JP2003218589A - 電子部品実装装置および電子部品の実装ヘッドユニット - Google Patents
電子部品実装装置および電子部品の実装ヘッドユニットInfo
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Abstract
高速動作が実現できる電子部品実装装置および電子部品
の実装ヘッドユニットを提供する。 【解決手段】 電子部品のピックアップ動作と搭載動作
を行い電子部品実装装置のヘッド装着ブラケット7aに
着脱自在に構成された電子部品の実装ヘッドユニット8
A,8Bにおいて、電子部品を保持する吸着ノズルを備
えた単位実装ヘッド14,15を複数まとめた実装機構
部8a,8bの動作を制御する制御ボード16A,16
Bを個別の実装ヘッドユニット8A,8Bに備える。実
装動作時には、全体動作を制御する本体制御部からの動
作指令に基づき制御ボード16A,16Bによって各単
位実装ヘッド14,15の動作を制御する。これによ
り、実装ヘッドの交換時の配線替えを容易に行うことが
できるとともに信号処理の時間遅れを排除して高速動作
が実現できる。
Description
実装する電子部品実装装置および電子部品の実装ヘッド
ユニットに関するものである。
装置は、部品供給部から電子部品を真空吸着などの保持
手段によって保持し基板に移送搭載する実装ヘッドを備
えている。実装ヘッドは電子部品を吸着保持する吸着ノ
ズルを昇降させる昇降機構や吸着機構などの各種アクチ
ュエータやこれらのアクチュエータの動作に必要な信号
を検出するセンサを備えており、これらのセンサからの
信号を制御部が受け取り、さらに制御部がアクチュエー
タに対して駆動信号を送信することにより電子部品のピ
ックアップや搭載などの実装動作が行われる。従来より
このような実装ヘッドの動作制御は、電子部品実装装置
の全体動作制御を行う本体制御部によってすべて行われ
ていた。
の電子部品実装装置においては、固定配置された本体制
御部と移動自在の実装ヘッドとの間で上述の信号授受を
行う必要があり、電源配線や各種の信号配線などの多数
の配線をケーブルベア(登録商標)などを用いて複雑な
配線の取り回しを行っていた。このため、実装ヘッドを
交換しようとすればこれらの配線の接続替えを行わなけ
ればならず、同一の電子部品実装装置で異種の実装ヘッ
ドを交換して使用することをきわめて困難にしていた。
いては、複数の実装ヘッドや基板搬送機構など多数の制
御対象をすべて本体制御部によって制御することによる
信号処理の時間遅れに起因して実装動作に応答遅れが生
じ、高速動作の実現が困難であるという問題点があっ
た。
に行うことができるとともに、高速動作が実現できる電
子部品実装装置および電子部品の実装ヘッドユニットを
提供することを目的とする。
実装装置は、部品供給部から電子部品を取り出して基板
に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記基板を
位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を部品供
給部から取り出して保持するピックアップ動作と保持し
た電子部品を基板に搭載する搭載動作を行い前記電子部
品実装装置に着脱自在に装着される実装ヘッドユニット
と、前記電子部品実装装置の全体動作を制御する本体制
御部とを有し、前記実装ヘッドユニットは、前記電子部
品を保持する部品保持手段と、この部品保持手段に前記
ピックアップ動作および搭載動作を含む実装動作を行わ
せる実装動作機構と、前記本体制御部からの動作指令に
基づきこの実装動作機構を制御するヘッド制御部とを備
えた。
ットは、電子部品実装装置において電子部品を部品供給
部から取り出して保持するピックアップ動作と保持した
電子部品を基板に搭載する搭載動作を行う電子部品の実
装ヘッドユニットであって、前記電子部品を保持する部
品保持手段と、この部品保持手段に前記ピックアップ動
作および搭載動作を含む実装動作を行わせる実装動作機
構と、前記電子部品実装装置の全体動作を制御する本体
制御部からの動作指令に基づきこの実装動作機構を制御
するヘッド制御部とを備え、前記電子部品実装装置に着
脱自在に装着される。
自在に装着される実装ヘッドユニットに、電子部品を保
持する部品保持手段と、この部品保持手段にピックアッ
プ動作および搭載動作を含む実装動作を行わせる実装動
作機構と、電子部品実装装置の全体動作を制御する本体
制御部からの動作指令に基づきこの実装動作機構を制御
するヘッド制御部とを備えることにより、実装ヘッドの
