以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[一実施形態]
(被実装物作業装置の構成)
図1〜図10を参照して、本発明の一実施形態による被実装物作業装置100の構成について説明する。
被実装物作業装置100は、図1〜図3に示すように、IC、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの部品E(電子部品)を、プリント基板などの三次元的な実装面を有する被実装物Paまたは二次元的(平面的)な実装面を有する被実装物Pbに実装する部品実装装置である。
被実装物Paは、図4(A)〜(C)に示すように、1つの水平被作業面(水平被実装面)P1と、水平被作業面P1に対して傾斜した複数(4つ)の傾斜被作業面(傾斜被実装面)P2を有する基板である。複数の傾斜被作業面P2は、水平被作業面P1のY方向の両側に設けられた一対の傾斜被作業面P2aおよびP2bと、水平被作業面P1のX方向の両側に設けられた一対の傾斜被作業面P2cおよびP2dとにより構成されている。傾斜被作業面P2a、P2b、P2cおよびP2dは、それぞれ、水平被作業面P1に向けて下がるように傾斜が形成されている。すなわち、被実装物Paは、周囲を取り囲む傾斜被作業面P2a、P2b、P2cおよびP2dに対して、水平被作業面P1が下方に凹むような形状を有する基板である。
1つの水平被作業面P1および複数の傾斜被作業面P2には、それぞれ、後述する基板認識カメラ7により撮像される位置認識マーク(フィデューシャルマーク)FMが付されている。また、1つの水平被作業面P1および複数の傾斜被作業面P2は、共に、後述するヘッドユニット4により部品Eが実装される平坦面である。また、水平被作業面P1は、後述する被実装物搬送部2による搬送方向への搬送状態で、水平面(XY平面)と平行となる被実装物Paの被作業面である。なお、部品Eの実装は、後述するノズル41aに対して被実装面を平行にして行われる。すなわち、部品Eの実装は、傾斜被作業面P2を水平面(XY平面)と略平行になるように傾斜させて行われる。
被実装物Pbは、図5に示すように、1つの略水平な水平被作業面P10のみを有する基板である。なお、水平被作業面P10は、被実装物Paの水平被作業面P1に対応する面である。また、被実装物Pbは、水平被作業面P10に対して傾斜する被作業面を有さないため、被実装物Paのように傾斜させなくても部品Eを実装することが可能である。
図1〜図3に示すように、被実装物作業装置100は、水平被作業面P1および傾斜被作業面P2を有する被実装物Paを搬送して実装する装置である。
被実装物作業装置100は、基台1と、被実装物搬送部2と、被実装物保持ユニット3と、収容部材3aと、ヘッドユニット4と、支持部5と、一対のレール部6と、部品認識カメラ7と、基板認識カメラ8と、高さ計測部9と、制御装置10(図8参照)と、載置部11と、被実装物支持ユニット12とを備えている。被実装物保持ユニット3は、被実装物Paに部品を実装する際(いわゆる、三次元実装の際)に、被実装物Paを保持するために用いられるユニットであり、被実装物支持ユニット12は、被実装物Pbに部品を実装する際(いわゆる、表面実装の際)に、被実装物Pbの背面を支持するために用いられるユニットである。詳細については後述する。なお、ヘッドユニット4は、請求の範囲の「作業部」の一例である。また、制御装置10は、請求の範囲の「制御部」の一例である。
ここで、本実施形態では、被実装物作業装置100は、基台1に取り付けられた被実装物保持ユニット3を取り外して、被実装物支持ユニット12を基台1に取り付けることが可能に構成されている。また、被実装物作業装置100は、被実装物保持ユニット3および被実装物支持ユニット12を共に基台1に取り付けることが可能なように構成されている。すなわち、被実装物保持ユニット3および被実装物支持ユニット12の基台1への取り付け状態には、基台1に被実装物保持ユニット3が取り付けられた取付状態(以下、第1取付構成とする)と、基台1に被実装物支持ユニット12が取り付けられた取付状態(以下、第2取付構成とする)と、基台1に被実装物保持ユニット3および被実装物支持ユニット12の両方が取り付けられた取付状態(以下、第3取付構成とする)との3つの取付状態がある。以下の説明では、まず、第1取付構成にある被実装物作業装置100の各部の構成について説明し、その後、第2取付構成および第3取付構成について説明する。
基台1のY2側の端部には、複数のテープフィーダ101を配置するためのフィーダ配置部102が設けられている。テープフィーダ101は、複数の部品Eを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール101a(図3参照)を保持している。テープフィーダ101は、リール101aを回転させて部品Eを保持するテープを送出することにより、先端から部品Eを供給するように構成されている。
各テープフィーダ101は、フィーダ配置部102に設けられた図示しないコネクタを介して制御装置10に電気的に接続された状態で、フィーダ配置部102に配置されている。これにより、各テープフィーダ101は、制御装置10からの制御信号に基づいて、リール101aからテープを送出するとともに、部品Eを供給するように構成されている。この際、各テープフィーダ101は、ヘッドユニット4の実装作業に応じて、部品Eを供給するように構成されている。
