JPWO2017212548A1 - 実装ヘッド及び実装装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の実装ヘッド22は、圧力により部品を採取、配置する吸着ノズル25を装着し部品を実装する実装処理を行うものである。この実装ヘッド22は、清掃ノズル30が配設されており、清掃ノズル30により吸着ノズル25を清掃する。

Description

本発明は、実装ヘッド及び実装装置に関する。
従来、部品を基板に実装処理する実装装置としては、部品を基板に実装するノズルと、部品を清掃する清掃ユニットとを備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この実装装置では、ノズルにピックアップされた部品にイオンを含むエアーを吹き付けることにより、部品の除電及び清掃を行う。
特開2008−103405号公報
しかしながら、この特許文献1に記載された実装装置では、エアブロー手段とエア吸引手段とを有する清掃ユニットを備えるため、装置が大がかりなものであった。また、この装置では、部品の清掃を行うことができるが、ノズルの清掃については考慮されていなかった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、簡素な構成によって採取部を自動清掃することができる実装ヘッド及び実装装置を提供することを主目的とする。
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本明細書で開示する実装ヘッドは、
部品を採取する実装装置に装着される実装ヘッドであって、
部品を採取する採取部と、
前記採取部を清掃する清掃部と、
を備えたものである。
この実装ヘッドでは、同じヘッドに備えられた清掃部により採取部を清掃するため、比較的簡素な構成によって採取部を自動清掃することができる。
この実装ヘッドにおいて、前記採取部及び前記清掃部のいずれかを装着可能な装着部を2以上有するものとしてもよい。この実装ヘッドでは、採取部と清掃部とを取り替え可能であり、装着部を共用化することで構成を簡素化しつつ採取部の清掃を実行できる。
この実装ヘッドにおいて、前記採取部は、軸回転可能な第1装着部に装着され圧力を用いて前記部品を採取する吸着ノズルであり、前記清掃部は、前記第1装着部に対して独立して軸回転可能な第2装着部に装着され圧力を用いて前記吸着ノズルを清掃するものとしてもよい。この実装ヘッドでは、例えば、吸着ノズルを軸回転させながらこれを清掃することができる。また、この実装ヘッドでは、清掃部を軸回転させながら採取部を清掃することができる。
この実装ヘッドにおいて、前記清掃部は、前記採取部を圧力を用いて清掃する清掃ノズルであるものとしてもよい。この実装ヘッドでは、清掃ノズルで採取部を清掃することができる。この清掃ノズルは、正圧を採取部に吹きかけるものとしてもよいし、負圧で採取部の周りの空気を吸い込むものとしてもよい。あるいは、この実装ヘッドにおいて、前記清掃部は、圧力を用いて動作し前記採取部に接触して清掃する清掃ブラシであるものとしてもよい。この実装ヘッドでは清掃ブラシで採取部を擦ることで清掃することができる。
本明細書で開示する実装装置は、上述したいずれかに記載の実装ヘッドと、前記清掃部に前記採取部を清掃させる清掃処理を実行する制御部と、を備えたものである。この実装装置では、上述したいずれかの実装ヘッドを備えるため、採用した態様に応じた効果を得ることができる。
この実装装置において、前記制御部は、前記清掃処理を実行する際に、前記採取部を軸回転させ、前記清掃部を前記採取部に対し相対的に上下動させるものとしてもよい。この実装装置では、採取部の全体を十分に清掃することができる。
この実装装置は、前記採取部と前記清掃部とを収容可能な清掃ボックス、を備え、前記制御部は、前記採取部と前記清掃部とを前記清掃ボックスに収容させた状態で前記清掃処理を実行するものとしてもよい。この実装装置では、清掃に伴って生じる異物を清掃ボックスに入れることができ、実装装置の内部に異物が散乱してしまうのをより抑制することができる。
この実装装置において、前記清掃ボックスは、前記部品を廃棄する廃棄ボックスであり、前記廃棄された部品の収容状態を検出する検出部を備えているものとしてもよい。この実装装置では、部品を廃棄する廃棄ボックスを共用化することにより、構成を簡素化しつつ採取部を自動清掃することができる。
