特許 6983658 部品実装関連装置

(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】6983658

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】部品実装関連装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20211206BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 Z

   F16F15/08 D

   F16F15/08 E

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-551470(P2017-551470)

(86)(22)【出願日】2015年11月19日

(86)【国際出願番号】JP2015082589

(87)【国際公開番号】WO2017085840

(87)【国際公開日】20170526

【審査請求日】2018年10月19日

【審判番号】不服2020-13644(P2020-13644/J1)

【審判請求日】2020年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】城戸 隆志

【合議体】

【審判長】 平田 信勝

【審判官】 田村 嘉章

【審判官】 尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２１１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９９８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−９２５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−９７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６１４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−７２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H05K 13/00 - 13/04

F16F 15/08

B23Q 1/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品を基板へ実装するのに関連して移動体の位置決め制御を実行する装置本体と、
前記装置本体に設けられ、下面が凸曲面であるレベリングボルトと、
上面が凹曲面であり、前記レベリングボルトの前記凸曲面を前記凹曲面で受けるレベリングシートと、
を備え、
前記レベリングシートは、該レベリングシートの上面及び下面ではなく上下面の間に、ゴムマトリクス中に磁性粉が分散した平板状のゴム磁石シートを有し、
前記ゴム磁石シートは、前記レベリングボルトが貫通する貫通穴を有しておらず、
前記レベリングボルトと前記レベリングシートの下面とは非接触である、
部品実装関連装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品実装関連装置及びその設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、部品供給装置から供給される部品を移動体（例えばＸＹロボット）に備えられたノズルに吸着し、その移動体を移動することによりノズルに吸着された部品を基板の所定位置へ運び、その所定位置に部品を実装する部品実装装置が知られている。こうした部品実装装置は、レベリングボルトを有しており、レベリングボルトの下端は、部品実装装置を設置する床面に敷かれた鋼製のレベリングシートに載置される。部品実装装置は、部品実装作業の実施時、移動体の移動に起因して部品実装装置が振動する。このとき、部品実装装置は、レベリングボルト及びレベリングシートを介して一体的に繋がった状態となるため、床に装置の振動が伝達される。特許文献１には、レベリングシートと床との間にゴムシートを敷けば、ゴムシートの弾性変形によって床に伝達される振動エネルギーが減少させられると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−２１４８８７号公報（段落０００２及び０００３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、レベリングシートと床との間にゴムシートを敷く構成は、簡単かつ安価に実現できるものの、特許文献１で指摘されているように、場合によっては固有振動数が加振周波数に近くなって共振状態が発生し、振幅が大きくなってしまうことがあった。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、部品実装関連装置そのものの振動を簡単かつ安価に抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の部品実装関連装置は、
部品を基板へ実装するのに関連して移動体の位置決め制御を実行する装置本体と、
前記装置本体に設けられ、下面が凸曲面であるレベリングボルトと、
上面が凹曲面であり、前記レベリングボルトの前記凸曲面を前記凹曲面で受けるレベリングシートと、
を備え、
前記レベリングシートは、該レベリングシートの上面、下面及び上下面の間の少なくとも１箇所に、ゴムマトリクス中に磁性粉が分散したゴム磁石シートを有する、
ものである。

【0007】

この部品実装関連装置は、レベリングシートの上面、下面及び上下面の間の少なくとも１箇所に、ゴムマトリクス中に磁性粉が分散したゴム磁石シート（マグネットシートともいう）を有する。このゴム磁石シートの存在により、装置本体の振動周波数の強度が非常に小さくなり、振動をきわめて効果的に抑制することができる。特に、装置本体から床へ伝達される振動を抑制するだけでなく、装置本体そのものの振動を抑制することができる点で画期的である。この点は、下面が凸曲面であるレベリングボルトと、そのレベリングボルトの凸曲面を受ける凹曲面を有するレベリングシートという構成に、ゴム磁石シートを組み合わせたことによって得られた効果である。このように、本発明の部品実装関連装置によれば、部品実装関連装置そのものの振動を簡単かつ安価に抑制することができる。

【0008】

なお、ゴム磁石シートの代わりにゴムシートを用いた場合には、移動体の移動に伴って生じる装置本体の振動周波数は低くなるものの強度が大きくなり、装置本体そのものの振動を抑制することができない。

【0009】

ここで、部品を基板へ実装するのに関連して移動体の位置決め制御を実行する装置本体としては、例えば、部品実装装置、接着剤塗布装置、フラックス塗布装置などが挙げられる。

