JP6467421B2 - 部品実装装置 - Google Patents

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Description

本発明は、部品実装装置に関する。
従来より、基板に部品を実装する部品実装装置において、部品実装時に特定処理を行いながら部品を実装するものが知られている。例えば、特許文献1の部品実装装置では、基板が載置されるステージにヒータを内蔵すると共に部品を押圧するヘッドにヒータを内蔵しておき、基板上に熱硬化型接着剤を介して部品を配置した状態で、各ヒータを作動させて基板全面を加熱しながらヘッドで部品を押圧することで、熱圧着により部品を実装している。
特開2000−312069号公報
上述した部品実装装置のように、加熱処理などの特定処理を基板の全面に一度に行えるようにすることもできるが、基板の大きさによっては特定処理を行う範囲が広くなるため、特定処理を行うためのヒータなどの処理装置の大型化に繋がって、処理装置の設置スペースが大きくなったり設置コストが増えたりしてしまう。
本発明は、部品の実装に必要な特定処理が行われる範囲を限定しつつ部品を適切に実装することを主目的とする。
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の部品実装装置は、
基板上にヘッドで部品を実装する部品実装装置であって、
前記基板を搬送する搬送手段と、
前記搬送された基板を保持する保持手段と、
前記保持された基板の下方から、前記ヘッドの移動範囲よりも狭い範囲であって前記基板の実装面よりも狭い特定範囲に、前記部品の実装に必要な特定処理を行う特定処理手段と、
前記実装面のうち前記特定範囲を実装範囲として前記部品を実装するよう前記ヘッドと前記特定処理手段とを制御する実装処理と、前記基板の保持を解除して該基板を搬送することで前記実装範囲をシフトさせてから該基板を保持するよう前記搬送手段と前記保持手段とを制御するシフト処理とを、前記実装面に前記部品の実装が完了するまで繰り返す制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の部品実装装置は、特定処理が行われる特定範囲を実装範囲として部品を実装する実装処理と、基板の保持を解除して基板を搬送することで実装範囲をシフトさせてから基板を保持するシフト処理とを、基板の実装面に部品の実装が完了するまで繰り返す。これにより、基板の実装面の全範囲に亘って一度に特定処理を行えるよう構成しなくても、必要な部品を適切に実装することができる。
また、本発明の部品実装装置において、前記特定処理手段は、前記特定範囲が前記実装面における前記基板の搬送方向に直交する方向に亘る固定された範囲となるよう構成され、前記制御手段は、前記実装範囲で前記実装処理を完了する度に、前記シフト処理を行うものとすることもできる。こうすれば、シフト処理と、実装処理とを交互に繰り返すという簡易な処理で、必要な部品を実装することができる。
この態様の本発明の部品実装装置において、前記保持手段は、前記基板を部分的にクランプするクランプ部材を有し、前記クランプ部材は、前記基板をクランプする部分における前記搬送方向の長さが、前記特定範囲における前記搬送方向の長さ以上となるよう形成されるものとすることもできる。こうすれば、基板の同じ部分のクランプを繰り返すことにより基板にクランプ跡が生じるのを抑制することができる。また、特定処理として加熱処理を行う場合には、加熱による基板の伸びを必要以上に拘束しないから、基板に撓みが生じるのを防止して、部品実装精度を安定させることができる。
あるいは、本発明の部品実装装置において、前記特定処理手段は、前記特定範囲が前記基板の搬送方向および該搬送方向に直交する方向の少なくともいずれか一方に移動可能となるよう構成され、前記制御手段は、前記特定範囲が移動可能とされる範囲を複数の前記実装範囲に分割設定し、各実装範囲で前記実装処理が順次行われるよう前記特定処理手段の特定範囲の移動を制御し、前記各実装範囲のすべてで前記実装処理を完了すると、前記シフト処理を行うものとすることもできる。こうすれば、部品を実装する際に、基板の保持の解除や基板の保持が繰り返されるのを少なくするから、特定処理が行われる範囲を限定した場合に効率よく部品を実装することができる。
この態様の本発明の部品実装装置において、前記保持手段は、前記基板を部分的にクランプするクランプ部材を有し、前記クランプ部材は、前記基板をクランプする部分における前記搬送方向の長さが、前記特定範囲が移動可能とされる範囲における前記搬送方向の長さ以上となるよう形成されるものとすることもできる。こうすれば、基板の同じ部分のクランプを繰り返すことにより基板にクランプ跡が生じるのを抑制することができる。また、特定処理として加熱処理を行う場合には、加熱による基板の伸びを必要以上に拘束しないから、基板に撓みが生じるのを防止して、部品実装精度を安定させることができる。
また、本発明の部品実装装置において、前記ヘッドを前記基板の搬送方向に移動させる第1の移動機構と、前記ヘッドを前記搬送方向に直交する方向に移動させる第2の移動機構と、を備え、前記制御手段は、前記実装処理において、前記ヘッドが前記部品の供給を受けてから所定位置を経て該部品の実装位置に移動するよう前記第1の移動機構と前記第2の移動機構とを制御し、前記特定処理手段は、前記ヘッドが前記所定位置から前記実装位置へ移動する際に、前記第1の移動機構による前記ヘッドの移動方向と、前記第2の移動機構による前記ヘッドの移動方向とが、いずれも一定方向となるように前記特定範囲が定められるものとすることもできる。こうすれば、実装範囲で部品を実装する際のヘッドの停止位置のずれの方向を一定とすることができるから、ヘッドの停止位置のずれ補正などを容易に行うことができ、ひいては部品の実装精度を向上させることができる。
