm程度の長方形で、0.5〜0.7mm程度の厚さの2枚のガラス板を貼り合わせて構成されたガラス基板である。この基板1の1又は複数(図31(a)の図示例では2つ、図31(b)の図示例では3つ)の縁部2a、2bにおいて、一方のガラス板が突出され、その重ねた内側の表面に、多数の透明電極から成る接続電極が微細ピッチで配列された接続電極部が、間隔をあけて複数配置されており、この各接続電極部が、部品5が実装される基板1の実装部位3となっている。この基板1が部品実装装置10に搬入されると、搬送装置11にて水平姿勢で支持されて、基板1の板面に沿った一方向(X方向:第1方向)に搬送される。
部品実装装置10では、基板1が搬送装置11にてX方向に搬送される間に、基板1の縁部2a、2bに設けられている各実装部位3にACF4を貼り付けるACF貼付工程と、各実装部位3に貼付けられたACF4を介してTCPなどの部品5を加熱加圧して各実装部位3に装着する部品装着工程と、装着された部品5を部品装着工程よりも高い温度と圧力で加熱加圧し、基板1の接続電極と部品5の接続電極を互いに接続するとともにその状態でACF4を硬化させて部品5を基板1に固着する圧着工程とを順次経ることで、基板1の各実装部位3に部品5が実装され、部品5を実装された基板1が搬出される。なお、図31(a)では、長辺の縁部2aに装着された部品5の圧着(本圧着(ソース側))と、短辺の縁部2bに装着された部品5の圧着(本圧着(ゲート側))とを別の工程で行うようにしているが、単一の工程で両縁部2a、2bに装着された部品5の圧着を行うようにしても良い。
以上の実装工程を実行するため、部品実装装置10には、ACF貼付作業を行うACF貼付装置12と、部品装着作業を行う部品装着装置13と、基板1の長辺側の縁部2aと短辺側の縁部2bに対してそれぞれ部品の圧着作業を行う圧着装置14、15が、搬送装置11の基板1を搬送する基板搬送方向に沿うX方向に順に配設されている。なお、以下の説明では、ACF貼付装置12と部品装着装置13と圧着装置14、15に共通の要素を説明する際に、これらの装置を作業装置12〜15と総称することがある。
搬送装置11は、基板1を載置して両持支持する一対の支持アーム16a、16aを有する基板載置部16を各作業装置12〜15にそれぞれ対応して備えている。これら基板載置部16を駆動機構17にて基板搬送方向であるX方向に同期して往復移動させることで、搬送装置11により基板1を順次各作業装置12〜15に対して搬入・搬出することができる。
各作業装置12〜15には、搬送装置11から受け取った基板1の縁部2aまたは2bを、Y方向において搬送装置11とは反対側の位置に設定された所定の作業位置に位置決めする移動装置18が設けられている。移動装置18は、基板1の中央部を支持する基板保持部19と、基板保持部19をX方向と、それに直交するY方向(第2方向)と、垂直なZ方向と、Z軸回りのθ方向の移動及び位置決めを行う移動テーブル20とを備えている。この移動装置18により、基板1を基板保持部19上に保持し、基板1における2つの縁部2a、2bを順次各作業装置12〜15による所定の作業位置に位置決めすることができる。
ACF貼付装置12は、基板1の縁部2a又は2bの各実装部位3にそれぞれACF4を貼り付ける複数のACF貼付ユニット21を、移動装置18を間にして搬送装置11とはY方向反対側に配置して備えている。複数のACF貼付ユニット21は、リニアガイド22にて基板1の縁部2a又は2bに沿って個々に独立して移動・位置決め可能であり、さらにリニアモータ(図示せず)にてリニアガイド22上に配設された複数のACF貼付ユニット21を一体的に移動及び位置決めすることが可能とされている。
部品装着装置13は、基板1の縁部2a又は2bの各実装部位3に貼り付けられたACF4上に部品5を順次装着する部品装着手段23を、同じく移動装置18を間にして搬送装置11とはY方向反対側に配置して備えている。この部品装着手段23が、本発明の要部であり、詳細な構造については後述する。
圧着装置14、15は、それぞれ基板1の縁部2a又は2bの各実装部位3にACF4を介して装着された部品5をそれぞれ加熱加圧して圧着する複数の圧着ユニット24を、同じく移動装置18を間にして搬送装置11とはY方向反対側に配置して備えている。これら圧着ユニット24はリニアガイド25にて基板1の縁部2aに沿って個々に独立して移動・位置決め可能とされているとともに、リニアガイド25上に配設された複数の圧着ユニット24をリニアモータ(図示せず)にて一体的に移動及び位置決めすることが可能とされている。
次に、部品装着装置13の詳細構成を、図2、図3を参照して説明する。部品装着装置13において、部品装着手段23は、所定の作業位置に位置決めされた基板1の縁部2a又は2bの各実装部位3に対応する位置に順次移動し、一方の定点である部品受渡位置Rで部品を受け取り、他方の定点の部品装着位置Mで部品5を基板1の実装部位3に装着する部品装着ユニット26(図4D、図4E参照)と、所定の部品供給位置Sに部品5を供給する部品供給ユニット27(図4A〜図4C参照)と、部品供給ユニット27により部品供給位置Sに供給された部品5を部品装着ユニット26の部品受渡位置Rに移載する部品移載ユニット28(図4C〜図4E参照)とを備えている。
部品装着ユニット26は、第1の移動機構29(第1方向移動装置)にて基板1の搬送方向に沿うX方向に移動及び位置決め可能に構成され、所定の作業位置に位置決めされた基板1の縁部2a又は2bに配設されている基板搬送方向に沿う方向の複数の実装部位3のそれぞれに対応する位置に順次位置決めされる。この部品装着ユニット26には、基板1の下部側に、縁部2a、2bの実装部位3を基板下面側から支持する支持位置と下方に退避した退避位置との間で上下移動可能な石英等の透明部材から成る受け部材30と、実装部位3及び部品5のそれぞれの両側部の所定位置に設けられている位置マーク(図示せず)を透明な受け部材30を通して認識する一対の認識カメラ31とが配設され、基板1の上部側に、縁部2a、2bの各実装部位3に対して部品5を装着する装着手段32が配設されている。
部品装着ユニット26の装着手段32は、2軸ロボット33(第2方向移動装置)にてY方向とZ方向に移動及び位置決め可能な移動体34と、移動体34に取り付けられ、部品5を吸着保持して装着する装着ヘッド35とを備えている。移動体34は、部品移載ユニット28と所定の作業位置に位置決めされた基板1の実装部位3との間をY方向に往復移動し、かつ部品移載ユニット28から部品受渡位置Rで部品5を受け取って保持し、部品装着位置Mで部品5を実装部位3に装着する際にZ方向に昇降動作するように構成されている。装着ヘッド35は、吸着保持手段と加熱手段を備えて、基板1の縁部2a、2bの実装部位3対して加圧離間動作及び垂直軸心回りに回転可能に移動体34に装着されている。これにより、装着ヘッド35は、部品5を吸着保持し、精度良く位置補正し、基板1の実装部位3に加熱加圧して装着することができる。なお、本実施形態において、基板1の実装部位3の位置と部品装着位置Mとは、同じ位置となっている。
図2および図3に示すように、部品供給ユニット27は、基板1の搬送方向(X方向)に沿ってかつその周面が互いに対向して配設された一対の供給リール36a、36bと、それぞれの供給リール36a、36bの下方に平面視で重なるように間隔をあけて配設された巻取リール37a、37bと、供給リール36aと巻取リール37aの間、及び供給リール36bと巻取リール37bの間にそれぞれ配設された部品取出部38a、38bとからなる2つの部品供給手段39a、39bと、部品取出部38a又は38bにて取り出された部品5を所定の部品供給位置Sに移載する移載手段40とを備えている。
供給リール36aには、基板1の長辺側(ソース側)の縁部2aに実装する多数の部品5(5a)を長尺のキャリアテープtに収容して保持させたテープ状部品集合体Tが巻回され、供給リール36bには、基板1の短辺側(ゲート側)の縁部2bに実装する多数の部品5(5b)を長尺のキャリアテープtに保持させたテープ状部品集合体Tが巻回されている。これら供給リール36a、36bから引き出したテープ状部品集合体Tを部品取出部38a、38bにて打ち抜くことにより、各部品5(5a、5b)を取り出すことができる。このような構成により、本実施形態では、部品供給手段39a、39bにてソース側の部品5aとゲート側の部品5bを選択的に供給、すなわち、互いに異なる2種類の部品を選択的に供給することができる。
