JP5997927B2 - 装着作業機 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に装着される装着部品を吸着保持した吸着ノズルから装着部品を除去するための部品除去装置を備えた装着作業機に関するものである。

回路基板に装着部品が装着される際には、装着部品を吸着保持する吸着ノズルを用いて装着作業が実行されることが多くあり、吸着ノズルによって保持された装着部品を、回路基板上の所定の位置において離脱することで、装着部品が回路基板に装着される。しかし、稀に、装着部品が吸着ノズルの吸引口に張り付いて、吸着ノズルに保持された装着部品を離脱させることができない場合がある。このような場合に備えて、装着作業機には、下記特許文献に記載されているように、吸着ノズルの先端部を清掃することで、吸着ノズルに保持された電子部品を除去可能な部品除去装置が設けられているものがある。

特許第３１３２３０５号公報 特開２００８−３１１５４９号公報 特開２００３−１７９３９９号公報

上記特許文献に記載の部品除去装置では、ブラシによって吸着ノズルの先端部が清掃されることで、その先端部において保持されている装着部品が、ブラシによって弾かれるようになっており、吸着ノズルに保持された装着部品が除去されるようになっている。ただし、吸着ノズルに保持されている装着部品が、ブラシによって弾かれることで、予期せぬ場所、具体的には、例えば、回路基板等に装着部品が弾き飛ばされる虞があり、好ましくない。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、吸着ノズルから装着部品を除去するとともに、その除去された装着部品を、確実に所定の位置に廃棄することが可能な部品除去装置を備えた装着作業機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の装着作業機は、ベース上に設けられ、回路基板を搬送する基板搬送装置と、回路基板に装着される装着部品を吸着保持する吸着ノズルを有し、回路基板に対する装着作業を行う作業ヘッドと、その作業ヘッドを前記ベース上の任意の位置に移動させる移動装置と、互いの先端部を接触、若しくは、接近させた状態で配設された１対のブラシを有し、装着部品を吸着保持した前記吸着ノズルから装着部品を除去するための部品除去装置と、前記移動装置の作動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記吸着ノズルの先端部が、前記部品除去装置の側方から前記１対のブラシの間に入り込み、前記１対のブラシの間に位置した状態で上昇し、前記吸着ノズルの先端部が前記１対のブラシの間を通過するように、前記移動装置の作動を制御する部品除去部を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の装着作業機は、請求項１に記載の装着作業機において、前記１対のブラシが、それぞれ、導電性の素材により成形されたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の装着作業機は、請求項１または請求項２に記載の装着作業機において、前記１対のブラシが、互いの先端部を接触させた状態で配設されたことを特徴とする。

請求項１に記載の装着作業機において、部品除去装置は、１対のブラシを備えており、それら１対のブラシのが、互いの先端部を接触、若しくは接近させた状態で配設されている。このため、装着部品を先端部に保持した状態の吸着ノズルの先端部を、１対のブラシの間を通過させることで、吸着ノズルから装着部品を除去するとともに、吸着ノズルから除去された電子部品を、１対のブラシの間に落下させることが可能となる。したがって、請求項１に記載の装着作業機によれば、吸着ノズルから装着部品を除去するとともに、その除去された装着部品を、確実に所定の位置に廃棄することが可能となる。また、請求項１に記載の装着作業機では、吸着ノズルを有する作業ヘッドが移動装置によって、任意の位置に移動可能とされており、その移動装置の作動を制御することで、吸着ノズルの先端部が１対のブラシの間を通過させられる。これにより、吸着ノズルから装着部品を除去するとともに、その除去された装着部品を、確実に所定の位置に廃棄することが可能となる。また、請求項４に記載の装着作業機では、作業ヘッドを移動装置によって移動させることで、装着部品の除去作業が行われるため、部品除去装置には、電磁モータ等のアクチュエータを設ける必要はない。このため、部品除去装置の構造を相当簡素化することが可能となり、部品除去装置の低価格化を図ることが可能となる。されに、請求項１に記載の装着作業機では、吸着ノズルの先端部が、部品除去装置の側方から１対のブラシの間に入り込み、１対のブラシの間に位置した状態で上昇するように、移動装置の作動が制御される。これにより、除去された装着部品を、１対のブラシの間の真下に落下させることが可能となり、確実に所定の位置に廃棄することが可能となる。