また、本発明の部品実装装置において、前記特定処理手段は、前記特定処理として前記基板を部分的に加熱するヒータと、断熱材を介して前記ヒータが搭載されるベースブロックとを有し、前記ベースブロック内に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、ヒータが大型化するのを防止して、部品実装装置の各部に熱の影響が及ぶのを抑えることができる。また、ヒータの熱がベースブロックを介して部品実装装置の各部に伝達するのを抑えることができる。
この態様の本発明の部品実装装置において、前記ヒータの周囲のエアを吸引する吸引手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、ヒータの周囲の排熱を促して、ヒータの周囲の部分への熱の影響を一層抑えることができる。
これらの態様の本発明の部品実装装置において、前記ヒータが前記基板を加熱する部分の周囲に向けてエアを吹き付ける吹付手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、基板に特定処理が行われている実装範囲以外に、熱の影響が及ぶのを抑制することができる。
部品実装装置10の構成の概略を示す構成図である。 部品実装装置10の制御に関わる構成を示すブロック図である。 基板搬送装置20と基板保持装置30の構成の概略を示す構成図である。 図3の中央部付近の構成の拡大図である。 基板保持装置30の構成の断面図である。 クランププレート33の形状を示す説明図である。 ヒータユニット35と冷却ユニット40の構成の概略を示す構成図である。 ヒータユニット35と冷却ユニット40の構成の概略を示す構成図である。 基板Sの実装範囲を示す説明図である。 制御装置70のCPU71により実行される部品実装処理の一例を示すフローチャートである。 基板Sの実装範囲と基準位置マークSaとの関係を示す説明図である。 変形例のヒータ39の移動範囲を示す説明図である。 変形例の部品実装処理を示すフローチャートである。 範囲指定マトリクスの一例を示す説明図である。 制御装置70のCPU71により実行されるヒータ移動を伴う部品実装を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は部品実装装置10の構成の概略を示す構成図であり、図2は部品実装装置10の制御に関わる構成を示すブロック図である。なお、図1の左右方向がX軸方向であり、前後方向がY軸方向であり、上下方向がZ軸方向である。
部品実装装置10は、図1に示すように、部品を収容したリールなどを備える部品供給装置15と、平板状の基板Sを搬送する基板搬送装置20と、搬送された基板Sを保持する基板保持装置30と、部品供給装置15から供給された部品を吸着ノズル62で吸着して基板S上に実装するヘッド60と、ヘッド60を移動させる移動機構50と、基板Sに付された各種マークを撮像可能なマークカメラ64と、吸着ノズル62に吸着された部品を撮像可能なパーツカメラ66と、複数の吸着ノズル62をストックしておくためのノズルステーション68と、部品実装装置10の全体の制御を司る制御装置70(図2参照)とを備える。ここで、図3は基板搬送装置20と基板保持装置30の構成の概略を示す構成図であり、図4は図3の中央部付近の構成の拡大図であり、図5は基板保持装置30の構成の断面図であり、図6はクランププレート33の形状を示す説明図であり、図7,図8はヒータユニット35と冷却ユニット40の構成の概略を示す構成図である。なお、図5(a)は基板保持装置30が基板を保持していない断面図を示し、図5(b)は基板保持装置30が基板を保持している(クランプしている)断面図を示す。
基板搬送装置20は、図1,図3に示すように、一対のサイドフレーム22の各々に設けられたベルトコンベア24と、ベルトコンベア24を駆動させる図示しない駆動装置とを備え、ベルトコンベア24の駆動により基板Sを図1,図3の左から右(基板搬送方向)へ搬送する。また、一対のサイドフレーム22は、断面が逆L字状に屈曲し、上方の水平部24aが互いに向き合うよう配置されている。また、水平部24aは、ベルトコンベア24と平行となっており、ベルトコンベア24で搬送される基板Sの外縁部上に張り出している(図5参照)。
基板保持装置30は、図4に示すように、昇降装置32(図2参照)により昇降可能に設置された平板状のベースプレート31上に、左右のサイドフレーム22に沿って昇降可能に設置されたクランププレート33(図5参照)と、基板搬送方向に沿って設けられた複数本(図4では4本)の基板支持部材34と、略直方体状のヒータユニット35と、ヒータユニット35から発生する熱の周囲への伝達や拡散を抑制するための冷却ユニット40とが搭載された装置として構成されている。
図5(a)に示すように、基板保持装置30は、クランププレート33の上面と、基板支持部材34の上面とが同じ高さとなるよう構成されている。このため、基板保持装置30は、昇降装置32の作動によりベースプレート31が上昇すると、図5(b)に示すように、クランププレート33と、各基板支持部材34とがそれぞれ基板Sの下面に当接して基板Sを持ち上げる。なお、本実施形態では、ヒータユニット35の上面も、クランププレート33や基板支持部材34の上面と略同じ高さとなるよう構成されている。持ち上げられた基板Sの外縁部は、クランププレート33の上面とサイドフレーム22の水平部22aの下面とに挟持される。これにより、基板保持装置30は、基板S(外縁部)をクランプすることになる。
クランププレート33は、図6に示すように、その上面のX軸方向(基板搬送方向)の中央に部分的に上方へ突出した凸状部33aが形成されており、この凸状部33aが基板Sの下面に当接することで基板Sをクランプする。凸状部33aは、X軸方向の長さLcが、基板SのX軸方向の長さよりも短くなっている。このため、クランププレート33は、基板Sの全長(全幅)ではなく、基板Sを部分的にクランプすることになる。
ヒータユニット35は、図7,図8に示すように、ベースプレート31に載置されエア流路36bが形成されたベースブロック36に、断熱材37と、上段ブロック38と、発熱体が組み込まれたヒータ39とを順に積み上げた構成となっている。ベースブロック36と上段ブロック38とは、断熱材37との接触面にそれぞれ冷却フィン36a,38aが形成されている。このため、これらの冷却フィン36a,38aと断熱材37とにより、最上段のヒータ39から最下段のベースブロック36への熱の伝達を抑制することができる。なお、断熱材37の素材としては、マシナブルセラミックスやガラス繊維などで強化されたフェノール樹脂などの断熱樹脂材が挙げられる。
