(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を収納したトレイが収納されるトレイ収納部と、
部品が取り出されて空になったトレイが回収されるトレイ回収部と、
トレイを保持可能な複数のトレイ保持部を有するトレイ保持ステージと、
前記トレイ保持ステージに保持されたトレイ上の部品を基板に実装する部品実装手段と、
前記トレイ収納部に収納されたトレイが供給されるトレイ供給位置と、前記部品実装手段に部品を供給する部品供給位置と、空のトレイが前記トレイ回収部に回収されるトレイ回収位置に前記トレイ保持ステージを移動させるトレイ保持ステージ移動手段とを備えた部品実装装置において、
前記複数のトレイ保持部のうち一のトレイ保持部に保持された空のトレイを前記トレイ回収部に回収させ、当該一のトレイ保持部に前記トレイ収納部からトレイを新たに供給することにより前記トレイ保持ステージ上のトレイを交換するトレイ交換方法であって、
部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで前記一のトレイ保持部に保持された空のトレイをトレイ回収部に回収させるトレイ回収工程と、
前記一のトレイ保持部にトレイが保持されていない状態で他のトレイ保持部に保持されたトレイから部品を取り出して基板に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングで前記トレイ収納部に収納されたトレイを前記一のトレイ保持部に供給するトレイ供給工程を含むことを特徴とするトレイ交換方法。
【請求項２】
前記第１の非実装タイミング及び前記第２の非実装タイミングは、基板を前記部品実装装置内に搬入する基板搬入動作時、及び／又は部品が実装された基板を実装作業位置から搬出する基板搬出動作時であることを特徴とする請求項１記載のトレイ交換方法。
【請求項３】
部品を収納したトレイが収納されるトレイ収納部と、
部品が取り出されて空になったトレイが回収されるトレイ回収部と、
トレイを保持可能な複数のトレイ保持部を有するトレイ保持ステージと、
前記トレイ保持ステージに保持されたトレイ上の部品を基板に実装する部品実装手段と、
前記トレイ収納部に収納されたトレイが供給されるトレイ供給位置と、前記部品実装手段に部品を供給する部品供給位置と、空のトレイが前記トレイ回収部に回収されるトレイ回収位置に前記トレイ保持ステージを移動させるトレイ保持ステージ移動手段と、
前記複数のトレイ保持部のうち一のトレイ保持部に保持された空のトレイを前記トレイ回収部に回収させ、当該一のトレイ保持部に前記トレイ収納部からトレイを新たに供給することにより前記トレイ保持ステージ上のトレイを交換するトレイ交換制御手段とを備えた部品実装装置であって、
前記トレイ交換制御手段は、部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで前記一のトレイ保持部に保持された空のトレイをトレイ回収部に回収させ、前記一のトレイ保持部にトレイが保持されていない状態で他のトレイ保持部に保持されたトレイから部品を取り出して基板に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングで前記トレイ収納部に収納されたトレイを前記一のトレイ保持部に供給することを特徴とする部品実装装置。
【請求項４】
基板を前記部品実装装置内に搬入する基板搬入手段と、搬入された基板を部品の実装が行われる実装作業位置に位置決めする基板位置決め手段と、前記実装作業位置から退避した部品実装後の基板を搬出する基板搬出手段とをさらに備え、
前記第１の非実装タイミング及び前記第２の非実装タイミングは、前記基板搬入手段によって基板を前記部品実装装置内に搬入する基板搬入動作時、及び／又は部品が実装された基板を前記基板位置決め手段及び前記基板搬出手段によって前記実装作業位置から搬出する基板搬出動作時であることを特徴とする請求項３に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレイに収納された部品を基板に実装する部品実装装置において、トレイ保持ステージに保持された空のトレイを回収して新たにトレイを供給するトレイ交換方法及び部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等の基板に部品を実装する部品実装装置においては、ピックアップヘッド等によって部品が取り出される部品供給位置に部品を収納したトレイを供給する供給装置が配設される。供給装置としては、複数のトレイを段積みして収納したトレイ収納部から１個のトレイをステージに供給して部品取出位置まで移動させる形態のものが知られている。この種の供給装置においては、ステージ上のトレイから部品が全て取り出されたとき、ステージをトレイ回収部まで移動させて空となったトレイを回収した後、トレイ収納部から１個のトレイをステージ上に新たに供給するトレイ交換が実行される。
【０００３】
