JP2007201060A - 電子部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構造で部品装着ヘッドの高精度な位置合わせを行うことのできる電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】電子部品を基板に装着するものであって、一端が軸支されて回動自在なアーム2と、アーム2の回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部3とを備え、アーム2にはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッド5が取付けられ、部品装着ヘッド5を移動させるヘッド駆動部6を有し、アーム2はアーム2の回動移動範囲を横切る方向でスライド自在な連係部を介してアーム回動駆動部3に連結され、アーム回動駆動部3が連係部をスライドさせるのに伴ってアーム2を回動させる。
【選択図】図1
【解決手段】電子部品を基板に装着するものであって、一端が軸支されて回動自在なアーム2と、アーム2の回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部3とを備え、アーム2にはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッド5が取付けられ、部品装着ヘッド5を移動させるヘッド駆動部6を有し、アーム2はアーム2の回動移動範囲を横切る方向でスライド自在な連係部を介してアーム回動駆動部3に連結され、アーム回動駆動部3が連係部をスライドさせるのに伴ってアーム2を回動させる。
【選択図】図1
Description
本発明は電子部品を基板に装着する電子部品実装装置に関し、特にアームの回動動作と部品装着ヘッドのスライド動作によって二次元的な動作をなす電子部品実装装置に関する。
ICやトランジスタ等の電子部品を部品供給部から基板上の所定位置まで移動させて装着する電子部品実装装置が一般に用いられている。電子部品実装装置は、電子部品を吸着して搬送する部品装着ヘッドを有しており、この部品装着ヘッドを水平面内で直交する2方向であるX方向とY方向にそれぞれ移動させるXYロボットにより二次元的に移動させる。部品装着ヘッドは、XYロボットによって部品供給部に移動して電子部品を吸着し、さらにXYロボットによって基板上の所定位置まで移動して、電子部品を基板上に装着する。このような電子部品実装装置としては、例えば特許文献1に挙げるようなものがある。
特開平8−116200号公報
電子部品の基板上における配置は高精度に行う必要があり、したがって部品装着ヘッドの移動のために用いられるXYロボットにおいては、2方向についてがたつきのないものとする必要がある。特に、部品装着ヘッドはY方向の移動テーブルの先端部に固定されており、それがX方向の移動テーブルの移動に伴って安定的に移動することができるようにするためには、X方向の移動テーブルの構造を大掛かりなものとする必要がある。このように従来の電子部品実装装置においては装置が大がかりになると共に、高価なものとなっていた。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構造で部品装着ヘッドの高精度な位置合わせを行うことのできる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品実装装置は、電子部品を基板に装着する電子部品実装装置において、
一端が軸支されて回動自在なアームと、該アームの回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部とを備え、
前記アームにはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッドが取付けられ、該部品装着ヘッドを移動させるヘッド駆動部を有し、前記アームは該アームの回動移動範囲を横切る方向にスライド自在な連係部を介して前記アーム回動駆動部に連結され、該アーム回動駆動部が前記連係部をスライドするのに伴って前記アームを回動させることを特徴として構成されている。
一端が軸支されて回動自在なアームと、該アームの回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部とを備え、
