JP7153835B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装装置に関する。

基板に部品を実装する部品実装装置の一般的な装置レイアウトとして、基板を搬送する基板搬送コンベアの両側に部品を供給する部品供給部を配置した形態が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例を含めこのような装置レイアウトの部品実装装置では、架台の構造として基板搬送方向に直交する方向の２条のフレームを梁部材で連結した構成の、平面視して略Ｈ字形状のフレーム構造が用いられる。そして２条のフレームの間に部品供給部が設けられ、この部品供給部に複数のテープフィーダなどの部品供給装置が装着された台車がセットされる。

特開２０１６－８６０８３号公報

しかしながら上述の特許文献例を含め、基板搬送コンベアの両側に配置された部品供給部に台車をセットする方式の従来技術には、このような装置レイアウトに起因して以下のような課題があった。すなわち生産設備には面積生産性を向上させることが求められることから、部品実装装置においても装置寸法の小型化が求められている。このため、上述の架台を構成する２条のフレームの幅寸法を極力小さくする必要があり、架台の剛性の低下が避けられない。この結果、部品実装装置の稼働時における装置各部の振動を十分に抑制することができず、振動の影響に起因する部品実装精度の低下を招くこととなっていた。

そこで本発明は、架台の剛性を確保して部品実装精度の低下を抑制することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、複数の部品供給装置から供給された部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記基板を第１方向に搬送する基板搬送コンベアと、前記基板搬送コンベアを挟んだ両側のうち一方側に設けられ前記複数の部品供給装置の少なくとも一つが装着された台車を収容可能な台車収容部と、前記基板搬送コンベアを挟んだ両側のうち他方側に設けられ前記複数の部品供給装置の少なくとも一つを装着可能な装着部と、を備え、前記部品実装装置の架台は前記第１方向と直交する第２方向に並列して配列された第１フレームと第２フレームを有し、前記台車収容部は、前記第１フレームと前記第２フレームの間の前記一方側に形成され、前記第１フレームと前記第２フレームを前記他方側において前記第１方向に連結する連結部材を設け、前記第１フレームと前記第２フレームを連結する第３フレームをさらに備え、前記台車収容部は平面視して、前記第１フレーム、前記第２フレーム、前記第３フレームに囲まれた位置に形成される。

本発明によれば、架台の剛性を確保して部品実装精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の側面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の架台の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に備えられたカッタの構成および動作説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるリール台車接続部の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。先ず図１，図２を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は、複数の部品供給装置から供給された部品を基板に実装する機能を有する。本実施の形態においては、部品供給装置として、部品が封入されたキャリアテープを断続的に送ることにより部品を供給するテープフィーダが用いられる。

図１，図２において、部品実装装置１は架台２に以下に説明する要素を配置して構成されている。ここで架台２は、図３に示すフレーム構造の所要部分にプレート部材を貼着して構成されている。なお、各図においてはプレート部材の図示は省略している。

図１において、架台２の中央には、基板搬送コンベア３が第１方向であるＸ方向に配置されている。基板搬送コンベア３は、上流側装置から受け渡される作業対象の基板４をＸ方向に搬送して部品実装位置に位置決めする。基板搬送コンベア３を挟んだ両側には、それぞれ部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂが配置されている。

基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち、一方側（図１において下側）に配置された部品供給部５Ａには、複数のテープフィーダ７を一括して部品実装装置１に装着可能な台車６がセットされている。すなわち台車６には、複数の部品供給装置であるテープフィーダ７の少なくとも１つが、対応するリール８とともに装着される。

また基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち、他方側（図１において上側）に配置された部品供給部５Ｂには、複数のテープフィーダ７を装着可能なフィーダベース１０が、架台２の上面に固定して設けられている。さらに部品供給部５Ｂには、フィーダベース１０に装着されたテープフィーダ７に対応するリール８を収容したリール台車１１が、着脱自在に接続されている。

