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JP2002009491A - 電子部品の実装装置および実装方法 - Google Patents

電子部品の実装装置および実装方法

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JP2002009491A
JP2002009491A JP2000185847A JP2000185847A JP2002009491A JP 2002009491 A JP2002009491 A JP 2002009491A JP 2000185847 A JP2000185847 A JP 2000185847A JP 2000185847 A JP2000185847 A JP 2000185847A JP 2002009491 A JP2002009491 A JP 2002009491A
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electronic component
nozzle
transfer head
mounting
suction
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JP2000185847A
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Wataru Hidese
渡 秀瀬
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to KR1020010034912A priority patent/KR20010114161A/ko
Priority to DE10129836A priority patent/DE10129836A1/de
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Priority to US10/452,613 priority patent/US6865803B2/en
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  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース・コンパクトであり、複数部品の
同時ピックアップの確率が高く実装効率を向上させるこ
とができる電子部品の実装装置および実装方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 電子部品の供給部4に複数台並設された
テープフィーダ5から移載ヘッド9によって電子部品を
ピックアップして基板に実装する電子部品の実装装置に
おいて、移載ヘッド9に電子部品吸着用の吸着ノズルを
所定の基本ピッチでX方向(テープフィーダの並設方
向)に直列に配列して成るノズル列をY方向に2列設
け、テープフィーダ5から複数の電子部品を同時にピッ
クアップする。これにより、実装装置の省スペース・コ
ンパクト化を図ることができると共に、複数部品の同時
ピックアップの確率を向上させて電子部品の実装を効率
よく行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装する電子部品の実装装置および実装方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電子部品を基板に実装する実装装置に
は、電子部品を収納するテープフィーダなどのパーツフ
ィーダが多数並設された供給部が設けられており、これ
らのパーツフィーダから移載ヘッドによって電子部品を
ピックアップして基板上に移載する実装動作が繰り返し
行われる。この実装動作の効率向上を図るため、移載ヘ
ッドに電子部品保持用の吸着ノズルを複数本配列した複
数ノズル型の移載ヘッドが用いられる場合が多い。従来
複数ノズル型の移載ヘッドにおける吸着ノズルの配列方
式としては、複数の吸着ノズルを1直線上に直列に配列
した多連ノズルや、複数の吸着ノズルが円周上に配置し
たロータリ方式などが採用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の移
載ヘッドには、実装装置の構成上また実装動作の効率化
を図る上で、以下のような問題点があった。まず、多連
ノズルではノズル数が多くなるに従って配列長さが増大