実装システム10の一例を表す概略説明図。 実装ヘッド22の概略を表す説明図。 清掃処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 廃棄ボックス35で行う清掃処理の説明図。 清掃ブラシ40の一例を表す説明図。
本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、実装システム10の一例を表す概略説明図である。図2は、実装ヘッド22の概略を表す説明図である。実装システム10は、部品を基板Sに実装する実装処理を実行するシステムである。この実装システム10は、実装装置11と、管理コンピュータ(PC)50とを備えている。図1では、説明の便宜のため実装装置11を1台のみ示している。なお、本実施形態において、左右方向(X軸)、前後方向(Y軸)及び上下方向(Z軸)は図1に示した通りとする。
実装装置11は、図1に示すように、基板搬送ユニット12と、部品供給ユニット13と、圧力付与ユニット14と、制御ユニット18と、実装ユニット20と、廃棄ボックス35とを備えている。基板搬送ユニット12は、基板Sの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット12は、図1の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された1対のコンベアベルトを有している。基板Sはこのコンベアベルトにより搬送される。部品供給ユニット13は、部品を実装ユニット20へ供給するものであり、複数のリールを備えている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品がテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから巻きほどかれ、部品が露出した状態で、吸着ノズル25で採取される採取位置に送り出される。
圧力付与ユニット14は、実装ヘッド22に負圧や正圧を与えるユニットである。圧力付与ユニット14は、正圧供給部15と、負圧供給部16と、切替弁17とを備えている。正圧供給部15は、加圧ポンプなどを備えており、実装ヘッド22に正圧を供給する。負圧供給部16は、真空ポンプなどを備えており、実装ヘッド22に負圧を供給する。切替弁17は、大気圧の配管と、正圧供給部15と、負圧供給部16とが接続されており、大気圧、正圧及び負圧のいずれかを実装ヘッド22へ供給する経路の切り替えを行う。
制御ユニット18は、実装装置11全体の制御を司るものであり、CPU19を中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。この制御ユニット18は、基板搬送ユニット12、部品供給ユニット13、圧力付与ユニット14及び実装ユニット20へ制御信号を出力し、部品供給ユニット13や実装ユニット20からの信号を入力する。この制御ユニット18は、吸着ノズル25を清掃ノズル30に清掃させる清掃処理を実行する。
実装ユニット20は、部品を部品供給ユニット13から採取し、基板搬送ユニット12に固定された基板Sへ配置するものである。実装ユニット20は、ヘッド移動部21と、実装ヘッド22とを備えている。ヘッド移動部21は、ガイドレールに導かれてXY方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド22は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部21によりXY方向へ移動する。実装ヘッド22は、図1、2に示すように、第1装着部23と、第2装着部24と、吸着ノズル25と、第1上下動モータ26と、第1軸回転モータ27と、第2上下動モータ28と、第2軸回転モータ29と、清掃ノズル30とを備えている。実装ヘッド22は、第1装着部23及び第2装着部24に1つずつ吸着ノズル25を装着可能に構成されている。第1装着部23は、各種の吸着ノズル25、清掃ノズル30及び清掃ブラシ40(後述図5参照)のいずれも取り外し可能に装着する。第1装着部23は、例えば、負圧や保持具などで吸着ノズル25を取り外し可能に装着する。第1装着部23は、第1上下動モータ26により上下動され、第1軸回転モータ27により軸回転される。第2装着部24は、第1装着部23と同様の構成であり、各種の吸着ノズル25、清掃ノズル30及び清掃ブラシ40のいずれも取り外し可能に装着する。第2装着部24は、第2上下動モータ28により上下動され、第2軸回転モータ29により、第1装着部23に対して独立して軸回転される。なお、ここでは、説明の便宜のため、第1装着部23及び第2装着部24を装着部と総称し、第1上下動モータ26及び第2上下動モータ28を上下動モータと総称し、第1軸回転モータ27及び第2軸回転モータ29を軸回転モータと総称する。また、ここでは、第1装着部23には吸着ノズル25が装着され、第2装着部24には、清掃ノズル30が装着される場合について主として説明する。
