JP6205161B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に記載の電子部品実装装置は、電子部品を保持する吸着ノズルと、吸着ノズルに実装動作を行わせる実装動作機構と、本体制御部からの動作指令に基づき実装動作機構を制御するヘッド制御部とが一体化された実装ヘッドを備えている。この実装ヘッドが電子部品実装装置に着脱自在に装着される。

このような電子部品実装装置では、例えば、角チップのような比較的小型の電子部品を基板に対して短時間で大量に搭載する場合は多数の吸着ノズルを有する実装ヘッドを装着する。これに対して、集積回路のように比較的大型の電子部品を基板に対して高精度で搭載する場合には少数の吸着ノズルを有する実装ヘッドを装着することで、多様な電子部品の実装形態を得て電子部品実装ラインの汎用性を図ることが可能になる。

特許第３９６００５４号公報

上述した特許文献１に記載の装置は、電子部品実装装置に対して、実装ヘッドを着脱自在に装着するように構成した。このため、多様な電子部品の実装形態に合わせて装置自体を複数用意することに比較して設置スペースや装置コストを低減することが可能となる。しかしながら、着脱自在に装着される実装ヘッドは、吸着ノズルと、実装動作機構と、ヘッド制御部とを備えるもので、電子部品実装装置の構成として比較的高価なものである。また、このような実装ヘッドを多様な電子部品の実装形態に合わせて複数用意することは、装置コストを上昇させる原因となる。従って、さらなる装置コストの低減化を図ることが望まれている。

本発明は上述した課題を解決するものであり、多様な電子部品の実装形態を得つつ、さらなる装置コストの低減化を図ることのできる電子部品実装装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明の電子部品実装装置は、基板の表面に対し、平行に移動可能に設けられた実装ヘッドを有し、前記実装ヘッドにより、部品供給部から取り出した電子部品を前記基板の所定位置に搬送して前記基板上に搭載する電子部品実装装置において、前記実装ヘッドは、前記基板の表面に対して平行に移動可能に設けられたヘッド基台と、前記電子部品を保持するノズル、および前記ノズルを上下方向の軸に沿う上下移動および前記軸を中心として回転移動させる各移動機構を有する実装動作ユニットと、動作指令に基づき各前記移動機構を制御する制御手段を有する制御ユニットと、を備え、前記実装動作ユニットが、前記ノズルの数、または、搭載する前記電子部品に応じた種類を備え、各種類が前記ヘッド基台に対して着脱可能に設けられるとともに、前記制御ユニットが前記実装動作ユニットにおける最大ノズル数の各前記移動機構に対応する制御手段を有して各種類の前記実装動作ユニットに対して接続・切断が可能に設けられることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、実装ヘッドにおいて、各種類の実装動作ユニットを交換することで、多様な電子部品の実装形態を得ることができる。しかも、制御ユニットは、各種類の実装動作ユニットのうち最大ノズル数の実装動作ユニットに対応する制御手段を有することから、各種類の実装動作ユニットに対して共通して用いることができる。このため、実装動作ユニットを交換しても制御ユニットを交換する必要がなく、制御ユニットが１つでよいことから、実装動作ユニットおよび制御ユニットを交換する場合と比較して、装置コストの低減化を図ることができる。

また、第２の発明の電子部品実装装置は、第１の発明において、前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して移動可能に設けられていることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、制御ユニットをヘッド基台から外すことなく、実装動作ユニットを着脱方向で開放することができる。

また、第３の発明の電子部品実装装置は、第１の発明において、前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して回転移動可能に設けられていることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、制御ユニットを回転移動させることで、支持軸で支持する簡素な構成で制御ユニットを移動可能とし、制御ユニットをヘッド基台から外すことなく、実装動作ユニットを着脱方向で開放することができる。

また、第４の発明の電子部品実装装置は、第２または第３の発明において、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放する位置に前記制御ユニットが移動した状態で、前記制御ユニットを支持する支持機構を備えることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、制御ユニットが移動した状態で、制御ユニットを支持することで、実装動作ユニットの交換作業を容易に行うことができる。

また、第５の発明の電子部品実装装置は、第１の発明において、前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、実装ヘッドの移動を妨げるような配置から制御ユニットを外すように設けた場合、実装動作ユニットの着脱を阻害するような位置であっても、実装動作ユニットを着脱方向で開放するように制御ユニットを取り外せば、実装動作ユニットを交換することができる。

また、第６の発明の電子部品実装装置は、第１の発明において、前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放する位置で前記ヘッド基台に対して固定されることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、元より実装動作ユニットを着脱方向で開放する位置に制御ユニットを固定しておけば、制御ユニットを外したり移動したりする手間を省くことができる。

また、第７の発明の電子部品実装装置は、第１〜第６のいずれか一つの発明において、前記実装動作ユニットと前記制御ユニットとがケーブルを介して接続され、前記実装動作ユニットに前記ケーブルを支持させるケーブル支持部が設けられることを特徴とする。

