WO2016157308A1

WO2016157308A1 - 対基板作業機

Info

Publication number: WO2016157308A1
Application number: PCT/JP2015/059689
Authority: WO
Inventors: 伊藤　秀俊; 英俊川合
Original assignee: 富士機械製造株式会社
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-06
Also published as: JPWO2016157308A1

Abstract

　Ｙ方向に延びる状態で設けられたＹ方向ガイド（８２）と、そのＹ方向ガイド（８２）に沿ってスライドするＹ方向スライド（８４）と、Ｙ方向スライド（８４）にＸ方向に延びる状態で設けられたＸ方向ガイド（９２）と、そのＸ方向ガイド（９２）に沿ってスライド可能とされてＹ方向における一方側の面において作業ヘッド（２６）を保持するＸ方向スライド（９４）とを有し、水平面上において互いに直交する２つの方向であるＸ方向とＹ方向の各々に作業ヘッド（２６）を移動させるＸＹ型のヘッド移動装置（２８）を含んで構成された対基板作業機（１０）において、作業の対象物の撮像を行う撮像装置（１３０）を、それの光軸が上下方向に延びるものとし、Ｘ方向スライドの中に収めたことを特徴とする。

Description

対基板作業機

　本発明は、電気回路を構成する回路基板を組み立てる作業を行う対基板作業機に関する。

　下記特許文献１には、回路部品が実装されて電子回路を構成する回路基板に対して作業を行う対基板作業機が記載されており、その対基板作業機には、例えば、はんだ印刷機，接着剤塗布機，部品装着機，それらの作業の結果を検査する検査作業機等、種々のものがある。対基板作業機には、作業の主体となる作業ヘッドと、その作業ヘッドを水平面上における任意の位置に移動させるヘッド移動装置とを含んで構成されたものが存在し、接着剤塗布機，部品装着機，検査作業機等の多くが、そのような構成のものとされている。また、下記特許文献１のように、複数の対基板作業機が並べて配置されて、回路基板が、それらの機器を順次通過して電気回路の製造が行われる電子回路製造ラインが形成される場合がある。

特許第４７８２２１０号公報

　製造作業においては、従来から、機器類の設置面積に対する生産性（面積生産性）を向上させることが望まれている。つまり、工場内のフロアスペースを有効に活用するために、製造ラインの設置面積を小さくすること、さらに言えば、対基板作業機の設置面積を小さくすることが望まれるのである。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、設置面積を抑えた対基板作業機を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するために、本発明の対基板作業機は、
　(A)作業ヘッドと、(B)水平面上において互いに直交する２つの方向であるＸ方向とＹ方向の各々に作業ヘッドを直線的に移動させるＸ方向移動装置およびＹ方向移動装置を備えたヘッド移動装置と、(C) そのヘッド移動装置によって作業ヘッドとともに移動させられ、作業の対象物の撮像を行う撮像装置とを含んで構成され、
　Ｙ方向移動装置が、Ｙ方向に延びる状態で設けられたＹ方向ガイドと、そのＹ方向ガイドに沿ってスライドするＹ方向スライドとを有するものとされ、
　Ｘ方向移動装置が、Ｙ方向スライドに前記Ｘ方向に延びる状態で設けられたＸ方向ガイドと、そのＸ方向ガイドに沿ってスライド可能とされてＹ方向における一方側の面において作業ヘッドを保持するＸ方向スライドとを有するものとされ、
　撮像装置が、それの光軸が上下方向に延びるものとされ、Ｘ方向スライドの中に収められたことを特徴とする。

　従来から、光軸がＹ方向に延びる撮像装置をＸ方向スライドの下端に取り付けた構成の対基板作業機が存在する。本発明の対基板作業機は、光軸がＹ方向に延びる撮像装置を備えた対基板作業機のように、撮像装置が後方に向かって延び出していないため、Ｙ方向スライドとともにＹ方向に移動する部分のＹ方向の寸法を比較的小さくすること、つまり、対基板作業機自体のＹ方向の寸法を小さくすることができるのである。したがって、本発明の対基板作業機は、接地面積が小さく、本発明の対基板作業機を用いて製造ラインを構成することで、その製造ラインの面積生産性を向上させることが可能となるのである。