被実装物搬送部2は、被実装物Paを搬入し、搬送方向(X方向)に搬送し、搬出するように構成されている。被実装物作業装置100では、被実装物搬送部2により、単一の搬送路が形成されている。
ここで、図1〜図3に示すように、被実装物Paは、載置部11に載置(保持)された状態で、被実装物搬送部2により搬送される。載置部11は、板形状を有する被実装物Paの搬送用の部材である。板形状を有する載置部11は、上面(Z1側の面)に微粘着性の接着層が形成されている。載置部11は、被実装物Paが接着層に接着されることにより、上面上に着脱可能に被実装物Paを保持して固定するように構成されている。また、載置部11の下面(Z2側の面)には、被実装物保持ユニット3が保持するための単一の被保持部11aが設けられている。被保持部11aは、載置部11の下面から下方(Z2方向)に向けて突出するように形成されている。被実装物Paは、載置部11を介して被実装物保持ユニット3により保持される。
基台1は、被実装物保持ユニット3が収容される保持ユニット収容孔1aを有している。
保持ユニット収容孔1aは、基台1の中央部に配置されている。また、保持ユニット収容孔1aは、平面視で、被実装物保持ユニット3よりも大きな矩形形状に形成されている。また、保持ユニット収容孔1aは、被実装物保持ユニット3および収容部材3aを収容可能に構成されている。したがって、被実装物保持ユニット3は、少なくとも一部が基台1の上面よりも下方に配置されている。
被実装物搬送部2は、上流側搬送部21と、中央搬送部22と、下流側搬送部23とを含んでいる。また、被実装物搬送部2は、被実装物Paを搬送するように構成されている。被実装物作業装置100には、搬送方向(X方向)の上流側(X1側)から順に、上流側搬送部21、中央搬送部22、および、下流側搬送部23が設けられている。また、上流側搬送部21、中央搬送部22、および、下流側搬送部23は、それぞれ、搬送方向(X方向)に延びる一対のコンベア部211、221および231を有している。なお、実装作業は、中央搬送部22から被実装物保持ユニット3に被実装物Paを受け渡して行われる。
一対のコンベア部211は、Y1側のコンベア部211を搬送方向と直交する方向に移動させることにより、搬送方向と直交する方向(Y方向)の間隔を調整可能に構成されている。これにより、被実装物Paの大きさに応じて、一対のコンベア部211の間の幅(Y方向の幅)を調整することが可能である。また、一対のコンベア部211は、共に、コンベアガイド211aと、コンベアベルト211bとを含んでいる。上流側搬送部21は、一対のコンベアベルト211bにより載置部11のY方向の両端部を下方から支持することにより、Y方向の両側から被実装物Paを支持するように構成されている。
中央搬送部22は、実装前の被実装物Paを上流側搬送部21から受け取り、受け取った被実装物Paを下流側搬送部23まで搬送するように構成されている。また、一対のコンベア部221は、共に、コンベアガイド221aと、コンベアベルト221bとを含んでいる。中央搬送部22は、一対のコンベアベルト221bにより載置部11のY方向の両端部を下方から支持することにより、Y方向の両側から被実装物Paを支持するように構成されている。
また、一対のコンベア部221は、搬送方向と直交する方向(Y方向)に互いに独立して移動可能に構成されている。被実装物作業装置100では、一対のコンベア部221が搬送方向と直交する方向に移動されることにより、被実装物搬送部2から被実装物保持ユニット3に被実装物Paを受け渡す動作が行われる。また、被実装物作業装置100では、一対のコンベア部221が搬送方向と直交する方向に移動されることにより、被実装物搬送部2により被実装物保持ユニット3から被実装物Paを受け取る動作が行われる。この受け渡す動作および受け取る動作の詳細については、後述する。
Y1側およびY2側のコンベア部221には、それぞれ、Y1側およびY2側のコンベア部221を搬送方向と直交する方向(Y方向)に移動させるための駆動機構部224および225が設けられている。Y1側の駆動機構部224は、搬送方向と直交する方向に延びるボールネジ軸224aと、ボールネジ軸224aを回転させる駆動モータ224bとを含んでいる。Y2側の駆動機構部225は、搬送方向と直交する方向に延びるボールネジ軸225aと、ボールネジ軸225aを回転させる駆動モータ225bとを含んでいる。
また、一対のコンベア部221には、被実装物Paを挟み込んで固定するためのクランプ機構部226(図2および図3参照)が設けられている。なお、図2および図3では、載置部11のY方向の両端部を挟み込む前の状態のクランプ機構部226を示している。クランプ機構部226による被実装物Paの固定は、水平被作業面P1への実装時に行われる。
一対のコンベア部231は、Y1側のコンベア部231を搬送方向と直交する方向に移動させることにより、搬送方向と直交する方向(Y方向)の間隔を調整可能に構成されている。これにより、被実装物Paの大きさに応じて、一対のコンベア部231の間の幅(Y方向の幅)を調整することが可能である。また、一対のコンベア部231は、共に、コンベアガイド231aと、コンベアベルト231bとを含んでいる。下流側搬送部23は、一対のコンベアベルト231bにより載置部11のY方向の両端部を下方から支持することにより、Y方向の両側から被実装物Paを支持するように構成されている。