この電子部品実装装置によれば、実装動作ユニットをヘッド基台に対して着脱する場合に、制御ユニットから外したケーブルを支持することで、制御ユニット側へのケーブルの接続位置に対応するようにケーブルを配置することができる。

本発明によれば、多様な電子部品の実装形態を得つつ、さらなる装置コストの低減化を図ることができる。

図１は、電子部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、電子部品実装装置における実装ヘッドを示す概略構成図である。 図３は、電子部品実装装置における実装ヘッドを示す斜視図である。 図４は、実装ヘッドの実装動作ユニットの交換手順を示す斜視図である。 図５は、実装ヘッドの実装動作ユニットの交換手順を示す斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、以下の図面で、基板が搬送される水平一方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向に共に直交する方向をＹ方向とする。

図１は、電子部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示す電子部品実装装置１は、基板１０の上に電子部品を搭載（実装）する装置である。電子部品実装装置１は、部品供給部１１と、基板搬送部１２と、実装ヘッド１３と、ＸＹ移動機構１４と、を有する。なお、基板１０は、電子部品を搭載する部材であればよく、その構成は特に限定されない。本実施形態の基板１０は、板状部材であり、表面に配線パターンが設けられている。基板１０に設けられた配線パターンの表面には、接合部材（はんだ等）が付着している。そして、基板１０の配線パターンと電子部品を後工程で加熱することによって、接合部材（はんだ等）が基板上の配線パターンと電子部品とを接合する。

部品供給部１１は、基板１０上に搭載する電子部品を多数保持する保持部１１ａと、保持部１１ａが保持する電子部品を実装ヘッド１３に供給可能、つまり、実装ヘッド１３で保持可能な状態とするフィーダ部１１ｂと、を有する。なお、部品供給部１１としては、種々の構成を用いることができるが、本実施形態は、キャリアテープに電子部品を貼り付けた保持部１１ａと、キャリアテープを一定量送り、電子部品を所定位置に露出した状態にするフィーダ部１１ｂとで構成されたテープフィーダである。また、部品供給部１１は、装置本体に対して着脱可能な構成とすることが好ましい。

基板搬送部１２は、基板１０を図１中のＸ軸方向に搬送する搬送機構である。基板搬送部１２は、Ｘ軸方向に延在するレールと、基板１０を支持して当該基板１０をレールに沿って移動させる搬送機構と、を有する。基板搬送部１２は、基板１０の面積が広い面（表面）が実装ヘッド１３と対面する向きで、基板１０を搬送機構によりレールに沿って移動させることで基板１０をＸ軸方向に搬送する。基板搬送部１２は、基板１０を電子部品実装装置１に供給する機器から供給された基板１０を、レール上の所定の位置まで搬送する。また、基板搬送部１２は、前記所定の位置まで搬送した基板１０上に電子部品が搭載されたら、基板１０を、次の工程（例えば、リフロー）を行う装置に搬送する。なお、基板搬送部１２の搬送機構としては、種々の構成を用いることができる。例えば、基板１０の搬送方向に沿って配置されたレールと前記レールに沿って回転するエンドレスベルトとを組み合わせ、前記エンドレスベルトに基板１０を搭載した状態で搬送する、ベルト方式の搬送機構を用いることができる。

実装ヘッド１３は、部品供給部１１に保持された電子部品を保持し、保持した電子部品を基板搬送部１２によって所定位置に移動された基板１０の表面に搭載する機構である。実装ヘッド１３の構成の詳細については後述する。

ＸＹ移動機構１４は、実装ヘッド１３を図１中のＸ軸方向およびＹ軸方向、つまり、基板１０の表面と平行な面上で移動させる移動機構であり、Ｘ軸駆動部１４ａとＹ軸駆動部１４ｂとを有する。Ｘ軸駆動部１４ａは、実装ヘッド１３と連結されており、実装ヘッド１３をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸駆動部１４ｂは、Ｘ軸駆動部１４ａを介して実装ヘッド１３と連結されており、Ｘ軸駆動部１４ａをＹ軸方向に移動させることで、実装ヘッド１３をＹ軸方向に移動させる。ＸＹ移動機構１４は、実装ヘッド１３をＸＹ軸方向に移動させることで、ノズル３１を基板１０と対面する位置、または、部品供給部１１のフィーダ部１１ｂと対面する位置に移動させることができる。

また、ＸＹ移動機構１４は、実装ヘッド１３を移動させることで、実装ヘッド１３と基板１０との相対位置を調整する。これにより、実装ヘッド１３が保持した電子部品を、基板１０の表面の任意の位置に移動させることができ、電子部品を基板１０の表面の任意の位置に搭載することが可能となる。なお、Ｘ軸駆動部１４ａとしては、実装ヘッド１３を所定の方向（双方向）に移動させる種々の機構を用いることができる。Ｙ軸駆動部１４ｂとしては、Ｘ軸駆動部１４ａを所定の方向（双方向）に移動させる種々の機構を用いることができる。Ｘ軸駆動部１４ａおよびＹ軸駆動部１４ｂにおいて、対象物を所定の方向（双方向）に移動させる機構としては、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオン、ボールネジを用いた搬送機構、ベルトを利用した搬送機構等を用いることができる。

