JP2767416B2 - チップ部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣ、抵抗器、コン
デンサ等の小片状をした電子部品（以下、チップ部品と
いう）をプリント基板に装着するチップ部品装着装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】この種の装着装置として、従来、プリン
ト基板が搬送されるコンベア上に作業ステーションを形
成し、この作業ステーションにおいてコンベアと平行な
水平面内をＸＹ方向に高速で移動するヘッド支持部材を
設け、このヘッド支持部材に部品供給部から供給される
チップ部品を吸着して、プリント基板上の所定位置に移
し換える作業ヘッドを設けたものが知られている（例え
ば、特願昭６１−１１８７１９号参照）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる装着
装置による電子部品の装着作業においては、プリント基
板上に広く分散配置された各所には多種類の部品の中か
らそれぞれに適切なものを装着することが必要である。
このために作業ヘッドは、集中的に配置された部品供給
装置から所要のチップ部品を取り上げ、これをプリント
基板の所要の各所に対して移動することが必要となる。
そして、かかる装着作業の作業効率を向上せんとする場
合、作業ヘッドの移動速度を高めることが考えられる
が、同時にそのチップ部品の位置決め精度を所定以上に
維持することも当然必要となる。しかし、このように作
業ヘッドの移動速度を高めて作業効率の向上を図る場合
には、チップ部品の位置決め精度を維持するために、剛
性の高いヘッド支持部材や、作業ヘッドの移動を高速で
行うために大きな出力の駆動モータを使用する必要があ
り、全体構造としてこれらを使用し得るものとする必要
があるから、その結果として装置自体が大型化すること
になる。本発明は、上記の事情に鑑み、大きい出力のモ
ータを用いて作業ヘッドの移動速度を高めるというよう
な手法に頼らなくとも、作業効率を向上することができ
るチップ部品装着装置を提供することを自的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記課題解決のために講
じた手段は、基台上に形成された基板搬送路と、この基
板搬送路の側方に位置する部品供給部と、部品ピックア
ップ用の作業ヘッドを有して、基台の上方にＸ、Ｙ平面
上で移動可能となるように設けられたヘッドユニット
と、このヘッドユニットを駆動する駆動手段とを備え、
基板搬送路上の所定の基板設置区域内にプリント基板を
停止させた状態で上記ヘッドユニットの作業ヘッドによ
り上記部品供給部からチッブ部品をピックアップして、
そのチッブ部品をプリント基板に装着するようにしたチ
ップ部品装着装置を前提として、次の要素（イ）〜
（ハ）によって構成されるものである。 （イ）基板搬送路を跨いで設けた互いに平行な第１、第
２の固定レールと、両端を上記第１、第２の固定レール
に走行可能に案内、支持された第１のヘッド支持部材
と、さらに両端を上記第１、第２の固定レールに走行可
能に案内、支持された第２のヘッド支持部材と、上記第
１のヘッド支持部材を駆動する第１の駆動手段と、上記
第２のヘッド支持部材を駆動する第２の駆動手段とを有
すること、 （ロ）上記第１、第２のヘッド支持部材にはそれぞれ第
１、第２のヘッドユニットが取り付けられていて、各ヘ
ッドユニットは各ヘッド支持部材に沿って移動し、第１
のヘッド支持部材の駆動のための第１の送り装置は上記
第１の固定レールに隣接して配置され、第２のヘッド支
持部材の駆動のための第２の送り装置は上記第２の固定
レールに隣接して配置され、上記各ヘッドユニットを駆
動するための各駆動手段は各ヘッド支持部材に沿って配
