特許 7369007 実装機及び実装方法

(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】

(24)【登録日】2023-10-17

(45)【発行日】2023-10-25

(54)【発明の名称】実装機及び実装方法

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/02 20060101AFI20231018BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20231018BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20231018BHJP

【ＦＩ】

B23P19/02 R

H05K13/04 A

B25J13/00 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019194842

(22)【出願日】2019-10-28

(65)【公開番号】P2021065995

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-07-01

(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】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100162237

【弁理士】

【氏名又は名称】深津 泰隆

(74)【代理人】

【識別番号】100191433

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 友希

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 陽介

(72)【発明者】

【氏名】村山 翔

【審査官】須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６０７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２６９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０６２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１５２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２０７７５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １９／０２

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｂ２５Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を被対象物に実装する実装機であって、
前記対象物を保持又は離隔する保持具と、
前記保持具が装着され、前記保持具に対して上下方向の往復移動と上下方向周りの回転移動を行わせる駆動ヘッドと、
前記駆動ヘッドを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物を保持させた状態の前記保持具に対して前記往復移動を前記駆動ヘッドで行わせ、前記対象物を前記被対象物に押し付けると共に前記対象物を前記保持具から離隔させることによって、前記対象物を前記被対象物に実装する実装処理と、
前記対象物が離隔した状態の前記保持具に対して前記回転移動と前記往復移動とを前記駆動ヘッドで行わせることによって、前記回転移動が完了した状態の前記保持具を前記対象物に押し付ける押付処理と、を実行する実装機。

【請求項2】

前記制御部は、前記押付処理を繰り返す請求項１に記載の実装機。

【請求項3】

対象物を被対象物に実装する実装機であって、
前記対象物を保持又は離隔する保持具と、
前記保持具が装着され、前記保持具に対して上下方向の往復移動と上下方向周りの回転移動を行わせる駆動ヘッドと、
前記駆動ヘッドを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物を保持させた状態の前記保持具に対して前記往復移動を前記駆動ヘッドで行わせ、前記対象物を前記被対象物に押し付けると共に前記対象物を前記保持具から離隔させることによって、前記対象物を前記被対象物に実装する実装処理と、
前記対象物が離隔した状態の前記保持具に対して前記回転移動と前記往復移動とを前記駆動ヘッドで行わせることによって、前記回転移動が完了した状態の前記保持具を前記対象物に押し付ける押付処理と、を実行し、
前記保持具の上下方向周りの外形は、前記押付処理を繰り返す毎に前記対象物の上下方向周りの外形と一致して重なる実装機。

【請求項4】

前記制御部は、前記押付処理を繰り返す毎に、前記保持具に対する前記回転移動を一定の回転角度まで行う請求項２又は請求項３に記載の実装機。

【請求項5】

前記制御部は、前記保持具が一周するに応じて、前記押付処理の繰り返しを終了する請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載の実装機。

【請求項6】

前記対象物又は前記被対象物に設けられ、前記対象物が前記被対象物に押し付けられることによって、前記対象物と前記被対象物との間を満たす接着剤を備える請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の実装機。

【請求項7】

前記保持具の上下方向周りの外形は、前記保持具が前記対象物に押し付けられる際に、前記対象物の上下方向周りの外形と一致して重なる請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の実装機。

【請求項8】

実装機が備える駆動ヘッドに装着される保持具で対象物を被対象物に実装する実装方法であって、
前記対象物を保持させた状態の前記保持具に対して上下方向の往復移動を前記駆動ヘッドで行わせ、前記対象物を前記被対象物に押し付けると共に前記対象物を前記保持具から離隔させることによって、前記対象物を前記被対象物に実装する実装工程と、
前記対象物が離隔した状態の前記保持具に対して上下方向周りの回転移動と前記往復移動とを前記駆動ヘッドで行わせることによって、前記回転移動が完了した状態の前記保持具を前記対象物に押し付ける押付工程と、を備える実装方法。

