(57)【要約】基板を水平姿勢に支持した状態でＸ軸方向に移動可能に支持する基板移動台１０と、この基板移動台１０に対してＹ軸方向に隣接して設けられるテープフィーダ２２と、Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、かつ前記テープフィーダ２２から部品を取出して前記基板移動台１０に支持される基板Ｐに搬送するヘッドユニット２３と、このヘッドユニット２３による部品の取出しが可能となる部品供給位置とこの部品供給位置からＸ軸方向に退避した位置であって、かつテープフィーダ２２に対する部品の補充又は部品供給手段の入替えを可能とする準備位置とに亘って前記テープフィーダ２２を変位可能に支持する変位台３２とを備えていることを特徴とする実装機。
2003081975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢に支持した状態でＸ軸方向に移動可能に支持する基板移動台と、
この基台移動台に対してＹ軸方向に隣接して設けられる部品供給手段と、
Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、かつ前記部品供給手段から部品を取出して前記基板移動台に支持される基板に搬送するヘッドユニットと、
このヘッドユニットによる部品の取出しが可能となる部品供給位置とこの部品供給位置からＸ軸方向に退避した位置であって、かつ部品供給手段に対する部品の補充又は部品供給手段の入替えを可能とする準備位置とに亘って前記部品供給手段を変位可能に支持する支持手段と
を備えていることを特徴とする実装機。
【請求項２】
請求項１に記載の実装機において、
前記支持手段として、部品供給手段を前記部品供給位置と準備位置とに亘って変位可能に支持する部品供給手段変位台を備えていることを特徴とする実装機。
【請求項３】
請求項２に記載の実装機において、
前記部品供給手段は複数の部品供給部材を備え、これらの部品供給部材がＹ軸方向に並列に並べられた状態で共通の部品供給手段変位台に支持されていることを特徴とする実装機。
【請求項４】
請求項２に記載の実装機において、
前記部品供給手段は複数の部品供給部材を備え、これらの部品供給部材がＹ軸方向に並列に並べられ、各部品供給部材がそれぞれ専用の部品供給手段変位台に支持されていることを特徴とする実装機。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れかに記載の実装機において、
前記部品供給手段変位台は、一対の部品供給手段をＸ軸方向に並べた状態で一体的に支持し、かつ一方側の部品供給手段を前記部品供給位置に配置したときに他方側の部品供給手段を前記準備位置に配置するように構成されていることを特徴とする実装機。
【請求項６】
請求項５に記載の実装機において、
前記一対の部品供給手段は、いずれも前記部品供給部材としてテープを担体として該テープの繰り出し動作に伴い部品を供給するテープフィーダを備えていることを特徴とする実装機。
【請求項７】
請求項６に記載の実装機において、
各部品供給手段のテープフィーダは、前記ヘッドユニットによる部品吸着ポイントが互いに接近する配置で前記部品供給手段変位台に支持されていることを特徴とする実装機。
【請求項８】
請求項５に記載の実装機において、
前記一対の部品供給手段は、いずれも部品を載置した状態で供給するパレットかならなることを特徴とする実装機。
【請求項９】
請求項６に記載の実装機において、
前記一対の部品供給手段のうち一方側は前記部品供給部材としてテープを担体として該テープの繰り出し動作に伴い部品を供給するテープフィーダを有し、他方側は部品を載置した状態で供給するパレットからなることを特徴とする実装機。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の実装機において、
前記パレットは、部品供給手段変位台に対してＸ軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とする実装機。
【請求項１１】
請求項２乃至１０の何れかに記載の実装機において、
前記ヘッドユニットに搭載されて前記部品供給手段又は部品供給手段変位台を撮像可能な撮像手段と、
この撮像手段による撮像画像に基づいて部品供給手段を前記部品供給位置又は準備位置のいずれかの位置に配置すべく前記部品供給手段を駆動制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする実装機。
【請求項１２】
基板を水平姿勢に支持した状態でＸ軸方向に移動可能に支持する基板移動台と、
この基台移動台に対してＹ軸方向に隣接して設けられる部品供給手段と、
Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、かつ前記部品供給手段から部品を取出して前記基板移動台に支持される基板に搬送するヘッドユニットと、
このヘッドユニットによる部品の取出しが可能となる部品供給位置とこの部品供給位置からＸ軸方向に退避した位置であって、かつ部品供給手段に対する部品の補充又は部品供給手段の入替えを可能とする準備位置とに亘って前記部品供給手段を変位可能に支持する支持手段とを備え、
さらに、前記部品供給手段変位台に一対の部品供給手段がＸ軸方向に並べられた状態で一体的に支持され、かつ一方側の部品供給手段が前記部品供給位置に配置されたときに他方側の部品供給手段が前記準備位置に配置されるように構成された実装機における実装方法であって、