近年、生産性向上の観点からトレイ収納部、トレイ回収部及び２個のトレイを同時に保持可能なステージを備えた供給装置を２基配設した部品実装装置が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１に示す例では、一方の供給装置のステージを部品供給位置に移動させ、このステージに保持された２個のトレイから部品を取り出して基板に実装する。２個のトレイが空となった場合、一方の供給装置のステージを部品供給位置から退避させるとともに他方の供給装置のステージを部品供給位置に移動させる。そして、他方の供給装置のステージに保持された２個のトレイを対象とした実装作業が行われている間に一方の供給装置にてトレイ交換を行い、所定の位置で待機する。これにより、トレイ交換に起因する実装作業の中断を防止して生産性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２４３６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の方法は一方の供給装置と他方の供給装置との間で異なる部品を供給する場合に用いることができない。そのため、ステージ上の２個のトレイが空となったとき、実装作業が中断しないよう速やかにトレイ交換を行ってステージを部品供給位置に戻す必要がある。しかしながら、トレイ交換はステージを部品供給位置、トレイ回収部及びトレイ収納部との間で移動させる必要があるため一定の時間を要する。そのため、トレイ交換のための待ち時間が発生して実装作業が中断し、生産性が低下するという事態が生じていた。
【０００６】
また、ステージに保持された２個のトレイのうち１個のトレイが空となった時点でトレイ交換を行うことも考えられるが、前述のとおりトレイ交換には一定の時間を要するため、１個のトレイを交換する場合でもそのための待ち時間が発生して実装作業が中断するという問題を解消することはできなかった。
【０００７】
そこで本発明は、部品の実装作業を中断させることなくトレイ保持ステージ上のトレイを交換することができるトレイ交換方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のトレイ交換方法は、部品を収納したトレイが収納されるトレイ収納部と、部品が取り出されて空になったトレイが回収されるトレイ回収部と、トレイを保持可能な複数のトレイ保持部を有するトレイ保持ステージと、前記トレイ保持ステージに保持されたトレイ上の部品を基板に実装する部品実装手段と、前記トレイ収納部に収納されたトレイが供給されるトレイ供給位置と、前記部品実装手段に部品を供給する部品供給位置と、空のトレイが前記トレイ回収部に回収されるトレイ回収位置に前記トレイ保持ステージを移動させるトレイ保持ステージ移動手段とを備えた部品実装装置において、前記複数のトレイ保持部のうち一のトレイ保持部に保持された空のトレイを前記トレイ回収部に回収させ、当該一のトレイ保持部に前記トレイ収納部からトレイを新たに供給することにより前記トレイ保持ステージ上のトレイを交換するトレイ交換方法であって、部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで前記一のトレイ保持部に保持された空のトレイをトレイ回収部に回収させるトレイ回収工程と、前記一のトレイ保持部にトレイが保持されていない状態で他のトレイ保持部に保持されたトレイから部品を取り出して基板に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングで前記トレイ収納部に収納されたトレイを前記一のトレイ保持部に供給するトレイ供給工程を含む。
【０００９】
本発明の部品実装装置は、部品を収納したトレイが収納されるトレイ収納部と、部品が取り出されて空になったトレイが回収されるトレイ回収部と、トレイを保持可能な複数のトレイ保持部を有するトレイ保持ステージと、前記トレイ保持ステージに保持されたトレイ上の部品を基板に実装する部品実装手段と、前記トレイ収納部に収納されたトレイが供給されるトレイ供給位置と、前記部品実装手段に部品を供給する部品供給位置と、空のトレイが前記トレイ回収部に回収されるトレイ回収位置に前記トレイ保持ステージを移動させるトレイ保持ステージ移動手段と、前記複数のトレイ保持部のうち一のトレイ保持部に保持された空のトレイを前記トレイ回収部に回収させ、当該一のトレイ保持部に前記トレイ収納部からトレイを新たに供給することにより前記トレイ保持ステージ上のトレイを交換するトレイ交換制御手段とを備えた部品実装装置であって、前記トレイ交換制御手段は、部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで前記一のトレイ保持部に保持された空のトレイをトレイ回収部に回収させ、前記一のトレイ保持部にトレイが保持されていない状態で他のトレイ保持部に保持されたトレイから部品を取り出して基板に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングで前記トレイ収納部に収納されたトレイを前記一のトレイ保持部に供給する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで一のトレイ保持部に保持された空のトレイをトレイ回収部に回収させ、一のトレイ保持部にトレイが保持されていない状態で他のトレイ保持部に保持されたトレイから部品を取り出して基板に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングでトレイ収納部に収納されたトレイを一のトレイ保持部に供給するので、部品の実装作業を中断させることなくトレイ保持ステージ上のトレイを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における部品実装装置の斜視図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における部品実装装置の平面図（ｂ）本発明の実施の形態１における部品実装装置の側面図