前記アームにはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッドが取付けられ、該部品装着ヘッドを移動させるヘッド駆動部を有し、前記アームは該アームの回動移動範囲を横切る方向にスライド自在な連係部を介して前記アーム回動駆動部に連結され、該アーム回動駆動部が前記連係部をスライドするのに伴って前記アームを回動させることを特徴として構成されている。
また、本発明に係る電子部品実装装置は、前記部品装着ヘッドは電子部品を吸着自在な吸着ヘッドを備え、該吸着ヘッドは前記アームの回転角度位置に応じて電子部品の向きを調節できるように前記部品装着ヘッドに対して回転自在であることを特徴として構成されている。
さらに、本発明に係る電子部品実装装置は、前記連係部は前記アームの長手方向にスライド自在なリニアガイドと、前記アーム回動駆動部とリニアガイドを回転自在に連結する軸受部とからなることを特徴として構成されている。
本発明に係る電子部品実装装置によれば、一端が軸支されて回動自在なアームと、アームの回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部とを備え、アームにはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッドが取付けられ、アームはアームの回動移動範囲を横切る方向にスライド自在な連係部を介してアーム回動駆動部に連結され、アーム回動駆動部が連係部をスライドさせるのに伴ってアームを回動させることにより、アームは一端が軸支されて他端のみが回動されるため、アームを簡易な構造で安定的に支持しておくことができ、また、スライド動作をするアーム回動駆動部によってアームを回動させることができるので、アームの回動を安定に行うことができ、結果として簡素な構造で高精度な部品装着を行うことができる。
また、本発明に係る電子部品実装装置によれば、部品装着ヘッドは電子部品を吸着自在な吸着ヘッドを備え、吸着ヘッドはアームの回動角度位置に応じて電子部品の向きを調節できるように部品装着ヘッドに対して回転自在であることにより、回動するアームを用いていても電子部品を適切な向きに調節することができる。
さらに、本発明に係る電子部品実装装置によれば、連係部はアームの長手方向にスライド自在なリニアガイドと、アーム回動駆動部とリニアガイドを回転自在に連結する軸受部とからなることにより、アーム回動駆動部が連係部をアームの回動移動範囲を横切る方向にスライド動作をさせることによりアームを円滑に回動動作させることができる。
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図1には本実施形態における電子部品実装装置の平面図を、図2には本実施形態における電子部品実装装置の正面図を、それぞれ示している。本実施形態における電子部品実装装置は、テーブル1上に配置される部品供給部10から電子部品60を取り上げて、同じくテーブル1上に配置される基板搬送部11に載置された基板61上の所定位置に電子部品60を移動させ装着するものである。
図1、図2に示すように、本実施形態における電子部品実装装置は、一端がテーブル1に軸支されて平面的に回動自在なアーム2と、テーブル1上においてアーム2の回動移動範囲を横切る方向に配置される細長いアーム回動駆動部3とを備えており、さらにアーム2にはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッド5が設けられると共に、図2に示すようにアーム2とアーム回動駆動部3は連係部4を介して連結されている。
アーム2は、軸支部20を介してテーブル1に回動自在に支持されており、テーブル1の平面と平行な状態で軸支部20を中心に所定角度範囲において回動することができる。アーム2は図3において実線で示された角度位置から想像線で示された角度位置までの範囲で回動することができる。この図に示すように、アーム2の回動に伴って部品装着ヘッド5は、軸支部20を中心とした円周方向に移動する。従ってアーム2は、部品装着ヘッド5が部品供給部10の位置にある際にはその全幅に渡って移動でき、かつ部品装着ヘッド5が基板搬送部11の位置にある際には基板61の全領域に渡って移動できる角度範囲で回動することができる。
