(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、
部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、
前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架するものとした実装機。
【請求項２】
部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む４５度間隔の八つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項１に記載の実装機。
【請求項３】
部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む９０度間隔の四つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項１に記載の実装機。
【請求項４】
前記歯付きベルトと係合するモータ出力軸を、前記歯付きベルトとの係合部を間に挟んで両側から軸支するものとした請求項１から３のいずれか一つに記載の実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の電子部品（以下、部品と呼ぶ）を回路基板（以下、基板と呼ぶ）上に実装するための実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の実装機は、供給部から大きさまたは形状が多種多様の部品を供給し、この部品をヘッド部に設けた保持体で取出し、この保持体を歯付きベルトを介してモータで回動させ、部品を基板上での実装方向に合わせるように回動位置決めして基板に実装する構成となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
部品実装においては実装する部品が多種多様化し、たとえば平板形状で縦横高さ寸法がそれぞれ０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍと非常に小さいチップ形抵抗や、縦横寸法がそれぞれ５０ｍｍと大型で多数のリード端子を０．５ｍｍ間隔で有するＱＦＰ部品などを同時に実装しなければならず、また、その実装精度についても高精度に位置決めして実装しなければならないものとなっていた。
【０００４】
しかしながら、従来の実装機においては保持体を歯付きベルトを介してモータで回動させており、この歯付きベルトは樹脂などの弾性を有する材料を用いて製作されていたため、歯付きベルトの歯のピッチ誤差により部品を高精度に回動位置決めすることが困難なものとなっていた。
【０００５】
特に大型の部品、たとえば前記ＱＦＰ部品などを実装する際には、歯付きベルトの歯のピッチ誤差が大きく影響し、その回動位置決めを高精度に実現することができず、結果として部品を高精度に実装することが困難なものであった。
【０００６】
そこで本発明は部品を高精度に実装することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そしてこの目的を達成するために本発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、部品を回動位置決めする際に保持体あるいはモータと係合する歯付きベルトの範囲がそれぞれ所定の範囲となるので、歯付きベルトの歯のピッチ誤差の影響を少なくし、保持体の回動位置決め精度を一層向上して部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む４５度間隔の八つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項１に記載の実装機であって、ＱＦＰ部品などの大型部品が基板上に実装される実装角度は、そのほとんどが基準角度となる０度およびこの０度と４５度間隔の角度で設計されるので、この八つの各角度位置における基準値との角度ずれのみを記憶部に記憶しておけば、記憶しておくデータを少量にしながら、ＱＦＰ部品などの大型部品を高精度に実装することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、部品実装作業に先立ち前記記憶部に前記保持体の角度ずれを記憶する際に、この保持体を基準角度を含む９０度間隔の四つの角度位置に回動させて、この各角度位置における基準値との角度ずれを前記検査部で計測して前記記憶部に記憶するものとした請求項１に記載の実装機であって、ＱＦＰ部品などの大型部品が基板上に実装される実装角度は、その多くのものが基準角度となる０度およびこの０度と９０度間隔の角度で設計されるので、この四つの各角度位置における基準値との角度ずれのみを記憶部に記憶しておけば、記憶しておくデータをより少量にしながら、ＱＦＰ部品などの大型部品を高精度に実装することができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記歯付きベルトと係合するモータ出力軸を、前記歯付きベルトとの係合部を間に挟んで両側から軸支するものとした請求項１から３のいずれか一つに記載の実装機であって、係合部を間に挟んでモータ出力軸を両側から軸支することによりこのモータ出力軸と保持体間に張架した歯付きベルトの張力によりモータ出力軸が傾いてしまうことを防止し、保持体への回動力伝達を安定させ、結果として保持体の回動位置決め精度を向上し部品を高精度に実装することができる。
