JPH08167788A

JPH08167788A - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JPH08167788A
Application number: JP6309246A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okada; 毅岡田; Nobuo Okuda; 信夫奥田; Koshiro Tashiro; 孝之郎田代; Takao Naito; 孝夫内藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】騒音や振動の発生が少なく、電子部品をプリ
ント基板に高速で装着できるコンパクトな電子部品装着
装置を提供する。【構成】間欠的な回転動作をなす回転ヘッドテーブル
３３と、回転ヘッドテーブル３３を一直線上に移動させ
るロボット１６と、回転ヘッドテーブル３３の回転中心
から水平方向に一定の回転角度ごとに延び出た複数の軌
道列（ボールねじ）２０と、各軌道列に設けられて当該
軌道列に沿った移動および自転を可とする部品吸引ノズ
ル１８と、所定の回転角度に軸転可能な基板支持用回転
テーブル２５と、固定式の部品供給テーブル２３とを備
える。複数の部品吸引ノズル１８が、部品供給テーブル
２３からの部品とり出し動作および回転テーブル２５上
のプリント基板への部品装着動作を順次に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品をプリント基
板に装着する工程において用いられる電子部品装着装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品装着装置による電子部品の装着
動作は年々高速度化し、最近では、電子部品１個当たり
約０．１秒に達している。これは数年前に比べて２〜
２．５倍の速度に相当するが、その間、電子部品装着装
置の構成および機能はさほど変わっていないので、電子
部品装着装置の駆動部における負担は激増していること
になる。そのために、装置の耐久性および発生する騒音
・振動等に関して解決すべき課題が増えている。また、
プリント基板使用製品の拡大に伴い、電子部品装着装置
の小型化も重要な課題となっている。

【０００３】図１２および図１３に示す従来の電子部品
装着装置はロータリヘッド方式のもので、ロータリヘッ
ド１の周縁部に複数の部品吸引ノズル２、２…が配列さ
れている。プリント基板３を載置するＸ−Ｙテーブル４
は、２個のサーボモータ５、５によってＸ軸方向および
Ｙ軸方向に移動できるようになっている。部品供給器６
は、テーピングされた電子部品を所定位置に間欠的に送
り出す機能を有し、複数の部品供給器６、６…を搭載し
た部品供給テーブル７は、矢印方向に移動して順次に位
置決めされる。部品吸引ノズル２によって移送される電
子部品８の位置および姿勢がＴＶカメラ９によって検出
され、ＴＶカメラ９の出力信号は基準信号と比較され、
その差の信号に基づいて必要な位置ずれ補正が行われ
る。

【０００４】ロータリヘッド１が間欠的な回転動作を開
始すると、部品吸引ノズル２は電子部品供給器６から電
子部品８を順次に吸引してとり出す。とり出された電子
部品８の位置および姿勢はＴＶカメラ９で検出され、必
要な位置ずれ補正が行われたのち、当該電子部品８がＸ
−Ｙテーブル４上のプリント基板３に装着される。

【０００５】各部品吸引ノズル２は独立したものである
が、複数の部品吸引ノズル２、２…が順次にかつ並行し
て一連の装着処理を行うので、高速度での装着処理が可
能である。

【０００６】これとは異なる方式の電子部品装着装置を
図１４に模式的に示す。この場合、ノズルヘッド１０が
複数の部品吸引ノズル１１ａ、１１ｂ…を搭載してお
り、プリント基板１２が固定式の基板保持用テーブル１
３上に載置されている。また、固定式の部品供給台１４
上に複数の部品供給器１５、１５…が着脱自在に設けら
れている。

【０００７】ノズルヘッド１０に搭載されている複数の
部品吸引ノズル１１ａ、１１ｂ…が、部品供給台１４上
の所定の部品供給器１５から電子部品を順次に吸引して
とり出す。電子部品を吸着した部品吸引ノズル１１ａ、
１１ｂ…は、ノズルヘッド１０とともに一点鎖線矢印で
示す方向に移動し、吸着している電子部品をプリント基
板１２に順次に装着する。