【0010】

本発明の部品実装関連装置において、前記装置本体は、機台振動補償を実行することなく位置決め制御を実行可能なものとしてもよい。上述したように、本発明によれば、装置本体そのものの振動を抑制することができるため、機台振動補償を実行することなく位置決め制御を実行したとしても、高い精度で部品を実装することができる。しかも、目標偏差に到達するまでの時間は、機台振動補償を実行したときに比べて短くすることができる。

【0011】

本発明の部品実装関連装置において、前記装置本体は、部品供給部から部品を前記移動体上に採取し、前記移動体を移動させることにより前記部品を前記基板の所定位置まで運び、前記部品を前記所定位置に実装するものとしてもよい。この種の部品実装装置は、移動体の位置決め制御において高い精度が要求されるため、本発明を適用する意義が高い。

【0012】

本発明の部品実装関連装置の設置方法は、
部品を基板へ実装するのに関連して移動体の位置決め制御を実行する装置本体と、前記装置本体に設けられ、下面が凸曲面であるレベリングボルトと、上面が凹曲面であり、前記レベリングボルトの前記凸曲面を前記凹曲面で受けるレベリングシートと、を備えた部品実装関連装置を床面に設置する部品実装関連装置の設置方法であって、
前記レベリングシートの上面、下面及び上下面の間の少なくとも１箇所にゴム磁石シートを配置した後、前記装置本体の前記レベリングボルトを前記レベリングシートに載せる、
ものである。

【0013】

この部品実装関連装置の設置方法では、レベリングシートの上面、下面及び上下面の間の少なくとも１箇所にゴム磁石シートを配置した後、装置本体のレベリングボルトをレベリングシートに載せる。このゴム磁石シートの存在により、装置本体の振動周波数の強度が非常に小さくなり、振動をきわめて効果的に抑制することができる。特に、装置本体から床へ伝達される振動を抑制するだけでなく、装置本体そのものの振動を抑制することができる点で画期的である。このように、本発明の部品実装関連装置の設置方法によれば、部品実装関連装置そのものの振動を簡単かつ安価に抑制することができる。

【0014】

本発明の部品実装関連装置の設置方法において、前記装置本体は、機台振動補償を実行することなく位置決め制御を実行可能なものとしてもよい。上述したように、本発明によれば、装置本体そのものの振動を抑制することができるため、機台振動補償を実行することなく位置決め制御を実行したとしても、高い精度で部品を実装することができる。しかも、目標偏差に到達するまでの時間は、機台振動補償を実行したときに比べて短くすることができる。

【0015】

本発明の部品実装関連装置の設定方法において、前記装置本体は、部品供給部から部品を前記移動体上に採取し、前記移動体を移動させることにより前記部品を前記基板の所定位置まで運び、前記部品を前記所定位置に実装する部品実装装置としてもよい。この種の部品実装装置は、移動体の位置決め制御において高い精度が要求されるため、本発明を適用する意義が高い。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】部品実装装置１の構成図。

【図2】支持脚６０の部分断面図。

【図3】モーダル試験結果を示すグラフ。

【図4】位置決め波形を示すグラフ。

【図5】他の実施形態の支持脚の部分断面図。

【図6】他の実施形態の支持脚の部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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は部品実装装置１の構成図、図２は支持脚６０の部分断面図、図３はモーダル試験結果を示すグラフ、図４は位置決め波形を示すグラフである。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

【0018】

部品実装装置１は、装置本体１０と、支持脚６０とを備える。

【0019】

装置本体１０は、その外観としては、図１に示すように、機台１１と、機台１１に支持されたフレーム１２とにより構成されている。フレーム１２の下段部には、支持台１４が設けられている。また、装置本体１０は、部品供給装置２０と、基板搬送装置３０と、ヘッド４０と、ＸＹロボット５０と、装置全体をコントロールする制御装置５８とを備える。

【0020】

部品供給装置２０は、支持台１４に左右方向（Ｘ軸方向）に並ぶように複数整列配置される。この部品供給装置２０は、部品が所定ピッチで収容されたキャリアテープを、ヘッド４０（ノズル４２）がピックアップ可能な部品供給位置まで送り出すテープフィーダである。なお、キャリアテープは、長手方向に所定ピッチでキャビティー（凹部）が形成されたボトムテープと、各キャビティーにそれぞれ部品が収容された状態でボトムテープの上面に貼り付けられたトップフィルムとからなる。