交換を容易に行うことができるとともに高速動作が実現
できる。
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態の
電子部品実装装置のX軸テーブルおよび実装ヘッドの平
面図、図3、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実
装装置の実装ヘッドユニットの構造図、図5は本発明の
一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示す
ブロック図、図6、図7は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の実装ヘッドユニットの構成を示すブロッ
ク図である。
全体構成を説明する。図1において、電子部品実装装置
1は、2基の単位電子部品実装装置1A,1Bを連結し
た構成となっている。単位電子部品実装装置1A,1B
の構造について説明する。なお、単位電子部品実装装置
1A,1Bは同一構造であるために、ここでは単位電子
部品実装装置1Aのみについて説明する。
向に搬送路2が配設されている。搬送路2は基板3を搬
送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路2は基
板位置決め部となっている。搬送路2の両側方には、部
品供給部4が配置されており、それぞれの部品供給部4
には多数のテープフィーダ5が並設されている。テープ
フィーダ5はテープに保持された電子部品を収納し、こ
のテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給す
る。
Y軸テーブル6A,6Bが配設されており、Y軸テーブ
ル6A,6B上には2台のX軸テーブル7A,7Bが架
設されている。Y軸テーブル6Aを駆動することによ
り、X軸テーブル7AがY方向に水平移動し、Y軸テー
ブル6Bを駆動することにより、X軸テーブル7BがY
方向に水平移動する。X軸テーブル7A,7Bには、そ
れぞれ実装ヘッド8および実装ヘッド8と一体的に移動
するカメラ9が装着されている。
軸テーブル6B,X軸テーブル7Bをそれぞれ組み合わ
せて駆動することにより実装ヘッド8は水平移動し、そ
れぞれの部品供給部4から電子部品を後述する吸着ノズ
ルによってピックアップし、搬送路2に位置決めされた
基板3上に実装する。基板3上に移動したカメラ9は、
基板3を撮像して認識する。また部品供給部4から搬送
路2に至る経路には、ラインカメラ10が配設されてい
る。ラインカメラ10は、それぞれの実装ヘッド8に保
持された状態の電子部品を下方から撮像する。
ド8について説明する。本実施の形態に示す電子部品実
装装置は、複数種類の実装ヘッドユニットを使用できる
ようになっている。実装ヘッドユニットは電子部品を吸
着して保持する吸着ノズルを1つ備えた単位実装ヘッド
を複数まとめて多連型の実装ヘッドとしたものであり、
電子部品実装装置に着脱自在に装着して用いられる。本
実施の形態では、第1の実装ヘッドユニット8A、第2
の実装ヘッドユニット8Bの2種類の実装ヘッドユニッ
トに装着互換性を持たせ、実装対象基板に応じて適宜交
換して使用するようにしている。
ーブル7A(7B)のヘッド装着ブラケット7aには、
第1の実装ヘッドユニット8A、第2の実装ヘッドユニ
ット8Bのいずれかが装着される。図3、図4に示すよ
うにヘッド装着ブラケット7aの背面にはスライドガイ
ド7bが固着されており、スライドガイド7bがビーム
7fに配設されたガイドレール7cに沿って水平方向に
スライド自在となっている。ヘッド装着ブラケット7a
に結合されたナット部材7eに螺合した送りねじ7dを
図示しないX軸モータによって回転駆動することによ
り、ヘッド装着ブラケット7aはX方向に水平移動す
る。したがって第1の実装ヘッドユニット8A、第2の
実装ヘッドユニット8Bは、ビーム7fに沿って水平移
動する。
用型のサイズや形状が限定された電子部品を対象とした
単位実装ヘッド14を8基まとめた実装機構部8aをベ
ースプレート13Aに結合して構成された多連型の実装
ヘッドユニットである。このような構成により、実装ヘ
ッドユニットが部品供給部4と基板3との間を1往復す
る1実装ターンにおいて同時に多数の電子部品を取り出
して基板に実装することができ、高速・高能率の実装動
作が実現できるという特徴を有している。
Bは、小型部品から大型部品まで広い範囲の電子部品を
対象とした単位実装ヘッド15を3基まとめた実装機構
部8bをベースプレート13Bに結合して構成されてい