アーム回動駆動部3は、全体として長尺かつ直線的であり、アーム2の回動移動範囲を横切る方向に配置されており、表面から露出しアーム回動駆動部の長手方向に沿って移動自在な移動台3a、ガイド部3の一端に設けたアーム駆動モータ3b、内部に設けられアーム駆動モータ3bにより回転駆動可能なスクリューねじ(図示せず)、移動台3aに設けられスクリューねじに螺合するボールねじ(図示せず)、移動台3aを案内する溝3cから主に構成される。以上の構成により、アーム駆動モータ3bが動作すると、移動台3aがアーム回動駆動部3の長手方向に沿ってスライド移動する。
アーム2とアーム回動駆動部3とを連結する連係部4は、アーム2に対しては回転自在でかつ長手方向にスライド自在とされており、アーム回動駆動部3aに対しては回転自在とされているものである。
図4には、連係部4付近の拡大斜視図を示している。この図に示すように、連係部4はアーム2の長手方向に沿ってスライド自在なリニアガイド部42と、リニアガイド部42とアーム回動駆動部3を回転自在に連結する軸受部41とから構成されている。
アーム2の連係部4付近における下面には、連係部ガイドレール22が設けられており、連係部4のリニアガイド部42は連係部ガイドレール22に沿ってアーム2の長手方向にスライドすることができる。軸受部41は、互いに回動可能なふたつの回動部材からなり、一方の回動部材は前記リニアガイド部42に固定され、他方の回動部材は前記アーム回動駆動部3の移動台3aに固定されている。これらの構成により、アーム回動駆動部3のアーム駆動モータ3bが移動台3aをアームの回動範囲を横切る方向にスライド動作をさせると、移動台3aに固定された連係部4も一体にスライドし、連係部4の軸受部41及びリニアガイド部42を介して連結されたアーム2は、移動台3aに対する角度及び長手方向位置を変化させながら、軸支部20を中心に回動動作する。このようにして、アーム回動駆動部3が連係部4をスライド移動することにより、アーム2は軸支部20を中心に回動動作することになる。
また、アーム2は図3において実線で示された角度位置から想像線で示された角度位置までの範囲で回動することができる。したがってアーム2は、部品装着ヘッド5が部品供給部10の位置にある際にはその全幅に渡って移動でき、かつ部品装着ヘッド5が基板搬送部11の位置にある際には基板61の全領域に渡って移動できる角度範囲で回動することができる。
アーム2の長手方向に移動自在な部品装着ヘッド5は、アーム2に対して取付けられるヘッド基部30と、ヘッド基部30に対して上下動自在なヘッド装着部31と、ヘッド装着部31に取付けられ電子部品60を吸着する吸着ヘッド32とを備え、ヘッド31はヘッド装着部31に対して上下動できると共に、回転動作もすることができるように構成されている。
ヘッド基部30は、アーム2の側面にその長手方向に沿って設けられたヘッドガイドレール2aに係合しており、これに沿ってアームの長手方向にスライドすることができる。また、アーム2の軸支部20に近い位置にはヘッド基部駆動モータ2bが内蔵され、アーム2の内部には前記ヘッド基部駆動モータ2bによって回転駆動可能なスクリューねじ(図示しない)が設けられ、ヘッド基部30の内部に設けられるボールねじ(図示しない)が設けられ、前記ヘッド基部駆動モータ2bを稼動すると、スクリューねじ、ボールねじを介してヘッド基部30をスライド動作させることができる。すなわち、アーム2とヘッド基部30によって部品装着ヘッド5を移動させるヘッド駆動部を構成している。
部品装着ヘッド5は、ヘッド基部30のアーム2の長手方向のスライド動作と、アーム回動駆動部3のスライド動作に伴うアーム2の回動動作によって、部品供給部10で電子部品60を吸着し基板61で電子部品60を装着する範囲において吸着ヘッド32を二次元的に移動させることができる。アーム2は一端が軸支されて他端が回動されるので、簡易な構造で安定した支持、駆動が可能であり、更にアーム回動駆動部によってスライド移動する移動台を連係部4を介しアーム2と連結し、連係部4のスライド動作でアーム2を回動動作するので、アーム2を安定的に支持しながら、簡易な構成にて吸着ヘッド32に平面的な動作をさせることができる。
