JP2008288331A - Surface mounting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装装置に関する。 The present invention relates to a surface mounting apparatus.
循環駆動される搬送ベルトを用いて基板の搬送を行うベルト駆動方式が、下記特許文献1にも開示のように広く採用されている。
ベルト駆動方式のものは、搬送ベルトに基板の両端を載せただけの状態で搬送を行うから、重量基板の搬送に不向きである。また、ベルト駆動方式のものは、搬送ベルトと基板の摩擦で基板を搬送するため、搬送ベルトの回転速度を上げてゆくとすべり(搬送ベルトと基板との間のすべり)が多くなり、搬送速度がそれ以上、上がらない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、重量基板への対応が可能であり、かつ搬送タクトの短縮化が可能な表面実装装置を提供することを目的とする。
The belt drive type is not suitable for transporting heavy substrates because the transport is performed with both ends of the substrate placed on the transport belt. In the belt drive type, the substrate is transported by the friction between the transport belt and the substrate. Therefore, if the rotational speed of the transport belt is increased, the slip (slip between the transport belt and the substrate) increases and the transport speed is increased. But it does n’t go up any more.
The present invention has been completed based on the above situation, and an object of the present invention is to provide a surface mounting apparatus capable of handling a heavy substrate and capable of shortening a transport tact.
本発明は、基台上に設定される搭載位置において基板に部品を実装する実装手段と、前記基台上を一方向に延び、前記搭載位置にアクセスする路を構成する基板搬送路と、前記基板搬送路に沿って前記基板を搬送、停止させる基板搬送装置と、からなる表面実装装置であって、前記基板搬送装置を、搬送対象の基板の中央部近辺を下方から支える支持面を有し、かつ前記支持面により支えた基板を搬送可能な状態に保持する保持機能を有する基板保持装置と、前記基板保持装置を前記基板搬送路に沿って延びる直線軸に対して直線移動させる直線移動装置と、から構成したところに特徴を有する。 The present invention provides a mounting means for mounting a component on a board at a mounting position set on a base, a board transport path extending in one direction on the base and constituting a path for accessing the mounting position, A surface mounting device comprising a substrate transporting device for transporting and stopping the substrate along a substrate transporting path, and having a support surface that supports the substrate transporting device from below under a central portion of the substrate to be transported And a substrate holding device having a holding function for holding the substrate supported by the support surface in a transportable state, and a linear movement device for linearly moving the substrate holding device with respect to a linear axis extending along the substrate transfer path And is characterized by comprising
本発明の実施態様として以下の構成とすることが好ましい。
・前記直線移動装置を、永久磁石を一方向に配列した前記直線軸としてのステータ部を、前記基台上において前記基板搬送路に沿わせて配置してなるロボット本体と、上記ステータ部を囲繞するコイルを有して前記ロボット本体と共にリニアモータ式単軸ロボットを構成し、前記ロボット本体のステータ部に沿って前記基板保持装置を直線移動させる可動部材と、から構成する。
The following configuration is preferable as an embodiment of the present invention.
A robot body in which the linear moving device has a stator section as a linear axis in which permanent magnets are arranged in one direction, arranged along the substrate transport path on the base, and surrounds the stator section A linear motor type single-axis robot together with the robot body, and a movable member that linearly moves the substrate holding device along a stator portion of the robot body.
このように直線移動装置を、ロボット本体と可動部材とからなるリニアモータ式単軸ロボットにより構成すれば、電気的なエネルギーを機械要素を介さず推進方向の力に変換できるので、搬送対象物(すなわち基板P)の高速移動が可能であり、搬送タクトの短縮に効果的である。 In this way, if the linear moving device is constituted by a linear motor type single-axis robot composed of a robot body and a movable member, electrical energy can be converted into a force in the propulsion direction without passing through mechanical elements. That is, the substrate P) can be moved at high speed, which is effective for shortening the transport tact.
・前記基板搬送路の上流側に設置される搬入コンベアを通じて未実装の基板を機内に搬入し、前記基板搬送路の下流側に設置される搬出コンベアを通じて実装済みの基板を機外へ搬出する表面実装装置であって、前記支持面が前記コンベアの基板搬送面より低い下降位置と、基板搬送面より高い上昇位置とに前記基板保持装置を昇降変位させる昇降装置を前記可動部材に設け、前記搬入コンベアの下方において、前記基板保持装置を前記下降位置から前記上昇位置に変位させることで実装対象となる未実装の基板の支持を搬入コンベアから基板保持装置に移し替え、前記搬出コンベアの下方において、前記基板保持装置を前記上昇位置から前記下降位置に変位させることで実装済みの基板の支持を基板保持装置から搬出コンベアに移し替える構成とする。このような構成としておけば、搬入コンベアから基板保持装置への基板の受け渡し、及び基板保持装置から搬出コンベアへの基板の受け渡しを円滑に実施できる。 A surface on which an unmounted substrate is carried into the machine through a carry-in conveyor installed on the upstream side of the board conveyance path, and a mounted board is carried out through the carry-out conveyor installed on the downstream side of the board conveyance path. A mounting device, wherein the movable member is provided with an elevating device that moves the substrate holding device up and down between a lowered position where the support surface is lower than the substrate conveying surface of the conveyor and an elevated position where the supporting surface is higher than the substrate conveying surface. Below the conveyor, the support of the unmounted substrate to be mounted is moved from the loading conveyor to the substrate holding device by displacing the substrate holding device from the lowered position to the raised position, and below the carrying conveyor, The support of the mounted substrate is transferred from the substrate holding device to the carry-out conveyor by displacing the substrate holding device from the raised position to the lowered position. And it formed. With such a configuration, it is possible to smoothly carry out the transfer of the substrate from the carry-in conveyor to the substrate holding device and the transfer of the substrate from the substrate hold device to the carry-out conveyor.