吸着ノズル25は、装着部に装着され圧力(正圧エアーまたは負圧エアー)を用いて部品を採取する採取部である。吸着ノズル25は、負圧供給部16から切替弁17を介して供給された負圧により部品を吸着する。また、吸着ノズル25は、正圧供給部15から切替弁17を介して供給された正圧により部品を吸着解除する。清掃ノズル30は、吸着ノズル25を圧力を用いて清掃する清掃部である。清掃ノズル30は、正圧を吸着ノズル25に吹きかけることにより吸着ノズル25に付着した異物を除去する。清掃ノズル30は、図2に示すように、装着板31と、接続管32と、吐出管33とを備えている。装着板31は、装着部に接合する部材であり、圧力付与ユニット14から付与された圧力を伝える孔が形成されている。接続管32は、装着板31の下方に接続された配管である。吐出管33は、接続管32に接続され、水平方向に開口を有する配管である。吐出管33は、その開口を吸着ノズル25側に向けた状態で装着部に装着される。
廃棄ボックス35は、例えば、変形など形状異常な部品や、採取姿勢に異常があり配置できない部品など、実装処理に不都合な部品を廃棄する箱体である。この廃棄ボックス35は、吸着ノズル25及び清掃ノズル30を収容して吸着ノズル25の清掃を行う清掃ボックスを兼ねている。この廃棄ボックス35には、廃棄された部品の収容状態(収容量)を検出する部品センサ36が配設されている。部品センサ36は、例えば、照射部と受光部とを有し光が遮られた状態が継続すると廃棄部品がその位置まで収容されたことを検出する透過型センサであるものとしてもよい。あるいは、部品センサ36は、廃棄部品と接触することにより廃棄部品がその位置まで収容されたことを検出する接触式センサであるものとしてもよい。また、廃棄ボックス35には、清掃ノズル30の吐出管33の開口側に飛散防止材37が配設されている。この飛散防止材37は、例えば、スポンジやフエルトなどの材質で形成され、吹き付けられた異物を絡め取ることによりその飛散を防止する部材である。
次に、こうして構成された本実施形態の実装装置11の動作、特に、吸着ノズル25を清掃する処理について説明する。図3は、制御ユニット18のCPU19が実行する清掃処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図4は、廃棄ボックス35で行う吸着ノズル25の清掃処理の説明図である。清掃処理ルーチンは、所定のタイミング、例えば、吸着ノズル25を用いた実装処理が所定時間を経過したあと、CPU19により実行される。例えば、実装処理においては、実装ヘッド22は、装着部には全て吸着ノズル25を装着し、部品の採取を中心に実行する。清掃ノズル30は、装置内に配設された図示しないホルダに載置されているものとする。このルーチンを開始すると、CPU19は、第2装着部24に清掃ノズル30を装着させる(ステップS100)。ここでは、CPU19は、第2装着部24に清掃ノズル30を装着させる。
次に、CPU19は、部品センサ36の値を入力し(ステップS110)、廃棄部品が部品センサ36の位置まで存在するか否かを判定する(ステップS120)。廃棄部品が部品センサ36の位置まで存在するときには、CPU19は、例えば、図示しない操作パネルに廃棄ボックス35内の廃棄部品を処分する旨のメッセージを表示させるなどして廃棄部品の処分を作業者に報知する(ステップS130)。これを確認した作業者は、廃棄ボックス35内の廃棄部品を処分する。一方、廃棄部品が部品センサ36の位置まで存在しないときには、CPU19は、廃棄ボックス35上へ実装ヘッド22を移動させ(ステップS140)、吸着ノズル25及び清掃ノズル30を下降させ、これらを廃棄ボックス35の内部に配置させる(ステップS150)。
続いて、CPU19は、吸着ノズル25を軸回転させると共に、吐出管33の開口から正圧を供給しながら清掃ノズル30を上下動させる、吸着ノズル25の清掃処理を実行する(ステップS150)。吸着ノズル25に付着した異物などは、清掃ノズル30によりエアブローされて吸着ノズル25から離れ、例えば、飛散防止材37により取り除かれる(図4参照)。そして、所定時間(例えば、10秒など)に亘り清掃処理を行うと、CPU19は、清掃ノズル30を脱着し(ステップS170)、そのままこのルーチンを終了する。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の吸着ノズル25が採取部に相当し、清掃ノズル30が清掃部に相当し、実装ヘッド22が実装ヘッドに相当し、制御ユニット18が制御部に相当し、廃棄ボックス35が清掃ボックス及び廃棄ボックスに相当し、部品センサ36が検出部に相当する。