ここで、ヒータ39のY軸方向(基板搬送方向に直交する方向)の長さは、一対のベルトコンベア24間に亘る長さとなっているが、ヒータ39のX軸方向(基板搬送方向)の長さLhは、基板SのX軸方向の長さよりも短くなっている。このため、ヒータ39の加熱範囲は、基板Sの実装面の全面ではなく、基板Sの実装面の部分的な範囲をとなる。具体的には、基板Sの実装面のY軸方向における全幅をカバーし、基板Sの実装面のX軸方向における幅よりも狭い矩形状の範囲となる。また、本実施形態では、前述したクランププレート33の凸状部33aは、そのX軸方向の長さLcが、ヒータ39のX軸方向の長さLhと略同じとなるよう形成されている。また、凸状部33aのX軸方向における位置と、ヒータ39のX軸方向における位置とが略一致するように、凸状部33aが形成されている。
冷却ユニット40は、図4,図7,図8に示すように、ベースブロック36内のエア流路36bにエアを循環させるエア循環ユニット41と、基板Sにエアを吹き付けるエアブローユニット44と、ヒータユニット35の近傍のエアを吸引するバキュームユニット47とを備える。
エア循環ユニット41は、ベースブロック36のエア流路36bに冷却媒体であるエアを流入させるエア供給管42aおよびエア流路36bから排出されるエアが流入するエア排出管42bと、エア供給管42aにエアを送り出すエアポンプ43(図2参照)とにより構成される。エア循環ユニット41は、エアポンプ43の駆動により、エア流路36bにエアを循環させてベースブロック36を冷却し、主にベースブロック36からベースプレート31への熱の伝達を抑えることができる。
エアブローユニット44は、ヒータユニット35よりも基板搬送方向の上流側に配置されエアを吹き出す複数の小穴44aが形成された上流側ブロー管45aと、ヒータユニット35よりも基板搬送方向の下流側に配置されエアを吹き出す複数の小穴44aが形成された下流側ブロー管45bと、上流側エアブロー管45aおよび下流側エアブロー管45bにエアを送り出すエアポンプ46(図2参照)とにより構成される。エアブローユニット44は、エアポンプ46の駆動により上流側ブロー管45aおよび下流側ブロー管45bから基板Sにエアを吹き付けて、主に基板Sからの熱の拡散を抑えることができる。
バキュームユニット47は、ヒータユニット35よりも基板搬送方向の下流側に配置されるエア吸引管48と、エア吸引管48に接続される吸引ポンプ49(図2参照)とにより構成される。本実施形態では、エア吸引管48は、基板支持部材34とサイドフレーム22(ベルトコンベア24)との間に1本ずつ配置され、それぞれの開口端48aが、サイドフレーム22側に傾いた状態で設けられている。バキュームユニット47は、吸引ポンプ49の駆動により、ヒータ39の周囲のエアを吸引してヒータ39の周囲の温度が上昇するのを抑える。本実施形態のバキュームユニット47は、開口端48aがサイドフレーム22側に傾いた状態で設けられているため、特にサイドフレーム22(ベルトコンベア24)への熱伝達を抑えることができる。
移動機構50は、図1に示すように、本体枠12の上部にY軸方向に沿って設けられたY軸ガイドレール53と、ガイドレール53に沿って移動が可能なY軸スライダ54と、Y軸スライダ54の下面にX軸方向に沿って設けられたX軸ガイドレール51と、X軸ガイドレール51に沿って移動が可能でヘッド60が取り付けられたX軸スライダ52とを備える。この移動機構50は、本体枠12のXY平面内(基板Sの板面と平行な水平面内)でヘッド60を移動させる。なお、X軸ガイドレール51とY軸ガイドレール53とは、例えば、サーボモータを駆動源とするボールねじ機構を用いて各スライダ52,54をそれぞれ移動させたり、リニアモータを駆動源として各スライダ52,54をそれぞれ移動させたりするよう構成されている。
制御装置70は、図2に示すように、CPU71を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPU71の他に、ROM72と、HDD73と、RAM74と、入出力インターフェース75とを備える。これらは、バス76を介して電気的に接続されている。制御装置70には、マークカメラ64からの画像信号やパーツカメラ66からの画像信号などが入出力インターフェース75を介して入力されている。一方、制御装置70からは、部品供給装置15への駆動信号や基板搬送装置20への駆動信号、基板保持装置30の昇降装置32への駆動信号、ヒータユニット35のヒータ39への駆動信号、冷却ユニット40のエア循環ユニット41やエアブローユニット44のエアポンプ43,46への駆動信号、冷却ユニット40のバキュームユニット47の吸引ポンプ49への駆動信号、移動機構50への駆動信号、ヘッド60への駆動信号などが入出力インターフェース75を介して出力されている。また、制御装置70は、管理装置80と通信ネットワークを介して双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。
管理装置80は、例えば、汎用のコンピュータであり、CPU81とROM82とHDD83とRAM84と入出力インターフェース85などを備える。これらは、バス86を介して電気的に接続されている。この管理装置80には、マウスやキーボード等の入力デバイス87から入力信号が入出力インターフェース85を介して入力され、管理装置80からは、ディスプレイ88への画像信号が入出力インターフェース85を介して出力されている。HDD83は、基板Sの生産計画を記憶している。基板Sの生産計画とは、部品実装装置10において基板Sの実装面のどの位置にどの部品をどの順番で実装するか、また、そのように部品を実装した基板Sを何枚作製するかなどを定めた計画をいう。なお、管理装置80は、生産計画に従って部品が実装されるよう制御装置70に対して指令信号を出力する。
