JP2014170871A

JP2014170871A - 部品実装装置及び部品実装システム

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Publication number: JP2014170871A
Application number: JP2013042563A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Sakai; 一信酒井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN104039124A

Abstract

【課題】基板の撓みを抑えて部品の装着ミスを防ぐことができ、併せて基板の共振による装着精度の低下を防止することができる部品実装装置及び部品実装システムを提供することを目的とする。
【解決手段】搬送機構１２により搬入された基板Ｋの両端部をクランプする一対のクランプ手段３０及びこれら一対のクランプ手段３０の間隔を広げて基板Ｋに張力を付与する張力付与シリンダ２６を備え、張力付与シリンダ２６は、基板Ｋの重さに対応した張力を基板Ｋに付与する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板に部品を装着する部品実装装置及び部品実装システムに関するものである。

従来、部品実装システムを構成する部品実装装置は、搬送機構により搬入した基板の両端部を一対のクランプ手段によりクランプした後、その一対のクランプ手段の間隔を広げて基板に張力を付与することにより基板の撓みを抑えている（例えば、特許文献１）。基板の撓みを抑える手段として、基板の下面を下受けピンで支持するものもあり、これは、下流工程側にいくほど装着された総部品点数が多くなって重くなっていく基板の撓みを確実に抑えることができる一方、機種切換え時には基板の下面に装着済みの部品を避けて下受けピンの配置を変更する必要があった。この点、基板に張力を与えて撓みを抑える方法では下受けピンの配置変更の必要がなく、機種切換え作業が容易になるという大きな利点がある。

特開平６−０６９６９３号公報

しかしながら、基板に張力を付与する場合、その張力は各部品実装装置とも一律であったため、下流工程側に位置する部品実装装置では基板の撓みが過大になって装着ミスが発生し易かった。また、基板が重くなって基板の固有振動数が変化し、基板の共振が生ずると、基板の面外方向（上下方向）の振れが大きくなって、部品の装着精度が低下するおそれがあった。

そこで本発明は、基板の撓みを抑えて部品の装着ミスを防ぐことができ、併せて基板の共振による装着精度の低下を防止することができる部品実装装置及び部品実装システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、搬送機構により搬入された基板の両端部をクランプする一対のクランプ手段と、前記一対のクランプ手段の間隔を広げて前記基板に張力を付与する張力付与手段とを備えた部品実装装置であって、前記張力付与手段は、前記基板の重さに対応した張力を前記基板に付与する。

請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、前記基板の重さには、前記基板搬送機構により搬入された時点で既に装着されている部品の重さが含まれる。

請求項３に記載の部品実装システムは、搬送機構により搬入された基板の両端部をクランプする一対のクランプ手段と、前記一対のクランプ手段の間隔を広げて前記基板に張力を付与する張力付与手段とを備えた部品実装装置を複数連結した部品実装システムであって、前記部品実装装置に搬入される基板の重さを算出する基板重さ算出手段と、前記算出された前記基板の重さに対応した張力を設定する張力設定手段とを備え、前記各部品実装装置の前記張力付与手段は、前記張力設定手段により設定された張力を前記基板に付与する。

請求項４に記載の部品実装システムは、請求項３に記載の部品実装システムであって、前記部品実装装置に搬入される前記基板の重さには、その部品実装装置に搬入された時点で前記基板に既に装着されている部品の重さが含まれる。

本発明では、搬送機構により搬入された基板の両端部をクランプする一対のクランプ手段の間隔を広げて基板に張力を付与する張力付与手段が、基板の重さに対応した張力を基板に付与するようになっており、搬入時の基板の重さが大きいときほど大きい張力を基板に与えることで、基板の撓みを抑えて部品の装着ミスを防ぐことができる。また、基板に付与する張力を変えることで基板の固有振動数を調節することができ、基板の共振による部品の装着精度の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装システムの概略構成図本発明の一実施の形態における部品実装装置を構成する部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える搬送機構及び基板保持機構の斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における基板保持機構の動作説明図本発明一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における基板の重さと張力との対応関係の一例を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装システム１は、基板Ｋに部品Ｐを装着する部品実装作業を実行するものであり、基板Ｋに半田を印刷する半田印刷装置２、基板Ｋに印刷された半田の状態を検査する半田検査装置３及び半田の状態が検査された基板Ｋに部品Ｐを装着する複数の部品実装装置４がこの順に連結されて成る。半田印刷装置２、半田検査装置３及び複数の部品実装装置４はそれぞれホストコンピュータ５とデータ通信ラインＤＬを通じて繋がっており、ホストコンピュータ５から送られてくるプログラム及びデータ等を用いてそれぞれ担当分の作業を行う。