して、移載ヘッドを実装装置内で移動させる水平移動ス
トロークが大きくなり、結果として装置スペースの増大
・コストアップを招くこととなっていた。また、ノズル
数が多くなるにつれて各吸着ノズル間のピッチ誤差が不
可避的に累積する。そしてこのピッチ誤差が大きくなる
と、供給部の複数のパーツフィーダから複数部品を同時
に吸着する際の吸着ミスが生じやすくなり、結果として
同時ピックアップが実現されず実装効率を低下させる要
因となっていた。そしてこの同時ピックアップ可能確率
の低さは、ロータリ方式の移載ヘッドにも共通した問題
点となっていた。
【0004】そこで本発明は、省スペース・コンパクト
であり、複数部品の同時ピックアップの確率が高く実装
効率を向上させることができる電子部品の実装装置およ
び実装方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子部品
の実装装置は、電子部品の供給部に複数台並設されたパ
ーツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピック
アップして基板に実装する電子部品の実装装置であっ
て、前記移載ヘッドに、電子部品を吸着して保持する複
数の吸着ノズルを所定の基本ピッチで前記パーツフィー
ダの並設方向に直列に配列して成るノズル列が、前記配
列方向と直交する方向に複数列設けられている。
【0006】請求項2記載の電子部品の実装方法は、電
子部品の供給部に複数台並設されたパーツフィーダから
移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板に
実装する電子部品の実装方法であって、電子部品を吸着
して保持する複数の吸着ノズルを所定の基本ピッチで前
記パーツフィーダの並設方向に直列に配列して成るノズ
ル列が前記配列方向と直交する方向に複数列設けられた
移載ヘッドによって、前記パーツフィーダから複数の電
子部品を同時にピックアップする。
【0007】本発明によれば、電子部品を吸着して保持
する複数の吸着ノズルを所定の基本ピッチで前記パーツ
フィーダの並設方向に直列に配列して成るノズル列が前
記配列方向と直交する方向に複数列設けられた移載ヘッ
ドを用いることにより、実装装置の省スペース・コンパ
クト化を図ることができると共に、複数部品の同時ピッ
クアップの確率を向上させて電子部品の実装を効率よく
行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子
部品の実装装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態
の電子部品の実装装置の移載ヘッドの斜視図、図3
(a)は本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
移載ヘッドの正面図、図3(b)は本発明の一実施の形
態の電子部品の実装装置の移載ヘッドの側面図、図4は
本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の吸着ノズ
ルユニットの断面図、図5は本発明の一実施の形態の電
子部品の実装装置の吸着ノズルユニットの部分詳細図、
図6は本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の移
載ヘッドの部分断面図、図7は本発明の一実施の形態の
電子部品の実装装置の移載ヘッドの部分斜視図である。
【0009】まず図1を参照して電子部品の実装装置の
全体構造について説明する。図1において、電子部品の
実装装置1には搬送路2が配設されており、搬送路2は
電子部品が実装される基板3を搬送し位置決めする。搬
送路2の側方には電子部品の供給部4が配設されてお
り、供給部4には多数のパーツフィーダであるテープフ
ィーダ5が並設されている。
【0010】供給部4と搬送路2の上方にはX軸テーブ
ル6、Y軸テーブル7が配設されている。X軸テーブル
6、Y軸テーブル7はそれぞれ送りねじ8X,8Y、駆
動モータMX,MYを備えており、Y軸駆動モータMY
を駆動することにより、X軸テーブル6がY方向へ移動
する。X軸テーブル6には移載ヘッド9が装着されてお
り、移載ヘッド9は供給部4のテープフィーダ5から電
子部品をピックアップし、搬送路2に位置決めされた基
板3上へ移送搭載する。X軸テーブル6、Y軸テーブル
7は、移載ヘッド9を水平移動させる移動手段となって
いる。
【0011】搬送路2と供給部4の間には電子部品認識
