JP2019204859A - 供給台車および部品実装装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産中に作業ユニットを交換することができる供給台車および部品実装装置を提供する。【解決手段】供給台車5は、基板に部品を実装する部品実装装置に部品を供給する部品供給装置(テープフィーダ6)と部品供給装置以外の作業ユニットUの少なくともいずれかを複数装着する装着部13を上段H1に備え、部品供給装置または作業ユニットUを装着し、または取り外すセット位置Sが下段H2に設けられている。供給台車5は、部品供給装置または作業ユニットUを、セット位置Sと装着部13との間で移動させるユニット移動機構14を備えている。【選択図】図3

Description

本発明は、部品実装装置に部品を供給する部品供給装置を装着する供給台車および部品実装装置に関する。
基板に部品を実装する部品実装装置に部品を供給する部品供給装置を上部に複数搭載し、部品実装装置に着脱自在な供給台車が知られている。特許文献1に記載のユニット交換用台車(供給台車)は、部品供給装置の他にノズルストックユニット、パーツカメラユニットなどの作業ユニットを搭載している。そして、部品実装装置で生産する実装基板の種類を変更する際は、部品実装装置に装着されているユニット交換用台車を次の実装基板用のユニット交換用台車と交換することで、部品供給装置だけでなく作業ユニットも交換している。
国際公開第2017/130345号
しかしながら、特許文献1に記載のユニット交換用台車では、ノズルストックユニットやパーツカメラユニットなどの作業ユニットを交換する場合には、生産を中断してユニット交換用台車を部品実装装置から取り外す必要があるため、生産中に作業ユニットを交換することができないという問題点があった。
そこで本発明は、生産中に作業ユニットを交換することができる供給台車および部品実装装置を提供することを目的とする。
本発明の供給台車は、基板に部品を実装する部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と前記部品供給装置以外の作業ユニットの少なくともいずれかを複数装着する装着部を上段に備え、前記部品供給装置または前記作業ユニットを装着し、または取り外すセット位置が下段に設けられた。
本発明の部品実装装置は、請求項1から6のいずれかに記載の供給台車を備え、前記供給台車に装着された部品供給装置が供給する部品を基板に実装する。
本発明によれば、生産中に作業ユニットを交換することができる。
本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の供給台車の構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の供給台車に搭載されるテープフィーダの構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の供給台車に搭載されるテープフィーダの構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の供給台車に搭載される作業ユニットの構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 (a)(b)(c)本発明の一実施の形態の供給台車にテープフィーダを装着する装着作業の工程説明図 (a)(b)(c)本発明の一実施の形態の供給台車からテープフィーダを取り外す取り外し作業の工程説明図
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、供給台車、テープフィーダ、作業ユニットの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸方向として、基板搬送方向のX方向(図1における左右方向)、基板搬送方向に直交するY方向(図1における上下方向)が示される。図2、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてZ方向(図2における上下方向)が示される。Z方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。