部品供給ユニット27の移載手段40は2軸ロボット装置にて構成される。具体的には、図4Aに示すように、移載ヘッド40aが部品取出部38a又は38bに向けて水平方向に出退動作して打ち抜かれた部品5(5a又は5b)を吸着保持した後、図4Bに示すように下向きに回動し、次に、図4Cに示すように、移載ヘッド40aが部品移載ユニット28の直上位置までY方向に移動した後、下降動作を行って所定の部品供給位置Sに部品5(5a又は5b)を供給するように、移載手段40は構成されている。
部品移載ユニット28は、部品供給ユニット27にてその部品供給位置Sに供給された部品5を吸着保持する部品保持部材41を、第2の移動機構42(保持部材移動装置)にて部品装着ユニット26とは独立して基板搬送方向に沿う方向のX方向に移動及び位置決め可能に構成されている。この第2の移動機構42は、軽量・コンパクトな部品保持部材41を移動させるものであるため、部品装着ユニット26を基板搬送方向に沿う方向のX方向に移動及び位置決めする第1の移動機構29よりも高速にて動作することができる。
次に、以上の構成の部品装着装置13による部品装着動作を図5の動作フロー図、図2、図3、図4A〜図4Eを参照して説明する。
部品供給ユニット27の左右一対の部品供給手段39a、39bの内いずれか一方において、次に供給すべき部品5a又は5bを保持したテープ状部品集合体Tの送り動作を行い(ステップS1)、次に部品取出部38a又は38bを動作させて部品5a又は5bを打ち抜いて取り出す。打ち抜いて取り出された部品5a又は5bは、移載手段40にて図4A〜図4Cに示すように部品供給位置Sに移載される(ステップS2)。
次に、部品供給位置Sに供給された部品5a又は5bは、予めその部品供給位置Sに位置されている部品移載ユニット28の部品保持部材41にて吸着保持され、この部品保持部材41が第2の移動機構42にて基板搬送方向に沿う方向のX方向に移動される。その後、部品装着ユニット26の装着ヘッド35に部品5a又は5bを受け渡す位置、すなわち、Y方向において基板1の縁部より離間された位置であり、かつ、基板1の複数の実装部位3のそれぞれに対応した位置である複数の部品受渡位置Rの中の1つの部品受渡位置Rに、部品5a又は5bを移動させる(ステップS3)。
部品装着ユニット26は、移動装置18にて、基板搬送方向に沿う方向のX方向の所定の作業位置に位置決めされた基板1の縁部2a又は2bに部品5a又は5bが装着される複数の実装部位3の中の1つの実装部位3に対応する部品受渡位置Rに、第1の移動機構29により予め移動されて位置決めされる。その後、部品移載ユニット28の部品保持部材41より部品受渡位置Rに位置決めされた部品5a又は5bが、部品装着ユニット26の装着ヘッド35に受け渡されて吸着保持される(ステップS4)。
次に、部品装着ユニット26において、図4Dに示すように部品5a又は5bを吸着保持した装着ヘッド35が2軸ロボット33にて部品装着位置Mに移動される。その後、基板1の実装部位3を基板下面側から受け部材30にて支持した状態で、装着ヘッド35が実装部位3に向けて加圧され、部品5a又は5bが実装部位3に装着される(ステップS5)。その後、図4Eに示すように装着ヘッド35が上方に離間動作するとともに、受け部材30が下方に離間動作し、部品装着ユニット26が次の実装部位3に対応する位置に移動する。
一方、ステップS4にて、部品受渡位置Rにおいて、部品5a又は5bを装着ヘッド35に受け渡した部品移載ユニット28の部品保持部材41は、その後、第2の移動機構42にて基板搬送方向に沿う方向のX方向に移動されて、部品供給位置Sに位置される。部品供給位置Sでは次の部品5a又は5bが供給されており、この次の部品5a又は5bが部品保持部材41により吸着保持されて、その後、吸着保持された次の部品5a又は5bが、次の実装部位3に対応する部品受渡位置Rに移動されて位置決めされる。すなわち、部品装着ユニット26において、ステップS4、S5が実行されている間に、部品供給ユニット27および部品装着ユニット26により、ステップS1〜S3が実行され、それぞれの実装位置3への部品5a又は5bの装着動作が繰り返される。
本第1実施形態の部品装着装置13によれば、その部品装着手段23において、部品供給ユニット27にて部品供給位置Sに供給された部品5a、5bを、部品移載ユニット28の部品保持部材41で保持して、X方向に沿って移動され、部品受渡位置Rに位置決めされる。この部品受渡位置Rは、移動装置18にて基板搬送方向に沿う方向の所定位置に位置決めされた基板1が有する複数の実装部位3の中において、次に装着動作が行われる1つの実装部位3に対して、Y方向に対応する位置として設定されている。この部品受渡位置Rにおいて、装着ヘッド35が部品5a、5bを受け取り、基板搬送方向に直交する方向であるY方向に移動して、部品装着位置Mにて実装部位3に部品5a、5bが装着される。したがって、基板1が固定された状態で部品装着ユニット26を各実装部位3に順次移動・位置決めすることができるため、高精度の位置決めを容易かつ短時間に行うことができる。また、部品装着ユニット26では装着ヘッド35が部品受渡位置Rと部品装着位置Mの2つの定点間を移動して装着するので、装着動作タクトを短くできる。さらに、装着ヘッド35の装着動作中に、部品移載ユニット28にて部品供給ユニット27の部品供給位置Sから部品装着ユニット26への部品受渡位置Rに、次の部品5a又は5bを受け渡すことができるため、部品装着における作業効率を高めることができる。
また、部品移載ユニット28の部品保持部材41が、部品供給位置Sと、基板搬送方向のX方向に沿って配設された基板1の複数の実装部位3のそれぞれに対応した部品受渡位置Rとの間を、第2の移動機構42にてX方向に往復移動するようにしている。そのため、部品保持部材41が基板1の搬送方向に沿うX方向に往復移動するという単純な動作にて、部品5a又は5bを部品供給位置Sから部品装着ユニット26への部品受渡位置Rに受け渡す部品移載動作を行うことができ、装置構成を複雑化することもない。
さらに、部品移載ユニット28において、第2の移動機構42による部品保持部材41の移動速度(すなわち、部品供給位置Sと部品受渡位置Rとの間の移動速度)が、第1の移動機構29による部品装着ユニット26の基板搬送方向の移動速度よりも高速に設定されている。そのため、高精度の位置決めが必要であるために低速でしか移動できない部品装着ユニット26が基板1の次の実装部位3に対応する位置に向けて移動する間に、シンプルで軽量な部品保持部材41を高速で基板搬送方向に移動して部品装着ユニット26に追い付くことができる。したがって、部品装着ユニット26の移動時間中又はその移動直後の停止時に部品5a、5bを装着ヘッド35に受け渡すことができ、装着動作タクトをさらに短縮することができる。
また、装着ヘッド35が部品移載ユニット28の部品保持部材41から部品5a又は5bを受け取る部品受渡位置Rと基板1の実装部位3との間を、部品装着ユニット26が基板搬送方向と直交するY方向に移動して、実装部位3に部品5a又は5bを装着するようにしている。したがって、装着ヘッド35がY方向に移動するという単純な動作にて部品受渡位置Rで受け取った部品5a又は5bを実装部位3に装着でき、装置構成を複雑化することなく、高速での部品装着を実現することができる。
また、部品供給ユニット27において、供給リール36a、36bと巻取リール37a、37bと部品取出部38a、38bとからなる一対の部品供給手段39a、39bを、基板搬送方向に沿うX方向に互いに対向して配置し、またその供給リール36a、36bの下方に平面視で重なるように巻取リール37a、37bを配置している。さらに、部品取出部38a、38bの間に配置した移載手段40にて部品5を所定の部品供給位置Sに移載するようにしている。これにより、部品供給ユニット27をY方向においてコンパクトに構成することができる。したがって、部品装着装置13の基板搬送方向における装置長さを短くすることができる。
