JP7178544B2 - 部品実装用装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する部品実装用装置に関する。

部品供給装置から部品供給位置に供給された部品を実装ヘッドで吸着し、部品を吸着した実装ヘッドが部品供給位置から基板の部品実装位置に移動し、基板に部品を実装する部品実装装置が知られている。部品実装装置では実装ヘッドを移動させる移動機構を備える上架台とこれを支持する下架台とが結合された構成となっている。

部品実装装置では、実装ヘッドは移動機構によって高速で移動される。このため部品実装装置には、上架台側を加振源とする振動が発生する。この上架台側に発生した振動が下架台に伝達されて部品実装装置の全体が大きな振幅で振動すると、実装精度が悪化するおそれがある。また、設備が設置されるフロア（床）にも振動が伝達し、フロアに居る作業者は設備稼働中に振動の影響を受けるため、作業者の健康に悪影響を与えるおそれもある。このため従来、上架台側に発生した振動により装置全体が大きく振動することを防止するための構成が種々考案されている。例えば、下記の特許文献１には、実装ヘッドのある上架台と上架台を支える下架台との間に防振機構を備えた部品実装装置が記載されている。

特開２０１２－５４４９７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、上架台の全体が防振機構によって下架台に支持されているため剛性が低下し、必要な実装精度を保てなくなるおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、必要な剛性を十分に確保しつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる部品実装用装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装用装置は、作業部で作業して基板に部品を実装した部品実装基板を製造する部品実装用装置であって、前記作業部を移動させる移動機構を備えた上架台と、前記上架台を支持する下架台と、前記上架台と前記下架台との間に配置された結合部とを有し、前記移動機構は、水平方向に延びるとともに下方に延出した２つの支持柱を有する第１のビームと、前記第１のビームの延びる方向と直交する水平方向に延びて前記第１のビームの延びる方向に移動する第２のビームと、を備え、前記２つの支持柱の下端は連結部材によって連結され、前記結合部は、前記連結部材と前記下架台との間に配置され、鋼材から構成される剛接合部と、弾性部材から構成される制振部とを有し、前記制振部は水平方向に隣接する２つの前記剛接合部の間に位置し、前記制振部と前記剛接合部との間に空隙を有し、前記剛接合部は前記２つの支持柱と前記下架台との間に配置され、前記剛接合部の少なくとも一部と前記制振部の少なくとも一部は、前記２つの支持柱の間の領域に配置された。

本発明によれば、部品実装用装置に必要な剛性を十分に確保しつつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる。

本発明の第１実施形態における部品実装用装置の斜視図 本発明の第１実施形態における部品実装用装置が備える上架台の斜視図 本発明の第１実施形態における部品実装用装置の一部分解斜視図 本発明の第１実施形態における部品実装用装置の一部分解斜視図 本発明の第１実施形態における部品実装用装置の結合部の配置を示す下架台の平面図 本発明の第１実施形態の変形例における部品実装用装置の結合部の配置を示す下架台の平面図 本発明の第２実施形態における部品実装用装置の斜視図 本発明の第２実施形態における部品実装用装置の一部分解斜視図 本発明の第２実施形態における部品実装用装置の結合部の配置を示す下架台の平面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）部品実装用装置の結合部の変形例を示す下架台の一部の平面図

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態における部品実装用装置１を示している。部品実装用装置１は基板ＫＢに部品ＰＴを実装する装置である。部品実装用装置１は上架台１１と上架台１１を支持する下架台１２を有している。上架台１１と下架台１２の間には結合部１３が配置されており、下架台１２は結合部１３を介して上架台１１を支持している。図１及び後述の一部の図面において、作業者ＯＰから見た部品実装用装置１の左右方向をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図１において、下架台１２は中央部１２Ａと、中央部１２Ａの左右（Ｘ軸方向の両端部）に位置する２つの側部１２Ｂを有している。下架台１２には基板搬送機構２１が設けられている。基板搬送機構２１はＸ軸方向に延びた前後一対のベルトコンベア２１ａで構成されており、下架台１２の上面側をＸ軸方向に延びている。基板搬送機構２１は部品実装用装置１の外部から供給された基板ＫＢをＸ軸方向に搬送する。