実装ヘッド１３の概略構成について説明する。図２は、電子部品実装装置における実装ヘッドを示す概略構成図である。図２に示すように、実装ヘッド１３は、ヘッド基台２０と、実装動作ユニット２１と、制御ユニット２２と、を有する。

ヘッド基台２０は、Ｘ軸駆動部１４ａに連結され、Ｘ軸駆動部１４ａによりＸ軸方向に移動可能に設けられているとともに、Ｙ軸駆動部１４ｂによりＹ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、ヘッド基台２０は、基板１０の表面に対して平行な面上で移動可能に設けられている。また、ヘッド基台２０は、基板認識用検出部３８および高さ検出部３９を有している。基板認識用検出部３８は、実装ヘッド１３の下方を撮像するカメラ等の撮像装置であり、撮像により実装ヘッド１３の下方に基板１０があるかを検出する。また、高さ検出部３９は、実装ヘッド１３の下方にレーザ光等を投受することで、ヘッド基台２０に取り付けられた実装動作ユニット２１におけるノズル３１の基板１０に対する高さを検出する。

実装動作ユニット２１は、電子部品を保持し、基板１０の表面に搭載するものである。実装動作ユニット２１は、実装動作ベースフレーム３０に、ノズル３１、Ｚ軸移動機構３２、θ回転移動機構（移動機構）３３、Ｚ軸位置検出部（移動機構）３４、θ回転位置検出部３５、部品状態検出部３６、および部品認識用検出部３７を有している。

実装動作ベースフレーム３０は、ヘッド基台２０に対して取り付けられている。

ノズル３１は、電子部品を保持するもので、本実施形態では吸着により電子部品を保持する。従って、ノズル３１は、上下方向（鉛直方向）に延在する管状のノズルシャフト３１ａの下端に設けられて、電子部品を吸着保持する吸着ノズルとして構成されている。

Ｚ軸移動機構（移動機構）３２は、ノズル３１を上下方向（鉛直方向）に延在するＺ軸３２ａに沿って上下移動させるものである。Ｚ軸移動機構３２は、実装動作ベースフレーム３０に、Ｚ軸３２ａに平行なリニアガイド３２ｂが設けられ、ノズルシャフト３１ａを支持するＺ軸移動部３２ｃが、リニアガイド３２ｂに対してＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。また、Ｚ軸移動機構３２は、実装動作ベースフレーム３０に、Ｚ軸モータ３２ｄが設けられている。そして、Ｚ軸モータ３２ｄの出力軸がＺ軸３２ａに対して平行に延在するとともに、カップリング３２ｅを介してネジロッド３２ｆがＺ軸３２ａに対して平行に接続されている。ネジロッド３２ｆは、ナット部３２ｇがねじ込まれ、このナット部３２ｇがＺ軸移動部３２ｃに固定されている。従って、Ｚ軸移動機構３２は、Ｚ軸モータ３２ｄが駆動されると、ネジロッド３２ｆが回転してナット部３２ｇがＺ軸方向に上下移動することで、Ｚ軸移動部３２ｃがノズル３１を伴ってＺ軸方向に上下移動する。このため、ノズル３１は、Ｚ軸方向に上下移動し、部品供給部１１のフィーダ部１１ｂと対面する位置において電子部品を保持し、基板１０と対面する位置において電子部品を基板１０に搭載することができる。

θ回転移動機構（移動機構）３３は、ノズル３１をＺ軸３２ａを中心として回転移動させるものである。θ回転移動機構３３は、Ｚ軸移動部３２ｃに、下側回転ベアリング３３ａおよび上側回転ベアリング３３ｂが設けられ、これら回転ベアリング３３ａ，３３ｂによりノズルシャフト３１ａがＺ軸３２ａを中心として回転可能に支持されている。また、θ回転移動機構３３は、実装動作ベースフレーム３０に、θ回転モータ３３ｃが設けられ、その出力軸にプーリ３３ｄが取り付けられている。また、θ回転移動機構３３は、プーリ３３ｄと水平な位置において、スプライン軸受３３ｅおよび回転ベアリング３３ｆで構成されて外周部にプーリが取付けられた垂直回転駆動部軸受３３ｇが設けられている。この垂直回転駆動部軸受３３ｇに、ノズルシャフト３１ａがＺ軸３２ａに沿う上下移動とＺ軸３２ａを中心とした回転移動が可能に支持されている。そして、プーリ３３ｄと垂直回転駆動部軸受３３ｇの外周部のプーリとが、タイミングベルト３３ｈで接続されている。従って、θ回転移動機構３３は、θ回転モータ３３ｃが駆動されると、タイミングベルト３３ｈを介してプーリ３３ｄの回転が垂直回転駆動部軸受３３ｇに伝達されることで、ノズルシャフト３１ａがノズル３１を伴ってＺ軸３２ａを中心として回転移動する。このため、ノズル３１は、Ｚ軸３２ａを中心として回転移動し、保持した電子部品をＺ軸３２ａを中心として回転させ、電子部品の向きを変えたり、後述する部品状態検出部３６により電子部品の中心位置や、電子部品の中心位置とノズル３１との位置ズレ等を検出したりすることができる。

