JP2017107974A - 部品実装装置および反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】実装ヘッドを下方側から容易に観察する。
【解決手段】内部空間と内部空間を外部に連通させる開口部とを有する装置本体と、内部空間内で部品の実装を行う実装ヘッドと、内部空間において実装ヘッドよりも下方に配置される反射部材とを備え、反射部材は、実装ヘッド側から下方に出射される出射光を反射して開口部を介して装置本体の外側に導光することで実装ヘッドを下方側から見た像を装置本体の外側より観察可能とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、部品の実装を行う実装ヘッドを下方側より観察する技術に関するものである。

基板に電子部品を実装する部品実装装置として、例えば特許文献１に記載の部品実装装置がある。この部品実装装置では、テープフィーダなどの部品供給部を複数装着した台車が装置本体の側面に設けられた開口部に挿入される。この装置本体の内部空間では、実装ヘッドが部品吸着位置の上方位置に移動し、実装ヘッドの下方端部に取り付けられた吸着ノズルによって部品吸着位置に供給された部品を保持した後、基板の上方位置に移動して基板への部品の実装を行う。

特許第４７４２１１２号公報

上記のように構成された部品実装装置では、実装ヘッドや吸着ノズルの状態をユーザが確認するためには、ユーザは屈んだ状態で上記開口部から斜め上方に覗き込んで観察するしか方法がなかった。このように従来装置では、ユーザに対して無理な姿勢を強いることとなり、ユーザの作業性の改善が望まれている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、実装ヘッドを下方側から容易に観察することができる技術を提供することを目的とする。

この発明の一態様は、部品実装装置であって、内部空間と内部空間を外部に連通させる開口部とを有する装置本体と、内部空間内で部品の実装を行う実装ヘッドと、内部空間において実装ヘッドよりも下方に配置される反射部材とを備え、反射部材は、実装ヘッド側から下方に出射される出射光を反射して開口部を介して装置本体の外側に導光することで実装ヘッドを下方側から見た像を装置本体の外側より観察可能とすることを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、反射部材であって、部品実装装置の装置本体に設けられた内部空間において部品の実装を行う実装ヘッドよりも下方に配置可能となっており、内部空間への配置によって、実装ヘッド側から下方に出射される出射光を反射して装置本体に設けられる開口部を介して装置本体の外側に導光することで実装ヘッドを下方側から見た像を装置本体の外側より観察可能とすることを特徴としている。

このように構成された発明では、部品の実装を行う実装ヘッドよりも下方に反射部材が配置されており、実装ヘッド側から下方に出射される出射光が反射部材で反射されて開口部を介して装置本体の外側に導光される。このため、反射部材を介して実装ヘッドを下方側から見た像を装置本体の外側より観察することが可能となっている。なお、「実装ヘッド側から下方に出射される出射光」とは、実装ヘッドから出射される光のみならず実装ヘッドの周囲から出射される光を含み、実装ヘッドの状態を確認するために必要な光を意味している。

本発明によれば、反射部材によって装置本体の外側より実装ヘッドを下方側から観察することができ、上記観察を容易なものとすることができる。

本発明にかかる部品実装装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す部品実装装置の内部構成を示す平面図である。 ヘッドユニット、テープ切断装置および反射部材の構成並びに配置関係を模式的に示す図である。 図１の部品実装装置が備えるヘッドユニットの部分拡大図である。 図１の部品実装装置が備えるヘッドユニットの一例を示す部分断面図である。 図１の部品実装装置に装備されるテープ切断部の構成を示す図である。 反射部材の構成を示す斜視図である。

図１は本発明にかかる部品実装装置の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は図１に示す部品実装装置の内部構成を示す平面図である。なお、この明細書においては、各図の方向関係を明確にするために、部品実装装置１の基台２ａの長手方向をＹ方向または前後方向といい、この方向とは直交する水平方向をＸ方向または左右方向という。

