JP6792458B2 - Manufacturing work machine - Google Patents
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Description
本発明は、基板に対するはんだ印刷と部品装着とを行う製造作業機に関する。 The present invention relates to a manufacturing work machine that performs solder printing and component mounting on a substrate.
基板に対して電子部品を装着する基板製造ラインでは、スクリーン印刷機と部品装着機とが直列に並べられる構成が一般的である。上流側に配置されたスクリーン印刷機では、印刷パターン孔の形成されたマスクに基板が重ねられ、スキージによってクリームはんだがマスク上で塗り延ばしされることにより、印刷パターン孔を通ったクリームはんだが基板に印刷される。そして、その印刷された基板は、コンベアによって下流側に配置された部品装着機へと送られ、そこでは部品供給部から装着ヘッドによって取り出された部品が基板上に装着される。 In a board manufacturing line in which electronic components are mounted on a board, a screen printing machine and a component mounting machine are generally arranged in series. In the screen printing machine arranged on the upstream side, the substrate is superposed on the mask on which the printing pattern holes are formed, and the cream solder is spread on the mask by the squeegee, so that the cream solder passing through the printing pattern holes is applied to the substrate. Is printed on. Then, the printed board is sent by a conveyor to a component mounting machine arranged on the downstream side, where the component taken out by the mounting head from the component supply unit is mounted on the board.
これまでの基板製造ラインは、スクリーン印刷機と部品装着機とが並べられ、場合によっては両機の間に基板の搬送位置を調整するための振り分け装置などが必要であった。このように多くの機体が並べられる基板製造ラインは、全体が長くなってしまう問題があった。また、はんだ印刷が行われた基板は、スクリーン印刷機のコンベアによって搬出され、後工程の部品装着機のコンベアに載せ替えられて搬送される。あるいは前述したように振分装置を介して搬送されたりもする。そのため、搬送に時間を要してしまいクリームはんだの粘着性が損なわれたり、搬送中の振動によってはんだ形状が崩れてしまうことがあり、基板品質を低下させてしまうことがあった。 In the conventional board manufacturing line, a screen printing machine and a component mounting machine are arranged side by side, and in some cases, a sorting device for adjusting the transfer position of the board is required between the two machines. The substrate production line in which many aircraft are lined up in this way has a problem that the whole becomes long. Further, the solder-printed substrate is carried out by the conveyor of the screen printing machine, and is transferred by being transferred to the conveyor of the component mounting machine in the subsequent process. Alternatively, as described above, it may be conveyed via the sorting device. Therefore, it takes a long time for the transfer, and the adhesiveness of the cream solder may be impaired, or the solder shape may be deformed due to vibration during the transfer, which may deteriorate the quality of the substrate.
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、基板へのはんだ印刷と部品装着とを行う製造作業機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing work machine that performs solder printing on a substrate and mounting of parts in order to solve such a problem.
本発明に係る製造作業機は、機内の作業位置に基板を搬送して保持する基板位置決め装置と、複数の部品を収容した部品供給装置と、部品の吸着保持が可能な装着ヘッドにより前記部品供給装置から取り出した部品を作業位置に位置決めされた基板に対して装着する部品装着装置と、前記作業位置に位置決めされた基板に対応する印刷位置と当該印刷位置から外れた退避位置との間でマスクを移動させるマスク装置と、前記印刷位置のマスクにクリームはんだの塗り延ばしを行い、前記退避位置へと移動するマスクと同じ方向の退避場所へと移動可能なスキージ装置とを有する。 The manufacturing work machine according to the present invention supplies the parts by a board positioning device that transports and holds the board to a work position in the machine, a parts supply device that houses a plurality of parts, and a mounting head that can suck and hold the parts. A mask between the component mounting device that mounts the components taken out from the device on the board positioned at the work position, the printing position corresponding to the board positioned at the working position, and the retracted position deviated from the printing position. It has a mask device for moving the printer, and a squeegee device for spreading cream solder on the mask at the printing position and moving the mask to the retracting place in the same direction as the mask moving to the retracting position.
