JPH10303595A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の搬送時間の短縮化により、部品実
装作業効率の向上を図ることのできる電子部品実装装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本装置は、電子部品を吸着してプリント
基板上に装着する吸着ノズル４を具備した複数の実装ヘ
ッド３を、電子部品の吸着位置Ｐ１と装着位置Ｐ３を通
る周回軌道に沿ってそれぞれ移動可能となし、各実装ヘ
ッド３をこの周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走させ
ることにより、電子部品の搬送時間の短縮化による、部
品実装作業効率の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を吸着し
てプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数
のヘッド部を、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周
回軌道に沿ってそれぞれ一方向に移動可能となした電子
部品実装装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の電子部品実装装置の一例に
おける概略構成を示す外観斜視図である。図３におい
て、符号１’は部品実装機構を示しており、回転駆動機
構（不図示）により鉛直方向の軸心回りに回転駆動され
る支持機構２’の周囲に、同一円周上に等間隔に配置さ
れた複数個の実装ヘッド３を具備している。各実装ヘッ
ド３は、その下端部に吸着ノズル４を備え、支持機構
２’に対してそれぞれ昇降自在となっている。また部品
供給部５は、複数個のパーツフィーダ６より構成されて
おり、所望のパーツフィーダ６から吸着位置Ｐ１にて吸
着ノズル４に電子部品を供給する。また前記同一円周上
に配置されたある実装ヘッド３の吸着ノズル４の下方の
認識位置Ｐ２には、認識用カメラ７が配置されている。
さらにプリント基板９の搬送部であるＸＹテーブル８
は、プリント基板９を移動可能に保持し、装着位置Ｐ３
にて実装ヘッド３の吸着ノズル４を昇降動作させること
により電子部品をプリント基板９上に装着するようにな
っている。

【０００３】このような従来装置は以下のように動作す
る。まず吸着位置Ｐ１にて実装ヘッド３を停止させ、吸
着ノズル４を下降させて電子部品を吸着保持する。つい
で吸着ノズル４を上昇させた後、支持機構２’の回転に
よって、その実装ヘッド３を円周に沿って移動させ、認
識位置Ｐ２にて停止させる。ここで認識用カメラ７によ
り電子部品の吸着状態を撮像してその画像を取り込み、
画像解析を行う。この画像解析結果に基づいて、図示し
ない補正機構により電子部品の吸着状態に対する適当な
補正を行った後、実装ヘッド３を装着位置Ｐ３にて停止
させる。ここで実装ヘッド３の吸着ノズル４を再び下降
させて電子部品の吸着を解除することにより、ＸＹテー
ブル８上のプリント基板９の所定の部品実装点に所定姿
勢でその電子部品を装着する。この一連の作業は、複数
個の実装ヘッド３により繰り返し行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例におけるよ
うな電子部品実装装置では、実装ヘッド３の吸着ノズル
４による吸着位置Ｐ１での電子部品の吸着時、および装
着位置Ｐ３での電子部品の装着時には、その吸着や装着
に関わる実装ヘッド３は、パーツフィーダ６あるいはプ
リント基板９に対して移動停止状態とされ、その状態で
吸着ノズル４は昇降され、また認識位置Ｐ２においても
移動停止状態にて電子部品の画像取り込み作業を行う。

【０００５】しかし、このように実装ヘッド３を停止さ
せるためには支持機構２’の回転を停止させなければな
らないが、支持機構２’のイナーシャが大きいため、そ
の回転停止と再始動に時間がかかり、支持機構２’の回
転速度を十分に上げられないという不具合が生じてい
た。