Ｚ軸位置検出部３４は、ノズル３１のＺ軸３２ａに沿う上下移動位置を検出するもので、例えば、Ｚ軸モータ３２ｄに設けられたエンコーダとして構成される。

θ回転位置検出部３５は、ノズル３１のＺ軸３２ａを中心とした回転移動位置を検出するもので、例えば、θ回転モータ３３ｃに設けられたエンコーダとして構成される。

部品状態検出部３６は、実装動作ベースフレーム３０に取り付けられ、ノズル３１が上下移動する軌跡内に配置され、レーザ光等を投受する間で遮る電子部品の影により、ノズル３１に保持された電子部品の形状や、ノズル３１に対する電子部品の保持状態を検出するためのものである。

部品認識用検出部３７は、実装動作ベースフレーム３０に取り付けられ、ノズル３１を含みノズル３１の周辺を撮像するカメラ等の撮像装置である。部品認識用検出部３７は、撮像によりノズル３１に電子部品が保持されているかを検出する。

制御ユニット２２は、主に、動作指令に基づき実装動作ユニット２１の各移動機構３２，３３を制御するものである。制御ユニット２２は、制御ベースフレーム４０に、保持動作制御部４１、Ｚ軸移動制御部４２、θ回転移動制御部４３、信号検出部４４、および通信部４５を有している。なお、動作指令に基づき各移動機構３２、３３を制御する制御手段とは、Ｚ軸移動制御部４２、θ回転移動制御部４３である。

制御ベースフレーム４０は、ヘッド基台２０に対して取り付けられている。

保持動作制御部４１は、実装動作ユニット２１のノズル３１における保持動作を制御するもので、本実施形態では、ノズル３１における電子部品の吸着または解放を行わせるため、管状のノズルシャフト３１ａに対して負圧または正圧を付与する。このため、保持動作制御部４１は、エア供給源とノズルシャフト３１ａとの間にエアチューブで接続される電磁弁を有し、この電磁弁を切り替え制御する。

Ｚ軸移動制御部４２は、ノズル３１をＺ軸３２ａに沿って上下移動させるため、実装動作ユニット２１のＺ軸移動機構３２におけるＺ軸モータ３２ｄの駆動を制御する。具体的には、例えば、ノズル３１を下降させるようにＺ軸モータ３２ｄを正回転駆動させ、またはノズル３１を上昇させるようにＺ軸モータ３２ｄを逆回転駆動させる。

θ回転移動制御部４３は、ノズル３１のＺ軸３２ａを中心として回転移動させるため、実装動作ユニット２１のθ回転移動機構３３におけるθ回転モータ３３ｃの駆動を制御する。具体的には、例えば、ノズル３１をＺ軸３２ａを中心とした一方に回転させるようにθ回転モータ３３ｃを正回転駆動させ、またはノズル３１をＺ軸３２ａを中心とした他方に回転させるようにθ回転モータ３３ｃを逆回転駆動させる。

信号検出部４４は、実装動作ユニット２１において、Ｚ軸位置検出部３４のＺ軸位置を検出した出力信号、θ回転位置検出部３５のθ回転位置を検出した出力信号、部品状態検出部３６の部品を検出した出力信号、部品認識用検出部３７の撮像した出力信号、基板認識用検出部３８の基板１０を検出した出力信号、および高さ検出部３９の高さを検出した出力信号を入力する。

通信部４５は、電子部品実装装置１全体を制御して基板１０への電子部品の実装を管理する管理装置１００との間で制御信号を送受信する。管理装置１００は、図には明示しないが、キーボードやマウス等の入力手段によるオペレータの入力や、予め記憶されたプログラムに基づいて、電子部品実装装置１全体の制御を管理するもので、部品供給部１１、基板搬送部１２、実装ヘッド１３、およびＸＹ移動機構１４に制御信号を送信する。また、管理装置１００は、部品供給部１１、基板搬送部１２、実装ヘッド１３、およびＸＹ移動機構１４における各検出部等の出力信号を受信する。このため、通信部４５は、実装ヘッド１３において、保持動作制御部４１、Ｚ軸移動制御部４２、およびθ回転移動制御部４３に対し、管理装置１００から送信された制御信号（動作指令）を受信し、この制御信号を保持動作制御部４１、Ｚ軸移動制御部４２、およびθ回転移動制御部４３に送信する。また、通信部４５は、信号検出部４４が入力した出力信号を管理装置１００に送信する。管理装置１００は、出力信号を受信することで、ＸＹ移動機構１４、Ｚ軸移動機構３２、およびθ回転移動機構３３を制御するための制御信号を通信部４５に送信する。さらに、通信部４５は、信号検出部４４が入力したＺ軸位置検出部３４およびθ回転位置検出部３５の出力信号をＺ軸移動制御部４２およびθ回転移動制御部４３にフィードバックする。Ｚ軸移動制御部４２およびθ回転移動制御部４３は、Ｚ軸位置検出部３４およびθ回転位置検出部３５の出力信号を入力してＺ軸移動機構３２およびθ回転移動機構３３を制御する。