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の実施の形態１におけるトレイ収納部でのトレイ供給動作の説明図
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の実施の形態１におけるトレイ回収部でのトレイ回収動作の説明図
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の実施の形態１における部品実装動作の説明図
【図６】本発明の実施の形態１における部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１におけるトレイ交換の動作を示すフローチャート図
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の実施の形態１におけるトレイ交換の説明図
【図９】（ａ）（ｂ）本発明の実施の形態１におけるトレイ交換の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
まず図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態１における部品実装装置について説明する。部品実装装置１は、液晶パネル等の基板２にベアＩＣ等の電子部品３（以下、単に「部品」と称する）を実装する機能を有しており、基台４ａ上に第１の部品供給部５Ａ及び第２の部品供給部５Ｂを備えるとともに、基台４ｂ上に基板搬入部６、基板搬出部７、基板位置決め部８及び部品実装部９を備えている。基板２は一の長辺側及び端辺側の縁部に沿って複数の部品実装位置２ａ（図２（ａ））が設定されており、この部品実装位置２ａに部品３が実装される。
【００１３】
第１の部品供給部５Ａ及び第２の部品供給部５Ｂは、トレイ１０に収納された部品３を部品実装部９に供給するものであり、基板２の搬送方向であるＸ方向に並列した状態で配設されている。トレイ１０には複数の凹部が格子状に形成されており、この凹部に基板２との接合部であるバンプが形成された実装面を上向きにした姿勢で部品３が収納されている。各部品供給部は同一構造である。
【００１４】
図１及び図２において、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂは部品３を収納した複数のトレイ１０が段積みして収納されるトレイストッカ１１を備えている。図３（ａ）において、トレイ１０の外縁部には上面の高さが異なる段部１０ａが形成されており、トレイ１０を段積みした状態ではこの段部１０ａを介して所定幅ΔＨの隙間が形成される。
【００１５】
正面視してトレイストッカ１１の両側下方には、Ｌ字状の一対のトレイチャック１２がＸ方向に移動自在に設けられている。第１のモータ１２ａ（図６）を駆動させることにより、一対のトレイチャック１２は互いに接近する方向と離れる方向に同期して移動する。両者を接近させた状態では、水平方向に伸びた水平部１２ｂにより最下段に位置するトレイ１０の両側を下方から支持する。また両者を離れる方向に移動させた状態では、最下段のトレイ１０の下方から外れてその支持が解除される。トレイストッカ１１及びトレイチャック１２は、部品３を収納したトレイ１０が収納されるトレイ収納部となっている。
【００１６】
図１及び図２において、トレイストッカ１１に対してＸ方向に隣接する位置には、部品３が取り出されて空になったトレイ１０が収納される空トレイストッカ１３が配設されている。図４（ａ）において、正面視して空トレイストッカ１３の両側の下方の位置には、先に説明したトレイチャック１２と同一構造のＬ字状の一対のトレイチャック１４が第２のモータ１４ａ（図６）の駆動によってＸ方向に移動可能に設けられている。空トレイストッカ１３及びトレイチャック１４は、部品３が取り出されて空になったトレイ１０が回収されるトレイ回収部となっている。
【００１７】
図１及び図２において、トレイストッカ１１及び空トレイストッカ１３の背面側（紙面左側）の下方には、Ｘ方向に伸びたＸ軸移動テーブル１５Ｘが配設されており、このＸ軸移動テーブル１５Ｘには、Ｘ方向と水平面内において直交するＹ方向に伸びたＹ軸移動テーブル１５ＹがＸ方向に移動自在に取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル１５Ｙには、平板状のトレイ保持ステージ１６がＹ方向に移動自在に装着されており、各移動テーブルを駆動することによりトレイ保持ステージ１６はＸＹ方向に水平移動することができる。Ｘ軸移動テーブル１５Ｘ及びＹ軸移動テーブル１５Ｙは、トレイ保持ステージ移動機構１５を構成する。
【００１８】
トレイ保持ステージ１６は回転機構１７（図６）と接続されており、この回転機構１７を駆動させることにより中心部を上下に貫通する回転軸１７ａ（図２（ａ））を軸心として水平回転する。また図１及び図２（ｂ）において、トレイ保持ステージ１６の上面には２基のトレイ保持テーブル昇降機構１８が設けられており、上方に突出した各ロッド１８ａの上端にはトレイ１０を保持可能な第１のトレイ保持部としての第１のトレイ保持テーブル１９Ａ、第２のトレイ保持部としての第２のトレイ保持テーブル１９Ｂがそれぞれ結合している。トレイ保持テーブル昇降機構１８を駆動させることによりロッド１８ａは上下に突没し、これにより第１のトレイ保持テーブル１９Ａ、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂは個別に昇降（Ｚ方向に移動）可能となっている。このように、トレイ保持ステージ１６は複数のトレイ保持部を有している。