以上のように、本第1実施形態によれば、各実装部位3に対する装着動作毎に基板1を、基板1の実装部位3に部品5a又は5bを実装する部品装着位置Mに移動させる必要がないため、特に、大型基板を対象とする場合に装置構成をコンパクトに構成できるとともに、上記のように短いタクトで装着作業を行うことができ、高い部品実装効率を確保できる。
なお、上述の説明では、基板1の縁部2a又は2b沿いの方向(すなわち、基板1の搬送方向)であるX方向(第1方向)に対して、直交するY方向(第2方向)に、部品装着ユニット26の装着手段32等が移動される場合を例として説明したが、第2方向は、第1方向と直交している場合のみに限られず、第1方向と交差する方向に設定されていれば良い。すなわち、第2方向が、第1方向と大略直交されているような場合であっても良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第2の実施形態について、図6〜図9を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成要素に対して同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
上記第1実施形態の部品実装装置10は、基板1を水平姿勢にした状態で搬送しながら、その実装部位3に部品5を実装する構成例を示したが、本第2実施形態の部品実装装置10では、基板1を水平面に対して実質的な垂直姿勢にした状態で搬送しながら、その実装部位3に部品5を実装するようにしている。
本第2実施形態の部品実装装置10では、図9に示すように、基板1を水平面に対する実質的な垂直姿勢で吸着保持してX方向に搬送しながら、基板1の各実装部位3上にACF4を貼り付けるACF貼付工程と、基板1の各実装部位3に貼り付けられたACF4の上に部品5を装着する部品装着工程と、基板1の長辺側と短辺側の実装部位3にそれぞれ装着されている部品5に圧力と熱を印加して圧着する圧着工程を順次行い、その後基板1を次工程の装置に向けて搬出するように、基板1の実質的な垂直姿勢が保持された状態にて、それぞれの工程が行われる。
図6に示すように、搬送装置11は、搬送経路構成部材51に沿って独立して往復移動可能な複数の基板搬送手段52を、各作業装置12〜15にそれぞれ対応して備えている。そして、基板搬送手段52は、基板1の搬入位置とそれぞれの作業装置12〜15に対向する位置と基板1の搬出位置との間で往復移動するように構成されている。
各基板搬送手段52には、基板1を実質的な垂直姿勢で吸着保持する搬送基板保持部53と、搬送基板保持部53を上下方向である垂直方向に移動及び位置決めする昇降装置54と、搬送基板保持部53で吸着保持した基板1を各作業装置12〜15に対して受け渡すように搬送基板保持部53を作業装置に向けて出退動作させる出退装置55と、搬送基板保持部53を水平軸心回りに少なくとも略90°往復回転する回転装置56とが設けられている。
また、各作業装置12〜15には、第1の実施形態の移動装置18に代えて、基板搬送手段52から受け渡された水平面に対する実質的な垂直姿勢の基板1をその縁部2a、2bの実装部位を少なくとも除く板面を吸着して保持する基板保持部57と、この基板保持部57で吸着保持した基板1を、基板搬送手段52から受け取った位置から下方の作業位置に移動させて位置決めし、作業後に基板搬送手段52に対する受け渡し位置に上昇させるように基板保持部57を昇降させる昇降装置58とが備えられている。
本第2実施形態の部品実装装置10は、第1実施形態に対して、各作業装置12〜15の内、ACF貼付装置12及び圧着装置14、15は、それらのACF貼付ユニット21及び圧着ユニット24がそれぞれ垂直姿勢で配設されている点が異なるだけで基本的な構成及び動作は実質的に同じである。
また、部品装着装置13も、図7、図8に示すように、部品5の装着方向が垂直となる点が異なるだけで基本的な構成及び動作は実質的に同じである。図7、図8に示すように、部品装着手段23において、その部品装着ユニット26の受け部材30は、基板保持部57にて水平面に対する実質的な垂直姿勢で作業位置に位置決めされた基板1の下側の縁部に背面側から対向するように位置されている。また、装着手段32は、基板1の下側の縁部の前面側で受け部材30に対向する位置と下方に配設された部品移載ユニット28との間を、装着ヘッド35が上下方向に移動するように構成されている。
部品供給ユニット27において、部品移載ユニット28の前部(図7および図8においてY方向手前側)に、一対の部品供給手段39a、39bがX方向に並列して配置されるとともに、それらの間に移載手段40が配置されている。部品供給手段39a、39bの部品取出部38a、38bにて取り出された部品5を移載手段40により部品移載ユニット28の前面に設定された部品供給位置Sに供給することができる。部品供給位置Sに供給された部品5は、部品移載ユニット28の部品保持部材41により吸着保持されて、部品受渡位置RまでX方向に移載される。
以上の構成の本第2実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、基板1を水平面に対する実質的な垂直姿勢にした状態で搬送と所要の実装作業を行うようにしているので、基板1を水平姿勢にした状態で搬送と実装作業を行う部品実装装置に比して、装置構成及びその設置面積を小さくできるので、特に大型の基板1の部品実装装置においては、設備コストを大幅に低減することができる。
また、基板1が水平面に対する実質的な垂直姿勢であるため、基板1を搬送中及び実装作業時に吸着保持している状態で、基板1にはその全面において、重力方向と直交しているため、厚さ方向に撓ませる、あるいは引き剥がすような力が殆ど作用することがない。そのため、基板1が例えば大型のディスプレイパネル用のガラス基板の場合であってもその表示機能に悪影響を与えるおそれがない。また、搬送装置11と部品装着装置13との間で基板1を水平面に対する実質的な垂直姿勢で受け渡し、部品装着装置13では基板1を水平面に対する実質的な垂直姿勢で受け取って下方の作業位置に位置決めし、基板1の下縁側の縁部の実装部位3を背面側から受け部材30にて支持して装着作業を行うようにしている。そのため、基板1が大型あるいは薄型でかつ面剛性が低いような場合であっても、基板1の自重が板面を撓ませるように作用しないようにすることができる。したがって、基板1の平面度を確保するための複雑な機構を設ける、あるいは基板1の平面度を確保するための動作を行うことなく、搬送中及び装着作業時に基板1の平面度を維持することができる。よって、小型の基板に比してその面剛性が低い大型あるいは薄型の基板1の縁部2a、2bに設けられている実装部位3に対して、簡単な装置構成にて高い位置精度で部品を装着することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第3の実施形態について、図10〜図18を参照して説明する。
本第3実施形態の部品実装装置の基本構成を示す図10、図11において、101は部品実装装置である。部品実装装置101は、第1と第2の部品供給ユニット102A、102Bと、第1と第2の部品移載ユニット103A、103Bと、部品装着ユニット104とを備えている。
第1と第2の部品供給ユニット102A、102Bは、架台105におけるその前に作業者Mが立つY方向の前面部に、X方向の中心に対して実質的に対称形に並列して配設されている。第1と第2の部品移載ユニット103A、103Bは、架台105の上面のY方向の前部に、X方向の中心に対して実質的に対称形で並列して配設されている。部品装着ユニット104は架台105の上面のY方向の後部に配設されている。また、架台105にはこれら部品供給ユニット102A、102Bと部品移載ユニット103A、103Bと部品装着ユニット104を動作制御する制御装置106が配設されている。