【請求項9】

対象物を被対象物に実装する実装機であって、
前記対象物を保持又は離隔する保持具と、
前記保持具の中心軸が回転駆動の回転軸と同軸に前記保持具が装着される駆動ヘッドと、
前記駆動ヘッドを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記保持具に保持させた前記対象物を前記被対象物の実装位置に仮実装する仮実装処理と、
前記駆動ヘッドを、前記実装位置において前記対象物から前記保持具を離隔させた状態で、前記回転軸を中心として所定角度回転させた後に降下させて、前記保持具を仮実装させた前記対象物に押し付ける押付処理と、を実行する実装機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、対象物を被対象物に実装する実装機及び実装方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、上記の実装機及び実装方法に関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の技術は、リフロー炉から電子部品装着装置にプリント基板を搬送し、この電子部品装着装置において、シールドケースにケースキャップを取り付ける。即ち、吸着ノズルは部品供給ユニットからケースキャップの上壁の中央位置を真空吸着して取り出し、基板認識カメラがプリント基板に固定されたシールドケースの対角の位置にある角部をそれぞれ撮像する。そして、基板認識カメラで撮像された画像を認識処理装置が認識処理してシールドケースの位置を認識し、認識処理装置による認識結果に基づいて、ＸＹステージのＸ軸駆動モータ、Ｙ軸モータ及び吸着ノズルのθ軸駆動モータを補正移動させて、確実に前記ケースキャップを前記シールドケースに取り付ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－４８１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

対象物を被対象物に実装する実装機において、更に好適に対象物を被対象物に実装することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書は、対象物を被対象物に実装する実装機であって、対象物を保持又は離隔する保持具と、保持具が装着され、保持具に対して上下方向の往復移動と上下方向周りの回転移動を行わせる駆動ヘッドと、駆動ヘッドを制御する制御部と、を備え、制御部は、対象物を保持させた状態の保持具に対して往復移動を駆動ヘッドで行わせ、対象物を被対象物に押し付けると共に対象物を保持具から離隔させることによって、対象物を被対象物に実装する実装処理と、対象物が離隔した状態の保持具に対して回転移動と往復移動とを駆動ヘッドで行わせることによって、回転移動が完了した状態の保持具を対象物に押し付ける押付処理と、を実行する実装機を、開示する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、対象物を被対象物に実装する実装機において、更に好適に対象物を被対象物に実装する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の実装機が表された斜視図である。

【図2】同実装機の制御構成を説明するための図である。

【図3】カバーをレンズに実装する実装方法を説明するための模式図である。

【図4】同実装方法を実現するためのフローチャート図である。

【図5】カバーをレンズに実装する工程を説明するための模式図である。

【図6】カバーをレンズに実装する工程を説明するための模式図である。

【図7】カバーをレンズに実装する工程を説明するための模式図である。

【図8】カバーをレンズに実装する工程を説明するための模式図である。

【図9】カバーが実装された状態のレンズが表された平面図である。

【図10】図９の線Ｉ－Ｉで切断した断面が模式的に表された図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。但し、図面では、構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。更に、図面において、符号Ｄ１は、左右方向であるＸ軸方向を示している。符号Ｄ２は、前後方向であるＹ軸方向を示している。符号Ｄ３は、上下方向であるＺ軸方向を示している。

【0009】

図１に表されるように、本実施形態では、２個の実装機１６ａ，１６ｂが、共通ベース１４上に隣接して並んだ状態で設置されている。Ｘ軸方向Ｄ１は、実装機１６が隣接して並んだ方向である。Ｙ軸方向Ｄ２は、Ｘ軸方向Ｄ１と直交する水平方向である。Ｚ軸方向Ｄ３は、Ｘ軸方向Ｄ１、及びＹ軸方向Ｄ２の両方、つまり水平面に対して直交する方向である。従って、Ｘ軸方向Ｄ１、Ｙ軸方向Ｄ２、及びＺ軸方向Ｄ３は、互いに直交している。

【0010】

各実装機１６ａ，１６ｂは、同じ構成である。以下、各実装機１６ａ，１６ｂを、区別せず総称する場合には、実装機１６と表記する。実装機１６は、実装機本体２０、搬送装置２２、移動装置２４、供給装置２６、及び実装ヘッド２８等を備えている。実装機１６は、搬送装置２２により搬送される、不図示の回路基板上のレンズ１００（図３等）に対し、カバー２００（図３等）を実装する作業を実施するものである。尚、回路基板には、例えば、プリント基板等がある。

【0011】

実装機本体２０は、フレーム部３０及びビーム部３２を有している。ビーム部３２は、フレーム部３０の上方に架け渡されている。尚、フレーム部３０の前方側の端部には、テープフィーダ支持台７７が設けられている。

【0012】

搬送装置２２は、２個のコンベア装置４０，４２、及び基板保持装置４８（図２）を備えている。各コンベア装置４０，４２は、Ｘ軸方向Ｄ１に延び、互いに平行にフレーム部３０に設けられている。各コンベア装置４０，４２は、コンベア用モータ４６（図２）を駆動部等として、各コンベア装置４０，４２に支持される回路基板をＸ軸方向Ｄ１に搬送する。基板保持装置４８（図２）は、搬送された回路基板を所定の位置において、押し上げて固定する。