る。これにより同一の実装ヘッドユニットで多品種の電
子部品を実装対象とすることができるとともに、単位実
装ヘッド15のサイズに厳しい制約がないことから、後
述するように実装荷重の任意設定が可能な荷重付与部な
ど、各種の付加機能が組み込み可能となっている。すな
わち、第2の実装ヘッドユニット8Bは、多品種対応・
高機能型の実装ヘッドユニットとなっている。
装着用ボルト孔の配列は共通となっており、いずれもX
軸テーブル7A(7B)のヘッド装着ブラケット7aに
対してボルト締結によって装着する際の装着互換性を有
している。
装ヘッドユニット8Bは、単位実装ヘッド14,15に
よって実装動作を行う実装機構部8a,8bにそれぞれ
制御ボード16A,16Bを備えた構成となっている。
制御ボード16A,16Bは後述するようにそれぞれ対
応した実装機構部8a,8bの動作制御機能を有してお
り、本体制御部40(図5)からの指令に従って、第1
の実装ヘッドユニット8A、第2の実装ヘッドユニット
8Bの動作を制御する。
ード16A,16Bからの制御信号によって制御され、
電子部品実装装置本体から供給される電源とエアを動力
源としている。これらの動力を供給する電源配線および
エア配管は、制御ボード16A,16Bに接続する信号
配線とともに集合コネクタであるヘッド側接続部11に
接続されている。また、X軸テーブル7A(7B)の移
動ビームには、同様に電源配線、エア配管および信号配
線が導設されており、これらの配線・配管はビーム側接
続部11に接続されている(図6,図7に示す信号配線
12a、電源配線12b、エア配管12c参照)。
装ヘッドユニット8BをX軸テーブル7A(7B)の移
動ビームに装着する際には、ベースプレート13A,1
3Bをヘッド装着ブラケット7aにボルト締結によって
装着するとともに、ヘッド側接続部12とビーム側接続
部11とを連結する。これにより、電源配線、エア配
管、信号配線のつなぎ込みが完了する。
ニット8Aの構造について説明する。ベースプレート1
3Aの前面には、保持部材21が結合されており、保持
部材21は、8基の単位実装ヘッド14が4×2列の配
列で垂直姿勢で保持されている。単位実装ヘッド14の
上部には、ノズル昇降モータ20が配置されており、ノ
ズル昇降モータ20を回転駆動することにより、ノズル
軸22が昇降する。また第1の実装ヘッドユニット8A
は、1つのノズルθ回転モータ23を備えており、ノズ
ルθ回転モータ23の回転はベルト24を介して軸回転
機構25に伝達され、これにより各ノズル軸22には軸
心廻りに回転させるθ方向の回転が伝達される。
が装着されており、各単位実装ヘッド14に備えられた
吸着バルブ27を開閉操作することにより、吸着ノズル
26によって電子部品29の吸着保持および保持解除を
行えるようになっている。そして吸着ノズル26が装着
された単位実装ヘッド14を部品供給部4に移動させ
て、吸着ノズル26をテープフィーダ5に対して下降さ
せ、吸着バルブ27を開閉操作して吸着ノズル26から
真空吸引することにより、単位実装ヘッド14によって
電子部品29をピックアップすることができる。
ド14のノズル軸22を、ノズルθ回転モータ23によ
って回転させることにより、保持した電子部品29の回
転位置合わせを行うことができる。そしてこの後、吸着
ノズル26を基板3上に下降させ、吸着バルブ27を開
閉操作して吸着ノズル26からの真空吸引を停止させる
ことにより、保持した電子部品29を基板に搭載するこ
とができる。
する部品保持手段となっている。また、ノズル昇降モー
タ20、ノズルθ回転モータ23、吸着バルブ27は、
吸着ノズル26に電子部品のピックアップ動作、回転位
置合わせ動作および搭載動作を含む実装動作を行わせる
実装動作機構となっている。なお、部品保持手段として
真空吸着以外の方法を用いてもよく、例えば機械的に電
子部品をクランプして保持するものであってもよい。ま
た実装動作機構としてはノズルθ回転モータ23を省い
た構成であってもよい。
ニット8Bについて説明する。ベースプレート13Bに
は、3基の単位実装ヘッド15が同一配列ピッチで並設
されている。単位実装ヘッド15は、ノズル昇降モータ
30を備えた昇降テーブル31を備えている。昇降テー
ブル31は昇降ブラケット31aを備えており、昇降ブ
ラケット31aの前面には、保持部材35が結合されて
いる。
装着されたノズル軸部32を回転自在に保持する。吸着
ノズル36には、荷重付与部34、ノズル軸部32を介
してノズルθ回転モータ33の回転が伝達され、吸着ノ
ズル36を軸心廻りにθ回転させることができるように