まず図1、図2を参照して、部品実装装置1の構成を説明する。部品実装装置1は、基板に部品を実装する機能を備えている。図1、図2において、基台1aの中央には、基板搬送機構2がX方向に設置されている。基板搬送機構2は、上流側から搬入された基板3をX方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構2は、部品実装作業が完了した基板3を下流側に搬出する。基板搬送機構2の両側方には、部品供給部4が設置されている。
部品供給部4には、それぞれ供給台車5が取り付けられている。供給台車5は、部品実装装置1に着脱自在である。供給台車5には、複数のテープフィーダ6が装着されている。テープフィーダ6は、部品Dを格納するポケットが形成されたキャリアテープをピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品Dをピックアップする部品供給位置に部品Dを供給する。すなわち、テープフィーダ6は、基板3に部品Dを実装する部品実装装置1に部品Dを供給する部品供給装置である。
図1において、供給台車5には、複数のテープフィーダ6がX方向に並列に装着されている装着列がY方向に2列設けられている。以下、供給台車5を部品供給部4に取り付けた状態で基板搬送機構2側の装着列を「内側装着列L1」、基板搬送機構2と反対側の装着列を「外側装着列L2」と称する。また、特に区別する必要がない場合は、内側装着列L1と外側装着列L2を単に装着列Lと称する。
両方の供給台車5の外側装着列L2には、複数のテープフィーダ6が装着されている。一方の供給台車5(図1において下側)の内側装着列L1のX方向の中央には、部品認識カメラ7を備えた作業ユニットU(図6も参照)が装着されている。他方の供給台車5(図1において上側)の内側装着列L1には、作業ユニットUが装着されることなく、複数のテープフィーダ6が装着されている。
図1において、基台1aの上面におけるX方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたY軸テーブル8が配置されている。Y軸テーブル8には、同様にリニア機構を備えたビーム9がY方向に移動自在に結合されている。ビーム9には、実装ヘッド10がX方向に移動自在に装着されている。図2において、実装ヘッド10の下部には、複数の吸着ノズル10aが装着されている。実装ヘッド10は、吸着ノズル10aをそれぞれ昇降させて、真空吸着により吸着ノズル10aに部品Dを保持させる。
図1において、Y軸テーブル8およびビーム9は、実装ヘッド10を水平方向(X方向、Y方向)に移動させる実装ヘッド移動機構11を構成する。実装ヘッド移動機構11および実装ヘッド10は、部品供給部4に装着されているテープフィーダ6の部品供給位置から部品Dを吸着ノズル10aによって吸着してピックアップし、基板搬送機構2に保持された基板3の実装位置に移送して実装する部品実装作業を実行する。
図1、図2において、実装ヘッド10には、ビーム9の下面側に位置して実装ヘッド10とともに一体的に移動するヘッドカメラ12が装着されている。実装ヘッド10が移動することにより、ヘッドカメラ12は基板搬送機構2の実装作業位置に位置決めされた基板3の上方に移動して、基板3に設けられた基板マーク(図示せず)を撮像して基板3の位置を認識する。
図1において、供給台車5に装着された作業ユニットUの部品認識カメラ7は、部品供給部4から部品Dを取り出した実装ヘッド10が上方を移動する際に、吸着ノズル10aに保持された部品Dを撮像して形状を認識する。実装ヘッド10による部品Dの基板3への部品実装作業では、ヘッドカメラ12による基板3の認識結果と部品認識カメラ7による部品Dの認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。
このように、作業ユニットUは、テープフィーダ6(部品供給装置)から供給される部品Dを認識する基板認識カメラ7(認識装置)を含んで構成されている。そして、部品認識カメラ7を備える作業ユニットUは、複数の装着列Lのうち、部品実装装置1において部品Dが実装される基板3に近い内側装着列L1に装着されている。これによって、部品認識カメラ7が吸着ノズル10aに保持された部品Dを撮像する際に実装ヘッド10が移動する距離を短くすることができ、部品実装作業の作業時間が短縮できる。