・前記基板搬送路上に前記搭載位置を設定し、実装対象となる未実装の基板を前記基板保持装置により下支えしつつ前記搭載位置まで搬送させると共に、搬送後は、同基板を前記基板保持装置により支えた状態で前記実装手段により部品の実装を行う構成とする。このように基板保持装置により基板を支えた状態で部品の実装を行えば、実装により加わる圧力に抗することが可能となり、実装中、基板に湾曲等が生じない。従って、信頼性の高い部品実装動作が実施可能となる。 -The mounting position is set on the substrate transport path, and an unmounted substrate to be mounted is transported to the mounting position while being supported by the substrate holding device. After transporting, the substrate is transported by the substrate holding device. The component is mounted by the mounting means in a supported state. If the components are mounted in such a state that the substrate is supported by the substrate holding device, it is possible to resist the pressure applied by the mounting, and the substrate is not bent during the mounting. Therefore, a highly reliable component mounting operation can be performed.
・前記基板保持装置に保持された基板の位置を検出する検出手段を設け、前記搬送経路上における前記可動部材の停止位置を、前記検出手段から得られる基板の位置情報に基づいて、補正する停止位置補正処理を行う構成とする。このようにしておけば、基板の保持ずれに拘わらず、基板を搭載位置に正確にセットすることが可能となる。 A stop that corrects the stop position of the movable member on the transport path based on the position information of the substrate obtained from the detector, provided with a detector that detects the position of the substrate held by the substrate holder; The position correction process is performed. In this way, the substrate can be accurately set at the mounting position regardless of the holding deviation of the substrate.
・前記検出手段として機能する基板認識カメラを前記実装手段に設ける構成とする。カメラであれば、得られる基板画像に基づいて、保持位置のずれを正確にとらえることができる。また、表面実装装置に不可欠な実装手段を利用してカメラを取り付けているから、取付部材をそれ専用に設ける必要がない。 A substrate recognition camera that functions as the detection unit is provided in the mounting unit. In the case of a camera, it is possible to accurately grasp the shift of the holding position based on the obtained substrate image. Further, since the camera is mounted using mounting means indispensable for the surface mounting apparatus, it is not necessary to provide a mounting member exclusively for the camera.
・前記可動部材と前記基板保持装置と前記昇降装置とを可動ユニットと定義したときに、同一ロボット本体上に独立して動作可能な可動ユニットを複数機設置して、前記基板の搬送を複数の可動ユニットにより分担して行う構成とする。このような構成としておけば、搬送タクトをより短縮できる。 When the movable member, the substrate holding device, and the lifting device are defined as movable units, a plurality of movable units that can be operated independently are installed on the same robot body, and a plurality of movable units are transported. It is configured to be shared by the movable unit. With such a configuration, the conveyance tact can be further shortened.
・前記基板搬送路上に、搬送対象の基板を仮置きする基板仮置き部を有する中継ステーションを設け、一方の可動ユニットから他方の可動ユニットへの基板受け渡しを前記中継ステーションを介して行う構成とする。このような構成であれば、可動ユニット間における基板の受け渡しを円滑に実施できる。 A relay station having a temporary substrate placement part for temporarily placing a substrate to be transported is provided on the substrate transport path, and a substrate is transferred from one movable unit to the other movable unit via the relay station. . With such a configuration, the substrate can be smoothly transferred between the movable units.
・前記中継ステーション上に前記搭載位置を設定し、同中継ステーション上で前記実装手段により部品の実装を行う構成とする。このように中継ステーションに実装ステージとしての機能を兼用させれば、装置の簡素化が図られる。 The mounting position is set on the relay station, and the component is mounted on the relay station by the mounting means. In this way, if the relay station also functions as a mounting stage, the apparatus can be simplified.
本発明によれば、搬送対象の基板の中央部近辺を下方から支える構成としたから、重量基板の搬送も容易にできる。また、基板を基板保持装置に保持した状態で移動を行うから、基板の搬送速度を容易に上げることが可能となる。言い換えれば、ベルト駆動による従前の構成にみられる基板のすべりが起きないので、搬送速度を高速にできる。 According to the present invention, since the vicinity of the central portion of the substrate to be transported is supported from below, it is possible to easily transport the heavy substrate. In addition, since the substrate is moved while being held by the substrate holding device, the substrate transfer speed can be easily increased. In other words, the slippage of the substrate seen in the previous configuration by belt driving does not occur, so that the conveyance speed can be increased.