【0013】

移動装置２４は、不図示の、Ｙ軸方向スライド機構、及びＸ軸方向スライド機構等を備えている。Ｙ軸方向スライド機構は、不図示の、Ｙ軸方向Ｄ２に延びる１対のガイドレール、スライダ、及びＹ軸モータ６２（図２）等を有している。ガイドレールは、ビーム部３２に固定されている。スライダは、Ｙ軸モータ６２（図２）の駆動に応じて、ガイドレールに案内されて、Ｙ軸方向Ｄ２の任意の位置に移動する。同様にして、Ｘ軸方向スライド機構は、不図示の、Ｘ軸方向Ｄ１に延びる１対のガイドレール、スライダ、及びＸ軸モータ６４（図２）等を有している。Ｘ軸方向スライド機構のガイドレールは、Ｙ軸方向スライド機構のスライダに固定されている。Ｘ軸方向スライド機構のスライダは、Ｘ軸モータ６４（図２）の駆動に応じて、ガイドレールに案内されて、Ｘ軸方向Ｄ１の任意の位置に移動する。Ｘ軸方向スライド機構のスライダには、実装ヘッド２８が固定されている。実装ヘッド２８は、カバー２００（図３等）を吸着してレンズ１００（図３等）に実装するものである。

【0014】

供給装置２６は、フィーダ型の供給装置であり、フレーム部３０の前方側の端部に設けられている。供給装置２６は、複数のテープフィーダ７０を有している。テープフィーダ７０は、テープフィーダ支持台７７に支持されている。テープフィーダ７０は、送出装置７８（図２）等の駆動に応じ、リール７２に巻き付けられたテープ化部品を引き出しつつ開封することによって、電子部品等をテープフィーダ７０の下流側に送り出して供給する。尚、上記のカバー２００（図３等）は、テープフィーダ７０で供給されてもよいし、不図示のばら部品供給装置又はトレイ型部品供給装置等で供給されてもよい。

【0015】

実装ヘッド２８は、１個の吸着ノズル軸（不図示）、正負圧供給装置５２（図２）、ノズル昇降装置５４（図２）、及びノズル回転装置５６等を備えている。吸着ノズル軸は、ＸＹ平面（水平面）における形状が略円形形状である実装ヘッド２８の軸に対して、平行に配置されている。吸着ノズル軸の下方には、吸着ノズルホルダ９９（図５乃至図８）が固定されている。吸着ノズルホルダ９９（図５乃至図８）は、吸着ノズル５０（図５乃至図８）を着脱可能に保持する。また、実装ヘッド２８には、正負圧供給装置５２から負圧エアと正圧エアとが供給される供給路が形成されている。これにより、実装ヘッド２８は、負圧エアが供給されることによって、吸着ノズル５０（図５及び図６）にてカバー２００（図５及び図６）を吸着で保持し、僅かな正圧エアが供給されることによって、保持しているカバー２００（図７及び図８）を離隔することができる。

【0016】

ノズル昇降装置５４は、上下方向つまりＺ軸方向Ｄ３で、吸着ノズル軸を昇降させることによって、吸着ノズル５０（図５乃至図８）の上下方向の往復移動を行う。更に、ノズル回転装置５６は、吸着ノズル軸を、その軸心回りに自転させることによって、吸着ノズル５０（図５乃至図８）の上下方向周りの回転移動を行う。これにより、吸着ノズル５０（図５及び図６）は、保持するカバー２００（図５及び図６）の上下方向の位置、及びカバー２００（図５及び図６）の保持姿勢を変更することができる。

【0017】

図２を用いて、実装機１６の制御システム構成について説明する。実装機１６は、上記した構成の他に、制御装置１４０等を備えている。制御装置１４０は、ＣＰＵ１４１、ＲＡＭ１４２、及びＲＯＭ１４３等を有している。ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４３に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、電気的に接続されている各部を制御する。ここで、各部とは、搬送装置２２、移動装置２４、実装ヘッド２８、及び供給装置２６等である。ＲＡＭ１４２は、ＣＰＵ１４１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。ＲＯＭ１４３には、制御プログラム、及び各種のデータ等が記憶されている。

【0018】

搬送装置２２は、上記した構成の他に、コンベア用モータ４６を駆動する駆動回路１３２、及び基板保持装置４８を駆動する駆動回路１３３等を有している。移動装置２４は、上記した構成の他に、Ｘ軸モータ６４を駆動する駆動回路１３４、及びＹ軸モータ６２を駆動する駆動回路１３５等を有している。