用のラインカメラ10が配設されており、供給部4から
電子部品をピックアップした移載ヘッド9がラインカメ
ラ10上を通過する際に、ラインカメラ10は電子部品
を下方から撮像する。そして得られた撮像データを画像
処理することにより、電子部品の認識が行われる。すな
わちラインカメラ10は、移載ヘッド9の吸着ノズルに
保持された状態の電子部品を下方から認識する認識手段
となっている。
【0012】次に図2、図3を参照して移載ヘッド9に
ついて説明する。図2、図3に示すように、移載ヘッド
9は複数の吸着ノズルが一体的に移動する多連型ヘッド
であり、共通の垂直なベース部11に吸着ノズルを昇降
機構および吸引機構とともに一体化した吸着ノズルユニ
ット12を複数並設した構造となっている。本実施の形
態に示す例では、4個の吸着ノズルユニット12をX方
向(テープフィーダ5の並設方向)に直列に配列して成
るノズル列を、Y方向に2列並設した配置となってい
る。
【0013】このような吸着ノズルユニット12の配置
を採用することにより、単一列に複数の吸着ノズルを直
列配置する従来の多連ノズル型の移載ヘッドと比較し
て、移載ヘッドのX方向の長さ寸法を大幅に短縮するこ
とができる。したがって、移載ヘッドのX方向のストロ
ークを短縮して装置スペースを縮小することができる。
また、直列に配置されるノズル数が減少することから、
各ノズル間のピッチ誤差の累積を抑制することができ、
後述するように複数部品の同時ピックアップを行う際の
位置ずれに起因する不具合を減少させることができる。
【0014】図3に示すように、X軸テーブル6のフレ
ーム6aの側面には、ガイドレール13aが水平方向に
配設されており、ガイドレール13aとスライド自在に
嵌合するスライダ13bはベース部11に固着されてい
る。また送りねじ8Xに螺合するナット14はベース部
11に固着されており、X軸駆動モータMXによって送
りねじ8Xを回転駆動することにより、ベース部11は
X方向に水平移動する。これにより、複数の吸着ノズル
ユニット12は一体的に移動する。
【0015】移載ヘッド9の構造について説明する。ベ
ース部11の側面には箱形状の上部フレーム15および
変断面形状の下部フレーム16が固設されている。上部
フレーム15の上面には、吸着ノズルユニット12を構
成するノズル昇降モータ20が垂直に配設されている。
ノズル昇降モータ20の回転は上部フレーム15の下方
に設けられた昇降機構25に伝達され、ここでノズル昇
降モータ20の回転運動が昇降軸部材30の上下動に変
換される。これらのノズル昇降モータ20を制御部39
によって個別に制御することにより、移載ヘッド9の複
数の吸着ノズルを、個別にストローク可変に昇降させる
ことができるようになっている。
【0016】このように複数の吸着ノズルを備えた移載
ヘッド9において、吸着ノズルをストローク可変に個別
に昇降させることにより、移載ヘッド9全体に昇降動作
を行わせる必要がない。したがって、従来の移載ヘッド
9全体を昇降させる機構と比較して、昇降機構の駆動負
荷を軽減できると共に、実装動作における吸着ノズルの
昇降動作を1つの駆動系のみの単一動作にして、全体の
実装タクトタイムを短縮することができる。
【0017】昇降軸部材30には軸回転部32が設けら
れており、下部フレーム16に固設されたノズル回転モ
ータ50によって、無端ベルト51a,51bを介して
軸回転部32に回転が伝達される。これにより、昇降軸
部材30は軸廻りに回転する。昇降軸部材30の下端部
は、スイベル部36を挿通してノズルヘッド37と結合
されており、ノズルヘッド37には反射板38aおよび
吸着部38bを備えた吸着ツール38が着脱自在に装着
される。すなわち、昇降軸部材30の下端部には、吸着
ツール38が装着される。
【0018】スイベル部36は真空吸引装置に接続され
ており、スイベル部36から真空吸引することにより、
吸着ツール38の軸廻りの回転を許容しながら、吸着部
38bの下端部から真空吸引する。そして下端部に電子
部品が当接した状態で真空吸引することにより、吸着ツ
ール38は電子部品を吸着保持する。反射板38aは、
ラインカメラ10による撮像時に、下方から照射される
照明光を反射して、吸着部38bに保持された電子部品
を透過照明する。
【0019】次に図4、図5を参照して吸着ノズルユニ
ット12の構造を説明する。図4において上部フレーム
15の頂板15aにはノズル昇降モータ20の軸孔15
cが設けられており、軸孔15c内にはカップリング部
