JP3997092B2 - 電子回路部品装着機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路の構成部品である電子回路部品をプリント配線板等の回路基板に装着する電子回路部品装着機に関するものであり、特に、1つの本体フレームに複数の電子回路部品装着装置が設けられるタイプの電子回路部品装着機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の電子回路部品装着機は既に知られている。一つの本体フレームに複数の電子回路部品装着装置(以下、特に必要のない場合は装着装置と略称する)が一直線に沿って並ぶ状態に配設され、それら複数の装着装置の列と平行に延びる状態で基板搬送・保持装置が設けられたものが知られているのである。この電子回路部品装着機においては、複数の装着装置は各々固定的で互いに等しい大きさの分担領域、すなわち、電子回路部品を装着可能な領域を有しており、互いに隣接する装着装置の分担領域の間には一定のスペースが存在している。また、基板搬送・保持装置は、ほぼ本体フレームの全長と等しい距離回路基板を搬送する能力を有するベルトコンベヤと、そのベルトコンベヤの途中に各装着装置に対応して設けられた基板停止位置規定装置および基板保持装置とを備えている。
【0003】
ベルトコンベヤでほぼ一定の距離を隔てて搬送される複数の回路基板が、各基板停止位置規定装置により規定される各停止位置に停止させられ、各基板保持装置により固定的に保持された後、それら回路基板の各々に対応する装着装置により電子回路部品が並行して装着されるのである。したがって、回路基板の大きさは、各装着装置の分担領域より小さくなければならない。また、複数の装着装置が並行して装着作業を行うのであるから、すべての装着装置がほぼ同時に分担の電子回路部品群の装着を完了するようにされることが望ましい。一部の装着装置が他の装着装置より早く分担の電子回路部品の装着を終了してしまえば、その後は他の装着装置の作業終了を待たざるを得ず、その一部の装着装置の稼働率が低下してしまうからである。
【0004】
勿論、できる限りそのような事態が生じないように、複数の装着装置には、できる限り等しい時間で装着を終了し得る種類および量の電子回路部品が割り当てられ、分担電子回路部品群とされるのであるが、部品供給装置を構成する各部品フィーダやトレイの部品供給部から回路基板上の各装着位置へ電子回路部品を移動させる場合に、移動距離が毎回の装着毎に変わり、また、許容される加,減速度の大きさが電子回路部品毎に異なり、さらに、1つの装着装置の部品取出可能領域内に配置し得る部品フィーダやトレイの数や種類にも制限があるため、すべての装着装置が殆ど同時に装着作業を終了するように、分担電子回路部品群を決定することは極めて難しい。まして、部品保持具が取出ミスや装着ミスを起こした場合に、取出しや装着動作をやり直させる場合には、その分だけ装着に要する時間が長くなり、同時に装着作業を終了し得なくなる原因の一つとなる。そうかといって、一度でも取出ミスや装着ミスを起こした部品保持具あるいは部品フィーダは新しいものと交換することとすれば、部品保持具や部品フィーダの消耗量が多くなり、また、交換に要する時間だけ作業能率が低下するため、ある程度のミスは許容する方が得策なのである。
【0005】
さらに別の問題がある。同じ電子回路部品装着機が電子回路部品を装着すべき回路基板の種類、すなわち、組み立てるべき電子回路の種類が頻繁に変わる場合があることである。電子回路の種類が変われば、当然装着すべき電子回路部品も変わり、それら電子回路部品が各装着装置に割り当てられた分担電子回路部品群も変わる。したがって、組み立てるべき電子回路の種類が変わる毎に、各装着装置の取出可能領域に配置されている部品フィーダやトレイを変更することが必要なのであるが、この作業は現在のところ作業者の手によって行われており、しかも長時間を要するのが実状である。そのため、組み立てるべき電子回路の種類が頻繁に変わる場合には、電子回路部品装着機の稼動率が著しく低下してしまうことを避け得ないのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、1つの本体フレームに複数の電子回路部品装着装置が設けられるタイプの電子回路部品装着機の作業能率をできる限り向上させることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の電子回路部品装着機が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【0007】
なお、以下の各項において、(2)項が請求項1に相当し、(3)項が請求項2に、(4)項が請求項3に、(5)項が請求項4に、(6)項が請求項5に、(7)項が請求項6に、(9)項が請求項7に、(12)項が請求項8に、(15)項が請求項9に、(16)項が請求項10に、(17)項が請求項11に、 (13) 項が請求項12にそれぞれ相当する。
【0008】
(1)本体フレームと、
その本体フレーム上に設けられ、一直線に沿って回路基板を搬送するとともに、回路基板を固定的に保持する基板搬送・保持装置と、
その基板搬送・保持装置の搬送方向に平行に延びる状態で設けられた共通の固定送り部と、その共通の固定送り部に対して複数設けられた可動送り部とを含む複数の送り装置と、
それら複数の送り装置の各可動送り部によって前記搬送方向に平行な方向に移動させられる複数の第1移動部材と、
それら複数の第1移動部材により、前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板の表面に平行な平面内において回路基板の搬送方向と交差する方向に移動可能に保持された複数の第2移動部材と、
それら第2移動部材をそれぞれ前記搬送方向と交差する方向に移動させる複数の第2移動部材駆動装置と、
前記第2移動部材の各々に保持され、電子回路部品を保持する部品保持具と、
それら部品保持具を前記第2移動部材の各々に対して相対移動させることにより、各部品保持具を前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板に接近,離間させる複数の保持具駆動装置と、
前記複数ずつの送り装置,第2移動部材駆動装置および保持具駆動装置を制御して、前記複数の部品保持具に、電子回路部品を、前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板に装着させる制御装置と
を含む電子回路部品装着機。
送り装置としては、例えば、リニアモータや、送りねじおよびナットを備えた送り装置等とすることができる。前者の場合には、永久磁石を多数備えた固定子が固定送り部を、複数のコイルを備えた可動子が可動送り部をそれぞれ構成する。後者の場合には、送りねじが固定送り部を構成し、ナットが単独で、あるいはナットを回転駆動する電動モータ(サーボモータ,ステッピングモータ等回転角度の正確な制御が可能なものが望ましい)と共同して可動送り部を構成する。なお、送りねじはボールねじが望ましい。
複数の第1移動部材をそれぞれ回路基板搬送方向に平行な方向に移動させる送り装置の固定送り部を共通にすれば、第1移動部材の回路基板搬送方向における移動可能範囲を自由に変更することが可能となる。例えば、前述のように、従来は複数の装着装置の回路基板搬送方向における移動可能範囲の大きさ(電子回路部品を回路基板に装着可能な部品装着可能領域、電子回路部品を部品供給装置から取り出し可能な取出可能領域、および各第2移動部材に保持された部品保持具の分担領域等の回路基板搬送方向における大きさ)は互いに等しい大きさに決まっており、かつ、各装着装置の移動可能範囲の間には一定のスペースを設けることが不可欠であったのに対し、複数の装着装置(複数の送り装置の各々と、複数の第1移動部材の各々と、複数の第2移動部材の各々と、複数の第2移動部材駆動装置の各々と、第2移動部材の各々に保持される1個以上の部品保持具およびその保持具駆動装置とにより1つの装着装置が構成される)の間でそれらの移動可能範囲の大きさを自由に異ならせることができ、また、移動範囲間にスペースを設けることは不可欠ではなくなって移動可能範囲同士を重なり合わせることも可能となるのである。すなわち、1つの装着装置に複数枚の回路基板に跨る領域を分担させることや、回路基板が一停止位置に停止している間に、その回路基板に対して複数の装着装置に電子回路部品を装着させることができるのであり、また、部品供給装置が基板搬送・保持装置の搬送方向に沿って複数の部品フィーダやトレイが配置されたものである場合に、同一の部品フィーダやトレイから複数の装着装置の部品保持具に電子回路部品を取り出させることができるのであって、電子回路部品装着機全体としての装着作業の自由度が著しく向上する。したがって、複数の装着装置に各々の分担電子回路部品群の装着作業をほぼ同時に終了させることが従来より容易になり、電子回路部品装着機の稼働率を向上させることが容易になる。
(2)前記制御装置が、 (a) 前記基板搬送・保持装置により回路基板が固定的に保持され て停止している間に、その回路基板に対して複数の前記部品保持具に電子回路部品を装着させることと、 (b) 前記基板搬送・保持装置の搬送方向に沿って配設された部品供給装置の同一の部分から複数の前記部品保持具に電子回路部品を取り出させることとの少なくとも一方を行わせるものである (1) 項に記載の電子回路部品装着機。
(3)前記第1移動部材が前記搬送方向に平行なX軸方向に移動するX軸スライドであり、前記第2移動部材がそのX軸スライド上を前記X軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸スライドであり、前記保持具駆動装置が前記部品保持具を前記X軸およびY軸と直交するZ軸方向に移動させるZ軸駆動装置である (1)項または (2) 項に記載の電子回路部品装着機。