置されていること、 （ハ）１つの被ガイド部材によって各ヘッド支持部材の
一端を固定レールに支持させ、２つの被ガイド部材によ
って同ヘッド支持部材の他端を固定レールに支持させ、
２つの被ガイド部材によって支持された他端を各送り装
置に隣接させたこと。 【０００５】 【作 用】この構成によると、上記ヘッドユニットの作
業用ヘッドにより上記部品供給部からピックアップした
部品をプリント基板に装着する作業が繰り返されること
により、プリント基板の所定数個所に部品が装着され
る。この場合、個別に駆動される第１及び第２のヘッド
ユニットを備えていることにより、部品供給部からの部
品の取り出し及びプリント基板への部品の装着が各ヘッ
ドユニットで同時的に、もしくはある程度の時間的ずれ
をもって並行して行われ、プリント基板に対する複数の
チップ部品の装着が効率良く行われる。そして、格別に
出力の大きいモータを用いて作業ヘッドの移動速度を高
速とする必要がなく、装置内で生じる力の大きさが比較
的小さく保たれることにより、基台、送り装置等の剛性
の増強の必要性が軽減される。 【０００６】 【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図において、このチップ部品装着装置１０における
基台１１の上面には、搬送路としてのコンベア１２が水
平に設置されている。そして、このコンベア１２の搬送
路上には、このチップ部品装着装置１０の作業ヘッド１
３がチップ部品の装着作業をなす作業ステーション１４
が形成されている。このコンベア１２上にはその一方側
（図１において右側）からプリント基板１５が搬送さ
れ、このコンベア１２によるプリント基板１５の搬送は
前記作業ステーション１４内の所定位置で一時的に停止
される。そして、作業時にはこの作業ステーション１４
内の所定位置にプリント基板が保持される。この作業ス
テーション１４は矩形状となっており、その長手方向は
前記コンベア１２の移送方向であるＸ軸方向に一致して
いる。そして、この作業ステーション１４のＹ軸方向
（コンベア１２と直交する方向）の両側にそれぞれ、後
に説明する部品供給部１６が、作業ステーション１４の
長辺に沿って配置されている。この作業ステーションの
Ｘ軸方向両側には、それぞれ、Ｙ軸方向支持部材として
第１の固定レール１７と第１の送り装置１８、第２の固
定レール１７と第２の送り装置１８が前記コンベア１２
の上方を跨いで設置されている。この第１、第２の送り
装置１８はボールねじ装置からなり、それぞれ第１、第
２の駆動手段（駆動モータ）１９により歯付きベルト２
０を介してそのねじ軸（送りねじ）２１が回転駆動さ
れ、これによって後述の第１、第２のヘッド支持部材２
２がＹ軸方向へ駆動されるようになる。基台１１の上方
には、それぞれ作業ヘッド１３をＸ軸方向に移動可能に
支持する２つのヘッド支持部材２２が装備されている。
このヘッド支持部材２２は以下のようになっている。す
なわち、ヘッド支持部材２２は直線的に形成されたフレ
ーム２３と、このフレーム２３上に固定されたガイドレ
ール２４と、このガイドレール２４に平行に設置された
送り装置（送りねじ）２５とを有し、このガイドレール
２４には取付け板２６を介して３つの作業ヘッド１３が
垂直方向に向いて支持されている。そして、これらの作
業ヘッド１３は各々の所要のチップ部品のピックアップ
作業時、及びプリント基板上へのプレース作業時には図
示しないＣＰＵの指令信号により昇降して所要の作業を
なすものである。これらの作業ヘッド１３とこれらを昇
降させる機構及び上記取付け板２６によりヘッドユニッ
トが構成され、第１、第２のヘッド支持部材２２に第
１、第２のヘッドユニットＵ１、Ｕ２がそれぞれ支持さ
れている。上記第１、第２のヘッド支持部材２２の一端
側には第１、第２の送り装置１８（なお、第１のヘッド
