6263413 電子部品装着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6263413

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】電子部品装着装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20180104BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 A

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-31775(P2014-31775)

(22)【出願日】2014年2月21日

(65)【公開番号】特開2015-159135(P2015-159135A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】今井 優輔

(72)【発明者】

【氏名】天ヶ谷 英俊

【審査官】 岡崎 克彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１０１２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４７７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０１５１８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルで部品を保持して基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドのノズル取付部に前記吸着ノズルの連結部が取り付けられることにより、吸着ノズル側の真空通路と装着ヘッド側の内部通路とを連結して吸着ノズルが装着ヘッドに取り付けられるものであり、
電子部品を吸引するため吸着ノズルの下面にて真空通路が開口する吸引孔を、前記吸着ノズル側の真空通路が前記装着ヘッド側の内部通路と連結する位置より水平方向に離れた位置に設け、
前記装着ヘッドには、鉛直軸周りに回転可能であり、その回転中心を中心とした同心円上に並ぶ前記装着ヘッド側の内部通路の開口を有する回転体が備えられ、
前記装着ヘッドに取り付けられた隣り合う吸着ノズルの前記吸引孔が、当該吸引孔に各々吸着された電子部品同士が干渉しないように、夫々の前記吸着ノズルが連結される隣り合う内部通路の開口位置の間隔より離れるような前記吸着ノズルの回転位置にて、前記吸着ノズルを前記回転体に取り付けたことを特徴とする部品装着装置。

【請求項2】

前記内部通路の開口は同心円上で等間隔に設けられ、前記吸着ノズルの吸引孔は前記回転体の回転中心から同心円より離れた位置に位置することを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルにより部品を基板上に装着する部品装着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

部品供給部と基板の間を往復移動して部品供給部から電子部品を複数個１つの装着ヘッドの複数の吸着ノズルで吸着して基板上に装着する部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。この場合、装着ヘッドの１回の移動で多くの電子部品を吸着して搬送して基板に装着することで生産性を上げるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６４７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、吸着保持する電子部品のサイズが大きくなると装着ヘッドに複数設けられた吸着ノズルに吸着された隣り合う電子部品同士が接触・干渉してしまい装着ヘッドのすべての吸着ノズルで電子部品を保持することができず、１回の装着ヘッドが搬送できる電子部品の数が減り生産性が落ちるという問題が考えられる。この場合、より大きな装着ヘッドで吸着ノズルの間隔が大きなものに交換することも考えられるが、装着ヘッドの交換及び種々のデータの教示等の段取替えに時間がかかってしまうという虞がある。また装着ヘッドの数が増えコストが増大してしまう虞もある。

【0005】

そこで、本発明は装着ヘッドが保持する部品のサイズが大きくなっても装着ヘッドを交換することなく吸着ノズルが吸着する部品の数の減少を抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る部品装着装置は、装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルで部品を保持して基板上に装着する部品装着装置において、前記装着ヘッドのノズル取付部に前記吸着ノズルの連結部が取り付けられることにより、吸着ノズル側の真空通路と装着ヘッド側の内部通路とを連結して吸着ノズルが装着ヘッドに取り付けられるものであり、電子部品を吸引するため吸着ノズルの下面にて真空通路が開口する吸引孔を、前記吸着ノズル側の真空通路が前記装着ヘッド側の内部通路と連結する位置より水平方向に離れた位置に設け、前記装着ヘッドには、鉛直軸周りに回転可能であり、その回転中心を中心とした同心円上に並ぶ前記装着ヘッド側の内部通路の開口を有する回転体が備えられ、前記装着ヘッドに取り付けられた隣り合う吸着ノズルの前記吸引孔が、当該吸引孔に各々吸着された電子部品同士が干渉しないように、夫々の前記吸着ノズルが連結される隣り合う内部通路の開口位置の間隔より離れるような前記吸着ノズルの回転位置にて、前記吸着ノズルを前記回転体に取り付けたことを特徴とする。