本発明に係る電子回路部品装着機において、第2移動部材は、基板搬送・保持装置に保持された回路基板の表面に平行な平面内において回路基板搬送方向と交差する方向に移動させられればよく、円弧軌跡を描いて移動させられても、直線的に移動させる場合に第1移動部材の移動方向と直交しない方向に移動させられてもよい。しかし、本項におけるように、回路基板搬送方向に平行な第1移動部材の移動方向をX軸方向とした場合に、第2移動部材は、基板搬送・保持装置に保持された回路基板の表面に平行な直交座標面であるXY座標面のY軸方向に移動可能とされることが望ましい。XY座標によれば、第2移動部材に保持された部品保持具の移動を制御することが容易であるからである。同様の理由で、保持具駆動装置も、XY座標面と直交するZ軸方向に部品保持具を移動させるものとされることが望ましい。
なお、「X軸スライド上をY軸方向に移動するY軸スライド」とは、「X軸スライドと共にX軸方向に移動するとともに、X軸スライドに対してY軸方向に相対移動するY軸スライド」の意である。
(4)前記第2移動部材駆動装置が、前記搬送方向と交差する方向に延びる固定送り部と、その固定送り部に対して設けられた可動送り部とを含む送り装置である (1)項ないし (3) 項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
第2移動部材駆動装置は、従来の電子回路部品装着機におけると同様に、送りねじおよびナットと送りねじを回転駆動するサーボモータとを備えたものとすることも可能であるが、本項の構成とすれば設計の自由度が向上する。例えば、次項におけるように、1つの第1移動部材に対して複数の第2移動部材を設けることが容易になる。なお、固定送り部と可動送り部とを含む送り装置については、前記 (1)項の説明がそのまま当てはまる。
(5)前記第2移動部材が前記第1移動部材の少なくとも1つに対して複数設けられた (4)項に記載の電子回路部品装着機。
1つの第1移動部材に対して複数の第2移動部材を設ければ、1つの装着装置における電子回路部品の装着作業の能率および自由度が向上し、結局、電子回路部品装着機全体における装着作業の能率および自由度を向上させることが容易となる。
(6)前記第1移動部材を移動させる送り装置の固定送り部と、前記第2移動部材を移動させる送り装置の固定送り部との少なくとも一方が、少なくとも1つの可動送り部を待避させる待避領域を備えた (4)項または (5)項に記載の電子回路部品装着機。
本項の特徴によれば、第1移動部材と第2移動部材との少なくとも一方が、少なくとも1つ待避領域に待避可能となる。1台の電子回路部品装着機が、あたかも装着装置の設置数、あるいは第2移動部材に保持された部品保持具を主体とする装着ヘッドの設置数が異なる複数種類の電子回路部品装着機であるかのように使用可能となるのであり、電子回路部品装着機全体としての装着作業の自由度が向上する。
(7)前記基板搬送・保持装置が、前記回路基板を固定的に保持する位置が前記搬送方向において変更可能なものである (1)項ないし (6)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
本項の特徴によれば、例えば、回路基板の大きさが変わった場合に、1台の電子回路部品装着機内において固定的に保持される回路基板の数を変更することや、複数の回路基板を、部品供給装置等との関係で効率よく装着作業を行い得る位置に停止させることが可能となる。また、本項の特徴と前項の特徴とを共に備えた電子回路部品装着機においては、種々に変えられる回路基板の保持位置に応じて、最適な数の装着装置や装着ヘッドを最適な位置へ移動させて使用することができ、作業能率を効果的に高めることができる。
(8)前記基板搬送・保持装置が、前記本体フレームのほぼ全長にわたって延び、前記回路基板を長手方向の任意の位置まで搬送し得るベルトコンベヤを含む (1)項ないし (7)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
ベルトコンベヤは、簡易で安価なものでありながら、回路基板を搬送方向の任意の位置で停止させることができるものであり、本発明に係る電子回路部品装着機における基板搬送・保持装置の構成要素として特に好適なものである。
(9)前記基板搬送・保持装置が、
前記ベルトコンベヤの長手方向に平行な共通の固定送り部とその共通の固定送り部に対して設けられた複数の可動送り部とを含む送り装置と、
前記複数の可動送り部の各々により前記ベルトコンベヤの長手方向の任意の位置へ移動させられる基板停止位置規定装置と
を含む (8)項に記載の電子回路部品装着機。
固定送り部を共有する複数の送り装置によれば、基板停止位置規定装置をベルトコンベヤの搬送方向の任意の位置へ個別に移動させることができ、前記 (7)項に記載の基板搬送・保持装置の一実施形態を良好に実現することができる。
(10)前記基板停止位置規定装置が、前記回路基板の搬送方向下流側の端に当接して回路基板を停止させるストッパを含む (9)項に記載の電子回路部品装着機。
搬送方向下流側の端がストッパに当接すれば、回路基板が強制的に停止させられ、以後はベルトコンベヤと回路基板とが滑ることとなる。ベルトコンベヤはその後、適宜の時期に停止させられればよい。ベルトコンベヤの作動時間からして回路基板がストッパに当接したことが確実な時期に停止させられてもよく、次項に記載の停止位置到達検出器により回路基板の到達が検出されるのに応じて停止させられてもよい。なお、回路基板がストッパに当接する速度は、衝撃を抑制するために小さいことが望ましいが、一方、回路基板の搬送に要する時間を短縮するためには搬送速度が大きいことが望ましい。したがって、回路基板がストッパに接近した際にベルトコンベヤが減速させられるようにすることが望ましい。そのためには、ベルトコンベヤの作動時間に基づいて回路基板のストッパへの接近が推定されるようにしても、次項に記載の減速開始位置到達検出器により回路基板が検出されるようにしてもよい。
(11)前記基板停止位置規定装置が、前記回路基板が減速開始位置へ到達したことを検出する減速開始位置到達検出器と、
前記回路基板が停止位置へ到達したことを検出する停止位置到達検出器と、
それら減速開始位置到達検出器および停止位置到達検出器の各検出に応じて前記ベルトコンベヤを減速させ、停止させるコンベヤ制御装置と
を含む (9)項または (10)項に記載の電子回路部品装着機。
減速開始位置到達検出器により回路基板が減速開始位置へ到達したことが検出されれば、ベルトコンベヤの減速が開始され、停止位置到達検出器により回路基板が停止位置へ到達したことが検出されれば、ベルトコンベヤが停止させられる。ベルトコンベヤの減速は通常速度から一定の低速度まで比較的大きい一定の減速度で減速され、以後その一定の低速度で移動し続けさせられてもよく、停止まで比較的小さい一定の減速度で緩やかに減速され続けてもよい。いずれにしても、回路基板が停止位置へ到達する際には、回路基板の移動速度が十分低くなっているため、衝撃少なく回路基板を停止させることができる。回路基板に既に電子回路部品が装着されている場合に、停止の衝撃が大きいと電子回路部品がずれたり、倒れたりする恐れがあるが、それらの事態が回避されるのである。複数の回路基板がベルトコンベヤにより実質的に等間隔で搬送される場合には、複数の減速開始位置到達検出器においてほぼ同時に減速開始位置への到達が検出されるが、不等間隔で搬送される場合には到達検出時期が異なることとなる。したがって、複数の減速開始位置到達検出器のいずれかにより回路基板が検出されれば、ベルトコンベヤの減速が開始され、予め定められた一定の低速度まで減速されたならばその低速度が維持されて、すべての停止位置到達検出器により回路基板が検出されたとき、ベルトコンベヤが停止させられるようにすることが望ましい。
ストッパを設ける場合には、減速開始位置到達検出器と停止位置到達検出器との少なくとも一方を省略することも可能である。逆に、減速開始位置到達検出器および停止位置到達検出器を設ける場合には、ストッパを省略することも可能である。
(12)前記基板搬送・保持装置が、前記回路基板を固定的に保持する位置が前記搬送方向において固定されている(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
本項に記載の電子回路部品装着機においても前記(10)項および(11)項に記載の特徴を適用することができる。なお、ベルトコンベヤは本体フレームのほぼ全長にわたって延びる長さのものであってもよいが、本体フレームより短いものを複数並べて構成してもよい。後者の場合には、例えば、回路基板を保持する位置にそれぞれ対応するベルトコンベヤを設けることにより、互いに異なるタイミングで回路基板を搬送することが可能となる。さらに、基板停止位置規定装置を固定して設ければよいので、コストの低減を図ることが容易となる。
(13)各々1種類ずつの電子回路部品を多数収容し、予め定められた部品供給部へ1個ずつ順次送る部品フィーダが複数、前記基板搬送・保持装置の少なくとも片側に、その基板搬送・保持装置の搬送方向に平行な方向に並んで配設された部品供給装置を含む (1)項ないし(12)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
本項の電子回路部品装着機において第1移動部材の移動範囲を変更すれば、その移動範囲内に位置する部品フィーダが変わるため、同じ装着装置で取り出し可能な(同じ装着装置に供給可能な)電子回路部品を変え得ることとなる。
(14)前記第1移動部材が前記搬送方向に平行なX軸方向に移動するX軸スライドであり、前記第2移動部材がそのX軸スライド上を前記X軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸スライドであり、かつ、