材21が装着された回転軸20aが挿入されている。ま
た軸孔15cと上部フレーム15の底板15bに設けら
れた軸孔15dには、昇降機構25のハウジング部材2
2が、それぞれベアリング24a,24bを介して軸支
されている。ハウジング部材22の上端部には、図5
(a)に示すようにスリット22aが設けられており、
スリット22aにはカップリング部材21の平歯部21
aが嵌合する。したがって、回転軸21aが回転すると
ハウジング部材22も共に回転する。
【0020】ハウジング部材22には上下に貫通する内
孔22bが設けられており、図5(b)に示すように内
孔22bの下方は、ナット部材26が嵌着される装着孔
22cと連通している。装着孔22c内にナット部材2
6を嵌合させ、カラープレート43を弾性材より成るリ
ング42を介して押さえ部材41で押さえ込むことによ
り、ナット部材26は図5(b)に矢印にて示す段差部
分を挟み込まれ、ハウジング部材22に固定される。
【0021】ナット部材26には内孔22bを挿通する
送りねじ23が螺合しており、送りねじ23の下端部
は、ベアリング28を上下から保持する保持部材27,
29を介して、昇降軸部材30と回転自在に結合されて
いる。したがってノズル昇降モータ20を駆動すること
により、ハウジング部材22に固定されたナット部材2
6が回転する。ノズル昇降モータ20はナット部材26
を回転駆動する駆動手段となっている。これにより送り
ねじ23が上下動し、そしてこの上下動は送りねじ23
と結合された昇降軸部材30に伝達され、送りねじ23
と昇降軸部材30とは共に昇降する。このとき昇降軸部
材30は、ベアリング28によって送りねじ23に対し
ての相対的な回転が許容される。
【0022】昇降軸部材30の外周には、スプリング部
材31が装着されており、スプリング部材31は保持部
材29に当接して上方向への付勢力を伝達する。この付
勢力はさらに保持部材27を介して送りねじ23に伝達
される。これにより、ナット部材26が回転して送りね
じ23を上下動させる際に、送りねじ23はナット部材
26に対して軸方向に押圧されながら上下動し、送りね
じ23のナット部材26との連れ廻りが防止される。す
なわち、スプリング部材31は送りねじ23の連れ廻り
を防止する廻り止め手段となっている。
【0023】下部フレーム16に設けられた軸孔16a
には、図5(c)に示すようにベアリング45a,45
bを介してハウジング部材44が軸支されている。ハウ
ジング部材44には上下に貫通する内孔44aが設けら
れており、内孔44aの下方に設けられた装着孔44b
にはスライドガイド35が嵌着されている。スライドガ
イド35には、昇降軸部材30が回転方向の変位を拘束
されて挿通している。すなわち、ハウジング部材44を
回転することにより、昇降軸部材30も共に回転するよ
うになっている。
【0024】ハウジング部材44の上部は、ノズル回転
モータ50から回転が伝達される軸回転部32となって
いる。軸回転部32には伝動プーリ部33と、アイドラ
プーリ部34が設けられている。伝動プーリ部33はハ
ウジング部材44に固着されたプーリ33aを備えてお
り、プーリ33aに調帯された無端ベルト51aによっ
てハウジング部材44に回転が伝達される。
【0025】これに対し、アイドラプーリ部34に備え
られたプーリ34bは、ベアリング34aを介してハウ
ジング部材44に装着されている。このため、アイドラ
プーリ部34に調帯された無端ベルト51bからはハウ
ジング部材44に回転が伝達されず、単に無端ベルト5
1bをガイドするアイドラとしてのみ機能する。
【0026】ここで、移載ヘッド9におけるノズル列と
各ノズル列の吸着ノズルを回転させるノズル回転モータ
50の配置について説明する。図6、図7に示すように
移載ヘッド9には、X軸テーブル6側、すなわち供給部
4側から順にそれぞれ4個の吸着ノズルより成る第1ノ
ズル列L1、第2ノズル列L2が設けられている。そし
て、供給部4側の第1ノズル列L1と基板3側の第2ノ
ズル列L2との中間位置には、ノズル回転モータ50が
配置されている。ノズル回転モータ50は、これらの各
ノズル列の吸着ノズルをノズル軸廻りに回転させる単一
のθ回転駆動手段となっている。
【0027】ノズル回転モータ50による各吸着ノズル
の回転は、図6、図7に示すように軸回転部32のプー
リ位置に応じて上下2段に調帯された2つの無端ベルト
51a,51bのうちの1つの無端ベルトを介して、各
ノズル列ごとにノズル回転モータ50によって回転駆動