【００１９】
次に図３を参照して、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂにトレイ１０を供給するトレイ供給動作について説明する。ここでは第１のトレイ保持テーブル１９Ａに限定して説明する。まず図３（ａ）に示すように、トレイ保持ステージ１６を移動させて第１のトレイ保持テーブル１９Ａをトレイストッカ１１の下方に位置合わせする。次いで第１のトレイ保持テーブル１９Ａを上昇させて（矢印ａ）、最下段のトレイ１０の下面に当接させる。次いで図３（ｂ）に示すように、一対のトレイチャック１２を互いに離れる方向に移動させ（矢印ｂ１，ｂ２）、トレイ１０の支持を解除するとともに第１のトレイ保持テーブル１９Ａを１トレイ分だけ下降させる（矢印ｃ）。
【００２０】
次いで図３（ｃ）に示すように、一対のトレイチャック１２を互いに接近させ（矢印ｄ１，ｄ２）、隙間ΔＨに水平部１２ｂを挿入する。これにより、最下段のトレイ１０よりも一段上のトレイ１０が下方から支持される。次いで図３（ｄ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａを下降させる（矢印ｅ）。これにより、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上に１個のトレイ１０が供給される。このようにトレイ収納部の下方は、トレイ１０が供給されるトレイ供給位置Ｐ１（図２（ａ））となっており、トレイ保持ステージ１６はこのトレイ供給位置Ｐ１に移動可能となっている。
【００２１】
次に図４を参照して、第１のトレイ保持テーブル１９Ａに保持された空のトレイ１０を回収するトレイ回収動作について説明する。まず図４（ａ）に示すように、トレイ保持ステージ１６を移動させて第１のトレイ保持テーブル１９Ａを空トレイストッカ１３の下方に位置合わせする。次いで第１のトレイ保持テーブル１９Ａを上昇させることにより（矢印ｆ）、既に回収されている最下段のトレイ１０の下面に自身が保持するトレイ１０を当接させる。空トレイストッカ１３に空のトレイ１０が存在しない場合、トレイチャック１４にのみ第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上のトレイ１０が下方から当接する。
【００２２】
次いで図４（ｂ）に示すように、一対のトレイチャック１４を互いに離れる方向に移動させるとともに（矢印ｇ１，ｇ２）、第１のトレイ保持テーブル１９Ａを１トレイ分だけ上昇させる（矢印ｈ）。次いで図４（ｃ）に示すように、一対のトレイチャック１４を互いに接近させ（矢印ｉ１，ｉ２）、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上のトレイ１０を水平部１４ｂにより下方から支持する。次いで図４（ｄ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａを下降させる（矢印ｊ）。これにより、第１のトレイ保持テーブル１９Ａに保持された空のトレイ１０を空トレイストッカ１３に回収させることができる。第２のトレイ保持テーブル１９Ｂも同様である。このようにトレイ回収部の下方は、空のトレイ１０が回収されるトレイ回収位置Ｐ２（図２（ａ））となっており、トレイ保持ステージ１６はこのトレイ回収位置Ｐ２に移動可能となっている。またトレイ保持ステージ移動機構１５は、トレイ供給位置Ｐ１とトレイ回収位置Ｐ２にトレイ保持ステージ１６を移動させるトレイ保持ステージ移動手段となっている。
【００２３】
上述したトレイ回収動作とトレイ供給動作を、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ又は第２のトレイ保持テーブル１９Ｂの何れかのトレイ保持テーブル上で行うことによりトレイ１０が交換される。すなわちトレイ保持ステージ１６上でのトレイ交換は、複数のトレイ保持部のうち一のトレイ保持部に保持された空のトレイ１０をトレイ回収部に回収させ、当該一のトレイ保持部にトレイ収納部からトレイ１０を新たに供給することにより実現される。
【００２４】
図１及び図２において、基板搬入部６と基板搬出部７は、基台４ｂ上の後方側（紙面左側）の領域においてＸ方向に並列した状態で配設されている。基板搬入部６は、Ｘ方向に伸びる一対の搬入路２０ａを含む基板搬入機構２０を備えており、各搬入路２０ａには搬入テーブル２１がＸ方向に移動自在に設けられている。上流側の装置から搬出された基板２は搬入テーブル２１に受け渡され、基板搬入機構２０を駆動させることにより装置内に搬入される。
【００２５】
基板搬出部７は、Ｘ方向に伸びる一対の搬出路２２ａを含む基板搬出機構２２を備えており、各搬出路２２ａには搬出テーブル２３がＸ方向に移動自在に設けられている。部品３が実装された基板２は搬出テーブル２３に受け渡され、基板搬出機構２２を駆動させることにより下流側の装置に搬出される。
【００２６】
基板位置決め部８は、基板搬入部６と基板搬出部７の間の領域に配設されており、Ｘ軸移動テーブル２４Ｘ及びＹ軸移動テーブル２４Ｙから成る直動機構を備えている。Ｙ軸移動テーブル２４Ｙは、Ｘ軸移動テーブル２４Ｘに対してＸ方向に移動自在に取り付けられている。図２（ｂ）において、Ｙ軸移動テーブル２４Ｙには基板保持テーブル昇降機構２５がＹ方向に移動自在に取り付けられており、上方に突出したロッド２５ａの上端には基板２を保持可能な基板保持テーブル２６が結合している。Ｘ軸移動テーブル２４Ｘ及びＹ軸移動テーブル２４Ｙを駆動することにより、基板保持テーブル２６はＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸移動テーブル２４Ｘ及びＹ軸移動テーブル２４Ｙは、基板保持テーブル移動機構２４を構成する。また、基板保持テーブル昇降機構２５を駆動することによりロッド２５ａは突没し、これにより基板保持テーブル２６は昇降する。また、基板保持テーブル２６は回転機構（図示省略）を介して水平回転が可能となっている。