<実施形態1>
1.表面実装装置の全体構成
図1は表面実装装置の平面図、図4はヘッドユニットの支持構造を示す部分拡大図である。図1に示すように表面実装装置10は平板状をなす基台11上に各種装置を配置している。尚、以下の説明において、基台11の長手方向(図1の左右方向)をX方向と呼ぶものとし、Y方向、Z方向をそれぞれ図1、図4の向きに定めるものとする。
<
1. 1 is a plan view of a surface mount device, and FIG. 4 is a partially enlarged view showing a support structure of a head unit. As shown in FIG. 1, the
基台11の中央には基板搬送路Lが設定されている。基板搬送路LはX方向(図1の左右方向)に延びており、上流(図1における右側)と下流(図1における左側)にはそれぞれ搬入コンベア71と搬出コンベア75が設けられている。
A substrate transport path L is set at the center of the
両コンベア71、75は、X方向に循環駆動する一対の搬送ベルト72を備えており、両ベルト72を架設するように基板Pをセットすると、ベルト上面の基板Pはベルトとの摩擦によりベルトの駆動方向に送られるようになっている。
Both
尚、搬入コンベア71は隣接する他の上位装置(例えば、印刷機など)との間で、基板Pを搬送する機能を担うものであり、同搬入コンベア71を通じて実装対象の基板Pが表面実装装置10の基板搬送路Lに搬入されるようになっている。
The carry-in
搬出コンベア75は隣接する他の下位装置(例えば、リフロー装置など)との間で、基板Pを搬送する機能を担うものであり、同搬出コンベア75を通じて実装済みの基板Pが表面実装装置10より搬出されるようになっている。
The carry-out
さて、表面実装装置10の基台11上に設けられる基板搬送路Lには、後述する基板搬送装置100が設けられると共に、中央寄りの位置には搭載位置(図1においてハッチングで示す)Gが設定されており、同位置において部品搭載装置30により基板Pに対する部品の実装が行われるように構成されている。
A substrate transport path L provided on the
部品搭載装置30は大まかにはX軸サーボ機構、Y軸サーボ機構、Z軸サーボ機構及びこれらサーボ機構によりX方向、Y方向、Z方向に駆動される吸着ヘッド63などから構成される。
The
具体的に説明してゆくと、図1に示すように基台11上には一対の支持脚41が設置されている。両支持脚41は部品供給部15、16の両側に位置しており、共にY方向(図1では上下方向)にまっすぐに延びている。
Specifically, as shown in FIG. 1, a pair of
両支持脚41は図5に示すように基板搬送路Lを取り囲むような門型をなしており、基板搬送路L上に設置される可動ユニット(基板搬送装置100を構成し、基板Pの搬送機能を担うもの)130が支持脚41を自由に出入りできるようになっている。
As shown in FIG. 5, both the
そして、両支持脚41には図1に示すように、Y方向に延びるガイドレール42が支持脚上面に設置されると共に、これら左右のガイドレール42に長手方向の両端部を嵌合させつつヘッド支持体51が取り付けられている。
As shown in FIG. 1,
また、図1において右側の支持脚41にはY方向に延びるY軸ボールねじ45が装着され、更にY軸ボールねじ45にはボールナット(不図示)が螺合されている。そして、Y軸ボールねじ45にはY軸モータ47が付設されており、同モータ47を通電操作すると、Y軸ボールねじ45に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体51、ひいては次述するヘッドユニット60をガイドレール42に沿ってY方向に水平移動する(Y軸サーボ機構)。
In FIG. 1, a Y-
図4に示すように、ヘッド支持体51にはX方向に延びるガイド部材53が設置され、更に、ガイド部材53に対してヘッドユニット60が、ガイド部材53の軸に沿って移動自在に取り付けられている。このヘッド支持体51には、X方向に延びるX軸ボールねじ55が装着されており、更にX軸ボールねじ55にはボールナットが螺合されている。
As shown in FIG. 4, a
そして、X軸ボールねじ55にはX軸モータ57が付設されており、同モータ57を通電操作すると、X軸ボールねじ55に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッドユニット60をガイド部材53に沿ってX方向に移動する(X軸サーボ機構)。
An
従って、X軸サーボ機構、Y軸サーボ機構を複合的に制御することで、基台11上においてヘッドユニット60を水平方向(XY方向)に移動操作出来る構成となっている。
Accordingly, the
係るヘッドユニット60には、実装動作を行う吸着ヘッド63が列状をなして複数個搭載されている。吸着ヘッド63はヘッドユニット60の下面から下向きに突出しており、先端には吸着ノズル64が設けられている。
A plurality of suction heads 63 that perform a mounting operation are mounted in a row on the
各吸着ヘッド63はR軸モータの駆動により軸周りの回転動作が可能とされ、又Z軸モータの駆動により、ヘッドユニット60のフレーム61に対して昇降可能な構成となっている(Z軸サーボ機構)。また、各吸着ノズル64には図外の負圧手段から負圧が供給されるように構成されており、ヘッド先端に吸引力を生じさせるようになっている。
Each
このような構成とすることで、吸着ヘッド63を用いて部品供給部15、16から部品を取り出すことができ、また取り出した部品を基板P上へ実装できる。尚、図1に示す符号17は部品認識カメラ、図4に示す符号65は基板認識カメラである。部品認識カメラ17は基台11上においてX方向のほぼ中央に、搭載位置Gを間に挟んで上下2機設置されている。
With this configuration, it is possible to take out components from the
これら部品認識カメラ17は部品供給部15、16から取り出された部品を撮像する機能を担うものである。得られた部品画像は不図示の画像処理部において画像解析がなされ、解析結果より吸着ヘッド63による部品の吸着位置ずれが検出される。
These
また、基板認識カメラ65は、撮像面を下に向けた状態でヘッドユニット60に固定されており、ヘッドユニット60とともに一体的に移動する構成とされている。これにより、上述のX軸サーボ機構、Y軸サーボ機構を駆動させることで、搭載位置G上にある基板P上の任意の位置の画像を、基板認識カメラ65により撮像することが出来る。
The
2.基板搬送装置の構成
図5に示すように基板搬送装置100はロボット本体110と可動ユニット130とから構成される。可動ユニット130は可動部材170上に、昇降装置150を介して基板テーブル140を支持したものである。
2. Configuration of Substrate Transfer Device As shown in FIG. 5, the
基板テーブル140は搬送対象の基板Pを安定的に支えることができるような形状、すなわち搬送対象の基板Pより一回り小さい矩形状に設定され、また、コンベア71、75との関係においては横幅(Y方向の幅)が、コンベアのベルト幅(図1中のA寸法)より狭く設定されている。 The substrate table 140 is set to have a shape that can stably support the substrate P to be transported, that is, a rectangular shape that is slightly smaller than the substrate P to be transported. The width in the Y direction is set to be narrower than the belt width (A dimension in FIG. 1) of the conveyor.
尚、基板テーブル140の上面が、本発明で言うところの、「搬送対象の基板の中央部近辺を下方から支える支持面」に相当している。 The upper surface of the substrate table 140 corresponds to the “support surface that supports the vicinity of the central portion of the substrate to be transported from below” in the present invention.