各々1種類ずつの電子回路部品を多数収容し、予め定められた部品供給部へ1個ずつ順次送る部品フィーダが複数、前記基板搬送・保持装置の少なくとも片側に、その基板搬送・保持装置の長手方向に並んで配設された部品供給装置と、
前記X軸スライドの前記部品供給装置と前記基板搬送・保持装置との間の部分に設けられた撮像装置と反射装置との少なくとも一方を備え、前記部品保持具が前記部品供給装置から電子回路部品を受け取って前記基板搬送・保持装置まで移動する途中に、部品保持具に保持された電子回路部品の撮像を行う撮像システムと
を含む (1)項,(2) 項, (4)項ないし(12)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
部品保持具を部品供給装置から前記基板搬送・保持装置により保持された回路基板の所定の装着位置へ最短距離で移動させても、部品保持具は必ず撮像装置または反射装置を通過することとなるため、撮像のために部品保持具に無駄な移動をさせる必要がない。
(15)前記第2移動部材に設けられたヘッド保持部と、
そのヘッド保持部に対して着脱可能な共通の取付部を備え、(a)1つの部品保持具を保持する装着ヘッドである第1種ヘッドと、(b)複数の部品保持具を直線的に並べて保持する装着ヘッドである第2種ヘッドと、(c)回転体を一軸線まわりに回転可能に保持し、その回転体の前記一軸線を中心とする一円周上に複数の部品保持具を保持する装着ヘッドである第3種ヘッドとのうち少なくとも2種類と
を含む (1)項ないし(14)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
複数種類の装着ヘッドに共通の取付部を設けておけば、それら複数種類の装着ヘッドの中から、実行すべき装着作業に適した種類の装着ヘッドを選択し、ヘッド保持部に取り付けて使用することができ、電子回路部品装着機を各種回路基板への装着作業に適した状態に変えることが容易となる。
(16)前記複数の第2移動部材の各々に保持され、前記回路基板に設けられた基準マークを撮像する複数の基準マーク撮像装置と、
それら複数の基準マーク撮像装置の少なくとも2つに、同じ回路基板の複数の基準マークをそれぞれ撮像させ、それら少なくとも2つの基準マーク撮像装置の各々に対するその同じ回路基板の相対位置を取得する回路基板相対位置取得装置と
を含む (1)項ないし(15)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
1枚の回路基板と、上記少なくとも2つの基準マーク撮像装置をそれぞれ備えた複数の装着装置との相対位置誤差が検出される。各装着装置は、それぞれに対する回路基板の相対位置誤差を修正しつつ電子回路部品の装着作業を行うように制御される。
(17)前記制御装置が、前記複数の第2可動部材の各々に保持された1個以上の部品保持具の分担部品群を、各第2可動部材に保持された部品保持具による電子回路部品の装着に要する時間が実際に可及的に同一となるように自動で変更する自動分担変更部を備えた (1)項ないし(16)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
例えば、コンピュータにより、あるいは作業者によって、各装着装置の分担電子回路部品群が決定され、実際にその分担電子回路部品群が複数の装着装置の各々(それぞれ1個以上の部品保持具を備える)により装着された結果、装着装置間で所要時間に設定時間以上の差が生じた場合には、自動分担変更部により分担電子回路部品群の変更が行われる。装着に要する時間が長い装着装置の分担電子回路部品の一部が所要時間の短い装着装置の分担電子回路部品群へまわされるのである。その結果、複数の装着装置間の装着所要時間の差が設定時間より小さくなれば、装着作業が続行されるが、まだ設定時間以上の差があれば、さらに分担電子回路部品群の変更が行われる。したがって、最初の分担電子回路部品群の決定が多少不適切でも差し支えないこととなる。この態様で作動する自動分担変更部を、装着作業の立ち上がり時(初期段階)に分担を変更するという意味で初期段階自動分担変更部と称することができる。
また、特定の部品保持具や部品フィーダに取出ミスや装着ミスが発生するようになり、それまでは装着所要時間の差が設定時間より小さかったにもかかわらず、設定時間以上になってしまった場合に、自動分担変更部が作動するようにすることも可能である。この態様で作動する自動分担変更部を、一時的な原因により分担を変更するという意味で一時的自動分担変更部と称することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である電子回路部品装着機2を図に基づいて詳細に説明する。
図1に電子回路部品装着機2を概念的に示す。本図において10はベースであり、ベース10上に回路基板たるプリント配線板12を水平な一方向に沿って搬送する配線板コンベヤ14が設けられている。以下、この一方向をX軸方向と称し、水平面内においてX軸方向に直交する方向をY軸方向と称する。ベース10上には、さらに、プリント配線板12に電子回路部品(図7参照。以下、単に部品と称する)16を装着する複数の装着装置18と、それら装着装置18に部品16を供給する部品供給装置20,22とが設けられている。
【0010】
図2および図3に示すように、配線板コンベヤ14は、搬送方向に沿って延びる一対のサイドフレーム30,32を備え、それらサイドフレーム30,32の一部がプリント配線板12を案内するガイド33として構成されている。サイドフレーム30,32の一方は、ベース10上に移動不能に固定された固定フレーム30であり、他方はベース10上に移動可能に設けられ、固定フレーム30に接近・離間可能な可動フレーム32とされている。図示は省略するが、可動フレーム32の下部において、可動フレーム32を保持してY軸方向に移動させる移動装置が設けられており、その移動装置により可動フレーム32が固定フレーム30に接近・離間するように移動させられる。それらフレーム30,32それぞれに環状のコンベヤベルト34が巻きかけられ、駆動源たるコンベヤ駆動用モータ(図12参照)36により互いに同期して駆動されて、プリント配線板12を搬送する。
【0011】
本実施形態においてプリント配線板12は、配線板コンベヤ14により水平な姿勢で搬送され、後述する停止装置40(図2参照)によって予め定められた作業位置において停止させられるとともに、ベース12の作業位置に対応する部分に設けられた基板保持装置たる配線板保持装置42により保持される。本実施形態においてプリント配線板12は、部品が装着される被装着面44(図3参照)が水平な姿勢で保持される。
【0012】
図2に示すように、配線板コンベヤ14に沿って、複数の停止装置40が移動可能に設けられている。停止装置40はそれぞれ、固定フレーム30に沿って設けられた送り装置たるリニアモータ50により互いに独立して移動可能とされている。固定フレーム30の内側にフレーム30に平行な固定子52が設けられ、図示を省略する複数対の可動子が、共通の固定子52に沿って移動可能とされており、それら可動子に停止装置40が固定されている。可動子および停止装置40の移動も固定フレーム30により案内される。なお、リニアモータ50の構成は、特開2001−198873号に記載されているものとほぼ同じであるので、図示および詳細な説明を省略する。
【0013】
停止装置40はストッパ54および2つのセンサ56,58とを備えている。ストッパ54は、昇降装置により昇降可能に設けられ、上昇端位置であってプリント配線板12の下流側の端面に当接することによりプリント配線板12の移動を阻止する作用位置と、下降端位置であってプリント配線板12の移動を許容する非作用位置との間を移動させられる。昇降装置は、図示は省略するが、駆動源として流体圧アクチュエータたるエアシリンダを備える。2つのセンサ56,58は、搬送方向に沿って並べられ、上流側のセンサ56が、搬送中のプリント配線板12が減速を開始すべき減速開始位置に到達したことを検出する減速開始位置センサ56であり、下流側のセンサ58が、ストッパ54の上流側に隣接して設けられ、プリント配線板12が停止位置に到達したことを検出する停止位置センサ58である。これらセンサ56,58は、共に反射型の光電センサであり、それぞれが上方に向かって可視光を放射する発光器60と、その可視光がプリント配線板12の下面により反射された反射光を検出する受光器62とを備えている。両センサ56,58は、近接スイッチ,リミットスイッチ等により構成してもよい。
【0014】
複数の配線板保持装置42は、搬送方向に沿って互いに密に並んで設けられており、プリント配線板12が配線板コンベヤ14上のいずれの位置に停止しても、いずれかの配線板保持装置42により保持可能とされている。プリント配線板12がいずれかの配線板保持装置42からはみ出す位置に停止させられたとしても、隣接する配線板保持装置42との共同により支障なく保持されるのである。それら配線板保持装置42の構成は、互いに共通しており、特願2001−172915号に記載のものとほぼ同じ構成であるので簡単に説明する。
【0015】
図3に概略的に示すように、配線板保持装置42は、支持台70および複数の支持ピン72を有し、昇降台74が昇降台駆動装置76によって昇降させられることにより、プリント配線板12の裏面に接触して支持する。昇降台駆動装置76は、本実施形態では、流体圧アクチュエータたるエアシリンダ80を駆動源として構成されており、プリント配線板保持装置昇降装置を構成している。プリント配線板12は、フレーム30,32に設けられた上向きの支持面82と、回動可能に設けられたクランプ部材84とによって上下両側から挟まれてクランプされる。ただし図2においては、クランプ部材84が省略して示されている。なお、図2に示すように、支持台70および昇降台74において上流端側と可動フレーム32側に開口する切欠86が形成され、可動フレーム32の脚部88の搬送方向に直交する向きの移動を妨げないようにされている。