被実装物保持ユニット3は、受け渡し位置M(図11(B)参照)において被実装物搬送部2(中央搬送部22)から被実装物Paを受け渡され、被実装物Paを保持するように構成されている。具体的には、被実装物保持ユニット3は、載置部11を介して被実装物Paを保持するように構成されている。
また、被実装物保持ユニット3は、被実装物Paを上下方向(Z方向に)に移動可能、傾斜可能および回転可能に保持するように構成されている。したがって、被実装物保持ユニット3は、被実装物Paの姿勢(向き)を調整可能に構成されている。これにより、たとえば、被実装物Paの傾斜被作業面P2(図4参照)が水平面(後述するノズル41aに吸着された部品E)と平行になるように、被実装物Paの姿勢を調整することが可能である。また、たとえば、被実装物Paの水平被作業面P1(図4参照)が水平面(ノズル41aに吸着された部品E)と平行になるように、被実装物Paの姿勢を調整することが可能である。
図6に示すように、被実装物保持ユニット3は、第1軸機構部31、第2軸機構部32および第3軸機構部33の3つの軸機構部と、保持部34(チャック部分)と、保持ユニット固定部35とを含んでいる。
第1軸機構部31は、保持部34により保持された被実装物Paを上下方向に移動させるための上下軸機構部である。第1軸機構部31は、駆動モータ311と、ベルトプーリ機構部312と、ボールネジ軸313と、取付部314とを有している。なお、駆動モータ311は、請求の範囲の「駆動部」の一例である。
駆動モータ311は、ボールネジ軸313を回転させるための駆動力を発生するように構成されている。ベルトプーリ機構部312は、駆動モータ311により発生された駆動力(回転力)を、ボールネジ軸313に伝達するように構成されている。ボールネジ軸313は、ベルトプーリ機構部312を介して伝達された駆動モータ311の駆動力により、上下方向回りに回転するように構成されている。
取付部314は、第1軸機構部31に、第2軸機構部32、第3軸機構部33および保持部34を取り付けるための部材である。具体的には、取付部314のY1側には、第2軸機構部32が取り付けられている。また、第2軸機構部32のX2側には、第3軸機構部33および保持部34が取り付けられている。すなわち、取付部314に第2軸機構部32が取り付けられているとともに、第2軸機構部32を介して取付部314に第3軸機構部33および保持部34が取り付けられている。また、取付部314には、ボールネジ軸313と係合(螺合)されるボールナット314aが設けられている。
取付部314は、駆動モータ311によりボールネジ軸313が回転されることにより、ボールネジ軸313と係合(螺合)するボールナット314aとともに、ボールネジ軸313に沿って上下方向に移動可能に構成されている。これにより、第1機構部31は、取付部314とともに、第2軸機構部32、第3軸機構部33、および保持部34および保持部34に保持された被実装物Paを上下方向(Z方向)に移動させるように構成されている。なお、図6では、取付部314(保持部34)が下端に配置された状態(第1状態、図7(A)参照)を示している。また、被実装物保持ユニット3は、取付部314とともに保持部34が上昇して保持ユニット収容孔1aから突出することにより、保持部34が保持ユニット収容孔1aに収容された第1状態から、保持部34により被実装物Paを保持することが可能な第2状態(図7(B)参照)になるように構成されている。また、被実装物保持ユニット3は、保持部34が下降することにより、第2状態から第1状態になるように構成されている。なお、第1状態では、保持部34は、基台1の上面よりも下側に配置されている。
第2軸機構部32は、保持部34により保持された被実装物Paを傾斜させるためのチルト軸機構部である。第2軸機構部32は、駆動モータ321と、ベルトプーリ機構部322と、回転軸部323とを有している。なお、駆動モータ321は、請求の範囲の「駆動部」の一例である。
駆動モータ321は、回転軸部323を回転させるための駆動力を発生するように構成されている。また、駆動モータ321は、正回転(時計回りの回転)および逆回転(反時計回りの回転)が可能に構成されている。ベルトプーリ機構部322は、駆動モータ321により発生された駆動力(回転力)を、回転軸部323に伝達するように構成されている。回転軸部323は、ベルトプーリ機構部322を介して伝達された駆動モータ321の駆動力により、搬送方向(X方向)と平行で回転軸部323中心を通る回転軸線A1(一点鎖線により示す)回りに回転するように構成されている。
回転軸部323のX2側の端部には、第3軸機構部33および保持部34が取り付けられている。第3軸機構部33および保持部34は、駆動モータ321により回転軸部323が回転されることにより、回転軸部323とともに回転軸線A1回りに回転可能に構成されている。これにより、第2軸機構部32は、第3軸機構部33、保持部34および保持部34に保持された被実装物Paを回転軸線A1回りに回転させて、YZ平面内で傾斜させる(図11参照)ように構成されている。具体的には、第2軸機構部32は、後述する回転軸線A2が上下方向と平行な状態を基準状態とした場合に、基準状態から搬送方向と直交するY1方向側またはY2方向側に、第3軸機構部33、保持部34および保持部34に保持された被実装物Paを傾斜させるように行使されている。この際、第2軸機構部32は、基準状態から搬送方向と直交するY1方向側またはY2方向側に、それぞれ、0度以上90度以下の角度範囲で、第3軸機構部33、保持部34および保持部34に保持された被実装物Paを傾斜可能に構成されている