そして、本実施形態のものは昇降装置(例えば、ボールねじ機構やエアシリンダなど)150を作動させると、基板テーブル140を支える昇降軸155が上下動し、上記基板テーブル140を図5に示す(a)の下降位置と、図5に示す(b)の上昇位置に変位させるように構成されている。
In this embodiment, when a lifting device (for example, a ball screw mechanism or an air cylinder) 150 is operated, a lifting
図5の(a)に示す下降位置においては、基板搬送面Bとなるコンベア上面より基板テーブル140の上面141が低い位置関係になり、また図5の(b)に示す上昇位置においては、基板搬送面Bとなるコンベア上面より基板テーブル140の上面141が高い位置関係となる。
In the lowered position shown in FIG. 5A, the
また、図5に示すように、基板テーブル140には板面を上下に貫通するようにして吸引孔145が形成されている。この吸引孔145には図外の負圧発生装置が連なっており、テーブル上面に吸引力を生じさせるようになっている。これにより、基板テーブル140上の基板Pを吸引して搬送可能な状態に保持できるようになっている。尚、搬送可能な状態とは、高速で搬送させても、搬送中に基板のずれ、落下等を起こさない状態のことである。
As shown in FIG. 5, the substrate table 140 is formed with a
可動部材170はロボット本体110と共にリニアモータ式単軸ロボットRBを構成している。以下、可動部材170とロボット本体110の構成を主に図6、図7を参照して説明する。
The
上記ロボット本体110はベース部113と一対のカバー部材114とからなり、一方向に延びる横長枠状に形成されている。上記一対のカバー部材114は、ロボット本体110の両側壁部分を構成するもので、全長にわたって互いに平行に対向し、下端部がベース部113にボルトで固定されている。
The
上記ロボット本体110内には、一定幅のガイドレール118がベース部113上に設けられると共に、その上方にステータ部120が水平に設置されている。同ステータ部120はN、Sの磁極が交互に位置するように環状の永久磁石を中心軸に沿って配置したものであり、全体が円形断面のシャフト状に形成されている。
In the robot
係るロボット本体110はステータ部120の軸を基板搬送路Lに沿わせて基台11上に設置され、その全長は基板搬送路Lのほぼ全長(具体的には、搬入コンベア71の先端から搬出コンベア75の後端に渡る全範囲)に渡る長さを有する。
The
可動部材170はステータ部120を挿通させる中空の可動ブロック175を主体として構成される。可動ブロック175は図7において左右の両軸端の内周に環状の滑り軸受178を設けると共に、図7における下側には被ガイド部176を設けている。この被ガイド部176はロボット本体110のガイドレール118に嵌合し、可動部材170のロボット本体110に沿った移動動作を案内する機能を担っている。
The
また、可動ブロック175の上部には取付テーブル185が設けられ、係るテーブル185上に基板テーブル140を支持した昇降装置150が固定されている(尚、図7では昇降装置150、基板テーブル140は省略してある)。
A mounting table 185 is provided above the
そして、可動ブロック175の中空部には電機子を構成するコイル180がステータ部120を囲繞するように取り付けられている。
And the
これにより、コイル180を通電操作すると、コイル180とステータ部120との間に磁力(吸引/反発力)が作用し、可動部材170にステータ部120に沿った水平方向の推進力を与える。
As a result, when the
以上のことから、ガイドレール118と被ガイド部176による案内作用をうけつつ可動部材170がロボット本体110に沿って移動し、可動ユニット130の全体が基板搬送路Lに沿って直線移動することとなる。
From the above, the
図6における符号121は磁気スケール、符号188は磁気ヘッドである。磁気スケール121は磁気的に目盛りを記録したものであり、ロボット本体110のほぼ全長に渡って形成されている。磁気ヘッド188は磁気スケール121の目盛りを読み取る機能を有し、可動部材170に固定されている。
In FIG. 6,
これにより、可動部材170の移動中に磁気ヘッド188により上記磁気スケール121の目盛りを読み取ることで、可動部材170の位置検出が可能となる。本実施形態のものは磁気ヘッド188から得られる位置情報に基づいて可動ユニット130の移動速度、加減速、停止位置を制御している。
Thereby, the position of the
また、吸引孔145に負圧を供給させる供給経路については、次の様に構成しておくことが好ましい。すなわち、リニアモータ式単軸ロボットRBの外に前記負圧発生装置としてのポンプ(不図示)を配置すると共に、同ポンプから、ケーブルベア内に配線される供給管を通じて、吸引孔145に負圧を供給させる構成とする。このようにしておけば、可動部材170がロボット本体110上を往復移動したときに、近隣の装置に供給管が絡むことがなく、負圧の供給を安定的に行うことが可能となる。
In addition, the supply path for supplying the negative pressure to the
3.基板搬送と部品実装
次に上記の如く構成された表面実装装置10により実行される基板Pの実装サイクル(基板搬入→実装→基板搬出)を図8〜図12を参照して説明する。
3. Board Transfer and Component Mounting Next, a board P mounting cycle (board loading → mounting → board unloading) executed by the
実装対象の基板Pを搬入するには、昇降軸155を下降させて基板テーブル140を下降位置にセットすると共に、基板搬送装置100を作動させ可動ユニット130を図1、図8に示すように搬入コンベア71の直下となる位置に移動させてやる。
In order to carry in the substrate P to be mounted, the lifting
可動ユニット130が上記位置に移動したら、次に表面実装装置10に隣接して配置される上位装置(例えば、印刷装置など)に基板要求指令を出力する処理を行う。
When the
すると、上位装置では基板要求指令に基づいて、基板Pを表面実装装置10に送り出す処理が実行される。かくして、上位装置から基板Pが送りだされ、送り出された基板Pはやがて搬入コンベア71に至り、不図示のストッパなどにより図1、図8に示す位置で停止される。
Then, the host device executes a process of sending the substrate P to the
基板Pが停止したら、今度は昇降装置150を作動させ下降位置にある基板テーブル140を上昇位置に昇降変位させてやる。昇降が開始されると、下降位置にある基板テーブル140は基板Pの下面に接近してゆき、やがて当接する。その後、基板テーブル140はコンベア上の基板Pを持ち上げつつ更に上昇し、図9に示す上昇位置に至る。
When the substrate P is stopped, the lifting / lowering
かくして、実装対象の基板Pの支持が搬入コンベア71から基板テーブル140に移り、基板Pは搬入コンベア71の動力(より具体的に言えば、循環駆動するベルトの動力)から切り離された状態となる。
Thus, the support of the board P to be mounted is transferred from the carry-in
そして、本実施形態のものは、基板テーブル140を上昇させる過程で負圧発生装置を作動させ、吸引孔145に負圧を発生させるようにしている。これにより、テーブル上面に吸引力が生じ、実装対象の基板Pの支持が搬入コンベア71から基板テーブル140に移ると同時に、基板Pは基板テーブル140に吸引保持された状態となる。
In this embodiment, the negative pressure generating device is operated in the process of raising the substrate table 140 to generate a negative pressure in the
基板テーブル140に基板Pが吸着保持されたら、次に、可動部材170のコイル180を通電操作する。通電操作を行うと、可動部材170のコイル180とロボット本体110のステータ部120との間に磁力(吸引/反発力)が作用し、可動部材170にロボット本体110のステータ部120の軸に沿った水平方向の推進力が加わる。
When the substrate P is attracted and held on the substrate table 140, the
これにより、図9に示すように、可動ユニット130がロボット本体110に沿って移動する結果、基板Pが基板搬送路L上を運ばれてゆく。
As a result, as shown in FIG. 9, the
移動を始めた可動ユニット130は搭載位置Gの近傍に達すると次第に減速され、ユニットの中心Oが搭載位置Gの中心に一致するように停止される(図2、図9参照)。
The
かくして、可動ユニット130が停止されると、次に、基板搬送路L上において停止した基板Pの位置を検出する処理が行われる。すなわち、先に説明したX軸サーボ機構、Y軸サーボ機構を作動させてヘッドユニット60を搭載位置G上方に水平移動させつつ、ヘッドユニット60に設けられた基板認識カメラ65により基板Pの撮影が行われる。
Thus, when the
そして、基板画像(より具体的には、基板Pに付されたフィデューシャルマークFの位置)に基づいて、基板Pの正規停止位置(すなわち搭載位置G)に対するずれ量α、ずれ方向が算出される。 Based on the substrate image (more specifically, the position of the fiducial mark F attached to the substrate P), the displacement amount α and the displacement direction with respect to the normal stop position (that is, the mounting position G) of the substrate P are calculated. Is done.