以上説明した本実施形態の実装ヘッド22は、部品を採取する吸着ノズル25(採取部)と、吸着ノズル25を清掃する清掃ノズル30(清掃部)とを備える。この実装ヘッド22では、同じヘッドに備えられた清掃ノズル30により吸着ノズル25を清掃するため、比較的簡素な構成によって採取部を自動清掃することができる。また、実装ヘッド22は、吸着ノズル25及び清掃ノズル30のいずれかを装着可能な装着部を2以上有するため、吸着ノズル25と清掃ノズル30とを取り替え可能であり、装着部を共用化することで構成を簡素化しつつ吸着ノズル25の清掃を実行できる。更に、清掃ノズル30は、第1装着部23に対して独立して軸回転可能な第2装着部24に装着され圧力を用いて吸着ノズルを清掃するものであるため、例えば、吸着ノズル25を軸回転させながらこれを清掃することができる。また、この実装ヘッド22では、清掃ノズル30を軸回転させながら吸着ノズル25を清掃することもできる。更にまた、実装ヘッド22は、吸着ノズル25を圧力を用いて清掃する清掃ノズル30で清掃することができる。そして、制御ユニット18は、清掃処理を実行する際に、吸着ノズル25を軸回転させ、清掃ノズル30を上下動させるため、吸着ノズル25の全体を十分に清掃することができる。そしてまた、制御ユニット18は、吸着ノズル25と清掃ノズル30とを廃棄ボックス35に収容させた状態で清掃処理を実行するため、清掃に伴って生じる異物を廃棄ボックス35に収容することができ、実装装置の内部に異物が散乱してしまうのをより抑制することができる。そして更にまた、実装装置11は、廃棄ボックス35が清掃ボックスを兼用しているため、構成を簡素化しつつ吸着ノズル25を自動清掃することができる。また、実装装置11は、廃棄された部品の収容状態を部品センサ36により検出するため、吸着ノズル25や清掃ノズル30と、廃棄部品との接触を回避することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、第1装着部23に吸着ノズル25を装着し、第2装着部24に清掃ノズル30を装着するものとしたが、第2装着部24に吸着ノズル25を装着し、第1装着部23に清掃ノズル30を装着するものとしてもよい。また、上述した実施形態では、第1装着部23、第2装着部24の2つの装着部を有するものとしたが、2以上であれば特に装着部はいくつあってもよい。
上述した実施形態では、清掃処理を実行する際に、CPU19は、吸着ノズル25を軸回転させ、清掃ノズル30を上下動させるものとしたが、吸着ノズル25を上下動させてもよいし、清掃ノズル30及び吸着ノズル25の両者を上下動させてもよい。また、CPU19は、吸着ノズル25に正圧がかかる範囲内などにおいて清掃ノズル30を軸回転(回動)するものとしてもよい。また、CPU19は、正圧を吐出管33から吸着ノズル25へ吹きかけるものとすれば、この動作のいずれか1以上を省略してもよい。
上述した実施形態では、清掃ノズル30は、正圧を吸着ノズル25に吹きかけるものとしたが、負圧により吸着ノズル25の周りの空気を吸引して吸着ノズル25を清掃するものとしてもよい。
上述した実施形態では、CPU19は、吸着ノズル25を用いた実装処理が所定時間を経過したあと、吸着ノズル25を清掃する処理を実行するものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、部品の画像処理の際に吸着ノズル25に異物が検知されたあと、吸着ノズル25を清掃する処理を実行するものとしてもよい。