【0021】

基板搬送装置３０は、図１に示すように、本実施形態では、２つの基板搬送路が設けられたデュアルレーン方式の搬送装置として構成されており、支持台１４における前後方向（Ｙ軸方向）中央部に設置されている。基板搬送装置３０は、ベルトコンベア装置３２を備えており、ベルトコンベア装置３２の駆動により基板Ｓを図１の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。また、基板搬送装置３０の基板搬送方向（Ｘ軸方向）中央部には、図示しない昇降装置により昇降可能なバックアッププレート３４が設けられている。バックアッププレート３４の上面には、複数のピン３６が設けられている。基板搬送装置３０によりバックアッププレート３４の上方に基板Ｓが搬送されると、バックアッププレート３４を上昇させることで基板Ｓを裏面側からピン３６によりバックアップする。

【0022】

ヘッド４０は、ＸＹロボット５０によりＸＹ平面上の任意の位置に移動可能な移動体である。このヘッド４０は、部品供給装置２０により供給された部品をノズル４２に吸着させて基板搬送装置３０により搬送された基板Ｓ上へ実装する。

【0023】

ＸＹロボット５０は、図１に示すように、フレーム１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール５１と、左右一対のＹ軸ガイドレール５１に架け渡された状態でＹ軸ガイドレール５１に沿って移動が可能な長尺状のＹ軸スライダ５２と、Ｙ軸スライダ５２の下面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール５３と、Ｘ軸ガイドレール５３に沿って移動が可能なＸ軸スライダ５４とを備える。Ｘ軸スライダ５４にはヘッド４０が取り付けられている。ＸＹロボット５０は、制御装置５８に駆動制御されることにより、ＸＹ平面上の任意の位置にヘッド４０を移動可能である。

【0024】

制御装置５８は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロプロセッサとして構成されており、部品供給装置２０から供給された部品を基板Ｓへ実装するのに関連してＸＹロボット５０の位置決め制御を実行する。

【0025】

支持脚６０は、コンクリート床の表面に樹脂コートを施した床面Ｆに装置本体１０を設置するためのものである。この支持脚６０は、レベリングボルト６２と、レベリングシート６４と、ゴム磁石シート６６とを備えている。

【0026】

レベリングボルト６２は、金属製（例えばステンレス製）であり、装置本体１０の機台１１の下面四隅から下方に突出するように設けられている。このレベリングボルト６２は、図２に示すように段差付きのボルトであり、上段に比べて下段が太く形成され、下段の下面が凸曲面６２ａになっている。このレベリングボルト６２は、機台１１の底板に螺合され、その螺合量（ねじ込み量）を調整することにより装置本体１０の床面からの高さを調整したり装置本体１０を水平に支持したりすることができる。

【0027】

レベリングシート６４は、金属製（例えばステンレス製）の円板状部材であり、上面が凹曲面６４ａになっていてこの凹曲面６４ａでレベリングボルト６２の凸曲面６２ａを受けるようになっている。そのため、レベリングボルト６２の凸曲面６２ａは、レベリングシート６４の凹曲面６４ａと接触しつつ変位可能となっている。

【0028】

ゴム磁石シート６６は、ゴムマトリクス中に磁性粉が分散した円板状のシートであり、レベリングシート６４の下面つまりレベリングシート６４と床面Ｆとの間に配置されている。本実施形態では、ゴム磁石シート６６として、ダイソージャパン（ＤＡＩＳＯ ＪＡＰＡＮ、（株）大創産業）が販売している「Ａ４ ＭＡＧＮＥＴ ＳＨＥＥＴ マグネットシート」を使用した。ゴム磁石シート６６の厚さは、１〜２ｍｍ程度である。

【0029】

次に、部品実装装置１を床面Ｆに設置する方法について説明する。まず、下面にゴム磁石シート６６を貼り付けたレベリングシート６４を床面Ｆの所定の４箇所に配置する。あるいは、所定の４箇所にゴム磁石シート６６を配置し、そのゴム磁石シート６６の上にレベリングシート６４を載せる。その後、装置本体１０のレベリングボルト６２の凸曲面６２ａをレベリングシート６４の凹曲面６４ａに載せる。これにより、部品実装装置１の床面Ｆへの設置が完了する。