【0007】

上記の部品装着装置において、前記内部通路の開口は同心円上で等間隔に設けられ、前記吸着ノズルの吸引孔は前記回転体の回転中心から同心円より離れた位置に位置することが望ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明は装着ヘッドが保持する部品のサイズが大きくなっても装着ヘッドを交換することなく吸着ノズルが吸着する部品の数の減少を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電子部品装着装置の平面図である。

【図2】吸着ノズルが取り付けられた装着ヘッドの側面図である。

【図3】偏心した吸着ノズルの側断面図である。

【図4】装着ヘッドに通常の吸着ノズルが取り付けられ電子部品を吸着した状態を示す側面図である。

【図5】従来技術の装着ヘッドに偏心した吸着ノズルが取り付けられ電子部品を吸着した状態を示す側面図である。

【図6】通常の吸着ノズルが取り付けられ電子部品を吸着した状態の装着ヘッドを下方から見た平面図である。

【図7】偏心した吸着ノズルが取り付けられ電子部品を吸着した状態の装着ヘッドを下方から見た平面図である。

【図8】装着ヘッドに偏心した吸着ノズルが取り付けられ電子部品を装着する状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下図１に基づいて、基板としてのプリント基板Ｐ上に電子部品Ｃ（図４参照）を装着する電子部品装着装置１について、本発明の実施の形態を説明する。この電子部品装着装置１には、各プリント基板Ｐの搬送を行なう搬送装置２と、装置本体の手前側と奥側に配設され電子部品Ｃを供給する部品供給装置３Ａ、３Ｂと、駆動源により一方向に移動可能（Ｙ方向に往復移動可能）な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により別個に移動可能な装着ヘッド６とが設けられている。この装着ヘッド６については、図２等に基づいて後述する。

【0011】

搬送装置２は供給コンベア２Ａと、プリント基板Ｐを位置決め固定する位置決め部２Ｂと、排出コンベア２Ｃとを備えている。そして、供給コンベア２Ａは上流より受けた各プリント基板Ｐを位置決め部２Ｂに搬送し、この各位置決め部２Ｂで位置決め装置により位置決めされた各基板Ｐ上に電子部品Ｃが装着された後、排出コンベア２Ｃに搬送され、その後下流側装置に搬送される構成である。

【0012】

そして、部品供給装置３Ａ、３Ｂは搬送装置２の奥側位置と手前側位置に配設され、取付台であるカート台７Ａ、７Ｂのフィーダベース上に部品供給ユニット８を多数並設したものである。各カート台７Ａ、７Ｂは部品供給ユニット８の部品供給側の先端部がプリント基板Ｐの搬送路に臨むように前記装置本体に連結具を介して着脱可能に配設され、各カート台７Ａ、７Ｂが正規に装置本体に取り付けられるとカート台７Ａ、７Ｂに搭載された部品供給ユニット８に電源が供給され、また連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。

【0013】

そして、Ｘ方向に長い前後一対のビーム４Ａ、４Ｂは、各リニアモータから構成されるＹ方向移動駆動源の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビームに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。Ｙ方向移動駆動源は、左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ａとから構成される。

【0014】

また、ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にリニアモータから構成されるＸ方向移動駆動源によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、Ｘ方向移動駆動源は各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して装着ヘッド６に設けられた可動子６Ｃとから構成される。

【0015】

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、奥側の装着ヘッド６は対応する奥側の部品供給装置３Ａの部品供給ユニット８から電子部品Ｃの取出し作業を行い、搬送装置２上のプリント基板Ｐに装着することができ、手前側の装着ヘッド６は対応する手前側の部品供給装置３Ｂから電子部品Ｃを取り出して前記プリント基板Ｐに装着することができる。

【0016】

そして、各装着ヘッド６は円柱状を呈して平面視円形状の回転体６Ｂが設けられ、前記ビーム４Ａ、４Ｂに移動可能に取り付けられる。そして、回転体６Ｂの周縁部の下部には、部品保持具としての吸着ノズル５（図２及び図６参照）が同心円上に所定間隔を存して複数本配設されている。この吸着ノズル５は上下軸駆動源により上下動可能であり、図示しないθ軸駆動源により回転体６Ｂが回転することにより吸着保持する電子部品Ｃを回転させることが可能であり、前記部品供給ユニット８から電子部品Ｃを取出して、プリント基板Ｐ上に取出した電子部品Ｃを装着する。