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態の実装機を示す斜視図であり、同図に示すように実装機１は、ベース２の中央部に同図に示すＹ方向に移動するとともに部品３が実装される基板４を保持する基板保持部５を設けている。この基板保持部５の左右には、それぞれ部品３を供給する供給部Ａ６と供給部Ｂ７が配置され、これらの供給部Ａ６と供給部Ｂ７にはそれぞれ一つの品種の部品３を供給する供給ユニット８が取付けられている。なお、図１に示す供給部Ａ６の供給ユニット８はテーピング荷姿の部品３を供給するものであり、供給部Ｂ７の供給ユニット８はバルク荷姿の部品３を供給するものである。
【００１７】
図１に示すようにベース２の両端部には、それぞれ支柱９が立設され、この二つの支柱９の上部を連結するように支持フレーム１０が取付けられている。この支持フレーム１０の下面側にはガイド１１が設けられ、図１に示すように、このガイド１１に沿ってヘッド部Ａ１２とヘッド部Ｂ１３が図示しない駆動手段により同図に示すＸ方向に移動するようになっている。
【００１８】
これらのヘッド部Ａ１２とヘッド部Ｂ１３は、その下部にそれぞれ五個の保持体Ａ１４、保持体Ｂ１５を有しており、これらの保持体Ａ１４、保持体Ｂ１５は真空吸着ノズルで構成されており、供給部Ａ６、供給部Ｂ７より供給される部品３を取出して基板保持部５に保持された基板４に実装するものである。
【００１９】
また、図１に示すように五個の保持体Ａ１４はヘッド部Ａ１２にＸ方向に直線状に等ピッチで取付けられており、この取付ピッチは供給部Ａ６の供給ユニット８の取付ピッチと等しいものとしている。供給部Ａ６の供給ユニット８のそれぞれの部品供給ポイントは、Ｘ方向に直線状に配置するようになっている。つまり、このような構成、配置とすることにより、部品実装作業の際、ヘッド部Ａ１２はＸ方向のみに摺動し、部品３の取出しにおいて、最大五個の部品３を同時に取出すことにより効率よく実装作業を行うものとなっている。
【００２０】
このようにヘッド部Ａ１２は図１に示す供給部Ａ６と基板保持部５の間を往復移動するのであるが、同図に示すように供給部Ａ６と基板保持部５の間には、検査部Ａ１６が配置されている。同様に供給部Ｂ７と基板保持部の間には検査部Ｂ１７が配置されている。これらの検査部Ａ１６、検査部Ｂ１７は内部に撮像体を有しており、保持体Ａ１４あるいは保持体Ｂ１５が供給部Ａ６あるいは供給部Ｂ７から部品３を取出して基板保持部５上へ移動する際に、保持体Ａ１４あるいは保持体Ｂ１５による部品３の保持姿勢を検査するようになっている。
【００２１】
また、図１に示すように、ヘッド部Ａ１２の右側部には基板カメラＡ１８が五個の保持体Ａ１４と直線上に配置され、同様にヘッド部Ｂ１３の右側部にも基板カメラＢ１９が配置されている。これらの基板カメラＡ１８、基板カメラＢ１９は部品実装作業に先立ち、基板保持部５に保持された基板４の回路パターンや検査マークを撮像して、その保持姿勢などを検査するようになっている。
【００２２】
ヘッド部Ａ１２とヘッド部Ｂ１３は同様の構成をしているものであり、以下に図２を用いてヘッド部Ａ１２について詳細に説明を行う。
【００２３】
図２に示すように、ヘッド部Ａ１２には昇降モータ２０により昇降するブロック２１に五個の保持体Ａ１４が回動可能に保持されている。部品取出動作や部品実装動作の際には、昇降モータ２０の駆動により保持体Ａ１４が昇降することとなる。
【００２４】
また保持体Ａ１４の上部には五連のシリンダユニット２２からなる選択部材が設けられている。このシリンダユニット２２により五個の保持体Ａ１４の内、任意の数のものを他のものより下方に突出させて、選択して使用することができるようになっている。
【００２５】
なお、五個の保持体Ａ１４は多種多様の部品３に適したものを取付けることにより、非常に小さなものから大型のものまで多種多様の部品３を安定して保持搬送することができるものとなっている。
【００２６】
図２に示すように、五個の保持体Ａ１４には歯付きベルト２３に係合するプーリ２４が結合されている。この歯付きベルト２３は同図に示すモータ２５の出力軸２６に係合するようになっている。この部分を図３を用いて詳細に説明する。
【００２７】