【0030】

次に、装置本体１０の制御装置５８が、図示しない管理コンピュータから提供される生産ジョブに基づいて基板Ｓへ部品を実装する動作について説明する。まず、制御装置５８は、ヘッド４０のノズル４２に部品供給装置２０から供給される部品を採取させる。具体的には、制御装置５８は、ＸＹロボット５０を制御してノズル４２を所望の部品の部品供給位置の真上に移動させる。次に、制御装置５８は、図示しないＺ軸モータ及びノズル４２の圧力調整装置を制御し、ノズル４２を下降させると共にそのノズル４２へ負圧が供給されるようにする。これにより、ノズル４２の先端部に所望の部品が吸着される。その後、制御装置５８は、ノズル４２を上昇させ、ＸＹロボット５０を制御して、ノズル４２の先端に吸着された部品を基板Ｓの所定位置の上方まで運ぶ（位置決め制御）。そして、その所定位置で、制御装置５８は、ノズル４２を下降させ、そのノズル４２へ大気圧が供給されるように制御する。これにより、ノズル４２に吸着されていた部品が離間して基板Ｓの所定位置に実装される。基板Ｓに実装すべき他の部品についても、同様にして基板Ｓ上に実装していく。また、制御装置５８は、オペレータによるスイッチ操作により機台補償制御の有効・無効を切替可能となっている。機台補償制御は、本実施形態では特許第４８４０９８７号公報の実施例１のフィルタＫ（ｓ）を使用する制御であり、位置決め制御の実行時に残留振動の軽減や移動時間の短縮を実現することができる。

【0031】

次に、装置の固有振動を調査するための試験であるモーダル試験について説明する。試験対象として、本実施形態の部品実装装置１と、部品実装装置１の支持脚６０のゴム磁石シート６６を省略したもの（比較形態１）と、部品実装装置１の支持脚６０のゴム磁石シート６６の代わりに磁性粉を含まない高減衰ゴムシート（モーダル試験倉敷加工（株）製の防振ゴムシート）を用いたもの（比較形態２）を用意した。モーダル試験の結果を図３に示す。図３中、黒丸が機台振動を表す点である。機台振動は、この種の部品実装装置の駆動反力によって装置そのものが足元から振動してしまう現象であり、装置が持つ固有振動の中で最も低周波領域の振動であり、高速性能を阻害する要因として占める割合が大きいものである。図３からわかるように、ゴム磁石シートや高減衰ゴムシートを用いなかった比較形態１と比べて、高減衰ゴムシートを用いた比較形態２では、機台振動の周波数は下がったものの、振動強度が大きくなった（減衰が小さくなった）。一方、ゴム磁石シート６６を用いた本実施形態では、機台振動の周波数がはっきりと特定できないほど減衰が高まった。

【0032】

次に、位置決め波形の測定について説明する。測定対象として、本実施形態の部品実装装置１と、部品実装装置１の支持脚６０のゴム磁石シート６６を省略したもの（比較形態１）を用意した。本実施形態については、機台補償制御を無効にした状態で位置決め制御を実行して位置決め波形を測定した。比較形態１については、機台補償制御を無効にした状態で位置決め制御を実行して位置決め波形を測定したほか（比較形態１−１）、機台補償制御を有効にした状態でも位置決め波形を測定した（比較形態１−２）。その結果を図４に示す。図４は、位置決め終端（偏差ゼロ）における波形を示す。図４からわかるように、ゴム磁石シートなしで機台補償制御を無効にした比較形態１−１では、位置決め終端で振動的になったが、ゴム磁石シートなしで機台補償制御を有効にした比較形態１−２では、位置決め終端で振動の減衰がみられた。一方、ゴム磁石シートありで機台補償制御を無効にした本実施形態では、比較形態１−２と同程度の振動の減衰がみられた。更に、目標偏差を２０［パルス］とすると、目標到達までの時間は、比較形態１−２と比べて本実施形態では約５０［サンプルカウント］短縮できることがわかった。このため、本実施形態によれば、比較形態１−２と比べて部品の装着精度を犠牲にすることなく装置のタクトを向上させることが可能であるといえる。

【0033】

以上説明した部品実装装置１によれば、ゴム磁石シート６６の存在により、装置本体１０の振動周波数の強度が非常に小さくなり、振動をきわめて効果的に抑制することができる。特に、装置本体１０から床へ伝達される振動を抑制するだけでなく、装置本体１０そのものの振動を抑制することができる。この点は、下面が凸曲面６２ａであるレベリングボルト６２と、その凸曲面６２ａを受ける凹曲面６４ａを有するレベリングシート６４という構成に、ゴム磁石シート６６を組み合わせたことによって得られた効果である。このように、本実施形態の部品実装装置１によれば、装置本体１０そのものの振動を簡単かつ安価に抑制することができる。