次に図2、図3を参照して、供給台車5の構成および機能について説明する。図2、図3において、供給台車5の下部には車輪5aが配置されており、供給台車5は部品実装装置1が設置される作業床上を自在に移動することができる。供給台車5の上段H1には、テープフィーダ6または作業ユニットUが装着される装着部13が配置されている。装着部13は、テープフィーダ6(部品供給装置)または作業ユニットUを並設して装着する複数の装着列L(内側装着列L1、外側装着列L2)を有している。以下、装着部13のうち、内側装着列L1に対応する部分を「内側装着部13A」、外側装着列L2に対応する部分を「外側装着部13B」と称する。
供給台車5の下段H2には、ユニット移動機構14が設置されている。ユニット移動機構14は、Y軸移動部14y、X軸移動部14x、基部14b、昇降部14z、保持部14hを、下から順に重ねて備えている。Y軸移動部14yは、X軸移動部14xを供給台車5の前後方向(Y方向)に移動させるY駆動部(図示省略)を備えている。X軸移動部14xは、基部14bを供給台車5の左右方向(X方向)に移動させるX駆動部(図示省略)を備えている。基部14bには、昇降部14zが設置されている。昇降部14zは、保持部14hを上下方向(Z方向)に移動させる昇降駆動(図示省略)を備えている。保持部14hは、その上部にテープフィーダ6または作業ユニットUを保持することができる。
ユニット移動機構14は、テープフィーダ6または作業ユニットUを装着部13に下方から装着する装着作業を実行する。また、ユニット移動機構14は、装着部13に装着されているテープフィーダ6または作業ユニットUを下方に取り外す取り外し作業を実行する。なお、テープフィーダ6および作業ユニットUは、ユニット移動機構14を使用することなく、作業者が保持して下方から装着部13に装着し、また、装着部13から取り外すこともできる。以下、テープフィーダ6または作業ユニットUを装着部13に装着し、または取り外す装着部13の下方の位置をセット位置Sを称する。
図2において、供給台車5を部品実装装置1の部品供給部4に装着すると、供給台車5の基板搬送機構2側の側面に設けられた台車側接続部5bと、基台1aに設置された基台側接続部1bが接続される。これによって、供給台車5が備えるユニット移動機構14、装着部13に装着されているテープフィーダ6および作業ユニットUが、部品実装装置1が備える制御部40(図7参照)に接続されると共に、部品実装装置1からユニット移動機構14、テープフィーダ6、作業ユニットUに必要な電力、エアが供給される。
このように、供給台車5は、部品供給装置(テープフィーダ6)と部品供給装置以外の作業ユニットUの少なくともいずれかを複数装着する装着部13を上段H1に備え、部品供給装置または作業ユニットUを装着し、または取り外すセット位置Sが下段H2に設けられている。また、供給台車5は、部品供給装置または作業ユニットUを、セット位置Sと装着部13との間で移動させるユニット移動機構14(移動機構)を備えている。そして、部品実装装置1は、供給台車5に装着された部品供給装置が供給する部品Dを基板3に実装する。
次に図4、図5を参照して、テープフィーダ6の構成および機能について説明する。図4は、テープフィーダ6の本体部20にカバー21が装着された状態を示しており、図5は、便宜上、カバー21の表示を省略している。以下の説明では、供給台車5に装着した状態でのテープフィーダ6の上側を単に「上側」、下側を単に「下側」、基板搬送機構2側を単に「前側」、基板搬送機構2の反対側を単に「後側」と称する。
図4において、テープフィーダ6は、部品Dを格納するポケットが形成されたキャリアテープ22をテープフィーダ6の上側に設けられた部品供給位置Pまで搬送し、部品供給位置Pの手前でポケットを覆うカバーテープ22aを剥離して、ポケットに格納された部品Dを供給する機能を有している。図4、図5において、本体部20には、テープ収納部23、テープ収納部23の上側に使用済みテープ回収部24、使用済みテープ回収部24の上側にテープ送り機構25、使用済みテープ回収部24の後側にカバーテープ回収部26が配置されている。