第3軸機構部33は、保持部34により保持された被実装物Paを回転させるための回転軸機構部である。第3軸機構部33は、駆動モータ331と、ベルトプーリ機構部332とを有している。なお、駆動モータ331は、請求の範囲の「駆動部」の一例である。
駆動モータ331は、保持部34を回転させるための駆動力を発生するように構成されている。また、駆動モータ331は、正回転(時計回りの回転)および逆回転(反時計回りの回転)が可能に構成されている。ベルトプーリ機構部332は、駆動モータ331により発生された駆動力(回転力)を、保持部34に伝達するように構成されている。保持部34は、ベルトプーリ機構部332を介して伝達された駆動モータ331の駆動力により、保持部34中心を通り回転軸線A1と直交する回転軸線A2(一点鎖線により示す)回りに回転するように構成されている。これにより、第3軸機構部33は、保持部34および保持部34に保持された被実装物Paを回転軸線A2回りに回転させるように構成されている。
保持部34は、載置部11を下方から支持することにより、載置部11を介して被実装物Paを保持するように構成されている。保持部34による被実装物Paの固定は、傾斜被作業面P2への実装時に行われる。保持部34は、円柱形状を有する本体部341と、複数(3つ)の爪部342とを有している。複数(3つ)の爪部342は、本体部341の上面上に等角度間隔(120度間隔)で配置されている。また、複数の爪部342は、被実装物Paの固定または固定解除のために、それぞれ、円柱形状を有する本体部341の半径方向に移動可能に構成されている。
保持ユニット固定部35は、被実装物保持ユニット3を基台1の上面に取り付けて固定するための部材である。保持ユニット固定部35は、たとえばネジなどである。また、保持ユニット固定部35は、被実装物搬送部2により形成される単一の搬送路の中央に対して、保持部34がY1側にずれた位置に固定されている。詳細には、保持ユニット固定部35は、矩形形状に形成された保持ユニット収容孔1aのX1側かつY1側の角部に固定されている。また、保持ユニット固定部35は、保持ユニット収容孔1aの縁部近傍の基台1の上面に当接した状態で固定されている。
収容部材3aは、保持ユニット固定部35に沿って設けられることにより、保持ユニット固定部35とともに上方が開放される凹形状に形成される。また、収容部材3aは、保持部34が下降して、保持部34が保持ユニット収容孔1aに収容された第1状態(図7(A)参照)における取付部314との干渉を回避するために、下方に突出する突出部分が設けられている。また、収容部材3aは、保持ユニット固定部35とともに保持ユニット収容孔1aに収容されることにより、保持ユニット収容孔1aを塞ぐように構成されている。すなわち、収容部材3aは、保持ユニット固定部35を除いた単独の形状で、X1側かつY1側の角部が欠けたバスタブ形状に形成されている。これにより、収容部材3aおよび保持ユニット固定部35は、保持ユニット収容孔1aを介して、収容部材3aおよび保持ユニット固定部35の下方に部品Eなどが落下するのを防止している。また、収容部材3aは、ネジなどにより基台1の上面に取り付けられて、固定されるように構成されている。また、収容部材3aは、保持ユニット収容孔1aの縁部近傍の基台1の上面に当接した状態で固定されている。
図1〜図3に示すように、ヘッドユニット4は、支持部5および一対のレール部6を介して、基台1の上方位置に設けられている。また、ヘッドユニット4は、基板被実装物搬送部2およびテープフィーダ101よりも上方(Z1方向)の位置に設けられており、水平方向に移動可能に構成されている。
ヘッドユニット4は、被実装物保持ユニット3により保持された状態の被実装物Paに部品Eの実装作業を行うように構成されている。また、ヘッドユニット4は、被実装物搬送部2により保持された状態の被実装物Paに部品Eの実装作業を行うように構成されている。具体的には、ヘッドユニット4は、テープフィーダ101から供給される部品Eを吸着するとともに、吸着された部品Eを被実装物Paに実装するように構成されている。
ヘッドユニット4には、複数(6つ)の実装ヘッド41と、実装ヘッド41毎に設けられた複数(6つ)のボールネジ軸42と、ボールネジ軸42毎に設けられた複数(6つ)のZ軸モータ43と、実装ヘッド41毎に設けられた複数(6つ)のR軸モータ44(図6参照)とが設けられている。
複数の実装ヘッド41は、搬送方向(X方向)に沿って一列に配列されている。各実装ヘッド41の先端には、それぞれ、ノズル41a(図1および図3参照)が取り付けられている。実装ヘッド41は、図示しない負圧発生機によりノズル41aの先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ101から供給される部品Eを吸着して保持することが可能に構成されている。