【００２７】
図１及び図２において、Ｘ軸移動テーブル２４Ｘ及びＹ軸移動テーブル２４Ｙの配設位置よりも前方側（紙面右側）の領域には、門型のフレーム部材の略中央部分を切り抜き抜いた箇所に透明な下受部材２７ａ（図１）を装着して成るバックアップステージ２７が設けられている。バックアップステージ２７は、部品実装位置２ａが設定された基板２の一の縁部を下方から支持する。また、下受部材２７ａの下方には撮像視野を上方に向けた第１のカメラ２８が備えられており、下受部材２７ａを介して上方に位置する対象物を撮像する。
【００２８】
図１及び図２において、部品実装部９は第１の部品供給部５Ａ又は第２の部品供給部５Ｂから供給された部品３を基板２に実装するものであり、反転ヘッド２９及び実装ヘッド３３を備えている。反転ヘッド２９は部品３を吸着可能な吸着ノズル２９ａを有しており、Ｘ方向に伸びた回転軸２９ｂ（図２（ｂ））を軸心としてプレート部材３０に対して上下に反転自在に装着されている。反転ヘッド２９は反転機構２９ｃ（図６）を駆動させることによって反転し、これにより反転ヘッド２９を吸着ノズル２９ａの吸着面を下方に向けた部品取出姿勢（図５（ａ））と、吸着面を上方に向けた部品受渡姿勢（図５（ｂ））に変換させることができる。
【００２９】
プレート部材３０はＹ軸移動テーブル３１Ｙに対してＹ方向に移動自在に設けられており、またＹ軸移動テーブル３１ＹはＸ軸移動テーブル３１Ｘに対してＸ方向に移動自在に設けられている。Ｘ軸移動テーブル３１Ｘ及びＹ軸移動テーブル３１Ｙは反転ヘッド移動機構３１を構成しており、各移動テーブルを駆動させることにより反転ヘッド２９はＸＹ方向に水平移動する。また、反転ヘッド２９の上方には撮像視野を下方に向けた第２のカメラ３２が配設されており、下方に位置合わせされたトレイ１０内の部品３を撮像する。
【００３０】
実装ヘッド３３は部品３を吸着可能な吸着ノズル３３ａを有しており、実装ヘッド３３に内蔵されたノズル昇降機構３３ｂ（図６）を駆動させることにより吸着ノズル３３ａは昇降する。実装ヘッド３３はプレート部材３４を介してＹ軸移動テーブル３５ＹにＹ方向に移動自在に取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル３５Ｙを駆動させることにより、実装ヘッド３３は反転ヘッド２９及びバックアップステージ２７の上方をＹ方向に水平移動する。
【００３１】
次に図５を参照して、基板２に部品３を実装するための一連の動作について説明する。まず図５（ａ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ又は第２のトレイ保持テーブル１９Ｂに保持されたトレイ１０の上方を反転ヘッド２９が移動可能な位置までトレイ保持ステージ１６を移動させる。次いで反転ヘッド２９をトレイ１０の上方に移動させ、部品取出姿勢で所望の部品３を取り出す。ここでの部品３の取り出しは、第２のカメラ３２によってトレイ１０内の部品３を撮像し、取得した画像データに基づいて部品３の位置を認識したうえでなされる。
【００３２】
このように、反転ヘッド２９の下方であって当該反転ヘッド２９の移動領域内の所定の位置は、トレイ１０に収納された部品３を反転ヘッド２９に供給する部品供給位置Ｐ３（図２（ａ））となっており、トレイ保持ステージ１６はトレイ保持ステージ移動手段を介してこの部品供給位置Ｐ３に移動可能となっている。なお、部品供給位置Ｐ３は少なくとも第１のトレイ保持テーブル１９Ａ又は第２のトレイ保持テーブル１９Ｂの何れかに保持されたトレイ１０の上方を反転ヘッド２９が移動可能な位置であればよい。
【００３３】
次いで図５（ｂ）に示すように、反転ヘッド２９を反転させて部品受渡姿勢に変換し（矢印ｋ）、吸着ノズル２９ａに保持された部品３を第２のカメラ３２に向ける。かかる状態で第２のカメラ３２により部品３を撮像し、取得した撮像データを認識処理することにより部品３の位置を認識する。次いで、反転ヘッド２９を部品受渡姿勢のまま実装ヘッド３３の移動領域内の下方まで移動させる（矢印ｌ）。そして、認識した部品３の位置に基づいて実装ヘッド３３を反転ヘッド２９の上方にて位置合わせする。これにより、実装ヘッド３３の吸着ノズル３３ａと反転ヘッド２９の吸着ノズル２９ａは、部品３を挟んで互いの吸着面を対面させた状態となる。
【００３４】
かかる状態で実装ヘッド３３の吸着ノズル３３ａを昇降させ（矢印ｍ）、部品３を反転ヘッド２９から実装ヘッド３３に受け渡す。次いで図５（ｃ）に示すように、実装ヘッド３３を下受部材２７ａ（バックアップステージ２７）の上方に位置合わせする（矢印ｎ）。次いで第１のカメラ２８によって吸着ノズル３３ａに保持された部品３を撮像し、取得した画像データに基づいて部品３の位置を認識するとともに不良部品であるかの判定を行う。部品３が位置ずれの許容範囲を超えて吸着ノズル３３ａに保持されている場合や不良部品である場合には、部品３を破棄ボックス（図示省略）に投棄し、反転ヘッド２９によりトレイ１０から新たに部品３を取り出すリトライ動作を実行する。
【００３５】