【0017】

ここで、部品供給ユニット８は、カート台７Ａ、７Ｂに回転自在に載置した供給リールに巻回した状態で順次繰り出される収納テープに所定間隔で開設した送り孔にその歯が嵌合した送りスプロケットを所定角度回転させて収納テープを電子部品Ｃの部品吸着取出位置まで送りモータにより間欠送りするテープ送り機構と、剥離モータの駆動により吸着取出位置の手前でキャリアテープからカバーテープを引き剥がすためのカバーテープ剥離機構とを備え、カバーテープ剥離機構によりカバーテープを剥離してキャリアテープの収納部に装填された電子部品Ｃを順次部品吸着取出位置へ供給する。

【0018】

また、各部品認識カメラ１０は、各装着ヘッド６に設けられた各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｃをプリント基板Ｐ上に装着する前に下方から一括して撮像する。

【0019】

また、３０は、タッチパネルスイッチを備えたモニタであり、作業者がこのモニタ３０画面に形成された種々のタッチパネルスイッチを押すことで、電子部品装着装置１の運転の開始や停止等の操作をすることができる。

【0020】

以下、図２乃至図８に基づいて、装着ヘッド６及び吸着ノズル５について説明する。図２及び図６に示すように、装着ヘッド６の内側には回転体６Ｂが鉛直軸線を中心回転可能に設けられており、回転体６Ｂの下側にはその回転中心Ｔを中心とした同心円上に等角度間隔で吸着ノズル５が取付け可能で回転体６Ｂに対して昇降可能な複数のノズル取付部としてのノズル上下軸３１が内蔵されている。このノズル上下軸３１は中空な筒であり、その中空な内部通路（真空通路）は図示しない真空源もしくは高圧な空気源に連通している。ノズル上下軸３１は回転中心Ｔから所定の半径の円周上の取り付け位置で鉛直方向に昇降し、その下端に取り付けられた吸着ノズル５を鉛直方向に昇降させる。従って、回転体６Ｂに複数本取り付けられる吸着ノズル５は回転体６Ｂの回転により回転可能でかつ上下動可能である。

【0021】

吸着ノズル５は図４に示すようにその下面が電子部品Ｃに当接し負圧によりこの電子部品Ｃを吸着するものであり、連結部２９で取り付けられた前記ノズル上下軸３１の内部通路に繋がる真空通路がその下面の中央部に開口している。連結部２９は吸着ノズル５の真空通路のヘッド側開口周囲に形成されている。図２（ａ）及び図４に示す吸着ノズル５はその真空通路が前記ノズル上下軸３１の内部通路から鉛直下方に直線状に延びており、下端面の略中央に開口する吸引孔３５はノズル上下軸３１の軸心の延長上に位置する。

【0022】

ノズル上下軸３１は回転体６Ｂに対しては回転せず（即ち自転せず）、従ってこれに取り付けられた吸着ノズル５も自転することはない。また、吸着ノズル５はノズル上下軸３１に対する回転角度位置がずれないように固定して取付けられている。

【0023】

装着ヘッド６に取り付けられた複数の吸着ノズル５の夫々には図６に示すように電子部品Ｃが吸引保持される。吸着ノズル５は図６に示す大きさの電子部品Ｃを夫々が吸着しても互いに吸着する電子部品Ｃは干渉しないが、より大きな電子部品ＬＣを１本の吸着ノズル５が吸着しようとすると他の吸着ノズル５が吸着する電子部品Ｃと接触して干渉することになってしまう。このような電子部品Ｃには抵抗、コンデンサ等のチップ部品やリード線やバンプ等の端子を有するＩＣ等やＬＥＤ素子及びＬＥＤ素子の上部を覆うレンズ部材等があり、またコネクタ部品等も吸着され得る。このような電子部品の大きさは夫々が異なり、図６に示すような装着ヘッド６の吸着ノズル５で複数個の電子部品Ｃを吸着するときには隣り合う吸着ノズル５が吸着できる大きさには限度がある。