前記一対の部品供給手段のうち一方側の部品供給手段を前記部品供給位置に配置した状態で、前記一方側の部品供給手段において供給される部品を前記ヘッドユニットにより基板上に搬送して搭載する一方で、他方側の部品供給手段を前記準備位置に配置した状態で、当該部品供給手段に対して部品の補充又は当該部品供給手段の入替えを含む所定の準備作業を行うことを特徴とする実装方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、プリント基板等の基板上に部品を搭載する実装機および実装方法において、特に、部品供給部に対する部品の補充や部品交換を円滑に行うことが可能な実装機および実装方法に関するものである。
背景技術
基板上にチップ抵抗、チップコンデンサ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などを自動的に搬送して搭載する実装機として例えば特許第２９１９４８６号公報に開示されるような実装機（プリント基板組立装置）がある。
この実装機は、Ｘ軸方向に移動可能なＸテーブルと、吸着ノズル（取出ノズル）を有するＹ軸方向に移動可能な装着（吸着）ヘッドとを有しており、吸着ノズルにより部品供給部から部品を吸着して取出した後、この部品を前記Ｘ軸テーブル上に支持された基板上に実装するように構成されている。より詳しくは、装着ヘッドにより部品を吸着した後、ＸテーブルのＸ軸方向への移動、および装着ヘッドのＹ軸方向への移動により吸着部品と基板とを相対的に移動させ、これにより部品を基板上の所定の搭載位置に搬送して実装するように構成されている。
つまり、この実装機は、一般的なこの種の装置、すなわち固定的に支持した基板に対して装着ヘッドだけをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて基板上の搭載位置に部品を搬送するタイプと異なり、基板および装着ヘッドの双方を移動させることにより基板上の搭載位置に部品を搬送するように構成されている。
ところで、実装機においては、部品供給部への部品の追加、つまり部品の補充や交換を円滑に行うことが稼働率を高め、引いては実装基板の生産性を高める上で重要な要素となる。この点は、上記公報に開示されている実装機においても同様であるが、この実装機は、上記のように基板および装着ヘッドの双方を移動させて基板上に部品を搬送するという構造的な特徴を有しているため、この構造的な特徴を生かして部品の補充や交換を円滑に行えるようにするのが望ましい。
発明の開示
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基板上に部品を搭載する実装機および実装方法において、部品供給手段への部品の追加を円滑に行えるようにすることによって実装機の稼働率を高め、引いては実装基板の生産性を高めることを目的としている。
そして、この目的を達成するために、本発明の実装機は、基板を水平姿勢に支持した状態でＸ軸方向に移動可能に支持する基板移動台と、この基台移動台に対してＹ軸方向に隣接して設けられる部品供給手段と、Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、かつ前記部品供給手段から部品を取出して前記基板移動台に支持される基板に搬送するヘッドユニットと、このヘッドユニットによる部品の取出しが可能となる部品供給位置とこの部品供給位置からＸ軸方向に退避した位置であって、かつ部品供給手段に対する部品の補充又は部品供給手段の入替えを可能とする準備位置とに亘って前記部品供給手段を変位可能に支持する支持手段とを備えていることを特徴とするものである。
また、本発明の実装方法は、基板を水平姿勢に支持した状態でＸ軸方向に移動可能に支持する基板移動台と、この基台移動台に対してＹ軸方向に隣接して設けられる部品供給手段と、Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、かつ前記部品供給手段から部品を取出して前記基板移動台に支持される基板に搬送するヘッドユニットと、このヘッドユニットによる部品の取出しが可能となる部品供給位置とこの部品供給位置からＸ軸方向に退避した位置であって、かつ部品供給手段に対する部品の補充又は部品供給手段の入替えを可能とする準備位置とに亘って前記部品供給手段を変位可能に支持する支持手段とを備え、さらに、前記部品供給手段変位台に一対の部品供給手段がＸ軸方向に並べられた状態で一体的に支持され、かつ一方側の部品供給手段が前記部品供給位置に配置されたときに他方側の部品供給手段が前記準備位置に配置されるように構成された実装機における実装方法であって、前記一対の部品供給手段のうち一方側の部品供給手段を前記部品供給位置に配置した状態で、前記一方側の部品供給手段において供給される部品を前記ヘッドユニットにより基板上に搬送して搭載する一方で、他方側の部品供給手段を前記準備位置に配置した状態で、当該部品供給手段に対して部品の補充又は当該部品供給手段の入替えを含む所定の準備作業を行うことを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。
図１および図２は本発明に係る実装機の一例を概略的に示している。なお、図中には方向を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。
これらの図において、実装機の基台１１上には、プリント基板等の基板Ｐを水平姿勢で支持するＸ軸方向に移動可能な基板移動台１０と、この基板移動台１０を駆動する駆動機構とが設けられている。
