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。
以下に、本発明にかかる電子部品実装装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。本発明の電子部品実装装置は、リードを有し、当該リードが、基板の基板孔(挿入穴、穴)に挿入されることで、基板に実装される電子部品、いわゆるリード型電子部品(挿入型電子部品)を実装する電子部品実装装置である。電子部品実装装置は、リード型電子部品(挿入型電子部品)を実装する機能を備えている。ここで、リード型電子部品は、リードが基板に形成された穴に挿入されることで実装されるものである。また、挿入穴(基板孔)に挿入されずに基板上に搭載される電子部品、例えばSOP、QFP等は、搭載型電子部品とする。なお、電子部品実装装置は、基板上に搭載される搭載型電子部品を実装する機能を備えていてもよい。以下の実施形態の電子部品実装装置10は、搭載型電子部品とリード型電子部品の両方を実装する機能を備える。
次に、図1から図5を用いて、本実施形態の搭載型電子部品とリード型電子部品の両方を実装することができる電子部品実装装置10について説明する。電子部品実装装置10は、基板上に載せることで実装される搭載型電子部品とリードを基板の挿入穴に差し込んで実装するリード型電子部品(挿入型電子部品)との両方を実装することができる装置である。電子部品実装装置10は、1台で搭載型電子部品とリード型電子部品の両方を実装することも、いずれか一方のみを実装することもできる。つまり電子部品実装装置10は、搭載型電子部品とリード型電子部品の両方を実装することが可能で、製造する基板や他の電子部品実装装置のレイアウトに応じて、種々の用途で使用することができる。
図1は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。図1に示す電子部品実装装置10は、基板8の上に電子部品を搭載する装置である。電子部品実装装置10は、筐体11と、基板搬送部12と、部品供給ユニット14f、14rと、ヘッド15と、XY移動機構16と、VCSユニット17と、交換ノズル保持機構18と、部品貯留部19と、制御装置20と、操作部40と、表示部42と、リード加工装置100と、を有する。なお、XY移動機構16は、X軸駆動部22と、Y軸駆動部24と、を備える。ここで、本実施形態の電子部品実装装置10は、図1に示すように、基板搬送部12を中心にしてフロント側とリア側に部品供給ユニット14f、14rを備える。電子部品実装装置10は、部品供給ユニット14fが電子部品実装装置10のフロント側に配置され、部品供給ユニット14rが電子部品実装装置10のリア側に配置される。また、以下では、2つの部品供給ユニット14f、14rを特に区別しない場合、部品供給ユニット14とする。
基板8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8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8に設けられた配線パターンの表面には、リフローによって板状部材の配線パターンと電子部品とを接合する接合部材であるはんだが付着している。また、基板8には、電子部品が挿入されるスルーホール(挿入穴、基板孔)も形成されている。
基板搬送部12は、基板8を図中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8を支持し、基板8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8の搭載対象面がヘッド15と対面する向きで、基板8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8をX軸方向に搬送する。基板搬送部12は、電子部品実装装置10に供給する機器から供給された基板8を、レール上の所定位置まで搬送する。ヘッド15は、所定位置で、電子部品を基板8の表面に搭載する。基板搬送部12は、所定位置まで搬送した基板8上に電子部品が搭載されたら、基板8を、次の工程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8の搬送方向に沿って配置されたレールとレールに沿って回転するエンドレスベルトとを組合せ、エンドレスベルトに基板8を搭載した状態で搬送する、搬送機構を一体としたベルト方式の搬送機構を用いることができる。
電子部品実装装置10は、フロント側に部品供給ユニット14fが配置され、リア側に部品供給ユニット14rが配置されている。フロント側の部品供給ユニット14fと、リア側の部品供給ユニット14rは、それぞれ基板8上に搭載する電子部品を多数保持し、ヘッド15に供給可能、つまり、ヘッド15で保持(吸着または把持)可能な状態で保持位置に供給する電子部品供給装置を備える。本実施形態の部品供給ユニット14f、14rはともに、本体と、本体に連結されたリードとを有するリード型電子部品を供給する。
図2は、部品供給ユニットの一例の概略構成を示す模式図である。部品供給ユニット14は、図2に示すように、複数の電子部品供給装置(以下、単に「部品供給装置」ともいう。)90、90aを有する。