図２において、部品実装装置４は、基台１１上に、オペレータＯＰから見た左右方向（Ｘ軸方向）に基板Ｋを搬送して作業位置に位置決めする搬送機構１２と、搬送機構１２が作業位置に位置決めした基板Ｋを保持する基板保持機構１３を備えており、基板保持機構１３に隣接した位置には部品供給口１４ａに部品Ｐを供給する複数のパーツフィーダ１４を備えている。基台１１上には直交座標ロボットから成るヘッド移動機構１５が設けられており、このヘッド移動機構１５によって装着ヘッド１６が移動される。装着ヘッド１６には下方に延びた複数の吸着ノズル１７がそれぞれ上下方向（Ｚ軸方向）への移動（昇降）と上下軸回りの回動が自在な状態で取り付けられている。

図３及び図４において、搬送機構１２はＸ軸方向に延びた２つのコンベア１２ａから成り、２つのコンベア１２ａはオペレータＯＰから見た前後方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。基板保持機構１３は、２つのコンベア１２ａそれぞれを外側（相手側のコンベア１２ａと向き合う側とは反対の側）から保持する一対のベース部２１と、各ベース部２１の内側面（相手側のベース部２１と向き合う側の面）に設けられ、昇降シリンダ２２（図５）により昇降自在な一対の押上げプレート２３とから成る。一対の押上げプレート２３は２つのコンベア１２ａの間に位置している。

２つのベース部２１のうちの一方（オペレータＯＰから見た奥側）は基台１１に固定された固定側ベース部２１Ａであり、他の一方（オペレータＯＰから見た手前側）は基板Ｋ上をＹ軸方向に延びて設けられたスライドガイド１１ａ上を移動自在な可動側ベース部２１Ｂである。可動側ベース部２１Ｂは、基台１１上に設けられた張力付与シリンダ２６によってＹ軸方向に移動される。オペレータＯＰから見た奥側のコンベア１２ａ及び押上げプレート２３は固定側ベース部２１Ａに取付けられており、オペレータＯＰから見た手前側のコンベア１２ａ及び押上げプレート２３は可動側ベース部２１Ｂに取付けられているので、張力付与シリンダ２６によって可動側ベース部２１ＢがＹ軸方向に移動されると、手前側のコンベア１２ａと押上げプレート２３が可動側ベース部２１Ｂと一体となってＹ軸方向に移動する。

図３及び図４において、各ベース部２１の上端部には互いに向き合う方向に張出して延びた張出し部２１ａが形成されており、各張出し部２１ａはそのベース部２１に取付けられた押上げプレート２３の上方を覆っている。このため、搬送機構１２により作業位置に基板Ｋが位置決めされた後（図４（ａ））、昇降シリンダ２２によって一対の押上げプレート２３が２つのコンベア１２ａの間で押上げられると（図４（ｂ）。図中に示す矢印Ａ）、基板Ｋの両端部は一対の押上げプレート２３によって持ち上げられてコンベア１２ａから離間し、一対の張出し部２１ａに下方から押付けられてクランプされる（図４（ｂ））。すなわち本実施の形態において一対のベース部２１、昇降シリンダ２２及び一対の押上げプレート２３は、搬送機構１２により搬入された基板Ｋの両端部をクランプする一対のクランプ手段３０となっている。

一対のクランプ手段３０によって基板Ｋの両端部がクランプされたら、張力付与シリンダ２６は可動側ベース部２１Ｂを固定側ベース部２１Ａから離間する方向へ移動させるように動作する。これにより２つのベース部２１の間隔は広げられ（図４（ｃ）。図中に示す矢印Ｂ）、基板Ｋは面内方向に引っ張られて張力が付与される（図４（ａ）→図４（ｂ）→図４（ｃ））。このように本実施の形態において張力付与シリンダ２６は、一対のクランプ手段３０の間隔を広げて基板Ｋに張力を付与する張力付与手段となっている。

図５において、部品実装装置４の制御部４０は、搬送機構１２を作動させて基板Ｋの搬送と位置決めを行い、昇降シリンダ２２を作動させて基板Ｋの両端部をクランプし、張力付与シリンダ２６を作動させてクランプ後の基板Ｋに張力を付与する。また、制御部４０は、各パーツフィーダ１４を作動させて部品供給口１４ａに部品Ｐを供給し、ヘッド移動機構１５を作動させて装着ヘッド１６を移動させる。また制御部４０は、装着ヘッド１６内に設けられたノズル駆動部１６ａを作動させて各吸着ノズル１７を昇降及び回転させ、吸着機構１６ｂを作動させて各吸着ノズル１７に部品Ｐを吸着させる。