【0016】
部品供給装置20,22は、図1に示すように、XY座標面内においてX軸方向と直交するY軸方向に互いに隔たって、配線板コンベヤ14の両側に位置固定に設けられている。図示の例においては、搬送方向に向かって右側(配線板コンベヤの画面下側)にフィーダ型部品供給装置20が配設され、搬送方向に向かって左側(配線板コンベヤの画面上側)にフィーダ型部品供給装置20とトレイ型部品供給装置22とがならんで配設されている。
【0017】
フィーダ型部品供給装置20は、多数の部品フィーダ90がフィーダ支持テーブル92上に、各部品供給部がX軸方向に平行な一直線上に並ぶ状態で配列された部品供給テーブル94を有する。各部品フィーダ90は、多数の部品16を収容しており、それら部品16を一列に並べて1個ずつ部品供給部へ送るものであり、例えば、部品16が部品保持テープ(図示省略)に保持されたテープ化部品の形態で供給するものを採用可能である。
【0018】
トレイ型部品供給装置22は、特公平2−57719号公報に記載の部品供給装置と同じであり、詳細な説明は省略するが、部品16を部品トレイ96に収容して供給するものである。部品トレイ96は、上下方向に配設された多数の部品トレイ収容箱(図示省略)内にそれぞれ1枚ずつ支持されている。これら部品トレイ収容箱はそれぞれ図示しない昇降装置により順次部品供給位置へ上昇させられるのであるが、部品供給位置の上方には装着装置18が部品16を取り出すためのスペースを確保することが必要である。そのため、部品16を供給し終わった部品トレイ収容箱は、次の部品トレイ収容箱が部品供給位置へ上昇させられるのと同時に、上記スペース分上昇させられ、上方の退避領域へ退避させられる。このように上方にスペースが形成された部品トレイ収容箱内の部品トレイ96から装着装置18の装着ヘッドが1個ずつ部品16を取り出す。
【0019】
複数の装着装置18は、X軸方向に並んで設けられている。装着装置18は、図7に示す装着ヘッド100、図8ないし図10に示す装着ヘッド102および図11に示す装着ヘッド104のいずれかを、互いに直交するX軸方向およびY軸方向の成分を有する方向に平行移動させて部品を搬送するXY移動装置106を備え、プリント配線板12の表面ないし上面である被装着面44に装着するものである。
【0020】
まず、XY移動装置106について説明する。図示しないフレームに一対の支持部材108がX軸方向に平行に設けられている。図4に示すように、それら支持部材108に沿って移動可能なX軸スライド112が設けられており、各支持部材108に対応して設けられた一対の送り装置たるリニアモータ110により移動させられる。リニアモータ110は、リニアDCブラシレスモータであり、多数の永久磁石を備えた固定子114と、それぞれ複数のコイルを備えた一対の可動子116と、それら可動子116を保持する可動部材117と、その可動部材117を固定子114の長手方向と平行な方向に案内するガイド118とを備えている。固定子114およびガイド118は、各装着装置18のX軸スライド112に共通のものが支持部材108に沿って設けられ、各装着装置18が互いに独立してX軸方向に移動可能とされている。固定子114は、支持部材108から垂直方向下向きに延び出す支持部120を備え、支持部120の下端部において、固定子114の本体部122が水平な姿勢で支持されている。一対の可動子116は、その本体部122を上下方向から挟むように僅かな隙間を有して配設され、支持部120とは反対側の端部において連結部124により互いに連結されて全体としてコの字形を成す可動子組立体とされている。この可動子組立体がさらに可動部材117に固定され、可動子組立体および可動部材117が、リニアモータ110の可動部126を構成している。この可動部126が多数のボール128を保持したガイドブロック129を介してガイド118に係合させられており、可動子の116のコイルへの供給電流の制御によって固定子114の任意の位置へ移動させられる。
【0021】
X軸スライド112は、配線板コンベヤ14を超えて、その両側の部品供給装置20および部品供給装置20,22に達する長さを有する。X軸スライド112は、図5に示すように、被支持部130と、その被支持部130から下方に延び出す本体部132とを備え、被支持部130において上記可動部126に固定されている。可動部126はX軸スライド112の長手方向の両端からやや中央寄りの2個所に固定されており、X軸スライド112の両端部は可動部126との固定位置を超えて突出し、その突出部が部品供給装置20の上方に位置している。特に、1つのX軸スライド112は、上記突出部が長くされており、前述のように、部品供給位置に停止させられた部品トレイ収容箱と、部品16を供給し終わった部品トレイ収容箱との間に形成されるスペースに進入可能とされている。
【0022】
X軸方向に延びる固定子114およびガイド118は、複数の配線板保持装置42が配設された部品装着領域より、配線板コンベヤ14の上流側と下流側との少なくとも一方へ(図示の例では上流側へ)延び出させられている。X軸スライド112がこの部品装着領域を超えて延び出た延出部まで移動させられれば、そのX軸スライド112と共に移動する装着ヘッド100,102,104は、配線板保持装置42にも部品供給装置20,22にも対向しない状態となる。すなわち、上記延出部によって、少なくとも一つの装着装置18が待避可能な待避領域138が形成されているのである。
【0023】
X軸スライド112には、少なくとも1つのY軸スライド140がY軸方向に相対移動可能に支持されている。図示の例では、4つのX軸スライド112のうち、2つがそれぞれ2つのY軸スライド140を移動可能に支持し、他の2つは1つのY軸スライド140を支持している。X軸スライド112の本体部132の側面142に一対のガイド144がY軸方向に平行に設けられ、Y軸スライド140の移動を案内するようにされている。Y軸スライド140は、送り装置たるリニアモータ146によりY軸方向に移動させられる。一対のガイド144の間において、本体部132の側面142に、多数の永久磁石を備えた固定子148がY軸方向に延びる状態で固定されている。Y軸スライド140は一対の腕部152を備え、横断面形状がコの字形に形成されている。各腕部152の先端に、それぞれ多数のボール154を保持したガイドブロック156が取り付けられ、それらガイドブロック156が上記ガイド144に係合させられている。各腕部152の固定子148に対向する側にそれぞれ可動子158が設けられている。本実施形態においては、Y軸スライド140がX軸スライド112に対して着脱可能とされており、必要に応じて1つのX軸スライド112に対するY軸スライド140の数を変更することができる。
【0024】
なお、Y軸スライド140を着脱可能とするのではなく、X軸スライド112の少なくとも一方の端部に待避領域を設けて、稼働させるべきY軸スライド140の数を調節し得るようにしてもよい。さらに、X軸スライド112の本体部132の反対側にもガイドおよび固定子を設けて、両側にY軸スライドを搭載し得るようにしてもよい。
【0025】
Y軸スライド140には、図4に示すように、プリント配線板12の上面に設けられた基準マーク170を撮像する基準マークカメラ172が支持されている。一方、図1に示すように、プリント配線板12上の2箇所に基準マーク170が設けられている。各Y軸スライド140に基準マークカメラ172が設けられ、装着ヘッド100,102,104等とプリント配線板12との相対位置を取得することにより、各Y軸スライド140について独立して装着位置の補正が行なわれる。基準マークカメラ172は固体イメージセンサの一種であるCCD(電荷結合素子)と結像レンズを含むレンズ系とを備え、被写体の2次元像を一挙に取得する撮像装置の一種である面撮像装置とされている。CCDは、撮像面ないし撮像領域上に多数の微小な受光素子が配列されたものであり、各受光素子の受光状態に応じた電気信号を発生させる。なお、基準マークカメラ172に対応して照明装置173が設けられ、撮像時に被写体およびその周辺を照明する。
【0026】
図5に示すように、Y軸スライド140の腕部152とは反対の側面160に、その側面160から突出する係合突部162が形成されている。係合突部162は、図4に示すように、基準マークカメラ172と並んで設けられている。係合突部162は、図6に示すように、本体150から離れるにつれて幅が漸増させられ、端面164において最大の幅とされている。横断面形状がいわゆるダブテール形(ばち形)をなす「あり」とされているのであり、側面160に沿って垂直方向に延びている。この係合突部162を利用して、装着ヘッド100,102,104のいずれかがY軸スライド140に取り付けられる。
【0027】
装着ヘッド100は、垂直方向に板状に延びるヘッド本体180を備え、そのヘッド本体180の上記Y軸スライド140に対向する側面に沿って、上述の係合突部が係合可能な係合溝182が垂直方向に延びて形成されている。係合溝182は、全体に係合突部162より幅が大きく、かつ浅く形成されており、溝底183において最も幅が大きいダブテール形に形成されている。いわゆる「あり溝」とされているのであり、係合溝182は、ヘッド本体180を垂直方向に貫通して形成されるが、ヘッド本体180の上端面に、Y軸スライド140に向かって突出するストッパ部材184が固定されている。係合突部162が係合溝182の下側開口から溝内に進入させられる際、ストッパ部材184の下面であるストッパ面が係合突部162の上端面に当接することにより、装着ヘッド100のY軸スライド140に対する上下方向位置が一義的に決まるようにされているのである。
【0028】