具体的には、部品供給ユニット14は、複数のラジアルリード型電子部品(ラジアルリード部品)をテープ本体に固定した電子部品保持テープ(ラジアル部品テープ)が装着されている。当該電子部品保持テープで保持したリード型電子部品のリードを保持位置(第2保持位置)で切断し、当該保持位置にあるリード型電子部品をヘッドに備えた吸着ノズルまたは把持ノズルで保持する。また、部品供給ユニット14には、ラジアルリード型電子部品に加えて、複数の搭載型電子部品をテープ本体に固定した電子部品保持テープ(チップ部品テープ)が装着されていてもよい。また、部品供給ユニット14は、その他電子部品供給装置90aとしてスティックフィーダやトレイフィーダを設置してもよい。図2に示す複数の部品供給装置90、90aは、支持台(バンク)96に保持される。また、支持台96は、部品供給装置90、90aの他の装置(例えば、計測装置やカメラ等)を搭載することができる。
部品供給ユニット14は、支持台96に保持されている複数の電子部品供給装置90、90aが、搭載する電子部品の種類、電子部品を保持する機構または供給機構が異なる複数種類の電子部品供給装置90、90aで構成される。また、部品供給ユニット14は、同一種類の電子部品供給装置90、90aを複数備えていてもよい。また、部品供給ユニット14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。
部品供給装置90は、テープに複数のラジアルリード型電子部品のリードを貼り付けて構成される電子部品保持テープを使用してヘッド15にラジアルリード型電子部品を供給する。部品供給装置90は、電子部品保持テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送る。すなわち、部品供給装置90は、保持しているラジアルリード型電子部品をヘッド15のノズルにより電子部品が保持できる保持領域(吸着位置、把持位置、保持位置)まで移動するテープフィーダである。また、部品供給装置90は、保持領域まで移動させたラジアルリード型電子部品のリードを切断して分離することで、当該テープでリードが固定されたラジアルリード型電子部品を所定位置に保持可能な状態とすることができる。さらに、当該ラジアルリード型電子部品をヘッド15のノズルにより保持(吸着、把持)することができる。なお、複数の部品供給装置90は、それぞれ異なる品種の電子部品を供給しても、別々の電子部品を供給してもよい。また、部品供給装置90は、テープに複数のラジアルリード型電子部品に限定されず、ボウルフィーダや、アキシャルフィーダ、スティックフィーダ、トレイフィーダ等を用いることもできる。
電子部品供給装置90aは、テープに基板搭載するチップ型の電子部品を保持している電子部品保持テープを使用してヘッド15に電子部品を供給する。なお、電子部品保持テープは、テープに複数の格納室が形成されており、当該格納室に電子部品が格納されている。電子部品供給装置90aは、電子部品保持テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送り、格納室をヘッド15のノズルにより電子部品が吸着できる保持領域まで移動させるテープフィーダである。なお、格納室を保持領域に移動させることで、当該格納室に収容されている電子部品を所定位置に露出した状態とすることができ、当該電子部品をヘッド15のノズルにより吸着、把持することができる。電子部品供給装置90aは、テープフィーダに限定されず、チップ型電子部品を供給する種々のチップ部品フィーダとすることができる。チップ部品フィーダとしては、例えば、スティックフィーダ、テープフィーダ、バルクフィーダを用いることができる。
ヘッド15は、部品供給ユニット14fに保持された電子部品または部品供給ユニット14rに保持された電子部品、をノズルで保持(吸着または把持)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8上に実装する機構である。また、ヘッド15は、部品供給ユニット14rが電子部品供給装置90aを備えている場合、電子部品供給装置90aに保持されたチップ型電子部品(搭載型電子部品)を基板8上に搭載(実装)する機構である。なお、ヘッド15の構成については、後述する。なお、チップ型電子部品(搭載型電子部品)とは、基板に形成された挿入穴(スルーホール)に挿入するリードを備えないリードなし電子部品である。搭載型電子部品としては、上述したようにSOP、QFP等が例示される。チップ型電子部品は、リードを挿入穴に挿入せずに、基板に実装される。