基板移動台１０の駆動機構は、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて配置され、かつＸ軸方向に延びる一対のＸ方向案内レール１２ａ，１２ｂと、これらレール間に配置されてＸ軸方向に延びるＸ方向送りねじ１７と、このねじ１７の一端側に連結されて該ねじ１７を回転駆動するＸ方向サーボモータ１５と、ねじ１７の他端側を回転可能に支持するＸ方向送りねじ受け１８と、前記ねじ１７に螺合装着されるＸ方向係合部材１４等とを備えている。そして、前記各案内レール１２ａ，１２ｂに跨った状態で基板移動台１０が該レール１２ａ，１２ｂ上に移動可能に装着されるとともに、この基板移動台１０に対してその下側から前記係合部材１４が係合している。つまり、Ｘ方向サーボモータ１５によりねじ１７が正逆回転駆動されると、基板移動台１０に係合した係合部材１４がねじ１７に沿って移動し、その結果、基板移動台１０が案内レール１２ａ，１２ｂに沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。
なお、Ｘ方向サーボモータ１５にはＸ方向エンコーダ１６が組付けられており、これらサーボモータ１５およびエンコーダ１６によりＸ軸サーボ装置６３（図３参照）が構成されている。すなわち、サーボモータ１５がサーボ装置のアクチュエータとして設けられ、エンコーダ１６がサーボ装置のセンサとして設けられている。
前記基板移動台１０には、Ｘ軸方向に延びる互いに平行な一対の基板コンベア１３ａ，１３ｂと、これらコンベア１３ａ，１３ｂの間隔（幅）を変更する幅可変機構と、基板Ｐを所定の作業位置に位置決めするクランプ機構とが設けられている。
基板コンベア１３ａ，１３ｂは、当該実装機の所定の作業位置に対して基板Ｐを搬入および搬出するもので、それぞれＸ軸方向に回転移動する無端状ベルト（図示省略）を有し、これらベルトの駆動により基板Ｐを基板移動台１０上でＸ軸方向に搬送し得るように構成されている。
幅可変機構は、基板Ｐの幅に応じて一方側の基板コンベア１３ａを他方側のコンベア１３ｂに対してＹ軸方向に移動させるように構成されている。すなわち、詳しく図示していないが、基板移動台１０には、Ｙ軸方向両端に一対のプーリ９ａ，９ｂが支持され、これらプーリ９ａ，９ｂにタイミングベルト８が掛け渡されている。また、基板コンベア１３ａが可動フレーム等を介して基板移動台１０に対してＹ軸方向に移動可能に支持され、このフレーム等に対して前記タイミングベルト８がその途中部分で結合されている。そして、図外のモータにより一方側のプーリ９ａ（又は９ｂ）が正逆回転駆動されることによりタイミングベルト８がＹ軸方向に周回移動し、この移動に伴い一方側の基板コンベア１３ａが他方側のコンベア１３ｂに対して接近し、又は離間するように構成されている（図示の状態は両基板コンベア１３ａ，１３ｂが最大幅に設定された状態を示している）。
なお、当実施形態では、上記の通り一対の基板コンベア１３ａ，１３ｂのうち、後述するテープフィーダ２２から遠方側に位置する基板コンベア１３ａを移動させるように幅可変機構が構成されているが、勿論、テープフィーダ２２に近い側の基板コンベア１３ｂを移動させるように構成してもよいし、また、両方の基板コンベア１３ａ，１３ｂを同時に移動させるようにしてもよい。但し、当実施形態のようにテープフィーダ２２から遠方側の基板コンベア１３ａを移動させる構成によると、基板Ｐの幅に拘わらず常に基板Ｐをテープフィーダ２２に最も近い位置に配置することができるため、部品を搬送する後記ヘッドユニット２３の移動時間を短縮してタクトタイムを稼ぐことができるというメリットがある。
クランプ機構は、図示を省略しているが、基板コンベア１３ａ，１３ｂにより基板Ｐが所定の作業位置まで搬送されてくると作動し、前記作業位置に基板Ｐを位置決めした状態で固定するように構成されている。
前記基台１１上であって、基板移動台１０の側方（Ｙ軸方向側方；図１では下方）には後に詳述する部品供給部が設けられ、この部品供給部と前記基板移動台１０の上方には、部品供給部から部品をピックアップして基板Ｐ上に搭載するためのヘッドユニット２３がＹ軸方向に移動可能に支持されている。
すなわち、基台１１上には、基板移動台１０および部品供給部の上方を跨いでＹ軸方向に延びるＹ方向フレーム２５が配置され、このＹ方向フレーム２５に、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ方向案内レール２６ａ，２６ｂと、これらレール間に配置されてＹ軸方向に延びるＹ方向送りねじ２９と、このねじ２９の一端側に連結されて該ねじ２９を回転駆動するＹ方向サーボモータ２７と、ねじ２９の他端側を回転可能に支持するＹ方向送りねじ受け３０と、前記ねじ２９に螺合装着されるＹ方向係合部材（図示省略）等とが設けられている。そして、前記各案内レール２６ａ，２６ｂにヘッドユニット２３が移動可能に装着されるとともに、このヘッドユニット２３に対して前記係合部材が係合している。つまり、Ｙ方向サーボモータ２７によりねじ２９が正逆回転駆動されると、Ｙ方向フレーム２５に係合した係合部材がねじ２９に沿って移動し、その結果、ヘッドユニット２３が案内レール２６ａ，２６ｂに沿ってＹ軸方向に移動するように構成されている。
前記Ｙ方向サーボモータ２７にはＹ方向エンコーダ２８が組付けられており、これらサーボモータ２７およびエンコーダ２８によりＹ軸サーボ装置６４（図３参照）が構成されている。すなわち、サーボモータ２７がサーボ装置のアクチュエータとして設けられ、エンコーダ２８がサーボ装置のセンサとして設けられている。
なお、当実施形態では、実装機の前側（図１では下側）および左右両側（図１で左右両側）が後記テープフィーダ２２に対する部品補充等の作業スペースとなっており、そのため当該作業の邪魔にならないようにＹ方向サーボモータ２７がＹ方向送りねじ２９のうち部品供給部とは反対側（図１では上側）の端部に連結されているが、勿論、そのような事情を無視できる場合には、Ｙ方向サーボモータ２７をＹ方向送りねじ２９のうち部品供給部側の端部に連結するようにしてもよい。