本発明の一実施形態である対基板作業機としての部品装着機の側面図である。図１に示す部品装着機が備える基板搬送固定装置の要部を示す図である。図１に示す部品装着ヘッドが左右スライドに取り付けられた部分を拡大して示す側面図である。図１に示す部品装着ヘッドが左右スライドに取り付けられた部分を下方からの視点において示す図である。図１に示す前後スライドを当該部品装着機の斜め右側からの視点において示す斜視図である。図１に示す前後スライドを当該部品装着機の斜め左側からの視点において示す斜視図である。図１に示す部品装着機の平面図であり、前後スライドが後方側に移動端に位置する状態を示す図である。図１に示す部品装着機が備える撮像装置の断面図である。図１に示す左右スライドの内部に収められた機器を取り外した状態を示す図である。

　以下、本発明の一実施形態である対基板作業機の一例を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

　本発明の一実施形態である対基板作業機としての部品装着機１０を、図１に示す。図１には、部品装着機１０の側面を、外装パネルを外した状態で示している。部品装着機１０は、ベース２０と、ベース２０に立設させられたフレーム２２（図１は、手前側の側面部を取り除いた状態の図である）と、ベース２０に配設された基板搬送固定装置２４（図１には、破線で示している）と、部品供給装置（図示省略）から供給される部品を保持してその部品を回路基板に装着するために離脱させる作業ヘッドとしての部品装着ヘッド２６と、フレーム２２に配設されて部品装着ヘッド２６を移動させるヘッド移動装置２８とを含んで構成されている。なお、部品装着機１０は、図１における左側が正面側であり、以下の説明では、当該部品装着機１０に関する「左右方向」，「前後方向（図１における左右方向）」，「上下方向」を、部品装着機１０の正面側から見た場合における左右方向，前後方向，上下方向として扱うこととする。

　なお、部品供給装置は、図１には省略されているが、部品装着機１０の正面側にセットされる。詳しく言えば、ベース２０の正面側にセットされる。その部品供給装置は、複数の部品フィーダを含んで構成され、それら複数の部品フィーダの各々が、左右方向に並んでベース２０に取り付けられるものである。

　図２には、基板搬送固定装置２４の一部が示されている。その図２に示すように、基板搬送固定装置２４は、回路基板Ｓを搬送する基板搬送装置３０と、その部品装着作業の際に回路基板Ｓを固定保持する基板固定装置３２とを備えている。基板搬送装置３０は、回路基板Ｓを左右方向に搬送するものであり、本部品装着機１０に搬入された回路基板Ｓを、部品装着作業が行われる位置まで搬送するとともに、作業が終了した回路基板Ｓを、本部品装着機１０からの搬出位置まで搬送する。基板搬送装置３０は、１対のコンベア４０を有しており、詳細な説明は省略するが、１対のコンベア４０の各々のコンベアベルトを搬送モータによって周回させることで、１対のコンベア４０上に載せられた回路基板Ｓを左右方向に搬送する構造とされている。

　基板固定装置３２は、基板搬送装置３０によって作業位置まで搬送された回路基板Ｓを固定保持するものである。基板固定装置３２は、回路基板Ｓを、基板支持装置５０によって下方から支持するとともに、クランプ装置５２によってクランプするようになっている。基板支持装置５０は、基台としてのバックアップテーブル５４と、そのバックアップテーブル５４の上面に立設される支持部材としての複数のサポートピン５６とを備え、それら複数のサポートピン５６の先端において、回路基板Ｓの下面を支持して、部品装着作業時における回路基板Ｓの撓みを防止するものである。

　作業ヘッドとしての部品装着ヘッド２６について、図３および図４をも参照しつつ、簡単に説明する。図３は、部品装着ヘッド２６のカバーを外した状態における側面図であり、図４は、部品装着ヘッド２６を下方から眺めた図である。部品装着ヘッド２６は、いわゆるロータリヘッドであり、回転軸線周りに回転させられるリボルバ６０と、そのリボルバ６０に保持された複数の部品保持具６２とを有している。そして、部品装着ヘッド２６は、リボルバ６０を回転させつつ、複数の部品保持具６２の各々によって、部品供給装置から供給される複数の部品を保持し、それら複数の部品を、リボルバ６０を回転させつつ、回路基板Ｓに順次装着するものである。