ここで、本実施形態では基板Sの実装面の部品の実装位置に熱硬化型の接着剤が塗布されており、部品実装装置10は、基板Sの下面からヒータ39で基板S(接着剤)を加熱しながら部品を載置していくことで、基板S上に部品を実装することが可能となっている。その場合、部品を実装可能となる実装範囲(実装可能範囲)は、ヒータ39の加熱範囲と一致する範囲となる。図9は基板Sの実装範囲を示す説明図である。図9(a)は基板Sの搬入前であり、図9(b)は基板Sの搬入後である。図9(b)に示すように、実装範囲は、ヒータ39の加熱範囲に相当する矩形状の範囲となるから、基板Sの実装面よりも狭い範囲となる。また、ヘッド60は、移動機構50によって本体枠12のXY平面内を移動可能であるから、実装範囲は、ヘッド60が移動可能な範囲よりも狭い範囲となる。したがって、部品実装装置10は、実装範囲内での部品の実装を完了すると、基板Sを搬送して基板Sの実装面に部品を実装していない範囲を実装範囲にシフトさせ、新たな範囲を実装範囲として部品を実装していくことになる。このため、熱硬化型の接着剤が塗布された基板Sの生産計画には、実装面をいくつの実装範囲とするか、各実装範囲のどの位置にどの部品をどの順番で実装するか、各実装範囲での部品の実装を完了すると基板Sをどれだけの搬送量で搬送するかなども定められている。
次に、こうして構成された部品実装装置10の動作について説明する。図10は、制御装置70のCPU71により実行される部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。制御装置70のCPU71は、管理装置80から指令信号を受信したときに、このルーチンを実行する。
部品実装処理では、CPU71は、まず、加熱処理を開始するようヒータ39を制御すると共に冷却処理を開始するよう冷却ユニット40を制御する(S100)。S100の処理は、ヒータ39に駆動信号を出力すると共にエアポンプ43,46と吸引ポンプ49とに駆動信号を出力することにより行われる。冷却処理が行われると、ベースブロック36内を冷却媒体(エア)が循環し、上方に向けてエアが吹き出され、ヒータユニット35の周囲の加熱された空気が吸引される。次に、CPU71は、基板搬送装置20を制御して、基板S上に部品を実装すべき範囲がヒータ39の加熱範囲内となる位置(図9(b)参照)まで基板Sを搬入する(S110)。続いて、CPU71は、昇降装置32を制御して、ベースプレート31を上昇させることにより、クランププレート33で基板Sをクランプすると共にヒータ39を基板Sの下面に当接させる(S120)。そして、CPU71は、基板Sの今回の実装範囲に対応する基準位置マークSaを読み取って確認する位置情報確認処理を行う(S130)。
図11は、基板S上の実装範囲と基準位置マークSaとの関係を示す説明図である。前述したように、基板S上に部品を実装していない未実装範囲が実装範囲となるよう基板Sのシフトを繰り返していくため、図11は基板S上に部品を実装すべき範囲が複数(N個)の実装範囲に分けられる様子を示す。本実施形態では、複数の実装範囲のそれぞれの対角をなす2つの隅(図11の右上と左下)に、予め基準位置マークSaが1つずつ形成されるものとした。例えば、図中右端の先頭の実装範囲1に対応する基準位置マークSa1が実装範囲1の右上と左下にそれぞれ形成され、図中左端の後尾の実装範囲Nに対応する基準位置マークSaNが実装範囲Nの右上と左下にそれぞれ形成される。CPU71は、S130の処理で、マークカメラ64の視野内に、処理の対象となる実装範囲の2つの基準位置マークSaの一方が収まるようマークカメラ64(ヘッド60)を移動させて基準位置マークSaの一方を撮像し、マークカメラ64の視野内に、処理の対象となる実装範囲の位置マークSaの他方が収まるようマークカメラ64を移動させて基準位置マークSaの他方を撮像し、それぞれ得られた画像を処理する。これにより、CPU71は、実装範囲が部品の実装を行うための位置にあることを確認すると共に各基準位置マークSaを基準として指令信号で指定された実装位置に部品を実装することができる。
こうして位置情報確認処理を行うと、CPU71は、部品供給装置15と移動機構50とヘッド60とを制御して、部品供給装置15の部品供給位置まで部品を供給すると共に供給した部品を吸着ノズル62に吸着させる(S140)。次に、CPU71は、移動機構50を制御してヘッド60をパーツカメラ66の上方へ移動させて吸着ノズル62の吸着部品をパーツカメラ66で撮像し、得られた画像を処理して部品の吸着ずれ量に基づいて部品の実装位置に対する補正量を設定する(S150)。続いて、CPU71は、設定した補正量と、予め定められているヘッド60の停止位置の補正量とに基づいて、移動機構50とヘッド60とを制御して実装範囲の実装位置に吸着部品を実装し(S160)、処理の対象としている実装範囲内での部品の実装が完了したか否かを判定する(S170)。ここで、本実施形態では、実装範囲を限定的な範囲としており、図(b)に示すように、実装範囲はパーツカメラ66からみて右側後方(図中は右側上方)に位置することになる。このため、ヘッド60が、部品供給装置15の各部品供給位置からパーツカメラ66上を経由して実装範囲の実装位置に移動して部品を実装する場合、パーツカメラ66からのヘッド60の移動方向は、X軸方向では右側への一方向となり、Y軸方向では後方への一方向となる。このため、X軸スライダ52やY軸スライダ54の構成(各ガイドレールの機械的なガタや各スライダの停止時の滑りなど)に基づく停止位置のずれは、X軸方向、Y軸方向共に、それぞれ一方向にしか生じないことになる。したがって、X軸方向とY軸方向のそれぞれのずれ量を予め求めておくことで、停止位置の補正量を精度よく導出することができる。そのようにして導出した補正量がHDD73に記憶されており、CPU71は、S160でその補正量を読み出して用いるものとした。