前記構成によれば、機内の作業位置に基板が搬送されて保持され、退避位置から印刷位置へと移動したマスクを介して、その基板に対してスキージ装置によりクリームはんだの塗り延ばしによるはんだ印刷が行われる。そして、印刷後にはマスク装置やスキージ装置が退避位置へと移動し、続いて、装着ヘッドによって部品供給装置から部品が取り出され、その部品が印刷済みの基板に対して装着される。 According to the above configuration, the substrate is conveyed and held at the working position in the machine, and solder printing by spreading the cream solder on the substrate by the squeegee device is performed through the mask moved from the retracted position to the printing position. Will be done. Then, after printing, the mask device and the squeegee device move to the retracted position, and then the mounting head takes out the component from the component supply device, and the component is mounted on the printed substrate.
次に、本発明に係る製造作業機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本実施形態の製造作業機を示した外観斜視図である。この製造作業機1は、回路基板を製造する基板製造ラインを構成するものである。通常の基板製造ラインは、基板にはんだ印刷を行うスクリーン印刷機と、基板に電子部品などを装着する部品装着機とが順番に並べられた構成となっている。本実施形態の製造作業機1は、そうした両機の機能が一つになって構成され、基板に対するはんだ印刷と部品装着とが可能になっている。
Next, an embodiment of the manufacturing working machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view showing the manufacturing work machine of the present embodiment. The
製造作業機1は、全体が機体カバー2によって覆われ、機体前後にモニタ3や操作パネル4がそれぞれ配置され、シグナルランプ5なども設けられている。また、機体カバー2には、機体幅方向の両側面に基板を通すための基板搬送開口部6が形成され、隣り合う他の作業機との間で基板の受渡しが行われるようになっている。また、図面手前側の機体前面部には部品供給開口部7が形成され、テープフィーダなどの部品供給装置が取り付けられるようになっている。なお、本実施形態では、製造作業機1の前後方向がY軸方向であり、基板が搬送される幅方向がX軸方向であり、そして高さ方向がZ軸方向である。
The entire
次に、図2乃至図4は、機体カバー2内に構成された製造作業機1の簡易的な内部構成図であり、異なる作業工程での状態が示されている。製造作業機1は、基板10に対してマスク20の上面から印刷パターン孔を通してクリームはんだを塗布するはんだ印刷機能と、はんだ印刷が行われた基板10に対して部品を装着する部品装着機能が備わっている。そこで、先ず、はんだ印刷機能の構造について説明する。はんだ印刷構造は、マスク20の下方側に基板10を搬送する基板搬送装置11や基板をクランプするためのクランプ装置12などが構成され、上方側にはクリームはんだをマスク20に塗り延ばすスキージ装置15などが構成されている。
Next, FIGS. 2 to 4 are simple internal configuration views of the
下方側のクランプ装置12などは昇降装置13に組み付けられている。その昇降装置13は、昇降台21がボールネジ機構22を介して昇降用モータ23に連結され、上下方向への移動が可能になっている。昇降台21上には、支持台24を介して機体前後方向(Y軸方向)に一対のマスクサポート25が設けられ、その間にクランプ装置12が組み付けられている。各マスクサポート25の上面にはマスク20と接触するマスク支持プレート251が固定されている。そして、一方のマスクサポート25(図面右側)には、ボールネジ機構26が組み付けられ、駆動モータの出力によって他方のマスクサポート25との距離の調整が可能になっている。
The
クランプ装置12は、支持台31に一対のサイドフレーム32が配置され、一方にはボールネジ機構33が設けられて、クランプ用モータの回転によって両者の距離の調整が可能になっている。また、各サイドフレーム32の上端部にはクランプ部35が形成され、互いの距離を調整することによって基板10が把持できるようになっている。そして、一対のサイドフレーム32には基板搬送装置11が組み付けられており、両側のコンベアベルトによって基板10の端部を支えながら搬送するよう構成されている。
In the