テープ収納部23は、本体部20に形成された略円柱状の空間であり、巻回状態のキャリアテープ22が収納される。本体部20には、テープ収納部23から使用済みテープ回収部24、テープ送り機構25の後側を経由して本体部20の上面まで、キャリアテープ22を案内するテープ搬送路20aが形成されている。テープ送り機構25は、キャリアテープ22に等ピッチで形成された送り穴に係合するスプロケットと、スプロケットを回転駆動させる駆動機構を備えている。駆動機構は、テープフィーダ6が備えるフィーダ制御部27によって制御される。
図4において、テープ収納部23から引き出したキャリアテープ22をテープ搬送路20aを経由してテープ送り機構25のスプロケットに係合させた状態で、フィーダ制御部27が駆動機構を作動させてスプロケットを間歇駆動することにより、キャリアテープ22がテープ搬送路20aに沿ってピッチ送りされる。
図4、図5において、テープ送り機構25の上面には、テープ押さえ部材28が配置されている。キャリアテープ22はテープ押さえ部材28によってスプロケットに押さえつけられた状態でピッチ送りされる。キャリアテープ22がテープ押さえ部材28の下方を走行する過程において、カバーテープ22aをカバーテープ剥離部28aで折り返して後側に引き出すことによって、部品供給位置Pの後側でカバーテープ22aがキャリアテープ22から剥離される。
これにより、ポケット内の部品Dはテープ押さえ部材28の部品供給位置Pに形成された開口部28bにおいて上方へ露呈され、吸着ノズル10aによる取り出しが可能な状態となる。以下、カバーテープ22aが剥離され、部品Dが取り出されてテープ送り機構25から排出されるキャリアテープ22を「使用済みテープ22b」と称する。
図4、図5において、本体部20の上面であってテープ搬送路20aの後側には、カバーローラ29が配置されている。本体部20には、カバーローラ29の後側からカバーテープ回収部26まで、剥離されたカバーテープ22aを案内するカバーテープ回収路20bが形成されている。カバーテープ回収部26の手前には、カバーテープ22aに所定の張力を加えてカバーテープ回収部26に引き込むカバーテープ回収機構30が配置されている。
カバーテープ剥離部28aで後側に折り返されたカバーテープ22aの端部は、カバーローラ29、カバーテープ回収路20b、カバーテープ回収機構30を経由して、カバーテープ回収部26に挿入される。キャリアテープ22からカバーテープ22aが剥離されてカバーテープ22aの張力が緩むと、カバーテープ回収機構30が作動してカバーテープ22aを引っ張ることで、カバーテープ22aがカバーテープ回収部26に回収される。
図4、図5において、本体部20には、本体部20の上面からテープ送り機構25の前側を経由して使用済みテープ回収部24まで、使用済みテープ22bを案内する使用済みテープ回収路20cが形成されている。使用済みテープ回収部24において使用済みテープ回収路20cの出口には、回収ローラ31が配置されている。使用済みテープ回収部24の中央には、使用済みテープ22bに所定の張力を加えて巻き取る回転軸24aが配置されている。
テープ送り機構25から排出された使用済みテープ22bの端部は、使用済みテープ回収路20c、回収ローラ31を経由して、回転軸24aに取り付けられる。テープ送り機構25から使用済みテープ22bが排出されて使用済みテープ22bの張力が緩むと、回転軸24aが回転して使用済みテープ22bを回転軸24aが巻き取ることで、使用済みテープ22bが使用済みテープ回収部24に回収される。
図4、図5において、本体部20の前側の側面には、2つのT字型の係止部32が所定の間隔で上下に形成されている。本体部20の上面の前側には、上方に突き出した略円柱状の係止ピン33が形成されている。本体部20の上面の後側には、上方に突き出した板状の係止板34が形成されている。本体部20の後側には、作業者がテープフィーダ6を把持するための把持部35が形成されている。
図6において、作業ユニットUには、テープフィーダ6と同様に、前側の側面に複数のT字型の係止部(図示省略)、上面の前側には上方に突き出した略円柱状の係止ピン36、上面の後側には上方に突き出した板状の係止板37、後側には把持部38が形成されている。