図１において、下架台１２の中央部１２Ａの前方（作業者ＯＰの側）の領域には複数の部品供給装置２２が取り付けられている。部品供給装置２２は例えばテープフィーダであり、基板搬送機構２１の側の端部の部品供給位置２２Ｋに部品ＰＴを供給する。

図１及び図２において、上架台１１は移動機構２３を備えている。移動機構２３は実装ヘッドである作業部２４を移動させる機構であり、Ｙ軸方向に延びて平行に配置された２つのＹ軸ビーム３１（第１のビーム）と、Ｘ軸方向に延びて２つのＹ軸ビーム３１に両端部が支持されたＸ軸ビーム３２（第２のビーム）と、Ｘ軸ビーム３２上に設けられた移動プレート３３を備えている。２つのＹ軸ビーム３１はそれぞれＹ軸方向の両端部から下方に延出した２つの支持柱３１Ｐを有しており、２つの側部１２Ｂそれぞれの上方に位置している。

Ｘ軸ビーム３２は図示しないビーム駆動機構によって、２つのＹ軸ビーム３１に対して直交姿勢を維持した状態でＹ軸方向に移動される。移動プレート３３は図示しないプレート移動機構によって、Ｘ軸ビーム３２に沿ってＸ軸方向に移動される。

図１及び図２において、作業部２４は移動機構２３の移動プレート３３に取り付けられている。作業部２４は下方に延びた複数の吸着ノズル２４ａを備えている（図２）。作業部２４は複数の吸着ノズル２４ａを個別に昇降させ、Ｚ軸回りに回動させる。また作業部２４は、部品実装用装置１の外部から送給される真空圧を制御して、各吸着ノズル２４ａの下端に吸着力を発生させる。

図２、図３及び図４において、各Ｙ軸ビーム３１が備える２つの支持柱３１Ｐの下端はＹ軸方向に延びた板状の連結部材３４によって連結されており、結合部１３は連結部材３４と下架台１２との間に位置している。結合部１３は複数の剛接合部４１と複数の制振部４２とを有している。剛接合部４１は結合部１３のうち、上架台１１と下架台１２とを剛接合する部分であり、制振部４２は結合部１３のうち、上架台１１と下架台１２との間の振動の伝達を低減する部分である。剛接合部４１と制振部４２は、Ｙ軸ビーム３１の延びる方向（すなわちＹ軸方向）に交互に配置されている。

図４において、剛接合部４１は全体として直方体形状を有した鋼材から構成されており、上下面を貫通する貫通孔４１Ｈを有している。上架台１１（連結部材３４）の上面側からボルトＢＴによって剛接合部４１の貫通孔４１Ｈを通して下架台１２の側部１２Ｂに締結される。剛接合部４１の貫通孔４１Ｈを介してボルトＢＴによって、上架台１１と下架台１２が結合（剛接合）されている。各制振部４２は弾性材料（例えばゴムや弾性材料を含んで構成される合成材料又はエアクッションやダンパー等の振動抑制機構を有する部材）から構成されており、全体として直方体形状を有している。各制振部４２は、剛接合部４１によって結合された上架台１１と下架台１２とに挟持されることで、上架台１１と下架台１２との間に介装された状態となっている。

図２、図３及び図４において、制振部４２は水平方向に隣接する２つの剛接合部４１の間に位置して設けられる。制振部４２と剛接合部４１との間には、制振部４２が弾性変形することによって生じる横方向の変形量を考慮した適切な寸法の空隙ＫＧ（図５）が設けられる。この空隙ＫＧは、部品実装用装置１に動作に必要なセンサやセンサに用いられる配線（図示せず）等を取り付ける取付け穴等として利用することができる。

部品実装用装置１が基板ＫＢに部品ＰＴを実装する部品実装作業を行う場合には、先ず、基板搬送機構２１が作動して外部から投入された基板ＫＢを受け取り、作業位置に位置決めする。基板搬送機構２１が基板ＫＢを作業位置に位置決めしたら、移動機構２３の動作によって作業部２４が移動し、部品供給装置２２が供給する部品ＰＴを吸着して基板ＫＢ上の部品実装位置に実装する。作業部２４が部品供給装置２２と基板ＫＢとの間の往復移動を繰り返すことで基板ＫＢに実装されるべき全ての部品ＰＴが基板ＫＢに実装されたら、基板搬送機構２１が基板ＫＢを部品実装用装置１の外部に搬出して基板ＫＢの１枚当たりの部品実装作業が終了する。