【0019】

実装ヘッド２８は、上記した構成の他に、正負圧供給装置５２を駆動する駆動回路１３６、ノズル昇降装置５４を駆動する駆動回路１３７、及びノズル回転装置５６を駆動する駆動回路１３８等を有している。供給装置２６は、上記した構成の他に、送出装置７８を駆動する駆動回路１３１等を有している。

【0020】

このような制御システム構成によって、実装機１６では、サーボ制御が行われている。サーボ制御では、制御装置１４０がコントローラとして機能し、各駆動回路１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，１３８がサーボアンプとして機能する。よって、コンベア用モータ４６、Ｙ軸モータ６２、及びＸ軸モータ６４には、サーボモータが使用されている。更に、基板保持装置４８、正負圧供給装置５２、ノズル昇降装置５４、ノズル回転装置５６、及び送出装置７８では、サーボモータが、サーボ制御の駆動部及び検出部として使用されている。

【0021】

従って、実装機１６は、Ｙ軸モータ６２、Ｘ軸モータ６４、及びノズル昇降装置５４の駆動部等で構成される多軸の動作をサーボ制御することによって、カバー２００（図３等）の実装をレンズ１００（図３等）に対して行っている。

【0022】

図３に表されるように、レンズ１００は、筐体１０２、マウント１０４、及びレンズ面１０６等を有している。筐体１０２は、直方体の形状をなし、その上面中央において、マウント１０４が突き出している。マウント１０４は、円柱状をなし、その上面凹部において、レンズ面１０６が設けられている。

【0023】

カバー２００は、カバー本体２０２、フィルター２０４、及び鍔部２０６等を有している。カバー本体２０２は、円環状をなし、その平面視の外形（上下方向周りの外形）が円形である。カバー本体２０２の上面には、無色透明のフィルター２０４が設けられている。これにより、カバー本体２０２の円形空洞部は、その上側がフィルター２０４で塞がれている。カバー本体２０２の外周縁側には、鍔部２０６が設けられている。尚、フィルター２０４の下面には、そのカバー本体２０２近傍において、接着剤３００（図１０）が塗布されている。

【0024】

カバー２００がレンズ１００に実装される際は、レンズ１００の円柱状のマウント１０４に対して、カバー本体２０２の円形空洞部がその下側から押し込まれる。これにより、レンズ１００のレンズ面１０６は、カバー２００のフィルター２０４に覆われる。

【0025】

図４のフローチャートで表される装着方法１０の制御プログラムは、制御装置１４０のＲＯＭ１４３に記憶されており、実装機１６においてカバー２００がレンズ１００に実装される際、制御装置１４０のＣＰＵ１４１により実行される。以下、図４のフローチャートで表される制御プログラムを、図５乃至図１０に表される具体例を参照しながら説明する。装着方法１０が実行されると、先ず、準備処理Ｓ１０が行われる。

【0026】

準備処理Ｓ１０では、回路基板が、コンベア装置４０，４２により所定の位置まで搬送され、基板保持装置４８により固定される。更に、移動装置２４が、実装ヘッド２８を供給装置２６まで移動させる。次に、吸着ノズル５０が、供給装置２６の供給位置まで下降し、カバー２００を吸着して保持する。その後、吸着ノズル５０は、上昇する。次に、移動装置２４が、実装ヘッド２８を、回路基板上のレンズ１００の実装位置（マウント１０４）の上方まで移動させる。

【0027】

これによって、図５に表されるように、カバー２００を保持した状態の吸着ノズル５０が、レンズ１００のマウント１０４の上方に位置する。その際、吸着ノズル軸（つまり、吸着ノズルホルダ９９）の中心線ＡＸは、吸着ノズル５０の中心軸と、吸着ノズル５０の回転移動の回転軸とに一致する。

【0028】

組付処理Ｓ１２では、図６に表されるように、カバー２００を保持した状態の吸着ノズル５０が、レンズ１００のマウント１０４の近傍位置まで下降し、レンズ１００に対してカバー２００を下方向ＡＲ１へ押し付ける。これにより、レンズ１００の円柱状のマウント１０４には、カバー本体２０２の円形空洞部が押し込まれる。その後、吸着ノズル５０は、図７に表されるように、カバー２００を離隔する。更に、吸着ノズル５０は、レンズ１００のマウント１０４の近傍位置から上昇して、上方向ＡＲ２へ移動する。