上述した実施形態では、圧力を用いて吸着ノズル25の清掃を行う清掃ノズル30としたが、特にこれに限定されず、例えば、図5に示すように、圧力を用いて動作し吸着ノズル25に接触して清掃する清掃ブラシ40であるものとしてもよい。図5は、清掃ブラシ40の一例を表す説明図である。清掃ブラシ40は、ブラシで擦ることにより吸着ノズル25を清掃する清掃部である。清掃ブラシ40は、装着板41と、接続管42と、本体部43と、ブラシ本体45とを備えている。装着板41は、装着部に接合する部材であり、圧力付与ユニット14から付与された圧力を伝える孔が形成されている。接続管42は、装着板41の下方に接続された配管である。本体部43は、接続管32に接続され、その内部には水平方向に内部空間44が形成されており、ブラシ本体45を水平方向に摺動するシリンダとなっている。ブラシ本体45は先端側にブラシが配設され後端側に接続管42から供給された圧力を受けるフランジが形成されている。このフランジの鍔部分にバネ46が配設されている。バネ46は、ブラシ本体45を内部空間44側へ移動するよう付勢している。この清掃ブラシ40は、圧力付与ユニット14から正圧が供給されると、ブラシが本体部43から離れる側に移動し、この正圧が解除されるとバネ46の付勢力によりブラシが本体部43に近接する側に移動する。この実装ヘッド22では、このブラシの動作により、吸着ノズル25を擦ることで清掃することができる。
上述した実施形態では、廃棄ボックス35は清掃ボックスを兼用しているものとしたが、実装装置11は、廃棄ボックス35のほかに清掃ボックスを備えるものとしてもよい。この実装装置においても、清掃部により採取部を自動清掃することができる。あるいは、制御ユニット18は、廃棄ボックス35や清掃ボックス以外の所定の場所で吸着ノズル25の清掃を行うものとしてもよい。
上述した実施形態では、清掃される採取部は、吸着ノズル25として説明したが、特にこれに限定されず、清掃される採取部は、部品を把持して採取するメカニカルチャックとしてもよい。この実装装置では、メカニカルチャックの自動清掃を行うことができる。
上述した実施形態では、本発明を実装ヘッド22を備えた実装装置11として説明したが、特にこれに限定されず、本発明を実装ヘッド22としてもよい。
本発明は、電子部品の実装分野に利用可能である。
10 実装システム、11 実装装置、12 基板搬送ユニット、13 部品供給ユニット、14 圧力付与ユニット、15 正圧供給部 16 負圧供給部、17 切替弁、18 制御ユニット、19 CPU、20 実装ユニット、21 ヘッド移動部、22 実装ヘッド、23 第1装着部、24 第2装着部、25 吸着ノズル、26 第1上下動モータ、27 第1軸回転モータ、28 第2上下動モータ、29 第2軸回転モータ、30 清掃ノズル、31 装着板、32 接続管、33 吐出管、35 廃棄ボックス、36 部品センサ、37 飛散防止材、40 清掃ブラシ、41 装着板、42 接続管、43 本体部、44 内部空間、45 ブラシ本体、46 バネ、50 管理コンピュータ(PC50)、S 基板。

Claims (9)

  1. 部品を採取する実装装置に装着される実装ヘッドであって、
    部品を採取する採取部と、
    前記採取部を清掃する清掃部と、
    を備えた実装ヘッド。
  2. 前記採取部及び前記清掃部のいずれかを装着可能な装着部を2以上有する、請求項1に記載の実装ヘッド。
  3. 前記採取部は、軸回転可能な第1装着部に装着され圧力を用いて前記部品を採取する吸着ノズルであり、
    前記清掃部は、前記第1装着部に対して独立して軸回転可能な第2装着部に装着され圧力を用いて前記吸着ノズルを清掃する、請求項1又は2に記載の実装ヘッド。
  4. 前記清掃部は、前記採取部を圧力を用いて清掃する清掃ノズルである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の実装ヘッド。
  5. 前記清掃部は、圧力を用いて動作し前記採取部に接触して清掃する清掃ブラシである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の実装ヘッド。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の実装ヘッドと、
    前記清掃部に前記採取部を清掃させる清掃処理を実行する制御部と、
    を備えた実装装置。
  7. 前記制御部は、前記清掃処理を実行する際に、前記採取部を軸回転させ、前記清掃部を前記採取部に対し相対的に上下動させる、請求項6に記載の実装装置。
  8. 請求項6又は7に記載の実装装置であって、
    前記採取部と前記清掃部とを収容可能な清掃ボックス、を備え、
    前記制御部は、前記採取部と前記清掃部とを前記清掃ボックスに収容させた状態で前記清掃処理を実行する、実装装置。
  9. 前記清掃ボックスは、前記部品を廃棄する廃棄ボックスであり、前記廃棄された部品の収容状態を検出する検出部を備えている、請求項6〜8のいずれか1項に記載の実装装置。
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