JPWO2019130422A1 - 作業機 - Google Patents

Abstract

トレイ型部品供給装置と、保持ヘッドと、前記保持ヘッドを移動させる移動装置と、基板を保持する基板保持装置と、制御装置とを備え、基板を裏面側から支持するための支持ピンが、前記トレイ型部品供給装置のトレイに載置されており、前記制御装置は、前記トレイに載置された前記支持ピンが前記保持ヘッドにより保持され、保持された支持ピンが前記基板保持装置にセットされるように、前記保持ヘッドと前記移動装置との作動を制御する作業機。

Description

本発明は、トレイにより供給された部品を基板に装着する作業機に関するものである。

基板への部品の装着作業を実行する作業機には、下記特許文献に記載されているように、トレイにより供給された部品を基板に装着するものがある。

特開２００９−１８２０２５号公報

装着作業を実行する作業機では、通常、基板が基板保持装置により保持されており、基板保持装置に保持された基板が、裏面側から支持ピンにより支持されている。これにより、装着作業時における基板の撓み等が防止される。そこで、本明細書の課題は、支持ピンにより適切に基板を支持することである。

上記課題を解決するために、本明細書は、トレイ型部品供給装置と、保持ヘッドと、前記保持ヘッドを移動させる移動装置と、基板を保持する基板保持装置と、制御装置とを備え、基板を裏面側から支持するための支持ピンが、前記トレイ型部品供給装置のトレイに載置されており、前記制御装置は、前記トレイに載置された前記支持ピンが前記保持ヘッドにより保持され、保持された支持ピンが前記基板保持装置にセットされるように、前記保持ヘッドと前記移動装置との作動を制御する作業機を開示する。

上記課題を解決するために、本明細書は、トレイ型部品供給装置と、保持ヘッドが着脱可能に装着されるスライダに取り付けられた保持具と、前記スライダに装着された保持ヘッドを移動させる移動装置と、基板を保持する基板保持装置と、基板を裏面側から支持するための支持ピンをストックするためのストッカと、制御装置とを備え、前記支持ピンが、前記トレイ型部品供給装置のトレイに載置されており、前記制御装置は、前記トレイに載置された支持ピンと、前記ストッカにストックされている支持ピンとが前記保持具により選択的に保持され、保持された支持ピンが前記基板保持装置にセットされるように、前記保持具が取り付けられた前記移動装置の作動を制御し、前記保持具は、前記支持ピンの保持専用のものである作業機を開示する。

本開示によれば、トレイに載置された支持ピンが、保持ヘッド若しくは保持具により保持され、基板保持装置にセットされる。これにより、例えば、トレイに多くの支持ピンを載置しておくことで、より適切に基板を支持することが可能となる。

部品実装機を示す斜視図である。 部品装着装置を示す斜視図である。 部品保持具を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 ストッカが配設された基材搬送保持装置を示す斜視図である。 複数のバックアップピンが載置されたトレイを示す概略図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜部品実装機の構成＞
図１に、部品実装機１０を示す。部品実装機１０は、回路基材１２に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機１０は、装置本体２０、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４、マークカメラ２６、パーツカメラ２８、部品供給装置３０、ばら部品供給装置３２、制御装置（図４参照）３６を備えている。なお、回路基材１２として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。

装置本体２０は、フレーム部４０と、そのフレーム部４０に上架されたビーム部４２とによって構成されている。基材搬送保持装置２２は、フレーム部４０の前後方向の中央に配設されており、搬送装置５０とクランプ装置５２とを有している。搬送装置５０は、回路基材１２を搬送する装置であり、クランプ装置５２は、回路基材１２を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置２２は、回路基材１２を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材１２を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材１２の搬送方向をＸ方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ方向と称し、鉛直方向をＺ方向と称する。つまり、部品実装機１０の幅方向は、Ｘ方向であり、前後方向は、Ｙ方向である。

部品装着装置２４は、ビーム部４２に配設されており、２台の作業ヘッド６０，６２と作業ヘッド移動装置６４とを有している。作業ヘッド移動装置６４は、Ｘ方向移動装置６８とＹ方向移動装置７０とＺ方向移動装置７２とを有している。そして、Ｘ方向移動装置６８とＹ方向移動装置７０とによって、２台の作業ヘッド６０，６２は、一体的にフレーム部４０上の任意の位置に移動させられる。また、各作業ヘッド６０，６２は、スライダ７４，７６に着脱可能に装着されており、Ｚ方向移動装置７２は、スライダ７４，７６を個別に上下方向に移動させる。つまり、作業ヘッド６０，６２は、Ｚ方向移動装置７２によって、個別に上下方向に移動させられる。

