JP2012044018A - 部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納可能なノズル収容部を備え、部品実装装置の大型化を抑え、吸着ノズルの交換作業が短時間で可能な部品実装装置を提供すること。
【解決手段】ノズル収容部70の本体部71は、吸着ノズル27の収納部72が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成され、吸着ノズルを多種類用意でき、ノズル収容部を部品実装装置1内に設置しても部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図れる。本体部は回転手段73により回転可能に構成され、本体部を回転させて所望の吸着ノズルが収納された収納部が設けられた面を交換位置に容易に割り出せる。上述の構成により部品移載装置20の装着部26に装着されている吸着ノズルとの交換作業を簡易に行え、部品実装サイクルタイムを短縮できる。
【選択図】図5
【解決手段】ノズル収容部70の本体部71は、吸着ノズル27の収納部72が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成され、吸着ノズルを多種類用意でき、ノズル収容部を部品実装装置1内に設置しても部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図れる。本体部は回転手段73により回転可能に構成され、本体部を回転させて所望の吸着ノズルが収納された収納部が設けられた面を交換位置に容易に割り出せる。上述の構成により部品移載装置20の装着部26に装着されている吸着ノズルとの交換作業を簡易に行え、部品実装サイクルタイムを短縮できる。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納するノズル収容部を備え、吸着ノズルに吸着した部品を基板に装着する部品実装装置に関する。
従来、部品実装装置においては、ノズル収容部はトレイ状に形成され複数種類の吸着ノズルを平置きで収納可能に構成されている。このようなノズル収容部では、吸着ノズルの収納個数を増加させるためには占有面積を大きくする必要があるが、装着ヘッドの可動領域内に配設する必要があり、部品実装装置を大型化させてしまうという問題がある。そこで、例えば、特許文献1には、複数種類の吸着ノズルを収容するツールトレイと、このツールトレイが固定されたトレイプレートとで構成されるノズル収容部(ノズル交換ステーション)をトレイ方式の部品供給装置内に備えた部品実装装置が開示されている。
このノズル収容部は、吸着ノズルの交換時に部品供給装置内から供給テーブル上に押し出される。そして、ツールトレイに収容されている複数種類の吸着ノズルのうち装着部品の種類に対応する吸着ノズルが、装着ヘッドの装着部に装着されている吸着ノズルと交換されるようになっている。この部品実装装置によれば、ツールトレイおよびトレイプレートの数を増やして多段とすることにより吸着ノズルをさらに多種類用意することが可能であり、部品実装装置の大型化を抑えることができる。
特許文献1に記載の部品実装装置では、吸着ノズル交換前にノズル収容部を部品供給装置内から供給テーブル上に押し出し、吸着ノズル交換後にノズル収容部を供給テーブル上から部品供給装置内に引き戻す必要があり、吸着ノズルの交換作業に手間が掛かり部品実装サイクルタイムを短縮させることが困難となっている。以上のように、従来のノズル収容部では、部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることと、部品実装サイクルタイムの短縮化を図ることを両立させることが困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納可能なノズル収容部を備え、部品実装装置の大型化を抑え、吸着ノズルの交換作業が短時間で可能な部品実装装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、実装位置に位置決めされた基板に装着する複数種類の部品を供給する部品供給装置と、吸着ノズルが着脱される装着部が下降して前記部品供給装置で供給された前記部品を前記吸着ノズルで吸着して上昇し前記基板の搬送方向およびこれと直交する方向に移動した後に前記装着部が下降し前記部品を前記吸着ノズルから開放して前記実装位置に位置決めされた前記基板の装着位置に装着して上昇する部品移載装置と、複数種類の前記吸着ノズルを前記装着部との間で交換可能に収納するノズル収容部と、を備えた部品実装装置において、前記ノズル収容部は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱形状の本体部と、該本体部の各面に夫々複数設けられ、複数種類の前記吸着ノズルを収納する収納部と、前記本体部を前記各面が交換位置に割り出されるように回転させる回転手段と、前記吸着ノズルを前記収納部に離脱可能に保持するノズル保持手段と、を備えたことである。
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記ノズル保持手段は、前記本体部の各面に設けられた前記複数の収納部に収納された前記吸着ノズルの前記収納部からの離脱を阻止する係合位置と前記離脱を許容する開放位置との間で移動可能に前記本体部の各面に設けられた押え部材と、前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた前記収納部と前記部品移載装置の前記装着部との間で前記吸着ノズルを交換可能とするために、前記交換位置に割り出された面に設けられた前記押え部材を前記開放位置に移動させる押え開閉装置と、を備えたことである。