上記ヘッドユニット２３には部品装着用の複数の吸着ヘッド２４が搭載されており、当実施形態では４本の吸着ヘッド２４がＹ軸方向に一列に並べて配設されている。各吸着ヘッド２４は、ヘッドユニット２３に設けられた張出し部分（Ｙ方向フレーム２５からＸ軸方向側方（図１では左側）に張出した部分）に搭載されており、ヘッドユニット２３のフレームに対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動機構及び回転駆動機構によりそれぞれ駆動されるようになっている。なお、これら各機構のサーボモータにはそれぞれエンコーダが組付けられており、これらサーボモータおよびエンコーダによりＺ軸サーボ装置６１およびＲ軸サーボ装置６２（図３参照）が構成されている。
各吸着ヘッド２４の下端にはそれぞれ吸着ノズル２４ａが設けられており、部品吸着時には、吸着ノズル２４ａに負圧が供給されることにより、その吸引力で部品を吸着するようになっている。
前記ヘッドユニット２３には、さらに移動カメラ３１（撮像手段）が搭載されている。この移動カメラ３１は、基板Ｐの存在やその正確な位置を認識するために、基板移動台１０上に支持された基板Ｐ（特に、そこに印されるフィデューシャルマーク）を撮像するとともに、各テープフィーダ２２の位置を認識するためにテープフィーダ２２又は変位台３２（フィーダバンク２１ａ，２１ｂ）等を撮像するものである。
前記基台１１上であって、基板移動台１０の側方（Ｙ軸方向側方；図１では下方）には部品供給部が設けられている。
部品供給部には、実装部品を供給する部品供給部材として複数のテープフィーダ２２が設けられている。各テープフィーダ２２は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、吸着ヘッド２４の前記吸着ノズル２４ａにより部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
各テープフィーダ２２は、部品供給部に設けられた共通の変位台３２（支持手段；部品供給手段変位台）にそれぞれ位置決めされた状態で固定されている。より詳しく説明すると、変位台３２には、図１に示すようにＸ軸方向に離間し、かつ互いに対向する一対のフィーダバンク２１ａ，２１ｂ（以下、必要に応じて第１フィーダバンク２１ａ，第２フィーダバンク２１ｂという）が設けられおり、これらフィーダバンク２１ａ，２１ｂに対してそれぞれ複数のテープフィーダ２２がＹ軸方向に並列に並べられ、かつ各フィーダバンク２１ａ，２１ｂのテープフィーダ２２が互いに対向する状態、つまりテープフィーダ２２の部品吸着ポイント２２ａが互いに接近する配置（図１中、第１フィーダバンク２１ａのテープフィーダ２２については左側から右側に部品が繰り出され、第２フィーダバンク２１ｂのテープフィーダ２２については右側から左側に部品が繰り出される配置）で固定されている。
なお、この実施形態では、第１フィーダバンク２１ａに固定されている一群のテープフィーダ２２、および第２フィーダバンク２１ｂに固定されている一群のテープフィーダ２２がそれぞれ本発明の部品供給手段を構成している。
前記変位台３２は、基台１１に対してＸ軸方向に移動可能に設けられており、これにより前記各テープフィーダ２２が一体的にＸ軸方向に移動するように構成されている。すなわち、基台１１上には、Ｘ軸方向に延びる互いに平行な一対の変位台案内レール３３ａ，３３ｂと、これらレール間に配置されてＸ軸方向に延びる変位台送りねじ３７と、このねじ３７の一端側に連結されて該ねじ３７を回転駆動する変位台サーボモータ３５と、ねじ３７の他端側を回転可能に支持する変位台送りねじ受け（図示省略）と、前記ねじ３７に螺合装着される変位台係合部材３４等とが設けられている。そして、前記各案内レール３３ａ，３３ｂに変位台３２が移動可能に装着されるとともに、この変位台３２に対して前記係合部材３４が係合している。つまり、変位台サーボモータ３５によりねじ３７が正逆回転駆動されると、変位台３２に係合した係合部材３４がねじ３７に沿って移動し、その結果、変位台３２とこの変位台３２に固定された前記各テープフィーダ２２とが一体的に案内レール３３ａ，３３ｂに沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。
なお、変位台サーボモータ３５には変位台エンコーダ３６が組付けられており、これらサーボモータ３５およびエンコーダ３６により変位台サーボ装置６５（図３参照）が構成されている。すなわち、サーボモータ３５がサーボ装置のアクチュエータとして設けられ、エンコーダ３６がサーボ装置のセンサとして設けられている。
ここで、変位台３２について補足すると、前記フィーダバンク２１ａ，２１ｂは、少なくともＹ方向フレーム２５よりも広い間隔で設けられており、また、図１に示すように、部品吸着ポイント２２ａがＹ軸方向に一列に並ぶ状態で各テープフィーダ２２が配列されるように構成されている。この構成により、第１フィーダバンク２１ａに固定された各テープフィーダ２２（以下、第１フィーダバンク２１ａ側のテープフィーダ２２という）の部品吸着ポイント２２ａがヘッドユニット２３の各吸着ヘッド２４の移動経路下方に並ぶ位置（図１に示す状態；部品供給位置という）に変位台３２を移動させると、各吸着ヘッド２４による第１フィーダバンク２１ａ側の各テープフィーダ２２からの部品の取出し（吸着）が可能となり、同様に、第２フィーダバンク２１ｂに固定された各テープフィーダ２２（以下、第２フィーダバンク２１ｂ側のテープフィーダ２２という）の部品吸着ポイント２２ａがヘッドユニット２３の各吸着ヘッド２４の移動経路下方に並ぶ位置（図示省略；部品供給位置という）に変位台３２を移動させると、各吸着ヘッド２４による第２フィーダバンク２１ａ側の各テープフィーダ２２からの部品の吸着が可能となる。