【0024】

より大きな電子部品を同じ装着ヘッド６で保持するために、図３に示すように偏心した吸着ノズル５Ａを用いる。吸着ノズル５Ａは前記ノズル上下軸３１に前述の連結部２９と同一の構造の連結部２９Ａの連結により連通し吸着ノズル５Ａの下面３８に開口する真空通路３７がクランク形状を呈し、真空通路３７の上側のノズル上下軸３１に連通する部分と吸着ノズル５Ａの下面３８に開口した吸引孔３９の位置とが水平方向にずれている。

【0025】

真空通路３７のノズル上下軸３１と連結する連結部２９Ａでの開口３３は円形状であるが、その中心（円形状でなければ重心）Ａと吸引孔３９の中心（円形状でなければ重心）Ｂとは平面方向にずれた位置にある。このずれ量が吸着ノズル５Ａをノズル上下軸３１に取り付けた場合に回転中心Ｔからのさらなる偏心量となる。即ち、この吸着ノズル５Ａを装着ヘッド６の回転体６Ｂに取り付けると、図５及び図７に示すように回転体６Ｂの回転中心Ｔに対して吸着ノズル５よりもより偏心した遠い位置に吸引孔３９を位置させることができる。図３に示すように吸引孔３９はノズル上下軸３１の内部通路の開口の位置Ａに対してＢの位置に偏心して設けられている。

【0026】

この回転中心Ｔに対する偏心量（Ｐ．Ｃ．Ｄ）は、図５及び図７のように回転中心Ｔとノズル上下軸３１とを結ぶ直線上の外側に吸引孔３９が位置するように吸着ノズル５Ａを取り付けた場合が一番大きく、隣り合う吸着ノズル５Ａの吸引孔３９の間隔が最も大きくなり、夫々の吸着ノズル５Ａに平面視大きな電子部品ＬＣを吸着保持することができる。このような一番偏心量が大きい図７の位置になるように吸着ノズル５Ａのノズル上下軸３１への固定がされるようになされている。このように固定するには、ノズル上下軸３１への吸着ノズル５Ａの固定の際にこの図７の方向にて嵌まり、回転止めがされるような構造にするか、この方向に吸着ノズル５Ａを向けてノズル上下軸３１に挿入した後この回転位置関係を維持するように固定すればよい。または、通常の吸着ノズル５がノズル上下軸３１に取り付けられる際に回り止めされて固定されるのであれば、取付構造を同じ構造として、その位置で取り付けられたときに図７の位置に吸引孔３９が向くように吸着ノズル５Ａを形成すればよい。

【0027】

吸着ノズル５Ａの回転体６Ｂへの固定位置は図７のように最も回転中心Ｔに対する半径が大きな同心円上に吸引孔３９が位置するようにするのがよいが、それよりも小さな半径の同心円上に位置するようにしてもよい。

【0028】

次に電子部品の装着動作を簡単に説明する。当初図２（ａ）に示すように装着ヘッド６のノズル上下軸３１のすべてに取り付けた複数吸着ノズル５を使用して通常の大きさの電子部品Ｃを部品供給ユニット８から取出してプリント基板Ｐの所定の位置に装着する動作が行われる。次に、より大きな電子部品ＬＣを装着するプリント基板Ｐの部品装着を行うこととなった場合図２（ｂ）に示すように吸着ノズル５を回転体６Ｂから取り外し、吸着ノズル５Ａをノズル上下軸３１に取り付ける。

【0029】

このようにして図２（ｃ）に示すようにすべての吸着ノズル５を吸着ノズル５Ａに取り替える。この交換は電子部品装着装置１の例えば搬送装置２と部品供給装置３Ａまたは３Ｂとの間に配置された図示しないノズルストッカに吸着ノズル５Ａを載置しておき、装着ヘッド６の移動とノズル上下軸３１の昇降により自動的に行われても良い。