CPU71は、S170で実装範囲内での部品の実装が完了してないと判定すると、S140〜S170の処理を繰り返す。そして、CPU71は、実装範囲内で部品の実装が完了したと判定すると、昇降装置32を制御してベースプレート31を下降させることにより、クランププレート33による基板Sのクランプを解除すると共にヒータ39を基板Sの下面から離間させる(S180)。次に、CPU71は、基板S上に部品を実装すべき範囲のうち部品が実装されていない未実装範囲があるか否かを判定する(S190)。
CPU71は、未実装範囲があると判定すると、基板搬送装置20を制御して未実装範囲が実装範囲となるまで基板Sを搬送することで実装範囲をシフトさせる(S200)。この場合のシフト量は、S170で部品の実装が完了したと判定された部品実装済みの範囲がちょうどヒータ39の加熱範囲から外れた位置となるよう、ヒータ39のX軸方向の長さLh(加熱範囲の幅)に相当する量とした。これにより、図11に示すように、搬送方向上流側から下流側に向かって隙間なく隣接した実装範囲1〜Nが基板S上に順次設定されることになる。なお、シフト量としては、これに限られず、未実装範囲が一部でも実装範囲となるような量としてもよいし、次に部品を実装する位置のうち搬送方向の最も上流側の位置が実装範囲となるような量としてもよい。CPU71は、基板Sをシフトすると、S120に戻り、クランププレート33で基板Sをクランプすると共にヒータ39を基板Sの下面に当接させてから、S130以降の処理を行う。このように、CPU71は、基板S上に未実装範囲がなくなるまで、実装範囲のシフトと部品の実装処理とを繰り返すことになる。
ここで、実装範囲をシフトするために基板Sの搬送を繰り返すと、基板Sのクランプとクランプの解除とを繰り返すことになる。本実施形態では、クランププレート33に凸状部33aを形成して基板Sを部分的にクランプするから、基板Sのクランプとクランプの解除とを繰り返しても、基板Sの同じ箇所が繰り返しクランプされるのを防止することができる。このため、基板Sにクランプ跡(傷)が生じるのを抑制することができる。また、凸状部33aの位置はヒータ39のX軸方向における位置と一致し、凸状部33aのX軸方向の長さLcは、ヒータ39のX軸方向の長さLhと略同じとしたから、基板Sの実装範囲を確実にクランプしつつ、ヒータ39に加熱された基板SがX軸方向に伸びるのを必要以上に拘束することがない。このため、基板Sの伸びが拘束されて基板Sが撓んだりするのを抑制することができるから、基板Sの撓みにより実装位置がずれるのを防止して、実装精度の向上を図ることができる。
そして、CPU31は、S120〜S190の処理を繰り返すうちに、S190で基板Sに未実装範囲がない、即ち基板Sへの部品の実装が完了したと判定すると、基板搬送装置20を制御して基板Sを払い出す(S210)。そして、CPU31は、次に処理対象となる基板Sがあるか否かを判定し(S220)、処理対象となる基板Sがあると判定すると、S110に戻り処理を繰り返す。一方、CPU31は、処理対象となる基板Sがないと判定すると、ヒータ39の加熱処理を終了すると共に冷却ユニット40の冷却処理を終了して(S230)、部品実装処理ルーチンを終了する。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のヘッド60が本発明のヘッドに相当し、基板搬送装置20が搬送手段に相当し、基板保持装置30が保持手段に相当し、ヒータユニット35が特定処理手段に相当し、図10の部品実装処理ルーチンを実行する制御装置70のCPU71が制御手段に相当する。また、サイドフレーム22の水平部22aの下面との間で基板Sを挟持するクランププレート33がクランプ部材に相当する。また、X軸スライダ52が第1の移動機構に相当し、Y軸スライダ54が第2の移動機構に相当する。また、ヒータ39がヒータに相当し、ベースブロック36がベースブロックに相当し、エア循環ユニット41が冷却媒体循環手段に相当する。また、バキュームユニット47が吸引手段に相当する。また、エアブローユニット44が吹付手段に相当する。
以上説明した本実施形態の部品実装装置10は、ヘッド60の移動範囲よりも狭い範囲であって基板Sの部分的な範囲をヒータ39で加熱するヒータユニット35を備え、ヒータ39の加熱範囲を実装範囲としてヘッド60を制御して基板S上に部品を実装し、実装範囲の部品の実装が完了する度に基板Sを搬送して実装範囲をシフトさせて、新たな実装範囲に部品を実装する。このため、部品実装装置10は、ヒータ39が基板Sの全面を加熱できるようにヒータユニット35が構成されていなくても、基板Sを搬送して部品の実装を繰り返して、基板S上に必要な部品を適切に実装することができる。
また、部品供給装置30の部品供給位置で部品の供給を受けたヘッド60が、パーツカメラ66上へ一旦移動してから実装範囲へ移動する場合に、X軸方向およびY軸方向のそれぞれの移動方向が一方向(一定方向)となるから、部品を実装する際のヘッド60の停止位置のずれを一方向に生じ易くすることができる。このため、ヘッド60の停止位置のずれ量の補正を比較的容易に行って、部品の実装精度を向上させることができる。
また、クランププレート33は、凸状部33aで基板Sをクランプするから、基板Sの同じ箇所を繰り返しクランプするのを防止して、基板Sにクランプ跡が生じるのを抑制することができる。また、クランププレート33は、凸状部33aで基板Sをクランプすることにより、加熱された基板Sの伸びを必要以上に拘束しないから、基板Sが撓んで部品の実装精度が低下するのを防止することができる。
また、ヒータ39が搭載されるベースブロック36内にエアを循環させるエア循環ユニット41を備えるから、ヒータ39の熱の影響が、ベースプレート31を介して部品実装装置10の各部に及ぶのを抑えることができる。さらに、ヒータ39の周囲のエアを吸引するバキュームユニット47を備えるから、ヒータ39の周囲の排熱を促すことができる。そして、ヒータ39が基板Sを加熱する部分の周囲に向けてエアを吹き付けるエアブローユニット44を備えから、部品の実装が行われている実装範囲以外に、熱の影響が及ぶのを抑制することができる。このため、先に実装された部品に熱の影響が及ぶのを抑制することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、クランクプレート33の凸状部33aのX軸方向の長さLcをヒータ39のX軸方向の長さLhと略同じとして、クランプ範囲をヒータ39のX軸方向における加熱範囲と一致させたが、これに限られず、クランクプレート33の凸状部33aによるクランプ範囲をヒータ39のX軸方向における加熱範囲と少なくとも一部が重複するようにするものとすればよい。また、凸状部33aのX軸方向の長さLcは、ヒータ39のX軸方向の長さLh以上としてもよい。