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、前記押え開閉装置は、前記本体部と前記押え部材との間に介在され前記押え部材を前記係合位置に付勢する弾機部材と、前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた押え部材を前記弾機部材の付勢力に抗して前記開放位置に移動させる駆動装置と、を備えたことである。
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記本体部は前記吸着ノズルに吸着された前記部品を撮像する部品カメラと並設され、前記本体部に設けられた複数の前記収納部にそれぞれ収納された前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より下方に位置する下方位置と前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より上方に位置する上方位置との間で前記本体部を移動させる移動装置を備えたことである。
請求項1に係る発明によれば、ノズル収容部の本体部は吸着ノズルの収納部が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成されているので、吸着ノズルを多種類用意することが可能であり、ノズル収容部を部品実装装置内に設置しても部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることができる。また、本体部は回転手段により回転可能に構成されているので、本体部を回転させることにより所望の吸着ノズルが収納された収納部が設けられた面を交換位置に容易に割り出すことができる。また、本体部の各面に設けられた収納部には吸着ノズルがノズル保持手段により離脱可能に保持されているので、本体部を回転させるときに吸着ノズルが収納部から脱落することを防止することができる。また、上述の構成により部品移載装置の装着部に装着されている吸着ノズルと収納部に収納されている吸着ノズルとの交換作業を簡易に行うことができるので、部品実装サイクルタイムを短縮させることができる。
請求項2に係る発明によれば、収納部に収納されている吸着ノズルの収納部からの離脱が阻止もしくは許容は、押え開閉装置による押え部材の作動のみにより行えるので、ノズル保持手段を簡易な機構で構成することができ、部品実装装置のコストアップを抑えることができる。
請求項3に係る発明によれば、押え部材は弾機部材により吸着ノズルの収納部からの離脱を阻止する係合位置に付勢されているので、本体部の回転により収納部が下向きになっても、該収納部に収納されている吸着ノズルを確実に保持することができる。
請求項4に係る発明によれば、部品移載装置の装着部が吸着ノズルの交換のために移動するときは、本体部に設けられた複数の収納部にそれぞれ収納された吸着ノズルの上端が部品カメラ上面より上方に位置しているので、装着部が部品カメラと衝突することはなく、吸着ノズルの交換をスムーズに行うことができる。また、部品移載装置の装着部に装着された吸着ノズルが部品の装着のために移動するときは、本体部に設けられた複数の収納部にそれぞれ収納された吸着ノズルの上端が部品カメラ上面より下方に位置しているので、装着部に装着された吸着ノズルが本体部と衝突することはなく、部品の装着をスムーズに行うことができる。特に、収納部の交換位置を割り出すために本体部を回転手段により回転させている途中でその上空を吸着ノズルが通り過ぎた場合に、吸着ノズルと本体部との衝突を回避することができる。
以下、本発明に係る部品実装装置の一実施の形態について説明する。図1に示すように、部品実装装置1は、部品供給装置10、部品移載装置20、基板搬送装置30、バックアップ装置40、制御装置50およびノズル収容部70を備えている。なお、図1においては2台の部品実装装置1を1つの架台2に並べて搭載した状態を示しているが、部品装着ラインにおいては複数台の部品実装装置1が並設されている。以下の説明において、2台の部品実装装置1が並ぶ方向、すなわち基板の搬送方向をX軸方向と称し、水平面内においてX軸方向に直角な方向をY軸方向と称し、X軸方向とY軸方向とに直角な方向をZ軸方向と称する。
部品供給装置10は、基枠3上に複数のフィーダ11を並設して構成したカセットタイプのものである。フィーダ11は、基枠3に離脱可能に取付けた本体12と、本体12の後部に着脱可能に装着した供給リール13と、本体12の先端に設けた部品供給部14とを備えている。供給リール13には、部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このような構成の部品供給装置10においては、スプロケット(図示省略)により供給リール13からキャリアテープが所定ピッチで引き出され、封入状態を解除された部品が部品供給部14に順次送り込まれるようになっている。
部品移載装置20は、基枠3上部に装架されて部品供給装置10および基板搬送装置30の上方に配設されたXYロボットタイプのものである。部品移載装置20は、ヘッド移送機構21、部品採取ヘッド22および基板認識用カメラ23を備えている。ヘッド移送機構21は、Y軸サーボモータ24YによりY軸方向に移動されるY軸スライダ25Yと、X軸サーボモータ24XによりX軸方向に移動されるX軸スライダ25Xとを備えている。このX軸スライダ25Xは、Y軸スライダ25YにX軸方向に移動可能に案内されている。図1および図2に示すように、X軸スライダ25Xには、部品を基板に装着する部品採取ヘッド22が取付けられている。