ヘッド基部30には基板位置検出カメラ38が設けられている。基板位置検出カメラ38は、ヘッド基部30の下方を画像として検出するものであり、基板61の所定位置の外形やMパターンを画像として検出し、画像認識の手法によって部品装着ヘッド5を基板61に対して正確に位置合わせするために用いられる。
図5には、部品装着ヘッド5の拡大正面図を示している。ヘッド装着部31は、ヘッド基部30に設けられる装着部上下駆動モータ36とスクリュー部37を介して連結されており、装着部上下駆動モータ36の動作に伴い、スクリュー部37を介してヘッド基部30に対して上下動するようにされている。
ヘッド装着部31には、3つの吸着ヘッド32が取付けられており、各吸着ヘッド32の上部にはヘッド上下駆動モータ33が設けられている。吸着ヘッド32はヘッド上下駆動モータ33の動作によりヘッド装着部31に対して上下動することができる。また、吸着ヘッド32は先端部32aにおいて空気を吸引することができ、これによって電子部品60を吸着させることができる。
また、ヘッド装着部31にはヘッド回転駆動モータ34が設けられており、ベルト35を介して3つの吸着ヘッド32を回転動作させることができる。各吸着ヘッド32には、ヘッド回転駆動モータ34の回転軸に設けられたプーリ34aと同じ高さにプーリ32bが設けられており、これらのプーリ32b、34aにベルト35が掛けられることで、ヘッド回転駆動モータ34と各吸着ヘッド32が連係されている。
図6には、部品装着ヘッドの拡大底面図である。この図に示すように、ヘッド回転駆動モータ34のプーリ34aと各吸着ヘッド32のプーリ32bは、一列に配置されており、さらに各プーリ32b、34a間にはヘッド装着部31に対し回転自在な押圧回転軸39が設けられている。ベルト35は、プーリ32b、34aに掛けられると共に、各プーリ32b、34a間においては押圧回転軸39によって内側に押圧され、テンションを掛けられた状態となっている。この状態でモータ34が回転すると、ベルト35を介してプーリ32bが回転し、各吸着ヘッド32が同時に回転する。この吸着ヘッド32のヘッド装着部31に対する回転は、吸着した電子部品60の向きを正確に調整するためになされる。
アーム2が回動動作することにより、吸着ヘッド32の向きはアーム2の回動角度位置によって随時変化する。電子部品60の基板61における配置は、正確な位置だけでなく正確な向きとすることも必要である。したがって、吸着ヘッド32が電子部品60を吸着した際、及び吸着ヘッド32から基板61に電子部品60を装着する際において、それぞれアーム2の回転角度位置を検出しそれに応じて吸着ヘッド32をヘッド回転駆動モータ34により回転させて向きを変えることで、電子部品60を所定の向きとする。
次に、吸着ヘッド32に吸着させた電子部品60の認識について説明する。図1及び図2に示すようにアーム2には、部品供給部10側の先端と連係部4の取付位置との間に部品認識カメラ50が上向きとなるように取付けられている。また、部品認識カメラ50の上端は部品装着ヘッド5における吸着ヘッド32の先端32aよりも下方にあって、部品装着ヘッド5が部品供給部10から基板搬送部11の基板61まで移動する際には、吸着ヘッド32に吸着された電子部品60を下方から撮影することができるようにされている。
部品認識カメラ50のアーム2上の位置は、上記に限らず、部品供給部10の基板61側の端部と基板61の部品供給部10側の端部の間にあれば良い。より正確には、吸着ヘッド32がヘッド基部30の移動に伴い、アーム2に沿ってスライド移動する範囲において、吸着ヘッド32が部品供給部10の電子部品60を吸着するための範囲と、吸着ヘッド32が基板61に電子部品60を装着するための範囲を除く、両者間の吸着ヘッド32のスライド移動範囲にある吸着ヘッド23を撮影可能なアーム2上の位置に取り付けられていれば良い。
部品認識カメラ50は、アーム2から垂下されるように固定されたカメラ取付部51に取付けられて、部品装着ヘッド5と干渉しないような位置に配置される。その場合、部品認識カメラ50の下端部はテーブル1の上面よりも下方まで延びているので、テーブル1には部品認識カメラ50と干渉しないようにカメラ収納溝12が形成されている。カメラ収納溝12は、アーム2の回動範囲のいずれにおいても部品認識カメラ50と干渉しない範囲に渡ってテーブル1の上面に形成される。