更に、一対のサイドフレーム32の間にはバックアップ装置14が設けられている。バックアップ装置14は、バックアップテーブル37に複数のバックアップピン38が取り付けられ、そのバックアップピン38を介して基板10が持ち上げられるようになっている。そして、クランプ装置12は、支持台31が昇降用モータ27と連結したボールネジ機構を介して支持され、その支持台31に固定された昇降用モータ28にはボールネジ機構を介してバックアップテーブル37が支持されている。
Further, a
次に、スキージ装置15は、クリームはんだをローリングしながらマスク20の印刷パターン孔に押し込むことにより、マスク20の下に位置する基板10にクリームはんだを塗布するものである。そのスキージ装置15は、スキージを備えた一対のスキージヘッド41,42がシリンダによって昇降可能な状態で走行台43に搭載されている。走行台43は、図示しない機体前後方向に架設されたガイドロッドに対して摺動自在に組み付けられ、水平方向に直線移動するよう構成されている。そして、走行台43には、駆動モータの回転出力を直線運動に変換して伝達する駆動伝達機構が構成されている。その駆動伝達機構としては、例えばボールネジ機構やプーリ・ベルト機構が使用される。
Next, the
ところで、本実施形態の製造作業機1は、マスク20が機体前後方向(Y軸方向)に移動するよう構成されている。つまり、図2に示す基板10の上方の印刷位置と、図4に示す機体後方側に設けられた退避位置との間を、マスク20が移動するようになっている。そのため、具体的には図示しないが、製造作業機1には、マスク20を着脱可能に保持するマスクホルダを、各位置に移動させる駆動機構を備えたマスク装置が構成されている。駆動機構は、マスクホルダが機体前後方向のガイドレールに摺動自在に組み付けられ、同方向の駆動力を受けて移動する。その駆動手段としては、駆動モータの回転出力をボールネジ機構やプーリ・ベルト機構などを介してマスクホルダの直線運動に変換するようした構成が考えられる。または、スキージ装置15の駆動手段を利用してマスク20を移動させる構成であってもよい。例えば、スキージヘッド41,42とマスクホルダとの間に連結機構を設け、走行台43の移動に従ってマスク20(マスクホルダ)を一体的に移動させるようにする構成である。
By the way, the
製造作業機1には、印刷位置にあるマスク20を検出するためのマスクカメラ45と、マスク下面の汚れを拭き取るためのクリーニング装置16とが設けられている。特に、マスク20側が移動するため、マスクカメラ45やクリーニング装置16は定位置に設けられている。そのマスクカメラ45は、マスク20に付されたマスクマークを撮像するものであり、その撮像データに基づいて基板10との相対的位置の確認が行われるようになっている。また、クリーニング装置16は、クリーニングペーパ55が巻出しローラ51から巻取りローラ52へと送られ、その間にクリーニングペーパ55をマスク20の下面に押し当てるクリーニングヘッド53が設けられている。そして、クリーニング装置16は、伸縮アクチュエータに搭載されて上下方向に移動可能な構成となっている。従って、クリーニング装置16が昇降することにより、クリーニングペーパ55がマスク20に接触した清掃状態と離間した待機状態とに切り替えられるようになっている。
The
次に、製造作業機1に設けられた部品装着機能の構造について説明する。部品装着構造は、前述したクランプ装置12やバックアップ装置14などのほか、テープフィーダ17からなる部品供給装置や部品の装着を行う装着ヘッド18からなる部品装着装置などによって構成されている。部品装着装置の装着ヘッド18は、下方に突き出すようにして部品吸着ノズルが設けられ、エアの負圧と正圧とにより部品を吸着保持及び解放が可能なものである。そして、部品吸着ノズルは、ヘッド本体に対して昇降機構により上下方向移動するよう構成されている。
Next, the structure of the component mounting function provided in the
部品装着装置は、装着ヘッド18を機体前後方向(Y軸方向)に直線的に移動させるY軸駆動機構と、機体幅方向(X軸方向)に直線的に移動させるX軸駆動機構が設けられている。例えば、X軸駆動機構は、X軸方向に延びるビーム部材に装着ヘッド18を摺動可能に組み付け、ボールネジ機構と駆動モータにより移動させるようにしたものが考えられる。Y軸駆動機構としては、そのビーム部材の両端にリニアスライダを設け、Y軸方向に沿って配置されたリニアガイドによって構成されたリニアモータが考えられる。よって、両軸の駆動機構を制御することにより、装着ヘッド18をXY平面上の任意の位置に移動させることが可能になる。
The component mounting device is provided with a Y-axis drive mechanism that linearly moves the mounting
その装着ヘッド18には基板用カメラ46が一体的に構成されている。従って、製造作業機1では、基板用カメラ46がXY平面上を移動し、基板10に付された基板マークを撮像することにより、その撮像データに基づいて基板10とマスク20との相対的位置の確認が行われるようになっている。また、基板用カメラ46では、はんだ印刷が行われた基板10に対して印刷パターンの撮像も行われる。よって、その撮像データに基づいて印刷検査が行われるようになっている。
A
更に、部品供給装置であるテープフィーダ17とクランプ装置12との間にはパーツカメラ47が設けられている。パーツカメラ47は、装着ヘッド18に保持された電子部品を下から撮像するものであり、その画像データから電子部品の破損や、保持された電子部品の保持位置や姿勢が検出できるようになっている。そうした部品検知によって廃棄対象と判断された電子部品は部品回収ボックスへと投入されるようになっている。