上述した実施形態では、クランクプレート33の上面に凸状部33aを一つだけ形成したが、これに限られず、凸状部を複数形成してもよい。また、ヒータ35を一つだけでなく複数設けるものとしてもよく、その場合、複数のヒータのそれぞれのX軸方向の位置に対応する位置に、複数の凸状部を形成すればよい。
上述した実施形態では、ヒータ39(ヒータユニット35)がXY方向に移動しないものとしたが、これに限られず、ヒータ39がX方向およびY方向のいずれか一方または両方に移動するものとしてもよい。図12は変形例のヒータ39の移動範囲を示す説明図である。図12(a)は、ヒータ39がX方向に移動不能でY方向に移動可能な様子を示し、図12(b)は、ヒータ39がX方向とY方向とに移動可能な様子を示す。この変形例は、ヒータ39のX方向の長さは上述した実施形態と同じ長さLhとし、ヒータ39のY方向の長さはコンベア24間の略1/3程度の長さとする。このため、この変形例の装着可能範囲(加熱範囲)は、実施形態の略1/3程度の範囲となる。図12(a)の例では、ヒータ39の移動範囲内に、Y方向に3回分の実装範囲が含まれるよう、ヒータ39はY方向の最も手前の位置(基準位置)から後方に2回シフト可能に構成される。また、図12(b)の例では、ヒータ39の移動範囲内に、X方向に7回分でY方向に3回分(計21回分)の実装範囲が含まれるよう、ヒータ39はX方向の最も右側でY方向の最も手前の位置(基準位置)から後方に2回、左側に6回シフト可能に構成される。なお、この変形例のヒータユニット35(ヒータ39)は、ベースプレート31とは別の第2のベースプレート上に載置され、その第2のベースプレートが、ベースプレート31とは別個に、上下方向に昇降可能で且つ水平方向に移動可能に構成されるものとする。
図13は変形例の部品実装処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、変形例のフローチャートは、実施形態と同じ処理には同じステップ番号を付して詳細な説明は省略する。図13の部品実装処理ルーチンを開始する際にはヒータ39は基準位置にあるものとし、CPU71は、基準位置にあるヒータ39上が実装範囲となるようにS110で基板Sを搬入する。CPU71は、S110の後に、実装範囲を指定する範囲指定マトリクス(x,y)を値(1,1)に初期化する(S115)。
ここで、範囲指定マトリクス(x,y)は、ヒータ39の移動範囲を実装範囲で分割したマトリクス状の複数の範囲のうち、処理対象の実装範囲を指定するものである。範囲指定マトリクス(x,y)が値(1,1)の場合、マトリクス状の複数の範囲のうち基準位置にあるヒータ39上の範囲が実装範囲に指定される。図14は範囲指定マトリクスの一例を示す説明図である。図14(a)は図12(a)に対応する範囲指定マトリクスである。図12(a)のヒータ39の移動範囲内には、Y方向に3回分の実装範囲が含まれるから、範囲指定マトリクスは値(1,1)から値(1,3)のいずれかの値に設定される。また、図14(b)は図12(b)に対応する範囲指定マトリクスである。図12(b)のヒータ39の移動範囲には、ヒータ39の移動範囲内にX方向に7回分でY方向に3回分の実装範囲が含まれるから、範囲指定マトリクスは値(1,1)から値(7,3)のいずれかの値に設定される。
次に、CPU71は、S120で基板Sをクランプすると共にヒータ39を基板Sの下面に当接させ、S130の位置情報確認処理を行ってから、図15に示すヒータ移動を伴う部品実装を行う(S135)。後述するように、変形例では、ヒータ39の移動範囲内において範囲指定マトリクスで指定される各実装範囲への部品の装着が完了しないと基板Sをシフトせずにクランプしたままであるから、通常はヒータ39の移動範囲内での移動が完了するまで基板Sの位置が変化することはない。このため、CPU71は、S135の位置情報の確認を、ヒータ39の移動範囲に対応する基板S上の範囲に対して行えばよい。したがって、変形例では、基準位置マークSaは、少なくとも、ヒータ39の移動範囲に対応する基板S上の矩形状の範囲のそれぞれの対角をなす2つの隅に1つずつ形成されていればよい。
図15のヒータ移動を伴う部品実装では、CPU71は、S140〜S160の処理で実装位置に部品を実装し、範囲指定マトリクス(x,y)で指定された実装範囲内の部品の実装が完了したか否かを判定して(S170a)、実装が完了していなければ、S140〜S170aの処理を繰り返す。CPU71は、部品の実装が完了したと判定すると、ヒータ39を下降させ(S180a)、範囲指定マトリクス(x,y)の値yが最大値ymaxになったか否か(S250)、値xが最大値xmaxになったか否か(S260)、をそれぞれ判定する。CPU71は、値yが最大値ymaxになってないと判定すると、値yを値1だけインクリメントして範囲指定マトリクス(x,y)を更新し(S270)、更新後の範囲指定マトリクス(x,y)の下方にヒータ39を移動させて(S290)、ヒータ39を上昇させてから(S300)、S140に戻り処理を繰り返す。これにより、CPU71は、Y方向の前方から後方に向けてヒータ39を順次シフトさせて、部品の実装処理を行うことになる。
また、CPU71は、S250で値yが最大値ymaxになったと判定し、且つ、S260で値xが最大値xmaxになってないと判定すると、値yを値1にすると共に値xを値1だけインクリメントして範囲指定マトリクス(x,y)を更新し(S280)、更新後の範囲指定マトリクス(x,y)の下方にヒータ39を移動させ(S290)、ヒータ39を上昇させてから(S300)、S140に戻り処理を繰り返す。これにより、CPU71は、ヒータ39の移動範囲のうちY方向の最も後方までヒータ39を移動させて部品の実装を行うと、ヒータ39をX方向の左側(基板搬送方向下流側)で且つY方向の最も前方の位置にシフトさせて、部品の実装処理を行うことになる。そして、CPU71は、S250で値yが最大値ymaxになったと判定し、且つ、S260で値xが最大値xmaxになったと判定すると、範囲指定マトリクスで指定可能な実装範囲の全て、即ちヒータ39の移動範囲内で部品の実装が完了したとして、部品実装処理を終了する。