支持部材の送り装置を第１の送り装置、第２のヘッド支
持部材の送り装置を第２の送り装置という）たるボール
ねじ装置のめねじ部２７が設けられており、これが第
１、第２の固定レール１７に並行に設置された各送りね
じ２１と噛み合って、この各送りねじ２１を第１、第２
の駆動手段（駆動モータ）１９で回転させることによ
り、各ヘッド支持部材２２全体にＹ軸方向への送りが与
えられる。この第１、第２のヘッド支持部材２２に支持
された第１、第２のヘッドユニットＵ１、Ｕ２は、その
取付け板２６がガイドレール２４に支持されると共に、
このガイドレール２４と並行に配置された送りねじ２５
にはこの取付け板２６に固定して設けたボールねじ装置
のめねじ部が噛み合っており、サーボモータ２８による
送りねじ２５の回転によってＸ軸方向に移動可能となっ
ている。したがって、３つづつの作業ヘッド１３を有す
る第１、第２のヘッドユニットＵ１、Ｕ２は、それぞ
れ、ヘッド支持部材２２の固定レール１７方向（Ｙ軸方
向）への移動と、このヘッド支持部材２２上のガイドレ
ール２４方向（Ｘ軸方向）への移動が可能となって、作
業ステーション１４の作業領域内での２次元移動がなさ
れる。一方、基台１１上に設置された部品供給部１６に
は、リールに巻回された供給テープ２９に例えば直方体
形状をなすチップ部品を等間隔に収納した形態で多種類
のチップ部品が備えられており、図示しないがこの供給
テープ２９の繰り出し端には供給テープ２９を間欠的に
送り出すラチェット式の送り機構が組み込まれ、この送
り機構を前記の作業ヘッド１３に設けた突子が押圧する
ことにより、作業ヘッド１３によるチップ部品のピック
アップ作業が可能となっている。なお、図中、３１は吸
着ノズルであり、図示しない真空ポンプに連結されてい
る。また、３２は修正アームで、これら修正アーム３２
を閉動することによって、吸着ノズル３１によって吸着
されたチップ部品の吸着位置の修正を行う。ところで、
第１、第２のヘッド支持部材２２は、対称の姿勢で互い
に並列にＸ軸方向に延びるように配置された状態で、そ
れぞれの両端が第１、第２の固定レール１７に支持さ
れ、それぞれ独立にＹ軸方向に移動可能となっている。
各ヘッド支持部材２２に支持されたヘッドユニットＵ
１、Ｕ２は、ヘッド支持部材２２のＹ軸方向の外側、つ
まり両ヘッド支持部材２２により挾まれる空間に臨む側
とは反対側に配置されている。これらのヘッド支持部材
２２は、２つの送り装置１８により個別に駆動される。
これらの送り装置１８としてのボールねじ装置は、作業
ステーション１４の両側に設置された固定レール１７、
１７の両外側にそれぞれ配置され、これら各ヘッド支持
部材の一端は１つのすべり軸受（被ガイド部材）３３に
よって固定レールに案内、支持され、また各ヘッド支持
部材の他端は２つのすべり軸受（被ガイド部材）３３、
３３によって固定レールに案内、支持され、２つのすべ
り軸受（被ガイド部材）によって支持された他端は各送
り装置に隣接している。そして、これらのヘッド支持部
材２２を高精度に移動し位置決めを行うには、図４に示
すようにこの送りねじ２１と固定レール１７との間隔ａ
を小さくすることは、これらヘッド支持部材２２に加わ
る送り駆動力による曲げモーメントの低減となり好適で
あるからである。また、この送り駆動力に対抗して各ヘ
ッド支持部材２２による位置決め精度を高く維持するた
めには、各固定レール１７に対する各ヘッド支持部材２
２のすべり軸受３３（被ガイド部材）の間隔ｂを大きく
することが好ましい。この実施例の配置によれば、送り
ねじ２１と固定レール１７との間隔を狭小にして、前記
のすべり軸受３３の間隔を大きくしても、同一の一組の
固定レール１７に２本のヘッド支持部材２２を設置して
いることにより、両ヘッド支持部材２２による位置決め
精度を良好に維持することができ、さらに、両ヘッド支