XY移動機構(ヘッド移動機構)16は、ヘッド15を図1中X軸方向及びY軸方向、つまり、基板8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22とY軸駆動部24とを有する。X軸駆動部22は、ヘッド15と連結しており、ヘッド15をX軸方向に移動させる。Y軸駆動部24は、X軸駆動部22を介してヘッド15と連結しており、X軸駆動部22をY軸方向に移動させることで、ヘッド15をY軸方向に移動させる。XY移動機構16は、ヘッド15をXY軸方向に移動させることで、ヘッド15を基板8と対面する位置、または、部品供給ユニット14f、14r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16は、ヘッド15を移動させることで、ヘッド15と基板8との相対位置を調整する。これにより、ヘッド15が保持した電子部品を基板8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8の表面の任意の位置に搭載することが可能となる。つまり、XY移動機構16は、ヘッド15を水平面(XY平面)上で移動させて、部品供給ユニット14f、14rの電子部品供給装置にある電子部品を基板8の所定位置(搭載位置、実装位置)に移送する移送手段となる。なお、X軸駆動部22としては、ヘッド15を所定の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24としては、X軸駆動部22を所定の方向に移動させる種々の機構を用いることができる。対象物を所定の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、ボールねじを用いた搬送機構、ベルトを利用した搬送機構等を用いることができる。
VCSユニット17と、交換ノズル保持機構18と、部品貯留部19と、リード加工装置100とは、XY平面において、ヘッド15の可動領域で、かつ、Z方向における位置がヘッド15よりも鉛直方向下側となる位置に配置されている。本実施形態では、VCSユニット17と、交換ノズル保持機構18と、部品貯留部19と、リード加工装置100とは、基板搬送部12と部品供給ユニット14rとの間に、隣接して配置される。
VCSユニット(部品状態検出部、状態検出部)17は、画像認識装置であり、ヘッド15のノズル近傍を撮影するカメラや、撮影領域を照明する照明ユニットを有する。VCSユニット17は、ヘッド15のノズルで吸着された電子部品の形状や、ノズルによる電子部品の保持状態を認識する。より具体的には、VCSユニット17は、対面する位置にヘッド15が移動されると、ヘッド15のノズルを鉛直方向下側から撮影し、撮影した画像を解析することで、ノズルで吸着された電子部品の形状や、ノズルによる電子部品の保持状態を認識する。VCSユニット17は、取得した情報を制御装置20に送る。
交換ノズル保持機構18は、複数種類のノズルを保持する機構である。交換ノズル保持機構18は、複数種類のノズルをヘッド15が着脱交換可能な状態で保持する。ここで、本実施形態の交換ノズル保持機構18は、電子部品を吸引することで保持する吸引ノズルと、電子部品を把持することで保持する把持ノズルと、を保持している。ヘッド15は、交換ノズル保持機構18で装着するノズルを変更し、装着されたノズルに対して空気圧を供給して駆動することで、保持する電子部品を適切な条件(吸引または把持)で保持することができる。
部品貯留部19は、ヘッド15がノズルで保持し、基板8に実装しない電子部品を貯留する箱である。つまり、電子部品実装装置10では、基板8に実装しない電子部品を廃棄する廃棄ボックスとなる。電子部品実装装置10は、ヘッド15が保持している電子部品の中に基板8に実装しない電子部品がある場合、ヘッド15を部品貯留部19と対面する位置に移動させ、保持している電子部品を解放することで、電子部品を部品貯留部19に投入する。
リード加工装置100は、ヘッド15がノズルで保持し、基板8に実装する電子部品のうち、リード型電子部品のリードを加工する装置である。リード加工装置100は、リード型電子部品のリードを折り曲げ、かつ、リード型電子部品の姿勢を変化させる。リード加工装置100については、後述する。
制御装置20は、電子部品実装装置10の各部を制御する。制御装置20は、各種制御部の集合体である。操作部40は、作業者が操作を入力する入力デバイスである。操作部40としては、キーボード、マウス、タッチパネル等が例示される。操作部40は検出した各種入力を制御装置20に送る。表示部42は、作業者に各種情報を表示する画面である。表示部42としては、タッチパネル、ビジョンモニタ等がある。表示部42は、制御装置20から入力される画像信号に基づいて各種画像を表示させる。
なお、本実施形態の電子部品実装装置10は、ヘッドを1つとしたが部品供給ユニット14f、14rのそれぞれに対応して2つのヘッドを設けてもよい。この場合、X軸駆動部を2つ設け、2つのヘッドをそれぞれXY方向に移動させることで、2つのヘッドを独立して移動させることができる。さらに、電子部品実装装置10は、基板搬送部12を平行に2つ配置することも好ましい。電子部品実装装置10は、2つの基板搬送部12で2つの基板8を交互に電子部品搭載位置に移動させ、2つのヘッド15で交互に部品を搭載すれば、さらに効率よく基板8に電子部品を搭載することができる。
次に、図3及び図4を用いて、ヘッド15の構成について説明する。図3は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。図4は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。なお、図3には、電子部品実装装置10を制御する各種制御部と部品供給ユニット14rの1つの部品供給装置90もあわせて示す。ヘッド15は、図3及び図4に示すように、ヘッド本体30と基板8のマークを認識するための撮影装置(基板状態検出部)36と高さセンサ(検出手段)37とノズルが保持した電子部品の水平方向の部品本体又はリードの影を判別するレーザ認識装置(部品状態検出部、状態検出部)38と、を有する。