【０００８】かかる方式の装置では、ノズルヘッド１０
をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるだけでよいの
で、比較的シンプルな構成となし得るのみならず、騒音
や振動の発生が少ない。しかし、電子部品をとり出す動
作と装着する動作とが並行して進行しないので、装着処
理能率は比較的低いものとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ロー
タリヘッド方式の電子部品装着装置は装着処理能率が比
較的高い反面、部品供給テーブルおよびＸ−Ｙテーブル
を実装速度に追従した速度で移動させ、かつ、精度よく
位置決めさせる必要がある。ところが、部品供給テーブ
ルは１００Ｋｇ〜２００Ｋｇに達する重量物であるか
ら、その設置スペース、騒音、振動および安全性等の面
から動作速度に制約を受ける。また、プリント基板を保
持するＸ−Ｙテーブルは、動作ストロークの面から必然
的に大型となり、とり扱うプリント基板の２倍の寸法
（面積にして４倍）のスペース（動作領域）を必要と
し、動作速度におのずと制約を受ける。まして、品種の
切り替え時や、部品供給器の入れ替え時における運転停
止時間を短縮させるために複数の部品供給テーブルを備
えたものでは、装置の全長が７ｍ〜８ｍにも達するの
で、設置面積当たりの処理量からみた装着処理能率は必
ずしも高いとはいえない。

【００１０】他方、図１４に示した一括移送方式のもの
では、基板保持用テーブルおよび部品供給台がともに固
定式であるので、振動、騒音および設置スペースなどの
面で有利である。しかし、電子部品をとり出す動作、装
着する動作および電子部品の姿勢を認識したり補正した
りする動作がブロック単位で行われるので、電子部品１
個をプリント基板に装着するのに要する時間が、ロータ
リヘッド方式のものに比べて４〜５倍となる。

【００１１】したがって本発明の目的は、騒音や振動の
発生が少なく、しかも、電子部品をプリント基板に高速
で装着できるコンパクトな電子部品装着装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上述し
た目的を達成するために、間欠的な回転動作をなす回転
ヘッドテーブルと、回転ヘッドテーブルを一直線上に移
動させる駆動機構と、回転ヘッドテーブルの回転中心か
ら水平方向に一定の回転角度ごとに延び出た複数の軌道
列と、各軌道列に設けられて当該軌道列に沿った移動お
よび自転を可とする部品吸引ノズルと、所定の回転角度
に軸転可能な基板支持用回転テーブルと、固定式の部品
供給テーブルとを備え、複数の部品吸引ノズルが、部品
供給テーブルからの部品とり出し動作および基板支持用
回転テーブル上の基板への部品装着動作を順次に行うこ
とを特徴とする電子部品装着装置が提供される。

【００１３】

【作用】本発明においては、回転ヘッドテーブルの回転
中心から水平方向に延び出た複数の軌道列に自転可能な
部品吸引ノズルを設け、この部品吸引ノズルが回転ヘッ
ドテーブルの中心方向（半径方向）へ移動できるように
する。このため、部品吸引ノズルの半径方向への移動距
離をγ、部品吸着ノズルの自転角度と基板保持用テーブ
ルの軸転角度との合成角度をθとすると、極座標パラメ
ータ（γ，θ）でもって電子部品をプリント基板に装着
できる。したがって、基板支持用テーブルをＸＹ方向に
移動させたり、部品供給テーブルを移動させたりするこ
となく、電子部品のとり出しおよび装着の各動作を並行
的に進行させることができ、騒音や振動の発生を少なく
抑えつつ高速運転ができるコンパクトな装置を得ること
ができる。

【００１４】また、回転ヘッドテーブルを正逆両方向に
回転可となすことによって、装置の前面側および背面側
のいずれからでも電子部品を供給でき、装置をさらにコ
ンパクト化することができる。

【００１５】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

【００１６】図１に示される直交型一軸ロボット１６
は、高精度での位置決めができるようにリニアモータを
搭載している。この一軸ロボット１６は一直線上を往復
移動できる可動部１７を有し、この可動部１７に回転ヘ
ッドテーブル３３が回転自在に支持されている。回転ヘ
ッドテーブル３３に搭載されている複数の部品吸引ノズ
ル１８、１８…は、それぞれのナット一体型モータ１９
の中空回転シャフトによって形成されており、自転可能
な先端部を有するとともに、電子部品を吸着するのに必
要な真空状態を生じさせる真空ポンプに通じている。