そして、第１フィーダバンク２１ａ側のテープフィーダ２２が部品供給位置に配置されると、図１に示すように、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２がＹ方向フレーム２５を挟んで部品供給位置の反対側（図１では右側；準備位置という）に配置され、これにより吸着ノズル２４ａとの干渉を避けて第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２に対する部品（テープ）補充又はテープフィーダ２２の交換等の作業を行うことができ、逆に、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２が部品供給位置に配置されると、第１フィーダバンク２１ｂ側のテープフィーダ２２が部品供給位置からＹ方向フレーム２５とは反対側に逃げた位置（図１に示す状態から左側に逃げた位置；準備位置という）に配置され、これにより同様に吸着ノズル２４ａとの干渉を避けて第１フィーダバンク２１ａ側の各テープフィーダ２２に対する部品補充等の作業を行い得るようになっている。
前記基台１１上には、さらに固定カメラ２０が設けられている。この固定カメラ２０は、基板移動台１０と部品供給部の間であって吸着ヘッド２４の前記移動経路の下方に上向きに配置されており、部品吸着後、ヘッドユニット２３が固定カメラ２０上方（図１中、符号２３ａで示す位置）に配置されることにより、吸着ヘッド２４による吸着部品を下側から撮像し得るようになっている。なお、固定カメラ２０の上方には、固定カメラ用照明装置１９が設けられており、固定カメラ２０による部品撮像用の照明を提供するようになっている。
次に、上記実装機の制御系について図３を参照して説明する。
図３は、実装機の制御系をブロック図で示している。なお、同図は、本発明との関係で重要度の高い構成部分のみを抽出して示している。
同図に示すように、実装機は制御装置７０を有している。この制御装置７０は、画像処理部７２、統括制御部７４、これら各部に対応する記憶部７３，７５およびインターフェース７１等が含まれており、前記変位台サーボ装置６５、Ｘ軸サーボ装置６３、Ｙ軸サーボ装置６４および全ての吸着ヘッド２４に対応するＺ軸サーボ装置６１、Ｒ軸サーボ装置６２（ヘッドユニット部サーボ装置６０という）が前記インターフェース７１を介して制御装置７０に接続されている。
統括制御部７４は、Ｘ軸サーボ装置６３、Ｙ軸サーボ装置６４、ヘッドユニット部サーボ装置６０の動作を統括的に制御するものであり、マイクロプロセッサ等のハードウエアと制御プログラム等のソフトウエアにより具現化されている。
記憶部７５は、統括制御部７４が実行する各種処理に必要な情報を記憶するもので、必要に応じて統括制御部７４に対して情報の出し入れが行われる。
画像処理部７２は、移動カメラ３１および固定カメラ２０により撮像された撮像データに所定の処理を施し、撮像データに含まれる所定の情報を認識して統括制御部７４に供給するものである。例えばヘッドユニット２３によるテープフィーダ２２からの部品の取出し時には、移動カメラ３１によ撮像されるテープフィーダ２２又は変位台３２（フィーダバンク２１ａ，２１ｂ）のマークの位置認識が行われ、テープフィーダ２２を部品取出しに最適な位置に配置すべく前記統括制御部７４により変位台サーボ装置６５等の動作が制御されるようになっている。つまり、当実施形態では、統括制御部７４および変位台サーボ装置６５等により本発明の制御手段が構成されている。
なお、画像処理部７２も、統括制御部７４と同様に、マイクロプロセッサ等のハードウエアと制御プログラム等のソフトウエアにより具現化されている。
記憶部７３は、画像処理部７２が実行する各種処理に必要な情報を記憶するもので、必要に応じて統括制御部７４に対して情報の出し入れが行われる。
インターフェース７１は、前記統括制御部７４において生成されるサーボ制御信号をヘッドユニット部サーボ装置６０、Ｘ軸サーボ装置６３、Ｙ軸サーボ装置６４および変位台サーボ装置６５に出力するとともに、これらサーボ装置６０，６３，６４，６５からのセンサ出力を制御装置７０に入力するものである。
次に、以上のように構成された実装機の部品の実装動作について説明する。
上記の実装機において実装動作が開始されると、まず、基板Ｐが基板コンベア１３ａ，１３ｂに沿って基板移動台１０に搬入され、クランプ機構により所定の作業用位置に位置決めされる。一方で、変位台３２がＸ軸方向に移動し、第１フィーダバンク２１ａ側のテープフィーダ２２又は第２フィーダバンク２１ｂ側のテープフィーダ２２が部品供給位置にセットされる。なお、第１フィーダバンク２１ａおよび第２フィーダバンク２１ｂには、同種の部品を供給するテープフィーダ２２が同じ配列で取付けられているものとする。
次いで、ヘッドユニット２３が部品供給部の上方に配置され、吸着ヘッド２４の昇降動作に伴いテープフィーダ２２から実装部品が吸着されて取出される。この際、移動カメラ３１により各テープフィーダ２２又は変位台３２（フィーダバンク２１ａ，２１ｂ）に付されたマークが撮像されることによりテープフィーダ２２等の配置が画像認識され、その画像認識結果に基づいて変位台３２の位置（Ｘ軸方向の位置）が微調整されることにより、部品吸着ポイント２２ａに対する吸着ヘッド２４の位置決めが精度良く行われ、各テープフィーダ２２からの部品の取出しが確実に行われることとなる。
吸着ヘッド２４によりテープフィーダ２２から部品が取出されると、ヘッドユニット２３の移動に伴い吸着部品が固定カメラ２０の上方に配置され、固定カメラ２０により吸着部品の撮像が行われて部品の吸着状態が画像認識される。