そして、上述した実装ヘッド１３において、実装動作ユニット２１と制御ユニット２２とは、上記のごとく制御ユニット２２により実装動作ユニット２１の制御を行うために、相互にケーブルで接続されている。

ところで、上述した実装ヘッド１３は、ノズル３１を複数備える。すなわち、実装動作ユニット２１において、１つのノズル３１に対してＺ軸移動機構３２、θ回転移動機構３３、Ｚ軸位置検出部３４、θ回転位置検出部３５、部品状態検出部３６、および部品認識用検出部３７が設けられており、これらノズル３１、Ｚ軸移動機構３２、θ回転移動機構３３、Ｚ軸位置検出部３４、θ回転位置検出部３５、部品状態検出部３６、および部品認識用検出部３７が１つのセットとして構成される。

また、実装動作ユニット２１は、例えば、角チップのような比較的小型の電子部品を基板１０に対して短時間で大量に搭載する場合は多数（例えば６個：図４参照）のノズル３１を備え、集積回路のように比較的大型の電子部品を基板に対して高精度で搭載する場合には少数（例えば３個：図５参照）のノズル３１を備えることが好ましい。

このため、実装ヘッド１３は、ノズル３１の数、およびノズル３１の数に応じた各移動機構３２，３３や各検出部３４，３５，３６，３７を有したセット数の異なる複数種類の実装動作ユニット２１を備え、この実装動作ユニット２１が、ヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられ、場合に応じて交換可能に構成される。

また、実装ヘッド１３は、制御ユニット２２において、実装動作ユニット２１の各セットに対応する制御を行う必要がある。本実施形態の制御ユニット２２は、最大ノズル数（例えば６セット）の実装動作ユニット２１の各移動機構３２，３３や各検出部３４，３５，３６，３７に対応する制御手段である各制御部４１，４２，４３や信号検出部４４を備えて構成されている。この制御ユニット２２は、各種類の実装動作ユニット２１に対し、ケーブルにより接続・切断が可能に構成されている。

このように、本実施形態の電子部品実装装置１は、基板１０の表面に対して、平行に移動可能に設けられた実装ヘッド１３を有し、実装ヘッド１３により、部品供給部１１から取り出した電子部品を基板１０の所定位置に搬送して基板１０上に搭載するものである。そして、実装ヘッド１３は、基板１０の表面に対して平行に移動可能に設けられたヘッド基台２０と、電子部品を保持するノズル３１、およびノズル３１を上下方向の軸に沿う上下移動および前記軸を中心として回転移動させる各移動機構３２，３３や各検出部３４，３５，３６，３７を有する実装動作ユニット２１と、動作指令に基づき各移動機構を制御する制御手段（各制御部４１，４２，４３や信号検出部４４）を有する制御ユニット２２と、を備える。さらに、実装動作ユニット２１が、ノズル３１の数、または、搭載する電子部品に応じた種類を備え、各種類がヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられるとともに、制御ユニット２２が、実装動作ユニット２１における最大ノズル数の各移動機構３２，３３や各検出部３４，３５，３６，３７に対応する制御手段を有して各種類の実装動作ユニット２１に対して接続・切断が可能に設けられている。

この電子部品実装装置１によれば、実装ヘッド１３において、各種類の実装動作ユニット２１を交換することで、多様な電子部品の実装形態を得ることができる。しかも、制御ユニット２２は、各種類の実装動作ユニット２１のうち最大ノズル数の実装動作ユニット２１に対応する制御手段を有することから、各種類の実装動作ユニット２１に対して共通して用いることができる。このため、実装動作ユニット２１を交換しても制御ユニット２２を交換する必要がなく、制御ユニット２２が１つでよいことから、実装動作ユニット２１および制御ユニット２２を交換する場合と比較して、装置コストの低減化を図ることができる。また、実装動作ユニット２１だけを交換することから、実装動作ユニット２１および制御ユニット２２を交換する場合と比較して、交換作業を容易にすることができる。また、実装動作ユニット２１だけを交換することから、実装動作ユニット２１および制御ユニット２２を交換する場合と比較して、交換用の実装動作ユニット２１だけを保管すればよいことから、交換部品の保管スペースを小さくすることができる。

ここで、実装ヘッド１３の構成について説明する。図３は、電子部品実装装置における実装ヘッドを示す斜視図、図４および図５は、実装ヘッドの実装動作ユニットの交換手順を示す斜視図である。