各ボールネジ軸42は、それぞれ、上下方向に延びるように形成されている。各Z軸モータ43は、それぞれ、対応するボールネジ軸42を回転させるように構成されている。また、各実装ヘッド41には、それぞれ、対応するボールネジ軸42に係合(螺合)されるボールナット41b(図3参照)が設けられている。実装ヘッド41は、Z軸モータ43によりボールネジ軸42が回転されることにより、ボールネジ軸42と係合(螺合)するボールナット41bとともに、ボールネジ軸42に沿って上下方向に移動可能に構成されている。これにより、実装ヘッド41は、部品Eの吸着や実装(装着)などを行うことが可能な下降した状態の高さ位置と、実装ヘッド41の水平方向の移動が可能な上昇した状態の高さ位置との間で上下方向に移動可能に構成されている。
各R軸モータ44は、それぞれ、対応する実装ヘッド41をノズル41aの中心軸回り(Z方向回り)に回転させるように構成されている。
支持部5は、ヘッドユニット4を搬送方向(X方向)に移動させるように構成されている。支持部5は、X方向に延びるボールネジ軸51と、ボールネジ軸51を回転させるX軸モータ52と、X方向に延びる図示しないガイドレールとを含んでいる。また、ヘッドユニット4には、ボールネジ軸51が係合(螺合)されるボールナット45(図3参照)が設けられている。ヘッドユニット4は、X軸モータ52によりボールネジ軸51が回転されることにより、ボールネジ軸51と係合(螺合)するボールナット45とともに、支持部5に沿って搬送方向(X方向)に移動可能に構成されている。
一対のレール部6は、基台1のX方向の両端部において基台1上に固定されている。また、一対のレール部6は、支持部5を搬送方向と直交する方向(Y方向)に移動させるように構成されている。一対のレール部6は、共にY方向に延びる一対のボールネジ軸61と、ボールネジ軸61毎に設けられた複数(2つ)のY軸モータ62とを含んでいる。各Y軸モータ62は、それぞれ、対応するボールネジ軸61を回転させるように構成されている。また、支持部5には、ボールネジ軸61が係合(螺合)される図示しないボールナットが設けられている。支持部5は、各Y軸モータ62により各ボールネジ軸61が同期して回転されることにより、各ボールネジ軸61と係合(螺合)するボールナットとともに、一対のレール部6に沿って搬送方向と直交する方向(Y方向)に移動可能に構成されている。
このような構成により、ヘッドユニット4は、基台1上を水平方向(X方向およびY方向)に移動可能に構成されている。これにより、ヘッドユニット4は、たとえばテープフィーダ101の上方に移動して、テープフィーダ101から供給される部品Eを吸着することが可能である。また、ヘッドユニット4は、たとえば被実装物保持ユニット3に保持された状態の被実装物Pa、または被実装物搬送部2に保持された状態の被実装物Paの上方に移動して、吸着された部品Eを被実装物Paに実装することが可能である。
部品認識カメラ7は、テープフィーダ101の近傍の基台1の上面上に固定されており、部品Eの実装に先立って実装ヘッド41のノズル41aに吸着された部品Eを撮像するように構成されている。部品認識カメラ7は、実装ヘッド41のノズル41aに吸着された部品Eを、下方(Z2方向)から撮像するように構成されている。この撮像結果は、制御装置10により取得される。制御装置10は、実装ヘッド41のノズル41aに吸着された部品Eの撮像結果に基づいて、下方から見た部品Eの吸着状態(回転姿勢および実装ヘッド41のノズル41aに対する吸着位置)を認識し、補正するように構成されている。
基板認識カメラ8は、部品Eの実装に先立って被実装物Paに付された位置認識マークFMを撮像するように構成されている。位置認識マークFMは、被実装物Paの位置を認識するためのマークである。この位置認識マークFMの撮像結果は、制御装置10により取得される。そして、位置認識マークFMの撮像結果に基づいて、被実装物保持ユニット3により保持された状態、または被実装物搬送部2により保持された状態の被実装物Paの正確な位置および姿勢を制御装置10により認識し、補正することが可能である。
また、基板認識カメラ8は、ヘッドユニット4に取り付けられている。具体的には、基板認識カメラ8は、ヘッドユニット4のY1側の側部において、X方向に並んだ実装ノズル配列の中央の位置に取り付けられている。これにより、基板認識カメラ8は、ヘッドユニット4とともに、基台1上を水平方向(X方向およびY方向)に移動可能に構成されている。また、基板認識カメラ8は、基台1上を水平方向に移動して、被実装物Paに付された位置認識マークFMを、被実装物Paの上方(Z1方向)から撮像するように構成されている。
高さ計測部9は、部品Eの実装に先立って被実装物Paにおける部品実装位置の高さ位置を計測するレーザ変位計により構成されている。高さ計測部9は、被実装物Paにおける部品実装位置にレーザ光を照射して、部品実装位置から反射された反射光を受光することにより、被実装物Paにおける部品実装位置の高さ位置を計測するように構成されている。この高さ位置の計測結果は、制御装置10により取得される。そして、高さ位置の計測結果に基づいて、被実装物Paにおける部品実装位置の高さ位置を制御装置10により認識し、補正することが可能である。
また、高さ計測部9は、ヘッドユニット4に取り付けられている。具体的には、高さ計測部9は、実装ヘッド42と基板認識カメラ8との間で、X方向に並んだ実装ノズル配列の略中央の位置に取り付けられている。これにより、高さ計測部9は、ヘッドユニット4とともに、基台1上を水平方向(X方向およびY方向)に移動可能に構成されている。また、高さ計測部9は、基台1上を水平方向に移動して、被実装物Paにおける部品実装位置の上方からレーザ光を照射するように構成されている。