CPU71は、このようにしてヒータ39の移動範囲を分割したマトリクス状の各範囲が順次実装範囲となるようヒータ39を移動させて、部品の実装処理を行うと、図13の部品実装処理ルーチンに戻り、S180bで基板Sのクランプを解除し、S190で基板S上に部品の未実装範囲があるか否かを判定する。CPU71は、未実装範囲があると判定すると、未実装範囲がヒータ39の移動範囲上となるまで基板Sを搬送して(S200a)、S120に戻り処理を繰り返す。また、CPU31は、未実装範囲がないと判定すると、S210で基板Sを払い出すと共に、範囲指定マトリクス(x,y)が値(1,1)となる基準位置にヒータ39を移動させる(S215)。そして、CPU31は、S220で次に処理対象となる基板Sがあると判定すると、S110に戻り処理を繰り返す。一方、CPU31は、S220で処理対象となる基板Sがないと判定すると、ヒータ39の加熱処理を終了すると共に冷却ユニット40の冷却処理を終了して(S230)、部品実装処理ルーチンを終了する。
また、この変形例では、クランクプレート33の凸状部33aの長さXcを、ヒータ39の移動範囲におけるX軸方向の長さと略同じ長さあるいはX軸方向の長さ以上の長さとしつつ、凸状部33aのX軸方向における中心位置をヒータ39の移動範囲のX軸方向における中心位置と一致させるものとすればよい。このようにすれば、ヒータ39の移動範囲で基板Sを確実にクランプして部品を精度よく実装することができ、また、基板Sの同じ箇所を繰り返しクランプするのを抑制することができる。
上述した実施形態では、クランクプレート33の上面に凸状部33aを形成したが、これに限られず、そのような凸状部を設けないものとしてもよい。あるいは、基板Sをクランプするのはクランクプレート33のうち凸状部33aの部分のみとなるから、クランクプレート自体を、X軸方向の長さが凸状部33aに相当する長さの部材として構成してもよい。
上述した実施形態では、バキュームユニット47をヒータ39よりも基板搬送方向の下流側に設けたが、これに限られず、バキュームユニット47をヒータ39よりも基板搬送方向の上流側に設けてもよいし、基板搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれ設けてもよい。
上述した実施形態では、バキュームユニット47をエア吸引管48の開口端48aがサイドフレーム22側に傾いた状態で設けたが、これに限られず、バックアップバー34側に傾いた状態で設けてもよいし、傾いた状態とすることなくヒータ39側に真っ直ぐに向いた状態で設けてもよい。
上述した実施形態では、エアブローユニット44をヒータ39よりも基板搬送方向の上流側と下流側とに設けたが、これに限られず、ヒータ39よりも基板搬送方向の上流側だけに設けてもよいし、基板搬送方向の下流側だけに設けてもよい。なお、ヒータ39よりも基板搬送方向の下流側に設けることで、先に実装された部品に熱の影響が及ぶのを抑制することができる。
上述した実施形態では、ヘッド60の移動範囲よりも狭く基板Sの部分的な範囲をヒータ39で加熱するものを前提として、冷却ユニット40を備えるものとしたが、これに限られず、基板Sの少なくとも一部の範囲(全範囲を含む)をヒータで加熱するものにおいて冷却ユニットを備えるよう構成してもよい。即ち、基板を搬送する搬送手段と、搬送された基板を保持する保持手段と、保持された基板を加熱するヒータとを備え、ヒータで基板を加熱しながら基板上に部品を実装する部品実装装置において、断熱材を介してヒータが搭載されるベースブロックと、ベースブロック内に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段を備えるものとしてもよいし、ヒータの周囲のエアを吸引する吸引手段を備えるものとしてもよいし、ヒータが基板を加熱する部分の周囲に向けてエアを吹き付ける吹付手段を備えるものとしてもよい。
上述した実施形態では、冷却ユニット40として、ベースブロック36内のエア流路にエアを循環させるエア循環ユニット41と、基板Sにエアを吹き付けるエアブローユニット44と、ヒータユニット35の近傍のエアを吸引するバキュームユニット47との3つのユニットを備えるものとしたが、これに限られず、これらのうちのいずれか1つまたは2つのユニットのみを備えるものとしてもよい。あるいは、冷却ユニット40を備えないものとしてもよい。
上述した実施形態では、特定処理としてヒータ39による加熱処理を行うヒータユニット35を備えるものを例示したが、特定処理としては加熱処理に限られず、部品の装着に必要で基板Sの下面から行われる処理であればよい。例えば、特定処理として超音波の発生処理を行うユニットを備え、基板Sに超音波振動を与えながら部品の装着を行うものなどとしてもよい。その場合、冷却ユニット40は不要であるから、冷却ユニット40を備えないものとすればよい。
本発明は、部品実装装置の製造産業などに利用可能である。
10 部品実装装置、12 本体枠、15 部品供給装置、20 基板搬送装置、22 サイドフレーム、22a 水平部、24 ベルトコンベア、30 基板保持装置、31 ベースプレート、32 昇降装置、33 クランププレート、33a 凸状部、34 基板支持部材、35 ヒータユニット、36 ベースブロック、36a,38a 冷却フィン、36b エア流路、37 断熱材、38 上段ブロック、39 ヒータ、40 冷却ユニット、41 エア循環ユニット、42a エア供給管、42b エア排出管、43,46 エアポンプ、44 エアブローユニット、44a 小穴、45a 上流側ブロー管、45b 下流側ブロー管、47 バキュームユニット、48 エア吸引管、48a 開口端、49 吸引ポンプ、50 移動機構、51 X軸ガイドレール、52 X軸スライダ、53 Y軸ガイドレール、54 Y軸スライダ、60 ヘッド、62 吸着ノズル、64 マークカメラ、66 パーツカメラ、68 ノズルステーション、70 制御装置、71 CPU、72 ROM、73 HDD、74 RAM、75 入出力インターフェース、76 バス、80 管理装置、81 CPU、82 ROM、83 HDD、84 RAM、85 入出力インターフェース、86 バス、87 入力デバイス、88 ディスプレイ、S 基板、Sa 基準位置マーク。