また、請求項２に記載の装着作業機では、装着部品の除去作業時に吸着ノズルに接触する１対のブラシが、導電性の素材により成形されている。これにより、吸着ノズルに帯電している静電気を除去することが可能となり、静電気による吸着ノズルへの埃等の付着を抑制することが可能となる。

また、請求項３に記載の装着作業機では、１対のブラシが、互いの先端部を接触させた状態で配設されている。これにより、吸着ノズルから装着部品を確実に除去することが可能となる。

本発明の実施例である部品除去装置を備えた電子部品装着機を上方からの視点において示す図である。 図１に示す電子部品装着装置の備える装着ヘッドを示す斜視図である。 図１に示す電子部品装着装置の備える部品除去装置を示す斜視図である。 図３に示すＡＡ線における断面図である。 図１に示す電子部品装着装置の備える制御装置を示すブロック図である。 電子部品除去時の装着ヘッドと部品除去装置とを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜電子部品装着機の構成＞
図１に、本発明の実施例の電子部品装着機１０を上方からの視点において示す。電子部品装着機１０は、回路基板１２に電子回路部品（以下、「電子部品」と言う場合がある）を装着するための作業を行うものであり、回路基板１２を搬送する搬送装置１４と、回路基板に対して電子部品を装着するべく電子部品を保持する装着ヘッド１６と、その装着ヘッド１６を移動させる移動装置１８と、電子部品を供給する１対の供給装置２０と、装着ヘッド１６に保持された電子部品を除去する部品除去装置２２とを備えている。

搬送装置１４は、１対のコンベアベルト２４を有しており、それら１対のコンベアベルト２４を電磁モータ（図５参照）２６によって周回させることで、コンベアベルト２４に支持される回路基板１２を搬送する構造とされている。また、搬送装置１４は、基板保持装置３２を有しており、所定の位置（図１での回路基板１２が図示されている位置）において回路基板１２を固定的に保持する構造とされている。なお、本実施例では、搬送装置１４による回路基板１２の搬送方向（図１における左右方向）をＸ軸方向とし、その方向に直角な方向をＹ軸方向と称し、説明を行う。

また、装着ヘッド１６は、搬送装置１４によって保持された回路基板１２に対して電子部品を装着するものであり、図２に示すように、下面に電子部品を吸着する複数の吸着ノズル３４を有する装着ヘッドである。複数の吸着ノズル３４の各々は、エア通路を介して正負圧供給装置（図５参照）３６に通じており、負圧にて電子部品を吸着保持し、僅かな正圧が供給されることで保持した電子部品を離脱する構造とされている。さらに、装着ヘッド１６は、各吸着ノズル３４を昇降させるノズル昇降装置（図５参照）３８および各吸着ノズル３４を各々の軸心回りに自転させるノズル自転装置（図５参照）４０を有しており、保持する電子部品の上下方向の位置および電子部品の保持姿勢を変更することが可能とされている。なお、各吸着ノズル３４は、装着ヘッド１６に着脱可能とされており、電子部品のサイズ，形状等に応じて変更することが可能とされている。

その装着ヘッド１６は、移動装置１８によって、ベース２８上の任意の位置に移動可能とされている。詳しく言えば、移動装置１８は、図１に示すように、装着ヘッド１６をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向スライド機構５０と、装着ヘッド１６をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸方向スライド機構５２とを備えている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース２８上に設けられたＸ軸スライダ５４と、駆動源としての電磁モータ（図５参照）５６とを有しており、その電磁モータ５６によって、Ｘ軸スライダ５４がＸ軸方向の任意の位置に移動可能とされている。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５４の側面に設けられたＹ軸スライダ５８と、駆動源としての電磁モータ（図５参照）６０とを有しており、その電磁モータ６０によって、Ｙ軸スライダ５８がＹ軸方向の任意の位置に移動可能とされている。そして、そのＹ軸スライダ５８に装着ヘッド１６が取り付けられることで、装着ヘッド１６は、移動装置１８によって、ベース２８上の任意の位置に移動可能とされている。なお、装着ヘッド１６は、Ｙ軸スライダ５８にワンタッチで着脱可能とされており、種類の異なる装着ヘッド、例えば、ディスペンサヘッド等に変更することが可能とされている。