　ヘッド移動装置２８は、いわゆるＸＹ型移動装置であり、部品装着ヘッド２６を、前後方向に移動させる前後方向移動装置７０と、左右方向に移動させる左右方向移動装置７２とを含んで構成される。前後方向移動装置７０は、フレーム２２の正面部７４と背面部７６とに渡されて前後方向に延びる状態で設けられた１対のガイドレール８０で構成される前後方向ガイド８２と、その前後方向ガイド８２から垂下した状態で設けられてその前後方向ガイド８２に沿って移動可能とされた前後スライド８４と、その前後スライド８４を前後方向ガイド８２に沿って移動させるための前後移動用モータ（図示省略）とを主体として構成される。また、左右方向移動装置７２は、図５および図６に示すように、前後スライド８４の前面に左右方向に延びる状態で設けられた１対のガイドレール９０で構成される左右方向ガイド９２と、その左右方向ガイド９２に沿って移動可能とされた左右スライド９４と、その左右スライド９４を左右方向ガイド９２に沿って移動させるための左右移動用モータ（図示省略）とを主体として構成される。そして、左右スライド９４は、それの前面にヘッド取付部９８を有しており、そのヘッド取付部９８に、部品装着ヘッド２６が着脱可能に取り付けられている。そのような構成により、ヘッド移動装置２８は、部品装着ヘッド２６を、水平面上における任意の位置に移動させることが可能とされている。

　つまり、本部品装着機１０においては、前後方向移動装置７０が、Ｙ方向移動装置として機能し、左右方向移動装置７２が、Ｘ方向移動装置として機能するものとなっている。したがって、前後方向ガイド８２，前後スライド８４の各々が、Ｙ方向ガイド，Ｙ方向スライドであり、左右方向ガイド９２，左右スライド９４の各々が、Ｘ方向ガイド，Ｘ方向スライドである。なお、本実施形態の対基板作業機は、上述したように、作業ヘッドである部品装着ヘッド２６が着脱可能なものとなっており、例えば、接着剤塗布作業を行うヘッド、検査作業を行うヘッド等に、工具を使用せずに容易に交換可能なものとなっている。ちなみに、本発明の対基板作業機は、本実施形態の対基板作業機のように作業ヘッドを交換可能なものに限定されず、作業ヘッドがＸ方向スライド９２に固定された構成のものであってもよい。

　部品装着ヘッド２６には、それが有するモータ等への電力供給用ケーブルや、制御信号を送るための信号線等の制御用ケーブルが、左右スライド９４を介して接続される。詳しくは、それら複数のケーブル１００の一端が左右スライド９４に接続されており、部品装着ヘッド２６が左右スライド９４のヘッド取付部９８に取り付けられることで、部品装着ヘッド２６にモータ等への電力や制御信号等が送られるようになっている。

　そして、それら複数のケーブル１００は、左右スライド９４から延び出しており、左右スライド９４の左右方向の移動の際に、その移動を妨げないように、また、左右スライド９４の移動によって絡まったりしないように配線される。具体的には、それら複数のケーブル１００は、前後スライド８４の前方側であって、前後方向ガイド８２の下方かつ部品装着ヘッド２６の上方のスペースを利用して、左右方向スライド９２から前後スライド８４の上方側まで配線されている。複数のケーブル１００は、それの一端１００Ａが、前後スライド８４に取り付けられたケーブル保持部材１０４に固定され、他端１００Ｂ側が左右方向に延び出している。そして、ケーブル１００は、他端１００Ｂ側が水平面に沿って１８０°屈曲させられて、その他端１００Ｂが左右スライド９４に連結されている。そして、ケーブル１００は、左右スライド９４の左右方向の移動の際に、屈曲させられた位置が変更されるようになっており、左右スライド９４の左右方向のスムーズな移動が許容される。