Claims (10)

  1. 基板上にヘッドで部品を実装する部品実装装置であって、
    前記基板を搬送する搬送手段と、
    前記搬送された基板を保持する保持手段と、
    前記保持された基板の下方から、前記ヘッドの移動範囲よりも狭い範囲であって前記基板の実装面よりも狭い特定範囲に、前記部品の実装に必要な特定処理を行う特定処理手段と、
    前記実装面のうち前記特定範囲を実装範囲として前記部品を実装するよう前記ヘッドと前記特定処理手段とを制御する実装処理と、前記基板の保持を解除して該基板を搬送することで前記実装範囲をシフトさせてから該基板を保持するよう前記搬送手段と前記保持手段とを制御するシフト処理とを、前記実装面に前記部品の実装が完了するまで繰り返す制御手段と、
    前記ヘッドを前記基板の搬送方向に移動させる第1の移動機構と、
    前記ヘッドを前記搬送方向に直交する方向に移動させる第2の移動機構と、
    前記ヘッドに保持された前記部品を撮像するパーツカメラと、
    を備え
    前記制御手段は、前記実装処理において、前記ヘッドが前記部品の供給を受けてから前記パーツカメラの撮像位置で前記部品を撮像し、得られた画像を処理して求めた前記部品の吸着位置ずれ量に基づいて該部品の実装位置に前記ヘッドが移動するよう前記第1の移動機構と前記第2の移動機構とを制御し、
    前記特定処理手段は、前記ヘッドが前記撮像位置から前記実装位置へ移動する際に、前記第1の移動機構による前記ヘッドの移動方向と、前記第2の移動機構による前記ヘッドの移動方向とが、いずれも一定方向となるように前記特定範囲が定められる
    部品実装装置。
  2. 請求項1に記載の部品実装装置であって、
    前記特定処理手段は、前記特定範囲が前記実装面における前記基板の搬送方向に直交する方向に亘る固定された範囲となるよう構成され、
    前記制御手段は、前記実装範囲で前記実装処理を完了する度に、前記シフト処理を行う
    部品実装装置。
  3. 請求項2に記載の部品実装装置であって、
    前記保持手段は、前記基板を部分的にクランプするクランプ部材を有し、
    前記クランプ部材は、前記基板をクランプする部分における前記搬送方向の長さが、前記特定範囲における前記搬送方向の長さ以上となるよう形成される
    部品実装装置。
  4. 請求項1に記載の部品実装装置であって、
    前記特定処理手段は、前記特定範囲が前記基板の搬送方向および該搬送方向に直交する方向の少なくともいずれか一方に移動可能となるよう構成され、
    前記制御手段は、前記特定範囲が移動可能とされる範囲を複数の前記実装範囲に分割設定し、各実装範囲で前記実装処理が順次行われるよう前記特定処理手段の特定範囲の移動を制御し、前記各実装範囲のすべてで前記実装処理を完了すると、前記シフト処理を行う
    部品実装装置。
  5. 請求項4に記載の部品実装装置であって、
    前記保持手段は、前記基板を部分的にクランプするクランプ部材を有し、
    前記クランプ部材は、前記基板をクランプする部分における前記搬送方向の長さが、前記特定範囲が移動可能とされる範囲における前記搬送方向の長さ以上となるよう形成される
    部品実装装置。
  6. 請求項1ないしいずれか1項に記載の部品実装装置であって、
    前記特定処理手段は、前記特定処理として前記基板を部分的に加熱するヒータと、断熱材を介して前記ヒータが搭載されるベースブロックとを有し、
    前記ベースブロック内に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段を備える
    部品実装装置。
  7. 請求項に記載の部品実装装置であって、
    前記ヒータの周囲のエアを吸引する吸引手段を備える
    部品実装装置。
  8. 請求項またはに記載の部品実装装置であって、
    前記ヒータが前記基板を加熱する部分の周囲に向けてエアを吹き付ける吹付手段を備える
    部品実装装置。
  9. 基板上にヘッドで部品を実装する部品実装装置であって、
    前記基板を搬送する搬送手段と、
    前記搬送された基板を保持する保持手段と、
    前記保持された基板の下方から、前記ヘッドの移動範囲よりも狭い範囲であって前記基板の実装面よりも狭い特定範囲に、前記部品の実装に必要な特定処理を行う特定処理手段と、
    前記実装面のうち前記特定範囲を実装範囲として前記部品を実装するよう前記ヘッドと前記特定処理手段とを制御する実装処理と、前記基板の保持を解除して該基板を搬送することで前記実装範囲をシフトさせてから該基板を保持するよう前記搬送手段と前記保持手段とを制御するシフト処理とを、前記実装面に前記部品の実装が完了するまで繰り返す制御手段と、
    を備え、
    前記特定処理手段は、前記特定処理として前記基板を部分的に加熱するヒータと、断熱材を介して前記ヒータが搭載されるベースブロックとを有し、
    前記ベースブロック内に冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段と、
    前記ヒータの周囲のエアを吸引する吸引手段と、をさらに備える
    部品実装装置。
  10. 請求項9に記載の部品実装装置であって、
    前記ヒータが前記基板を加熱する部分の周囲に向けてエアを吹き付ける吹付手段を備える
    部品実装装置。
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