部品採取ヘッド22には、下方に突出して設けられて後述の吸着ノズル27が着脱されるノズルホルダー部26(本発明の「装着部」に相当する)と、該ノズルホルダー部26の下端部に設けられて部品を吸着保持する吸着ノズル27と、下方に突出して設けられて基板位置を認識するため基板を撮像するCCD等で構成された基板認識用カメラ23とが取り付けられている。また、部品供給装置10と基板搬送装置30の間には、吸着ノズル27に吸着保持された部品に光を照射する光照射装置28および吸着保持部品を撮像するCCD等で構成された部品カメラ29と、この部品カメラ29とX軸方向に並設され(図1、図7参照)、複数種類の吸着ノズル27をノズルホルダー部26との間で交換可能に収納するノズル収容部70とが設けられている。部品カメラ29とノズル収容部70とは、部品装着時および吸着ノズル交換時の部品採取ヘッド22の移動効率を向上させて部品実装サイクルタイムを短縮させるため、部品供給装置10と基板搬送装置30の間にX軸方向に並設されている。
図3に示すように、ノズルホルダー部26は、二重管状の支持本体部261と、支持本体部261の下側に結合されて下面が平面状のノズル装着部265とから形成されている。支持本体部261は、同軸内外に管路を有する二重管状であり、外側の筒状の管部は負圧エアが供給される負圧エア流路262、内側の管部は正圧エアまたは負圧エアが供給されるエア流路263となっている。外側の負圧エア流路262は、ノズル装着部265の下面周辺から下向きに開口するノズル吸着穴266と連通している。また、内側のエア流路263は、ノズル装着部265の下面中央から下向きに開口する供給穴267と連通している。
吸着ノズル27は、円盤状の装着台271と、筒状の連結部274と、連結部274に対し相対的に上下動する吸引部277とから構成されている。装着台271の中央には、上下方向に貫通する供給穴272が穿設されている。装着台271は、ノズルホルダー部26のノズル装着部265と対向配置される。そして、装着台271の上面がノズル装着部265のノズル吸着穴266に吸着され、装着台271の供給穴272がノズル装着部265の供給穴267と連通するようになっている。装着台271の上面には、吸着ノズル27のIDおよびシリアルNo.等が印刷等されている。
連結部274は、装着台271の下方に結合され、下向きに延在している。連結部274の内周側には、装着台271の供給穴272と連通するエア流路275が形成されている。連結部274の下側に吸引部277が配設されている。吸引部277の中央には上下方向に貫通する供給穴278が穿設されており、供給穴278は連結部274のエア流路275と連通している。また、連結部274の内周側には、螺旋状のばね部材279が保持されている。ばね部材279は、装着台271に対して吸引部277を下方に離間するように付勢している。ばね部材279の作用により、吸引部277が部品に当接しながら吸着する際に連結部274に対して相対的に上昇し、部品に加わる衝撃力が緩和されるようになっている。
圧力源6は、部品移載装置20が部品を吸着および装着するときの駆動源である。図3に例示される圧力源6は、真空ポンプ61、エアポンプ64、定圧バルブ65および3個の電磁弁62,63,66から構成されている。真空ポンプ61の吸入側は負圧となり、この負圧は連通状態の電磁弁62を介して、ノズルホルダー部26の支持本体部261の負圧エア流路262に供給され、さらに、ノズル装着部265のノズル吸着穴266まで供給される。これにより、ノズルホルダー部26は、ノズル装着部265に吸着ヘッド45を吸着して装着することができる。また、電磁弁62により負圧が閉止されると、負圧エア流路262およびノズル吸着穴42は大気に開放される。これにより、ノズルホルダー部26は、ノズル装着部265から吸着ノズル27を外すことができる。
さらに、負圧は、連通状態の電磁弁63を介し、固定絞り67および圧力センサ68を経由して、ノズルホルダー部26の支持本体部261のエア流路263に供給される。この負圧は、ノズル装着部265の供給穴267から吸着ヘッド45の装着台271の供給穴272および連結部274のエア流路275を介して、吸引部277の供給穴278まで供給される。これにより、吸着ノズル27は、吸引部277で部品を吸着することができる。なお、圧力センサ68で検出されるエア流路263内の圧力は、部品の吸着状態を示す指標として参照される。
図4および図5に示すように、ノズル収容部70は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱(本例では四角柱)形状の本体部71と、本体部71の各面に夫々複数(本例では6つ(2つ×3つ))設けられ、複数種類の吸着ノズル27を収納する収納部72と、本体部71を各面が上方を向いた交換位置に割り出されるように回転させる回転手段73と、吸着ノズル27を収納部72に離脱可能に保持するノズル保持手段74と、本体部をZ軸方向(上下方向)に移動させる移動装置75とを備えている。
本体部71は、収納部72が形成されている収納形成部材711と、この収納形成部材711の両端に固定され、後述する押え部材741を移動可能に支持する一対の押え支持部材712a,712bと、収納形成部材711の両端を回転可能に支持する一対の第1支持部材713a,713bと、一対の第1支持部材713a,713bの下端に固定されて一対の第1支持部材713a,713bを支持する第2支持部材714とから構成されている。