また、１対の供給装置２０は、搬送装置１４を挟むようにして、ベース２８のＹ軸方向における両側部に配設されている。それら１対の供給装置２０は、フィーダ型の供給装置とされており、テーピング化された電子部品を保持して１つずつ電子部品を送り出すテープフィーダ６８を複数有している。そして、それら複数のテープフィーダ６８の各々によって、装着ヘッド１６への供給位置に電子部品を供給する構造とされている。また、テープフィーダ６８は、供給するべき電子部品の不足，電子部品の種類の交換等に対応するべく、ベース２８に着脱可能とされている。

また、部品除去装置２２は、搬送装置１４の１対のコンベアベルト２４の一方の側方に固定されており、供給装置２０と搬送装置１４との間に配置されている。部品除去装置２２は、図３および図４に示すように、概してＵ字型の保持部材７０と、その保持部材７０の上端部に設けられる１対のブラシ７２と、それら１対のブラシ７２を挟持する１対の挟持部材７４と、保持部材７０を１対のコンベアベルト２４の一方に固定するためのブラケット７６とを有している。保持部材７０は、互いに向かい合う１対の側壁部７８と、１対の側壁部７８の下端を繋ぐ底部８０と、１対の側壁部７８の一方の上端に形成されたフランジ部８２とによって構成されており、１対の側壁部７８の上端部において、１対のブラシ７２が１対の挟持部材７４によって挟持されている。

詳しくは、各ブラシ７２は、複数のブラシ毛からなるブラシ部８４と、複数のブラシ毛をそれらの基端部において束ねるホルダ部８６とから構成されており、複数のブラシ毛からなるブラシ部８４はホルダ部８６によって概して板状に束ねられている。ちなみに、ブラシ部８４を構成する複数のブラシ毛は、カーボンが混入されたナイロン製とされており、導電性を有するものとされている。また、各側壁部７８は、概して矩形とされており、底部８０およびフランジ部８２は、側壁部７８の長手方向における一方の側の部分に形成されている。つまり、側壁部７８の長手方向における他方の側の部分には、底部８０およびフランジ部８２は形成されておらず、１対の側壁部７８のみが向かい合っている。その底部８０およびフランジ部８２が形成されていない側壁部７８の他方の側の部分には、挟持部材７４がボルト締結されており、その部分の上端部において、ブラシ７２のホルダ部８６が挟持部材７４によって挟持されている。

また、１対の側壁部７８の上端部は、互いの上端部が接近するように屈曲されており、ブラシ７２は、側壁部７８の屈曲された面に沿って配設されている。このため、１対のブラシ７２は、互いの先端部が接近する角度で保持部材７０に保持され、１対のブラシ７２のブラシ部８４の先端部が、側壁部７８の上方において接触している。そのようにして１対のブラシ７２を保持する保持部材７０は、フランジ部８２において、ブラケット７６にボルト締結されており、ブラケット７６が１対のコンベアベルト２４の一方の側方にボルト締結されている。なお、部品除去装置２２の下方には、図４に示すように、部品除去装置２２によって除去された電子部品を収納するための収納ボックス８８が配設されている。

また、電子部品装着機１０は、マークカメラ（図５参照）９０およびパーツカメラ（図５参照）９２を備えている。マークカメラ９０は、下方を向いた状態でＹ軸スライダ５８の下面に固定されており、移動装置１８によって移動させられることで、回路基板１２の表面を任意の位置において撮像することが可能となっている。一方、パーツカメラ９２は、上を向いた状態でベース２８上に設けられており、装着ヘッド１６の有する吸着ノズル３４によって吸着保持された電子部品を撮像することが可能となっている。マークカメラ９０によって得られた画像データおよび、パーツカメラ９２によって得られた画像データは、画像処理装置（図５参照）９４において処理され、回路基板１２に関する情報，基板保持装置３２による回路基板１２の保持位置誤差，吸着ノズル３４による電子部品の保持位置誤差等が取得される。