架台２の上面のＸ方向側の一端部には、Ｙ軸移動テーブル１２が第２方向であるＹ方向に配置されている。Ｙ軸移動テーブル１２は、図３（ａ）に示す第１フレーム２１の上面に結合されたフレーム体２１ａ、２１ｂによって保持されている。Ｙ軸移動テーブル１２には、Ｘ軸移動ビーム１３がＹ方向に移動自在に装着されている。さらにＸ軸移動ビーム１３には実装ヘッド１５がＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸移動テーブル１２およびＸ軸移動ビーム１３は、実装ヘッド１５を移動させるヘッド移動機構１４を構成する。

ヘッド移動機構１４を駆動することにより、実装ヘッド１５はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより、実装ヘッド１５は下端部に備えたノズル１５ａ（図２参照）によって、部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂのテープフィーダ７から部品を取り出して、基板搬送コンベア３に位置決めされた基板４に実装する。

実装ヘッド１５には一体的に移動する基板認識カメラ１６が、Ｘ軸移動ビーム１３の下面側に位置して設けられている。実装ヘッド１５を移動させて基板認識カメラ１６を基板４の上方に位置させることにより、基板認識カメラ１６によって基板４の上面を撮像する。

また基板搬送コンベア３と部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂとの間には、それぞれ部品認識カメラ１７が配置されている。部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂから部品を取り出した実装ヘッド１５を部品認識カメラ１７の上方に位置させることにより、部品認識カメラ１７は実装ヘッド１５に保持された状態の部品を撮像する。

次に図２を参照して、部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂの詳細を説明する。部品供給部５Ａにおいて、台車６は、架台２に設けられた固定手段（図示せず）によって機械的に架台２に固定される。また、台車６は台車コネクタ６ｂを介して架台２内の本体部に電気的に接続されている。台車６には部品が封入されたキャリアテープ９を巻回収納したリール８が複数保持されている。リール８から引き出されたキャリアテープ９はテープフィーダ７に取り込まれ、テープフィーダ７内を断続的にテープ送りされて、実装ヘッド１５による取出位置まで搬送される。このテープ送りの過程においてキャリアテープ９からカバーテープが剥離され、実装ヘッド１５はテープ剥離後のキャリアテープ９から部品を取り出す。

テープ剥離後のキャリアテープ９ａはテープフィーダ７の前端部に開口したテープガイド６ａによってガイドされて、下方に設けられたカッタ６ｃに送られ、ここで細片に切断される。切断後のキャリアテープ９ａが細片状となったテープダスト９ａ＊（図４（ｂ）参照）は、ダクト６ｄを介して下方にガイドされ、台車６の底部に設けられた回収部６ｅに回収される。なお本明細書では、部品が封入されてカバーテープが貼着された状態のキャリアテープを「キャリアテープ９」と表記し、カバーテープが剥離された状態のキャリアテープを「キャリアテープ９ａ」と表記して区別している。

部品供給部５Ｂにおいて、架台２の上面には複数のテープフィーダ７を並列して装着可能なフィーダベース１０が配置されている。フィーダベース１０にテープフィーダ７を装着することにより、それぞれのテープフィーダ７はフィーダコネクタ７ａを介して架台２内の本体部と接続される。部品供給部５Ｂにおいて架台２の側面には、リール台車１１が接続端部１１ｂを介して架台２内の本体部に機械的に着脱自在に接続されている。リール台車１１には部品が封入されたキャリアテープ９を巻回収納したリール８が複数保持されている。

リール８から引き出されたキャリアテープ９はテープフィーダ７に取り込まれ、テープフィーダ７内を断続的にテープ送りされて、実装ヘッド１５による取出位置まで搬送される。このテープ送りの過程においてキャリアテープ９からカバーテープが剥離され、実装ヘッド１５はテープ剥離後のキャリアテープ９ａから部品を取り出す。

キャリアテープ９ａはテープフィーダ７の前端部に開口したテープガイド１１ａによってガイドされて、下方に設けられた切断部であるカッタ１８に送られ、ここで細片に切断される。切断後のキャリアテープ９ａが細片状となったテープダスト９ａ＊（図４（ｂ）参照）は、ダクト１９を介して下方にガイドされ、部品実装装置１の底部に設けられた回収部１１ｃに回収される。