収納形成部材711は、四角柱形状に形成され各面に収納部72が6つずつ設けられている。そして、収納形成部材711の両端面中央には、回転中心となる軸711a,712bが突設されている。各軸711a,711bの外周には、後述するラジアル軸受732a,732bの内周が夫々嵌入される。また、一方の軸711aの中央には、後述するモータ731のモータ軸731aが嵌入される軸穴711cが穿設されている。
押え支持部材712a,712bは、矩形板状に形成され、一面側には溝712c,712dが押え部材741の配置に合わせて四角形となるように形成されている。一方の溝712cの底部には、後述するエアシリンダ743(本発明の「駆動装置」に相当する)のピストンロッド743aが貫装される貫通孔712eが穿孔されている。他方の溝712dには、後述する板バネ744(本発明の「弾機部材」に相当する)が収納される。
そして、一対の押え支持部材712a,712bが収納形成部材711を挟んで対向配置されたとき、各溝712c,712dには矩形板状の押え部材741の両端部が夫々溝深さ方向に移動可能に挿入される。また、押え支持部材712a,712bの中央には、貫通穴712f,712gが穿設されている。この貫通穴712f,712gには、第1支持部材713a,713bの一面側に形成された凸部713c,713dが、隙間をあけて挿入される。
第1支持部材713a,713bは、矩形板状に形成され、一面側には凸部713c,713dが形成され、凸部713c,713dの中央にはラジアル軸受732a,732bの外周が嵌入される貫通穴713e,713fが穿設されている。また、一方の第1支持部材713aの上部には、エアシリンダ743のピストンロッド743aが貫装される貫通孔713gが穿孔されている。この貫通孔713gと押え支持部材712aに形成された貫通孔712eとは、本体部71の一の面が上方を向いたときに連通するように形成されている。
第2支持部材714は、矩形板状に形成され、両端に一対の第1支持部材713a,713bが立設される。第2支持部材714の中央には、後述するエアシリンダ751のピストンロッド751aの先端ネジ部が螺合されるネジ穴714aが螺設されている。そして、第2支持部材714の四隅には、後述するリニアガイド752のスラスト軸受752aが嵌入される軸受穴714bが穿設されている。
収納部72は、本体部71の各面に6つずつ設けられており、合計24種類の吸着ノズル27が収納可能となっている。この収納部72は、吸着ノズル27の装着台271が収納される第1収納部721と、この第1収納部721に連通して設けられ、吸着ノズル27の連結部274および吸引部277が収納される第2収納部722とから構成されている。第1収納部721の底面には蛍光シール723が貼着されており、本体部71の面を部品カメラ29で撮像したときに蛍光シール723の画像を認識した収納部72内には、吸着ノズル27が収納されていないことが判断できるようになっている。
回転手段73は、モータ731と、一対のラジアル軸受732a,732bとから構成されている。モータ731は、ステッピングモータであり、第1支持部材713aに固定される。モータ731のモータ軸731aは、収納形成部材711の軸711aに形成された軸穴711cに嵌入される。ラジアル軸受732a,732bの内周は、収納形成部材711の軸711a,711bに夫々嵌入される。
ノズル保持手段74は、一対の押え支持部材712a,712bにより移動可能に支持される押え部材741と、該押え部材741を移動させて収納部72を開閉する押え開閉装置742とから構成されている。押え開閉装置742は、押え部材741を一端側から押動するエアシリンダ743と、押え部材741を他端側から押圧する板バネ744とから構成されている。
押え部材741は、矩形板状に形成され、4枚の押え部材741が四角柱形状に形成された収納形成部材711の各面に沿って移動可能に夫々配置される。各押え部材741には、収納形成部材711の各面に設けられている収納部72と対応する位置に貫通穴741aが6つずつ設けられている。各貫通穴741aは、収納部72の第1収納部721の外径と略同径もしくは該外径よりも若干大径に形成されている。
各押え部材741は、収納形成部材711の各面に沿って一方に移動することにより各貫通穴741aと各第1収納部721とをずらし、他方に移動することにより各貫通穴741aと各第1収納部721とを一致させる。すなわち、各押え部材741は、各収納部72に収納された吸着ノズル27の収納部72からの離脱を阻止する係合位置(図4(B)に示す各貫通穴741aと各第1収納部721とがずれた位置)と該離脱を許容する開放位置(図4(A)に示す各貫通穴741aと各第1収納部721とが一致した位置)との間で移動するので、本体部71が回転したときに収納部72に収納した吸着ノズル27が脱落しないようにし、あるいは本体部71の上方を向いた面の収納部72に収納されている吸着ノズル27を取り出すことができる。
エアシリンダ743は、ピストンロッド743aが第1支持部材713aに形成された貫通孔713gに挿入され、シリンダ743bが第1支持部材713aに固定される。ピストンロッド743aは、シリンダ743bにエアが充填されると、押え支持部材712aに形成された貫通孔712eを通って、押え部材741の一端面に形成された有底穴741bに入り、該押え部材741を一端面側から押動する。板バネ744は、波状に形成され、押え支持部材712bの溝712d内に収納されて押え部材741を他端面側から常時押圧する。