その一方、吸着ノズル３３ａに保持された部品３が実装可能なものである場合には、予め基板保持テーブル２６に保持された状態で待機位置Ｐ４（図２（ａ））で待機している基板２の位置合わせを行う。すなわち図５（ｄ）に示すように、部品実装位置２ａが設定された一の縁部がバックアップステージ２７に下受されるよう基板２を位置合わせし（矢印ｏ）、当該部品実装位置２ａと吸着ノズル３３ａに保持された部品３を上下方向において一致させる。ここでの位置合わせは、第１のカメラ２８で基板２を撮像し、取得した画像データを認識処理することによってなされる。基板２の位置合わせ後、吸着ノズル３３ａを下降させ（矢印ｐ）、部品３の実装面を部品実装位置２ａに押圧する。これにより、基板２に部品３が実装される。
【００３６】
以上のように、基板２の一の縁部がバックアップステージ２７により下受されるよう基板２を位置決めした位置は、部品３の実装が行われる実装作業位置Ｐ５（図２（ａ））となっている。また反転ヘッド２９及び実装ヘッド３３は、トレイ保持ステージ１６に保持されたトレイ１０上の部品３を基板２に実装する部品実装手段となっている。
【００３７】
部品実装後の基板２は実装作業位置Ｐ５から退避し、基板保持テーブル２６から搬出テーブル２３に受け渡されて部品実装装置１から下流側の装置へと搬出される。基板２を搬出後、基板保持テーブル２６は搬入テーブル２１と隣接する位置まで移動し、当該位置で搬入テーブル２１から基板２を受け取った後に待機位置Ｐ４まで移動する。
【００３８】
以上のように、基板搬入部６は基板２を部品実装装置１内に搬入する基板搬入手段となっており、基板位置決め部８は搬入された基板２を部品３の実装が行われる実装作業位置Ｐ５に位置決めする基板位置決め手段となっている。また、基板搬出部７は実装作業位置Ｐ５から退避した部品実装後の基板２を部品実装装置１の外へ搬出する基板搬出手段となっている。
【００３９】
次に図６を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１に備えられた制御部４０は、基板搬送位置決め制御部４１、実装制御部４２、部品供給制御部４３、撮像制御部４４、認識処理部４５、部品残数カウント部４６、基板搬送タイミング検出部４７を備えている。この制御部４０には第１のモータ１２ａ、第２のモータ１４ａ、トレイ保持ステージ移動機構１５、回転機構１７、トレイ保持テーブル昇降機構１８、基板搬入機構２０、基板搬出機構２２、基板保持テーブル移動機構２４、基板保持テーブル昇降機構２５、第１のカメラ２８、反転機構２９ｃ、反転ヘッド移動機構３１、第２のカメラ３２、ノズル昇降機構３３ｂ及びＹ軸移動テーブル３５Ｙが接続されている。
【００４０】
基板搬送位置決め制御部４１は基板搬入機構２０、基板搬出機構２２、基板保持テーブル移動機構２４及び基板保持テ−ブル昇降機構２５を制御することにより、基板２を部品実装装置１内に搬入する基板搬入動作、搬入された基板２を実装作業位置Ｐ５に位置決めする基板位置決め動作を実行する。また、部品実装後の基板２を実装作業位置Ｐ５から退避させて部品実装装置１の外へ搬出する基板搬出動作を実行する。本実施の形態では、基板２の搬入と搬出を総じて「搬送」と称する。
【００４１】
実装制御部４２は反転機構２９ｃ、反転ヘッド移動機構３１、ノズル昇降機構３３ｂ及びＹ軸移動テーブル３５Ｙを制御することにより、反転ヘッド２９によってトレイ１０から部品３を取り出すとともに、取り出した部品３を実装ヘッド３３に受け渡して基板２に実装する部品実装動作（部品３の実装作業」）を実行する。
【００４２】
部品供給制御部４３は、トレイ保持ステージ移動機構１５、回転機構１７及びトレイ保持テーブル昇降機構１８を制御することにより、トレイ保持ステージ１６を部品供給位置Ｐ３まで移動させて第１のトレイ保持テーブル１９Ａ又は第２のトレイ保持テーブル１９Ｂに保持されたトレイ１０内の部品３を反転ヘッド２９に供給する部品供給動作を実行する。つまり、部品供給動作と部品実装動作は一体となって実行される。また、部品供給制御部４３はトレイ保持ステージ１６上のトレイ１０を交換するためのトレイ交換動作も実行する。すなわち、部品供給制御部４３は上述したトレイ回収動作とトレイ供給動作から成るトレイ交換を実行するトレイ交換制御手段となっている。
【００４３】
撮像制御部４４は、第１のカメラ２８を制御することにより、実装ヘッド３３に保持された部品３及びバックアップステージ２７に位置合わせされた基板２を撮像する。また第２のカメラ３２を制御することにより、トレイ１０に収納された部品３を撮像する。認識処理部４５は取得した撮像データを認識処理することにより、基板２及び部品３を認識してその位置を検出する。また、認識処理結果に基づいて不良基板、不良部品の判定も行う。
【００４４】
部品残数カウント部４６は、供給対象となっているトレイ１０に収納された部品３の残数をカウントする。具体的には、反転ヘッド２９による部品３の取り出しが実行される都度、部品３の数を減算することによってトレイ１０内の部品３の残数をカウントする。また、反転ヘッド２９による部品３の取り出し位置のＸＹ座標から部品３の残数をカウント（検出）してもよい。
【００４５】
基板搬送タイミング検出部４７は、部品実装位置２ａに部品３を実装して吸着ノズル３３ａが上昇を開始したタイミングや、基板２を実装作業位置Ｐ５に位置決めしたタイミングからの経過時間等に基づき、基板２の搬送タイミングを検出する。換言すれば、基板搬送タイミング検出部４７は部品実装部９における部品実装動作が実行されていない非実装タイミングを検出する。
【００４６】