Further, a
続いて、製造作業機1の作用について説明する。先ず、基板搬送開口部6から入った基板10は、図2に示すように、基板搬送装置11のコンベアベルトによって一対のサイドフレーム32の間に搬送される。そして、昇降用モータ28の駆動によりバックアップテーブル37が上昇し、バックアップピン38に突き上げられるようにして基板10がコンベアベルトから持ち上げられる。また、ボールネジ機構33を介して駆動モータにより一方のサイドフレーム32が移動し、一対のサイドフレーム32のクランプ部35によって基板10が挟み込まれて保持される。
Subsequently, the operation of the
次に、昇降用モータ27が駆動し、図3に示すように、基板10を保持した状態のクランプ装置12全体が上昇して、マスク支持プレート251の高さにクランプ部35と基板10が合わせられる。そして、基板用カメラ46によって基板10の基板マークが撮像される。このときマスク20は、図4に示すように退避位置にあり、基板10の上面が開放され基板用カメラ46によって撮像可能な状態になっている。従って、装着ヘッド18のX軸駆動機構およびY軸駆動機構により基板用カメラ46がXY平面上を移動し、基板10の基板マークが撮像される。
Next, the elevating
その後、図2に示すように、装着ヘッド18および基板用カメラ46が待機位置に戻り、マスク20およびスキージ装置15が移動して基板10上の印刷位置に配置されることとなる。そして、マスク20のマスクマークがマスクカメラ45によって撮像される。このマスクマークの撮像データと、先に取得された基板マークの撮像データとから基板10とマスク20に関するX,Y,θ方向の相対的位置の位置ズレ量が算出され、支持台24に構成されている補正装置によって位置ズレ補正が行われる。
After that, as shown in FIG. 2, the mounting
次に、図3に示すように、昇降用モータ23の駆動により昇降台21が上昇し、マスク支持プレート251、クランプ部35及び基板10の上面がマスク20の下面に軽く接触する高さで停止する。そして、マスク20の上面側では、例えばスキージ装置15のスキージヘッド41が下降し、機体後方に移動することにより、下端のスキージによってクリームはんだがマスク20上でローリングされる。そのため、クリームはんだが印刷パターン孔を通り、マスク20の下に位置する基板10に対してはんだ印刷が行われる。
Next, as shown in FIG. 3, the elevating table 21 is raised by driving the elevating
こうして基板10に印刷パターンが形成された後は、図4に示すように、昇降台21が下降して基板10がマスク20から離れる。そして、マスク20およびスキージ装置15が機体後方へ移動して退避位置へ配置されることとなる。その際、クリーニング装置16が上昇し、クリーニングペーパ55がクリーニングヘッド53によってマスク20の下面に押し当てられる。従って、マスク20は、自らが移動することにより下面の汚れが拭き取られる。クリーニング装置16は、クリーニングペーパ55が所定のタイミングで巻出しローラ51から巻取りローラ52へと送られ、使用部分が巻き取られてクリーニングヘッド53の清掃部分が新しくなる。
After the printed pattern is formed on the
マスク20が移動して基板10の上方が開放されると、次に基板10に対する部品装着が行われる。テープフィーダ17は、部品テープが巻出されることにより部品供給位置に電子部品が送られる。そのため、装着ヘッド18が、テープフィーダ17の部品供給位置へと移動し、吸着ノズルによって吸着保持した電子部品が取り出される。そして、装着ヘッド18がパーツカメラ47上を通過すると、吸着ノズルに保持された電子部品が撮像され、その撮像データにより予め入力されている部品情報との比較判定が行われる。その結果、不適合判定の場合には電子部品の回収処理が行われる。一方、適合部品と判定された場合には、その電子部品が基板10にまで運ばれて印刷パターンの所定個所に装着される。
When the
部品供給開口部7には複数のテープフィーダ17が設置されており、同種あるいは異なる複数の電子部品について基板への装着が繰り返される。そして、電子部品の装着後は装着ヘッド18が図2に示す位置に戻って待機することとなる。その後、一方のサイドフレーム32が離間してクランプ部35から基板10が解放され、バックアップテーブル37の下降により、バックアップピン38に支持された基板10がコンベアベルトに移し替えられる。そのため、基板搬送装置11の駆動により搬入とは反対の基板搬送開口部6から、はんだ印刷と部品装着が行われた基板が搬出される。
A plurality of
よって、製造作業機1は、基板10に対してはんだ印刷と部品装着とを行うことにより、これまでスクリーン印刷機と部品装着機とで行っていた各工程を1台で行うことができるため、基板製造ラインのライン長を短くすることが可能になる。そして、基板10を一箇所でクランプしたままはんだ印刷と部品装着とを行うため、はんだ印刷工程から部品装着工程への移動が省略され、生産効率を向上させることができる。また、基板10の搬送が無くなったことで、はんだ印刷の後に部品装着するまでの時間が短縮され、クリームはんだの粘着性が損なわれたり、搬送中の振動によってはんだ形状が崩れてしまうことが回避でき、製品の品質が向上する。