エアシリンダ743が作動していないときは、押え部材741は板バネ744に押圧されて係合位置に位置決めされている。エアシリンダ743が作動して押え部材741を介して板バネ744を弾性変形させることにより、押え部材741を押動して係合位置から開放位置に移動させる。また、エアシリンダ743の作動が停止して板バネ744が復元することにより、押え部材741を開放位置から係合位置に移動させる。
移動装置75は、エアシリンダ751と、4つのリニアガイド752とから構成されている。エアシリンダ751は、ピストンロッド751aが上方を向くようにしてシリンダ751bの底部が基枠3上に固定される。エアシリンダ751のピストンロッド751aは、先端ネジ部が第2支持部材714のネジ穴714aに螺合されている。リニアガイド752は、ガイド軸752bが基枠3上に立設されている。リニアガイド752のスラスト軸受752aは、ガイド軸752bに貫装され、第2支持部材714の軸受穴714bに嵌入されて第2支持部材714に固定される。
この移動装置75は、本体部71の上方を向いた面に設けられた複数の収納部72にそれぞれ収納された吸着ノズル27の上端が部品カメラ29の上面より下方に位置する下方位置と、吸着ノズル27の上端が部品カメラ29の上面より上方に位置する上方位置との間で本体部71をZ軸方向(上下方向)に移動させる。
このような構成のノズル収容部70の組立方法について説明する。収納形成部材711の軸711a側の端面と押え支持部材712aの溝712cの形成面とを対向させて密着し、押え支持部材712aを収納形成部材711にボルト711dにより固定する。収納形成部材711の各面に押え部材741の一面を夫々合わせ、各押え部材741の一端部を押え支持部材712aの各溝712cに挿入する。一方、押え支持部材712bの溝712d内に板バネ744を収納し、収納形成部材711の軸711b側の端面と押え支持部材712bの溝712dの形成面とを対向させて、各押え部材741の他端部を押え支持部材712bの各溝712dに挿入する。そして、収納形成部材711の軸711b側の端面と押え支持部材712bの溝712dの形成面とを密着し、押え支持部材712bを収納形成部材711にボルト711dにより固定する。
そして、収納形成部材711の各軸711a,711bにラジアル軸受732a,732bの内周を夫々嵌入する。収納形成部材711の各軸711a,711bに嵌入されたラジアル軸受732a,732bの外周を、第1支持部材713a,713bの凸部713c,713dの形成面側から貫通穴713e,713fに夫々嵌入する。モータ731のモータ軸731aを第1支持部材713aの凸部713cの形成面とは反対面側から収納形成部材711の軸711aに形成された軸穴711cに嵌入する。そして、モータ731を第1支持部材713aにネジ止め固定する。エアシリンダ743のピストンロッド743aを第1支持部材713aに形成された貫通孔713gに挿入する。そして、エアシリンダ743のシリンダ743bを第1支持部材713aにネジ止め固定する。
エアシリンダ751のシリンダ751bの底部およびリニアガイド752のガイド軸752bの底部を基枠3上の所定位置にネジ止め固定する。一方、リニアガイド752のスラスト軸受752aを第2支持部材714の軸受穴714bに嵌入して第2支持部材714にネジ止め固定する。そして、リニアガイド752のスラスト軸受752aをガイド軸752bに貫装するとともに、エアシリンダ751のピストンロッド751aの先端ネジ部を第2支持部材714のネジ穴714aに螺合する。そして、一対の第1支持部材713a,713bを第2支持部材714の両端上に載置してネジ止め固定することにより、ノズル収容部70の組み立てが完了する。
このような構成の部品移載装置20においては、部品採取ヘッド22はヘッド移送機構21により待機状態のときは図1に示すように基枠3の後方に移動されているが、部品を基板に装着する際には基枠3の前方に移動される。そして、基板搬送装置30により搬送された基板の部品装着位置が基板認識用カメラ23により認識される。そして、吸着ノズル27に部品が吸着保持され、吸着保持された部品の保持位置が部品カメラ29により認識され、部品に特に問題が無い場合は基板の部品装着位置に部品が装着される。そして、基板に装着する部品変更により吸着ノズル27の交換が必要になったときは、現在装着されている吸着ノズル27がノズル収容部70において離脱されて収納され、新たな吸着ノズル27がノズル収容部70において装着されて取り出されるようになっている。
基板搬送装置30は、基枠3上に搬送装置31を2列並設し、さらに各搬送装置31の下方の基枠3上にバックアップ装置40を2台並設して構成した所謂ダブルコンベアタイプのものである。図1、図6および図7に示すように、搬送装置31は、基枠3上で互いに平行に対向させてX軸方向に延在するように並設した一対のガイドレール33a,33bと、これらガイドレール33a,33bの下方に並設した一対のコンベアベルト34a,34bとを備えている。
バックアップ装置40は、基板搬送装置30の下方の基枠3上にバックアッププレート41および昇降装置42を上下に配設して構成したものである。このバックアップ装置40は、基板搬送装置30により所定位置に搬送された基板を下面から支持するバックアップピン(図示省略)を備えている。昇降装置42は、エアシリンダを備えており、バックアッププレート41の四隅が組み付けられるロッド42aと、ロッド42aを上下に進退させるシリンダ42bとからなる。