その後、搭載位置Gに停止された可動ユニット130を、ずれ量αだけずれ方向の逆側に、移動させる停止位置補正処理が行われる(図10の(a)〜(c)参照)。係る停止位置補正処理を行うことで、以下の効果が得られる。
Thereafter, stop position correction processing for moving the
図10は、基板テーブル140による基板Pの保持位置と、基板Pの停止位置との関係を示したものであり、(a)は基板テーブル140に基板Pが位置ずれなく吸引保持された場合の基板停止位置を示している。また、(b)は、基板PがX方向左側にずれて基板テーブル140に吸引保持された場合の基板停止位置を示している。 FIG. 10 shows the relationship between the holding position of the substrate P by the substrate table 140 and the stop position of the substrate P. FIG. 10A shows the case where the substrate P is sucked and held on the substrate table 140 without displacement. The substrate stop position is shown. (B) shows the substrate stop position when the substrate P is displaced to the left in the X direction and sucked and held by the substrate table 140.
このように基板Pの保持に元から(搬送前から)ずれがあると、搭載位置Gに可動ユニット130を正しく停止させたとしても搭載位置Gから基板Pがずれてしまうが、上記停止位置補正処理を実施することで、基板の保持ずれに拘わらず、基板Pを搭載位置Gに正確にセットすることが可能となる(図10の(c)参照)。
Thus, if there is a deviation in the holding of the substrate P from the original (before conveyance), even if the
そして、停止位置補正処理が完了すると、次に、基板Pに対する部品の実装処理が行われることとなる。具体的には、X軸サーボ機構、Y軸サーボ機構を作動させて、ヘッドユニット60を部品供給部15、16の上方にまで水平移動させると共に、吸着ヘッド63により部品の取り出しを行う。
When the stop position correction process is completed, a component mounting process on the board P is performed next. Specifically, the X-axis servo mechanism and the Y-axis servo mechanism are operated to move the
そして、部品の取り出しに続いて、部品認識カメラ17により部品が撮影され、得られた部品画像に基づいて吸着位置ずれが調べられる。その後、吸着された部品の移送がヘッドユニット60により行われ、移送中、各吸着ヘッド63ごとに部品の吸着位置ずれを補正する処理がなされる。
Then, following the removal of the part, the part is photographed by the
その後、所定の部品装着位置に達したところで、吸着ヘッド63は下降され、これにより、基板テーブル140に下支えされた基板P上に部品が実装される。
Thereafter, when a predetermined component mounting position is reached, the
基板Pに対する部品の全実装処理が完了すると、再び、可動部材170のコイル180を通電操作する処理が行われる。これにより、可動ユニット130がロボット本体110に沿って移動し、実装済みの基板Pは基板搬送路Lの下流へと運ばれてゆく。
When all the component mounting processes on the board P are completed, the process of energizing the
可動ユニット130は搬出コンベア75の近傍に達すると次第に減速され、図3、図12に示すように、搬出コンベア75の直下の位置で停止される。尚、可動ユニット130の移動中、昇降装置150は基板テーブル140を上昇位置に保持し続けており、可動ユニット130の停止時には、基板Pの下方に搬出コンベア75の搬送ベルト72が位置する状態となる。
When the
そのため、可動ユニット130の停止に続いて、昇降装置150を作動させ基板テーブル140を上昇位置から下降位置に変位させつつ、これに合わせて負圧の供給を停止させ基板テーブル140による基板Pの吸引保持を解いてやれば、図13に示すように基板Pの支持が基板テーブル140から搬出コンベア75に移る。従って、後は、搬出コンベア75を作動させてやれば、実装済みの基板Pは隣接する下位装置(例えば、リフロー装置など)へと搬出される。
Therefore, following the stop of the
そして、次の基板Pを搬入するには、搬出コンベア75の真下に位置する可動ユニット130を、基板テーブル140を下降位置に保ったまま、搬入コンベア71の位置まで移動させてやればよく、これにより、次の基板Pを搬入可能な状態になる。
In order to carry in the next substrate P, the
4.効果
本実施形態のものは、基板搬送装置100に、ロボット本体110と可動部材170とからなるリニアモータ式単軸ロボットRBを用いている。リニアモータ式単軸ロボットRBであれば、電気的なエネルギーを機械要素を介さず推進方向の力に変換できるので、搬送対象物(すなわち基板P)の高速移動が可能であり、搬送タクトの短縮に効果的である。
4). Effect In this embodiment, a linear motor type single-axis robot RB including a robot
また、本実施形態のものは、基板テーブル140により基板Pの全体を支える構成をとっているから基板Pの搬送を安定的に行うことができ、かつ重量基板への対応も無理なく行うことが出来る。 Moreover, since the thing of this embodiment has taken the structure which supports the whole board | substrate P by the board | substrate table 140, the conveyance of the board | substrate P can be performed stably and the response | compatibility to a heavy board can also be performed without difficulty. I can do it.