また、各作業ヘッド６０，６２の下端面には、図２に示すように、部品保持具７７が取り付けられている。部品保持具７７は、所謂チャックであり、図３に示すように、本体部７８と１対の爪部７９とを含む。１対の爪部７９は、本体部７８の下面から下方に延び出すように配設されており、互いに接近・離間可能にスライドする。これにより、部品保持具７７は、１対の爪部７９を接近させることで、１対の爪部７９によって部品を狭持し、１対の爪部７９を離間させることで、１対の爪部７９の間から部品を離脱する。なお、部品保持具７７は、作業ヘッド６０，６２に着脱可能とされている。また、部品保持具７７として、爪部７９のスライド量の異なる部品保持具７７が複数種類、用意されている。このため、保持対象の部品の大きさに応じて、作業ヘッド６０，６２に装着される部品保持具７７を交換することで、寸法の異なる部品を適切に把持することができる。

マークカメラ２６は、図２に示すように、下方を向いた状態でスライダ７４に取り付けられており、作業ヘッド６０とともに、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向に移動させられる。これにより、マークカメラ２６は、フレーム部４０上の任意の位置を撮像する。パーツカメラ２８は、図１に示すように、フレーム部４０上の基材搬送保持装置２２と部品供給装置３０との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、パーツカメラ２８は、作業ヘッド６０，６２の吸着ノズル６６に把持された部品を撮像する。

部品供給装置３０は、図１に示すように、フレーム部４０の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置３０は、トレイ型部品供給装置８６とフィーダ型部品供給装置（図４参照）８７とを有している。トレイ型部品供給装置８６は、タワーの内部に複数のトレイを収容しており、それら複数のトレイのうちの任意のものをタワーから排出し、そのトレイ上に載置された状態の部品、例えば、大型部品や異型部品などのトレイ部品を作業ヘッドに供給する。また、フィーダ型部品供給装置８７は、テープフィーダ、スティックフィーダ（図示省略）によって部品、例えば、小型部品や角チップなどのフィーダ部品を供給する装置である。

ばら部品供給装置３２は、図１に示すように、フレーム部４０の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置３２は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する装置である。

制御装置３６は、図４に示すように、コントローラ１００、複数の駆動回路１０２、画像処理装置１０６を備えている。複数の駆動回路１０２は、上記搬送装置５０、クランプ装置５２、作業ヘッド６０，６２、作業ヘッド移動装置６４、トレイ型部品供給装置８６、フィーダ型部品供給装置８７、ばら部品供給装置３２に接続されている。コントローラ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１０２に接続されている。これにより、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４等の作動が、コントローラ１００によって制御される。また、コントローラは、画像処理装置１０６にも接続されている。画像処理装置１０６は、マークカメラ２６およびパーツカメラ２８によって得られた画像データを処理するものであり、コントローラ１００は、画像データから各種情報を取得する。

＜部品実装機の作動＞
部品実装機１０では、上述した構成によって、基材搬送保持装置２２に保持された回路基材１２に対して部品の装着作業が行われる。部品実装機１０では、種々の部品を回路基材１２に装着することが可能であるが、リード部品（図３参照）１１０を回路基材１２に装着する場合について、以下に説明する。

具体的には、回路基材１２が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置５２によって固定的に保持される。次に、マークカメラ２６が、回路基材１２の上方に移動し、回路基材１２を撮像する。これにより、回路基材１２の保持位置の誤差に関する情報が得られる。また、部品供給装置３０若しくは、ばら部品供給装置３２が、所定の供給位置において、リード部品１１０を供給する。そして、作業ヘッド６０，６２の何れかが、部品の供給位置の上方に移動し、部品保持具７７によってリード部品１１０を保持する。

続いて、部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、パーツカメラ２８の上方に移動し、パーツカメラ２８によって、部品保持具７７に保持されたリード部品１１０が撮像される。これにより、リード部品１１０のリード（図３参照）１１２の先端位置に関する情報が得られる。そして、部品保持具７７に保持されたリード部品１１０のリード１１２の先端位置と、回路基材１２に形成された貫通穴（図３参照）１２０の位置とが、ＸＹ方向での座標において一致するように、Ｘ方向移動装置６８及びＹ方向移動装置７０の作動が制御される。続いて、Ｚ方向移動装置７２の作動が制御され、リード部品１１０を保持した部品保持具７７が下降される。これにより、部品保持具７７に保持されたリード部品１１０のリード１１２が、回路基材１２の貫通穴１２０に挿入され、回路基材１２に装着される。