このような構成の基板搬送装置30においては、コンベアベルト34a,34bにより支持された基板は、ガイドレール33a、33bにより案内されつつコンベアベルト34a,34bによりX軸方向に所定の実装位置(バックアッププレート41の上方の位置)まで搬送される。そして、バックアッププレート41が昇降装置42により上昇され、基板がバックアッププレート41上に配置されたバックアップピンによりコンベアベルト34a,34bから押し上げられ、ガイドレール33a、33bの上端に内側に突設された押え部との間でクランプされ位置決め固定されるようになっている。
図8に示すように、制御装置50は、マイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。この制御装置50には、入力装置51、通信装置52、記憶装置53、出力装置54、部品供給装置10、部品移載装置20、基板搬送装置30、バックアップ装置40およびノズル収容部70が接続されている。
入力装置51は、部品実装装置1の運転を開始させる開始スイッチ、停止させる停止スイッチ等を備えている。通信装置52は、LAN(図示省略)を介してホストコンピュータ(図示省略)に接続されて信号を送受信する。記憶装置53は、部品実装装置1全体を制御するシステムプログラム、システムプログラム上で部品実装装置1の各要素をそれぞれ個別に制御する制御プログラム、ホストコンピュータから送信された生産プログラム等を記憶する。出力装置54は、部品実装装置1の状態情報、警告等を表示する。
以上のような構成の部品実装装置1において、部品実装方法について説明する。制御装置50は、搬送装置31を制御して基板を実装位置に搬送し、昇降装置42を制御して基板を位置決め固定する。そして、制御装置50は、移動装置75のエアシリンダ751を制御して本体部71の上方を向いた面に設けられた収納部72に収納された吸着ノズル27の上端が部品カメラ29の上面より下方に位置する下方位置に位置決めする。
制御装置50は、ヘッド移送機構21を制御して部品採取ヘッド22の吸着ノズル27をフィーダ11の部品供給部14上に移動し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に下降させ、吸着ノズル27により部品を吸着する。そして、制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド24の吸着ノズル27を光照射装置28の上方に移動し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に下降させ、吸着ノズル27に吸着されている部品を部品カメラ29により撮像する。
制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド22の吸着ノズル27を基板の部品装着位置の上方に移動し、必要があれば撮像した部品の画像を処理して認識した部品姿勢に基づいて、ヘッド移送機構21およびノズルホルダー部26を駆動制御して吸着ノズル27に対する部品のY軸方向およびX軸方向並びにZ軸回りにおけるずれを補正する。そして、制御装置50は、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に下降させ、吸着ノズル27に吸着されている部品を基板の部品装着位置に装着し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に上昇させる。以降、制御装置50は、必要な数の部品装着が完了するまで上述の動作を繰り返す。
制御装置50は、基板に装着する部品変更により吸着ノズル27の交換が必要になったと判断したときは、図9に示すように、移動装置75のエアシリンダ751を制御し、本体部71の上方を向いた面に設けられた収納部72に収納された吸着ノズル27の上端が部品カメラ29の上面より上方に位置する上方位置に位置決めする(ステップ1)。そして、制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド22の部品カメラ29をノズル収納部70の本体部71の上方に移動し、本体部71の上方を向いた面の収納部72を撮像して蛍光シール723が認識される空の収納部72を探索する(ステップ2)。
制御装置50は、現在の本体部71の上方を向いた面に空の収納部72が無いと判断したときは(ステップ3)、移動装置75のエアシリンダ751を制御して本体部71を下方位置に位置決めし(ステップ4)、回転手段73のモータ731を制御して本体部71の別の面が上方を向くまで本体部71を回転させる(ステップ5)。そして、制御装置50は、ステップ1に戻って移動装置75のエアシリンダ751を制御して本体部71を上方位置に位置決めし、上述の方法により空の収納部72を探索する(ステップ2)。
制御装置50は、空の収納部72を確認したら(ステップ3)、ノズル保持手段74のエアシリンダ743を制御し、押え部材741を収納部72に収納された吸着ノズル27の収納部72からの離脱を許容する開放位置に移動させる(ステップ6)。そして、制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド22の吸着ノズル27を空の収納部72上に移動し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に下降させ、吸着ノズル27を空の収納部72内に収納する(ステップ7)。
制御装置50は、圧力源6の真空ポンプ61を制御してノズルホルダー部26から吸着ノズル27を離脱し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に上昇させる(ステップ8)。そして、制御装置50は、ノズル保持手段74のエアシリンダ743を制御し、押え部材741を板バネ744の復元力により上述の開放位置から収納部72に収納された吸着ノズル27の収納部72からの離脱を阻止する係合位置に移動させる(ステップ9)。