【００１７】ナット一体型モータ１９が回転動作をする
と、部品吸着ノズル１８がボールねじ２０を軌道列とし
て、回転ヘッドテーブル３３の半径方向に移動する。部
品吸引ノズル１８が移動すると、これに吸着保持されて
いる電子部品２１も移動する。そして、ＴＶカメラ２２
が移送中の電子部品２１の位置および姿勢を非接触状態
で画像認識する。ＴＶカメラ２２は可動部１７に固定さ
れているので、可動部１７とともに移動する。図２にも
示すように、装置の前面側および背面側のそれぞれに設
けられている部品供給テーブル２３は固定式のもので、
ベースフレーム２４上に着脱自在に設けられている。

【００１８】基板支持用回転テーブル２５は、これに載
置されたプリント基板２６を支持しつつ軸転でき、か
つ、所定の回転角度で位置決めができるようになってい
る。回転テーブル２５の両サイドには、次いで電子部品
の装着処理を受けるプリント基板を待機させるローダ２
７と、装着処理を終えたプリント基板を排出させるアン
ローダ２８とが設けられている。

【００１９】直交型一軸ロボット１６の可動部１７と、
基板支持用回転テーブル２５とは、図３および図４に示
す関係にある。装置の正断面を示す図３を参照すると、
可動部１７の下面に固定されているダイレクト・ドライ
ブ・モータ（以下、ＤＤモータと略称する）２９は、４
５度の回転角度を１単位とする間欠的な回転動作をす
る。ＤＤモータ２９が回転動作をすると、そのシャフト
３０にメカクランプ３１を介して結合されているハウジ
ング３２も回転する。ハウジング３２には、レバー３４
がピン３５およびスプリング３６を用いて搭載されてお
り、部品吸引ノズル１８およびナット一体型モータ１９
の間にも、スプリング３７およびピン３８が設けられて
いる。後述するが、レバー３４の移動量に応じて部品吸
引ノズル１８が昇降動作をする。

【００２０】ハウジング３２に締結固定されているブラ
ケット３９と、メカクランプ４０とによってボールねじ
２０が固定されており、プリント基板２６を支持するサ
ポートピン４１が、サポートプレート４２に固定されて
いる。シリンダ４３は、サポートプレート４２を昇降動
作させるもので、ＤＤモータ４４は、回転テーブル２５
を回転させて任意の回転角度に位置決めする。４６は外
囲器を示す。ナット一体型モータ１９に固定されている
ナット４７は、モータ１９の回転動作を直進動作に転換
するためのものである。

【００２１】装置の側断面を示す図４を参照すると、装
置の前面側および背面側のそれぞれに部品供給器４８、
４８が設置されている。前面側の部品供給器４８からの
電子部品２１のとり出しは、背面側に位置する部品吸引
ノズル１８が行い、背面側の部品供給器４８からの電子
部品のとり出しは、前面側に位置する部品吸引ノズル１
８が行う。ただし、両部品吸着器４８、４８から同時に
電子部品をとり出すことはしない。

【００２２】直交型一軸ロボット１６を固定している上
部フレーム４９に、モータ５０が固定されている。モー
タ５０の回転軸はボールねじ５１を形成しており、この
ボールねじ５１にプッシャ５２のナット部が螺合してい
る。このため、モータ５０が回転動作をすると、プッシ
ャ５２がレバー３４に当接し、レバー３４に直結された
プレート５３およびナット一体型モータ１９が部品吸引
ノズル１８を上下方向に移動させて位置決めをする。こ
れによって、電子部品のとり出し動作時および装着動作
時における部品吸引ノズル１８の高さが制御される。

【００２３】つぎに、上述した動作を図５ないし図９を
用いてさらに詳しく説明する。

【００２４】図５の右側に示される回転ヘッドテーブル
のポジションに関し、５４は部品とり出し位置、５５は
４５度回転位置、５６は部品認識位置、５７は１３５度
回転位置、５８は部品装着位置を示す。部品とり出し位
置５４で部品供給テーブル２３からとり出された電子部
品は、部品認識位置５６でその位置および姿勢が認識さ
れる。そして、これより部品装着位置５８に達するまで
の間に、部品吸引ノズルが回転ヘッドテーブル３３の回
転中心に向かって（半径方向に）移動し、所定の回転角
度位置で位置決めされる。これと同時に、基板支持用回
転テーブル２５も所定の回転角度だけ軸転し、電子部品
をプリント基板の所定位置に正しく装着できるように位
置決めされる。