電子部品実装装置10は、図3に示すように、制御部60と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64と、を有する。制御部60と、記憶部61と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64とは、上述した制御装置20の一部である。また、電子部品実装装置10は、電源と接続されており電源から供給される電力を制御部60、ヘッド制御部62、部品供給制御部64及び各種回路を用いて、各部に供給する。制御部60と、記憶部61と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64とについては後述する。
電子部品供給装置90は、電子部品80を供給する機構である。ここで、電子部品80は、電子部品本体(以下単に「本体」という。)82と、本体82のラジアル方向に配置された2本のリード84と、を有する。なお、本実施形態の電子部品80は、リード84を2本としたが、リード84の本数は特に限定されない。電子部品80としては、アルミ電解コンデンサが例示される。なお、電子部品80として、アルミ電解コンデンサの他にも、リードを有する各種電子部品を用いることができる。電子部品供給装置90は、電子部品保持テープ(ラジアル部品テープ)にリード84が保持された電子部品80の本体82が上方に露出している。電子部品供給装置90は、電子部品保持テープを引き出し、移動させることで、電子部品保持テープに保持された電子部品80を保持領域(吸着領域、把持領域)に移動させる。本実施形態では、部品供給装置90のY軸方向の先端近傍が保持領域となる。ヘッド15は、ノズルを用いて保持領域にある電子部品80を保持する。また、電子部品供給装置90aの場合も同様に、所定の位置が、ヘッド15のノズルが電子部品保持テープに保持された電子部品80を保持する保持領域となる。
ヘッド本体30は、各部を支持するヘッド支持体31と、複数のノズル32と、ノズル駆動部34と、を有する。本実施形態のヘッド本体30には、図4に示すように、6本のノズル32が一列に配置されている。6本のノズル32は、X軸に平行な方向に並んでいる。なお、図4に示すノズル32は、いずれも電子部品80を吸着して保持する吸着ノズルが配置されている。
ヘッド支持体31は、X軸駆動部22と連結している支持部材であり、ノズル32及びノズル駆動部34を支持する。なお、ヘッド支持体31は、レーザ認識装置38も支持している。
ノズル32は、電子部品80を吸着し、保持する吸着機構である。ノズル32は、先端に開口32aを有する。開口32aは、内部の空洞及びノズル保持部33の空洞を介してノズル駆動部34に連結されている。ノズル32は、この開口32aから空気を吸引することで、先端に電子部品80を吸着し、保持する。ノズル32は、ノズル保持部33に対して着脱可能であり、ノズル保持部33に装着されていない場合、交換ノズル保持機構18に保管(格納)される。また、ノズル32は、開口32aの形状や、大きさが種々のものがある。また、本実施形態では、電子部品を吸着するための開口を備える吸着型のノズルを示したが、空気圧により稼動するアームを用い、電子部品を挟み込むことで保持するは把持型のノズルも用いることができる。
ノズル保持部33は、鉛直方向下側の端部(先端)でノズル32を保持する機構であり、例えば、ノズル駆動部34にとってヘッド支持体31に対して移動されるシャフトと、ノズル32と連結するソケットと、を有する。シャフトは、棒状の部材であり、Z軸方向に延在して配置されている。シャフトは、鉛直方向下側の端部に配置されたソケットを支持する。シャフトは、ソケットに連結する部分がZ軸方向に移動可能な状態及びθ方向に回転可能な状態でヘッド支持体31に対して支持されている。ここで、Z軸は、XY平面に対して直交する軸であり、基板8の表面に対して直交する方向となる。θ方向とは、すなわち、ノズル駆動部34がノズル32を移動させる方向と平行な軸であるZ軸を中心とした円の円周方向と平行な方向である。θ方向は、ノズル32の回動方向となる。シャフトは、ソケットに連結する部分がノズル駆動部34によってZ軸方向及びθ方向に移動、回転される。
ノズル駆動部34は、ノズル保持部33をZ軸方向に移動させることでノズル32をZ軸方向に移動させ、ノズル32の開口32aで電子部品80を吸着させる。また、ノズル駆動部34は、電子部品80の実装時等にノズル保持部33をθ方向に回転させることでノズル32をθ方向に回転させる。
ノズル駆動部34は、ノズル32をZ軸方向に移動させる機構として、Z軸モータ34a、具体的には、Z軸方向が駆動方向となる直動リニアモータを有する機構である。ノズル駆動部34は、Z軸モータ34aでノズル保持部33とともにノズル32をZ軸方向に移動させることで、ノズル32の先端部の開口32aのシャフトをZ軸方向に移動させる。また、ノズル駆動部34は、ノズル32をθ方向に回転させる機構として、例えばモータとノズル保持部33のシャフトに連結された伝達要素とで構成された機構がある。ノズル駆動部34は、モータから出力された駆動力を伝達要素でノズル保持部33のシャフトに伝達し、シャフトをθ方向に回転させることで、ノズル32の先端部もθ方向に回転させる。