制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド22の部品カメラ29をノズル収納部70の本体部71の上方に移動させ、本体部71の上方を向いた面の収納部72に収納されている吸着ノズル27のIDおよびシリアルNo.等を撮像して認識し、該当する吸着ノズル27を探索する(ステップ10)。そして、制御装置50は、現在の本体部71の上方を向いた面に該当する吸着ノズル27が無いと判断したときは(ステップ11)、移動装置75のエアシリンダ751を制御して本体部71を下方位置に位置決めし(ステップ12)、回転手段73のモータ731を制御して本体部71の別の面が上方を向くまで本体部71を回転させる(ステップ13)。
制御装置50は、移動装置75のエアシリンダ751を制御して本体部71を上述の上方位置に位置決めし(ステップ14)、ステップ10に戻って上述の方法により該当する吸着ノズル27を探索する。そして、制御装置50は、該当する吸着ノズル27を確認したら(ステップ11)、ノズル保持手段74のエアシリンダ743を制御し、押え部材741を上述の開放位置に移動させる(ステップ15)。
制御装置50は、ヘッド移送機構21を駆動制御して部品採取ヘッド22の吸着ノズル27を本体部71の上方を向いた面に設けられた収納部72のうち該当する吸着ノズル27が収納された収納部72上に移動し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に下降させ、ノズルホルダー部26を吸着ノズル27に当接させる(ステップ16)。そして、制御装置50は、圧力源6の真空ポンプ61を制御してノズルホルダー部26に吸着ノズル27を吸着し、ノズルホルダー部26を駆動制御してZ軸方向に上昇させて吸着した吸着ノズル27を収納部72から引き出す(ステップ17)。
制御装置50は、ノズル保持手段74のエアシリンダ743を制御し、押え部材741を板バネ744の復元力により上述の係合位置に移動させる(ステップ18)。そして、制御装置50は、移動装置75のエアシリンダ751を制御し、本体部71を上述の下方位置に位置決めする(ステップ19)。以降、制御装置50は、上述の部品実装動作を制御する。なお、上述のノズル交換動作では、本体部71の収納部72に収納されている吸着ノズル27のIDおよびシリアルNo.等を撮像認識して該当する吸着ノズル27を探索するようにしたが、本体部71の収納部72のIDと各収納部72に収納されている吸着ノズル27のIDとの対応を示すノズル収納データを制御装置50の記憶装置53に予め記憶させておくことで、吸着ノズル27の探索動作が不要となるので、ノズル交換動作にかかる時間を短縮させることが可能となる。
以上説明したように、本実施形態の部品実装装置1によれば、ノズル収容部70の本体部71は吸着ノズル27の収納部72が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成されているので、吸着ノズル27を多種類用意することが可能であり、ノズル収容部70を部品実装装置1内に設置しても部品実装装置1の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることができる。また、本体部70は回転手段73により回転可能に構成されているので、本体部70を回転させることにより所望の吸着ノズル27が収納された収納部72が設けられた面を上方を向いた交換位置に容易に割り出すことができる。
また、本体部71の各面に設けられた収納部72には吸着ノズル27がノズル保持手段74により離脱可能に保持されているので、本体部71を回転させるときに吸着ノズル27が収納部72から脱落することを防止することができる。また、上述の構成により部品移載装置20のノズルホルダー部26に装着されている吸着ノズル27と収納部72に収納されている吸着ノズル27との交換作業を簡易に行うことができるので、部品実装サイクルタイムを短縮させることができる。
また、収納部72に収納されている吸着ノズル27の収納部72からの離脱が阻止もしくは許容は、押え開閉装置742による押え部材741の作動のみにより行えるので、ノズル保持手段74を簡易な機構で構成することができ、部品実装装置1のコストアップを抑えることができる。また、押え部材741は板バネ742bにより吸着ノズル27の収納部72からの離脱を阻止する係合位置に付勢されているので、本体部71の回転により収納部72が下向きになっても、該収納部72に収納されている吸着ノズル27を確実に保持することができる。
また、部品移載装置20のノズルホルダー部26が吸着ノズル27の交換のために移動するときは、本体部71に設けられた複数の収納部72にそれぞれ収納された吸着ノズル27の上端が部品カメラ29上面より上方に位置しているので、ノズルホルダー部26が部品カメラ29と衝突することはなく、吸着ノズル27の交換をスムーズに行うことができる。また、部品移載装置20のノズルホルダー部26に装着された吸着ノズル27が部品の装着のために移動するときは、本体部71に設けられた複数の収納部72にそれぞれ収納された吸着ノズル27の上端が部品カメラ29上面より下方に位置しているので、ノズルホルダー部26に装着された吸着ノズル27が本体部71と衝突することはなく、部品の装着をスムーズに行うことができる。特に、収納部72の交換位置を割り出すために本体部71を回転手段73により回転させている途中でその上空を吸着ノズル27が通り過ぎた場合に、吸着ノズル27と本体部71との衝突を回避することができる。