なっている。荷重付与部34は、吸着ノズル36に対し
て所望の押圧荷重を付与する機能を有しており、実装対
象の電子部品に応じた実装荷重の設定が可能となってい
る。
備えており、吸着バルブ37を開閉操作することによ
り、吸着ノズル36からの真空吸引/吸引解除を行い、
吸着ノズル36によって電子部品39の吸着保持および
保持解除を行えるようになっている。各単位実装ヘッド
15は単位実装ヘッド14と同様に、部品供給部4から
電子部品39をピックアップするピックアップ動作や、
電子部品39を基板に搭載する搭載動作を行うことがで
きるようになっている。
する部品保持手段となっている。また同様に、ノズル昇
降モータ30、ノズルθ回転モータ33、吸着バルブ3
7は、吸着ノズル36に電子部品のピックアップ動作お
よび搭載動作を含む実装動作を行わせる実装動作機構と
なっている。
制御系の構成を説明する。図5において、本体制御部4
0は、電子部品実装装置1の全体動作を制御する全体制
御装置であり、装置本体に付属して設けられた制御盤内
に設置されている。本体制御部40は、CPU41、プ
ログラム記憶部42、データ記憶部43、認識処理部4
4、機構制御部45およびヘッド動作指令部46を備え
ている。CPU41は演算装置であり、プログラム記憶
部42に記憶された各種プログラムを実行することによ
り、以下の各部を制御して実装動作などの動作制御や演
算処理を実行する。このプログラムの実行においては、
データ記憶部43に記憶された各種データが参照され
る。
座標データや実装される電子部品のデータなどの実装デ
ータのほか、実装ヘッドユニット8A,8Bの実装動作
を制御するのに必要な制御パラメータを実装ヘッドユニ
ット種類毎に記憶する。認識処理部44は、カメラ9の
撮像結果を認識処理することにより、基板3の位置を認
識し、またラインカメラ10の撮像結果を認識処理する
ことにより、実装ヘッド8に保持された電子部品を認識
する。機構制御部45は、搬送路2のコンベア機構、X
軸テーブル7A,7B、Y軸テーブル6A,6Bなどの
機構部の動作を制御する。
A,7Bに装着された各実装ヘッドユニット8A(8
B)の制御ボード16A(16B)への動作指令を出力
する。ここでは、各単位実装ヘッド14,15に対し
て、電子部品のピックアップ動作や搭載動作を開始する
タイミング信号や、ノズル軸のθ回転量などが出力され
る。
ニット8A,8Bの制御系の構成を説明する。図6は第
1の実装ヘッドユニット8Aの構成を示しており、制御
ボード16Aは本体制御部40からの動作指令に基づき
この実装動作機構を制御するヘッド制御部となってお
り、MPU16a、メモリ16b、モータ駆動部16
c、バルブ駆動部16d、信号検出部16e、通信部1
6fを備えている。
れており、ヘッド側接続部12とビーム側接続部11と
を連結することにより、本体制御部40と通信部16f
とが接続される。またヘッド側接続部12とビーム側接
続部11との連結により、第1の実装ヘッドユニット8
Aには、電源配線12bを介して駆動電源が、またエア
配管12cを介して真空吸着源駆動用および真空破壊用
のエアが供給される。
6bに記憶されたプログラムやデータに基づき、本体制
御部40から通信部16fを介して伝達された動作指令
に従って、モータ駆動部16c、バルブ駆動部16d、
信号検出部16eを制御する。メモリ16bには、制御
対象の単位実装ヘッド14に対応したプログラムやデー
タが記憶されており、この制御により、個別の単位実装
ヘッド14の実装動作が制御される。
が制御ボード16Aに伝達されることにより、モータ駆
動部16cがノズルθ回転モータ23および動作制御対
象の単位実装ヘッド14のノズル昇降モータ20を駆動
し、バルブ駆動部16dが動作制御対象の単位実装ヘッ
ド14の吸着バルブ27を駆動し、さらに信号検出部1
6eが動作制御対象の単位実装ヘッド14のセンサや各
モータ付属のエンコーダなどの検出部28からの信号を
検出する。これにより、吸着ノズル26によって電子部
品をピックアップし、必要なθ回転動作を行わせ、さら
に基板へ搭載する実装動作が実行される。
示している。ここでは、各単位実装ヘッド15にそれぞ
れ個別にノズルθ回転モータ33を備えている点が、図
6に示す例と異なっており、その他の構成については第
1の実装ヘッドユニット8Aと同様である。この例にお
いても、ヘッド側接続部12とビーム側接続部11とを
連結することにより、制御ボード16Bが本体制御部4
0と接続される。
って、制御ボード16Bがノズルθ回転モータ33、ノ