本発明の部品実装装置１は以上のような構成から成り、次に図７のフローチャートを参照しながら実装基板を生産する過程において実行されるトレイ交換について説明する。以下に示す例では、部品実装装置１によって１枚の基板２に実装される部品３の数は１個とし、また第１の部品供給部５Ａのみで実装基板の生産を行うこととする。また第１のトレイ保持テーブル１９Ａに保持されるトレイを「トレイ１０Ａ（一方のトレイ）」、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂに保持されるトレイを「トレイ１０Ｂ（他方のトレイ）」と称する。図８及び図９では便宜上、部品実装部９の図示を省略する。
【００４７】
まず図８（ａ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂにトレイ１０Ａ，１０Ｂを保持した状態のトレイ保持ステージ１６を部品供給位置Ｐ３まで移動させた状態で、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上のトレイ１０Ａに収納された部品３を反転ヘッド２９に供給する（ＳＴ１：第１の部品供給工程）。反転ヘッド２９により取り出された部品３は、実装作業位置Ｐ５に位置決めされた基板２に実装される。
【００４８】
次いでトレイ１０Ａ内の部品３の残数をカウントし、部品残数がゼロであるかを判断する（ＳＴ２：部品残数カウント工程）。ここで部品残数がゼロでない場合、（ＳＴ１）に戻って部品３の供給、すなわち部品実装動作を継続する。その一方で部品残数がゼロになった場合、図８（ｂ）に示すようにトレイ保持ステージ１６を１８０°回転させ（矢印ｑ）、供給対象をトレイ１０Ｂ内の部品３に変更する。この状態で、トレイ１０Ｂに収納された部品３の供給を開始する（ＳＴ３：第２の部品供給工程）。このようにトレイ保持ステージ１６を回転させて供給対象となるトレイ１０を変更することにより、反転ヘッド２９の移動範囲を狭めて反転ヘッド移動機構３１のコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
次いで、基板２の搬送が行われるタイミングであるかを判断する（ＳＴ４：第１の基板搬送タイミング判断工程）。すなわち、実装作業位置Ｐ５に位置決めされた基板２（「基板２Ａ」と称する）に対する部品３の実装が完了して搬出が行われるタイミング、又は装置内に新たな基板２（「基板２Ｂ」と称する。図２（ｃ）。）が搬入されるタイミングであるかを判断する。ここでは、基板２の搬送と搬入は同一のタイミングで実行される。
【００５０】
（ＳＴ４）で搬送タイミングであると判断した場合、図８（ｃ）に示すようにトレイ保持ステージ１６をトレイ回収位置Ｐ２まで移動させ（矢印ｒ）、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上の空のトレイ１０Ａを空トレイストッカ１３に回収させる。このとき、基板２Ａの搬出と（矢印ｓ）、新たな基板２Ｂの搬入（矢印ｔ）が行われるが、この基板搬送動作時には部品実装部９による部品実装動作が一時的に中断した状態となる。すなわちここでは、部品実装動作が行われていない第１の非実装タイミングで一のトレイ保持部に保持された空のトレイ１０Ａをトレイ回収部に回収させる（ＳＴ５：トレイ回収工程）。
【００５１】
次いで図８（ｄ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａに何も保持されていない状態のままトレイ保持ステージ１６を部品供給位置Ｐ３に移動させる（矢印ｕ）。この移動とほぼ同一のタイミングで基板搬送動作は終了し、新たに搬入された基板２Ｂは待機位置Ｐ４まで移動する。したがって、基板搬送動作が完了した後に部品実装動作を再開するための待ち時間は発生しない。そして、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂ上のトレイ１０Ｂを対象とした部品３の供給、すなわち部品実装部９による部品実装動作を再び実行する（ＳＴ６：第３の部品供給工程）。
【００５２】
次いで前述の（ＳＴ４）と同様に、部品３の実装が完了した基板２Ｂが実装作業位置Ｐ５から搬送されるタイミングであるかを判断する（ＳＴ７：第２の基板搬送タイミング判断工程）。ここで搬送タイミングであると判断した場合、図９（ａ）に示すようにトレイ保持ステージ１６をトレイ供給位置Ｐ１まで移動させ（矢印ｖ）、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上に部品３を収納したトレイ１０Ａを新たに供給する。このとき、基板２Ｂの搬出と（矢印ｗ）、新たな基板２（「基板２Ｃ」と称する）の搬入（矢印ｘ）が行われる。
【００５３】
すなわち、一のトレイ保持部にトレイ１０Ａが保持されていない状態で、他のトレイ保持部に保持されたトレイ１０Ｂから部品３を取り出して基板２に実装する動作が行われた後の第２の非実装タイミングで、トレイ収納部に収納されたトレイ１０を一のトレイ保持部に供給する（ＳＴ８：トレイ供給工程）。これにより、第１のトレイ保持テーブル１９Ａでのトレイ交換が完了する。
【００５４】
次いで図９（ｂ）に示すように、第１のトレイ保持テーブル１９Ａに新たなトレイ１０Ａが供給された状態のトレイ保持ステージ１６を部品供給位置Ｐ３に移動させる（矢印ｙ）。この移動とほぼ同一のタイミングで基板搬送動作は終了し、新たに搬入された基板２Ｃは待機位置Ｐ４に移動する。したがって、このときも基板搬送動作が完了した後に部品実装動作を再開するための待ち時間は発生しない。かかる状態で、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂ上のトレイ１０Ｂを対象とした部品３の供給、すなわち部品実装動作を再び実行する（ＳＴ９：第４の部品供給工程）。以後、上述した動作に基づいてトレイ保持ステージ１６上のトレイ交換を行う。