【００２５】電子部品の装着を終えた部品吸引ノズル
は、間欠停止位置５９〜６１を経て再び電子部品とり出
し位置５４に戻る。間欠停止位置５９〜６１では、部品
吸引ノズルに正しく吸着されていない電子部品を排除す
る動作が行われる。また、間欠停止位置５９〜６１間を
移動中に、部品吸引ノズルは自転して原点角度に復帰す
る。また、ナット一体型モータ１９が部品吸引ノズルを
部品とり出し位置５４へ移動させる。

【００２６】部品とり出し位置５４には、次に電子部品
をとり出す部品供給器が位置している必要がある。その
位置決めを行う直交型一軸ロボット１６の動作方向が符
号６２で示されている。また、このときの回転ヘッドテ
ーブル３３の回転方向が符号６３で示されており、部品
吸引ノズルの移動方向が符号６４で示されている。６５
は部品とり出し位置５４から部品認識位置５６までの範
囲を、そして、６６は部品認識位置５６から装着位置５
８までの範囲をそれぞれ示している。範囲６６における
部品吸引ノズルは、自転しつつ方向６４に移動する。範
囲６７における部品吸引ノズルは、自転して元の軸転角
度に復しつつ部品とり出し位置５４に復帰する。

【００２７】図５の左側に示す事例は、上述した事例と
は１８０度異なる位置に設置された部品供給テーブル２
３から電子部品をとり出す場合である。部品とり出し位
置６８で電子部品を吸着した部品吸引ヘッドは、間欠停
止位置６９〜７１を経て時計方向に周回し、位置７２に
おいて電子部品をプリント基板に装着する。そして、間
欠停止位置７３〜７５を経て部品とり出し位置６８に戻
る。この間における部品吸引ヘッドの動作は、上述した
右図の事例と同様であるが、部品認識位置７０を上述し
た事例での部品認識位置５６と共通にするために、回転
ヘッドテーブルの回転方向を逆にしている。これは、Ｄ
Ｄモータ２９の回転方向を正逆反転させるだけでよく、
装置の前面側および背面側の双方に設けた部品供給テー
ブル２３、２３から電子部品を供給することが可能とな
る。そして、部品供給テーブルおよび基板支持用テーブ
ルを水平方向に移動させずにすむので、装置をコンパク
トに構成できる。

【００２８】また、回転ヘッドテーブルを８分割し、こ
れに８個の部品吸引ノズルを搭載した構成となしている
ので、電子部品のとり出しおよび装着の動作などを、そ
れぞれの部品吸着ノズルで並行して進行させることがで
き、電子部品のプリント基板への装着処理能率を飛躍的
に高めることができる。

【００２９】基板支持用回転テーブル２５は図６に示す
ように、間隔調整自在に平行に配列された１対のレール
８３、８３を有し、両レール８３、８３によって各種サ
イズのプリント基板２６が挟持される。ここでは、部品
吸引ノズルの移動軌跡が２点鎖線で示されているが、こ
れは、基板支持用テーブル２５と回転ヘッドテーブル３
３とが同心の状態にあることを示している。

【００３０】図７ないし図９は、直交型一軸ロボット１
６によって一方向への移動をなす回転ヘッドテーブル３
３と、基板支持用回転テーブル２５との動作を示すもの
である。図７に示す部品供給テーブル２５の位置８６
は、次に電子部品のとり出しを行う箇所を示している。
この時点における回転ヘッドテーブル３３は、位置８６
の上方に吸着ノズルヘッド８４を移動させる。このと
き、プリント基板２６上の所定位置８５に電子部品２４
を装着するために、部品吸引ノズルは回転ヘッドテーブ
ル３３の回転中心方向へ移動する。同時に、プリント基
板支持用回転テーブル２５も所定の回転角度だけ回転す
る。また、電子部品の姿勢（角度）が正しくなるように
部品吸引ノズルが自転するのであって、これらの移動量
の組み合わせによって、プリント基板２６上に電子部品
が装着される。