【0029】

押付処理Ｓ１４では、図８に表されるように、カバー２００が離隔した状態の吸着ノズル５０が、平面視で時計回りの回転移動を行う。吸着ノズル５０の回転移動は、吸着ノズル軸（つまり、吸着ノズルホルダ９９）の中心線ＡＸを回転中心とし、図９に表されるように、９０度の回転角度θまで行われる。その後、図６に表されるように、吸着ノズル５０は、レンズ１００のマウント１０４の近傍位置まで下降し、カバー２００を下方向ＡＲ１へ（つまり、レンズ１００に）押し付ける。そして、吸着ノズル５０は、図７に表されるように、レンズ１００のマウント１０４の近傍位置から上昇して、上方向ＡＲ２へ移動する。

【0030】

尚、吸着ノズル５０は、円柱状である。従って、カバー２００を保持し又は押し付ける吸着ノズル５０の下面の外形（つまり、吸着ノズル５０の上下方向周りの外形）は、カバー本体２０２の上下方向周りの外形と同じ、円形である。この点、吸着ノズル５０は、その下面の外形（円形）が、カバー本体２０２の上下方向周りの外形（円形）と一致して重なるように、組付処理Ｓ１２でカバー２００を保持し、組付処理Ｓ１２及び押付処理Ｓ１４でカバー２００を押し付ける。

【0031】

Ｓ１６の判定処理は、吸着ノズル５０の回転移動が更に行われると、吸着ノズル５０が一周するか判定される。吸着ノズル５０が一周しない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、押付処理Ｓ１４が繰り返し行われる。これに対して、吸着ノズル５０が一周する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、図４のフローチャートで表される装着方法１０の制御プログラムは、終了する。

【0032】

これにより、実装機１６においてカバー２００がレンズ１００に実装される際は、押付処理Ｓ１４が繰り返される毎に、９０度の回転角度θで吸着ノズル５０の回転移動が行われる。

【0033】

更に、押付処理Ｓ１４が繰り返されると、カバー２００に塗布された接着剤３００は、図１０に表されるように、カバー２００のフィルター２０４の下面と、レンズ１００のマウント１０４の上面との間において、隙間の無い状態で満たされる。

【0034】

以上詳細に説明したように、本実施形態では、カバー２００をレンズ１００に実装する実装機１６において、組付処理Ｓ１２が行われた後に、押付処理Ｓ１４が繰り返されることによって、更に好適にカバー２００をレンズ１００に実装することが可能である。

【0035】

ちなみに、本実施形態において、実装ヘッド２８は、駆動ヘッドの一例である。吸着ノズル５０は、保持具の一例である。レンズ１００は、被対象物の一例である。制御装置１４０は、制御部の一例である。カバー２００は、対象物の一例である。組付処理Ｓ１２は、実装処理及び実装工程の一例である。押付処理Ｓ１４は、押付工程の一例である。９０度の回転角度θは、一定の回転角度の一例である。

【0036】

また、レンズ１００のマウント１０４は、実装位置の一例である。組付処理Ｓ１２は、仮実装処理の一例である。吸着ノズル軸の中心線ＡＸは、中心軸及び回転軸の一例である。回転角度θは、所定角度の一例である。

【0037】

尚、本開示は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、押付処理Ｓ１４では、吸着ノズル５０が、９０度の回転角度θまで回転移動を行いながら、レンズ１００のマウント１０４の近傍位置まで下降してもよい。但し、吸着ノズル５０は、９０度の回転角度θまでの回転移動が完了した状態で、カバー２００に押し付けられることが望ましい。

【0038】

また、回転移動の回転角度θは、上記の９０度以外であってもよい。従って、例えば、回転角度θが６０度の場合、押付処理Ｓ１４は、５回繰り返して行われる。これに対して、回転角度θが１８０度の場合、押付処理Ｓ１４は、１回のみ行われ、繰り返されない。但し、これらの場合であっても、更に好適にカバー２００をレンズ１００に実装することは可能である。

【0039】

また、接着剤３００は、レンズ１００のマウント１０４側に塗布されてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１０ 実装方法
１６ 実装機
２８ 実装ヘッド
５０ 吸着ノズル
１４０ 制御装置
１００ レンズ
１０４ マウント
２００ カバー
３００ 接着剤
ＡＸ 吸着ノズル軸の中心線
Ｄ３ Ｚ軸方向（上下方向）
Ｓ１２ 組付処理
Ｓ１４ 押付処理
θ 回転角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】