次いで、ヘッドユニット２３の移動に伴い吸着部品が基板移動台１０側に搬送されてＹ軸方向に位置決めされるとともに、基板移動台１０の移動に伴い基板ＰがＸ軸方向に位置決めされ、これによって吸着部品が基板Ｐの所定の搭載位置上方に位置決めされる。この際、移動カメラ３１により基板Ｐ上のマークが撮像されることにより基板Ｐの配置が画像認識され、その画像認識結果と部品の吸着状態の画像認識結果とに基づいて基板移動台１０の位置決め（Ｘ軸方向の位置決め）およびヘッドユニット２３の位置決め（Ｙ軸方向の位置決め）が行われるとともに、吸着ヘッド２４の回転方向の位置決め（Ｒ軸回りの位置決め）が行われる。
基板Ｐに対する吸着部品の位置決めが完了すると、吸着ヘッド２４が昇降駆動され、ことにより吸着部品が基板Ｐ上に実装されることとなる。
こうしてヘッドユニット２３が基板移動台１０と部品供給部との間を往復移動しながら上記と同様にして基板Ｐに対して部品が実装され、所定の部品が基板Ｐに実装されると、前記クランプ機構によるクランプ状態が解除され、基板Ｐが基板コンベア１３ａ，１３ｂに沿って基板Ｐが基板移動台１０から搬出される。これにより基板Ｐに対する一連の実装動作が終了することとなる。
なお、上記のような実装動作中、部品供給位置にセットされている例えば第１フィーダバンク２１ａの各テープフィーダ２２の部品が消耗すると（部品の残数が少なくなると）、変位台３２が移動し、具体的には図１に示す状態から変位台３２が左側に移動し、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２が部品供給位置にセットされるとともに、第１フィーダバンク２１ａ側の各テープフィーダ２２が準備位置にセットされることとなる。これにより、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２により部品が供給される一方、第１フィーダバンク２１ａ側の各テープフィーダ２２に対し部品（テープ）の補充やテープフィーダ２２の交換が行われることとなる。同様に、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２の部品が消耗すると、図１に示すように、第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２が準備位置にセットされることにより第２フィーダバンク２１ｂ側の各テープフィーダ２２に対して部品補充等が行われることとなる。
以上説明したように、この実装機では、ヘッドユニット２３がＹ軸方向にのみ移動するという構造的特徴を生かし、上記のようにＸ軸方向に移動可能な変位台３２にテープフィーダ２２を取付けるとともに、この変位台３２の移動に伴い、テープフィーダ２２を吸着ヘッド２４による部品供給位置と吸着ノズル２４ａと干渉することなく部品補充等を行える準備位置とに移動させ得るように構成したので、テープフィーダ２２の部品が消耗した場合や交換が必要な場合には、各テープフィーダ２２を準備位置にセットすることにより、広いスペースを使って部品補充やテープフィーダ２２の交換作業を円滑に行うことができる。特に、変位台３２の移動は変位台サーボ装置６５の駆動により自動的に行われるため、変位台３２を移動させる手間がいらず利便性がよい。
しかも、上記の実装機では、Ｘ軸方向に対向する一対のフィーダバンク２１ａ，２１ｂを変位台３２に設け、一方側のフィーダバンク２１ａ（又は２１ｂ）のテープフィーダ２２を部品供給位置にセットした時には、他方側のフィーダバンク２１ｂ（又は２１ａ）のテープフィーダ２２が準備位置にセットされるように構成しているので、上述したように、両フィーダバンク２１ａ，２１ｂの各テープフィーダ２２から同一種類の部品を供給するようにすれば、一方側のフィーダバンク２１ａ（又は２１ｂ）の各テープフィーダ２２による部品供給中に他方側のフィーダバンク２１ｂ（又は２１ａ）のテープフィーダ２２への部品補充等を行うことができる。そのため、テープフィーダ２２に対する部品補充等のために実装機を停止させる必要がなく、継続的に実装処理を行うことができる。従って、テープフィーダに対する部品補充の度に実装機を停止させて補充作業を行う必要がある一般的なこの種の実装機と比較すると、実装処理を効率的に行うことができ、生産性を高めることができるという効果がある。
なお、この実装機では、各フィーダバンク２１ａ，２１ｂにそれぞれ複数のテープフィーダ２２を取付け、これらを一体的にＸ軸方向に移動させるように変位台３２が構成されているが、例えば、図４に示すように、各フィーダバンク２１ａ，２１ｂにそれぞれ１つのテープフィーダ２２を取付ける狭幅の変位台３２を構成し、複数の変位台３２をＹ軸方向に並列に配置してそれぞれ独立してＸ軸方向に移動させることにより、同一種類の部品を供給する一対のテープフィーダ２２を一単位として、これらテープフィーダ２２を変位台３２の移動に伴い部品供給位置と準備位置とに変位させ得るように構成してもよい。
この構成によると、各テープフィーダ２２の部品の補充等をその使用頻度に応じて行うことができるという利点がある。すなわち、部品の消費量はその部品の種類によって異り、テープフィーダ２２への部品の補充等のタイミングもその消費量によってテープフィーダ間で異なるが、図４に示す構成によれば、テープフィーダ２２毎に部品の補充等を行うことが可能となる。
また、上述した第１の実施形態では、両フィーダバンク２１ａ，２１ｂのテープフィーダ２２から同一種類の部品を供給するようにしているが、勿論、異なる部品を供給するようにしてもよく、この場合には、より多くの種類の部品の供給が可能になるという利点がある。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る実装機の構成を概略的に示している。なお、第２の実施形態にかかる実装機の基本構成は第１の実施形態と共通するため、同一構成要素については同一符号を付して説明を省略し、以下、相違点について詳しく説明することにする。