図３〜図５に示すように、実装ヘッド１３は、上述したヘッド基台２０に対し、実装動作ユニット２１が着脱可能に設けられ、また、制御ユニット２２が移動可能に設けられている。

実装動作ユニット２１は、実装動作ベースフレーム３０が、ヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられている。ヘッド基台２０に対する実装動作ベースフレーム３０の取り付け位置は、ヘッド基台２０がＸ軸駆動部１４ａに取り付けられる側に対してＹ軸方向の反対側（ヘッド基台２０の前部）である。この実装動作ユニット２１の位置は、実装動作ユニット２１が、Ｘ軸駆動部１４ａによるＸ軸方向の移動を阻害しない位置であり、かつＸ軸駆動部１４ａにより阻まれずにメンテナンスや着脱を容易にできる位置である。なお、ヘッド基台２０に対する実装動作ベースフレーム３０の着脱は、ネジ等の固定部材を締めたり緩めたりすることで行われる。

実装動作ベースフレーム３０は、ケーブル支持部３０ａが設けられている。ケーブル支持部３０ａは、本実施形態では、Ｘ軸方向に延在する複数の棒状部材からなり、実装動作ユニット２１と制御ユニット２２とを接続するケーブルが掛けられるように構成されている。ケーブル支持部３０ａは、実装動作ユニット２１をヘッド基台２０に対して着脱する場合に、制御ユニット２２から外したケーブルが掛けられることで、図４および図５に示す制御ユニット２２のコネクタ２２ａに対応する位置にケーブルを配置することができる。なお、ケーブル支持部３０ａは上述した棒状部材に限定されるものではなく、例えば、ケーブルを掛けられるフック部材や、ケーブルを嵌めて止めるチャック部材等であってもよい。

また、実装動作ベースフレーム３０は、把手部３０ｂが設けられている。把手部３０ｂは、オペレータが手でつかむためのもので、実装動作ユニット２１をヘッド基台２０に対して着脱する場合に、実装動作ユニット２１を支え持つことができる。

制御ユニット２２は、制御ベースフレーム４０が、ヘッド基台２０に対して取り付けられている。ヘッド基台２０に対する制御ベースフレーム４０の取り付け位置は、本実施形態では、ヘッド基台２０がＸ軸駆動部１４ａに取り付けられる側（図４に示すヘッド基台２０の裏面側）に対してＹ軸方向の反対側（図４に示すヘッド基台２０の表面側）であって、ヘッド基台２０との間で実装動作ユニット２１を挟む位置（実装動作ユニット２１の前部）である。この制御ユニット２２の位置は、Ｘ軸駆動部１４ａによるＸ軸方向の移動を阻害しない位置であり、かつＸ軸駆動部１４ａによるＸ軸方向の移動範囲を狭めることのない位置であり、さらにＸＹ移動機構１４による移動のバランスを損なうことがなく、装置の高さを大きくすることのない位置である。

例えば、制御ユニット２２を実装動作ユニット２１に対してＸ軸方向で並ぶ位置（実装動作ユニット２１の側部）に配置すると、Ｘ軸駆動部１４ａによるＸ軸方向の移動範囲を狭める傾向となる。さらに、制御ユニット２２を実装動作ユニット２１の上部に配置すると、実装ヘッド１３が高さ方向に大きくなりＸＹ移動機構１４による移動のバランスが悪くなる傾向となり、しかも実装ヘッド１３が高さ方向に大きくなると装置の高さが大きくなる傾向となる。装置は、生産ラインの見通しを考慮して高さが小さいことが好ましい。なお、図には明示しないが、Ｘ軸駆動部１４ａによるＸ軸方向の移動を阻害しなければ、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するように、ヘッド基台２０がＸ軸駆動部１４ａに取り付けられる側（後部）に制御ユニット２２を固定してもよい。また、実装ヘッド１３が高さ方向に大きくなり過ぎなければ、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するように、実装動作ユニット２１の上部に制御ユニット２２を固定してもよい。

制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１の前部に配置されている場合、実装動作ユニット２１の前部であって実装動作ユニット２１をヘッド基台２０に対して着脱する方向で開放するように、ヘッド基台２０に対し着脱可能に構成されていてもよい。しかし、実装動作ユニット２１の着脱に際して制御ユニット２２をヘッド基台２０から取り外すことは、実装動作ユニット２１の交換作業に手間が掛かる。

このため、本実施形態では、制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するようにヘッド基台２０に対して移動可能に設けられている。すなわち、本実施形態において、制御ユニット２２は、図３に示すように、制御ベースフレーム４０の上端に、実装動作ユニット２１の上方を跨いで先端がヘッド基台２０側に延在する両側一対のアーム部４０ａが設けられている。そして、各アーム部４０ａの先端が、ヘッド基台２０に固定された両側一対の回転支持板２０ａに対し、Ｘ軸方向に延在する支持軸４０ｂを介して回動可能に支持されている。この結果、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するために、制御ユニット２２が上方に回転移動可能に設けられている。なお、図には明示しないが、制御ユニット２２は、ヘッド基台２０においてＺ軸方向（上下方向）または、Ｘ軸方向に延在するレールに対して支持されることで、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するように、Ｚ軸方向にスライド移動可能に設けられていてもよい。また、図には明示しないが、制御ユニット２２は、ヘッド基台２０に対してＺ軸方向（上下方向）に延在する支持軸を介して支持されることで、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するように、側方に回転移動可能に設けられていてもよい。