ノズル駆動部34は、ノズル32の開口32aで電子部品80を吸着させる機構、つまり吸引機構としては、例えば、ノズル32の開口32aと連結された空気管と、当該空気管と接続されたポンプと、空気管の管路の開閉を切り換える電磁弁と、を有する機構がある。ノズル駆動部34は、ポンプで空気管の空気を吸引し、電磁弁の開閉を切り換えることで開口32aから空気を吸引するか否かを切り換える。ノズル駆動部34は、電磁弁を開き開口32aから空気を吸引することで開口32aに電子部品80を吸着(保持)させ、電磁弁を閉じ開口32aから空気を吸引しないことで開口32aに吸着していた電子部品80を解放する、つまり開口32aで電子部品80を吸着しない状態(保持しない状態)とする。
また、本実施形態のヘッド15は、電子部品の本体を保持するときに本体上面がノズル(吸着ノズル)32で吸着できない形状である場合には、後述する把持ノズルを用いる。把持ノズルは、吸着ノズルと同様に空気を吸引解放することで固定片に対して可動片が開閉することで電子部品の本体を上方から把持解放することができる。また、ヘッド15は、ノズル駆動部34でノズル32を移動させ、交換動作を実行することで、ノズル駆動部34が駆動させるノズル32を換えることができる。
撮影装置36は、ヘッド本体30のヘッド支持体31に固定されており、ヘッド15と対面する領域、例えば、基板8や電子部品80が搭載された基板8等を撮影する。撮影装置36は、カメラと、照明装置と、を有し、照明装置で視野を照明しつつ、カメラで画像を取得する。これにより、ヘッド本体30に対面する位置の画像、例えば、基板8や、部品供給ユニット14の各種画像を撮影することができる。例えば、撮影装置36は、基板8の表面に形成された基準マークとしてのBOCマーク(以下単にBOCともいう。)やスルーホール(挿入穴)の画像を撮影する。ここで、BOCマーク以外の基準マークを用いる場合、当該基準マークの画像を撮影する。
高さセンサ37は、ヘッド本体30のヘッド支持体31に固定されており、ヘッド15と対面する領域、例えば、基板8や電子部品80が搭載された基板8との距離を計測する。高さセンサ37としては、レーザ光を照射する発光素子と、対面する位置で反射して戻ってくるレーザ光を受光する受光素子とを有し、レーザ光を発光してから受光するまでの時間で対面する部分との距離を計測するレーザセンサを用いることができる。また、高さセンサ37は、測定時の自身の位置及び基板8の位置を用いて、対面する部分との距離を処理することで、対面する部分、具体的には電子部品80の高さを検出する。なお、電子部品との距離の測定結果に基づいて電子部品の高さを検出する処理は制御部60で行ってもよい。
レーザ認識装置38は、光源38aと、受光素子38bと、を有する。レーザ認識装置38は、ブラケット50に内蔵されている。ブラケット50は、図3に示すように、ヘッド支持体31の下側に連結されている。レーザ認識装置38は、ヘッド本体30のノズル32で吸着した電子部品80に対して、レーザ光を照射することで、電子部品80の状態を検出する装置である。ここで、電子部品80の状態とは、電子部品80の形状、ノズル32で電子部品80を正しい姿勢で吸着しているか等である。光源38aは、レーザ光を出力する発光素子である。受光素子38bは、Z軸方向における位置、つまり高さが同じ位置であり、光源38aに対向する位置に配置されている。
次に、電子部品実装装置10の装置構成の制御機能について説明する。電子部品実装装置10は、図3に示すように、制御装置20として、制御部60と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64と、を有する。各種制御部は、それぞれ、CPU、ROMやRAM等の演算処理機能と記憶機能とを備える部材で構成される。また、本実施形態では、説明の都合で複数の制御部としたが、1つの制御部としてもよい。また、電子部品実装装置10の制御機能を1つの制御部とした場合、1つの演算装置で実現しても複数の演算装置で実現してもよい。
制御部60は、電子部品実装装置10の各部と接続されており、入力された操作信号や、電子部品実装装置10の各部で検出された情報に基づいて、記憶されているプログラムを実行し、各部の動作を制御する。制御部60は、例えば、基板8の搬送動作、XY移動機構16によるヘッド15の駆動動作、レーザ認識装置38による形状の検出動作等を制御する。また、制御部60は、上述したようにヘッド制御部62に各種指示を送り、ヘッド制御部62による制御動作も制御する。制御部60は、部品供給制御部64による制御動作も制御する。
記憶部61は、制御部60と接続されており、ROMやRAM等の記憶機能を備えている。なお、記憶部61は、制御部60と一体で設けてもよいし、別体で設けてもよい。記憶部61は、制御部60が各部から取得したデータや、制御部60で演算して算出したデータを記憶する。記憶部61は、設計図のデータや、各種電子部品の形状、吸着条件、吸着処理の補正条件、生産プログラム等を記憶する。なお、記憶部61は、制御部60の制御により、不要となったデータは削除することもできる。