第２の実施形態の変位台３２ａ（符号３２ａを付して第１実施形態の変位台３２と区別する）には、第１の実施形態の一方側のフィーダバンク（第２フィーダバンク２１ｂ）に代えてパレット載置部２１ｃが設けられている。このパレット載置部には、Ｘ軸方向に延びる互いに平行な一対のパレット案内レール４０ａ，４０ｂが設けられ、これらレール４０ａ，４０ｂ上に、ＩＣ４２等の比較的大型の部品を収納したパレット３９が支持されるようになっている。なお、ＩＣ４２等の部品は、Ｘ、Ｙ軸方向に整列して並べられた状態でトレイ４１上に載置されており、このトレイ４１が前記パレット３９上に位置決めされた状態で保持されることによりパレット３９に収納されている。第２の実施形態では、このパレット３９が本発明の部品供給手段を構成している。
変位台３２ａには、さらに後述するパレット収納部３８に対してパレット３９を出し入れするための引出し部材５７がＸ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、基台１１上には、Ｘ軸方向に延びるＹ方向フレーム２５が配置され、このＹ方向フレーム２５に、Ｙ軸方向に延びる案内レール４０ｃと、Ｙ軸方向に延びる引出し送りねじ５５と、このねじ５５の一端側に連結されて該ねじ５５を回転駆動する引出しサーボモータ５２と、ねじ５５の他端側を回転可能に支持する引出し送りねじ受け５４と、前記ねじ５５に螺合装着される係合部材５６等とが設けられている。そして、前記案内レール４０ｃに引出し部材５７が移動可能に装着されるとともに、この引出し部材５７に対して係合部材５６が係合している。これにより、引出しサーボモータ５２によりねじ５５が正逆回転駆動されると、係合部材５６がねじ５５に沿って移動し、その結果、引出し部材５７が案内レールに沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。
前記引出し部材５７には、パレット３９に設けられるチャック部（図示省略）に係合可能な係合部が設けられており、この係合部を前記チャック部に係合させた状態でＸ軸方向に移動することにより、パレット３９を前記パレット案内レール４０ａ，４０ｂに沿って案内しつつパレット収納部３８に対して出し入れするようになっている。
なお、引出しサーボモータ５２にはエンコーダ５３が組付けられており、これらサーボモータ５２およびエンコーダ５３によりサーボ装置が構成されている。すなわち、サーボモータ５２がサーボ装置のアクチュエータとして設けられ、エンコーダ５３がサーボ装置のセンサとして設けられている。
部品供給部の側方であって基台１１の外側（図５では基台１１の左側）には、パレット収納部３８が設置されている。
パレット収納部３８には、トレイ４１を保持した複数枚のパレット３９が水平姿勢で上下多段に、かつＸ軸方向に出し入れ可能に収納されている。各パレット３９は、パレット収納部３８内に設けられる図外のパレット昇降機構により一体的にその収納高さ位置が変えられるようになっている。そして、前記変位台３２ａのパレット案内レール４０ａ，４０ｂに対応する高さ位置がパレット取出位置とされ、この取出位置において、前記引出し部材５７の駆動によりパレット３９が変位台３２ａに対して出し入れされ得るようになっている。
なお、第２の実施形態では、フィーダバンク２１ａの各テープフィーダ２２が部品供給位置にセットされるとパレット載置部２１ｃが準備位置、つまりパレット載置部２１ｃとパレット収納部３８とが連続してパレット載置部２１ｃに対するパレット３９の出し入れが可能となる位置にパレット載置部２１ｃがセットされるように変位台３２が構成されている。
以上のように構成された第２の実施形態の実装機において、まず、フィーダバンク２１ａの各テープフィーダ２２から部品を吸着する場合には、図６（ａ）に示すように変位台３２が移動し、テープフィーダ２２が部品供給位置、つまり各テープフィーダ２２の部品吸着ポイント２２ａが吸着ヘッド２４の移動経路真下に並ぶ位置にセットされ、第１の実施形態の場合と同様にして吸着ヘッド２４による部品の取出しが行われる。
この際、、パレット載置部２１ｃは上述の通り準備位置にセットされており、テープフィーダ２２から供給される部品の実装が行われている間にパレット載置部２１ｃに対してパレット３９の出し入れが行われる。具体的には、パレット昇降機構の作動により所望の部品（ＩＣ４２）を収納したパレット３９がパレット収納部３８のパレット取出位置にセットされた後、前記引出し部材５７が駆動されることにより該パレット３９がパレット案内レール４０ａ，４０ｂに沿ってパレット収納部３８からパレット載置部２１ｃ上に引き出される。また、既に、パレット載置部２１ｃ上にパレット３９が載置されている場合には、これと逆の動作が行われることにより、パレット３９がパレット収納部３８に戻される。
パレット３９から部品を吸着する場合には、変位台３２が移動してパレット載置部２１ｃがパレット収納部３８から引き離され、パレット載置部２１ｃが図６（ｂ）に示すような部品供給位置、つまり吸着ヘッド２４の移動経路真下にパレット３９が配置される位置にセットされる。そして、この状態で吸着ヘッド２４による部品の取出しが行われる。この際、ヘッドユニット２３がＹ軸方向に移動することによりＩＣ４２に対する吸着ヘッド２４のＹ軸方向の位置決めが行われる一方、引出し部材５７の駆動によりパレット３９がパレット案内レール４０ａ，４０ｂに沿ってＸ軸方向に移動することにより同ＩＣ４２に対する吸着ヘッド２４のＸ軸方向の位置決めが行われる。つまり、パレット３９上にＸＹ方向に整列した状態で並べられたＩＣ４２の吸着が変位台３２ａを停止させた状態で行われるようになっている。なお、第２の実施形態の変位台３２ａでは、上記のように変位台３２を停止させた状態でパレット３９をＸ軸方向に移動させる必要があるため、パレット載置部２１ｃはＸ軸方向のスペースが広く設けられており、例えばパレット３９の幅（Ｘ軸方向の寸法）の２倍のスペースが設けられている。