図３に示すように、モータ２５の出力軸２６はモータ２５内部に設けられた軸受２７に軸支されている。出力軸２６には歯付きベルト２３と係合するプーリ２８が結合され、図３に示すように、このプーリ２８は軸受２９に軸支されている。
【００２８】
こうしてモータ２５の出力軸２６は、歯付きベルト２３との係合部を間に挟んで両側から軸支される構成となっている。
【００２９】
このようにして歯付きベルト２３は図２および図４に示すように、モータ２５の出力軸２６と五個の保持体Ａ１４の間に張架されるようになっている。図４は歯付きベルト２３の巻掛け状態を示す平面図である。
【００３０】
そして上述したように、この歯付きベルト２３とモータ２５の出力軸２６との係合部においては、図３に示すように係合部を間に挟んでモータ２５の出力軸２６が両側から軸支されているので、張架した歯付きベルト２３の張力によって出力軸２６が傾くことを防止し、保持体Ａ１４への回動力伝達を安定して行うことができるものとなっている。
【００３１】
図２および図４に示すように、歯付きベルト２３の途中には三個のアイドラ３０が設けられている。図４に特徴的に示されているように、直線上に配列された保持体Ａ１４の間にアイドラ３０を配置することにより、保持体Ａ１４と歯付きベルト２３の係合する角度を大きくし、回動駆動時の歯飛びを防止し、確実に動力伝達ができるようにしている。
【００３２】
また、このように各保持体Ａ１４とモータ２５の出力軸２６を一本の歯付きベルト２３で巻掛けているので、ヘッド部Ａ１２を小型で軽量なものとし、その移動を高速で行えるものとなっている。
【００３３】
図５は本実施形態の実装機１の制御ブロック図である。同図に示すように、ヘッド部Ａ１２、保持体Ａ１４など各部は制御部３１によってその動作が制御されるようになっている。同図に示す記憶部３２は、部品３が基板４上に実装される際の実装角度などのデータを記憶しているものである。
【００３４】
ところで、基板４に部品３を実装する際には、図６に示すように基板４の配線パターンに合わせて部品３を所定の実装角度に回動位置決めして実装作業を行うようになっている。図６は部品３を実装した基板４を示す斜視図である。同図においては小型のチップ形抵抗部品３ａが０度と９０度に回動位置決めされて実装されているもの、および大型のＱＦＰ部品３ｂが０度に位置決めされて実装されているものを例示している。
【００３５】
角度方向の位置決め精度が特に問題となるのは大型のＱＦＰ部品３ｂなどであるが、この大型のＱＦＰ部品３ｂは、基板４の配線パターンを設計する際、通常基準角度である０度と９０度、１８０度、２７０度の四つの角度で実装されるように設計される。これに加えて、部品実装の後工程であるはんだ付工程での品質を安定させるために、４５度、１３５度、２２５度、３１５度の角度で設計されることもある。そして、上述の八つの角度で基板４の配線パターンが設計されることがほとんどである。
【００３６】
従って、実装作業において上述の八つまたは四つの角度での回動位置決め精度を高くすれば、大型のＱＦＰ部品３ｂを高精度に実装できる。
【００３７】
そのため、本実施形態の実装機１では、部品実装作業に先立ち、図２および図５に示す保持体Ａ１４または保持体Ｂ１５を上述の八つまたは四つの角度に回動させるべく図５に示す制御部３１によって指令し、このときの保持体Ａ１４または保持体Ｂ１５の実際の回動角度を検査し、角度ずれが生じている場合はこの角度ずれのデータを図５に示す記憶部３２に記憶し、その後の部品実装作業において、図５に示す制御部３１の指令により保持体Ａ１４または保持体Ｂ１５の回動角度を必要に応じて補正するようにしている。
【００３８】
上述の部品実装作業に先立つ角度ずれ検査についてヘッド部Ａ１２を例とし、９０度間隔での検査について以下に説明する。
【００３９】
まず、図２に示すヘッド部Ａ１２が図１に示す供給部Ａ６上にあるときにこのヘッド部Ａ１２から保持体Ａ１４を取りはずし、図７に示す治具３３を取付ける。この治具３３の下面には高精度に位置決めして形成された複数の基準穴３４（後述）が設けられている。
【００４０】
次に、図５に示す制御部３１の指令により図２および図５に示すモータ２５が回動して基準の角度位置すなわち０度に回動位置決めされる。この状態でヘッド部Ａ１２は図１の右方すなわち検査部Ａ１６の方向へ移動する。こうしてヘッド部Ａ１２に取付けられた五個の治具３３が検査部Ａ１６の上方を通過し、このとき各治具３３の下面が撮像される。
【００４１】
このときの撮像画面を示したものが図８である。検査部Ａ１６は図８に示すように治具３３の下面の複数の基準穴３４の位置から、各治具３３がこのときの回動角度の基準値すなわち０度に対してどれだけの角度ずれを生じているかを計測し、この角度ずれのデータを図５に示す制御部３１の指令により記憶部３２に記憶する。この角度ずれのデータが図２および図５に示す各保持体Ａ１４の角度ずれのデータとなる。
【００４２】