【００３１】図８は、部品とり出し箇所が位置８７に移
動したときの、位置８５への装着動作を示している。

【００３２】図９は、他方の部品供給テーブル２３から
電子部品の供給を行う場合の状態を示している。図５の
左図を用いて説明したケースに相当し、回転ヘッドテー
ブル３３の回転は時計方向になっている。これは、部品
認識位置を共通にするためである。

【００３３】上述のように構成された装置は、従来のロ
ータリヘッド方式の装置に比べて回転ヘッドテーブール
３３の駆動軸部分における構成が増えることになるが、
それによる振動を極力抑えるために、図１０に示すよう
に上部フレーム４９に鋳物製品を使用し、これに直交型
一軸ロボット１６を固定している。このように構成する
と、吸振性を高めることができる。

【００３４】図１１に本発明の電子部品装着装置を含む
電子部品実装ラインを示す。８９はプリント基板のマー
ク読みとり装置、９０は印刷（はんだクリーム）装置、
９１は接着剤塗布装置、９２は本発明に係る電子部品装
着装置、９３は異形部品や挿入部品に対応するためのロ
ボットを示す。これらの設備に共通しているのは、図１
０に示した構成のフレームを使用（共通）していること
であり、それによってモジュールコンセプトになってい
る。したがって、使用者側で生産形態に応じたモジュー
ルの組み合わせが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によると、部品供給
テーブルおよび基板支持用回転テーブルが一次元および
二次元方向に移動せず、電子部品のとり出しおよび装着
の各動作を同時に並行して進行させることができ、騒音
や振動の発生を抑えつつ高速運転ができる。また、設備
のスペースを大幅に削減することが可能となる。また、
装置の前面側および背面側の双方に部品供給テーブルを
設置することができ、部品吸引ヘッドを、時計方向およ
び反時計方向のいずれにも回転可能とすることによって
は、両部品供給テーブルを駆使して多種の電子部品をよ
り高い効率で装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子部品装着装置の斜視
図。

【図２】本発明の一実施例の電子部品装着装置の一部欠
載斜視図。

【図３】本発明の一実施例の電子部品装着装置の正断面
図。

【図４】本発明の一実施例の電子部品装着装置の側断面
図。

【図５】本発明の一実施例における回転ヘッドテーブル
の動作説明図。

【図６】本発明の一実施例における基板保持用回転テー
ブルの動作説明図。

【図７】本発明の一実施例における部品吸引ノズルの動
作説明図。

【図８】本発明の一実施例における部品吸引ノズルの動
作説明図。

【図９】本発明の一実施例における部品吸引ノズルの動
作説明図。

【図１０】本発明の一実施例における上部フレームの斜
視図。

【図１１】本発明の一実施例の電子部品装着装置を用い
て構成した実装ラインの斜視図。

【図１２】従来のロータリヘッド方式電子部品装着装置
の斜視図。

【図１３】従来のロータリヘッド方式電子部品装着装置
の模式的平面図。

【図１４】従来の一括移送方式電子部品装着装置の模式
的平面図。

【符号の説明】

１６直交型一軸ロボット１７ロボットの可動部１８部品吸引ノズル１９ナット一体型モータ２０ボールねじ２１電子部品２２ＴＶカメラ２３部品供給テーブル２５基板支持用回転テーブル３３回転ヘッドテーブル

フロントページの続き (72)発明者内藤孝夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間欠的な回転動作をなす回転ヘッドテー
ブルと、回転ヘッドテーブルを一直線上に移動させる駆動機構
と、回転ヘッドテーブルの回転中心から水平方向に一定の回
転角度ごとに延び出た複数の軌道列と、各軌道列に設けられて当該軌道列に沿った移動および自
転を可とする部品吸引ノズルと、所定の回転角度に軸転可能な基板支持用回転テーブル
と、固定式の部品供給テーブルとを備え、複数の部品吸引ノズルが、部品供給テーブルからの部品
とり出し動作および基板支持用回転テーブル上の基板へ
の部品装着動作を順次に行うことを特徴とする電子部品
装着装置。
【請求項２】部品吸引ノズルが、モータの中空回転シ
ャフトによって形成されている請求項１記載の電子部品
装着装置。
【請求項３】回転ヘッドテーブルが、正逆両方向への
回転を可とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項４】部品供給テーブルが、装置の前面側およ
び背面側に設置されている請求項１記載の電子部品装着
装置。