【0034】

従来から、除振台のように外部からの振動を除振台上の構造物に伝えないとか除振台上の振動源の振動を外部に伝えないことを目的とする製品や技術は多数存在した（例えば特開２００６−１９９８１４号公報など）。これに対して、本実施形態では、装置本体１０（振動源）そのものの振動を抑制することができる点で画期的である。

【0035】

また、本実施形態によれば、装置本体１０そのものの振動を抑制することができるため、機台振動補償を実行することなく位置決め制御を実行したとしても、高い精度で部品を実装することができる。しかも、目標偏差に到達するまでの時間は、機台振動補償を実行したときに比べて短くすることができる。

【0036】

更に、この種の部品実装装置１は、ノズル４２が搭載されたヘッド４０の位置決め制御において高い精度が要求されるため、本発明を適用する意義が高い。

【0037】

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。

【0038】

例えば、上述した実施形態では、レベリングシート６４の下面にゴム磁石シート６６を配置したが、図５に示すようにレベリングシート６４の凹曲面６４ａにゴム磁石シート１６６を配置してもよい。この場合、ゴム磁石シート１６６は、レベリングボルト６２とレベリングシート６４との間に挟まれた状態となる。また、図６に示すようにレベリングシート２６４の上下面の間にゴム磁石シート２６６を配置してもよい。図５や図６の場合も、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

【0039】

上述した実施形態では、ゴム磁石シート６６として、ダイソージャパンが販売しているＡ４マグネットシートを例示したが、それ以外のものを使用してもよい。例えば、特開２００６−１９９８１４号公報に開示されているゴム磁石シート、詳しくは、ゴム成分からなるマトリクス中にフェライト磁性粉又は希土類磁性粉を分散させることにより得られるゴム磁石シートなどを使用してもよい。

【0040】

上述した実施形態では、装置本体１０は、部品供給装置２０から部品を移動体であるヘッド４０上に採取し、そのヘッド４０を移動させることにより部品を基板Ｓの所定位置まで運び、部品を所定位置に実装するものとしたが、部品を基板Ｓへ実装するのに関連して移動体の位置決め制御を実行するものであればどのようなものでもよい。例えば、移動体に搭載された部品固定用の接着剤（あるいはフラックス）を基板Ｓの所定位置へ塗布するものであってもよい。

【0041】

上述した実施形態では、制御装置５８として機台補償制御を実行可能なものを用いたが、機台補償制御を実行不能な制御装置を用いてもよい。機台補償制御を実行しなくても装置本体１０そのものの振動を抑制することができるからである。

【0042】

上述した実施形態では、レベリングシート６４の凹曲面６４ａにレベリングボルト６２の凸曲面６２ａを接触させるようにしたが、この構造をベースにしてユニバーサルジョイントやボールジョイントを構成してもよい。

【0043】

上述した実施形態では、レベリングボルト６２とレベリングシート６４とが一体化されていないものを例示したが、レベリングボルト６２の凸曲面６２ａがレベリングシート６４の凹曲面６４ａと接触しつつ変位可能な状態を維持できるのであれば、両者を一体化しても構わない。

【0044】

上述した実施形態では、ゴム磁石シート６６を１層だけ設けたが、２層以上設けてもよい。また、ゴム磁石シート６６は滑り止めシートと重ねて併用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、例えば部品実装装置、接着剤塗布装置、フラックス塗布装置などに利用可能である。

【符号の説明】

【0046】

１ 部品実装装置、１０ 装置本体、１１ 機台、１２ フレーム、１４ 支持台、２０ 部品供給装置、３０ 基板搬送装置、３２ ベルトコンベア装置、３４ バックアッププレート、３６ ピン、４０ ヘッド、４２ ノズル、５０ ＸＹロボット、５１ Ｙ軸ガイドレール、５２ Ｙ軸スライダ、５３ Ｘ軸ガイドレール、５４ Ｘ軸スライダ、５８ 制御装置、６０ 支持脚、６２ レベリングボルト、６２ａ 凸曲面、６４，２６４ レベリングシート、６４ａ 凹曲面、６６，１６６，２６６ ゴム磁石シート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】