さらに、部品認識カメラ50の上部には、それを取り囲むように光源52が上向きに設けられており、部品認識カメラ50の上方を通過する電子部品60に光を照射することができる。
部品認識カメラ50で電子部品60の撮影を行うことより、電子部品60のノズル32に対する吸着位置のずれ及び向きのずれ(平面的な電子部品の回転ずれ)を検出する。電子部品60のノズル32に対する吸着位置及び向きのずれは、部品供給部10においてノズル32が電子部品60を吸着した際の、電子部品60の中心からX及びY方向の位置ずれと向き角度のずれであり、基板61に電子部品60を装着する際には、部品認識カメラ50で検出されたずれが補正されて位置合わせがなされることで、電子部品60を基板61に対して高精度に位置合わせして装着することができる。
部品認識カメラ50は、アーム2において部品供給部10側と基板61側との間に設けられているため、部品装着ヘッド5が部品供給部10から電子部品60を取り上げて基板61まで移動させる間に必ず通過する位置にある。したがって、アーム2に部品認識のための動作をさせる必要がなく、アーム2は電子部品60を取り上げた後はすぐに基板61上の電子部品60の搭載位置に吸着ヘッド32を移動可能な回動角度位置に移動させれば良いので、高速に電子部品60の装着を行うことができる。
上記実施例の電子部品実装装置は以下のように動作する。アーム2は、装置のマイコンに搭載されたプログラムに従い、動作する。アーム回動駆動部3とヘッド駆動部6はプログラムに従い、部品供給部10の所定位置に位置する所定の電子部品60を吸着可能な位置に吸着ヘッド32を位置させるべく、アーム2とヘッド基部30を移動させる。ヘッド基部30がアーム2上を移動している間、ヘッド装着部31は装着部上下駆動モータ36によって上方に移動されており、ヘッド基部30の移動の際、吸着ヘッド32が部品認識カメラ50に衝突しないようにされている。
吸着ヘッド32が所定の電子部品60を吸着可能な位置に達し、アーム2とヘッド基部30の移動が完了すると、ヘッド装着部31は装着部上下駆動モータ36により所定の位置、吸着ヘッド32による電子部品60吸着の実行の準備位置まで下げられる。次に所定の電子部品60を吸着可能な位置の吸着ヘッド32がヘッド上下駆動モータ33により下降され、所定の電子部品60を吸着し、次にヘッド上下駆動モータ33により吸着ヘッド32は上昇する。このとき、アーム2の角度が記憶されるが、この角度はアーム2に対する吸着ヘッド32の向きの角度を示している。
3個ある吸着ヘッド32がそれぞれ電子部品60の吸着を完了すると、ヘッド装着部31は装着部上下駆動モータ36により上昇する。それぞれの吸着ヘッド32に関して、アーム2の角度のデータが記憶される。アーム回動駆動部3とヘッド駆動部6はプログラムに従い、吸着したそれぞれの部品60を基板61に装着すべく、吸着ヘッド32を基板61上の部品装着位置に移動させるよう、アーム2とヘッド基部30を駆動する。
ヘッド基部30がアーム2上を移動する際に部品装着ヘッド5の吸着ヘッド32が部品認識カメラ50の上部を通過するが、このとき、吸着ヘッド32の最初のひとつが部品認識カメラ50の中心位置に達したとき、撮影に必要なわずかな時間停止する。この停止の時あるいは停止前に電子部品60を吸着した吸着ヘッド32は前記角度のデータをもとに、ヘッド回転駆動モータ34によって回転されアーム2に対して平行に位置される。その状態で、部品認識カメラ50によって電子部品60の状態が撮影され、その画像から電子部品60の位置ずれと向きのずれがデータとして測定され記憶される。3個の吸着ヘッド32についてこの作業が完了すると、ヘッド基部30はアーム2上のスライドを再開し、目的の位置に達したときに停止し、装着部上下駆動モータ36によりヘッド装着部31が準備位置に下降する。このとき、基板位置検出カメラ38が基板60の所定位置を撮影し、基板61または基板61の装着位置を確認する。またこのときのアーム2の角度も測定される。
基板位置検出カメラ38の画像から得られたデータ、吸着ヘッド32上の電子部品60の位置ずれのデータからアーム2の角度及びヘッド基部30の位置が微調整され、また、アーム2の角度と吸着ヘッド32上の電子部品60の向きのずれのデータを基に、ヘッド回転駆動モータ34により吸着ヘッド32を回転し向きが調整される。