さらに、電子部品装着機１０は、図５に示すように、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体とするコントローラ１０２と、上記電磁モータ２６，５６，６０，基板保持装置３２，正負圧供給装置３６，ノズル昇降装置３８，ノズル自転装置４０，テープフィーダ６８の各々に対応する複数の駆動回路１０４とを備えている。コントローラ１０２には、各駆動回路１０４を介して搬送装置１４，移動装置１８等の駆動源が接続されており、搬送装置１４，移動装置１８等の作動を制御することが可能とされている。また、コントローラ１０２には、マークカメラ９０およびパーツカメラ９２によって得られた画像データを処理する画像処理装置９４が接続されている。

＜電子部品装着機による装着作業＞
電子部品装着機１０では、上述した構成によって、搬送装置１４に保持された回路基板１２に対して、装着ヘッド１６によって装着作業を行うことが可能とされている。具体的に説明すれば、まず、搬送装置１４によって、回路基板１２を装着作業位置まで搬送するとともに、その位置において回路基板１２を固定的に保持する。次に、移動装置１８によって、装着ヘッド１６を回路基板１２上に移動させ、マークカメラ９０によって、回路基板１２を撮像する。その撮像により回路基板１２の種類，搬送装置１４による回路基板１２の保持位置誤差が取得される。そして、その取得された回路基板１２の種類に応じた電子部品を、供給装置２０のテープフィーダ６８によって供給し、その電子部品の供給位置に、装着ヘッド１６を移動装置１８によって移動させる。これにより、装着ヘッド１６の吸着ノズル３４によって電子部品が吸着保持される。続いて、電子部品を保持した状態の装着ヘッド１６を、移動装置１８によってパーツカメラ９２上に移動させ、パーツカメラ９２によって、装着ヘッド１６に保持された電子部品を撮像する。その撮像により電子部品の保持位置誤差が取得される。そして、移動装置１８によって、装着ヘッド１６を回路基板１２上の装着位置に移動させ、装着ヘッド１６によって、回路基板および電子部品の保持位置誤差に基づいて吸着ノズル３４を自転させた後に、電子部品が装着される。

＜部品除去装置による電子部品の除去＞
回路基板１２上に電子部品が装着される際には、装着ヘッド１６の吸着ノズル３４に僅かな正圧が供給されることで、吸着ノズル３４に吸着保持された電子部品が離脱するが、稀に、電子部品が吸着ノズル３４の吸引口に張り付いて、電子部品を離脱させることができない場合がある。このような場合に備えて、電子部品装着機１０には、部品除去装置２２が設けられており、部品除去装置２２のブラシ７２によって、吸着ノズル３４の吸引口に張り付いて離脱させることができなくなった電子部品が除去されるようになっている。

具体的には、吸引口に電子部品が張り付いた状態の吸着ノズル３４の先端部を、部品除去装置２２の１対のブラシ７２の間を通過させるべく、図６に示すように、電子部品１０８を保持した状態の吸着ノズル３４の先端部が、部品除去装置２２の側方から１対のブラシ７２の間に入り込むように、装着ヘッド１６を移動装置１８によって移動させる。次に、吸着ノズル３４の先端部が１対のブラシ７２の間に位置している状態で、装着ヘッド１６をノズル昇降装置３８によって上昇させる。これにより、吸着ノズル３４の吸引口に張り付いていた電子部品が、１対のブラシ７２のブラシ部８４によって除去される。

そして、吸着ノズル３４の吸引口から除去された電子部品は、１対のブラシ７２の間、つまり、保持部材７０の１対の側壁部７８の間に落下していく。１対の側壁部７８のブラシ７２が取り付けられた部分の下端部には、底部８０が形成されておらず、１対の側壁部７８の間に落下した電子部品は、部品除去装置２２の下方に設けられた収納ボックス８８の内部に落下し、収納ボックス８８内に収納される。なお、上記除去作業を行うための機能部として、部品除去部（図５参照）１１０が、制御装置１００のコントローラ１０２に設けられている。