【０００６】また、各実装ヘッド３の吸着ノズル４によ
る電子部品の吸着、装着作業および認識用カメラ７によ
る電子部品の認識作業の都度、電子部品を搬送中の他の
実装ヘッド３の移動をも停止させることになるが、吸着
位置Ｐ１、認識位置Ｐ２および装着位置Ｐ３のそれぞれ
の位置における作業を行うために必要な停止時間は必ず
しも一致しないため、結局、最長の停止時間だけ支持機
構２’の回転を停止しなければならない。このため、実
装ヘッド３の吸着位置Ｐ１から認識位置Ｐ２を経由して
装着位置Ｐ３までの移動が、最長の停止時間を挟んで所
定ピッチずつ断続的に行われることになり、実装ヘッド
３の移動つまり電子部品の搬送に時間がかかり、ひいて
は実装作業時間が長くなるという不具合が生じていた。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、この主たる目的とするところは、電子部品の搬
送時間を短縮して実装作業の効率を向上させることので
きる電子部品実装装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明は、電子部品を吸着してプリント基板上に
装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部を、電子
部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれ
ぞれ一方向に移動可能となした電子部品実装装置におい
て、各ヘッド部を前記周回軌道に沿ってそれぞれ独立に
自走させる自走手段を具備してなることを特徴とするも
のである。

【０００９】このような構成では、電子部品を吸着して
プリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数の
ヘッド部が、自走手段により、各吸着ノズルが電子部品
の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ
独立に自走するが、各ヘッド部のイナーシャは小さいた
め、各ヘッド部の停止および再始動にかかる時間は短く
て済む。

【００１０】また吸着位置、装着位置などの間の各ヘッ
ド部の移動距離、あるいは、当該位置における作業を行
うための各ヘッド部の停止時間は必ずしも一致しない場
合であっても、各ヘッド部は互いに独立に停止してそれ
ぞれの作業を行うことができるため、従来例におけるよ
うな各ヘッド部が最長の停止時間に合わせて不必要な位
置で無条件に停止することによるロス時間がなくなる。
その結果、装置全体として電子部品の搬送に要する時間
を短縮化することができ、ひいては電子部品実装時間の
短縮化を図ることができる。

【００１１】また電子部品の吸着位置については、前記
周回軌道に沿って電子部品の供給部を設置すれば、複数
の吸着位置を設定でき、これらの複数の吸着位置から複
数の吸着ノズルによる電子部品の同時供給が可能とな
る。また電子部品の装着位置については、プリント基板
の搬送部の可動領域内であれば、前記周回軌道に沿った
任意の位置に設定でき、搬送部上のプリント基板上の装
着位置と次の装着対象のヘッド部との位置関係から、次
の装着対象のヘッド部の最短到達時間を算出し、搬送部
の移動距離と移動時間、およびヘッド部の移動距離と移
動時間の最適化を図ることができる。さらにプリント基
板上の部品実装点間の距離が少なくともヘッド部同士が
互いに干渉しないような距離であるという条件が満たさ
れれば、複数のヘッド部による同時実装も可能になり、
各作業時間の短縮化が図れる。その結果、実装作業の効
率の向上を図ることができる。

【００１２】具体的には、前記自走手段が、装置本体に
固定された案内ギヤと、各ヘッドごとに設けられ前記案
内ギヤと噛合する駆動ギヤと、各ヘッドごとに設けられ
前記駆動ギヤに駆動力を与えてその反力により駆動ギヤ
と共に案内ギヤ上を転動することによってヘッド部を自
走させる駆動モータとからなるものとすれば好適であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図を参照して本発明
の一実施の形態について説明し、本発明の理解に供す
る。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した例
であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のもので
はない。

【００１４】本実施の形態は図１および図２に示すよう
な電子部品実装装置を例示している。なお、前記図３に
示した従来の電子部品実装装置と共通する要素には同一
符号を付した。図１に示すように、本実施の形態にかか
る電子部品実装装置（以下、「本装置」という。）は、
電子部品を吸着してプリント基板９上に装着する吸着ノ
ズル４を具備した複数の実装ヘッド（ヘッド部に相当）
３を、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に
沿ってそれぞれ一方向に移動可能となした点は従来例と
同様である。しかし、本装置では、支持機構２を固定構
造としてそのまわりの周回軌道に沿って、各実装ヘッド
３をそれぞれ独立に自走させる自走手段を具備している
点で従来例と異なる。

