WO2017212548A1

WO2017212548A1 - 実装ヘッド及び実装装置

Info

Publication number: WO2017212548A1
Application number: PCT/JP2016/066929
Authority: WO
Inventors: 仁哉井村
Original assignee: 富士機械製造株式会社
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-14
Also published as: JPWO2017212548A1; JP6715326B2

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

実装ヘッド及び実装装置

　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

　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。