係合溝182は、上述のように、係合突部162より幅が広く形成されているが、図6に示すように、係合溝182と係合突部162との隙間に、その隙間より僅かに薄いスペーサ186が配設されている。そして、ヘッド本体180に、側面から係合溝182まで貫通して雌ねじ穴188が複数形成され、セットスクリュ190がそれぞれに螺合されている。セットスクリュ190の先端部が、スペーサ186の側面に対応するテーパ面192を有するテーパ部194とされており、セットスクリュ190がスペーサ186を係合突部162に押しつける向きに締め付けられれば、テーパ部194とスペーサ186との斜面の効果により、係合溝182の溝底183と側面195とが係合凸部162に押しつけられる。このことにより、装着ヘッド100が水平方向においても一義的に位置決めされ、Y軸スライド140に安定して保持される。係合突部162が、第2移動部材たるY軸スライド140に設けられたヘッド保持部を構成し、係合溝180,スペーサ186およびセットスクリュ190が、ヘッド保持部に対して着脱可能な共通の取付部を構成している。
【0029】
X軸スライド112の下部であって、配線板コンベヤ14と部品供給装置20,22との間のスペースに対応する位置に、部品16の保持姿勢を撮像する部品撮像装置360がそれぞれ設けられている。部品撮像装置360の構成は、特願2001−172915号に記載されているものとほぼ同じであるので簡単に説明するが、図5に示すように、部品16を撮像する部品カメラ362および導光装置364を備える。ただし、図5には、導光装置364が一部のみ示されている。X軸スライド112の装着ヘッド100が設けられる側とは反対側であって、前記導光装置364の上方の部分に、部品16を撮像する部品カメラ362が保持部材366により下向きに固定されている。
【0030】
装着ヘッド100がXY移動装置106によって移動させられ、Y軸方向において導光装置364上に位置する位置に至れば、部品カメラ362は部品16を撮像することができる。部品撮像装置360は、Y軸スライド140がX軸スライド112に対して移動する際における部品16の移動軌跡上において、その部品16の像を撮像可能な位置に配設されているのであり、部品カメラ362および導光装置364により構成される撮像システムは、部品16等、撮像対象物を下方から撮像する。部品カメラ362は、前記基準マークカメラ172と同様に、面撮像装置たるCCDカメラとされている。また、図示は省略するが、導光装置364の装着ヘッド100に対向する部分には、紫外線および可視光を照射する照明装置が設けられており、部品カメラ362が部品16の投影像と正面像とを選択的に撮像し得るようにされている。
【0031】
図7の装着ヘッド100は、特願2001−287339号に記載されているものとほぼ同じ構成であるので、簡単に説明する。
装着ヘッド100は、部品装着ユニット198を複数(本実施形態においては3つ)備え、1度に複数の部品を保持可能な複数保持ヘッドである。これら3つの部品装着ユニット198は、X軸スライド112上にX軸方向に平行に一列に並んで設けられている。これら部品装着ユニット198の構成は同じであり、1つを代表的に説明する。部品装着ユニット198は、部品保持具としての吸着ノズル200,その吸着ノズル200を保持するノズルホルダ202,ホルダ昇降装置204およびホルダ回転装置206を備えている。ホルダ昇降装置204は、ノズルホルダ202を前記水平なXY座標面に直角な方向である垂直方向に平行な方向に移動させ、昇降させてプリント配線板12に接近,離間させるものであり、ホルダ移動装置あるいは接近・離間装置と称することもできる。ホルダ回転装置206は、ノズルホルダ202をその垂直な回転軸線まわりに回転させるものである。
【0032】
ホルダ昇降装置204は、ヘッド本体180に垂直方向に移動可能に設けられた移動部材たる昇降部材210および昇降部材移動装置212を備えている。昇降部材移動装置212は、昇降用モータ216を駆動源とし、その回転が、駆動プーリ218,被駆動プーリ220および駆動ベルト222を含む回転伝達装置により送りねじたるボールねじ224に伝達される。ボールねじ224は、ヘッド本体180に垂直軸線まわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に設けられるとともに、昇降部材210に固定のナット226に螺合されており、ボールねじ224が回転させられることにより、昇降部材210が昇降させられる。昇降部材210の昇降は、ヘッド本体180に垂直方向に設けられた1対のレール状の案内部材(図3には1つが図示されている)228を含む案内装置により案内される。なお、駆動プーリ218,被駆動プーリ220はタイミングプーリにより構成され、駆動ベルト222はタイミングベルトにより構成されている。
【0033】
前記ノズルホルダ202は、昇降部材210に垂直軸線まわりに回転可能に設けられ、吸着ノズル200を着脱可能に保持し、ノズルホルダ202が回転させられることにより、吸着ノズル200が垂直な回転軸線まわりに回転させられる。また、ノズルホルダ202は昇降部材210が昇降させられることにより昇降させられ、それにより吸着ノズル200が昇降させられる。ノズルホルダ202は、本実施形態では、例えば、特許第3093339号公報に記載のノズルホルダと同様に構成されており、詳細な図示および説明は省略する。
【0034】
前記ホルダ回転装置206は、昇降部材210に設けられている。ホルダ回転装置206は、回転用モータ240を駆動源とし、ホルダ回転用モータ240の回転が駆動ギヤ242および被駆動ギヤ244によりノズルホルダ202に伝達され、ノズルホルダ202が垂直な自身の軸線まわりに正逆両方向に任意の角度回転させられる。
【0035】
前記吸着ノズル200は、ノズル本体250およびノズル本体250に嵌合された吸着管252を有する。ノズル本体250が被保持部を構成し、吸着管252が吸着部を構成し、ノズル本体250においてノズルホルダ202により、軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に保持される。吸着ノズル200は負圧により部品16を吸着するものであり、ノズルホルダ202内等に設けられた通路等を経て、図示を省略する負圧源,正圧源および大気に接続されており、図示しない電磁方向切換弁装置の切換えにより、吸着管252が負圧源,正圧源および大気に択一的に連通させられて部品16を吸着保持し、解放する。
【0036】
上記3つの部品装着ユニット198は、各ノズルホルダ202の回転軸線間のX軸方向に平行な方向のピッチ(設計上の正規のピッチ)が、フィーダ支持テーブル92におけるフィーダ保持ピッチの整数倍となるように設けられている。
これら3つの部品装着ユニット198のノズルホルダ202にそれぞれ取り付けられる3個の吸着ノズル200の種類は互いに異ならされる場合が多いのであるが、ここでは説明を簡単にするために、3個の吸着ノズル200の種類は同じであり、部品供給装置20,22の複数のフィーダ90により供給される部品の種類は異なっても、吸着ノズル200はいずれの種類の部品も保持することができることとする。
【0037】
次に、図8ないし図10に基づいて、別の装着ヘッド102について説明する。この装着ヘッド102は、特願2000−357367号に記載されているものとほぼ同じであるので簡単に説明するが、比較的大型の部品を吸着保持して、装着可能な大型部品用ヘッドである。
【0038】
上記装着ヘッド102は、図8に示すように、ヘッド本体180に昇降可能に取り付けられた昇降部材280を備えている。この昇降部材280に設けられた一対のガイド282が、ヘッド本体180に設けられたガイドブロック283に嵌合されている。これらガイド282およびガイドブロック283を含む案内装置によりに案内され、昇降部材280が送りねじ284およびZ軸モータ286(図12参照)により昇降させられる。Z軸モータの回転がタイミングプーリ288,タイミングベルト289等を介して送りねじ284に伝達されるのであり、これら送りねじ284,タイミングベルト289,タイミングプーリ288,Z軸モータ等が昇降装置290を構成している。Z軸モータとしては、サーボモータ,ステッピングモータ等、回転角度を正確に制御し得る電動モータが適している。昇降装置をエアシリンダ等流体圧アクチュエータとすることも可能である。
【0039】
昇降部材280には、図9に示すように、軸受291を介して回転軸292が相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に保持されている。回転軸292の下端部に一体的に設けられたフランジ状の取付部293には、2個の歯車により構成されるバックラッシ除去型の被駆動歯車294が固定されている。被駆動歯車294は、θ軸モータ296(図8参照)の出力軸に固定の駆動歯車(図示省略)に噛み合わされており、被駆動歯車294が回転させられることにより回転軸292が垂直軸線まわりに回転させられる。回転軸292内には、支持軸304が同軸に設けられ、軸方向に相対移動不能かつ相対回転不能に固定されている。
【0040】
支持軸304内には、軸線に沿って貫通した通路314が形成されており、回転軸292内に形成された半径方向通路316,回転継手318,ホース320,電磁方向切換弁322(図12参照)を介して図示しない負圧源に接続されている。通路314への負圧の供給,遮断は、電磁方向切換弁322の切換えにより行われる。
【0041】