ズル昇降モータ30、吸着バルブ37、検出部38を制
御することにより、図6において説明したように、吸着
ノズル36によって電子部品をピックアップし、必要な
θ回転動作を行わせ、さらに基板へ搭載する実装動作が
実行される。
ッドユニットを用いることにより、以下に説明するよう
な優れた効果を得ることができる。まず、本実施の形態
に示す実装ヘッドユニットは電子部品実装装置に着脱自
在でありしかも交換作業が容易に行えることから、これ
らの複数の実装ヘッドユニットを備えておくことによ
り、同一の電子部品実装装置を生産対象の基板に応じた
異なる装置特性で使用することができる。すなわち、高
速・高能率の実装動作を実現したい場合には、第1の実
装ヘッドユニット8Aを用い、また多品種対応・高機能
型の実装装置として使用したい場合には、第2の実装ヘ
ッドユニット8Bを用いる。もちろん、これ以外の特性
を有する他種類の実装ヘッドユニットを用いるようにし
てもよい。
従来の電子部品実装装置では実装ヘッドに備えられたモ
ータやバルブなどのアクチュエータ、各種センサなどを
固定配置された本体制御部と接続する必要があることか
ら、実装ヘッドを交換しようとすればこれらの多数の複
雑な配線の接続替えをその都度行わなければならなかっ
た。このため従来は同一の電子部品実装装置で異なる種
類の実装ヘッドを高頻度で交換することは実際上きわめ
て困難であった。
ドユニットが専用の制御ボードを備えていることから、
ユニット交換に際しての配線類の接続替えは、電源配
線、信号配線およびエア配管のみのきわめて少数でよ
く、簡単なコネクタ着脱操作のみで接続替えが完了す
る。
いては、複数の実装ヘッドや基板搬送機構など多数の制
御対象をすべて1つの本体制御部によって制御するよう
にしていたため、これらの制御のための大量の信号を本
体制御部が並行処理することによる信号処理の時間遅れ
が避けられないものであった。このため、吸着ノズルに
よる実装動作には応答遅れが生じ、実装動作の高速化に
は限界があった。
ドユニットに専用で設けられた制御ボードによってノズ
ル昇降モータや吸着バルブなどの実装動作機構の制御を
行うようにしていることから、このような時間遅れが小
さく、したがって高速動作が実現できるという利点を有
している。
脱自在に装着される実装ヘッドユニットに、電子部品を
保持する部品保持手段と、この部品保持手段にピックア
ップ動作および搭載動作を含む実装動作を行わせる実装
動作機構と、電子部品実装装置の全体動作を制御する本
体制御部からの動作指令に基づきこの実装動作機構を制
御するヘッド制御部とを備えたので、実装ヘッドの交換
を容易に行うことができるとともに高速動作が実現でき
る。
面図
軸テーブルおよび実装ヘッドの平面図
装ヘッドユニットの構造図
装ヘッドユニットの構造図
御系の構成を示すブロック図
装ヘッドユニットの構成を示すブロック図
装ヘッドユニットの構成を示すブロック図
Claims (2)
- 【請求項1】部品供給部から電子部品を取り出して基板
に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記基板を
位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を部品供
給部から取り出して保持するピックアップ動作と保持し
た電子部品を基板に搭載する搭載動作を行い前記電子部
品実装装置に着脱自在に装着される実装ヘッドユニット
と、前記電子部品実装装置の全体動作を制御する本体制
御部とを有し、前記実装ヘッドユニットは、前記電子部
品を保持する部品保持手段と、この部品保持手段に前記
ピックアップ動作および搭載動作を含む実装動作を行わ
せる実装動作機構と、前記本体制御部からの動作指令に
基づきこの実装動作機構を制御するヘッド制御部とを備
えたことを特徴とする電子部品実装装置。 - 【請求項2】電子部品実装装置において電子部品を部品
供給部から取り出して保持するピックアップ動作と保持
した電子部品を基板に搭載する搭載動作を行う電子部品
の実装ヘッドユニットであって、前記電子部品を保持す
る部品保持手段と、この部品保持手段に前記ピックアッ
プ動作および搭載動作を含む実装動作を行わせる実装動
作機構と、前記電子部品実装装置の全体動作を制御する
本体制御部からの動作指令に基づきこの実装動作機構を
制御するヘッド制御部とを備え、前記電子部品実装装置
に着脱自在に装着されることを特徴とする電子部品の実
装ヘッドユニット。
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