上述の各部の動作は架台２内の本体部に配置された制御部４０によって制御される。ヘッド移動機構１４、実装ヘッド１５の上面および側面はカバー部材２５によって閉囲されている。カバー部材２５の両側面には、操作用の表示パネル２６が配置されている。作業者が表示パネル２６を介して操作入力を行うことにより、部品実装装置１の各部への操作指令が入力される。

次に図３を参照して、架台２の構成を説明する。図３（ａ）は、架台２を構成する要素のうち、ベースプレートやカバーなどのプレート部を除去した状態を示している。また図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ－Ａ矢視、すなわち架台２を構成するフレーム部の平面視を示している。

図３（ａ）において、架台２はＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向（第２方向）に並列して配列された２つのフレーム（第１フレーム２１、第２フレーム２２）を有している。第１フレーム２１の上面には、図２に示すＹ軸移動テーブル１２を支持するフレーム体２１ａ、２１ｂが結合されている。第１フレーム２１、第２フレーム２２は、それらの中間部を第３フレーム２３によってＸ方向に連結されている。

さらに架台２には、第１フレーム２１、第２フレーム２２を他方側においてＸ方向に連結する連結部材２４が設けられている。なお図３では、連結部材２４は第１フレーム２１、第２フレーム２２の他方側の端部に設けられているが、基板搬送コンベア３の他方側に位置する範囲であれば、必ずしも端部ではなくてもよい。

図３（ｂ）に示すように、第１フレーム２１、第２フレーム２２の間の一方側、すなわち第３フレーム２３よりも外側の空間は、複数のテープフィーダ７の少なくとも一つが装着された台車６を収容可能な台車収容部として機能している。また他方側に配置された連結部材２４の上面に位置するフィーダベース１０は、複数のテープフィーダ７の少なくとも一つを装着可能な装着部となっている。

すなわち本実施の形態に示す部品実装装置１は、基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち一方側に設けられ複数のテープフィーダ７の少なくとも一つが装着された台車６を収容可能な台車収容部と、基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち他方側に設けられ複数のテープフィーダ７の少なくとも一つを装着可能な装着部とを備えた構成となっている。

部品実装装置１における架台２を上述のような構成とすることは、以下のような技術的意義を有する。すなわち部品実装設備のように、複数基の設備を並設して構成される生産設備では、面積生産性の向上のために設備寸法の小型化が強く求められる。このため、図３（ｂ）に示す第１フレーム２１、第２フレーム２２の幅寸法Ｂ１，Ｂ２を小さくして、装置全体幅Ｂを極力小さくすることが求められている。

このように幅寸法Ｂ１，Ｂ２を小さくした第１フレーム２１、第２フレーム２２を並列した架台構造において、本実施の形態に示すように、他方側を連結部材２４によって連結して枠構造を形成することにより、架台２全体の剛性を高めることが可能となっている。したがってヘッド移動機構１４を駆動して実行される部品実装動作において、設備寸法の小型化を図りつつ架台２の剛性を確保して、振動の影響に起因する部品実装精度の低下を抑制することができる。

次に図４を参照して、部品供給部５Ｂに備えられたカッタ１８の構成および動作を説明する。図３（ｂ）に示す装着部の下方には、カッタ１８が設けられている。カッタ１８は、装着部に装着されたテープフィーダ７から排出されたキャリアテープ９ａを切断する機能を有する。

図４（ａ）に示すように、カッタ１８は、筐体部１８ａの内部に固定された固定刃３０と、シリンダ３２によって固定刃３０に対して進退する可動刃３１とを、対向させて配置した構成となっている。筐体部１８ａ内には、部品供給部５Ｂのテープフィーダ７から排出されたキャリアテープ９ａを導くテープガイド１１ａが挿通している。筐体部１８ａの底面にはダクト１９と連通する開口部１９ａが設けられている。

図４（ｂ）に示すように、部品供給部５Ｂにおいてテープフィーダ７による部品供給が行われると、部品が取り出された後のキャリアテープ９ａはテープガイド１１ａによって筐体部１８ａ内に導かれる。この状態でシリンダ３２を駆動して可動刃３１を往復動させると（矢印ａ）、キャリアテープ９ａは細片に切断されたテープダスト９ａ＊となる。そしてテープダスト９ａ＊は、ダクト１９内に落下し（矢印ｂ）、ダクト１９によってリール台車１１に設けられた回収部１１ｃに導かれる。