また、制御ユニット２２が、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するようにヘッド基台２０に対して移動可能に設けられている場合、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放した移動位置で制御ユニット２２を支持しておくことが、実装動作ユニット２１の交換作業を容易に行うことができる。本実施形態では、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放する位置に制御ユニット２２が移動した状態で、制御ユニット２２を支持する支持機構を備えている。支持機構は、ヘッド基台２０に、移動した制御ユニット２２よりも下側となる位置で、制御ユニット２２側である前部に延在する両側一対の支持板２０ｂが設けられ、制御ユニット２２が移動した状態で、制御ユニット２２と支持板２０ｂとの間に支持部材５０を挿入することで、制御ユニット２２を支持する構成とされている。なお、支持部材５０は、図４および図５において断面コ字形状の型材として示されているが、その形状に限定されるものではなく、例えば、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放する位置に制御ユニット２２が移動した状態で、制御ユニット２２を支持する棒状部材等であってもよい。また、本実施形態において、支持板２０ｂは、上述した回転支持板２０ａが固定される部分として用いられている。なお、支持機構は、実装動作ユニット２１の交換時以外に、実装動作ユニット２１のメンテナンス時に用いることが可能である。なお、支持機構は、支持板２０ｂと支持部材５０等から構成されている。

このような実装ヘッド１３において、実装動作ユニット２１を交換するには、図３に示す通常時の使用形態から、ケーブルおよびエアチューブを制御ユニット２２から外すとともに、図４に示すように制御ユニット２２を移動させて実装動作ユニット２１を着脱方向で開放させる。その後、実装動作ユニット２１（ノズル３１が６個）をヘッド基台２０から取り外す。その後、図５に示すように、別の実装動作ユニット２１（ノズル３１が３個）をヘッド基台２０に取り付ける。その後、制御ユニット２２にエアチューブを接続し、図３に示す通常時の使用状態に制御ユニット２２を移動させる。その後、制御ユニット２２にケーブルを接続する。

上記実施形態によれば、実装動作ユニット２１が、ノズルの数に応じた種類を備え、各種類がヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられていた。これに加えて、実装動作ユニット２１が、電子部品に応じた種類を備え、各種類がヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられることも容易に考えられる。すなわち、吸着・搭載する電子部品の大きさや種類に応じて、上下動作や回転動作に強い駆動力が必要であったり、搭載（装着）時の回転角度がシビアな電子部品に対してはより高い（細かい）分解能が必要な場合がある。この際、実装動作ユニット２１に、異なるタイプのＺ軸移動機構３２やθ回転移動機構３３を取付けて対応する。この場合、ノズルの数が同じなので、搭載する電子部品に応じて実装動作ユニット２１が複数種類有すると定義する。

このように、本実施形態の電子部品実装装置１では、基板１０の表面に対して、平行に移動可能に設けられた実装ヘッド１３を有し、実装ヘッド１３により、部品供給部１１から取り出した電子部品を基板１０の所定位置に搬送して基板１０上に搭載する電子部品実装装置１において、実装ヘッド１３は、基板１０の表面に対して平行に移動可能に設けられたヘッド基台２０と、電子部品を保持するノズル３１、およびノズル３１を上下方向の軸に沿う上下移動および前記軸を中心として回転移動させる各移動機構３２，３３を有する実装動作ユニット２１と、動作指令に基づき各移動機構３２，３３を制御する制御手段を有する制御ユニット２２と、を備え、実装動作ユニット２１が、ノズル３１の数、または、搭載する電子部品に応じた種類を備え、各種類がヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられるとともに、制御ユニット２２が実装動作ユニット２１における最大ノズル数の各移動機構３２，３３に対応する制御手段を有して各種類の実装動作ユニット２１に対して接続・切断が可能に設けられている。また、本実施形態の電子部品実装装置１では、制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するようにヘッド基台２０に対して移動可能に設けられている。

この電子部品実装装置１によれば、制御ユニット２２をヘッド基台２０から外すことなく、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放することができる。

また、本実施形態の電子部品実装装置１では、制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するようにヘッド基台２０に対して回転移動可能に設けられている。

この電子部品実装装置１によれば、制御ユニット２２を回転移動させることで、支持軸４０ｂで支持する簡素な構成で制御ユニット２２を移動可能とし、制御ユニット２２をヘッド基台２０から外すことなく、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放することができる。

また、本実施形態の電子部品実装装置１では、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放する位置に制御ユニット２２が移動した状態で、制御ユニット２２を支持する支持機構を備える。

