JP5352174B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置に係り、特に、ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いてピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置のヘッドを駆動する機構に関する。

図１に例示する如く、図のＸ方向に基板８を搬送するための一対の基板搬送レール１２の手前に設けられたテープフィーダ等の電子部品供給装置１４から電子部品をピックアップして、基板８に搭載する電子部品実装装置（マウンタとも称する）１０が知られている。図において、１６は電子部品供給装置１４から基板８上に部品を移載するためのヘッド、１８は、該ヘッド１６をＸ軸座標方向に移動して位置決めするためのＸ駆動部、２０は、該Ｘ駆動部１８ごとヘッド１６をＹ軸座標方向に移動して位置決めするためのＹ駆動部、２２は、電子部品を吸着してピックアップするための、ヘッド１６に装着されるノズル、２４は、基板８のマーク等を上方から撮影するための、同じくヘッド１６に装着される基板認識カメラ、２６は、ノズル２２に吸着された電子部品等を下方から撮影するための部品認識カメラである。

このようなマウンタのヘッド１６を駆動する機構は、特許文献１の図１に示されているように、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール上に、ヘッドユニット支持部材を配置し、該ヘッドユニット支持部材に設けられたＸ軸ガイド部材とＸ軸サーボモータとＸ軸ボールねじ軸とにより、ヘッドユニットのＸ方向への位置制御を行なうと共に、一対の固定レールと片側の固定レールに設けられた１個のＹ軸サーボモータと１個のＹ軸ボールねじとにより、ヘッドユニット支持部材ごと、ヘッドユニットのＹ軸方向への位置制御を行なう構造となっている。

又、特許文献２では、その図３に示される如く、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レールのそれぞれにＹ軸サーボモータとＹ軸ボールねじ軸とを設け、Ｘ軸を構成するヘッドユニット支持部材の両端部を該一対のＹ軸サーボモータにより駆動する構造となっている。

特開平９−２９８３９４号公報（図１） 特許第３８８３６７４号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に示される従来のマウンタの構成においては、Ｙ軸サーボモータがヘッドユニットのＹ軸方向位置制御を行うためには、ヘッドユニット支持部材とＸ軸ガイド部材とＸ軸サーボモータとＸ軸ボールねじ軸とから構成されるＸ軸制御機構と、ヘッドユニットとを一体として駆動することになる。従って、片側のＹ軸固定レールに設けられた１個のＹ軸モータは、ヘッドユニットの質量に加え、Ｘ軸制御機構の質量を同時に位置決め制御する能力が必要となる。また、Ｘ軸方向のヘッドユニット支持部材は、Ｙ軸方向の一対の固定レール上に配置されているが、Ｙ軸サーボモータとＹ軸ボールねじ軸は片側の固定レールだけに設けられており、ヘッドユニット支持部材上にあるヘッドユニットのＸ軸方向の位置が、Ｙ軸ボールねじ軸とは反対側にある場合は、位置精度が低下してしまう問題がある。

一方、特許文献２では、Ｘ軸の両端部にＹ軸サーボモータが設けられているので、特許文献１の構成に比べ、Ｙ軸モータは半分の能力で制御が可能である。更に、Ｘ軸を構成するヘッドユニット支持部材の両端部を位置制御しているので、ヘッドユニットがＸ軸上のどちらの側にあっても、特許文献１の構成に比べ位置精度の低下が抑えられる。しかしながら、制御軸数はＸ軸１つ、Ｙ軸２つとなり、合計３軸を制御する必要があり、制御が複雑となるという問題を有していた。

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、簡単な構成でヘッドを高精度に位置制御できるようにすることを課題とする。

本発明は、ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いて、電子部品供給装置からピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置において、前記ヘッドの、電子部品供給装置配列方向と同じＸ方向に直線状に配列された複数のノズルと、フレームに設けられた共通のガイドレールによりＸ方向に案内される、Ｘ方向に一対設けられたベースと、該一対のベースと前記ヘッドを連結するための、上下一対の平行リンク機構と、前記一対のベースを互いに独立に駆動するための一対の駆動機構とを備え、前記一対のベースを共にＸ方向に移動することで前記ヘッドのＸ方向の位置を制御し、前記一対のベースの間隔を変えることで、前記ヘッドの、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置を制御するようにして、前記課題を解決したものである。
ここで、前記上下一対の平行リンク機構を、上下対称な８本のアームで構成することができる。
又、前記上下対称な８本のアームの一部を省略することができる。
更に、前記一対の駆動機構を、前記ベースに対してＸ方向の同一側に設けることができる。