上記のようにＩＣ４２の実装が行われている間、テープフィーダ２２は第１の実施形態と同様に準備位置にセットされており、必要に応じてテープフィーダ２２に対する部品補充やテープフィーダ２２の交換が行われる。
このような第２の実施形態の実装機によれば、テープフィーダ２２による小型部品（例えばディスクリート部品）の供給とパレット３９による大型部品（例えばパッケージ部品）の供給を行うことができる。従って、実装部品の種類の自由度を高めることができるという利点がある。
なお、この実施形態の実装機では、変位台３２ａを一つだけ備えているが、例えば、図７に示すように複数の変位台３２ａをＹ軸方向に並列に配置してそれぞれ独立してＸ軸方向に移動させるようにしてもよい。この場合、図示を省略するが、各変位台３２ａに対応してパレット収納部３８を設けるようにすればよい。
この構成によると、各テープフィーダ２２とパレット３９とを同時に部品供給位置にセットすることが可能となるので、基板Ｐに対する部品の実装順等の自由度を高めることが可能となる。
なお、上述した第２の実施形態では、吸着ヘッド２４によりＩＣ４２を取出す際には、変位台３２ａに対してパレット３９を移動させることにより変位台３２ａを停止させた状態で吸着ヘッド２４をＸ軸方向に位置決めするように構成しているが、パレット３９を変位台３２ａに固定的に載置し、変位台３２ａを移動させることにより部品に対して吸着ヘッド２４をＸ軸方向に位置決めするようにしてもよい。
また、図５および図７の例では、変位台３２ａの左側（図５，図７において左側）に第１フィーダバンク２１ａを設けてテープフィーダ２２を取付ける一方、右側にパレット載置部２１ｃを設けてパレット３９を載置するようにしているが、勿論、逆の構成を採用してもよい。この場合、パレット収納部３８の配置はパレット載置部２１ｃに対応して変更すればよい。
また、第１フィーダバンク２１ａの代わりにパレット載置部を設け、変位台３２ａの左右両側（図５，図７で左右両側）にパレット３９を載置するように構成してもよい。この場合、基台１１の左右両側にパレット収納部３８を設ければよい。
また、このようにパレット３９だけで部品の供給を行う場合には、変位台３２ａを設けることなく、基台１１にパレット案内レール４０ａ，４０ｂ、引出し部材５７およびその移動機構等を直接設けるようにようにしてもよい。この場合には、パレット案内レール４０ａ，４０ｂが本発明の支持手段を構成することになる。
なお、この場合、左右のパレット３９を共通のパレット案内レール４０ａ，４０ｂに沿って案内するように構成すれば、実装の構成を簡略化することができる。但し、このようにパレット案内レール４０ａ，４０ｂを共通化する場合でも、左右のパレット３９は個別に移動させる必要がある。従って、引出し部材５７をそれぞれ個別に設ける必要があるが、この場合、例えば引出し部材５７やこれを移動させるための機構等をＹ軸方向にずらして配置し、パレット３９に対する係合部だけが共通の経路上を移動し得るように構成すれば、各パレット３９の移動機構をコンパクトにレイアウトすることができる。
また、第１、第２の実施形態では、一つのヘッドユニット２３を部品供給部と基板移動台１０との間で往復移動させながら実装処理を行うようにしているが、互いに平行に移動する複数のヘッドユニット２３（例えば２つ）を設けて実装処理を行うようにしてもよい。この場合、図１や図４に示す構成であれば、各ヘッドユニット２３によって第１又は第２のいずれのフィーダバンク２１ａ，２１ｂのテープフィーダ２２からも部品を取り出せるように構成するのが好ましい。同様に、図５や図７に示す構成であれば、各ヘッドユニット２３によってテープフィーダ２２又はパレット３９のいずれからも部品を取り出せるように構成するのが好ましい。このような構成によれば、より効率よく実装処理を行うことが可能となる。
また、第１、第２の実施形態では、変位台３２，３２ａを移動させる手段として、サーボモータを駆動源として変位台３２，３２ａを移動させるサーボ機構を採用しているが、勿論、エアシリンダや油圧シリンダを駆動源として変位台３２，３２ａを移動させるシリンダ機構を採用してもよい。特に、移動カメラ３１の撮像結果をフィードバックして実装位置を補正する構成を採用しない場合には、シリンダ機構は安価で有用である。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る実装機および実装方法は、基板およびヘッドユニットの双方を移動させて基板上に部品を搬送するという構造的な特徴を有する実装機において有用であり、部品供給部に対する部品の補充や部品交換を円滑に行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は；本発明に係る実装機の第１の実施形態を模式的に示す平面図である。
図２は；本発明に係る実装機の第１の実施形態を模式的に示す側面図である。
図３は；本発明に係る実装機の制御系の構成を示すブロック図である。
図４は；第１の実施形態にかかる実装機の変形例を模式的に示す平面図である。
図５は；本発明に係る実装機の第２の実施形態を模式的に示す平面図である。
図６は；第２の実施形態にかかる実装機の動作を説明する図である。
図７は；第２の実施形態にかかる実装機の変形例を模式的に示す平面図である。
【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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【国際調査報告】
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