ヘッド制御部62は、ノズル駆動部34、ヘッド支持体31に配置された各種センサ及び制御部60に接続されており、ノズル駆動部34を制御し、ノズル32の動作を制御する。ヘッド制御部62は、制御部60から供給される操作指示及び各種センサ(例えば、距離センサ)の検出結果に基づいて、ノズル32の電子部品の吸着(保持)/解放動作、各ノズル32の回動動作、Z軸方向の移動動作を制御する。
部品供給制御部64は、部品供給ユニット14f、14rによる電子部品80の供給動作を制御する。部品供給制御部64は、電子部品供給装置90、90a毎に設けても、1つですべての電子部品供給装置90、90aを制御してもよい。例えば、部品供給制御部64は、電子部品供給装置90による電子部品保持テープの引き出し動作(移動動作)、リードの切断動作及びラジアルリード型電子部品の保持動作を制御する。また、部品供給制御部64は、部品供給ユニット14が電子部品供給装置90aを備えている場合、電子部品供給装置90aによる電子部品保持テープの引き出し動作(移動動作)等を制御する。部品供給制御部64は、制御部60による指示に基づいて各種動作を実行する。部品供給制御部64は、電子部品保持テープまたは電子部品保持テープの引き出し動作を制御することで、電子部品保持テープまたは電子部品保持テープの移動を制御する。
ここで、上記実施形態では、ヘッドに装着するノズルに吸着ノズルを用いる場合として説明したがこれに限定されない。図5は、ノズルの一例を示す説明図である。図5は、把持ノズル(グリッパーノズル)の一例を示す図である。図5に示すノズル201は、固定アーム202と、可動アーム204とを有する。ノズル201は、可動アーム204の支点205がノズル201の本体に回動可能な状態で固定されており、可動アーム204は、支点205を軸として固定アーム202と対面する部分が固定アーム202に近づく方向から遠ざかる方向に移動することができる。可動アーム204は、ノズル201の本体の部分、固定アーム202に近づいたり遠ざかったりする部分とは、支点205を介して反対側に駆動部206が連結されている。駆動部206は、把持ノズルを駆動する駆動源(空気圧)により上下動される。可動アーム204は、駆動部206が下降すると固定アーム202に対して離間し(図5に示す状態)、駆動部206が上昇すると固定アームに対して接近する。
ノズル201は、固定アーム202と可動アーム204との間に電子部品80がある状態で、固定アーム202と可動アーム204との距離を縮めることで、電子部品80を把持することができる。
把持ノズルは、ノズル201に限定されず、種々の形状とすることができる。把持ノズルは、それぞれ固定アームと可動アームとの間隔や、可動範囲を種々の値とすることができる。このように把持ノズルは、ノズルの形状毎に把持できる電子部品の形状が異なる。
電子部品実装装置10は、保持する電子部品の種類に応じて、当該電子部品を保持するノズルの種類を選択することで、電子部品を適切に保持することができる。具体的には、保持する電子部品に応じて、吸着ノズルを用いるか把持ノズルを用いるかを選択し、さらにそれぞれの種類のノズル中でもどのノズルを用いるかを切り換えることで、1台の電子部品実装装置でより多くの種類の電子部品を実装することができる。
次に、図6から図12を用いて、リード加工装置100について、説明する。図6は、リード型電子部品の一例を示す概略構成図である。図7は、加工したリード型電子部品の一例を示す概略構成図である。図8は、リード加工装置の概略構成を示す上面図である。図9は、リード加工装置の概略構成を示す側面図である。図10は、支持台と折曲部との概略構成を示す側面図である。図11は、支持台と折曲部との概略構成を示す上面図である。図12は、姿勢変更部の機能を説明するための説明図である。
まず、図6及び図7を用いて、リード加工装置100で加工するリード型電子部品について説明する。リード型電子部品(電子部品)80は、図6に示すように、本体82の一部にリード84が固定されている。図6に示す電子部品80は、アルミ電解コンデンサであり、本体82に2本のリード84が固定されている。電子部品80は、電子部品供給装置90でリード84が所定の長さに切断された後、ノズル32で吸引され、搬送される。ノズル32で吸引された電子部品80は、リード84が基板8に形成された孔に挿入されることで、基板8に実装される。
リード加工装置100は、図6に示すような電子部品80のリード84を加工する。具体的には、図7に示す電子部品80aのように、リード84aを角度が90度異なる第1線分86と第2線分88とが繋がった形状とする。つまり、リード84aの本体82よりも遠い側の部分である第2線分88を、第1線分86に対して90度折り曲げて、本体82aの延在方向、加工前のリード84の延在方向に対して90度傾いた形状とする。
リード加工装置100は、リード84aを折り曲げることで、リード84aの基板に挿入する端部を含む第2線分88の延在方向を本体82の延在方向に対して90度傾けることができる。そして、本体82を基板8に対して、図6に示す電子部品80とは、異なる向きにした状態(図7に示す状態)で実装することができる。
次に、図8から図12を用いて、リード加工装置100の構成について説明する。リード加工装置100は、土台102と、支持台104と、折曲部106と、姿勢変更部108と、を有する。