前記支持軸304の、回転軸292の取付部293から突出した部分は、図10に示すように、ノズル保持体332を同軸に保持している。ノズル保持体332は、吸着ノズル334を着脱可能に保持する。ノズル保持体332は支持軸304の突出端部に相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に取り付けられている。本実施形態においては、吸着ノズル334が部品保持具を構成し、ノズル保持体332がホルダを構成しているのである。あるいは、ノズル保持体332を含む、昇降部材280とともに昇降可能に設けられた部分(回転軸292,支持軸304等)全体をホルダと考えることもできる。吸着ノズル334は、吸着管保持体340と吸着管342とを有する。吸着管保持体340および吸着管342の内部には、軸線に沿って貫通した吸気通路(図示省略)が形成され、吸着管342の吸着面344に開口している。この装着ヘッド102によれば、吸着管342の吸着面344における開口が大径に形成されているので、部品16が大きい場合であっても確実に吸着保持することができる。
【0042】
さらに、図11に基づいて、別の装着ヘッド104について説明する。この装着ヘッド104は、特開平10−163677号公報に記載されているものとほぼ同じ構成であるので簡単に説明する。
この装着ヘッド104は、ヘッド本体180の上端部において前述のストッパ部材184とは反対の方向に延び出す腕部400が形成され、その腕部400に、垂直軸線周りに間欠回転する間欠回転体402が吊り下げ状態で支持されている。その間欠回転体により、複数の部品保持具たる吸着ノズル404が回転軸線周りに等角度間隔に、相対回転可能かつ昇降可能に保持されている。吸着ノズル404は、間欠回転体402の間欠回転に伴って回転軸線周りに旋回させられ、一定間隔毎に設定された停止位置に停止させられる。各停止位置には、例えば、部品供給装置から部品を受け取り、あるいはプリント配線板に部品を装着する部品受取・装着位置や、吸着した部品の姿勢を検出する姿勢検出位置、部品の姿勢を補正する姿勢補正位置などが含まれる。
【0043】
以上説明した装着ヘッド100,102,104は、装着すべき部品16の種類や寸法,形状に応じて選択され、Y軸スライド140に取り付けられる。さらに、部品16の種類に応じて、吸着ノズル200,334,404等が交換されることにより、種々の部品16が良好に吸着保持される。ここでは、上流側の装着装置18に吸着ノズル200を複数備えた装着ヘッド100または装着ヘッド104が取り付けられ、下流側の装着装置18に大型部品を保持可能な吸着ノズル334を備えた装着ヘッド102が取り付けられているものとする。
【0044】
本電子回路部品装着機2は、図12に示す制御装置410により制御される。制御装置410は、CPU412,ROM414,RAM416およびそれらを接続するバスを備えるコンピュータ420を主体として構成されている。バスには、さらに、入出力インタフェース422が接続されている。入出力インタフェース422には、駆動回路426を介して、リニアモータ50やコンベヤ駆動用モータ36等、各種のアクチュエータが接続されている。さらに、入出力インタフェース422には、制御回路427を介して基準マークカメラ172および部品カメラ362が接続されている。原点検出器428および位置検出器430が入出力インタフェース422に接続されており、これらの検出結果に基づいてリニアモータ50が制御される。駆動用モータ36のエンコーダ432も入出力インタフェース422に接続されている。
【0045】
入出力インタフェース422にはさらに、ホストコンピュータ440およびパーツデータジェネレータ(以下、PDGと略称する)442に接続されている。ホストコンピュータ440およびPDG442には、プリント配線板12の種類に対応した装着プログラムや、装着すべき部品16の種類,形状や部品供給装置20,22における供給位置を含むデータが記憶され、今回の装着作業に必要な情報がコンピュータ420に伝達され、RAM416に格納される。ROM414にはプリント配線板12の装着作業に必要な基本プログラムやデータが記憶されている。
【0046】
以下、本電子回路部品装着機2による部品16の装着作業について説明する。ただし、装着作業の既によく知られている部分については説明を省略し、本発明に関係のある部分についてのみ詳細に説明する。
【0047】
まず、電子回路部品装着機2が起動されれば、今回部品16が装着されるべきプリント配線板12の種類に応じて、配線板コンベヤ14上における作業位置を規定するために停止装置40が位置決めされる。本電子回路部品装着機2においては、プリント配線板12の大きさに対応して、プリント配線板12に部品16を装着する装着作業が実行される作業位置(作業領域)が予め設定されており、その作業位置に応じた位置へ各停止装置40がリニアモータ50により移動させられるのである。
なお、プリント配線板12の大きさによっては、設定し得る作業位置の数が、予め搭載されている停止装置40の数より少なくなる場合があるが、そのような場合には、余分な停止装置40が待避領域に待避させられて、必要な数の停止装置40が位置決めされる。
【0048】
全ての停止装置40が位置決めされれば、配線板コンベヤ14による搬送が許容される。搬送は、配線板コンベヤ14上の複数のプリント配線板12について一斉に行なわれ、プリント配線板12それぞれが下流側に隣接する作業位置に向かって移動させられる。停止装置40においては、搬送が開始される前にストッパ54が非作用位置に位置決めされる。プリント配線板12が減速位置に到達するまでは、そのままで待機させられ、ある停止装置40により位置決めされていたプリント配線板12が、その停止装置40上を通過した後であって、今回停止させられるべき作業位置にプリント配線板12が到達する前に、ストッパ54が非作用位置から作用位置へ移動させられる。本実施形態においては、いずれかの停止装置40の減速センサ56によりプリント配線板12が検出されれば、全ての停止装置40についてストッパ54が作用位置に位置決めされるとともに、配線板コンベヤ14が減速を開始させられ、全ての停止装置40の停止位置センサ58によりプリント配線板12が検出されれば、全てのプリント配線板12が停止位置に到達したとして配線板コンベヤ14が停止させられる。その状態において、支持台70が上昇させられて支持ピン72により各プリント配線板12が下方から支持されるとともに、クランプ部材84によりプリント配線板12がクランプされる。本実施形態においては、配線板保持装置42が密に配設されており、一つのプリント配線板12が複数の配線板保持装置42にまたがる位置に位置決めされても支障なく保持することが可能とされているので、プリント配線板12の作業位置にかかわらず、プリント配線板12が良好に保持される。
【0049】
以上のようにして、プリント配線板12が今回部品16が装着されるべき作業位置に位置決めされ、保持されれば、装着装置18により装着作業が実行される。部品供給装置20,22の部品フィーダ90および部品トレイ96は、装着装置18のいずれかに対応付けられ、装着装置18毎に装着すべき部品16たる分担部品群が設定されている。分担部品群は、プリント配線板12の種類に応じて設定されている。本実施形態においては、段取り作業時に、部品供給装置20,22が複数種類のプリント配線板12について共通に設定されているが、各装着装置18の分担部品群を変更することにより、各装着装置18の作業所要時間をほぼ均一にすることができる。
【0050】
分担部品群について説明する。本実施形態においては、各部品16は、基本的には、複数の作業位置に位置決めされたプリント配線板12のうち、部品供給装置20,22の供給部とプリント配線板12上に設定された部品装着位置との距離が可及的に短かくて済むプリント配線板12に装着されるように対応付けられている。また、分担部品群は、装着ヘッド100,102,104のうち、各部品16に対応する(適する)装着ヘッドを備える装着装置18について、各装着装置18に割り当てられる部品点数によって、各装着装置18の作業時間がほぼ均等になるように決定される。なお、分担部品群は、部品供給装置20,22の供給部とプリント配線板12の部品装着位置との距離や、部品16の許容加,減速度等に基づいて決定されてもよい。
【0051】
本実施形態においては、部品供給装置20,22の段取りが、複数種類のプリント配線板12に共通のものとされているので、プリント配線板12の種類によっては、ある作業位置において装着されるべき部品16が多くなり、別の作業位置において装着されるべき部品16が少なくなる場合がある。しかし、本電子回路部品装着機2においては、装着装置18が共通の固定子114に沿ってX軸方向に移動可能とされているので、このような場合には、ある装着装置18であって装着すべき部品16が少ない作業位置のプリント配線板12に装着作業を行うものに、別の作業位置であって、装着すべき部品16の多い作業位置における装着作業の一部を受け持たせることにより、装着装置18の作業時間の均等化を図ることができる。
【0052】
さらに、作業位置の数に拘束されることなく、装着装置18を増加させることにより、作業能率の一層の向上を図ることが可能となる。
【0053】
以上のように、各装着装置18について分担部品群が設定されれば、プリント配線板12が搬入されて装着作業が開始される。
配線板コンベヤ14により複数のプリント配線板12が一斉に搬送されるのであるが、複数のプリント配線板12のうちのいずれかが、停止装置40の減速開始位置センサ56により検出されれば、配線板コンベヤ14が減速を開始するように制御される。プリント配線板12が停止装置40のストッパ54に当接する際に過剰な衝撃を受けない速度まで、配線板コンベヤ14による搬送速度が減速させられれば、全てのプリント配線板12が作業位置に到達するまで、その低速度で搬送が続けられる。全てのプリント配線板12がストッパ54に当接して、停止位置センサ58により検出されれば、配線板コンベヤ14による搬送が停止させられる。配線板保持装置42によりプリント配線板12が、それぞれの作業位置において位置決め保持される。
【0054】