本発明によれば、電子部品供給装置配列方向と同じＸ方向に一対設けられたベースのＸ方向の座標を独立して制御することで、ノズルのＸ方向と、これと直交するＹ方向の位置制御ができるので、駆動モータが２個でＸ、Ｙ両方向の位置制御が可能である。又、一対のベースは、Ｘ方向のフレームに設けられた共通のガイドレールにより、Ｘ方向に案内されているので、Ｘ方向のどの位置にあってもＹ方向への誤差は発生しない。更に、一対のベースのＸ方向の座標を独立して制御することで、ノズルのＸ方向とＹ方向の位置制御ができるので、Ｘ方向のフレームをベースフレームに固定することができ、剛性の高いフレームとして、高精度のガイド機構を実現できる。又、ヘッドをＸ方向へ移動する場合は、２つのモータで駆動することができるので、出力の小さいモータで構成することができる。更に、一対のベースを同一のガイドレールで案内する構成でも、ノズルのＸ方向とＹ方向の位置制御ができるので、簡単な構造で高精度のガイド機構を構成することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態の構成を図２（Ａ）（リンク機構を伸ばした状態の平面図）、図２（Ｂ）（同じく縮めた状態の平面図）、図３（図２の下方から見た正面図）、図４（図２の右方向から見た側面図）及び図５（要部拡大平面図）に示す。

図において、６は、電子部品供給装置１４の吸着位置に供給された電子部品、２２ａは第１のノズル、２２ｂは第２のノズル、２２ｃは第３のノズル、３０はピックアップユニット、３２はノズル昇降ねじ、３４はノズル昇降モータ、３６は、使用しないノズル２２を保管するためのノズルストック部、４０は、マウンタ１０のベースフレーム、４２は、Ｘ軸フレーム、４４はＸ軸フレーム支柱、５０はヘッド右軸（図５参照）、５２はヘッド左軸（図５参照）、５８は上下一対のガイドレール、６０は右ベース、６２は右ベースガイド、６４は右ベース駆動モータ、６６は右ベース駆動ねじ、６８は上下一対の第１のヘッド右アーム、６９は第１のヘッド右アーム軸、７０は上下一対の第２のヘッド右アーム、７１は第２のヘッド右アーム軸、７２は右ベース駆動ねじナット、８０は左ベース、８２は左ベースガイド、８４は左ベース駆動モータ、８６は左ベース駆動ねじ、８８は上下一対の第１のヘッド左アーム、８９は第１のヘッド左アーム軸、９０は上下一対の第２のヘッド左アーム、９１は第２のヘッド左アーム軸、Ｘ1は、右ベース６０と左ベース８０とのＸ方向の距離、Ｘ2は、ヘッド右軸５０中心から第１のノズル２２ａまでのＸ方向の距離、Ｙ1は、第１のヘッド右アーム軸６９からヘッド右軸５０までのＹ方向の距離、Ｙ2は、ヘッド右軸５０から第１のノズル２２ａまでのＹ方向の距離、Ｋは、各ノズル２２ａ・２２ｂ・２２ｃ間のＸ方向の間隔であり、Ｘ2、Ｙ2、Ｋは固定値である。

以上のように、ベースフレーム４０上に基板搬送レール１２と電子部品供給装置１４とノズルストック部２２とを備えたマウンタ１０において、ベースフレーム４０に固定されたＸ軸フレーム４２に沿って、ヘッド１６をＸ方向とＹ方向に位置制御し、基板８上と電子部品吸着位置とノズルストック部３６の間をヘッド１６が移動可能な構成となっている。ノズル２２はノズル昇降モータ３４により吸着動作と搭載動作が行える。

右ベース６０のガイド６２と左ベース８０のガイド８２とは、上下各１本のガイドレール５８により案内されており、右ベース６０は、右ベース駆動モータ６４と右ベース駆動ねじ６６と右ベース駆動ねじナット７２とにより、Ｘ軸フレーム４２上をＸ方向へ位置制御されている。左ベース８０は、左ベース駆動モータ８４と左ベース駆動ねじ８６と左ベース駆動ねじナット９２とにより、Ｘ軸フレーム４２上をＸ方向へ位置制御されている。

ヘッド１６と右ベース６０とは、第１及び第２のヘッド右アーム６８、７０よりなる平行リンクで連結され、ヘッド１６と左ベース８０とは、第１及び第２のヘッド左アーム８８、９０よりなる平行リンクで連結されている。

右ベース６０と左ベース８０とは、同一のガイドレール５８上をＸ方向に案内されており、各駆動モータ６４、８４によりＸ方向にだけ移動する。ヘッド１６と右ベース６０と左ベース８０との関係は、図５に示すように、右ベース６０と左ベース８０との距離Ｘ₁に応じて、ヘッド１６のＹ方向の座標Ｙ₁が拘束される構造となっている。Ｙ₁とＸ₁とは次式（１）の関係で決定される。
Ｙ₁ ²＋（Ｘ₁／２）²＝Ｌ² …（１）
ここで、Ｌは、平行リンク機構を構成するヘッドアーム６８、７０、８８、９０の長さである。