このように、部品実装機１０では、リード部品１１０が回路基材１２に装着されるが、回路基材１２の貫通穴１２０の内径が、リード部品１１０のリード１１２の外径より僅かに大きい場合に、リード１１２は貫通穴１２０に圧入される。この際、リード１１２の圧入に伴って、回路基材１２が撓む虞があるため、回路基材１２を保持する基材搬送保持装置２２に、バックアップピン（図５参照）１２６が配設されており、そのバックアップピン１２６により、回路基材１２は裏面側から支持されている。

なお、バックアップピン１２６は、従来の部品実装機では、ストッカに収容されており、ストッカに収容されているバックアップピン１２６が、バックアップピン専用のチャッカーにより保持され、基材搬送保持装置２２にセットされていた。具体的には、従来の部品実装機では、図５に示す基材搬送保持装置１５０が採用されている。この基材搬送保持装置１５０には、基材搬送保持装置１５０の側方に、コンベアベルト１５２の延びる方向に沿って、ストッカ１５６が配設されている。ストッカ１５６には、１列に並んだ状態で複数の収容凹部１５８が形成されており、各収容凹部１５８は、バックアップピン１２６を収容可能な大きさとされている。そして、複数の収容凹部１５８のうちの任意のものに、バックアップピン１２６が収容されている。ちなみに、ストッカ１５６には、２０個の収容凹部１５８が形成されている。つまり、ストッカ１５６に、最大で２０個のバックアップピン１２６を収容することができる。

また、従来の部品実装機で用いられる作業ヘッドのスライダ７４，７６には、バックアップピン専用のチャッカーが配設されている。そして、作業ヘッド移動装置６４の作動が制御されることで、収容凹部１５８に収容されているバックアップピン１２６がチャッカーにより保持され、保持されたバックアップピン１２６が、基材搬送保持装置１５０に配設されている載置テーブル１５９の上に載置される。載置テーブル１５９は、基材搬送保持装置１５０の１対のコンベアベルト１５２の間に配設されており、載置テーブル１５９の上にバックアップピン１２６が載置されることで、基材搬送保持装置１５０により保持された回路基材１２が、裏面側からバックアップピン１２６により支持される。これにより、リード部品１１０が回路基材１２に装着される際、つまり、リード１１２が回路基材１２の貫通穴１２０に圧入される際の回路基材１２の撓みを防止することができる。なお、リード部品に限らず、回路基材１２は適切な数や種類のバックアップピン１２６で支持される。

しかしながら、回路基材１２の寸法，回路基材１２に形成された貫通穴１２０の数等によって、回路基材１２の撓みを適切に防止できない虞がある。詳しくは、リード１１２の貫通穴１２０への圧入時の回路基材１２の撓みを適切に抑制するために、貫通穴１２０の近くにおいて回路基材１２をバックアップピン１２６により支持する必要がある。一方で、ストッカ１５６には、最大で２０個のバックアップピン１２６しか収容されていない。このため、装着作業時に、２０個以上の貫通穴１２０にリード１１２が圧入される場合には、各貫通穴１２０の近くにおいて、回路基材１２をバックアップピン１２６により支持することができず、回路基材１２の撓みを適切に抑制できない虞がある。

また、回路基材１２の寸法は大きい場合には、装着作業時に回路基材１２の撓みも大きくなることから、多くのバックアップピン１２６により回路基材１２を支持することが望まれる。しかしながら、ストッカ１５６に収容可能なバックアップピン１２６の数が制限されているため、多くのバックアップピン１２６を載置テーブル１５９に載置することでできず、バックアップピン１２６による支持密度が低下し、回路基材１２の撓みを適切に抑制できない虞がある。

このため、ストッカ１５６に多くのバックアップピン１２６を収容できるように、ストッカ１５６を大型化するにも限度があり、コンベアベルト１５２の巾を超えてＸ軸方向に大きくすることは部品実装機の巾寸法を大きくせざるを得ず、Ｙ方向に複数列のストッカとすると、たとえば、Ｙ方向に複数列のコンベアが配置された図５のような機械構成の場合においても、Ｙ方向に並んだコンベアの取り付けピッチが広くなるなどして延いては、ストッカ１５６の配設スペースにより、部品実装機が大型化する虞がある。さらに言えば、従来の部品実装機では、バックアップピン１２６を把持するための専用のチャッカーが作業ヘッドとは別にスライダに個別に設けられており、無駄の多い設計とされていた。