各部品実装装置４の制御部４０は、その上流工程側に位置する他の装置から基板Ｋが送られてきたことを検知したらその基板Ｋの搬入及び位置決めを行い、基板Ｋを保持する。そして、装着ヘッド１６を移動させ、パーツフィーダ１４に供給させた部品Ｐの吸着とその吸着した部品Ｐの基板Ｋ上への装着とを繰り返し実行する。各部品実装装置４の制御部４０は、その部品実装装置４の担当分の部品Ｐを基板Ｋに装着したら、基板Ｋに付与していた張力を解除するとともに基板Ｋの両端部のクランプを解除し、搬送機構１２によって基板Ｋを搬送して下流工程側の他の装置に搬出する。

上記のように、各部品実装装置４は担当分の部品Ｐを装着して下流工程側に基板Ｋを送り出すので、各部品実装装置４が搬入する基板Ｋの重さには、基板Ｋの単体の重さのほかに、上流工程側の他の部品実装装置４によって既に装着された部品Ｐの重さが加わっており、下流工程側に位置する部品実装装置４ほど搬入時の基板Ｋは重くなる。例えば、基板Ｋの単体の重さがＷ０であり、上流工程側から数えて１台目（最も上流工程側）の部品実装装置４が基板Ｋに装着する部品Ｐの重さの総計がＷ１、２台目の部品実装装置４が基板Ｋに装着する部品Ｐの重さの総計がＷ２であるとすると、１台目の部品実装装置４が搬入する基板Ｋの重さはＷ＝Ｗ０であるが、２台目の部品実装装置４が搬入する基板Ｋの重さはＷ＝Ｗ０＋Ｗ１、３台目の部品実装装置４が搬入する基板Ｋの重さはＷ＝Ｗ０＋Ｗ１＋Ｗ２となる。

図１において、ホストコンピュータ５の重さデータ記憶部５ａは、基板Ｋの単体の重さＷ０と、各部品実装装置４が基板Ｋに装着する部品Ｐの重さの総計Ｗ１，Ｗ２を記憶しており、基板重さ算出部５ｂは、重さデータ記憶部５ａから読み出した基板Ｋの単体の重さＷ０と各部品実装装置４が基板Ｋに装着する部品Ｐの重さの総計Ｗ１，Ｗ２とから、各部品実装装置４の搬入時における基板Ｋの重さ（既に装着されている部品Ｐの重さを含む基板Ｋの重さ）Ｗを算出する。そして、ホストコンピュータ５の張力設定部５ｃは、基板重さ算出部５ｂが算出した基板Ｋの重さＷに基づき、各部品実装装置４が基板Ｋに付与する張力を設定する。

張力設定部５ｃが設定する張力は、両端部がクランプされた状態での基板Ｋの撓みが許容範囲内に収まり、かつ、両端部がクランプされた状態での基板Ｋの固有振動数が部品実装装置４に生じている加振振動数から十分に離れて基板Ｋが共振しにくい値に調節されるといった所定の条件を満たすものであり、予め定めた対応関係に基づいて設定される。このような基板Ｋの重Ｗさと張力との対応関係のデータは予め定められており、ホストコンピュータ５の対応関係記憶部５ｄに記憶されている。

図６は基板Ｋの重さＷと張力との対応関係の例を示しており、３段階に設定した各張力の値に基板Ｋの重さレベルを対応させたテーブルから成る。このテーブルに従えば、搬入時の基板Ｋの重さＷがＧ０〜Ｇ１の範囲内となる部品実装装置４については張力がＦ１に設定され、搬入時の基板Ｋの重さＷがＧ１〜Ｇ２の範囲内となる部品実装装置４については張力がＦ２に設定され、搬入時の基板Ｋの重さＷがＧ２〜Ｇ３の範囲内となる部品実装装置４については張力がＦ３に設定される（Ｇ０＜Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３とする）。なお、基板Ｋの重さＷに対応する張力の求め方としては、上記のようなテーブルによるほか、所定の算出式に基板Ｋの重さＷを入力して算出するようにしてもよい。このように本実施の形態において、ホストコンピュータ５の基板重さ算出部５ｂは、部品実装装置４に搬入される基板Ｋの重さを算出する基板重さ算出手段となっており、ホストコンピュータ５の張力設定部５ｃは、基板重さ算出手段により算出された基板Ｋの重さに対応した張力を設定する張力設定手段となっている。