架台105のY方向の後部には、実装対象の基板110を基板搬送方向であるX方向に搬送して部品実装装置101に対して図10に矢印107a、107bで示すように、基板110を搬入・搬出する搬送手段(図示せず)と、部品実装装置101に搬入された基板110の1又は複数(図示例では3つ)の縁部111a〜111cをY方向の前方(作業者M側)に向け、部品装着作業を行う所定位置に位置決めする基板位置決め手段108(図16参照)とが配置されている。本第3実施形態における基板110は、1辺が数100mm〜2000mm程度の長方形で、0.5〜0.7mm程度の厚さの2枚のガラス板を貼り合わせて構成され、かつその縁部111a〜111cにおいて、一方のガラス板が突出され、その重ねた内側の表面に、多数の透明電極から成る接続電極が微細ピッチで並列された接続電極部が間隔をあけて複数配置されている。なお、各接続電極部が、部品113を装着するそれぞれの実装部位112となっている。
部品供給ユニット102A、102Bは、1つの所定位置に設定された部品供給位置S、または部品供給ユニット102A、102B毎に所定位置に設定された部品供給位置Sに部品113を供給するものである。本第3実施形態における部品供給ユニット102A、102Bの構成を、図12、図13を参照して説明する。
部品供給ユニット102A、102Bは、架台105の前面部の基板10の搬送方向に沿うX方向の中心に対して実質的に対称形を有しており、両者は基本的に同一の構成であるため、一括して説明する。部品113は、多数の部品113を長尺のキャリアテープtに収容して保持させたテープ状部品集合体Tの形態を有しており、キャリアテープtの表面を保護テープpで覆った状態で供給リール121に巻回されて供給される。部品供給ユニット102A、102Bにおいて、X方向に沿って配設された供給リール121からテープ状部品集合体Tを引き出すとともに、表面の保護テープpを剥離して、剥離された保護テープpがX方向に沿って配設された保護テープ回収リール122に巻取られる。その後、保護テープpが剥離されたテープ状部品集合体Tは部品取出部123に送給され、部品取出部123にて部品113を打ち抜いて取り出し、残りのキャリアテープtがX方向に沿って配設された巻取リール124に巻取られるような一連の動作が、部品供給ユニット102A、102Bにて行われる。
部品供給ユニット102A、102Bにおいて、供給リール121は架台105の前面部のX方向の中心から離れた位置の下部に配置されており、その上部に保護テープ回収リール122とガイドローラ125が配置されている。保護テープ回収リール122はX方向の中心に近い側に配置されており、ガイドローラ125はX方向の中心から遠ざかった側に互いに間隔をあけて配置されている。架台105の前面部の上部において、X方向の中心に近い位置に部品取出部123が配置されており、X方向の中心から遠ざかったガイドローラ125の上部位置にガイドローラ126が配置されており、部品取出部123よりX方向の中心に近い位置にガイドローラ127が配置されている。このような構成の部品供給ユニット102A、102Bにおいて、ガイドローラ126を経たテープ状部品集合体Tが部品取出部123に向けてX方向に沿って水平に走行し、部品取出部123から排出されたキャリアテープtがガイドローラ127を経て、部品取出部123の下部に配設された巻取リール124に巻き取られる。
部品取出部123は、下部の固定ダイ128と上部の可動ポンチ129とを備えており、可動ポンチ129にて上方からテープ状部品集合体Tを打ち抜くことにより、キャリアテープpから分離した部品113を、固定ダイ128を貫通して下方から部品移載ユニット103A、103Bにて取り出すことができる。
次に、部品移載ユニット103A、103Bについて説明する。図10〜図12及び図14〜図16に示すように、部品移載ユニット103A、103Bは、基板110の基板搬送方向に沿うX方向の中心に対して実質的に対称形を有しており、両者は基本的に同一の構成であるため、部品移載ユニット103A、103Bの構成を一括して説明する。部品移載ユニット103A、103Bは、部品供給位置Sに供給される複数の部品113を複数の部品保持部材131で順次保持し、水平移動して保持した部品113を基板搬送方向に沿って移動可能な任意の部品受渡位置Gに順次受渡すように構成されている。
具体的には、部品移載ユニット103A、103Bは、基板110の基板搬送方向であるX方向と、基板搬送方向に直交するY方向の2方向に移動及び位置決め可能な2軸ロボット132(保持部材移動装置)の可動体133に回転板134を設け、その回転板134の外周部に部品113を吸着保持する複数の部品保持部材131が昇降可能に配置されている。回転板134は、回転位置決め装置135にて部品保持部材131の配置ピッチ間隔で間欠回転可能に構成されている。2軸ロボット132は、架台105のX方向の略全長にわたって配設され、複数の部品移載ユニット103A、103Bに共通するX軸テーブル136と、部品移載ユニット103A、103B毎に別にX軸テーブル136上に配置されたY軸テーブル137、137とを備えており、可動体133をX、Y方向に移動及び位置決め可能に構成されている。また、それぞれの可動体133は、互いに相手側の部品移載ユニット103A、103Bに向けてオーバーハングして突出する形状を有しており、オーバーハングして突出した可動体133の先端部に回転位置決め装置135を介して回転板134が配置されている。このような構成により、部品移載ユニット103A、103Bのいずれか任意の回転板134における任意の部品保持部材131を、部品供給ユニット102A、102Bのいずれか任意の部品取出部123の下部の部品供給位置Sに位置させて、この部品保持部材131の昇降動作によって部品113を受け取って保持することが可能となっている。また、一方の部品移載ユニット103Aがいずれか任意の部品受渡位置Gにて、部品移載ユニット103Aの複数の部品保持部材131から順次部品113を部品装着ユニット104の装着ヘッド144に受け渡す動作と、第1の部品供給ユニット102A若しくは第2の部品供給ユニット102Bの部品取出部123から供給された部品113を、部品供給位置Sにて他方の部品移載ユニット103Bの複数の部品保持部材131に順次保持させる動作をと、並行して行うことが可能とされている。
次に、部品装着ユニット104について説明する。図10〜図12及び図14〜図16に示すように、部品装着ユニット104において、架台105の上面に配置された門型フレーム141により、架台105の上面の上方側においてX方向に沿うX軸テーブル142(第1方向移動装置)が構成されるとともに、X軸テーブル142の下部にY方向に沿うY軸テーブル143(第2方向移動装置)が備えられている。このX軸テーブル142およびY軸テーブル143により、所定の位置に位置決めされた基板110の基板搬送方向であるX方向に沿う基板110の縁部に沿って装着ヘッド144を移動させて、基板110の各実装部位112に対応する各実装作業位置(部品装着位置)に装着ヘッド144を順次位置決めすることができる。さらに、各実装部位112と、その実装部位112に対してY方向に離間された近傍位置に設定される各部品受渡位置Gとの間を、装着ヘッド144を往復移動させることができる。装着ヘッド144には、部品113を吸着保持する装着ツール145が昇降可能にかつ垂直なZ軸回りに回転可能に備えられている。装着ツール145は、部品受渡位置Gで部品113を受け取って上昇し、少なくともY軸方向に移動して、実装部位112の直上の位置である実装作業位置に移動され、回転位置を補正して下降し、実装部位112に部品113を装着するように構成されている。
また、所定位置に位置決めされた基板110の縁部111a〜111cの下部にX軸テーブル146が配置されている。X軸テーブル146にてX方向に移動・位置決め可能な可動部材147に実装部位112に部品113を装着する際に基板110の縁部111a〜111cを下方から支持するように支持位置と下方に退避した位置との間を昇降可能に下受け部材148が配置されている。さらに、基板110の実装部位112と部品113の位置を高精度に画像認識する認識カメラ149が備えられている。
基板位置決め手段108は、搬入された基板110を、X方向に位置決めするX軸テーブル151と、X軸テーブル151上に配設されて基板110の縁部111a〜111cを下受け部材148上に配置し、部品装着ユニット104により部品113が装着される部品装着位置と部品装着位置から退避した位置との間でY方向に移動させるY軸テーブル152と、Y軸テーブル152上に配設された回転位置決め手段153と、その上に配設された昇降装置154とを備え、基板110の実質的な中央部を吸着保持する基板保持部155をX、Y、Z、θ方向に移動及び位置決めすることができる。