図8に示すように、制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)などを含み、被実装物作業装置100の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御装置10は、被実装物搬送部2と、被実装物保持ユニット3と、ヘッドユニット4と、支持部5と、一対のレール部6と、部品認識カメラ7と、基板認識カメラ8と、高さ計測部9、およびテープフィーダ101などを予め記憶されたプログラムに従って制御して、被実装物Paに部品Eの実装を行うように構成されている。
(第2取付構成)
図9を参照して、基台1に被実装物支持ユニット12が取り付けられた第2取付構成について説明する。
被実装物支持ユニット12は、基台1に取付可能に構成されている。また、被実装物支持ユニット12は、中央搬送部22の一対のコンベア部221上の被実装物Pbが搬送方向(X方向)の実装位置M1まで移動されて、停止した場合には、被実装物Pbを下方から支持するように構成されている。また、被実装物支持ユニット12は、被実装物保持ユニット3と収容部材3とが基台1の上面に取り付けられた状態、および、被実装物保持ユニット3と収容部材3とが基台1の上面から取り外された状態のいずれの状態でも、下記の支持ユニット固定部125により基台の上面に取り付け可能に構成されている。なお、被実装物保持ユニット3と収容部材3とが基台1の上面に取り付けられた状態での被実装物支持ユニット12の取り付けについては、第3取付構成の説明において詳細に説明する。
被実装物支持ユニット12は、シリンダー部121と、駆動軸部122と、リンク機構部123と、昇降部124と、支持ユニット固定部125とを有している。シリンダー部121は、一方端の点Fが基台1に対して固定されている。また、シリンダー部121は、一方端に駆動軸部122が接続されている。また、シリンダー部121は、油圧または空圧などの方式により駆動軸部122をシリンダー部121の軸方向(黒矢印で示す方向)に伸縮させることにより、昇降部124を上下方向(白抜き矢印で示す方向)に昇降させるように構成されている。詳細には、リンク機構部123は、駆動軸部122および昇降部124に接続されている。また、リンク機構部123は、駆動軸部122がシリンダー部121から押し出されることに伴い、昇降部124を上昇させるように構成されている。また、リンク機構部123は、駆動軸部122がシリンダー部121に引き込まれることに伴い、昇降部124を下降させるように構成されている。
昇降部124は、上方に延びる複数のバックアップピン124aを有している。バックアップピン124aは、実装位置M1に移動された被実装物Pbの下方側の位置に設けられている。また、バックアップピン124aの先端は、昇降部124の上昇により、コンベア部221のコンベアベルト221bの上面と略同じ高さ位置に配置される。昇降部124は、バックアップピン124aを上昇させることにより、実装位置M1に移動された被実装物Pbを下方から支持するように構成されている。
支持ユニット固定部125は、平板状に形成されている。また、支持ユニット固定部125は、基台1の上面に取り付けられるように構成されている。また、支持ユニット固定部125は、基台1の上面に取り付けられることにより、保持ユニット収容孔1aを塞ぐように構成されている。
(第3取付構成)
図10を参照して、基台1に被実装物保持ユニット3および被実装物支持ユニット12が取り付けられた第3取付構成について説明する。
第3取付構成では、被実装物保持ユニット3の保持部34は、第1状態(図7(A)参照)で保持されている。また、被実装物支持ユニット12は、被実装物保持ユニット3の上方に配置されている。なお、この際、被実装物保持ユニット3は、上方側の保持ユニット収容孔1aが被実装物支持ユニット12により塞がれているため、第3取付構成では、被実装物保持ユニット3を使用することができず、被実装物支持ユニット12のみ使用することが可能である。すなわち、三次元被実装部Paに対しては実装を行うことができず、非三次元被実装部Pbに対してのみ実装を行うことが可能である。
(コンベア部の動作に係る制御装置の構成)
次に、図11(A)〜(C)を参照して、被実装物Paに部品Eを実装する際のコンベア部221の動作に係る制御装置10の構成について説明する。なお、説明の便宜上、図7では、基台1およびノズル41aを除く被実装物保持ユニット3の図示を省略している。
図11(A)に示すように、制御装置10は、被実装物Paを搬送方向(X方向)に搬送する場合には、被実装物Paを搬入または搬出可能な位置に、中央搬送部22の一対のコンベア部221を位置決めする制御を行うように構成されている。
また、図11(B)に示すように、制御装置10は、被実装物Paを搬送方向と直交する方向に移動させる場合には、中央搬送部22の一対のコンベア部221の間の幅(Y方向の幅)を維持しながら一対のコンベア部221を搬送方向と直交する方向(白抜き矢印で示す方向)に移動させる制御を行うように構成されている。