土台102は、支持台104、折曲部106及び姿勢変更部108の各部を支持する基部110と、姿勢変更部108で姿勢を変更された電子部品を支持する部品支持部112と、を有する。基部110は筐体11に固定されている。基部110には、支持台104、折曲部106及び姿勢変更部108の所定部分が固定されている。部品支持部112は、基部110に固定されており、姿勢が変更された電子部品80aの本体82を支持する。部品支持部112は、本体82の側面(姿勢が変更した電子部品の鉛直方向下側の面)に沿った凹凸が形成されている。これにより、部品支持部112は、電子部品80aを所定位置で支持することができる。
支持台104は、ノズル32で保持された電子部品(リード型電子部品)80を支持する台である。支持台104は、土台102に対して回動可能な状態で連結されている。支持台104は、支持台本体120と、支持台本体120を土台102に連結する軸122とを、有する。支持台本体120は、電子部品80を支持する支持面120aと、支持面の両端にそれぞれ連結され、支持面に直交する向きに伸びた側面120bと、を有し、土台102側(下方側)が開放された断面U字状の部材である。支持台本体120は、支持面に電子部品80のリード84が挿入される開口124が複数形成されている。開口124は、支持面120aを上下方向に貫通して形成されている。また、開口124は、側面の延在方向に沿って(図11に示すX方向に向けて)形成され、一方の端部が、反X方向(X方向とは反対側の方向)側で開放されている細長い溝である。開口124は、支持面の部品支持部112が設置されている端面に複数形成されている。具体的には、開口124は、1つの電子部品のリードの間隔と同じ間隔で配置されている。さらに、開口124は、複数個の電子部品のリードの本数分形成されている。軸122は、支持台本体120の側面120bを貫通した後、土台102に固定されている。軸122は、支持台本体120を回動可能に支持する。
また、支持台104は、支持台本体120の開口124にリードが挿入された状態で、電子部品を支持する。これにより、支持台104は、支持台本体120の支持面120aが電子部品80の本体82のリードが固定されている面と接触し、電子部品80を支持する。
折曲部106は、支持台104の近傍に配置されている。折曲部106は、一方向に伸縮するシリンダ130と、シリンダ130によって一方向に移動し、支持台104に支持された電子部品80のリード84と接し、リード84が折り曲げる力を加えるリードガイド134と、を有する。
シリンダ130は、シリンダ本体131と、シリンダ本体131によって移動させるピストンロッド132とを有する。シリンダ130は、シリンダ本体131が基部110に固定され、ピストンロッド132にリードガイド134が固定されている。リードガイド134は、ピストンロッドに取付けられる本体部134aと、本体部から折り返され上方に延びる曲げ部134bを有する。曲げ部134bは、上端側に案内溝139が形成されている。
折曲部106は、図15に示すように、シリンダ130の進退動作によって、リードガイド134を開口124の延在方向に移動させる。このリードガイド134の移動に伴い、リードガイドの端面136にリード84が当接し、リード84は支持台120の底面に沿って折り曲げられると共に、案内溝139に案内される。
図9及び図12に示すように、姿勢変更部108は、シリンダ140を有し、支持台104を軸122周りに回動させる。シリンダ140は、ピストンロッド140aを所定の方向に移動させる。
シリンダ140は、ピストンロッド140aの先端142に係合軸144が設けられている。係合軸144は、支持台104の長穴145に挿入されている。姿勢変更部108は、シリンダ140の先端142を移動させることで、長穴145内での係合軸144の位置を移動させる。姿勢変更部108は、長穴145内の係合軸144の位置を移動させることで、図12に示すように、支持台104を軸122周りに回動させる。これにより、姿勢変更部108は、支持台104を図9に示す姿勢から図12に示す姿勢、またはその逆に移動させる。
次に、図8から図15を用いて、リード加工装置100の動作について説明する。図13から図15は、それぞれリード加工装置の動作を説明するための説明図である。支持台104は、姿勢変更部108のシリンダ140の進退動作により、図15の状態から図12の状態を経て図9の状態に回動される。なお、図9は、開口が水平方向を向いた状態であり、図15は、開口124が鉛直方向を向いた状態である。以下動作を具体的に説明する。
最初に、ノズル32でリード型電子部品80aを吸着する。次に、図15に示すように、ノズル32を移動させて、支持台104の開口124の奥側(図示右側)にリード84が位置するように、電子部品80aを支持台104に載置させる。
次に、図15に示すように、リード加工装置100は、電子部品が支持台104に搭載されたら、ヘッドのノズル32で電子部品80を支持台本体120の支持面から移動しないように保持した状態で、折曲部106のシリンダ130を前進させる。シリンダ130の前進に伴い、リードガイド134が支持台本体120の底面に沿って移動する。このリードガイド134の移動に伴い、リードガイドの端面136にリード84が当接し、リード84は支持台120の底面に沿って折り曲げられると共に、案内溝139に案内される。リード84は、端面136に押されることで、案内溝139に沿って変形し、図15に示すように折れ曲がった状態となる。