次に、各装着装置18とプリント配線板12との相対位置が検出される。各装着装置18について、それにより部品が装着されるべきプリント配線板12の全てについて、その装着装置18の基準マークカメラ172により基準マーク170が撮像され、対応するプリント配線板12の平行移動位置および垂直軸線まわりの回転位置が検出される。本実施形態においては、1つの装着装置18に複数の装着ヘッド100,102,104が設けられている場合でも、それら複数の装着ヘッド100等のすべてに対して基準マークカメラ172が設けられており、装着ヘッド100等毎にプリント配線板12との相対位置が検出されて、装着位置の補正が行われる。しかし、1つの装着装置18に複数の装着ヘッド18等が設けられている場合には、それら装着ヘッド100等のいずれか1つのみに基準マークカメラ172が設けられ、その基準マークカメラ172のみの撮像結果に基づいて装着位置の補正が行われるようにしてもよい。
【0055】
上記装着作業は、分担部品群毎に予め定められている装着順序(装着プログラム)に従って行われる。この実行順序は、例えば、小形の部品16、特に、高さの低い部品16から先に装着されるように決められる。高さの高い部品16を先に装着すれば、その高い部品16との干渉を回避しつつ後の部品16を装着することが必要となって、その分装着能率が低下してしまうことが多いからである。先に装着されている部品16が高いものであり、その高い部品16が後の部品16を装着する際の吸着ノズル200および部品16の通過経路の途中に位置する場合は、平面視において高い部品16を回避するように通過経路を湾曲させるか、あるいは、吸着ノズル200および部品16を高い位置に保ったままで装着点の真上へ移動させた後、垂直に下降させるかすることが必要となり、いずれにしても部品16の取出しから装着までに要する時間が長くなって、装着作業の能率が低下してしまうのである。
【0056】
また、本電子回路部品装着機2においては、一つの分担部品群の部品すべて(1種類の部品が複数個装着されることもある)の装着に必要な装着ヘッド100等の移動距離の総和が可及的に短くて済むように、あるいは移動距離の総和のみならず、部品の種類との関係で装着ヘッド100等に許容される加、減速度も考慮した上ですべての部品の装着に要する時間が可及的に短くて済むように、部品フィーダ90の配置が決定される。
【0057】
ただし、本電子回路部品装着機2においては、装着領域の間にスペースが設けられることは不可欠ではなく、装着領域がX軸方向において互いに近接し、あるいは部分的に重なり合うように設定される場合もある。その場合には、互いに隣接する装着装置18がそれぞれの装着領域の端近傍部において互いに干渉することがないように、装着順序および部品フィーダ90の配置が決定されることが必要である。例えば、少なくとも互いに干渉する装着装置18については、装着が共に配線板コンベヤ14の上流側あるいは下流側から行われるように装着順序を決定すれば、それら装着装置18が互いに干渉することを容易に回避することができる。しかし、完全にこの規則に従えば装着能率が低くなることが多いため、実際には、この規則と前述の規則とを適宜組み合わせて、干渉回避が可能な範囲内で可及的に装着能率を向上させ得るように、装着順序および部品フィーダ90の配置が決定されることが望ましい。
【0058】
本電子回路部品装着機においてはまた、同じ種類のプリント配線板12に装着作業が行われている間であっても、各装着装置18による作業結果に基づいて、装着装置18による分担部品群が変更される。装着作業が開始された初期の段階においては、分担部品群の決定が多少不適切であっても、装着作業が繰り返し実行される間に、装着装置18間における所要時間の時間差が減少させられて適切な分担となるようにされるのである。また、一旦、適切な分担が実現された後であっても、時間の経過につれて特定の吸着ノズル200や部品フィーダ90に取出ミスや装着ミスが発生するようになることがあり、そのミスをフォローするための作業が実行される分所要時間が長くなって、他の装着装置18の所要時間との差が大きくなることがある。そこで、各装着装置18の所要時間の差が予め設定された設定時間差を超えた場合には、その所要時間の長くなった装着装置18の分担部品群に属する部品が、他の装着装置18の分担部品群にまわされることにより、作業時間の均一化が図られる。
【0059】
そのための制御の一例を、図13に示す自動分担変更ルーチンに基づいて説明する。
まず、ステップS1(以下単にS1と称する。他のステップについても同じ)において、前回に実行された部品装着作業の所要時間tnが、n個の装着装置18についてそれぞれ取得される。次に、S2において、それら所要時間tnのうちの最大値tmaxと最小値tminとが取得される。S3に進んで、最大値tmaxと最小値tminとの時間差が、予め定められた設定時間t0よりも大きいか否かが判定される。時間差が設定時間t0以下である場合には、S3の判定がNOとなり、本プログラムの1回の実行が終了する。それに対して、時間差が設定時間t0より大きい場合には、S3の判定がYESとなり、S4に進んで、各装着装置の分担部品群が変更される。所要時間の最も長かった装着装置18の分担部品群の量が減少させられ、所要時間の最も短かった装着装置18の分担部品群の量が増大するように、装着部品の分担が変更されるのである。その際、所要時間の最も長かった装着装置18と最も短かった装着装置18とが互いに隣接していれば両者間のみの変更で済むが、間に他の装着装置18が存在する場合には、所要時間の最も長かった装着装置18から隣接する他の装着装置18に部品をまわし、その隣接する装着装置18の分担部品群が過大になる分を、さらに隣りの装着装置18にまわすというように順送りして、所要時間の最も短かった装着装置18の分担部品群を大きくすることが必要であるか、あるいは望ましい。所要時間の最も長かった装着装置18から、他の装着装置18をとばして、所要時間の最も短かった装着装置18に直接部品をまわすと、その部品の取出しのために装着装置18が移動する際に、他の装着装置18と干渉したり、装着装置18の移動距離が無用に長くなったりするからである。S4における分担部品群の変更が終了すれば、本プログラムの1回の実行が終了する。
【0060】
1種類のプリント配線板12の予定枚数に対する一連の装着作業が終了し、次に別の種類のプリント配線板12に対する装着作業が行われる場合に、そのプリント配線板12が、部品供給装置20,22の段取りが既に行われているものであれば、部品供給装置20,22の部品フィーダ90や部品トレイ96の交換作業を行うことなく装着作業を開始し得る。
本実施形態の電子回路部品装着機2は、複数枚のプリント配線板12に対して並行して装着作業が行われるようにされており、装着作業領域の全長が長い。そのため、その装着作業領域に沿って配置可能な部品フィーダ90や部品トレイ96の数が多い。また、各装着装置18のX軸方向における移動可能範囲が広いため、複数種類のプリント配線板12に対して部品16を供給すべき部品フィーダ90や部品トレイ96を一緒に搭載しておくことができるのである。
【0061】
各種類のプリント配線板12への部品16の装着時には、各々異なる組合わせの部品フィーダ90や部品トレイ96が必要になるのであるが、それらの中には複数種類のプリント配線板12に共通のものも含まれており、それらは複数のプリント配線板12に対して共通に使用可能である。したがって、対象とするプリント配線板12の種類が増加しても、その割りには必要な部品フィーダ90や部品トレイ96の種類は増加しない。そのため、複数種類のプリント配線板12に対応する部品フィーダ90や部品トレイ96を一緒に搭載しておくことができるのであり、プリント配線板12の種類が変わる毎に、予め搭載されている部品フィーダ90や部品トレイ96の中から適宜選択されたものが使用される。この選択は自動で行われるため、プリント配線板12の種類が変わっても、殆ど中断なく装着作業を続行できることとなる。
【0062】
ただし、複数種類のプリント配線板12の各々に対して部品16を供給する部品フィーダ90の群を、同じ位置に搭載することはできないため、複数種類のプリント配線板12は互いに異なる位置に停止させられることが望ましい。それぞれに部品16を供給する部品フィーダ90の群にできる限り近い位置に停止させられることが、装着のための移動距離の総和を小さくして、装着能率を向上させる上で望ましいからである。そのために、本実施形態においては、停止装置40の位置が、プリント配線板12の種類に応じて、搬送方向と平行な方向に変更されるようになっている。この変更は、停止装置制御プログラムの実行により、自動で行われる。
【0063】
以上の説明から明らかなように、本電子回路部品装着機2においては、制御装置410の前記自動分担変更ルーチンを実行する部分が「自動分担変更部」を構成している。
【0064】
上記実施形態においては、1枚のプリント配線板12に対する装着作業が終了する毎に図13のプログラムが実行されるようになっていたが、設定複数枚数毎、あるいは一定時間毎に実行されるようにしてもよい。例えば、ある種類のプリント配線板12について、一連の装着作業が開始された直後には、毎回実行して装着作業の初期段階において適切な分担が早期に実現するようにし、全ての装着装置18について所要時間がほぼ均一となった後は、設定複数枚のプリント配線板12に対する装着作業が終了する毎に所要時間の時間差が監視されるようにしてもよいのである。このことにより、装着作業の立ち上がり時に分担を変更することと、所要時間の経時変化に対応して分担を変更することとの両方を良好に実現することができる。
【0065】