　上述したように、本部品装着機１０は、左右スライド９４から延び出した複数のケーブル１００が、前後スライド８４の前方側であって、前後方向ガイド８２の下方かつ部品装着ヘッド２６の上方のスペースを利用して、前後スライド８４の上方側まで配線されている。例えば、左右スライドから延び出したケーブルを、前後スライドの後方側を通して配線した対基板作業機も存在する。本部品装着機１０は、ケーブルを前後スライドの後方側を通して配線した対基板作業機に比較して、前後スライド８４とともに前後方向に移動する部分の前後方向の寸法を小さくすることができる。ひいては、本部品装着機１０は、ケーブルを前後スライドの後方側を通して配線した対基板作業機に比較して、前後方向の寸法が小さくなっているのである。したがって、本部品装着機１０は、ケーブルを前後スライドの後方側を通して配線した対基板作業機に比較して、設置面積が小さなものとなっており、本部品装着機１０を用いて製造ラインを構成することで、面積生産性を向上させることができるのである。

　また、前後スライド８４には、図３，図５，図６に示すように、前後方向ガイド８２を構成する１対のガイドレール８０の各々に対応して、そのガイドレール８０に摺動可能に係合するガイドレールナット１１０，１１２が、自身の上面側に設けられている。つまり、前後スライド８４は、自身の上方側において前後方向ガイド８２に保持されることで、その前後方向ガイド８２から垂下した状態となっている。そして、後方側のガイドレールナット１１２の各々は、前後スライド８４の後方側に向かって突出するリブ部１１４の後方側上端に設けられており、係合部として機能するものとなっている。

　図７に、前後スライド８４が後方側の移動端に位置する場合の平面図を示している。フレーム２２の背面部７６には、前後方向ガイド８２を構成する１対のガイドレール８０の各々の後端が固定された部分に凹所１２０が形成されている。そして、前後スライド８４が後方側の移動端に位置する場合には、ガイドレールナット１１２およびリブ部１１４が、凹所１２０に入り込むようになっている。つまり、本部品装着機１０は、前後方向ガイド８２から垂下させた前後スライド８４の姿勢を安定させるために、その前後方向ガイド８２が後方側に突出した形状のものとされているが、その後方に突出した部分が凹所１２０に入り込むため、前後方向の寸法が大きくならず、コンパクトなものとなっているのである。

　本部品装着機１０は、また、回路基板Ｓの表面に付された基準マーク等を撮像する基板撮像装置１３０を備えている。その基板撮像装置１３０は、図８に示すように、カメラ１３２と、レンズ１３４と、カメラ１３２の光軸と同軸の光を照射するための同軸光源１３６と、その同軸光源１３６の光を反射させて、その光をカメラ１３２の光軸と同軸とするとともにカメラ１３２が透過像を撮像するためのハーフミラー１３８と、撮像する対象物の側面に光を照射するための側射光源１４０とを含んで構成される。図８や図９からもわかるように、カメラ１３２の光軸は、上下方向に延びるものとされており、基板撮像装置１３０は、上下方向に長いものとなっている。

　そして、基板撮像装置１３０は、図３および図４に示すように、左右スライド９４の中に収められている。詳しく言えば、左右スライド９４は、概して方形のフレーム状に形成されたものであり、図９に示すように、その内部に基板撮像装置１３０が挿入されて固定されているのである。従来から、カメラの光軸が前後方向に延びる状態で設けた撮像装置を左右スライドの下端に取り付けた構成の対基板作業機が存在する。本部品装着機１０は、そのような対基板作業機のように、撮像装置が後方に向かって延び出していないため、前後スライド８４とともに前後方向に移動する部分の前後方向の寸法を比較的小さくすることができるのである。