次に最初の部品吸着ヘッド32がヘッド上下駆動モータ33により下降し、電子部品60を基板61上に撞着した後上昇する。3この吸着ヘッド32について同じ動作を繰り返し完了したときに1サイクルの動作は完了する。但し、個々の動作は、全て上記順序で行わなければならないわけではなく、部分的には順序を入れ替えたり省略しても良く、例えば、部品認識カメラ50で撮影する前の吸着ヘッド32の位置調整を省き、電子部品60を基板61に装着する前に、アーム2の角度データと総合して吸着ヘッド32の向きを調整するようにしても良い。
部品認識カメラ50は、アーム2において部品供給部10側と基板61側との間に設けられているため、部品装着ヘッド5が部品供給部10から電子部品60を取り上げて基板61まで移動させる間に必ず通過する位置にある。したがって、アーム2に部品認識のための動作をさせる必要がなく、高速に電子部品60の装着を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、上記で説明したヘッドドライブ部6のヘッドドライブ機構、またはアームドライブ部7のアームドライブ機構は上記の構成に限らず、一般的なリニアスライド機構、ベルト駆動機構、その他の一般的な機構が適用できる。
1 テーブル
2 アーム
3 アーム回動駆動部
3a 移動台
4 連係部
5 部品装着ヘッド
6 ヘッド駆動部
10 部品供給部
11 基板搬送部
20 軸支部
30 ヘッド基部(ヘッド駆動部の一部)
31 ヘッド装着部
32 吸着ヘッド
41 軸受部
42 リニアガイド
50 部品認識カメラ
60 電子部品
61 基板
2 アーム
3 アーム回動駆動部
3a 移動台
4 連係部
5 部品装着ヘッド
6 ヘッド駆動部
10 部品供給部
11 基板搬送部
20 軸支部
30 ヘッド基部(ヘッド駆動部の一部)
31 ヘッド装着部
32 吸着ヘッド
41 軸受部
42 リニアガイド
50 部品認識カメラ
60 電子部品
61 基板
Claims (3)
- 電子部品を基板に装着する電子部品実装装置において、
一端が軸支されて回動自在なアームと、該アームの回動移動範囲を横切る方向に配置されるアーム回動駆動部とを備え、
前記アームにはその長手方向に移動自在な部品装着ヘッドが取付けられ、該部品装着ヘッドを移動させるヘッド駆動部を有し、前記アームは該アームの回動移動範囲を横切る方向にスライド自在な連係部を介して前記アーム回動駆動部に連結され、該アーム回動駆動部が前記連係部をスライドするのに伴って前記アームを回動させることを特徴とする電子部品実装装置。 - 前記部品装着ヘッドは電子部品を吸着自在な吸着ヘッドを備え、該吸着ヘッドは前記アームの回転角度位置に応じて電子部品の向きを調節できるように前記部品装着ヘッドに対して回転自在であることを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
- 前記連係部は前記アームの長手方向にスライド自在なリニアガイドと、前記アーム回動駆動部とリニアガイドを回転自在に連結する軸受部とからなることを特徴とする請求項1または2記載の電子部品実装装置。
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2007
- 2007-01-23 KR KR1020070007028A patent/KR20070078068A/ko not_active Application Discontinuation
- 2007-01-25 CN CNA2007100072461A patent/CN101009999A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013143547A (ja) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Yamaha Motor Co Ltd | 基板処理装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101009999A (zh) | 2007-08-01 |
KR20070078068A (ko) | 2007-07-30 |
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