このように、従来の部品実装機では、バックアップピン１２６の使用に関して、種々の問題があった。そこで、部品実装機１０では、部品を載置するためのトレイ型部品供給装置８６のトレイと、部品を把持するための部品保持具７７とを利用することで、上記問題の解決が図られている。

具体的には、図６に示すように、トレイ１６０に複数のバックアップピン１２６を載置し、そのトレイ１６０を、トレイ型部品供給装置８６のタワーに収容しておく。ちなみに、図６のトレイ１６０には、バックアップピン１２６が、５×７列で載置されており、３５個のバックアップピン１２６がトレイ１６０に載置されている。そして、バックアップピン載置時に、バックアップピン１２６が載置されたトレイ１６０が、トレイ型部品供給装置８６のタワーから作業ヘッド６０，６２がトレイ型部品供給装置８６に載置されたバックアップピン１２６を保持可能な供給位置に排出される。

また、作業ヘッド６０，６２には、バックアップピン１２６を把持可能なスライド量の爪部７９を有する部品保持具７７が、装着されている。そこで、作業ヘッド移動装置６４の作動が制御されることで、トレイ１６０に載置されているバックアップピン１２６が、部品保持具７７により把持される。そして、部品保持具７７により把持されたバックアップピン１２６が、基材搬送保持装置２２の載置テーブル１５９の上の任意の位置に載置される。

このように、トレイ１６０の上にバックアップピン１２６を載置しておいて、そのバックアップピン１２６を基材搬送保持装置２２の載置テーブル１５９にセットすることで、バックアップピン１２６を収容するためのストッカ１５６を更に大きくする必要が無くなる。更には、ストッカ１５６を設ける必要が無くなる。これにより、ストッカ１５６の配設スペースを更に広げる必要が無い、あるいは、ストッカ１５６を無くすことが可能となり、部品実装機１０のコンパクト化を図ることが可能となる。

また、トレイ１６０には、ストッカ１５６より多くのバックアップピン１２６を載置することができるため、多くの数や種類のバックアップピン１２６を、ストッカ１５６あるいはバックアップピン１２６が載置されたトレイ１６０から選択的に基材搬送保持装置２２にセットすることが可能となる。これにより、回路基材１２の撓みを適切に抑制することが可能となる。なお、バックアップピン１２６を２以上のトレイ１６０に載置し、それら２以上のトレイ１６０において、バックアップピン１２６を供給することで、更に多くの数や種類のバックアップピン１２６を基材搬送保持装置２２にセットすることができる。

さらに、部品実装機１０では、部品を保持するための部品保持具７７によって、バックアップピン１２６が把持され、把持されたバックアップピン１２６が、基材搬送保持装置２２にセットされる。これにより、バックアップピン１２６を把持するための専用のチャッカーを配設する必要が無くなり、無駄を省くことが可能となる。

なお、任意の数や種類のバックアップピン１２６が基材搬送保持装置２２にセットされ、そのバックアップピン１２６がセットされた基材搬送保持装置２２に、回路基材１２が搬送され、保持されることで、部品の装着作業が開始される。この際、バックアップピン１２６の把持に用いられた部品保持具７７が、装着予定の部品を把持可能である場合には、部品保持具７７は交換されることなく、その部品保持具７７により装着作業が実行される。つまり、バックアップピン１２６の把持に用いられた部品保持具７７の爪部７９のスライド量が、装着予定の部品を把持可能なスライド量である場合に、その部品保持具７７は、バックアップピン１２６と装着予定の部品とを選択的に把持する保持具として用いられる。これにより、１つの部品保持具７７を、バックアップピン１２６を把持するための保持具と、装着予定の部品を把持するための保持具として兼用させることが可能となる。