図3において、供給台車5の内側装着部13Aの前側と外側装着部13Bの前側に配置された仕切り板5cの後側の面には、テープフィーダ6の係止部32の間隔と同じ間隔で2つの係合部5dが上下に形成されている。供給台車5の内側装着部13Aと外側装着部13Bの上部には、テープフィーダ6が並ぶ方向(X方向)に延びる複数(ここでは3枚)の架空部材5eが設置されている。架空部材5eには、テープフィーダ6の係止ピン33が係合する係合孔5f、または、係止板34が係合するスリット5gが形成されている。係合部5d、係合孔5f、スリット5gは、テープフィーダ6が並ぶ方向に所定の間隔(例えば、最薄のテープフィーダ6の幅と略同じ間隔)で複数形成されている。
テープフィーダ6を装着部13に装着する際には、テープフィーダ6の2つの係止部32を係合部5dに挿入し、テープフィーダ6を上方に移動させると係止ピン33が係合孔5fに、係止板34がスリット5gにそれぞれ係合される。これにより、テープフィーダ6が装着部13に固定される。作業ユニットUも、テープフィーダ6と同様の装着作業によって、複数の係止部を係合部5dに、係止ピン36を係合孔5fに、係止板37をスリット5gに係合させることで装着部13に装着される。
供給するキャリアテープ22の幅に対応してテープフィーダ6の幅は異なっているが、各テープフィーダ6の係止部32、係止ピン33、係止板34の位置は、装着部13の係合部5d、係合孔5f、スリット5gに係合する位置に形成されている。また、作業ユニットUの係止部、係止ピン36、係止板37の位置は、装着部13の係合部5d、係合孔5f、スリット5gに係合する位置に形成されている。これによって、装着部13におけるテープフィーダ6と作業ユニットUの位置を自在に変更することができる。
次に図7を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。部品実装装置1が備える制御部40には、基板搬送機構2、部品供給部4、実装ヘッド10、実装ヘッド移動機構11、ヘッドカメラ12が接続されている。制御部40は、実装記憶部41、実装制御部42、着脱制御部43を備えている。部品供給部4に供給台車5が接続されると、部品供給部4を経由してテープフィーダ6、部品認識カメラ7、ユニット移動機構14が制御部40に接続される。
実装記憶部41は記憶装置であり、製造される実装基板の種類毎に、基板3に実装される部品Dの部品名(種類)、実装位置(XY座標)などの実装データが記憶されている。実装制御部42は、基板搬送機構2、テープフィーダ6、部品認識カメラ7、実装ヘッド10、実装ヘッド移動機構11、ヘッドカメラ12を制御して、部品Dを基板3に実装させる部品実装作業を実行させる。着脱制御部43は、ユニット移動機構14を制御して、テープフィーダ6または作業ユニットUを装着部13に装着する装着作業、または、装着部13からテープフィーダ6または作業ユニットUを取り外す取り外し作業を実行させる。
ここで図8を参照して、テープフィーダ6を内側装着部13Aに装着する装着作業を各工程に沿って説明する。図8(a)において、作業者は、下降して供給台車5の手前側(後側)に移動した保持部14hの上部にテープフィーダ6を保持させる(矢印a)。図8(b)において、次いで着脱制御部43は、X駆動部およびY駆動部を作動させて、テープフィーダ6を内側装着部13Aの装着位置の下方のセット位置Sに移動させる(矢印b)。
図8(c)において、次いで着脱制御部43は、昇降駆動部を作動させてテープフィーダ6を上昇させる(矢印c)。上昇の途中、着脱制御部43は、テープフィーダ6の係止部32、係止ピン33、係止板34を、内側装着部13Aの係合部5d、係合孔5f、スリット5gに係合させる。これにより、テープフィーダ6が内側装着部13Aに装着される。
次に図9を参照して、テープフィーダ6を内側装着部13Aから取り外す取り外し作業を各工程に沿って説明する。図9(a)において、着脱制御部43は、X駆動部、Y駆動部を作動させて、空の保持部14hを内側装着部13Aに装着されている取り外し対象のテープフィーダ6の下方のセット位置Sに移動させる(矢印d)。図9(b)において、次いで着脱制御部43は、昇降駆動部を作動させて保持部14hを上昇させて、取り外し対象のテープフィーダ6を保持させる(矢印e)。