この電子部品実装装置１によれば、制御ユニット２２が移動した状態で、制御ユニット２２を支持することで、実装動作ユニット２１の交換作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態の電子部品実装装置１では、制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するようにヘッド基台２０に対して着脱可能に設けられている。

この電子部品実装装置１によれば、実装ヘッド１３の移動を妨げるような配置から制御ユニット２２を外すように設けた場合、実装動作ユニット２１の着脱を阻害するような位置であっても、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放するように制御ユニット２２を取り外せば、実装動作ユニット２１を交換することができる。

また、本実施形態の電子部品実装装置１では、制御ユニット２２は、実装動作ユニット２１を着脱方向で開放する位置でヘッド基台２０に対して固定される。

この電子部品実装装置１によれば、元より実装動作ユニット２１を着脱方向で開放する位置に制御ユニット２２を固定しておけば、制御ユニット２２を外したり移動したりする手間を省くことができる。

また、本実施形態の電子部品実装装置１では、実装動作ユニット２１と制御ユニット２２とがケーブルを介して接続され、実装動作ユニット２１にケーブルを支持させるケーブル支持部３０ａが設けられる。

この電子部品実装装置１によれば、実装動作ユニット２１をヘッド基台２０に対して着脱する場合に、制御ユニット２２から外したケーブルを支持することで、制御ユニット２２側へのケーブルの接続位置に対応するようにケーブルを配置することができる。

なお、図３〜図５において、符号５１は、図２において通信部４５と管理装置１００との間に介在される外部通信部であり、ヘッド基台２０に取り付けられている。この外部通信部５１は、図２に示すように設けなくてもよいが、実装ヘッド１３と管理装置１００との間の信号の送受を専用に行うことで、通信部４５を制御ユニット２２での信号の送受専用にすることができる。

１ 電子部品実装装置
１０ 基板
１１ 部品供給部
１３ 実装ヘッド
２０ ヘッド基台
２１ 実装動作ユニット
２２ 制御ユニット
３０ａ ケーブル支持部
３１ ノズル
３２ａ Ｚ軸
３２ Ｚ軸移動機構
３３ θ回転移動機構
５０ 支持部材

Claims (6)

1. 基板の表面に対して、平行に移動可能に設けられた実装ヘッドを有し、前記実装ヘッドにより、部品供給部から取り出した電子部品を前記基板の所定位置に搬送して前記基板上に搭載する電子部品実装装置において、
   前記実装ヘッドは、
   前記基板の表面に対して平行に移動可能に設けられたヘッド基台と、
   前記電子部品を保持するノズル、および前記ノズルを上下方向の軸に沿う上下移動および前記軸を中心として回転移動させる各移動機構を有する実装動作ユニットと、
   動作指令に基づき各前記移動機構を制御する制御手段を有する制御ユニットと、を備え、
   前記実装動作ユニットが、前記ノズルの数、または、搭載する前記電子部品に応じた種類を備え、各種類が前記ヘッド基台に対して着脱可能に設けられるとともに、
   前記制御ユニットが、前記実装動作ユニットにおける最大ノズル数の各前記移動機構に対応する制御手段を有して各種類の前記実装動作ユニットに対して接続・切断が可能に設けられ、
   前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して移動可能に設けられていることを特徴とする電子部品実装装置。
2. 基板の表面に対して、平行に移動可能に設けられた実装ヘッドを有し、前記実装ヘッドにより、部品供給部から取り出した電子部品を前記基板の所定位置に搬送して前記基板上に搭載する電子部品実装装置において、
   前記実装ヘッドは、
   前記基板の表面に対して平行に移動可能に設けられたヘッド基台と、
   前記電子部品を保持するノズル、および前記ノズルを上下方向の軸に沿う上下移動および前記軸を中心として回転移動させる各移動機構を有する実装動作ユニットと、
   動作指令に基づき各前記移動機構を制御する制御手段を有する制御ユニットと、を備え、
   前記実装動作ユニットが、前記ノズルの数、または、搭載する前記電子部品に応じた種類を備え、各種類が前記ヘッド基台に対して着脱可能に設けられるとともに、
   前記制御ユニットが、前記実装動作ユニットにおける最大ノズル数の各前記移動機構に対応する制御手段を有して各種類の前記実装動作ユニットに対して接続・切断が可能に設けられ、
   前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して回転移動可能に設けられていることを特徴とする電子部品実装装置。
3. 前記実装動作ユニットを着脱方向で開放する位置に前記制御ユニットが移動した状態で、前記制御ユニットを支持する支持機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
4. 前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放するように前記ヘッド基台に対して着脱可能に設けら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。
5. 前記制御ユニットは、前記実装動作ユニットを着脱方向で開放する位置で前記ヘッド基台に対して固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
6. 前記実装動作ユニットと前記制御ユニットとがケーブルを介して接続され、前記実装動作ユニットに前記ケーブルを支持させるケーブル支持部が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子部品実装装置。

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