【0030】

次に、電子部品装着装置１の自動運転が開始されると、予め設定された装着プログラムに基づき、指定された部品供給ユニット８が供給する電子部品ＬＣが吸着ノズル５Ａの夫々に吸着される。この場合、図６に示す吸着ノズル５で吸着する場合には隣り同士の干渉を防ぐために装着ヘッド６の１回の吸着で１本おきの吸着ノズル５を使って３個の電子部品ＬＣしか保持出来なかったのに対して、図７に示すように５本すべての吸着ノズル５Ａに電子部品ＬＣを吸着してプリント基板Ｐに運び装着することができ、吸着ノズル５を使用した場合よりも電子部品ＬＣの装着速度を早くすることができ、スループットを上げることができる。

【0031】

電子部品ＬＣをすべての吸着ノズル５Ａに吸着した装着ヘッド６は部品認識カメラ１０の上方を通過する。この際部品認識カメラ１０がすべての吸着ノズル５Ａに吸着された電子部品ＬＣを一画面で一括して撮像し、この画像に基づき、電子部品ＬＣの装着ヘッド６に対する位置が認識処理される。プリント基板Ｐに電子部品ＬＣを装着する場合には、装着ヘッド６のＸＹ方向の移動及び回転体６Ｂの回転により認識された位置ずれを加味して装着プログラムに指定された位置に指定された角度で装着される。図８に示すようにノズル上下軸３１が回転体６Ｂより下方に突出して吸着ノズル５Ａに吸着された電子部品ＬＣが下降することにより装着動作がなされる。

【0032】

また、電子部品ＬＣを吸着する場合も同様に吸着ノズル５Ａが下降してテープの収納部から電子部品を取出し真空通路３７及び吸引孔３９を介した負圧により吸着が行われる。吸着ノズル５を使用した場合にも同様にノズル上下軸３１は昇降する。

【0033】

尚、本実施形態はノズル上下軸３１が自転しない即ち吸着ノズル５Ａが自転しない場合について説明したが、吸着ノズル５Ａを回転体６Ｂに対して回転可能とする場合であっても吸引孔３９を図７の位置に偏心させるように自転させて電子部品を吸着してプリント基板Ｐに装着させることができる。

【0034】

また、夫々の吸着ノズル５Ａの偏心方向を異ならせてノズル上下軸３１に取り付けるようにしてもよい。さらには吸着ノズル５Ａの偏心方向を回転体６Ｂの回転中心Ｔに吸引孔３９が近付く方向にして電子部品の吸着保持をすることも考えられる。

【0035】

また、吸引孔３９が偏心した吸着ノズル５Ａが取り付けられるのは回転する回転体でなくて、ノズル上下軸３１に相当する取付部が直線上に並ぶ装着ヘッドの場合でもよい。この場合であれば吸着ノズル５Ａの取り付けは吸引孔３９が例えば取付部の並ぶ方向に直交する方向に隣り合う取付部においては、反対方向に向くように位置させることで隣合う吸着ノズル５Ａ間の距離を離すようにすることが考えられる。

【0036】

また、本実施形態では電子部品を負圧で吸引して保持する吸着ノズルについて説明したが、これに限らず、装着ヘッドの吸着ノズルの取付部（ノズル上下軸３１）に当該吸着ノズルに形成された連結部にて取付けられる吸着ノズルの吸引孔を前記連結部より水平方向に離れた位置に設け、隣り合う吸着ノズルの吸引孔が前記ノズル取付部間（ノズル上下軸の内部通路の開口）の間隔より離間するような吸着ノズルの回転位置に前記吸着ノズルを装着ヘッドに取り付けるようにすればよい。またこの場合、負圧による吸着ノズルのみならず、何らかの部品の保持面を保持部材が有してこの保持面を装着ヘッドの保持具取付部に連結する連結部より水平方向に離れた位置に位置させて、同様にしてもよい。

【0037】

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

【符号の説明】

【0038】

１ 電子部品装着装置
５ 吸着ノズル
５Ａ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
６Ｂ 回転体
２９ 連結部
２９Ａ 連結部
３１ ノズル上下軸
３３ 開口
３７ 真空通路
３９ 吸引孔
Ｃ、ＬＣ 電子部品
Ｔ 回転中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】