次に図５を参照して、架台２の他方側に備えられたリール台車接続部３４について説明する。リール台車接続部３４は、装着部であるフィーダベース１０に装着されたテープフィーダ７へキャリアテープ９を供給するリール８を収納可能なリール台車１１を接続するために、架台２の他方側の側面に設けられている。

図５（ａ）に示すように、架台２の他方側の側面には、リール台車１１を接続するためのリール台車接続部３４が設けられている。リール台車接続部３４に、リール台車１１に設けられた接続端部１１ｂが嵌合することにより、リール台車１１が架台２に接続状態となる。架台２の側面においてリール台車接続部３４の近傍には、リール台車接続部３４にリール台車１１が接続されたことを検出する検出部としてのリール台車スイッチ３３が設けられている。

リール台車スイッチ３３はプローブ３３ａを有する機械式のスイッチであり、被検出体がプローブ３３ａに当接することにより検出信号を発出するようになっている。すなわちここでは、検出部としてリール台車１１が接続されたことを機械的に検出するスイッチが用いられており、誤検出のないより確実な検出が担保されている。

図５（ｂ）に示すように、リール台車１１を架台２に接近させて（矢印ｃ）、接続端部１１ｂをリール台車接続部３４に嵌合させると、接近したリール台車１１によってプローブ３３ａが押し込まれる。これにより、検出部であるリール台車スイッチ３３はリール台車１１が接続されたことを機械的に検出し、この検出信号が図６に示す制御部４０に送信される。そして制御部４０はこの検出結果に基づいてカッタ１８の動作を制御する。

本実施の形態では、検出部であるリール台車スイッチ３３が、リール台車１１が架台２に接続されたことを検出した場合に、切断部であるカッタ１８の動作を許可するようになっている。これにより、リール台車１１が架台２から取り外された状態でカッタ１８が動作することによる不安全状態、すなわち作業者が架台２内に手先を進入させて動作中のカッタ１８に触れることによる危険を防止するようになっている。さらに、リール台車１１の回収部１１ｃが取り外された状態でカッタ１８が作動することによるテープダスト９ａ＊の飛散を防ぐことができるという利点がある。

なお、カッタ１８によって切断されたテープダスト９ａ＊を導くダクト１９の長さを延長すれば上述の不安全状態を改善することができるが、この場合にはダクト１９を架台２の外側まで延出させることとなり、品種切替え作業時などの作業性を低下させることとなるので好ましくない。

次に図６を参照して、部品実装装置１の制御系の構成を説明する。図６において、制御部４０は内部処理機能としての実装処理部４１、認識処理部４２、切断処理部４３、表示処理部４４を備えている。実装処理部４１は、機構駆動部４５を制御することにより、基板搬送コンベア３、実装ヘッド１５、ヘッド移動機構１４、部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂの各部の動作を制御する。これにより、基板搬送コンベア３に位置決め保持された基板４に、部品供給部５Ａ、部品供給部５Ｂから取り出した部品を実装する部品実装作業が実行される。

この部品実装作業において、認識処理部４２は部品認識カメラ１７、基板認識カメラ１６による撮像結果を認識処理する。すなわち基板認識カメラ１６による撮像結果を認識処理することにより、基板４の位置認識が行われる。また部品認識カメラ１７による撮像結果を認識処理することにより、実装ヘッド１５に保持された部品の識別や位置ずれが検出される。実装ヘッド１５による部品搭載においては、これらの認識結果を加味してヘッド移動機構１４が制御される。