また、図11(C)に示すように、制御装置10は、被実装物搬送部2から被実装物保持ユニット3に被実装物Paを受け渡す動作を行う場合には、中央搬送部22の一対のコンベア部221の間の幅(Y方向の幅)が広がるように、一対のコンベア部221を搬送方向と直交する方向(白抜き矢印で示す外向き方向)に移動させる制御を行うように構成されている。この結果、載置部11の被保持部11aが、水平方向(搬送方向および搬送方向に直交する方向)において保持部34と対応する位置に配置される。なお、この時点で、保持部34は、保持ユニット収容孔1aに収容された第1状態(図7(A)参照)にある。そして、制御装置10は、保持部34を上昇させて、被実装物Paを被保持部11aと同じ高さ位置まで移動させることにより、保持部34により被実装物Paを保持することが可能な第2状態(図7(B)参照)に移行させる制御を行うように構成されている。
また、制御装置10は、被実装物搬送部2により被実装物保持ユニット3から被実装物Paを受け取る動作を行う場合には、保持部34を下降させて、保持部34を第1状態に移行させた後、中央搬送部22の一対のコンベア部221の間の幅(Y方向の幅)が狭まるように、一対のコンベア部を搬送方向と直交する方向(黒矢印で示す内向き方向)に移動させる制御を行うように構成されている。
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、被実装物保持ユニット3が収容される保持ユニット収容孔1aを有する基台1を設ける。これにより、保持ユニット収容孔1aに被実装物保持ユニット3が収容されるので、基台1の上面上に被実装物保持ユニット3を配置した場合と比較して、被実装物作業装置100の高さ方向のサイズが大きくなるのを抑制することができる。また、既存の被実装物作業装置100に保持ユニット収容孔1aを開けて、基台1内の配線などの配置を変える軽微な改造を行うだけで、比較的大きな被実装物保持ユニット3を容易に基台1に取り付けることができる。
また、本実施形態では、上記のように、保持部34を、被実装物Paを傾斜可能に保持するように構成する。これにより、水平に対して傾斜した実装面を有している被実装物Paを傾斜させることにより、被実装物Paの実装面を水平に配置して作業することができる。
また、本実施形態では、上記のように、保持部34を、被実装物Paを上下方向に移動可能に保持するように構成する。これにより、被実装物保持ユニット3が基台1の上面上に配置される場合と比較して、保持部34を低い高さ位置に配置させることができるので、保持部34を上方に移動させた状態で、特に、保持部34が被実装物Paの搬送やヘッドユニット4の作業などに干渉するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、被実装物Paが載置される載置部11を設け、保持部34を、載置部11を下方から支持することにより載置部11を介して被実装物Paを保持するように構成する。これにより、被実装物Paが保持部34により直接保持することが難しい形状であっても、載置部11を介して被実装物Paを容易に保持することができる。保持部34により載置部11が下方から支持されるので、保持部34がヘッドユニット4の載置部11上の被実装物Paに対する上方側からの作業を妨げることなく、被保持部Paを保持することができるとともに、載置部11を介して保持部34により安定した状態で被保持部Paを保持することができる。
また、本実施形態では、上記のように、被実装物保持ユニット3を、保持部34が上昇して保持ユニット収容孔1aから突出することにより、保持部34が保持ユニット収容孔1aに収容された第1状態から、保持部34により被実装物Paを保持することが可能な第2状態になり、保持部34が下降することにより、第2状態から、第1状態になるように構成する。これにより、被実装物Paを保持する際を除き、保持部34を第1状態(収容状態)にすることができるので、保持部34が被実装物Paの搬送やヘッドユニット4の作業などに干渉するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、被実装物保持ユニット3に基台1の上面に取り付けるための保持ユニット固定部35を設け、保持ユニット固定部35とともに上方が開放される凹形状に形成され、保持ユニット固定部35とともに保持ユニット収容孔1aに収容されることにより保持ユニット収容孔1aを塞ぐ収容部材3aを設ける。これにより、収容部材3aにより保持ユニット収容孔1aが塞がれるので、保持ユニット収容孔1aを通り、基台1の下に部品Eが落下するのを防止することができる。また、保持ユニット固定部35と収容部材3aとにより保持ユニット収容孔1aが塞がれるので、保持ユニット収容孔1aに部品Eが落下しても、収容部材3a内に部品Eを留めておくことができる。このため、部品Eが基台1内に浸入して紛失するのを抑制することができる。また、保持ユニット固定部35により、被実装物保持ユニット3を基台1に容易に固定することができる。
また、本実施形態では、上記のように、被実装物PaまたはPbを搬送する被実装物搬送部2と、基台1の上面に取り付けるための平板状の支持ユニット固定部125を有し、被実装物搬送部2に搬送される被実装物Pbを下方から支持する被実装物支持ユニット12とをさらに備え、支持ユニット固定部125は、基台1の上面に取り付けられることにより、保持ユニット収容孔1aを塞ぐように構成されている。これにより、支持ユニット固定部125により保持ユニット収容孔1aが塞がれるので、保持ユニット収容孔1aを通り基台1の下に部品Eが落下するのを確実に防止することができる。また、支持ユニット固定部125により、被実装物支持ユニット12を基台1に容易に固定することができる。