　本部品装着機１０は、図４および図９に示すように、回路基板Ｓ上の測定点等の高さを測定する高さセンサとしてのレーザーセンサ１５０と、前述した基板支持装置５０におけるサポートピン５６の位置変更の際にそのサポートピン５６を保持する支持部材保持装置としてのピッカー１５２とを備えている。なお、レーザーセンサ１５０は、鉛直方向にレーザー光を照射し、対象物によって反射した光の一成分を受光することで、測点の高さを測定するものである。また、ピッカー１５２は、アクチュエータとしての伸縮可能なシリンダ装置を主体とするものであり、サポートピン５６を開口１５４に挿入した状態で押圧力を加えることで自身の先端に設けられた爪１４６でロックしてサポートピン５６を保持し、再度押圧力を加えることで爪１５６のロックが解除されてサポートピン５６を離脱させるように構成されている。それらレーザーセンサ１５０およびピッカー１５２は、基板撮像装置１３０とともに、左右スライド９４の中に収められているのである。したがって、本部品装着機１０は、種々の機器類を左右スライド９４の中に収めることができるため、前後スライド８４とともに前後方向に移動する部分のコンパクト化が図られている。そして、前後スライド８４とともに前後方向に移動する部分をコンパクトなものとすることで、部品装着機１０自体もコンパクトなものとすることができるのである。

　１０：部品装着機〔対基板作業機〕　　２０：ベース　　２２：フレーム　　２４：基板搬送固定装置　　２６：部品装着ヘッド〔作業ヘッド〕　　２８：ヘッド移動装置　　３０：基板搬送装置　　５０：基板支持装置　　５４：バックアップテーブル〔基台〕　　５６：サポートピン〔支持部材〕　　７０：前後方向移動装置〔Ｙ方向移動装置〕　　７２：左右方向移動装置〔Ｘ方向移動装置〕　　７４：正面部　　７６：背面部　　８２：前後方向ガイド〔Ｙ方向ガイド〕　　８４：前後スライド〔Ｙ方向スライド〕　　９２：左右方向ガイド〔Ｘ方向ガイド〕　　９４：左右スライド〔Ｘ方向スライド〕　　１００：ケーブル　　１１２：ガイドレールナット〔係合部〕　　１１４：リブ部　　１２０：凹所　　１３０：基板撮像装置〔撮像装置〕　　１５０：レーザーセンサ〔高さセンサ〕　　１５２：ピッカー〔支持部材保持装置〕

Claims

　基板に対して作業を行う作業ヘッドと、
　水平面上において互いに直交する２つの方向であるＸ方向とＹ方向の各々に前記作業ヘッドを直線的に移動させるＸ方向移動装置およびＹ方向移動装置を備え、その作業ヘッドを水平面上における任意の位置に移動させるヘッド移動装置と
　そのヘッド移動装置によって前記作業ヘッドとともに移動させられ、前記作業の対象物の撮像を行う撮像装置と
　を含んで構成された対基板作業機であって、
　前記Ｙ方向移動装置が、
　前記Ｙ方向に延びる状態で設けられたＹ方向ガイドと、そのＹ方向ガイドに沿ってスライドするＹ方向スライドとを有するものとされ、
　前記Ｘ方向移動装置が、
　前記Ｙ方向スライドの前記Ｙ方向における一方側の面に前記Ｘ方向に延びる状態で設けられたＸ方向ガイドと、そのＸ方向ガイドに沿ってスライド可能とされて前記Ｙ方向における前記一方側の面において前記作業ヘッドを保持するＸ方向スライドとを有するものとされ、
　前記撮像装置が、それの光軸が上下方向に延びるものとされ、前記Ｘ方向スライドの中に収められたことを特徴とする対基板作業機。
　当該対基板作業機が、
　前記ヘッド移動装置によって前記作業ヘッドとともに移動させられ、少なくとも基板上に設定された測定点の高さを測定するための高さセンサを含んで構成され、その高さセンサが、前記Ｘ方向スライドの中に収められた請求項１に記載の対基板作業機。
　当該対基板作業機が、
　(a)基台と(b)その基台の上面に立設される１以上の支持部材とを備え、前記１以上の支持部材の前記基台上における立設位置を変更可能とされ、部品が装着される基板を、前記基台に立設された前記１以上の支持部材の先端において支持する基板支持装置と、
　前記ヘッド移動装置によって前記作業ヘッドとともに移動させられ、前記１以上の支持部材の立設位置を変更するためにそれら１以上の支持部材の各々を保持・離脱させる支持部材保持装置と
　を含んで構成され、
　前記支持部材保持装置が、前記Ｘ方向スライドの中に収められた請求項１または請求項２に記載の対基板作業機。