される。すなわち図6(a)に示すように、下段の無端
ベルト51aは第2ノズル列L2の4個の吸着ノズル
を、また図6(b)に示すように上段の無端ベルト51
bは第1ノズル列L1の4個の吸着ノズルをそれぞれ回
転駆動する。上下各段にはテンションプーリ53が設け
られ、ベルト張力を調整できるようになっている。
【0028】ここで各吸着ノズルユニット12の軸回転
部32のタイプについて説明する。図6(c)に示すよ
うに、軸回転部32の伝動プーリ部33、アイドラプー
リ部34の組み合わせにはタイプA〜Dの4種類があ
り、上記各ノズル列L1,L2にはこれらの4種類のタ
イプが組み合わせて配列されている。
【0029】タイプAは、上段にプーリ33aが、下段
にベアリング34aを介してプーリ34bが装着された
ものであり、タイプBは上段にプーリ33aが、下段に
ベアリング34aのみが装着されたものである。またタ
イプC,DはそれぞれタイプB,Aの上段と下段とを入
れ替えた構成となっている。そして第1ノズル列L1、
第2ノズル列L2は、図6に示すように、それぞれ上記
タイプA〜Dを(A,B,B,A)、(D,C,C,
D)の配列で組み合わせたものとなっている。
【0030】このような軸回転部32の構成および配列
を採用することにより、回転駆動対象のノズル列の各軸
に装着された伝動用のプーリ33aに無端ベルト51
a,51bの歯面側を当接させるとともに、他のノズル
列の軸回転部32をガイド用のアイドラとして用いるこ
とが可能となっている。ここで、無端ベルト51a,5
1bの歯面側でガイドする位置にはプーリ34bを、背
面側でガイドする位置にはベアリング34aのみを用い
ている。図6から判るように、上段と下段における伝動
プーリ部やアイドラプーリ部の配列は対称な関係にある
ことから、同一長さの無端ベルト51a,51bを上下
各段に使用することが可能となっており、保守部品の管
理が容易となっている。
【0031】このように、同一のノズル列の複数の吸着
ノズルのノズル軸を一つの無端ベルトで回転駆動するこ
とにより、回転伝達誤差の小さい高精度のθ回転を行う
ことができるとともに、コンパクトな複数ノズル型の移
載ヘッドが実現される。また上記構成において、θ軸回
転手段のノズル回転モータ50を各ノズル列の中間位置
に配置することにより、伝動配置における対称性を確保
するとともに、X軸テーブル6からの移載ヘッド9の張
り出し部分の質量モーメントを極力小さくすることがで
き、駆動時の振動発生を抑制して高速駆動を可能として
いる。
【0032】次に移載ヘッド9における基板認識用のカ
メラ17の配置について説明する。図6に示すように、
移載ヘッド9は一体的に移動するカメラ17を備えてお
り、カメラ17は供給部4側のノズル列、すなわち第1
ノズル列L1と同一直線上に配置されている。X軸テー
ブル6、Y軸テーブル7を駆動することにより、カメラ
17は移載ヘッド9とともに一体的に水平移動し、搬送
路2上に位置決めされた基板3を撮像して基板3の位置
を認識する。カメラ17は基板3を撮像する撮像手段と
なっている。
【0033】この電子部品の実装装置は上記のように構
成されており、以下、この実装装置による電子部品の実
装について説明する。まず最初に、移載ヘッド9には実
装対象の電子部品に応じた吸着ツールが装着される。こ
の装着作業が完了したならば、実装動作が開始される。
まず、図1において移載ヘッド9を供給部4に移動さ
せ、各テープフィーダ5から吸着ツール38によって電
子部品をピックアップする。
【0034】このとき、供給部4におけるテープフィー
ダ5の電子部品ごとの配列が移載ヘッド9における吸着
ツール38の配列と一致している場合には同時吸着が可
能である。この場合には複数の吸着ノズルユニット12
において吸着ツール38の下降が同時に行われ、複数の
電子部品が同時にピックアップされる。これ以外の場合
には、実装シーケンスデータに従って、ピックアップ対
象の電子部品を当該部品に対応した個々の吸着ツールに
よって個別にピックアップする。
【0035】上記電子部品のピックアップにおいて、移
載ヘッド9のX方向の長さ寸法が小さく設定されている
ことから、ピックアップ動作における移載ヘッド9の移
動距離を小さくして実装タクトタイムを短縮することが
できる。また、移載ヘッド9における複数の吸着ノズル
間のピッチ誤差の累積が小さいことから、吸着ノズルと
電子部品の位置ずれに起因するピックアップ不具合の発
生を最小に抑制し、単一列に複数の吸着ノズルを直列配