持部材２２の近寄り間隔を小さくすることができ、各ヘ
ッド支持部材２２による作業スペースの拡大が可能であ
る。そして、この実施例のヘッド支持部材２２の送り装
置１８において、そのねじ軸（送りねじ）２１と駆動モ
ータ１９とが歯付ベルト２０を介して連動することとし
ているので、装置のＹ軸方向の寸法の割りに作業ステー
ション１４のＹ軸方向寸法を大きくすることができ、ま
た、固定レール１７に沿ってねじ軸２１を配置する場合
に、駆動モータ１９の外形による制限を回避して近接し
て設置することができるので、装置に要求される全体剛
性を低減することが可能となる。また、前記のように作
業ヘッド１３がヘッド支持部材２２のＹ軸方向の外側に
配置されていると、各ヘッド支持部材２２の作業ヘッド
１３の整備を外側方から行うことができて、整備性を向
上することができる。さらに、このチップ部品装着装置
を自動運転する場合に作業をティーチングする必要があ
るが、このティーチング作業時にその作業位置を見易く
することができる。両ヘッド支持部材２２のＹ軸方向の
移動に対しては、次に説明するように駆動手段（駆動モ
ータ）１９に具備された検出器の発生パルス数を検知し
て両ヘッド支持部材２２間の間隙を２０ｍｓｅｃ毎に監
視するようにして、両ヘッド支持部材２２の衝突、干渉
を回避すべく対応している。したがって、この装着装置
１０の作業ステーション１４における各ヘッドユニット
Ｕ１、Ｕ２の作業領域は図５に示す如く、それぞれのヘ
ッド支持部材２２側に配置された部品供給部１６を専用
すると共に、コンベア１２上で停止したプリント基板１
５上の部分は両ヘッド支持部材２２の共通の作動領域と
して重複している。なお、図５において図示Ａは図１で
手前側として描かれた第１のヘッド支持部材２２により
支持された第１のヘッドユニットＵ１の作業ヘッド１３
の作業領域を示し、図示Ｂは第２のヘッド支持部材２２
により支持された第２のヘッドユニットＵ２の作業ヘッ
ド１３の作業領域を示す。すなわち、第１のヘッドユニ
ットＵ１の作業ヘッド１３は第１のヘッド支持部材側に
設置された部品供給部１６の供給テープ２９からチップ
部品を取り上げてプリント基板１５上の全域を対象とし
てセットし、第２のヘッドユニットＵ２の作業ヘッド１
３は第２のヘッド支持部材側に設置された部品供給部１
６から同様にしてプリント基板１５上の全域を対象とし
てチップ部品をセットするものである。そして、各ヘッ
ドユニットＵ１、Ｕ２による上記の作業が同時的に、も
しくはある程度の時間的ずれをもって並行して行われる
ことにより、１枚のプリント基板に対するチップ部品の
装着が効率良く行われる。次に、上記の２本のヘッド支
持部材２２を互いに衝突、干渉を生じずに移動させるた
め、この実施例は周知の技術により、図示しないＣＰＵ
によって制御され適切な作動がなされるようにプログラ
ミング等がなされている。この実施例では、特に以下の
如きタスクをＣＰＵにより行わせることによって、これ
ら２本のヘッド支持部材２２の衝突、干渉の回避の完全
を期している。以下に、このタスクの作動を図６のフロ
ーチャートに基づいて説明する。なお、このタスクはこ
の装着装置１０の電源の投入と同時に作動を開始するＣ
ＵＰ内のタイマにより、２０ｍｓｅｃ毎に以下のタスク
を繰り返すこととしている。このため、以下に説明する
タスクは、このチップ部品装着装置の運転が手動モード
及び自動モードのいずれによって行われている場合でも
機能しており、装置の運転操作ミスあるいは自動運転プ
ログラムのミスがあってもヘッド支持部材の衝突、干渉
等の発生を防止するようになっている。まず、前記の如
きタイマの指令信号に基づいて、タスクを開始する。 ステップ１ 両ヘッド支持部材２２のＹ軸方向位置（図６において
は、Ｙ１、Ｙ２として表示する）とその変化を検知して
両ヘッド支持部材２２が接近中であるか否かを判断す