上記の部品実装作業では作業部２４が部品供給装置２２と基板ＫＢとの間を高速で往復移動する。このため上架台１１側には移動機構２３を加振源とする振動が発生し、その発生した振動は結合部１３を介して下架台１２に伝達される。このとき結合部１３の制振部４２が上架台１１側で発生した振動を低減（吸収）して下架台１２に伝達するので、部品実装用装置１の全体が大きな振幅で振動することが防止される。一方、上架台１１は結合部１３の剛接合部４１によって下架台１２に結合されているため、部品実装用装置１に必要な剛性は十分に確保される。このように部品実装用装置１は、必要な剛性を十分に確保しつつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる構成となっている。

Ｙ軸ビーム３１は２つの支持柱３１Ｐの下端が連結部材３４によって連結されることで枠構造を構成しており、剛性が高められている。このため上架台１１はそれ自身が大きな振幅で振動しにくい構成となっている。また、連結部材３４があることから、上架台１１と下架台１２との間の全体にわたって結合部１３を配置できる。このため、剛接合部４１と制振部４２を多く設けることができ、剛性の維持と制振の効果を十分に発揮させることができる。

上述の部品実装用装置１では、剛接合部４１と制振部４２はＹ軸ビーム３１（第１のビーム）の延びる方向（Ｙ軸方向）に交互に配置される構成となっていたが、剛接合部４１と制振部４２とが交互に配置される方向は特に限定されない。よって、例えば、図６の変形例に示すように、剛接合部４１と制振部４２は、Ｘ軸ビーム３２の延びる方向（すなわちＸ軸方向）に交互に配置されているのであってもよい。

（第２実施形態）
図７は第２実施形態における部品実装用装置１Ａを示している。第２実施形態における部品実装用装置１Ａは、第１実施形態の部品実装用装置１と同様、結合部１３が２つの支持柱３１Ｐと下架台１２との間に配置された構成となっているが、Ｙ軸ビーム３１から下方に延出した２つの支持柱３１Ｐの下端同士は連結されていない（図８）。このため第２実施形態では、２つの支持柱３１Ｐは直接（第１実施形態のように連結部材３４を介することなく）結合部１３と結合されている。

第２実施形態における部品実装用装置１Ａでは、図８及び図９に示すように、剛接合部４１と制振部４２はＹ軸ビーム３１の延びる方向（Ｙ軸方向）に交互に配置されている。しかし、これは一例であって、第１の実施形態の変形例の場合と同様、剛接合部４１と制振部４２が、Ｘ軸ビーム３２の延びる方向（すなわちＸ軸方向）に交互に配置されているのであっても構わない。

第２実施形態における部品実装用装置１Ａにおいても、上架台１１側で発生した振動は結合部１３を構成する制振部４２によって低減（吸収）されたうえで下架台１２に伝達される。このとき結合部１３の制振部４２が上架台１１側で発生した振動を低減（吸収）して下架台１２に伝達するので、部品実装用装置１Ａの全体が大きな振幅で振動することが防止される。一方、上架台１１は結合部１３の剛接合部４１によって下架台１２に結合されているため、部品実装用装置１Ａに必要な剛性は十分に確保される。このように第２実施形態における部品実装用装置１Ａも、第１実施形態における部品実装用装置１と同様、必要な剛性を十分に確保しつつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる構成となっている。

上述の第１実施形態（変形例を含む）及び第２実施形態で示した制振部４２は、いずれも直方体形状の部材から構成されていたが、大きさや剛接合部４１に対する位置関係等には特に制限がない。従って、例えば図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、隣接する２つの剛接合部４１の間に複数の制振部４２が配置されるのであってもよい。また、制振部４２は形状においても制限がない。よって、例えば、図１０（ａ），（ｃ）に示すような円筒形状を有しているのであってもよい。なお、図１０（ａ）は第１実施形態に対応した例、図１０（ｂ）は第１実施形態の変形例に対応した例、図１０（ｃ）は第２実施形態に対応した例である。なお、剛接合部４１と制振部４２は加振源の大きさに基づいて実験等により最適な比率で構成される。