置する方式の多連ノズル型の移載ヘッドと比較して、同
時ピックアップの確率を向上させることが可能となって
いる。
【0036】このようにして複数の電子部品を保持した
移載ヘッド9は、X軸テーブル6、Y軸テーブル7によ
って基板3の上方へ移動する。この移動の経路において
移載ヘッド9はラインカメラ10の上方を所定の移動速
度で通過する。これにより、移載ヘッド9に保持された
電子部品はラインカメラ10によって下方から撮像さ
れ、この撮像結果を画像処理することにより各電子部品
の認識が行われる。
【0037】そして位置が認識され位置ずれが検出され
た電子部品は、位置ずれを補正した上で基板3上の各実
装点に搭載される。この搭載動作において、保持した電
子部品のピッチ、すなわち吸着ノズルユニット12の配
列ピッチと基板3上の実装点のピッチとが一致している
場合には、これらの電子部品を保持した吸着ツール38
を同時に下降させる。これ以外の場合には、各電子部品
を保持した吸着ツールを実装シーケンスデータに基づい
て順次下降させ、電子部品を各実装点に搭載する。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、電子部品を吸着して保
持する複数の吸着ノズルが所定の基本ピッチでパーツフ
ィーダの並設方向に直列に配列されたノズル列が複数列
設けられた移載ヘッドを用いるようにしたので、実装装
置のコンパクト化を図ることができると共に、複数部品
の同時ピックアップの確率を向上させて電子部品の実装
を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
平面図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
移載ヘッドの斜視図
【図3】(a)本発明の一実施の形態の電子部品の実装
装置の移載ヘッドの正面図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の移
載ヘッドの側面図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
吸着ノズルユニットの断面図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
吸着ノズルユニットの部分詳細図
【図6】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
移載ヘッドの部分断面図
【図7】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の
移載ヘッドの部分斜視図
【符号の説明】 2 搬送路 3 基板 4 供給部 5 テープフィーダ 6 X軸テーブル 7 Y軸テーブル 9 移載ヘッド 10 ラインカメラ 12 吸着ノズルユニット 17 カメラ 20 ノズル昇降モータ 23 送りねじ 25 昇降機構 30 昇降軸部材 32 軸回転部 38 吸着ツール 39 制御部 50 ノズル回転モータ 51a、51b 無端ベルト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品の供給部に複数台並設されたパー
    ツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピックア
    ップして基板に実装する電子部品の実装装置であって、
    前記移載ヘッドに、電子部品を吸着して保持する複数の
    吸着ノズルを所定の基本ピッチで前記パーツフィーダの
    並設方向に直列に配列して成るノズル列が、前記配列方
    向と直交する方向に複数列設けられていることを特徴と
    する電子部品の実装装置。
  2. 【請求項2】電子部品の供給部に複数台並設されたパー
    ツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピックア
    ップして基板に実装する電子部品の実装方法であって、
    電子部品を吸着して保持する複数の吸着ノズルを所定の
    基本ピッチで前記パーツフィーダの並設方向に直列に配
    列して成るノズル列が前記配列方向と直交する方向に複
    数列設けられた移載ヘッドによって、前記パーツフィー
    ダから複数の電子部品を同時にピックアップすることを
    特徴とする電子部品の実装方法。
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