また、部品の実装は吸着ヘッド63を昇降させて行うから、実装動作の際、基板Pには少なからず圧力が加わる。この点、本実施形態では基板Pを基板テーブル140により支えた状態、更に言えば、基板Pの端部を除くほぼ全面を面押さえした状態で実装動作を行うから、実装により加わる圧力に抗することが可能となり、実装中、基板に湾曲等が生じない。従って、信頼性の高い部品実装動作が実施可能となる。
In addition, since the component is mounted by moving the
また、搬送完了後、基板Pを改めてバックアップする必要がなく、直ちに実装作業に移行できる。従って、実装サイクルの短縮にも効果的である。 In addition, it is not necessary to back up the substrate P again after completion of the transfer, and it is possible to immediately shift to the mounting operation. Therefore, it is effective for shortening the mounting cycle.
また、本実施形態のものは、可動ユニット130の停止位置を補正する停止位置補正処理を行うこととしているから、基板テーブル140による基板Pの吸着保持ずれに拘わらず、基板Pを搭載位置Gに正確にセットできる。このような構成であれば、部品の実装精度が高く、商品性の高い表面実装装置10の提供が可能となる。
Further, in the present embodiment, since the stop position correction process for correcting the stop position of the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図14ないし図20によって説明する。
実施形態1では、可動ユニット130を1機使用して基板Pの搬送を行う例を示した。これに対し実施形態2では、図14に示すように同一ロボット本体110上に独立して動作する2機の可動ユニット130A、130Bを配し、これら2機の可動ユニット130A、130Bを使用して基板Pの搬送を行うこととしている。尚、以下に説明する中継ステーション200を設けた点を除き、他の構成については実施形態1と同様である。そのため、同一部品には同一符号を付し、説明は全て省略する。
<
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, an example in which the substrate P is transported using one
中継ステーション200は、平板状をなすベース部210と、ベース部210の4隅に設けられる4つの基板支持ポール220A〜220Dと、ベース部210とともに4つの基板支持ポール220A〜220Dを昇降させる昇降部250とから構成される。
The
係る中継ステーション200は基板搬送路Lの長手方向中央、すなわち部品搭載装置30により部品の実装作業が行われる搭載位置Gに設けられている。
The
本実施形態では、図14に示すように2機の可動ユニット130A、130Bを、中継ステーション200を基準としてX方向の両側に割り振って配置しており、基板搬送路Lの上流側に位置する可動ユニット130Aに基板Pの搬入機能を担わせ、基板搬送路Lの下流側に位置する可動ユニット130Bに基板Pの搬出機能を担わせている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, two
また、初期状態において、可動ユニット130Aは搬入コンベア71の下方に位置しており、可動ユニット130Bは搬出コンベア75の下方に位置している。そして、両可動ユニット130A、130Bの基板テーブル140はいずれも下降位置にセットされている。
In the initial state, the
以下、両可動ユニット130A、130Bを使用した一連の実装サイクル(基板搬入→実装→基板搬出)を説明する。基板Pを搬入するには、搬入コンベア71の下方において、下降位置にある基板テーブル140を上昇位置に変位させてやればよく、これにより、基板Pの支持が搬入コンベア71から可動ユニット130Aに移る。そして、基板Pの支持が可動ユニット130Aに移ると、これと同時に基板テーブル140は基板Pを吸引保持し、搬送可能な状態になる。
Hereinafter, a series of mounting cycles (board loading → mounting → board unloading) using both
基板Pの搬送が可能な状態になると、可動ユニット130Aはロボット本体110に沿って移動を始め、基板搬送路Lに沿って基板Pを運んでゆく(図15、図16)。
When the substrate P can be transported, the
移動を始めた可動ユニット130Aは中継ステーション200の中央まで移動し、その位置で停止する。そして、停止後、可動ユニット130Aは昇降装置150を作動させ、基板テーブル140を上昇位置から下降位置に変位させる。そして基板テーブル140の下降に合わせて、負圧の供給を停止させ基板テーブル140による基板Pの吸引保持を解いてやれば、基板Pの支持が基板テーブル140から中継ステーション200に移り、基板Pは中継ステーション200の4つの基板支持ポール220A〜220Dにより4隅を下支えされた状態になる。
The
その後、昇降部250により実装対象の基板Pの高さを調整する処理(基板Pの厚みによって実装面の高さが変わるのでこれを一定にするべく調整する処理)が必要に応じて行われ、続いて、中継ステーション200上に置かれた基板Pに部品を実装する処理が、部品搭載装置30により行われる。
Thereafter, a process of adjusting the height of the substrate P to be mounted by the elevating unit 250 (a process of adjusting the height of the mounting surface depending on the thickness of the substrate P so as to make it constant) is performed as necessary. Subsequently, the
そして、係る部品の実装処理と並行して、搬送を担う可動ユニット130を130Aから130Bに切り替える処理が行われる。すなわち、中継ステーション200上に位置する可動ユニット130Aは中継ステーション200から退避して元の位置(基板搬送路上流に位置する搬入コンベア71)へ向かう。一方、搬出コンベア75の下方において待機状態にあった可動ユニット130Bは、基板テーブル140を下降位置に保持した状態を保ちつつ基板搬送路Lの上流へと移動を始め中継ステーション200に向かう(図17参照)。
In parallel with the component mounting process, a process of switching the
移動を開始した両可動ユニット130A、130Bは実装動作中に移動を完了し、可動ユニット130Aは搬入コンベア71の真下に至り、可動ユニット130Bは中継ステーション200の中央に至る(図18参照)。
The two
その後、部品搭載装置30による部品の実装処理が完了すると、これに続いて、実装済みの基板Pを可動ユニット130Bにより搬出する処理が行われる。
Thereafter, when the component mounting process by the
すなわち、まず、下降位置にある基板テーブル140が上昇位置に昇降変位され、基板Pの支持が中継ステーション200から可動ユニット130Bに移される。そして、基板Pの支持が可動ユニット130Bに移ると同時に、基板Pは基板テーブル140に吸引保持される。
That is, first, the substrate table 140 in the lowered position is moved up and down to the raised position, and the support of the substrate P is transferred from the