る。これは、両ヘッド支持部材２２の駆動モータ１９に
はパルス発生器が設けてあるのでそのエンコーダ部分か
らのパルス数の差を検知してＣＰＵにより所定量との比
較を行えばよい。そして、この判断がＹＥＳであれば、
ステップ２に進み、ＮＯであればこのタスクを終了す
る。 ステップ２ 両ヘッド支持部材２２が接近中であると判断されると、
両ヘッド支持部材２２がそれぞれ滑らかに減速して停止
し得る位置を計算する。 ステップ３ 次いで、ステップ２で計算した両ヘッド支持部材２２の
停止位置間隔を計算する。 ステップ４ そして、ステップ３で得た間隔と予め設定した両ヘッド
支持部材２２の最小間隔（変更可能に設定できるように
することが好ましい）とを比較して、両ヘッド支持部材
２２の衝突、干渉の可能性を予測する。ＹＥＳ（衝突等
の可能性がある場合）にはステップ５に進み、ＮＯ（衝
突等の可能性がない場合）であればこのタスクを終了す
る。 ステップ５ 前記ステップ４により、衝突等の可能性があると判断し
た場合には、両ヘッド支持部材２２、及びこれらヘッド
支持部材２２における各作業ヘッド１３（この実施例で
は取付け板２６で代用することも可能である）の移動に
対して制動し、これらを減速停止して、衝突等の回避を
図りこのタスクを終了する。なお、この場合には、かか
る動作と同時にブザー等により、警報を発するようにし
てもよい。次に、図７により、他の実施例について説明
する。この実施例は、先に説明した実施例と同様に構成
されたものであるが、以下に説明する点についてのみ差
異を有するのでこの差異点についてのみ説明し、その他
の点については先の実施例の該当部分と同一の参照番号
を図上に付与して、詳細な説明を省略する。すなわち、
この実施例においては、固定レール１７に横架したヘッ
ド支持部材２２に支持されるヘッドユニットＵ１、Ｕ２
が、先に説明した実施例とは逆側（他方のヘッド支持部
材２２に面する側）に設置されており、このためにヘッ
ド支持部材２２に設ける送り装置２５もまた同様に先の
実施例とは逆側に配置されている。これは、作業ヘッド
１３をヘッド支持部材２２に対してかかる向きに設置す
ることによって、両方のヘッド支持部材に設置された作
業ヘッド間の停止距離を小さくすることができ、他方の
ヘッド支持部材を移動しなくとも作業ヘッドがチップ部
品を設置することができる作業領域を拡大して作業効率
を向上させるためである。 【０００７】 【効 果】以上述べたように、この発明は、基台上に形
成された基板搬送路上の所定の基板設置区域内にプリン
ト基板を停止させた状態で、移動可能なヘッドユニット
の作業ヘッドにより、部品供給部からチップ部品をピッ
クアップしてプリント基板に装着するようにしたものに
おいて、互いに独立して移動可能で、個別に駆動される
第１及び第２のヘッドユニットを設け、上記基板設置区
域内に位置する上記プリント基板に対して、上記各ヘッ
ドユニットによる部品装着作業を行うことができる。し
たがって、格別に出力の大きなモータを用いて作業ヘッ
ドの移動速度を高速とせずとも、１枚のプリント基板に
対する部品装着作業の作業効率を向上することができ
る。また、このように格別に出力の大きいモータを用い
ずとも作業効率が向上するから、装置内で生じる力を比
較的小さいものとしておくことができ、また駆動モータ
によるヘッド支持部材への駆動トルクの作用が抑制され
ているために、基台、送り装置等の大型化が抑制され、
上記チップ部品装着装置が比較的小型でありながら、そ
の作業効率を著しく向上させることができる。また、送
り装置と固定レールとを隣接させ、１つのすべり軸受に
よって各ヘッド支持部材の一端を固定レールに支持さ
せ、２つのすべり軸受によって各ヘッド支持部材の他端
を固定レールに支持させ、２つのすべり軸受によって支
持された他端を各送り装置に隣接させたことによって、