図9(c)において、次いで着脱制御部43は、昇降駆動部を作動させて保持部14hが保持したテープフィーダ6を下降させる(矢印f)。下降の途中、着脱制御部43は、テープフィーダ6の係止部32、係止ピン33、係止板34を、内側装着部13Aの係合部5d、係合孔5f、スリット5gから外させる。次いで着脱制御部43は、X駆動部およびY駆動部を作動させて、テープフィーダ6を供給台車5の手前側(後側)に移動させる(矢印g)。次いで作業者は、保持部14hからテープフィーダ6を取り外す。
テープフィーダ6を外側装着部13Bに装着する装着作業、外側装着部13Bから取り外す取り外し作業は、上記の内側装着部13Aに対する装着作業、取り外し作業と同様であり、説明を省略する。また、作業ユニットUを内側装着部13Aまたは外側装着部13Bに装着する装着作業、内側装着部13Aまたは外側装着部13Bから取り外す取り外し作業は、テープフィーダ6の装着作業、取り外し作業と同様であり、説明を省略する。
このように、本発明の供給台車5では、テープフィーダ6または作業ユニットUを装着部13の下方から着脱することができるため、部品実装作業中の実装ヘッド10と干渉することがない。そのため、供給台車5を装着した部品実装装置1では、部品実装作業を止めることなくテープフィーダ6または作業ユニットUを交換することができる。なお、着脱制御部43は、供給台車5が備えてもよい。また、作業者がユニット移動機構14を操作して、装着作業と取り外し作業を実行するようにしてもよい。
上記説明したように、本実施の形態の供給台車5は、基板3に部品Dを実装する部品実装装置1に部品Dを供給する部品供給装置(テープフィーダ6)と部品供給装置以外の作業ユニットUの少なくともいずれかを複数装着する装着部13を上段H1に備え、部品供給装置または作業ユニットUを装着し、または取り外すセット位置Sが下段H2に設けられている。これによって、部品供給装置または作業ユニットUを装着部13に下方から着脱することができ、生産中に部品供給装置または作業ユニットUを交換することができる。
なお、実施の形態の説明では、部品認識カメラ7を備える作業ユニットUを例に説明したが、作業ユニットUはこれに限定されることはない。例えば、作業ユニットUは、実装ヘッド10に装着される吸着ノズル10aを自動で交換するノズル交換装置を備える作業ユニットUであっても、吸着ノズル10aの荷重を計測する荷重計測装置を備える作業ユニットUであってもよい。また、供給台車5の装着列Lは2列(内側装着列L1、外側装着列L2)である必要はなく、1列であってもよい。
本発明の供給台車および部品実装装置は、生産中に作業ユニットを交換することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。
1 部品実装装置
3 基板
5 供給台車
6 テープフィーダ(部品供給装置)
7 部品認識カメラ(認識装置)
13 装着部
14 ユニット移動機構(移動機構)
D 部品
H1 上段
H2 下段
L 装着列
S セット位置
U 作業ユニット

Claims (7)

  1. 基板に部品を実装する部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と前記部品供給装置以外の作業ユニットの少なくともいずれかを複数装着する装着部を上段に備え、
    前記部品供給装置または前記作業ユニットを装着し、または取り外すセット位置が下段に設けられた、供給台車。
  2. 前記部品供給装置または前記作業ユニットを、前記セット位置と前記装着部との間で移動させる移動機構を備えた、請求項1に記載の供給台車。
  3. 前記装着部は、前記部品供給装置または前記作業ユニットを並設して装着する複数の装着列を有する、請求項1または2に記載の供給台車。
  4. 前記複数の装着列のうち、前記部品実装装置において部品が実装される基板に近い装着列に前記作業ユニットが装着される、請求項3に記載の供給台車。
  5. 前記作業ユニットは、前記部品供給装置から供給される部品を認識する認識装置を含む、請求項1から4のいずれかに記載の供給台車。
  6. 前記部品実装装置に着脱自在である、請求項1から5のいずれかに記載の供給台車。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載の供給台車を備え、
    前記供給台車に装着された部品供給装置が供給する部品を基板に実装する、部品実装装置。
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