【００１５】以下、図１および図２を参照しつつ、本装
置をさらに具体的に説明する。ただし、従来例と同様の
構成については、既述の通りであるので、その詳細説明
は割愛する。図１において、符号１は部品実装機構を示
しており、この部品実装機構１は略円筒状をなす固定構
造の支持機構２を具備している。部品供給部５は、例え
ばパーツフィーダ６などを電子部品の種類ごとに複数個
備えており、支持機構２の下方近傍に配置されている。
周知のように、パーツフィーダ６は吸着位置Ｐ１に電子
部品を１個ずつ供給するようになっている。

【００１６】本装置には、いま４つの実装ヘッド３が備
わっているものとする。各実装ヘッド３の吸着ノズル４
は、吸着位置Ｐ１にて電子部品を吸着するが、この吸着
ノズル４による電子部品の吸着状態については、認識位
置Ｐ２での認識用カメラ７による撮像画像から、解析す
るようになっている。具体的には、予め指定しておいた
角度、位置、部品寸法などの条件を満たしているか否か
を解析する。さらにプリント基板９の搬送部としては、
例えば従来例と同様のＸＹテーブル８を用い、ここにセ
ットされた装着対象物としてのプリント基板９を所定平
面上で自在に移動させることができるようになってい
る。電子部品の装着位置Ｐ３は、支持機構２の外周部分
の例えば吸着位置Ｐ１の反対側に配置される。

【００１７】ここで、本装置の特徴をなす部品実装機構
１について詳述する。図２に示すように、部品実装機構
１の支持機構２は、その軸心が鉛直方向にある。そし
て、この支持機構２の外周面には、周方向に間隔をおい
て複数の実装ヘッド３が配置されている。ただし、図２
中では、説明の便宜上、１つの実装ヘッド３のみを例示
している。

【００１８】支持機構２の外周面の高さ方向の中間部に
は、環状のガイド１０が取り付けられており、実装ヘッ
ド３の基部１１がこのガイド１０に移動可能に支持され
ている。このとき、基部１１とガイド１０の間にローラ
などを介在させれば、実装ヘッド３の高速走行が可能と
なる。ただし、高速走行時の実装ヘッド３の脱落防止の
ために適当な手段を講ずる必要がある。このようにして
各実装ヘッド３が、支持機構２の外周に位置する仮想的
な円周（周回軌道に相当）に沿って移動できるようにな
っている。

【００１９】実装ヘッド３は、その基部１１の下部に電
子部品を吸着保持するための吸着ノズル４を具備してい
る。この吸着ノズル４は、例えば基部１１に設けられた
エアシリンダ（不図示）により、基部１１に対して上下
動されることによって昇降可能となっていると共に、圧
力調整源（不図示）に接続されており、電子部品の真空
吸着による保持およびその解除を行うようになってい
る。

【００２０】そして実装ヘッド３の基部１１には、実装
ヘッド３が支持機構２のガイド１０に案内されて移動す
るための駆動モータ１２が設けられている。この駆動モ
ータ１２の回転軸には駆動ギヤ１３が取り付けられてお
り、この駆動ギヤ１３が支持機構２の外周面に円周方向
に形成された案内ギヤ１４に噛合されている。これによ
り、駆動ギヤ１３が案内ギヤ１４上を転動することによ
って、実装ヘッド３がガイド１０に案内されて自由に移
動することになる。すなわち、主としてこれらの駆動モ
ータ１２、駆動ギヤ１３および案内ギヤ１４により自走
手段が構成されている。

【００２１】また支持機構２には、実装ヘッド３の位置
を検出する例えばリニアスケール（不図示）などの位置
検出装置が組み込まれており、この位置検出信号が制御
装置１５に送られるようになっている。この制御装置１
５は、例えばマイクロコンピュータ（不図示）などから
構成されており、予め記憶された制御プログラムや外部
から入力される実装データなどに基づいて、部品供給部
５、実装ヘッド３などを含む各機構を制御するようにな
っている。これにより、制御装置１５は、任意の速度お
よび加速度により実装ヘッド３などを互いに干渉しない
ように移動させることができ、電子部品の実装作業を連
続的に繰り返し実行できるようになっている。