切断処理部４３は、カッタ駆動部４６を制御することにより、カッタ１８による切断動作を制御する。この制御においては、検出部であるリール台車スイッチ３３の検出結果に基づいて、切断部であるカッタ１８の動作を制御する。すなわちリール台車スイッチ３３が、リール台車１１が接続されたことを検出した場合にカッタ１８の動作を許可するようにしている。これにより、リール台車１１が架台２から取り外された状態において、カッタ１８が動作することによる前述の不都合を防止するようにしている。リール台車１１が架台２から取り外された状態にあることは、表示処理部４４によって表示パネル２６に表示される。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置１は、複数のテープフィーダ７から供給された部品を基板４に実装する部品実装装置１において、基板４を第１方向に搬送する基板搬送コンベア３と、基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち一方側に設けられ複数のテープフィーダ７の少なくとも一つが装着された台車６を収容可能な台車収容部と、基板搬送コンベア３を挟んだ両側のうち他方側に設けられ複数のテープフィーダ７の少なくとも一つを装着可能な装着部としてのフィーダベース１０とを備えた構成としている。これにより、台車６がセットされない他方側において第１フレーム２１、第２フレーム２２を連結部材２４によって連結することが可能となり、架台２の剛性を確保して部品実装精度の低下を抑制することができる。

また本実施の形態に示す部品実装装置１は、部品が封入されたキャリアテープ９を断続的に送るテープフィーダ７から供給された部品を基板４に実装する部品実装装置１において、テープフィーダ７を装着可能なフィーダベース１０と、フィーダベース１０の下方に設けられテープフィーダ７から排出されたキャリアテープ９を切断する切断部であるカッタ１８と、キャリアテープ９を供給するリール８を収容可能なリール台車１１を接続可能なリール台車接続部３４と、リール台車接続部３４にリール台車１１が接続されたことを検出する検出部としてのリール台車スイッチ３３と、リール台車スイッチ３３の検出結果に基づいてカッタ１８の動作を制御する制御部４０とを備えた構成としている。これにより、リール台車１１が取り外された状態でカッタ１８が動作する不安全状態を排除して、キャリアテープ９が細片に切断されたテープダスト９ａ＊の回収作業の作業性を確保しつつ作業者の安全を確保することができる。

本発明の部品実装装置は、架台の剛性を確保して部品実装精度の低下を抑制することができるという効果を有し、基板に部品を実装する部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ 架台
３ 基板搬送コンベア
４ 基板
５Ａ、５Ｂ 部品供給部
６ 台車
７ テープフィーダ
８ リール
９ キャリアテープ
１０ フィーダベース
１１ リール台車
１１ｂ 接続端部
１４ ヘッド移動機構
１５ 実装ヘッド
１８ カッタ
１９ ダクト
２１ 第１フレーム
２２ 第２フレーム
２４ 連結部材
３４ リール台車接続部

Claims (5)

1. 複数の部品供給装置から供給された部品を基板に実装する部品実装装置であって、
   前記基板を第１方向に搬送する基板搬送コンベアと、
   前記基板搬送コンベアを挟んだ両側のうち一方側に設けられ前記複数の部品供給装置の少なくとも一つが装着された台車を収容可能な台車収容部と、
   前記基板搬送コンベアを挟んだ両側のうち他方側に設けられ前記複数の部品供給装置の少なくとも一つを装着可能な装着部と、を備え、
   前記部品実装装置の架台は前記第１方向と直交する第２方向に並列して配列された第１フレームと第２フレームを有し、
   前記台車収容部は、前記第１フレームと前記第２フレームの間の前記一方側に形成され、
   前記第１フレームと前記第２フレームを前記他方側において前記第１方向に連結する連結部材を設け、
   前記第１フレームと前記第２フレームを連結する第３フレームをさらに備え、
   前記台車収容部は平面視して、前記第１フレーム、前記第２フレーム、前記第３フレームに囲まれた位置に形成される、部品実装装置。
2. 前記第３フレームは、前記基板搬送コンベアを挟んだ両側のうち前記一方側に位置する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の部品実装装置であって、さらに、
   前記装着部の下方に設けられ、前記装着部に装着された部品供給装置から排出されたキャリアテープを切断する切断部と、
   前記切断部によって切断された前記キャリアテープを回収部へ導くダクトとを備えた、部品実装装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置であって、さらに、
   前記他方側に、前記装着部に装着された部品供給装置へ前記部品を格納したキャリアテープを供給するリールを収納可能なリール台車を接続可能なリール台車接続部を備えた、部品実装装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の部品実装装置であって、さらに、
   前記第１フレームには、実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構を支持するフレーム体が結合されている、部品実装装置。

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