また、前記実施形態においては、部品供給装置20,22の段取りが、複数種類のプリント配線板12に共通のものとされていたが、これは不可欠ではなく、本発明は、プリント配線板12の種類が変わる毎に部品供給装置20,22の段取替えが行われる態様の電子回路部品装着機をも包含するものとする。前記実施形態の電子回路部品装着機2も勿論その態様で使用することができるが、その態様でのみ使用可能であり、複数種類のプリント配線板12に対して部品供給装置20,22の段取りを共通化できない態様の電子回路部品装着機も本発明に属するのである。
【0066】
さらにまた、前記実施形態においては、X軸スライド112およびY軸スライド140を送る送り装置が、リニアモータ110,146とされていたが、これは不可欠ではなく、それら送り装置の少なくとも一方を送りねじとナットとを備えたものとしてもよい。後者の場合には、送りねじたるボールねじが固定して設けられて固定送り部を構成し、各スライドに設けられたナットが単独で、あるいはナットを回転駆動するサーボモータ等の電動モータと共同して可動送り部を構成する。
【0067】
さらにまた、前記実施形態においては、プリント配線板12の停止位置が搬送方向に移動可能とされていたが、停止位置を予め定められた位置に固定して設定してもよい。後者の場合には、配線板コンベヤ14をベース10のほぼ全長にわたって延びる長さのものとして、複数のプリント配線板12を一斉に搬送することが不可欠ではなくなる。例えば、搬送長さの短いものを複数組み合わせてもよく、プリント配線板12の停止位置にそれぞれ独立して対応する配線板コンベヤを並べて設けることが望ましい。このことにより、複数のプリント配線板12を一斉に搬送することはもちろん可能であるが、異なるタイミングで搬送することも可能となり、具体的には、下流側のプリント配線板12に対する作業が終了するとともに、順次搬送されるようにすることが可能となる。
【0068】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である電子回路部品装着機を概念的に示す平面図であって、(a)は各装着装置により、それぞれの分担部品群を装着する様子を例示する図、
(b)は別の分担部品群を装着する様子を示す図である。
【図2】上記電子回路部品装着機の配線板保持装置を示す平面図である。
【図3】図2に示す配線板保持装置の側面図(一部断面)である。
【図4】上記電子回路部品装着機の部品装着装置の一部を示す正面図(一部断面)である。
【図5】上記部品装着装置の別の部分を示す側面断面図である。
【図6】上記部品装着装置のさらに別の部分を示す平面断面図である。
【図7】上記部品装着装置の装着ヘッドを示す側面図である。
【図8】上記部品装着装置の別の装着ヘッドを示す側面図である。
【図9】上記装着ヘッドの別の要部を示す正面断面図である。
【図10】上記装着ヘッドのさらに別の要部を示す正面図(一部断面)である。
【図11】前記部品装着装置のさらに別の装着ヘッドを示す正面断面図である。
【図12】前記電子回路部品装着機を制御する制御装置を説明するための機能ブロック図である。
【図13】上記制御装置に格納された自動分担変更ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
2:電子回路部品装着機 12:プリント配線板 14:配線板コンベヤ 16:電子回路部品 18:装着装置 20:部品供給装置 22:部品供給装置 40:停止装置 50:リニアモータ 54:ストッパ 56:開始位置センサ 58:停止位置センサ 100,102,104:装着ヘッド 106:XY移動装置 108:支持部材 110:リニアモータ 112:X軸スライド 138:待避領域 140:Y軸スライド 146:リニアモータ 162 係合突部 170:基準マーク 172:基準マークカメラ 180:ヘッド本体 182:係合溝 184:ストッパ部材 186:スペーサ 188:雌ねじ穴 190:セットスクリュ 198:部品装着ユニット 410:制御装置 412:CPU 414:ROM 416:RAM 420:コンピュータ 422:入出力インターフェース 426:駆動回路 428:原点検出器 430:位置検出器 432:エンコーダ 440:ホストコンピュータ 442:PDG
Claims (12)
- 本体フレームと、
その本体フレーム上に設けられ、一直線に沿って回路基板を搬送するとともに、回路基板を固定的に保持する基板搬送・保持装置と、
その基板搬送・保持装置の搬送方向に平行に延びる状態で設けられた共通の固定送り部と、その共通の固定送り部に対して複数設けられた可動送り部とを含む複数の送り装置と、
それら複数の送り装置の各可動送り部によって前記搬送方向に平行な方向に移動させられる複数の第1移動部材と、
それら複数の第1移動部材により、前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板の表面に平行な平面内において回路基板の搬送方向と交差する方向に移動可能に保持された複数の第2移動部材と、
それら第2移動部材をそれぞれ前記搬送方向と交差する方向に移動させる複数の第2移動部材駆動装置と、
前記第2移動部材の各々に保持され、電子回路部品を保持する部品保持具と、
それら部品保持具を前記第2移動部材の各々に対して相対移動させることにより、各部品保持具を前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板に接近,離間させる複数の保持具駆動装置と、
前記複数ずつの送り装置,第2移動部材駆動装置および保持具駆動装置を制御して、前記複数の部品保持具に、電子回路部品を、前記基板搬送・保持装置に保持された回路基板に装着させるとともに、(a) 前記基板搬送・保持装置により回路基板が固定的に保持されて停止している間に、その回路基板に対して複数の前記部品保持具に電子回路部品を装着させることと、 (b) 前記基板搬送・保持装置の搬送方向に沿って配設された部品供給装置の同一の部分から複数の前記部品保持具に電子回路部品を取り出させることとの少なくとも一方を行わせる制御装置と
を含む電子回路部品装着機。 - 前記第1移動部材が前記搬送方向に平行なX軸方向に移動するX軸スライドであり、前記第2移動部材がそのX軸スライド上を前記X軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸スライドであり、前記保持具駆動装置が前記部品保持具を前記X軸およびY軸と直交するZ軸方向に移動させるZ軸駆動装置である請求項1に記載の電子回路部品装着機。
- 前記第2移動部材駆動装置が、前記搬送方向と交差する方向に延びる固定送り部と、その固定送り部に対して設けられた可動送り部とを含む送り装置である請求項1または2に記載の電子回路部品装着機。
- 前記第2移動部材が前記第1移動部材の少なくとも1つに対して複数設けられた請求項3に記載の電子回路部品装着機。
- 前記第1移動部材を移動させる送り装置の固定送り部と、前記第2移動部材を移動させる送り装置の固定送り部との少なくとも一方が、少なくとも1つの可動送り部を待避させる待避領域を備えた請求項3または4に記載の電子回路部品装着機。
- 前記基板搬送・保持装置が、前記回路基板を固定的に保持する位置が前記搬送方向において変更可能なものである請求項1ないし5のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
- 前記基板搬送・保持装置が、前記本体フレームのほぼ全長にわたって延び、前記回路基板を長手方向の任意の位置まで搬送し得るベルトコンベヤと、
そのベルトコンベヤの長手方向に平行な共通の固定送り部とその共通の固定送り部に対して設けられた複数の可動送り部とを含む送り装置と、
前記複数の可動送り部の各々により前記ベルトコンベヤの長手方向の任意の位置へ移動させられる基板停止位置規定装置と
を含む 請求項1ないし6のいずれかに記載の電子回路部品装着機。 - 前記基板搬送・保持装置が、前記回路基板を固定的に保持する位置が前記搬送方向において固定されている請求項1ないし5のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
- 前記第2移動部材に設けられたヘッド保持部と、
そのヘッド保持部に対して着脱可能な共通の取付部を備え、(a)1つの部品保持具を保持する装着ヘッドである第1種ヘッドと、(b)複数の部品保持具を直線的に並べて保持する装着ヘッドである第2種ヘッドと、(c)回転体を一軸線まわりに回転可能に保持し、その回転体の前記一軸線を中心とする一円周上に複数の部品保持具を保持する装着ヘッドである第3種ヘッドとのうち少なくとも2種類と
を含む請求項1ないし8のいずれかに記載の電子回路部品装着機。 - 前記複数の第2移動部材の各々に保持され、前記回路基板に設けられた基準マークを撮像する複数の基準マーク撮像装置と、
それら複数の基準マーク撮像装置の少なくとも2つに、同じ回路基板の複数の基準マークをそれぞれ撮像させ、それら少なくとも2つの基準マーク撮像装置の各々に対するその同じ回路基板の相対位置を取得する回路基板相対位置取得装置と
を含む請求項1ないし9のいずれかに記載の電子回路部品装着機。 - 前記制御装置が、前記複数の第2可動部材の各々に保持された1個以上の部品保持具の分担部品群を、各第2可動部材に保持された部品保持具による電子回路部品の装着に要する時間が実際に可及的に同一となるように自動で変更する自動分担変更部を備えた請求項1ないし10のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
- 各々1種類ずつの電子回路部品を多数収容し、予め定められた部品供給部へ1個ずつ順次送る部品フィーダが複数、前記基板搬送・保持装置の少なくとも片側に、その基板搬送・保持装置の搬送方向に平行な方向に並んで配設された部品供給装置を含む請求項1ないし11のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
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