【００２２】具体的には、制御装置１５は、つぎのよう
に電子部品の実装作業を実行する。

【００２３】図１および図２において、支持機構２のガ
イド１０により移動可能に支持された実装ヘッド３は、
吸着位置Ｐ１において部品供給部５の所望のパーツフィ
ーダ６から電子部品を吸着保持する。ついで駆動モータ
１３の駆動による実装ヘッド３の移動に伴い、認識位置
Ｐ２にて認識用カメラ７による認識画像から電子部品の
吸着状態を解析する。この画像解析結果に基づいて補正
機構（不図示）により吸着状態の補正を行い、実装ヘッ
ド３は補正後の電子部品を装着位置Ｐ３に搬送する。こ
こで、実装ヘッド３はＸＹテーブル８上のプリント基板
９の所定の部品実装点に電子部品を装着し、再び吸着位
置Ｐ１に移動する。以上の電子部品の実装作業は、複数
の実装ヘッド３により連続的に繰り返して実行され、プ
リント基板９上の複数個の部品実装点に順次電子部品が
装着される。

【００２４】この一連の実装作業のうち、電子部品の吸
着保持は、吸着位置Ｐ１の真上に実装ヘッド３が停止し
た状態で、エアシリンダによる吸着ノズル４を下降させ
て電子部品を吸着保持し、再び上昇させることにより行
われる。また電子部品の装着は、ＸＹテーブル８によっ
て実装ヘッド３の移動軌道下に移動されたプリント基板
９上の部品装着点の真上に実装ヘッド３が停止した状態
で、吸着ノズル４を下降させて電子部品の吸着を解除
し、再び上昇させることにより行われる。

【００２５】さらに電子部品の吸着位置Ｐ１について
は、吸着ノズル４がえがく円周に沿ってパーツフィーダ
６を設置すれば、複数の吸着位置Ｐ１が設定でき、これ
により複数の吸着ノズル４による電子部品の同時吸着が
可能となる。また認識位置Ｐ２についても、吸着ノズル
４がえがく円周に沿って複数の認識用カメラ７を設置す
れば、複数の認識位置Ｐ２を設定でき、これにより複数
の吸着ノズル４による電子部品の吸着状態の同時認識が
可能となる。

【００２６】また装着位置Ｐ３についても、プリント基
板９の搬送部であるＸＹテーブル８の可動領域内であれ
ば、支持機構２の外周に位置する仮想的な円周に沿った
任意の位置に設定でき、ＸＹテーブル８上のプリント基
板９上の装着位置と次の装着対象の実装ヘッド３との位
置関係から最短到達時間を算出し、ＸＹテーブル８の移
動距離と移動時間、実装ヘッド３の移動距離と移動時間
の最適化が図れる。さらに装着位置Ｐ３についても、プ
リント基板９上の部品実装点間の距離が少なくとも実装
ヘッド３同士が干渉しない距離となるような条件をみた
せば、装着位置Ｐ３を複数設定できる。この場合には、
複数の吸着ノズル４による電子部品の同時装着が可能と
なり、これらにより電子部品の装着作業が短縮化され
る。

【００２７】このように、本装置は、固定構造の支持機
構２に支持された各実装ヘッド３を円周に沿って移動さ
せながら電子部品を搬送するが、各実装ヘッド３のイナ
ーシャは小さいため、各実装ヘッド３の停止および再始
動にかかる時間は短くて済む。

【００２８】また吸着位置Ｐ１、認識位置Ｐ２および装
着位置Ｐ３間の各実装ヘッド３のそれぞれの移動距離、
あるいは、当該位置における作業を行うための各実装ヘ
ッド３の停止時間は必ずしも一致しない場合であって
も、各実装ヘッド３は互いに独立に停止してそれぞれの
作業を行うことができる。すなわち他の実装ヘッド３の
移動は継続させたままで、電子部品の吸着保持、部品認
識、あるいは装着などの実装作業にかかわる一部の実装
ヘッド３のみを移動停止状態として作業を行うことがで
きる。このため、従来例におけるような各実装ヘッド３
が最長の停止時間に合わせて不必要な位置で無条件に停
止することによるロス時間がなくなる。その結果、装置
全体として電子部品の搬送に要する時間を短縮化するこ
とができ、ひいては電子部品実装時間の短縮化を図るこ
とができる。