各ヘッド支持部材に加わる送り駆動力による曲げモーメ
ントが低減され、このためにヘッド支持部材の固定レー
ルに沿っての起動、停止動作が円滑であり、その停止位
置の位置決め精度を一層高くすることができる。さら
に、本発明のチップ部品装着装置においては、第１、第
２のヘッド支持部材に対する案内、支持機構、駆動機構
が基板搬送路の走行方向に対して対称になるので、同じ
ものを左右反転させた状態で組付けて第１、第２のヘッ
ド支持部材及びこれらに対する案内、支持機構、駆動機
構を構成することができ、したがって、その部品が共通
化され、製造コストが著しく低減される。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の実施例に関するもので、 【図１】チップ部品装着装置のカバーを外した平面図で
ある。 【図２】その正面図である。 【図３】その側面図である。 【図４】ヘッド支持部材の駆動系の平面視の説明図であ
る。 【図５】作業ステーションにおける両ヘッド支持部材の
作業領域説明図である。 【図６】このチップ部品装着装置のヘッド支持部材の衝
突等の回避タスクのフローチャートである。 【図７】他の実施例の図１相当図面である。 【符号の説明】 １０・・・チップ部品装着装置 １１・・・基台 １３・・・作業ヘッド １４・・・作業ステーション １７・・・固定レール（第１の固定レール、第２の固定
レール） １８・・・送り装置（第１の送り装置、第２の送り装
置） １９・・・駆動モータ（第１の駆動手段、第２の駆動手
段） ２２・・・ヘッド支持部材（第１のヘッド支持部材、第
２のヘッド支持部材） ２４・・・ガイドレール ２５・・・送り装置 ３３・・・被ガイド部材（すべり軸受） Ｕ_１・・・第１のヘッドユニット Ｕ_２・・・第２のヘッドユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．基台上に形成された基板搬送路と、この基板搬送路
   の側方に位置する部品供給部と、部品ピックアップ用の
   作業ヘッドを有して、基台の上方にＸ、Ｙ平面上で移動
   可能となるように設けられたヘッドユニットと、このヘ
   ッドユニットを駆動する駆動手段とを備え、基板搬送路
   上の所定の基板設置区域内にプリント基板を停止させた
   状態で上記ヘッドユニットの作業ヘッドにより上記部品
   供給部からチッブ部品をピックアップして、そのチップ
   部品をプリント基板に装着するようにしたチップ部品装
   着装置において、 基板搬送路を跨いで設けた互いに平行な第１、第２の固
   定レールと、両端を上記第１、第２の固定レールに走行
   可能に案内、支持された第１のヘッド支持部材と、さら
   に両端を上記第１、第２の固定レールに走行可能に案
   内、支持された第２のヘッド支持部材と、上記第１のヘ
   ッド支持部材を駆動する第１の駆動手段と、上記第２の
   ヘッド支持部材を駆動する第２の駆動手段とを有し、 上記第１、第２のヘッド支持部材にはそれぞれ第１、第
   ２のヘッドユニットが取り付けられていて、各ヘッドユ
   ニットは各ヘッド支持部材に沿って移動し、第１のヘッ
   ド支持部材の駆動のための第１の送り装置は上記第１の
   固定レールに隣接して配置され、第２のヘッド支持部材
   の駆動のための第２の送り装置は上記第２の固定レール
   に隣接して配置され、上記各ヘッドユニットを駆動する
   ための各駆動手段は各ヘッド支持部材に沿って配置さ
   れ、 １つの被ガイド部材によって各ヘッド支持部材の一端を
   固定レールに支持させ、２つの被ガイド部材によって同
   ヘッド支持部材の他端を固定レールに支持させ、２つの
   被ガイド部材によって支持された他端を各送り装置に隣
   接させたことを特徴とするチップ部品装着装置。