また、本実施形態では、上記のように、被実装物PaまたはPbを搬送する被実装物搬送部2と、基台1の上面に取り付けるための平板状の支持ユニット固定部125を有し、被実装物搬送部2に搬送される被実装物Pbを下方から支持する被実装物支持ユニット12とをさらに備え、支持ユニット固定部125は、基台1の上面に取り付けられることにより、保持ユニット収容孔1aを塞ぐように構成され、被実装物支持ユニット12は、被実装物保持ユニット3と収容部材3aとが基台1の上面に取り付けられた状態、および、被実装物保持ユニット3と収容部材3aとが基台1の上面から取り外された状態のいずれの状態でも、支持ユニット固定部125により基台1の上面に取付可能に構成されている。これにより、被実装物保持ユニット3の使用と被実装物支持ユニット12の使用とを容易に切り換えることができる。また、被実装物支持ユニット12を基台1に取り付ける際に、被実装物保持ユニット3および収容部材3aを取り外すことなく、被実装物支持ユニット12を基台1に取り付けることができる。したがって、被実装物支持ユニット12の取り付け時の作業性を向上させることができる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、被実装物に部品を実装する作業を行う部品実装装置としての被実装物作業装置に本発明が適用された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、部品実装装置以外の被実装物作業装置に適用されてもよい。
たとえば、本発明は、被実装物にはんだなどの粘性材を塗布する作業を行う粘性材塗布装置としての被実装物作業装置に適用されてもよい。この場合、上記実施形態のヘッドユニットの代わりに、被実装物に粘性材を塗布するための粘性材塗布ユニットを粘性材塗布装置に設ける。そして、被実装物保持部により保持された被実装物を傾斜させて、粘性材塗布ユニットにより被実装物に粘性材を塗布する作業を行うようにすればよい。この場合、粘性材塗布ユニットは、請求の範囲の「作業部」の一例である。
また、本発明は、被実装物上のはんだなどの粘性材をリフローさせる作業を行うリフロー装置としての被実装物作業装置に適用されてもよい。この場合、上記実施形態のヘッドユニットの代わりに、被実装物上の粘性材をリフローさせるためにレーザ光を照射するレーザ光照射ユニットをリフロー装置に設ける。そして、被実装物保持部により保持された被実装物を傾斜させて、レーザ光照射ユニットによりレーザ光を照射して被実装物上の粘性材をリフローさせる作業を行うようにすればよい。この場合、レーザ光照射ユニットは、請求の範囲の「作業部」の一例である。
また、本発明は、可視光や、赤外光、X線などを用いて被実装物を検査する作業を行う被実装物検査装置としての被実装物作業装置に適用されてもよい。この場合、上記実施形態のヘッドユニットの代わりに、可視光や、赤外光、X線などを被実装物に照射して撮影する検査ユニットを被実装物検査装置に設ける。そして、被実装物保持部により保持された被実装物を傾斜させて、検査ユニットにより可視光や、赤外光、X線などを照射して被実装物を撮影して検査する作業を行うようにすればよい。この場合、検査ユニットは、請求の範囲の「作業部」の一例である。
また、上記実施形態では、被実装物が、平坦な被作業面(水平被作業面および傾斜被作業面)を有した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被実装物が、平坦でない被作業面(曲面としての被作業面)を有していてもよい。また、平坦な被作業面と、平坦でない被作業面との両方を有していてもよい。
また、上記実施形態では、被実装物が、1つの水平被作業面と、4つの傾斜被作業面とを有した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被実装物が、2以上の水平被作業面を有していてもよい。また、本発明では、被実装物が、1つまたは4つ以外の複数の傾斜被作業面を有していてもよい。
また、上記実施形態では、被実装物保持ユニットの保持部を上下方向に移動可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被実装物保持ユニットの保持部を上下方向に移動しないように構成してもよい。
また、上記実施形態では、被実装物保持ユニットの保持部を傾斜可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被実装物保持ユニットの保持部を傾斜しないように構成してもよい。
また、上記実施形態では、被実装物保持ユニットを基台に取り付ける場合には、収容部材を基台に取り付けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被実装物保持ユニットを基台に取り付ける場合でも、収容部材を基台に取り付けなくてもよい。
また、上記実施形態では、載置部に単一の被保持部が設けられた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、載置部に複数の被保持部が設けられてもよい。