【００２９】なお上記実施の形態では、実装ヘッド３が
４つの場合を例示したが、これ以外の数としてもよい。
ただし従来例に比べて電子部品の搬送時間の短くなるこ
とを考慮すれば、従来例よりも少ないヘッド数で足り
る。また上記実施の形態では、実装ヘッド３の自走手段
に駆動モータ１２、駆動ギヤ１３、案内ギヤ１４および
軌道確保にガイド１０を採用したが、これらを併せ持っ
た位置検出装置付きのリニアモータを採用すれば、装置
構造の簡略化が図れる。さらに吸着ノズル４を昇降させ
る手段としても、エアシリンダに限らず、モータなどの
メカニカルな機構によってもよいのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電子部品を吸着してプリント基板上に装着す
る吸着ノズルを具備した複数のヘッド部が、自走手段に
より、各吸着ノズルが電子部品の吸着位置と装着位置を
通る周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走するが、各ヘ
ッド部のイナーシャは小さいため、各ヘッド部の停止お
よび再始動にかかる時間は短くて済む。

【００３１】また吸着位置、装着位置などの間の各ヘッ
ド部の移動距離、あるいは、当該位置における作業を行
うための各ヘッド部の停止時間は必ずしも一致しない場
合であっても、各ヘッド部は互いに独立に停止してそれ
ぞれの作業を行うことができるため、従来例におけるよ
うな各ヘッド部が最長の停止時間に合わせて不必要な位
置で無条件に停止することによるロス時間がなくなる。
その結果、装置全体として電子部品の搬送に要する時間
を短縮化することができ、ひいては電子部品実装時間の
短縮化を図ることができる。

【００３２】また電子部品の吸着位置については、所定
の周回軌道に沿って電子部品の供給部を設置すれば、複
数の吸着位置を設定でき、これにより複数の吸着ノズル
による電子部品の同時供給が可能となる。また電子部品
の装着位置については、プリント基板の搬送部の可動領
域であれば所定の周回軌道に沿った任意の位置に設定で
き、搬送部上のプリント基板上の装着位置と次の装着対
象のヘッド部との位置関係から、次の装着対象のヘッド
部の最短到達時間を算出し、搬送部の移動距離と移動時
間、およびヘッド部の移動距離と移動時間の最適化を図
ることができる。さらにプリント基板上の部品実装点間
の距離が少なくともヘッド部同士が干渉しない距離とな
るような条件が満たされれば、複数のヘッド部による同
時実装も可能になり、各作業時間の短縮化が図れる。そ
の結果、実装作業の効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装装置
の全体構成を示す外観斜視図である。

【図２】部品実装機構回りの詳細構成を示す外観斜視図
である。

【図３】従来の電子部品実装装置の一例における全体構
成を示す外観斜視図である。

【符号の説明】

１ 部品実装機構 ２ 支持機構 ３ 実装ヘッド（ヘッド部） ４ 吸着ノズル １０ ガイド １１ 基部 １２ 駆動モータ（自走手段の一部） １３ 駆動ギヤ（自走手段の一部） １４ 案内ギヤ（自走手段の一部） １５ 制御装置 Ｐ１ 吸着位置 Ｐ２ 認識位置 Ｐ３ 装着位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を吸着してプリント基板上に装
   着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部を、電子部
   品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞ
   れ一方向に移動可能となした電子部品実装装置におい
   て、 各ヘッド部を前記周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走
   させる自走手段を具備してなることを特徴とする電子部
   品実装装置。
2. 【請求項２】 前記自走手段が、装置本体に固定された
   案内ギヤと、各ヘッドごとに設けられ前記案内ギヤと噛
   合する駆動ギヤと、各ヘッドごとに設けられ前記駆動ギ
   ヤに駆動力を与えてその反力により駆動ギヤと共に案内
   ギヤ上を転動することによってヘッド部を自走させる駆
   動モータとからなる請求項１記載の電子部品実装装置。