次に、以上の構成の部品実装装置101により基板110の縁部111aに配置されている複数の実装部位112に部品113を装着する動作を、図17、図18に示す動作フローを用いて説明する。なお、以降に説明する部品実装装置101のそれぞれの動作は、制御装置106によりそれぞれの構成装置の動作を互いに関連付けながら統括的に制御することにより行われる。
まず、第1、第2の部品供給ユニット102A又は102Bと、第1、第2の部品移載ユニット103A又は103Bと、部品装着ユニット104とにより、基板110の縁部の複数の実装部位112に部品113を装着する動作を、図17の動作フロー図を参照して説明する。なお、以降の説明において、第1、第2の部品供給ユニット102Aおよび102Bを、いずれか一方に特定して言及しない場合には、部品供給ユニット102と称するものとし、同様に、第1、第2の部品移載ユニット103Aおよび103Bを、いずれか一方に特定して言及しない場合には、部品移載ユニット103と称するものとする。
基板110が部品実装装置101に搬入されると(ステップS101)、部品供給ユニット102の部品取出部123より必要な数の部品113を連続して取り出すとともに、部品移載ユニット103の回転板134を間欠回転させて各部品保持部材131に順次保持させる(ステップS102)。
次に、基板110の各実装部位112に部品113を実装するために部品装着ユニット104が、基板110の各実装部位112の近傍に設定されるそれぞれの部品受渡位置Gの中の1つの部品受渡位置Gに移動するのに追従して、部品移載ユニット103が移動し、部品移載ユニット103のそれぞれの部品保持部材131の中の1つの部品保持部材131を、上記1つの部品受渡位置Gに位置させる(ステップS103)。なお、それぞれの部品受渡位置Gは、基板搬送方向であるX方向に沿って配列されている。
次に、部品受渡位置Gにおいて、部品移載ユニット103の部品保持部材131から部品装着ユニット104が部品113を受け取り、その後、実装作業位置に向けてY方向に移動して、基板110の実装部位112に部品113を装着する(ステップS104)。基板110の縁部の全ての実装部位112に対して部品113の装着が終了するまでステップS103、S104の動作を繰り返す(ステップS105)。全ての実装部位112に対する部品112の装着が終了すると基板110を搬出する(ステップS106)。
この部品の装着動作は、基板110の1つの縁部111aに単一の種類の部品を装着する場合を一例として説明した。1つの部品移載ユニット103に設けられている部品保持部材131の数より少ない数の実装部位112が基板110の縁部111aに存在するような場合には、1つの部品供給ユニット102と部品移載ユニット103を使用して部品装着が行われる。
一方、基板110の長辺側(ソース側)の縁部111aと短辺側(ゲート側)の縁部111b又は111cにそれぞれ異なった部品を装着する場合には、第1と第2の部品供給ユニット102A、102Bにそれぞれ、ソース側とゲート側の部品113を多数保持したテープ状部品集合体Tを巻回した供給リール121を装着して置き、長辺側(ソース側)の縁部111aの各実装部位112に対して第1の部品供給ユニット102Aと第1の部品移載ユニット103Aと部品装着ユニット104を使用して上記装着動作にて部品113を順次装着する。その後、基板位置決め手段108にて基板110を回転させて短辺側(ゲート側)の縁部111b又は111cを部品装着位置に位置させ、この短辺側(ゲート側)の縁部111b又は111cの各実装部位112に対して第2の部品供給ユニット102Bと第2の部品移載ユニット103Bと部品装着ユニット104を使用して上記装着動作にて部品113を順次装着する。全ての実装部位112に対する部品113の装着が終了すると基板110を搬出する。
次に、基板110の長辺側(ソース側)の縁部111aに、部品移載ユニット103A、又は103Bに設けられている部品保持部材131の数より多い数の実装部位112が存在するような場合の部品装着動作について、図14と図18を参照して説明する。この場合、図14に示すように、縁部111aにおける実装部位112の配置領域を第1の実装領域114Aと第2の実装領域114Bに分割し、第1の実装領域114Aにおける複数の実装部位112に対する部品装着は第1の部品移載ユニット103Aを使用し、第2の実装領域114Bにおける複数の実装部位112に対する部品装着は第2の部品移載ユニット103Bを使用する。
部品装着動作を、図18の動作フロー図を参照して説明する。基板110が部品実装装置101に搬入されると(ステップS111)、第1の部品供給ユニット102Aの部品取出部123より必要な数の部品113を連続して取り出すとともに、第1の部品移載ユニット103Aの回転板134を間欠回転させて各部品保持部材31に順次保持させる(ステップS112)。
次に、基板110の第1の実装領域114Aの各実装部位112に部品113を実装するために、部品装着ユニット104が各実装部位112に対応する実装作業位置に順次移動する。この動作に追従して、第1の部品移載ユニット103Aが移動し、第1の部品移載ユニット103Aの部品保持部材131を、基板110の実装部位112の近傍に設定されている部品受渡位置Gに位置させる(ステップS113)。
次に、部品受渡位置Gに位置されている第1の部品移載ユニット103Aの部品保持部材131から部品装着ユニット104が部品113を受け取り、基板110の第1の実装領域114Aの実装部位112に部品113を装着する(ステップS114)。第1の実装領域114Aの全ての実装部位112に対して部品113の装着が終了するまでステップS113、S114の動作を繰り返す(ステップS115)。
ステップS112、S113、S114、S115を行う間に、少なくとも第1の部品供給ユニット102Aの部品取出部123より必要な数の部品113を連続して取り出すとともに、第2の部品移載ユニット103Bの回転板134を間欠回転させて各部品保持部134に順次保持させる(ステップS116)。その後、ステップS115の判定で第1の実装領域114Aの全ての実装部位112に対する部品113の装着が終了した判断されると、次に基板110の第2の実装領域114Bの各実装部位112に部品113を実装するために部品装着ユニット104が各実装部位112に対応する実装作業位置に順次移動する。この動作に追従して第2の部品移載ユニット103Bが移動し、第2の部品移載ユニット103Bの部品保持部材131を、基板110の実装部位112の近傍に設定される部品受渡位置Gに順次位置させる(ステップS117)。
次に、部品受渡位置Gの部品保持部材131から部品装着ユニット104が部品113を受け取り、基板110の第2の実装領域114Bの実装部位112に部品113を装着する(ステップS118)。第2の実装領域114Bの全ての実装部位112に対して部品113の装着が終了するまでステップS117、S118の動作を繰り返す(ステップS119)。そして、第2の実装領域114Bの全ての実装部位112に対する装着も終了すると基板110を搬出する(ステップS120)。
なお、図18の動作フロー図に示した例では、第1の部品供給ユニット102Aの部品113が無くなったときには、第2の部品供給ユニット102Bから部品113を供給し、その間に第1の部品供給ユニット102Aの供給リール121の交換を行うことを想定して、基板110の長辺側(ソース側)の縁部111aの実装部位112に装着する部品113を第1の部品供給ユニット102Aのみから供給する場合を一例として説明した。このような場合に代えて、部品113を何れの部品供給ユニット102A、102Bから供給するようにしてもよい。また、基板110の長辺側(ソース側)の縁部111aと短辺側(ゲート側)の縁部111b又は111cにそれぞれ異なった部品を装着する場合には、第1と第2の部品供給ユニット102A、102Bにてそれぞれソース側とゲート側の部品113を供給するようにして、上述と同様に部品装着動作を行うようにすれば良い。