【００５５】
以上説明したように、実施の形態１では部品実装動作が中断する非実装タイミング、すなわち基板２を部品実装装置１内に搬入する基板搬入動作時、部品３が実装された基板２を実装作業位置Ｐ５から部品実装装置１外へ搬出する基板搬出動作時にトレイ回収動作とトレイ供給動作から成るトレイ交換を行うようにしている。そしてこのトレイ交換は、トレイ回収動作とトレイ供給動作を少なくとも一回の部品実装動作（部品３の供給）を挟んだ２回の非実装タイミングに分けて行うようにしている。これにより基板搬入動作、基板搬出動作等の非部品実装動作時間がトレイ回収動作とトレイ供給動作を連続して行ったときのトレイ交換時間よりも短い場合に生じる「トレイ交換待ち」を防止することができる。そしてこの「トレイ交換待ち」を防止することにより、実装基板の生産性の低下を防止することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。実施の形態１では基板搬送動作、すなわち基板２の搬入と搬出が実行されるタイミングでトレイ回収動作、トレイ供給動作を実行するようにしているが、実施の形態２ではこれよりも早い段階でトレイ回収動作、トレイ供給動作を実行する。
【００５７】
具体的には、第１のトレイ保持テーブル１９Ａ上のトレイ１０Ａが空となり、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂ上のトレイ１０Ｂに収納された部品３が供給対象となっている状況下において、実装作業位置Ｐ５に位置決めされた基板２に実装される最後の部品３が反転ヘッド２９によりトレイ１０Ｂから取り出された後のタイミング（非部品供給タイミング）でトレイ回収動作、トレイ供給動作を実行する。
【００５８】
つまり、反転ヘッド２９により取り出された最後の部品３が基板２に実装されれば、その後に基板搬出動作、基板搬入動作が実行されることになる。したがって、基板２に実装される最後の部品３がトレイ１０Ｂから取り出された後のタイミングでトレイ回収動作、トレイ供給動作を前倒しで実行することにより、実施の形態１の場合と比べてトレイ回収動作、トレイ供給動作のための時間を多く確保することができる。
【００５９】
但し、部品３が取り出された後にトレイ保持ステージ１６はトレイ供給位置Ｐ１又はトレイ回収位置Ｐ２まで移動するので、この例では実装ヘッド３３に保持された部品３が不良の判定を受けた場合に、反転ヘッド２９によりトレイ１０Ｂから部品３を新たに取り出すリトライ動作を迅速に行うことができないというリスクがある。したがって、部品３が不良でないとの判定を受けた後にトレイ回収動作、トレイ供給動作を実行すれば、前述のリスクを回避することができる。
【００６０】
本発明はこれまで説明した実施の形態１，２に限定されるものではない。例えば、実装作業位置Ｐ５に位置決めされた基板２に対する部品実装動作が完了する前に次の作業対象となる基板２を部品実装装置１内に予め搬入しておき、搬入テーブル２１上で待機させるようにしてもよい。かかる場合、基板搬出動作が実行されるタイミングでトレイ回収動作、トレイ供給動作が行われる。
【００６１】
また、トレイ保持ステージ１６を部品供給位置Ｐ３に移動させた状態において、反転ヘッド２９の移動機構を大型化して反転ヘッド２９の移動領域を第１のトレイ保持テーブル１９Ａ、第２のトレイ保持テーブル１９Ｂにそれぞれ保持されたトレイ１０の上方まで広げてもよい。かかる場合、トレイ保持ステージ１６の回転機構１７を省略することができる。
【００６２】
また、反転ヘッド２９を設けずに実装ヘッド３３によってトレイ１０から部品３を直接取り出して基板２に実装する構成の部品実装装置に本発明を適用してもよい。かかる場合、部品３は実装面を下向きにした姿勢でトレイ１０に収納させておく必要がある。その他、トレイ保持ステージ１６に設けられるトレイ保持部の数は２以上存在すればよく、部品供給部の設置数は一つでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、部品の実装作業を中断させることなくトレイ保持ステージ上のトレイを交換することができ、電子部品の実装分野において有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  部品実装装置
２  基板
３  電子部品
６  基板搬入部（基板位置決め手段）
７  基板搬出部（基板搬出手段）
８  基板位置決め部（基板位置決め手段）
１０  トレイ
１１  トレイストッカ（トレイ収納部）
１２  トレイチャック（トレイ収納部）
１３  空トレイストッカ（トレイ回収部）
１４  トレイチャック（トレイ回収部）
１５Ｘ  Ｘ軸移動テーブル（トレイ保持ステージ移動手段）
１５Ｙ  Ｙ軸移動テーブル（トレイ保持ステージ移動手段）
１６  トレイ保持ステージ
１９Ａ  第１のトレイ保持テーブル（第１のトレイ保持部）
１９Ｂ  第２のトレイ保持テーブル（第２のトレイ保持部）
２９  反転ヘッド（部品実装手段）
３３  実装ヘッド（部品実装手段）
４３  部品供給制御部（トレイ交換制御手段）
Ｐ１  トレイ供給位置
Ｐ２  トレイ回収位置
Ｐ３  部品供給位置
Ｐ５  実装作業位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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