リード加工装置100は、折曲部106によって、リードを折り曲げたら、姿勢変更部108で支持台本体120を回動させ、図8及び図9に示すように、電子部品を90度回転させ、電子部品を横向きにする。
電子部品実装装置10は、このようにして、リード加工装置100でリードを折り曲げて、横向きにした電子部品をノズルで保持し、基板に実装する。これにより、電子部品実装装置10は、同じ部品供給装置から供給された電子部品で、基板に対して本体が90度傾いた電子部品と、基板に対して本体が傾いていない電子部品を実装することができる。つまり、電子部品実装装置10は、電子部品の本体を横向きにして実装できることで、例えば、電子部品の実装後の基板の高さを低くするために、アルミ電解コンデンサ等を横向きに配置する基板に対しても電子部品を実装することができる。また、ノズルで保持した後に加工ができるため、電子部品実装装置ではリードを折り曲げた状態で供給することが困難な電子部品であっても、リードを折り曲げて搭載することができる。これにより、電子部品実装装置で実装できる電子部品の数、種類を増やすことができる。
なお、本実施形態のリード加工装置100は、90度に折り曲げるとしたが、実質的に90度であればよく、数度の誤差が生じる場合もある。つまり、リード加工装置100は、リードの第2線分を第1線分に対して、85度から95度の角度で折り曲げればよい。なお、折り曲げる角度は、特に限定されず、搭載時の電子部品の本体の向きに合わせた角度にすればよい。折り曲げる際の角度は、案内溝139の形状によって、調整することができる。
また、リード加工装置100は、開口124を複数の電子部品分設け、リードガイド134を複数の開口124が形成されている範囲を覆う形状とすることで、複数の電子部品のリードを同時に加工することができる。なお、開口124を形成する間隔は、ヘッドのノズル32の配置間隔と同じとすることが好ましい。これにより、複数の電子部品をそれぞれのノズルで支持面から動かないように同時に保持することができる。また、開口部は、加工が想定される電子部品のリードの間隔に合わせて複数形成しておくことが好ましい。これにより、1つの支持台本体120で複数種類の電子部品のリードを加工することができる。
図16から図18は、それぞれノズルの一例を示す説明図である。電子部品実装装置10は、本体82を90度回転させ、横向きの姿勢にした電子部品80aを保持する場合、図16に示すノズル232を好適に用いることができる。ノズル232は、ノズル基部240にノズル先端部250が固定されている。ノズル基部240は、ノズル保持部33に装着される部分である。ノズル先端部250は、電子部品80aを吸着し保持する部分である。ノズル232は、ノズル基部240に吸引機構の空気流路と繋がった通路252が形成されている。
ノズル先端部250は、通路252と繋がった空気流路254と、鉛直方向下側の端面に開口した開口部255とが設けられている。ノズル先端部250は、ノズル基部240の延在方向、つまりZ方向に直交する方向に対して折れ曲がっており、Z方向に直交する方向が長手方向となる。つまり、ノズル先端部250は、横向きになった電子部品の鉛直方向上側の面の延在方向に沿って伸びた形状となる。また、ノズル先端部250は、開口部255が形成された鉛直方向下側の面256がリード加工装置100の部品支持部112に支持された電子部品の鉛直方向上側の面に沿った形状となっている。
電子部品実装装置10は、リード加工装置100で加工された電子部品80aをノズル232で吸引し、保持することで、図18に示すように、電子部品80aの本体に面256が沿った状態で開口面244から吸引を行うことができる。これにより電子部品80aを好適に保持することができる。また、ノズル232のノズル先端部250をノズル基部240に対して一方向に折れ曲がった形状とすることで、ノズル232で電子部品80aを保持した場合、リード84aが、ノズル基部240の周囲に配置された状態とすることができる。これにより、電子部品80aのリード84aを基板の穴により高い確率で挿入することができる。これにより、電子部品をより高い確率で基板に実装することができる。
ここで、本実施形態では、リード加工装置100をVCSユニット17、交換ノズル保持機構18、部品貯留部19と同様に基板8と部品供給ユニット14との間に設置したが、設置位置は特に限定されない。リード加工装置100は、加工対象の電子部品を、ヘッド15のノズル32によって保持可能な位置で加工できればよい。リード加工装置100は、例えば、部品供給ユニット14の一部として、電子部品供給装置90の近傍に配置してもよいし、電子部品供給装置90のそれぞれに対して設けてもよい。
また、上記実施形態では、ノズル32で、電子部品80を支持台本体120の支持面から移動しないように保持した状態(電子部品80の姿勢を維持しつつ)で、折曲部106のシリンダ130を前進させて、リード84を折れ曲がった状態とした。これに代えて、リード加工装置自体に電子部品80の姿勢を保持する部材を設けてもよい。また、リード加工装置は、電子部品80を保持する部材を、電子部品80を側面から保持または支持する構造としてもよい。