本第3実施形態によれば、部品供給ユニット102A、102Bの供給リール121及び巻取リール124を基板110の搬送方向であるX方向に沿った姿勢で配置するとともにこれらのリール121、124間に部品取出部123を配置した構成が採用されている。したがって、テープ状部品集合体Tにおける部品113の収容量を多くして供給リール121の径が大きくなっても、部品供給ユニット102A、102BをX方向と直交するY方向(すなわち、供給リール121の幅方向)にコンパクトに構成できて、平面視での占有面積を小さくできる。また、部品113の装着動作時に、基板110を移動させるのではなく、基板110を所定位置に位置決めした状態(すなわち、その位置を固定した状態)で、基板110の各実装部位112に対応する実装作業位置に部品装着ユニット104を順次移動させて行うようにしているため、特に基板110が大型の場合に装置構成をコンパクト化することができる。
また、部品供給ユニット102A、102Bの部品取出部123で連続して取り出した部品113を部品移載ユニット103A、103Bの複数の部品保持部材131に順次保持させておいて、部品装着時に部品装着ユニット104を基板110の各実装部位112の配置位置に合わせて各実装作業位置に移動させるとともに、部品移載ユニット103A、103Bにより部品113を各部品受渡位置Gに順次受け渡す。さらに、部品装着ユニット104では、装着ヘッド144が基板搬送方向に沿う基板の実装部位112と、Y方向に離間して設定される部品受渡位置Gとの間の短距離を少なくともY方向に移動して実装部位112に部品113を装着する。したがって、基板110が大型であり、また、隣接する実装部位112の間隔が大きいような場合でも、各実装部位112に対する部品113の装着時間を短縮でき、大型の基板110に対しても作業効率良く部品装着することができる。
また、複数の部品供給ユニット102A、102Bと、複数の部品移載ユニット103A、103Bと、を基板搬送方向に隣接して配置させた構成が採用されている。このような構成により、何れか一方の部品移載ユニット103A(103B)に保持された部品113を、部品受渡位置Gにて部品装着ユニット104に受け渡して、部品装着ユニット104で各実装部位112に部品113を装着している間に、他方の部品移載ユニット103B(103A)に任意の部品供給ユニット102A、102Bから部品113を保持させることができる。したがって、部品113の装着作業効率を一層向上することができる。また、複数の部品供給ユニット102A、102Bから種類の異なる部品113を供給して、基板110の複数の縁部111a〜111cの実装部位112に異なる部品113を装着する場合にも、単一の部品実装装置101で装着することができる。
また、部品移載ユニット103A、103Bが、基板搬送方向であるX軸方向と、基板搬送方向に直交するY軸方向の2方向に移動及び位置決め可能な2軸ロボット132の可動体133に回転板134を設け、かつ回転板134は、その外周部に複数の部品保持部材131が装備されるとともに回転位置決め装置135にて部品保持部材131の配置ピッチ間隔で間欠回転可能に構成されている。このような構成により、コンパクトな構成で多くの部品保持部材131を装備させることができるとともに、回転板134の間欠回転によって複数の部品保持部材131を順次所定位置に短いタクトで配置させることができる。また、この回転板134と2軸ロボット132の組み合わせによって、各部品保持部材131を部品供給ユニット102A、102Bの部品取出部123の部品供給位置Sと部品装着ユニット104に対する部品受渡位置Gとに、短時間で位置決めすることができ、作業効率が向上する。
また、複数の部品移載ユニット103A、103Bは、その2軸ロボット132の可動体133が互いに相手側に向けてオーバーハングして突出する形状を有するとともに、可動体133の先端部に回転板134を配置させた構成が採用されている。このような構成において、一方の部品移載ユニット103Aが部品受渡位置Gにて、複数の部品保持部材131から順次部品113を部品装着ユニット104の装着ヘッド144に受け渡す動作と、部品供給ユニット102A、102Bの部品取出部123から取出した部品113を、部品供給位置Sにて他方の部品移載ユニット103Bの複数の部品保持部材131に順次保持する動作とを並行して行うことが可能とされている。したがって、一方の部品移載ユニット103Aから部品装着ユニット104に部品113を受け渡している状態で、他方の部品移載ユニット103Bにて一方の部品移載ユニット103Aとの干渉が防止されながら、部品供給ユニット102A、102Bの何れの部品取出部123から部品113を保持することが可能となる。よって、一方の部品移載ユニット103Aが部品113の装着動作に関わっている間に、他方の部品移載ユニット103Bに部品113を保持させることができ、作業効率を向上することができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第4の実施形態について、図19A、図19Bを参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する第3実施形態と同一の構成要素に対して同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
上記第3実施形態の部品実装装置101では、単一の部品装着ユニット104を備えるような構成を一例として説明したが、本第4実施形態では、第1の部品装着ユニット104Aと第2の部品装着ユニット104Bを備え、基板110の複数の実装領域114A、114bの各実装部位112に対して、それぞれ複数の部品装着ユニット104A、104Bにて同時に並行して部品113を装着するようにしている。具体的には、第1と第2の部品装着ユニット104A、104Bは、門型フレーム141とX軸テーブル142とを共用し、X軸テーブル146、Y軸テーブル143、装着ヘッド144、可動部147をそれぞれに備えた構成を有している。
本第4実施形態では、複数の実装領域114A、114Bに対して複数の部品装着ユニット104A、104Bにて同時並行して部品113を装着することができるため、部品装着作業の作業効率を一層向上することができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第5の実施形態について、図20〜図22を参照して説明する。
上記第3実施形態の部品実装装置101における第1、第2の部品供給ユニット102A、102Bでは、供給リール121を架台105のY方向の前方(作業者M側)である前面部の架台105のX方向の中心から離れる位置の下部に配置し、その上部側で架台105のX方向の中心に近い側に保護テープ回収リール122を配置した例について説明した。このような構成例に代えて、本第5実施形態では、保護テープ回収リール122を供給リール121に同一軸心状態でY方向において重なるように並列配置した構成が採用されている。このような構成において、供給リール121から引き出したテープ状部品集合体Tより剥離された保護テープpを1又は複数の斜めローラ161にてテープ幅方向(すなわちY方向)にシフトさせて、保護テープ回収リール122に巻き取ることができる。なお、このような1又は複数の斜めローラ161は、保護テープpの走行経路をテープ幅方向に変更させるテープ走行経路変更部160を構成している。
保護テープpはキャリアテープtにて保持されている部品113を上から覆って保護するものであるため、クッション性を有して厚さがあるため、保護テープ回収リール122と同等の大きなリール径を必要とする。そのため、供給リール121と保護テープ回収リール122を同一平面に配置すると、Y方向の正面視で架台105の前面部で大きなスペースを占めてしまう。本第5実施形態によれば、供給リール121と保護テープ回収リール122を同軸状に重ねて配置しているので、省スペースを図ることができ、第1と第2の部品供給ユニット102A、102Bのコンパクト化を図ることができる。
(第5実施形態の変形例)
ここで、第5実施形態の変形例に係る部品実装装置について、図32〜図35の模式図を用いて説明する。