かくして、実装済みの基板Pは搬送可能な状態となり、可動ユニット130Bがロボット本体110に沿って移動を始める。その結果、基板搬送路Lに沿って基板Pが運ばれてゆく(図19参照)。
Thus, the mounted substrate P is in a transportable state, and the
基板Pが搬出コンベア75の位置まで運ばれてくると、可動ユニット130Bはその位置で停止する。そして、停止後、可動ユニット130Bは昇降装置150を作動させ、基板テーブル140を上昇位置から下降位置に変位させる。
When the substrate P is carried to the position of the carry-out
そして、基板テーブル140の下降に合わせて、負圧の供給を停止させ基板テーブル140による基板Pの吸引保持を解いてやれば、基板Pの支持が基板テーブル140から搬出コンベア75に移る。従って、後は、搬出コンベア75を作動させてやれば、実装済みの基板Pを隣接する下位装置に搬出できる(図20参照)。
When the supply of the negative pressure is stopped and the suction and holding of the substrate P by the substrate table 140 is released in accordance with the lowering of the substrate table 140, the support of the substrate P is transferred from the substrate table 140 to the carry-out
そして、図20に示すように、搬入コンベア71の真下には、可動ユニット130Aが位置しているから、上記した実装済みの基板Pの搬出完了後、直ちに次の基板Pを搬入できる。
As shown in FIG. 20, since the
このように実施形態2のものは、同一ロボット本体110上に独立して動作可能な可動ユニット130を2機設置して、基板Pの搬送を分担して行っている。従って、実装済みの基板Pを搬出する処理の完了後、時間を空けずに次の基板Pを搬入でき搬送タクトを短縮できる。
As described above, in the second embodiment, two
また、本実施形態のものは、中継ステーション200上に搭載位置Gを設定し、同中継ステーション200上で部品の実装を行う構成としている。このように中継ステーション200に実装ステージとしての機能を兼用させれば、搬送を担う可動ユニット130を130Aから130Bの切り替える作業を、部品実装中に行うことができ、この点も、搬送タクトの短縮に有効である。
Further, in the present embodiment, a mounting position G is set on the
尚、実施形態2のものは、実装対象として剛性の高い厚基板を実装するのに向いている。というのも、基板Pの4隅を保持しただけの状態で実装を行うから、部品実装に伴う圧力に抗するだけの剛性が基板自体に要求されるからである。 The second embodiment is suitable for mounting a thick substrate having high rigidity as a mounting target. This is because mounting is performed in a state where the four corners of the substrate P are held, and the substrate itself is required to have rigidity sufficient to withstand the pressure associated with component mounting.
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1)実施形態1では、基板Pを基板テーブル140に吸引保持することで、搬送過程における基板Pのずれ止めを行う構成をとったが、基板テーブル140による基板Pの保持は搬送過程でずれない程度に基板Pを保持可能なものであればよく、例えば、基板Pと基板テーブル140に凹部と凸部をそれぞれ設け、これらを凹凸嵌合させて保持力を得るもの、あるいは基板Pを対向する2辺でクランプして保持力を得るものなどが実施可能である。 (1) In the first embodiment, the substrate P is sucked and held on the substrate table 140 to prevent the substrate P from being displaced in the transport process. However, the holding of the substrate P by the substrate table 140 is shifted in the transport process. As long as the substrate P can be held to a certain extent, for example, the substrate P and the substrate table 140 are each provided with a recess and a projection and the recesses and projections are fitted together to obtain a holding force, or the substrate P is opposed It is possible to implement one that obtains a holding force by clamping at two sides.
(2)実施形態1では基板テーブル140に昇降動作のみ実行させる例を挙げたが、基板テーブル140に回転、Y方向へのスライド機能を付加するものであればより好ましい。このような構成とすれば、基板Pを搭載位置Gにより正確にセットでき、部品の実装精度がより高まる。 (2) In the first embodiment, an example in which only the lifting and lowering operation is performed on the substrate table 140 has been described. However, it is more preferable that the substrate table 140 is added with a function of rotating and sliding in the Y direction. With such a configuration, the substrate P can be accurately set at the mounting position G, and the mounting accuracy of the components is further increased.
(3)実施形態2では、基板搬送路L上における基板Pの搬送を、2機の可動ユニット130A、130Bにより分担したが、図21に示すように基台11上に複数の部品実装ステージS1、S2が設定されている場合には、ステージ数に応じた複数の可動ユニット130A〜130Cを設けて、基板搬送を2以上の可動ユニットにより分担することが好ましい。
(3) In the second embodiment, the conveyance of the substrate P on the substrate conveyance path L is shared by the two
(4)実施形態2では、次の基板Pの搬入を、実装済みの基板Pの搬出後に開始する例を示したが、次の基板Pの搬入処理を実装済みの基板の搬出処理と並行して行うことも、無論可能である。 (4) In the second embodiment, the example in which the next board P is carried in after the loaded board P is carried out has been described. However, the next board P is loaded in parallel with the loaded board. Of course, it can be done.