また、上記除去作業を実行するか否かの判定、若しくは、上記除去作業によって吸着ノズル３４から電子部品が除去されたか否かの判定を、パーツカメラ９２の画像データを用いて行ってもよい。具体的には、上記装着作業が終了した後の吸着ノズル３４、つまり、吸着ノズル３４に僅かな正圧が供給された後の吸着ノズル３４、若しくは、上記除去作業が終了した後の吸着ノズル３４を、パーツカメラ９２によって撮像し、その撮像により得られた画像データから、吸着ノズル３４に電子部品が保持されているか否かを判定する。これにより、上記除去作業を実行するか否かの判定、若しくは、上記除去作業によって吸着ノズル３４から電子部品が除去されたか否かの判定を、適切に行うことが可能となる。なお、上記判定を行うための機能部として、除去確認部（図５参照）１１２が、制御装置１００のコントローラ１０２に設けられている。

このように、部品除去装置２２によれば、吸着ノズル３４の吸引口に張り付いて離脱させることができなくなった電子部品を、吸着ノズル３４から除去するとともに、その除去された電子部品を、収納ボックス８８内に確実に廃棄することが可能となる。また、部品除去装置２２には、電磁モータ等のアクチュエータは設けられておらず、装着ヘッド１６を移動装置１８によって移動させることで、電子部品の吸着ノズル３４からの除去作業が行われる。これにより、部品除去装置２２の構造を相当簡素化することが可能となり、部品除去装置２２の低価格化を図ることが可能となる。

さらに言えば、上記除去作業時に吸着ノズル３４に接触するブラシ７２のブラシ部８４を構成するブラシ毛は、上述したように、導電性の素材により成形されている。これにより、吸着ノズル３４に帯電している静電気を除去することが可能となっており、静電気による吸着ノズル３４への埃等の付着を抑制することが可能となっている。

ちなみに、上記実施例において、電子部品装着機１０は、装着作業機の一例であり、電子部品装着機１０を構成する搬送装置１４，装着ヘッド１６，移動装置１８，部品除去装置２２，制御装置１００は、基板搬送装置，作業ヘッド，移動装置，部品除去装置，制御装置の一例である。また、部品除去装置２２を構成するブラシ７２は、ブラシの一例であり、制御装置１００を構成する部品除去部１１０は、部品除去部の一例である。さらに、装着ヘッド１６の吸着ノズル３４は、吸着ノズルの一例であり、電子部品は、装着部品の一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、部品除去装置２２の１対のブラシ７２の先端部は、互いに接触した状態で保持部材７０に保持されているが、接近した状態、つまり、僅かに離間している状態で保持部材７０に保持されていてもよい。ただし、１対のブラシ７２の先端部が僅かに離間している状態で保持部材７０に保持される場合には、その離間距離は、吸着ノズル３４によって保持される部品寸法より小さいことが望ましい。

１０：電子部品装着機（装着作業機） １４：搬送装置（基板搬送装置） １６：装着ヘッド（作業ヘッド） １８：移動装置 ２２：部品除去装置 ３４：吸着ノズル ７２：ブラシ １００：制御装置 １１０：部品除去部

Claims (3)

1. ベース上に設けられ、回路基板を搬送する基板搬送装置と、
   回路基板に装着される装着部品を吸着保持する吸着ノズルを有し、回路基板に対する装着作業を行う作業ヘッドと、
   その作業ヘッドを前記ベース上の任意の位置に移動させる移動装置と、
   互いの先端部を接触、若しくは、接近させた状態で配設された１対のブラシを有し、装着部品を吸着保持した前記吸着ノズルから装着部品を除去するための部品除去装置と、
   前記移動装置の作動を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置が、
   前記吸着ノズルの先端部が、前記部品除去装置の側方から前記１対のブラシの間に入り込み、前記１対のブラシの間に位置した状態で上昇し、前記吸着ノズルの先端部が前記１対のブラシの間を通過するように、前記移動装置の作動を制御する部品除去部を有することを特徴とする装着作業機。
2. 前記１対のブラシが、それぞれ、導電性の素材により成形されたことを特徴とする請求項１に記載の装着作業機。
3. 前記１対のブラシが、互いの先端部を接触させた状態で配設されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装着作業機。

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