制振部４２のひとつひとつのサイズが小さい場合、制振部４２を配置すべき箇所に多数の制振部４２を敷き詰めて配置することになるが、制振部４２を配置すべき箇所の形状に応じて柔軟に対応することが可能となる。このため、制振部４２を配置すべき箇所の形状に対応した専用の制振部４２を製造する必要がなく、部品実装用装置１，１Ａの製造コストを安価にすることができる。

以上説明したように、第１実施形態（変形例を含む）における部品実装用装置１及び第２実施形態における部品実装用装置１Ａでは、上架台１１と下架台１２との間に必要な剛性は結合部１３の剛接合部４１で維持される一方、上架台１１側で発生した振動は結合部１３の制振部４２で低減されたうえで下架台１２に伝達されるようになっている。このため部品実装用装置１，１Ａに必要な剛性を十分に確保しつつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる。

なお、部品実装用装置は、部品実装作業を行う部品実装装置や印刷装置に用いられてもよく、また、部品実装作業以外に部品実装基板を検査する検査機や半導体部品製造を行う半導体製造装置であってもよい。また、各種部品実装用装置の用途に応じて作業部は対応する形態をとり、直接的又は間接的に基板に作業を行うものである。すなわち、上述では作業部２４を基板に部品を実装する実装ヘッドとして説明したが、作業部２４は、基板に半田を堆積するスキージヘッドや、基板に半田を塗布する塗布ヘッド、基板に堆積された半田や基板に実装された部品を検査する検査ヘッドであってもよい。

必要な剛性を十分に確保しつ、発生した振動により装置全体及び設備が設置される床が大きく振動することを防止できる部品実装用装置を提供する。

１，１Ａ 部品実装用装置
１１ 上架台
１２ 下架台
１３ 結合部
２３ 移動機構
２４ 作業部
３１ Ｙ軸ビーム（第１のビーム）
３１Ｐ 支持柱
３２ Ｘ軸ビーム（第２のビーム）
３４ 連結部材
４１ 剛接合部
４２ 制振部
ＫＧ 空隙
ＰＴ 部品
ＫＢ 基板

Claims (6)

1. 作業部で作業して基板に部品を実装した部品実装基板を製造する部品実装用装置であって、
   前記作業部を移動させる移動機構を備えた上架台と、
   前記上架台を支持する下架台と、
   前記上架台と前記下架台との間に配置された結合部とを有し、
   前記移動機構は、水平方向に延びるとともに下方に延出した２つの支持柱を有する第１のビームと、前記第１のビームの延びる方向と直交する水平方向に延びて前記第１のビームの延びる方向に移動する第２のビームと、を備え、前記２つの支持柱の下端は連結部材によって連結され、
   前記結合部は、前記連結部材と前記下架台との間に配置され、鋼材から構成される剛接合部と、弾性部材から構成される制振部とを有し、
   前記制振部は水平方向に隣接する２つの前記剛接合部の間に位置し、
   前記制振部と前記剛接合部との間に空隙を有し、
   前記剛接合部は前記２つの支持柱と前記下架台との間に配置され、
   前記剛接合部の少なくとも一部と前記制振部の少なくとも一部は、前記２つの支持柱の間の領域に配置された、部品実装用装置。
2. 前記剛接合部と前記制振部は、前記２つの支持柱の一方から他方にかけて、前記第１のビームの延びる方向に交互に配置された、請求項１に記載の部品実装用装置。
3. 前記剛接合部と前記制振部は、前記２つの支持柱の一方から他方にかけて延びるように配置され、かつ、前記第１のビームの延びる方向と直交する水平方向に交互に配置された、請求項１に記載の部品実装用装置。
4. 前記制振部は、隣接する２つの前記剛接合部の間に複数配置された、請求項１に記載の部品実装用装置。
5. 前記剛接合部と前記制振部は、前記第２のビームの延びる方向に交互に配置された、請求項１に記載の部品実装用装置。
6. 前記剛接合部は前記連結部材の中央に配置された、請求項１に記載の部品実装用装置。

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