図32、図34、および図35に示すように、本第5実施形態の変形例の部品実装装置では、第1、第2の部品供給ユニット102A、102B(102Aのみ図示する。)において、架台105のY方向の前方(作業者M側)である前面部に、供給リール121と保護テープ回収リール122とが例えば同軸状に重ねて配置した構成が採用されている点において、図20〜図22に示す上記第5実施形態と同様な構成を有している。ただし、本変形例では、Y方向に重ねて配置されている供給リール121と保護テープ回収リール122とのうち、保護テープ回収リール122を架台105のY方向の前方側において、開閉可能な構成としている点において、上記第5実施形態と異なる構成が採用されている。以下、上記第5実施形態と異なる構成を主として説明する。
架台105のY方向の前面部には、供給リール121が回転可能に取り付けられている。具体的には、図35に示すように、供給リール121を回転駆動する回転駆動モータ180が架台105の前面部に固定されており、回転駆動モータ180に連結された駆動軸181を介して、供給リール121が架台105の前面部に支持されている。
一方、保護テープ回収リール122は、架台105の前面部において、供給リール121と干渉しないように取り付けられた開閉アーム190(支持部材)により支持されている。具体的には、開閉アーム190は、架台105の前面部に固定された固定部材191と、固定部材191の端部において、回動可能に支持された回動部材192とにより構成されている。回動部材192の先端には、保護テープ回収リール122が回転可能に支持されている。さらに回動部材192には、保護テープ回収リール122を回転駆動する回転駆動モータ193が支持されており、回転駆動モータ193と保護テープ回収リール122とは、2個のプーリ194、195と、ベルト196とにより回転駆動力を伝達可能に連結されている。
このような構成において、供給リール121から引き出されたテープ状部品集合体Tより剥離された保護テープpは、複数のローラ182にてテープ幅方向(すなわちY方向)にシフトさせて、保護テープ回収リール122に巻き取ることができる。なお、このような複数のローラ182は、保護テープpの走行経路をテープ幅方向に変更させるテープ走行経路変更部を構成している。
また、図32に示す状態において、開閉アーム190の回動部材192を開動作させると、回動部材192は、例えば180度近く回動して、図33に示すように、2つのリール121、122の重なり状態を解除することができる。すなわち、開閉アーム190の回動部材192は、保護テープ回収リール122が供給リール121と重なる位置(図32参照)と、保護テープ回収リール122と供給リール121との重なりが解除される重なり解除位置(図33参照)との間で、回動することができ、2つのリール121、122の重なり状態を選択的に解除することができる。また、回動部材192自体に、回転駆動モータ193、2個のプーリ194、195、およびベルト196が支持されているため、回動部材192を回動させることで、これらの部材を保護テープ回収リール122とともに、供給リール121の前面側から移動させることができる。
このように本第5実施形態の変形例に構成によれば、架台105の前面部において、Y方向に重なるように供給リール121と保護テープ回収リール122とが配置されるような構成を採用して、Y方向正面視における装置サイズのコンパクト化を図りながら、供給リール121および保護テープ回収リール122のメンテナンス性を良好なものにすることができる。
また、開閉アーム190の回動部材192に回転駆動モータ193、2個のプーリ194、195、およびベルト196により構成される保護テープ回収リール122の駆動装置が支持されていることにより、開閉アーム190の開動作を行うことで、駆動装置のメンテナンス性が良好となる。ただし、保護テープ回収リール122の駆動装置を架台105の前面部に固定するような構成を採用しても良い。
また、架台105の前面部において、供給リール121と保護テープ回収リール122とが同軸上に配置されているような構成を例として説明したが、本変形例はこのような構成についてのみ限定されるものではない。架台105の前面部において、供給リール121と保護テープ回収リール122とが、少なくともY方向において重なる部分を有するように配置されているような構成であれば、本変形例による効果を得ることができる。
また、このように架台105の前面部において、供給リール121と保護テープ回収リール122とが、少なくともY方向において重なる部分を有するように配置されているような構成は、上記第1から第4実施形態のように各実装部位に対する部品の装着動作を行う際に基板側を固定した状態で、装着ヘッド側を水平移動させるような装置構成に限定して適用されるものではない。すなわち、従来の部品実装(装着)装置のように、各実装部位に対する部品の装着動作を行う際に基板側を水平移動させて、装着ヘッドと実装部位との位置決めを行うような装置構成に対して、架台105の前面部において、供給リール121と保護テープ回収リール122とが、少なくともY方向において重なる部分を有するように配置されているような部品供給ユニットの構成を適用することもできる。
(第6実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第6の実施形態について、図23〜図27A、図27Bを参照して説明する。上記第3〜第5実施形態においては、部品供給ユニット102A、102Bとしてテープ状部品供給体Tから部品113を取出して供給するようにした構成を一例として説明したが、本第6実施形態では、複数の部品113を並列配置して収容したトレイ171から部品113を供給するようにしたものである。
本第6実施形態における部品供給ユニット102A、102Bは、図23〜図25A、図25Bに示すように、部品113を収容した複数のトレイ171を段積み状態で収納する供給側トレイ収納部172と、部品113を供給した後の空のトレイ171を段積み状態で収納する回収側トレイ収納部173とが、基板搬送方向に沿うX方向に並列して備えている。供給側トレイ収納部172は、図25Aに示すように段積み状態のトレイ171を下方側から順次取り出して直下のトレイ供給位置に供給可能に構成され、回収側トレイ収納部173は、逆にその直下のトレイ回収位置のトレイ171を回収して下方側から段積み状態にして収納可能に構成されている。供給側トレイ収納部172の最下段のトレイ171は、供給側トレイ収納部172に設けられたシャッタ機構(図示せず)とトレイ載置部174の昇降動作によってトレイ載置部174に載置された状態で供給側トレイ収納部172の直下のトレイ供給位置に供給される。また、部品113が供給されて空になったトレイ171は、トレイ載置部174に載置された状態で回収側トレイ収納部173の直下のトレイ回収位置に位置され、トレイ載置部174の昇降動作と回収側トレイ収納部172に設けられたシャッタ機構(図示せず)によって回収側トレイ収納部172の最下段に回収される。
トレイ載置部174は、トレイ収納部172、173の並列方向に沿うX方向のX軸テーブル175aとそれと直交するY方向のY軸テーブル175bと水平面に対して垂直なZ軸テーブル175cからなる載置部移動手段175にて3次元方向に移動及び位置決め可能に構成され、トレイ171に収容された各部品113を所定の部品取出位置Pに順次位置させることが可能となっている。部品取出位置Pの直上には、吸着ヘッド176aにて部品113を吸着して上昇することでトレイ171から部品113を取り出す部品取出し手段176が備えられている。
部品取出し手段176から上向きで部品113を受け取り、上下に反転させて下向きに反転させ、部品供給位置Sで部品113を部品移載ユニット103A、103Bの部品保持部材131に移載する部品反転移載手段177がさらに備えられている。部品反転移載手段177は、部品取出し手段176の吸着ヘッド176aの上昇限位置の下部位置と、部品移載ユニット103A、103Bに対して部品113を供給する部品供給位置Sの上部位置との間で、基板搬送方向と直交するY方向に移動可能とされている。さらに、この部品反転移載手段177は、Y軸テーブル177aにてY方向に移動可能な移動体177bに上下方向に180度反転可能に部品113を吸着する吸着ヘッド177cを備えている。