なお、上述の説明では、吸着ノズル27の交換は、本体部71を回転させて該当する収納部72が設けられている本体部71の面を上方を向いた交換位置に割り出す必要があるが、例えば、複数の吸着ノズルが放射状に下方に傾斜して設けられたウインドミルタイプの部品採取ヘッド22であれば該当する収納部72が設けられている本体部71の面を上方を向いた交換位置に割り出さなくても、該面を斜方を向いた交換位置や横方向を向いた交換位置に割り出すことにより吸着ノズル27の交換は可能である。
また、本体部71は四角柱形状としたが、任意の多角柱形状としてもよく、さらに多種類の吸着ノズル27が収容可能となる。また、ノズル保持手段74は、押え部材741および押え開閉装置742で構成したが、2つのコの字状の板バネのみで構成してもよく、その場合は押え開閉装置742は不要となるので簡易な構成となる。すなわち、2つのコの字状の板バネは、板バネの長手方向が吸着ノズル27の軸線方向を向くようにして、板バネの屈曲部が収納部72の第1収納部721もしくは第2収納部722の内周面から内方に突出するように対向して固定されている。このような構成において、2つのコの字状の板バネは、収納部72内に吸着ノズル27が収納されだすと、該吸着ノズル27に屈曲部が押圧されて弾性変形し、収納部72内に吸着ノズル27が完全に収納されると、復元して屈曲部で吸着ノズル27を保持する。そして、2つのコの字状の板バネは、収納部72内から吸着ノズル27が引き出されだすと、該吸着ノズル27に屈曲部が押圧されて弾性変形し、収納部72内から吸着ノズル27が完全に引き出されると、復元して元の状態に戻る。また、押え開閉装置742は、エアシリンダ743aおよび板バネ742bで構成したが、油圧シリンダもしくはモータおよびギヤ機構で構成してもよい。移動装置75もエアシリンダ751で駆動するように構成したが、油圧シリンダもしくはモータおよびギヤ機構で構成してもよい。
1…部品実装装置、10…部品供給装置、20…部品移載装置、21…ヘッド移送機構、22…部品採取ヘッド、23…基板認識用カメラ、26…ノズルホルダー部(装着部)、27…吸着ノズル、28…光照射装置、29…部品カメラ、30…基板搬送装置、40…バックアップ装置、50…制御装置、70…ノズル収容部、71…本体部、72…収納部、73…回転手段、74…ノズル保持手段、741…押え部材、742・・・押え開閉装置、742a…エアシリンダ(駆動装置)、742b…板バネ(弾機部材)、75…移動装置。
Claims (4)
- 実装位置に位置決めされた基板に装着する複数種類の部品を供給する部品供給装置と、
吸着ノズルが着脱される装着部が下降して前記部品供給装置で供給された前記部品を前記吸着ノズルで吸着して上昇し前記基板の搬送方向およびこれと直交する方向に移動した後に前記装着部が下降し前記部品を前記吸着ノズルから開放して前記実装位置に位置決めされた前記基板の装着位置に装着して上昇する部品移載装置と、
複数種類の前記吸着ノズルを前記装着部との間で交換可能に収納するノズル収容部と、を備えた部品実装装置において、
前記ノズル収容部は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱形状の本体部と、
該本体部の各面に夫々複数設けられ、複数種類の前記吸着ノズルを収納する収納部と、
前記本体部を前記各面が交換位置に割り出されるように回転させる回転手段と、
前記吸着ノズルを前記収納部に離脱可能に保持するノズル保持手段と、を備えたことを特徴とする部品実装装置。 - 請求項1において、
前記ノズル保持手段は、前記本体部の各面に設けられた前記複数の収納部に収納された前記吸着ノズルの前記収納部からの離脱を阻止する係合位置と前記離脱を許容する開放位置との間で移動可能に前記本体部の各面に設けられた押え部材と、
前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた前記収納部と前記部品移載装置の前記装着部との間で前記吸着ノズルを交換可能とするために、前記交換位置に割り出された面に設けられた前記押え部材を前記開放位置に移動させる押え開閉装置と、
を備えたことを特徴とする部品実装装置。 - 請求項2において、
前記押え開閉装置は、前記本体部と前記押え部材との間に介在され前記押え部材を前記係合位置に付勢する弾機部材と、
前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた押え部材を前記弾機部材の付勢力に抗して前記開放位置に移動させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする部品実装装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記本体部は前記吸着ノズルに吸着された前記部品を撮像する部品カメラと並設され、
前記本体部に設けられた複数の前記収納部にそれぞれ収納された前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より下方に位置する下方位置と前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より上方に位置する上方位置との間で前記本体部を移動させる移動装置を備えたことを特徴とする部品実装装置。
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