Therefore, since the
製造作業機1は、マスクホルダに取り付けられたマスク20を機体前後方向に移動させるようにしているが、スキージヘッド41,42とマスクホルダとの間に連結機構を設けることにより、スキージ装置15に本来備わっている移動のための駆動伝達機構を利用することができる。そのため、マスク20を移動させる専用の駆動伝達機構を設ける必要がなくなる。また、基板用カメラ46は、基板10に対するクランプ位置の検出や基板に形成された印刷パターンの印刷検査のため移動が必要であるが、移動機構を備えた装着ヘッド18と一体になって構成されているため、基板用カメラ46にも専用の移動機構を設ける必要がない。
The
通常のスクリーン印刷機では、クリーニング装置16が移動してマスク20の清掃を行うが、製造作業機1ではマスク20が移動するため、クリーニング装置16に対する移動機構を設ける必要がない。また、印刷時のマスク20の位置を検出するためのマスクカメラ45も通常のスクリーン印刷機では移動するよう構成されているが、製造作業機1では、マスク20が移動するため、マスクカメラ45に対する移動機構を設ける必要もない。
In a normal screen printing machine, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、マスクホルダを機体前後方向に水平移動するようにしたマスク装置を示したが、製造作業機の前後方向の寸法を短くするため、例えば、マスク20が起立するように姿勢を変えながら機体後方に移動するようにしてもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the mask device in which the mask holder is horizontally moved in the front-rear direction of the machine body is shown, but in order to shorten the dimensions of the manufacturing work machine in the front-rear direction, for example, the posture is changed so that the
1…製造作業機 2…機体カバー 6…基板搬送開口部 7…部品供給開口部 10…基板 11…基板搬送装置 12…クランプ装置 13…昇降装置 14…バックアップ装置 15…スキージ装置 16…クリーニング装置 17…テープフィーダ 18…装着ヘッド 20…マスク 45…マスクカメラ 46…基板用カメラ 47…パーツカメラ
1 ...
Claims (5)
複数の部品を収容した部品供給装置と、
部品の吸着保持が可能な装着ヘッドにより前記部品供給装置から取り出した部品を作業位置に位置決めされた基板に対して装着する部品装着装置と、
前記作業位置に位置決めされた基板に対応する印刷位置と当該印刷位置から外れた退避位置との間でマスクを移動させるマスク装置と、
前記印刷位置のマスクにクリームはんだの塗り延ばしを行い、前記退避位置へと移動するマスクと同じ方向の退避場所へと移動可能なスキージ装置と
を有する製造作業機。 A board positioning device that transports and holds the board to the working position in the machine,
A parts supply device that houses multiple parts and
A component mounting device that mounts a component taken out from the component supply device on a board positioned at a working position by a mounting head capable of sucking and holding the component.
A mask device that moves a mask between a printing position corresponding to a substrate positioned at the working position and a retracting position deviating from the printing position.
A manufacturing work machine having a squeegee device capable of spreading cream solder on a mask at a printing position and moving to a retracting place in the same direction as the mask moving to the retracting position.
The manufacturing work machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a mask camera is installed in the middle of moving between the printing position and the retracting position.
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