又、第１のノズル２２ａの座標（Ｘ_a、Ｙ_a）と第１ヘッド右アーム軸６９の座標（Ｘ₆₉、Ｙ₆₉）とは次式の関係にある。
Ｘ_a＝Ｘ₆₉−（Ｘ₁／２）−Ｘ₂ …（２）
Ｙ_a＝Ｙ₆₉−Ｙ₁−Ｙ₂ …（３）
ここで、Ｘ₁は、第１のヘッド右アーム軸６９のＸ座標Ｘ₆₉と第１のヘッド左アーム軸８９のＸ座標Ｘ₈₉とにより決定され、次式の関係にある。
Ｘ₁＝Ｘ₆₉−Ｘ₈₉ …（４）

よって、Ｘ_a、Ｙ_aは、次式で表される。
Ｘ_a＝Ｘ₆₉−（Ｘ₆₉−Ｘ₈₉）／２−Ｘ₂
＝（Ｘ₆₉＋Ｘ₈₉）／２−Ｘ₂ …（５）
Ｙ_a＝Ｙ₆₉−√［Ｌ²−｛（Ｘ₆₉−Ｘ₈₉）／２｝²］−Ｙ₂ …（６）

又、第２のノズル２２ｂの座標（Ｘ_b、Ｙ_a）、第３のノズル２２ｃの座標（Ｘ_c、Ｙ_a）
におけるＸ_bとＸ_cとは、「Ｘ_b＝Ｘ_a−Ｋ」、「Ｘ_c＝Ｘ_a−２Ｋ」となる。
以上のように、ノズル２２の位置は右ベース６０と左ベース８０とのＸ方向の位置（Ｘ₆₉、Ｘ₈₉）を制御することによって決定することができる。

本実施形態においては、平行リンク機構を上下８本のアーム６８、７０、８８、９０で構成しているので、剛性が高い。

なお平行リンク機構の構成はこれに限定されず、図６に示す第２実施形態のように、例えば左ベース８０の第１のヘッド左アーム８８を省略して、左ベース８０とヘッド１６を上下一対の第２のヘッド左アーム９０のみで連結することもできる。

本実施形態によれば、構成が簡略である。

なお図においては、わかりやすくするため、右ベース駆動モータ６４と左ベース駆動モータ８４がＸ軸の両側に設けられていたが、ボールねじの熱膨張を揃えるために、同一側に設ける方が好ましい。

又、前記実施形態においては、左右のベースをボールねじにより駆動していたが、ベルトやリニヤモータ等、他の手段で駆動しても良い。

本発明が適用される電子部品実装装置の全体構成を示す、一部を切り替えて示す斜視図 本発明の第１実施形態における（Ａ）リンク機構を伸ばした状態及び（Ｂ）リンク機構を縮めた状態を示す平面図 図２の下方から見た正面図 図２の右方から見た側面図 第１実施形態のリンク機構の要部を示す拡大平面図 第２実施形態のリンク機構の要部を示す拡大平面図

符号の説明

６…電子部品
８…基板
１０…電子部品実装装置（マウンタ）
１２…基板搬送レール
１４…電子部品供給装置
１６…ヘッド
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…ノズル
３６…ノズルストック部
４０…ベースフレーム
４２…Ｘ軸フレーム
５８…ガイドレール
６０…右ベース
６２…右ベースガイド
６４…右ベース駆動モータ
６６…右ベース駆動ねじ
６８、７０…ヘッド右アーム
７２…右ベース駆動ねじナット
８０…左ベース
８２…左ベースガイド
８４…左ベース駆動モータ
８６…左ベース駆動ねじ
８８、９０…ヘッド左アーム
９２…左ベース駆動ねじナット

Claims (4)

1. ＸＹ方向に移動自在とされたヘッドに保持されたノズルを用いて、電子部品供給装置からピックアップした電子部品を基板に搭載するための電子部品実装装置において、
   前記ヘッドの、電子部品供給装置配列方向と同じＸ方向に直線状に配列された複数のノズルと、
   フレームに設けられた共通のガイドレールによりＸ方向に案内される、Ｘ方向に一対設けられたベースと、
   該一対のベースと前記ヘッドを連結するための、上下一対の平行リンク機構と、
   前記一対のベースを互いに独立に駆動するための一対の駆動機構とを備え、
   前記一対のベースを共にＸ方向に移動することで前記ヘッドのＸ方向の位置を制御し、前記一対のベースの間隔を変えることで、前記ヘッドの、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置を制御するようにしたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記上下一対の平行リンク機構が、上下対称な８本のアームで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記上下対称な８本のアームの一部が省略されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品実装装置。
4. 前記一対の駆動機構が、前記ベースに対してＸ方向の同一側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品実装装置。

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