本第6実施形態における部品供給ユニット102A、102Bによる部品供給位置Sへの部品113の供給動作を説明する。部品供給ユニット102A又は102Bの供給側トレイ収納部172の最下段のトレイ171を、トレイ供給位置に位置するトレイ載置部174上に受け取る。その状態で、載置部移動手段175にてトレイ171に収納された各部品113が部品取出位置Pに順次位置するようにトレイ載置部174を移動させ、部品取出し手段176にてその部品113を取り出し、部品反転移載手段177にて部品113を上下反転して部品供給位置Sに供給し、部品移載ユニット103A、103Bの各部品保持部材131に順次保持させるという動作を繰り返す。この動作の繰り返しにより、トレイ171に収納された部品113が、複数の部品保持部材131に連続的に保持される。トレイ載置部174上のトレイ171が空になると、トレイ載置部174を回収側トレイ収納部173の直下のトレイ回収位置に移動させ、回収側トレイ収納部173の最下段に回収する。以上の動作を繰り返すことで、トレイ171に収容された部品113を部品供給位置Sに供給する動作を自動的にかつ効率的に行うことができる。
なお、部品供給ユニット102A、102Bによって供給される部品113は、同一種類の部品であっても良いが、部品供給ユニット102Aは基板110のソース側の部品113を供給し、部品供給ユニット102Bは基板110のゲート側の部品113を供給するものとしても良い。このような構成とすることで、単一の部品実装装置101で基板110のソース側とゲート側の両方の部品113を装着できるようにすることができる。
図23〜図25A、図25Bに示した例では、部品供給ユニット102A、102Bの部品反転移載手段177と部品移載ユニット103A、103Bの部品保持部材131(図25B参照)が、部品113を1つずつ保持して移動するようにした構成を例として説明している。ただし、このような構成に代えて、図26、図27A、図27Bに示すように、部品反転移載手段177に複数の吸着ヘッド177cを装備させ、各吸着ヘッド177cにそれぞれ部品113を吸着保持したまま上下反転して部品供給位置Sに移動し、図27Bに示すように、各部品保持部材131にそれぞれ複数の部品113を保持させるようにすることもできる。
(第7実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第7の実施形態について、図28、図29を参照して説明する。上記第6実施形態においては、複数の部品供給ユニット102A、102Bに対して1つのトレイ載置部174と載置部移動手段175と部品取出し手段176と部品反転移載手段107を備えさせ、1つの部品供給位置Sで第1と第2の部品移載ユニット103A、103Bに部品113を供給するような構成を例として説明した。このような構成に代えて、本第7実施形態では、部品供給ユニット102Aと102Bにおいてそれぞれ、トレイ載置部174と載置部移動手段175と部品取出し手段176と部品反転移載手段107を備えさせ、第3実施形態と同様に、各部品供給ユニット102A、102Bごとに設定した部品供給位置Sにそれぞれ部品113を供給するように構成されている。このような構成では、特に多くの実装部位112を有する大型の基板に対して、効率的な部品装着を行うことができる。
(第8実施形態)
次に、本発明の部品実装装置に係る第8の実施形態について、図30を参照して説明する。以上の第3〜第7実施形態においては、第1、第2の部品移載ユニット103A、103Bとして、2軸ロボット132の可動体133に回転板134を備えさせ、回転板134の外周部に複数の部品保持部材131を装備させた構成例について説明した。本第8実施形態では、2軸ロボット132の可動体133に、複数の部品113をマトリックス状に整列させた状態で保持可能な保持板138を備えさせ、部品供給位置Sで供給される部品113を保持板138上にマトリックス状に整列させた状態で保持し、2軸ロボット132にて保持板138上に保持されている各部品113を部品受渡位置Gに順次位置させ、部品装着ユニット104に受け渡すように構成されている。
このような第8実施形態の構成によれば、部品供給ユニット102A、102Bから供給された複数の部品113を、第1、第2の部品移載ユニット103A、103Bの保持板138に保持させて、部品受渡位置Gに順次位置させ、部品装着ユニット104に受け渡すことができる。したがって、効率的な部品装着を行うことができる。また、保持板138は、部品113をマトリックス状に整列配置させることができるため、よりコンパクトな形状とすることができる。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
2009年1月8日に出願された日本国特許出願No.2009−002320号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容、2009年1月26日に出願された日本国特許出願No.2009−014760号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容、ならびに、2009年3月23日に出願された日本国特許出願No.2009−069627号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (5)

  1. 第1方向に沿って搬送された基板に対して実装部位に部品を実装し、その後第1方向に沿って基板を搬出する部品実装装置において、
    部品供給位置に部品を順次供給する部品供給ユニットと、
    部品供給位置に供給された部品を基板の実装部位に装着する部品装着ユニットとを備え、
    部品供給ユニットは、キャリアテープに複数の部品が連続的に保持されたテープ状部品集合体を巻回した供給リールと、テープ状部品集合体より部品を取り出した後のキャリアテープを巻き取る巻取リールと、供給リールから巻取リールへと至るキャリアテープの走行経路の途中に配置されて、テープ状部品集合体より部品を順次取り出して部品供給位置に部品を供給する部品取出部とを備え、
    部品供給ユニットにおいて、供給リールと巻取リールとが第1方向に沿った姿勢で配置され、複数の部品を保持するキャリアテープの表面に保護テープが積層された状態でテープ状部品集合体が供給リールに巻回されており、供給リールから部品取出部に至る間に剥離された保護テープを巻取る保護テープ回収リールをさらに備え、第1方向と直交する方向であって供給リールの幅方向である第2方向において保護テープ回収リールが供給リールに重なるように並列配置される、部品実装装置。
  2. 部品実装装置の架台に固定され、供給リールおよび保護テープ回収リールのいずれか一方のリールを、重なり位置と重なり解除位置との間で開閉動作可能に支持する支持部材をさらに備える、請求項1に記載の部品実装装置。
  3. 供給リールおよび保護テープ回収リールのいずれか一方のリールを回転駆動させる駆動装置が支持部材により支持され、支持部材を開動作させることで駆動装置が一方のリールとともに解除位置に位置される、請求項2に記載の部品実装装置。
  4. 供給リールおよび保護テープ回収リールの回転中心が同軸上に配置されている、請求項1から3のいずれか1つに記載の部品実装装置。
  5. 第1方向に沿って搬送された基板に対して実装部位に部品を実装し、その後第1方向に沿って基板を搬出する部品実装方法であって、
    複数の部品を連続的に保持するキャリアテープの表面に保護テープが積層されたテープ状部品集合体が巻回され、かつ第1方向に沿った姿勢で配置された供給リールより、第1方向に沿った姿勢で配置された巻取リールへと至る走行経路にテープ状部品集合体を供給し、
    供給リールから、走行経路上に位置される部品取出部に至る間に、テープ状部品集合体より保護テープを剥離するとともに、第1方向と直交する方向であって供給リールの幅方向である第2方向において供給リールに重なるように並列配置された保護テープ回収リールに、剥離された保護テープを巻き取り、
    部品取出部にて、保護テープが剥離された状態のテープ状部品集合体より部品を順次供給して、基板の実装部位に部品を実装する、部品実装方法。
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