(5)実施形態1、実施形態2ではいずれも、基板テーブル140を基板搬送路Lに沿って移動させる直線移動装置を、リニア単軸ロボットRBにより構成したが、直線移動装置の構成は基板テーブル140を直線移動させるものであればよく、リニア単軸ロボットRBによるものに限らない。例えば、ボール螺子軸とボールナットを利用するものが適用可能である。より具体的に言えば、基板搬送路L上にボール螺子軸を取り付ける一方、可動部材にボールナットを回り止めした状態で固定しておく。このようにしておけば、モータによりボール螺子軸を回転させると、ボール螺子とボールナットの作用により、回転方向の運動が直線運動に換えられ、可動部材170、引いては基板テーブル140を基板搬送路Lに沿って直線移動させることが可能となる。
また、実施啓形態2では、基板の搬送を2機の可動ユニットにより分担した例を示したが、ボール螺子軸、ボールナットを利用するものであっても、ボール螺子軸を基板搬送路Lの長手方向に一列状に2軸配置するなどの措置を講ずることで、2機の装置により基板の搬送を分担して行うことが可能である。
(5) In both the first and second embodiments, the linear moving device that moves the substrate table 140 along the substrate transfer path L is configured by the linear single-axis robot RB. However, the configuration of the linear moving device is the substrate table. What is necessary is just to move 140 linearly, and is not limited to that by the linear single-axis robot RB. For example, the one using a ball screw shaft and a ball nut is applicable. More specifically, a ball screw shaft is attached on the substrate transport path L, while the ball nut is fixed to the movable member in a state where it is prevented from rotating. In this way, when the ball screw shaft is rotated by the motor, the movement of the rotation direction is changed to a linear motion by the action of the ball screw and the ball nut, and the
Further, in
10…表面実装機
11…基台
30…部品搭載装置(本発明の「実装手段」に相当)
60…ヘッドユニット(本発明の「実装手段」に相当)
65…基板認識カメラ(本発明の「検出手段」に相当)
71…搬入コンベア
75…搬出コンベア
100…基板搬送装置
120…ステータ部(本発明の「直線軸」に相当)
110…ロボット本体(本発明の「直線移動装置」に相当)
130…可動ユニット(本発明の「直線移動装置」に相当)
140…基板テーブル(本発明の「基板保持装置」に相当)
141…上面(本発明の「支持面」に相当)
145…吸引孔
150…昇降装置
170…可動部材
180…コイル
200…中継ステーション
220A〜220D…基板支持ポール(本発明の「基板仮置き部」に相当)
P…基板
RB…リニア単軸ロボット
L…基板搬送路
DESCRIPTION OF
60... Head unit (corresponding to “mounting means” of the present invention)
65 .. substrate recognition camera (corresponding to “detection means” of the present invention)
71 ... Carrying in
110 ... Robot main body (corresponding to "linear movement device" of the present invention)
130... Movable unit (corresponding to “linear movement device” of the present invention)
140 ... Substrate table (corresponding to "substrate holding apparatus" of the present invention)
141... Upper surface (corresponding to “support surface” of the present invention)
145 ...
P ... Substrate RB ... Linear single-axis robot L ... Substrate transport path
Claims (9)
前記基台上を一方向に延び、前記搭載位置にアクセスする路を構成する基板搬送路と、
前記基板搬送路に沿って前記基板を搬送、停止させる基板搬送装置と、からなる表面実装装置であって、
前記基板搬送装置を、
搬送対象の基板の中央部近辺を下方から支える支持面を有し、かつ前記支持面により支えた基板を搬送可能な状態に保持する保持機能を有する基板保持装置と、
前記基板保持装置を前記基板搬送路に沿って延びる直線軸に対して直線移動させる直線移動装置と、から構成したことを特徴とする表面実装装置。 Mounting means for mounting components on the board at the mounting position set on the base;
A substrate transport path that extends in one direction on the base and forms a path for accessing the mounting position;
A surface mount device comprising: a substrate transport device configured to transport and stop the substrate along the substrate transport path;
The substrate transfer device;
A substrate holding device having a support surface that supports the vicinity of the center of the substrate to be transported from below and having a holding function for holding the substrate supported by the support surface in a transportable state;
A surface mounting apparatus comprising: a linear movement device that linearly moves the substrate holding device with respect to a linear axis extending along the substrate conveyance path.
永久磁石を一方向に配列した前記直線軸としてのステータ部を、前記基台上において前記基板搬送路に沿わせて配置してなるロボット本体と、
上記ステータ部を囲繞するコイルを有して前記ロボット本体と共にリニアモータ式単軸ロボットを構成し、前記ロボット本体のステータ部に沿って前記基板保持装置を直線移動させる可動部材と、から構成したことを特徴とする請求項1に記載の表面実装装置。 The linear moving device;
A robot body in which a stator portion as a linear axis in which permanent magnets are arranged in one direction is arranged along the substrate transport path on the base;
A linear motor type single-axis robot having a coil surrounding the stator portion and a movable member that linearly moves the substrate holding device along the stator portion of the robot body; The surface mounting apparatus according to claim 1.
前記支持面が前記コンベアの基板搬送面より低い下降位置と、基板搬送面より高い上昇位置とに前記基板保持装置を昇降変位させる昇降装置を前記可動部材に設け、
前記搬入コンベアの下方において、前記基板保持装置を前記下降位置から前記上昇位置に変位させることで実装対象となる未実装の基板の支持を搬入コンベアから基板保持装置に移し替え、
前記搬出コンベアの下方において、前記基板保持装置を前記上昇位置から前記下降位置に変位させることで実装済みの基板の支持を基板保持装置から搬出コンベアに移し替える構成としたことを特徴とする請求項2に記載の表面実装装置。 Surface mounting that carries an unmounted board into the machine through a carry-in conveyor installed on the upstream side of the board conveyance path, and carries the mounted board outside through a carry-out conveyor installed on the downstream side of the board conveyance path. A device,
An elevating device that moves the substrate holding device up and down to a lowered position lower than the substrate conveying surface of the conveyor and an elevated position higher than the substrate conveying surface is provided in the movable member,
Below the carry-in conveyor, the support of an unmounted board to be mounted is moved from the carry-in conveyor to the board holding device by displacing the board holding device from the lowered position to the raised position.
The configuration is such that the support of the mounted substrate is transferred from the substrate holding device to the carry-out conveyor by displacing the substrate holding device from the raised position to the lowered position below the carry-out conveyor. 2. The surface mounting apparatus according to 2.
搬送後は、同基板を前記基板保持装置により支えた状態で前記実装手段により部品の実装を行う構成としたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の表面実装装置。 The mounting position is set on the substrate transport path, and an unmounted substrate to be mounted is transported to the mounting position while being supported by the substrate holding device,
4. The surface mounting apparatus according to claim 2, wherein, after the conveyance, the component is mounted by the mounting means in a state where the substrate is supported by the substrate holding device. 5.
同一ロボット本体上に独立して動作可能な可動ユニットを複数機設置して、前記基板の搬送を複数の可動ユニットにより分担して行う構成としたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の表面実装装置。 When the movable member, the substrate holding device, and the lifting device are defined as a movable unit,
The structure according to claim 2 or 3, wherein a plurality of movable units that can be operated independently are installed on the same robot body, and the substrate is transported by the plurality of movable units. The surface mount apparatus described.
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