一方、バックアップピン１２６の把持に用いられた部品保持具７７が、装着予定の部品あるいは、基材搬送保持装置２２にセットする予定のバックアップピン１２６を把持不能である場合には、その部品保持具７７が、作業ヘッド６０，６２から取り外される。そして、装着予定の部品を把持可能な部品保持具７７が、作業ヘッド６０，６２に装着され、部品の装着作業が開始される。つまり、バックアップピン１２６の把持に用いられた部品保持具７７の爪部７９のスライド量が、装着予定の部品あるいは、セットする予定のバックアップピン１２６を把持不能なスライド量である場合、若しくは、爪部７９の形状が装着予定の部品あるいは、セットする予定のバックアップピン１２６を把持することに不適である場合に、バックアップピン１２６を把持可能な第１の部品保持具７７から、装着予定の部品あるいは、セットする予定のバックアップピン１２６を把持可能な第２の部品保持具７７に交換される。このように、部品保持具７７を交換することで、バックアップピン１２６と装着予定の部品あるいは、セットする予定のバックアップピン１２６との各々を適切に保持することが可能となる。

なお、部品実装機１０は、作業機の一例である。基材搬送保持装置２２は、基板保持装置の一例である。制御装置３６は、制御装置の一例である。作業ヘッド６０，６２は、保持ヘッドの一例である。作業ヘッド移動装置６４は、移動装置の一例である。部品保持具７７は、部品保持具の一例である。トレイ型部品供給装置８６は、トレイ型部品供給装置の一例である。リード部品１１０は、リード部品の一例である。バックアップピン１２６は、支持ピンの一例である。トレイ１６０は、トレイの一例である。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、１つのトレイ１６０にバックアップピン１２６のみが載置されているが、１つのトレイ１６０にバックアップピン１２６と装着予定の部品とを載置してもよい。また、１つのトレイ１６０に複数種類のバックアップピン１２６を載置してもよい。

また、上記実施例では、部品保持具７７、つまり、チャックによりバックアップピン１２６が保持されているが、吸着ノズルによりバックアップピン１２６を保持してもよい。つまり、本発明に適用される部品保持具として、吸着ノズルを採用してもよい。また、部品を保持する部品保持具７７，吸着ノズル等でなく、バックアップピン１２６を保持するための専用の保持具を、作業ヘッド６０，６２、スライダ７４，７６等に取り付けてもよい。この場合には、バックアップピン１２６を保持するための専用の保持具によって、バックアップピン１２６が保持される。

１０：部品実装機（作業機） ２２：基材搬送保持装置（基板保持装置） ３６：制御装置 ６０：作業ヘッド ６２：作業ヘッド ６４：作業ヘッド移動装置（移動装置） ７７：部品保持具 ８６：トレイ型部品供給装置 １１０：リード部品 １２６：バックアップピン（支持ピン） １６０：トレイ

Claims (5)

1. トレイ型部品供給装置と、
   保持ヘッドと、
   前記保持ヘッドを移動させる移動装置と、
   基板を保持する基板保持装置と、
   制御装置と
   を備え、
   基板を裏面側から支持するための支持ピンが、前記トレイ型部品供給装置のトレイに載置されており、
   前記制御装置は、
   前記トレイに載置された前記支持ピンが前記保持ヘッドにより保持され、保持された支持ピンが前記基板保持装置にセットされるように、前記保持ヘッドと前記移動装置との作動を制御する作業機。
2. 前記保持ヘッドが、部品保持具を有しており、
   前記部品保持具が、
   前記支持ピンと、前記基板への装着予定の部品とを選択的に保持する請求項１に記載の作業機。
3. 前記保持ヘッドが、部品保持具を有しており、
   前記支持ピンを保持する第１の部品保持具と、前記基板への装着予定の部品を保持する第２の部品保持具とが、前記保持ヘッドに着脱可能に装着される請求項１に記載の作業機。
4. 前記部品保持具が、リード部品を保持し、
   前記作業機は、
   前記部品保持具により保持されたリード部品のリードを、前記支持ピンにより支持された基板の貫通穴に挿入する作業を行う請求項２または請求項３に記載の作業機。
5. トレイ型部品供給装置と、
   保持ヘッドが着脱可能に装着されるスライダに取り付けられた保持具と、
   前記スライダに装着された保持ヘッドを移動させる移動装置と、
   基板を保持する基板保持装置と、
   基板を裏面側から支持するための支持ピンをストックするためのストッカと、
   制御装置と
   を備え、
   前記支持ピンが、前記トレイ型部品供給装置のトレイに載置されており、
   前記制御装置は、
   前記トレイに載置された支持ピンと、前記ストッカにストックされている支持ピンとが前記保持具により選択的に保持され、保持された支持ピンが前記基板保持装置にセットされるように、前記保持具が取り付けられた前記移動装置の作動を制御し、
   前記保持具は、前記支持ピンの保持専用のものである作業機。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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