このようにして０度での計測が終ったヘッド部Ａ１２は図１に示す検査部Ａ１６の右方に停止しているが、この状態で図５に示す制御部３１の指令により、図２および図５に示すモータ２５がヘッド部Ａ１２に取付けられた治具３３を９０度回動させるべく回動する。
【００４３】
次にこの状態でヘッド部Ａ１２は前とは逆に図１の左方へ移動し、このとき、０度のときと同様に各治具３３の角度ずれを計測して記憶部３２に記憶する。
【００４４】
以下、同様に１８０度および２７０度の角度についても角度ずれの計測と記憶を行う。なお２７０度の場合には、モータ２５は実際には−９０度への回動を行うようになっている。
【００４５】
こうして記憶部３２に記憶された各保持体Ａ１４の角度ずれのデータに基づいて、部品実装作業時に各保持体Ａ１４の回動角度を必要に応じて補正し、この保持体Ａ１４を高精度に回動位置決めして、部品の実装精度を高めるものとしている。
【００４６】
また、角度ずれの計測と記憶を、０度、９０度、１８０度および２７０度の場合のみとしているので制御も容易となり、記憶部３２に記憶するデータも最小限のものとすることができる。
【００４７】
また、部品実装作業時の各保持体Ａ１４の回動位置決めに際しては、この保持体Ａ１４を０度を中心としてプラス１８０度からマイナス１８０度の範囲で回動させて位置決めするようにしている。
【００４８】
こうすることによって、一つの保持体Ａ１４を回動位置決めさせるのに使用する歯付きベルト２３の係合範囲を、図４のＮで示す範囲としているので、例えば歯付きベルト２３の全範囲を使用して一つの保持体Ａ１４の回動位置決めを行う場合に比べて、歯付きベルト２３の歯のピッチ誤差の影響を少なくし位置決め精度の向上を図るものとしている。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、部品を供給する供給部と、この部品が実装される基板を保持する基板保持部と、前記部品を前記供給部から取出して前記基板に実装する回動可能な保持体と、この保持体を回動させるモータと、このモータの出力軸と前記保持体に係合してこれらの間に張架された歯付きベルトと、この保持体とモータおよび歯付きベルトを設けたヘッド部と、前記供給部、基板保持部、保持体、モータおよびヘッド部の動作を制御する制御部と、この制御部の指令により回動させられた保持体の回動角度を計測する検査部と、このときの保持体の回動角度の基準値をあらかじめ記憶するとともに前記検査部で計測した回動角度と前記基準値との角度ずれを記憶する記憶部とを有し、部品実装作業に先立ち前記保持体を所定量回動させてこのとき前記検査部で計測した保持体の回動角度と前記基準値との角度ずれを前記記憶部に記憶し、この記憶部に記憶した角度ずれのデータに基づき部品実装作業時には前記保持体の回動角度を補正するものであって、部品実装作業時に前記モータが前記歯付きベルトを移動させるに際し、この歯付きベルトを前記保持体を一回転させるのに必要な所定の範囲内で往復させ、この所定の範囲内に対応した範囲内でこの歯付きベルトを前記保持体あるいは前記モータとそれぞれ係合させ、前記ヘッド部に複数個の保持体を設け、前記歯付きベルトを前記モータの出力軸と前記複数個の保持体のそれぞれに張架する構成としたものであって、保持体の回動位置決め精度を向上して、部品を高精度に実装することができる。また、ヘッド部に複数個の保持体を設けることによって、多種多様の部品を安定して実装することができる。さらに、歯付きベルトをモータの出力軸と複数個の保持体のそれぞれに張架することによって、複数個の保持体を設けたヘッド部を軽量化してその高速移動を可能とし、結果的に実装作業の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の実装機を示す斜視図
【図２】同実装機のヘッド部を示す斜視図
【図３】同実装機のヘッド部の要部を示す一部断面正面図
【図４】同要部平面図
【図５】同実装機の制御ブロック図
【図６】部品を実装した基板を示す斜視図
【図７】治具を示す斜視図
【図８】治具の下面を撮像した画面を示す図
【符号の説明】
１  実装機
２  ベース
３  部品
３ａ  チップ形抵抗部品
３ｂ  ＱＦＰ部品
４  基板
５  基板保持部
６  供給部Ａ
７  供給部Ｂ
８  供給ユニット
９  支柱
１０  支持フレーム
１１  ガイド
１２  ヘッド部Ａ
１３  ヘッド部Ｂ
１４  保持体Ａ
１５  保持体Ｂ
１６  検査部Ａ
１７  検査部Ｂ
１８  基板カメラＡ
１９  基板カメラＢ
２０  昇降モータ
２１  ブロック
２２  シリンダユニット
２３  歯付きベルト
２４  プーリ
２５  モータ
２６  出力軸
２７  軸受
２８  プーリ
２９  軸受
３０  アイドラ
３１  制御部
３２  記憶部
３３  治具
３４  基準穴
【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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