ホストコンピュータ５は、上記のようにして設定した張力のデータを、データ通信ラインＤＬを通じて各部品実装装置４の制御部４０に送信する。各部品実装装置４の制御部４０は、ホストコンピュータ５から張力のデータを受け取ったら、その張力を基板Ｋに付与するために必要な張力付与シリンダ２６の制御値を制御値算出部４０ａ（図５）において算出し、その算出した制御値を制御値記憶部４０ｂ（図５）に記憶させる。そして、搬送機構１２によって基板Ｋを搬入して作業位置に位置決めし、基板Ｋのクランプを行った後、制御値記憶部４０ｂから読出した制御値により張力付与シリンダ２６を作動させる。これにより基板Ｋには張力が付与されるが、その張力は搬入時の基板Ｋの重さ（既に装着されている部品Ｐの重さを含む基板Ｋの重さ）が大きいときほど大きい値となっているので、基板Ｋの撓みは基板Ｋの重さによらず許容範囲内に抑えられる。

このように、本実施の形態における部品実装装置４及び部品実装システム１では、搬送機構１２により搬入された基板Ｋの両端部をクランプする一対のクランプ手段３０の間隔を広げて基板Ｋに張力を付与する張力付与手段（張力付与シリンダ２６）が、基板Ｋの重さに対応した張力を基板Ｋに付与するようになっており、搬入時の基板Ｋの重さ（既に装着されている部品Ｐの重さを含む基板Ｋの重さ）が大きいときほど大きい張力を基板Ｋに与えることで、基板Ｋの撓みを抑えて部品Ｐの装着ミスを防ぐことができる。また、基板に付与する張力を変えることで基板Ｋの固有振動数を調節することができ、基板Ｋの共振による部品Ｐの装着精度の低下を防止することができる。

なお、この場合、搬送機構１２により搬入された基板Ｋの両端部をクランプする一対のクランプ手段の間隔を広げて基板Ｋに張力を付与する張力付与手段は、上述のようなシリンダ（張力付与シリンダ２６）でなくてもよく、モータによってボール螺子を駆動してクランプ手段を移動させる構成のもの等であってもよい。また、部品実装装置４に搬入される基板Ｋの重さＷを算出する基板重さ算出部５ｂ（基板重さ算出手段）及び基板重さ算出部５ｂにより算出された基板Ｋの重さに対応した張力を設定する張力設定部５ｃ（張力設定手段）は必ずしもホストコンピュータ５に備えられていなくてもよく、部品実装装置４その他の装置の制御部にその働きをさせるようにしてもよい。また、部品実装システム１に含まれる部品実装装置４は３台に限られるわけではない。

基板の撓みを抑えて部品の装着ミスを防ぐことができ、併せて基板の共振による装着精度の低下を防止することができる部品実装装置及び部品実装システムを提供する。

１部品実装システム
４部品実装装置
５ｂ基板重さ算出部（基板重さ算出手段）
５ｃ張力設定部（張力設定手段）
１２搬送機構
２６張力付与シリンダ（張力付与手段）
３０クランプ手段
Ｋ基板
Ｐ部品

Claims

搬送機構により搬入された基板の両端部をクランプする一対のクランプ手段と、前記一対のクランプ手段の間隔を広げて前記基板に張力を付与する張力付与手段とを備えた部品実装装置であって、
前記張力付与手段は、前記基板の重さに対応した張力を前記基板に付与することを特徴とする部品実装装置。
前記基板の重さには、前記基板搬送機構により搬入された時点で既に装着されている部品の重さが含まれることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
搬送機構により搬入された基板の両端部をクランプする一対のクランプ手段と、前記一対のクランプ手段の間隔を広げて前記基板に張力を付与する張力付与手段とを備えた部品実装装置を複数連結した部品実装システムであって、
前記部品実装装置に搬入される基板の重さを算出する基板重さ算出手段と、
前記算出された前記基板の重さに対応した張力を設定する張力設定手段とを備え、
前記各部品実装装置の前記張力付与手段は、前記張力設定手段により設定された張力を前記基板に付与することを特徴とする部品実装システム。
前記部品実装装置に搬入される前記基板の重さには、その部品実装装置に搬入された時点で前記基板に既に装着されている部品の重さが含まれることを特徴とする請求項３に記載の部品実装システム。