この部品実装装置１では、基台２ａに対して複数のフレーム部材（図示省略）が取り付けられるとともに、フレーム部材に対してカバー部材２ｂが取り付けられて装置本体２が構成されている。この装置本体２では、カバー部材２ｂに囲まれた内部空間２ｃに対し、基台２ａの長手方向の中央部に設けられた基板搬送機構３、基台２ａの長手方向の両端部に設けられた部品供給機構４、４、および基台２ａの上方に設けられた部品移動機構５などが配置されており、内部空間２ｃで部品の実装を行うことが可能となっている。また、装置本体２の一部では、カバー部材２ｂにより覆われておらず、上記内部空間２ｃを装置外部に連通させる開口部２ｄ、２ｅ、２ｆが設けられている。具体的には、装置本体２の前下側の位置に台車１５を部品実装装置１の前側より挿脱するための開口部２ｄが設けられている。また、部品実装装置１では、前側のみならず後側からも台車１５を挿脱可能とするために、装置本体２の後下側の位置に開口部２ｅ（図２参照）が設けられている。さらに、台車１５の挿脱用の開口部２ｄ、２ｅの上方位置に開口部（図１では、前側の開口部２ｆのみを図示）がそれぞれ設けられ、当該開口部を介して装置本体２の内部を斜め上方から観察可能となっている。

基板搬送機構３は、Ｙ方向に並ぶ２台のコンベア部６によって構成されている。これらのコンベア部６は、プリント配線板等の基板７をそれぞれＸ方向に搬送するものである。これらのコンベア部６の動作は、部品実装装置１の制御部８によって制御される。

部品供給機構４、４は部品供給部９を取付けるためのものである。基台２ａにおける部品供給機構４が設けられるＹ方向の両端部には、平面視においてＹ方向の端部から中央に向かって延びる凹部１１がそれぞれ形成されている。部品供給部９は前側の開口部２ｄや後側の開口部２ｅを介して各凹部１１に対して挿脱可能となっている。

部品供給部９は、複数のテープフィーダ１２やトレイ式部品供給装置などによって構成されるが、ここではテープフィーダ１２で構成されている場合を例示して説明を続ける。テープフィーダ１２は、図示してはいないが、電子部品が収納されたテープを間欠的に繰り出して部品移動機構５の部品吸着位置に送るものである。テープは、電子部品が吸着された後に下方に排出され、後述するテープ切断部１４（図６参照）によって所定の長さに切断される。

テープフィーダ１２は、テープフィーダ支持用台車１５（図１参照）に着脱可能に支持され、この台車１５を介して凹部１１の中においてテープ切断部１４と対向して部品供給機構４に取付けられる。

基台２ａにはＸ方向両側に基台立設部２ｇが設けられており、部品移動機構５は、図２に示すように、両側の基台立設部２ｇ上に設けられた一対のＹレールユニット２１と、これらのＹレールユニット２１にＹ方向に移動自在に支持された２台のＸレールユニット２２と、これらのＸレールユニット２２にそれぞれＸ方向に移動自在に支持されたヘッドユニット２３などによって構成されている。

図３はヘッドユニット、テープ切断装置および反射部材の構成並びに配置関係を模式的に示す図である。また、図４は図１の部品実装装置が備えるヘッドユニットの部分拡大図である。さらに、図５は図１の部品実装装置が備えるヘッドユニットの一例を示すＸ方向の部分断面図である。

ヘッドユニット２３は、図５に示すように、Ｘ方向に所定の配列ピッチＬhで直線状に並ぶ３本の実装ヘッド２３１を具備する。３本の実装ヘッド２３１は、それぞれＺ方向に延びるノズルシャフト２３２の下端部に吸着ノズルＮを装着した概略構成を具備する。詳しくは、実装ヘッド２３１は、Ｚ方向に平行な中心軸ＣＸを中心とする周方向に等しい配列ピッチで配置された８本のノズルシャフト２３２を有し、各ノズルシャフト２３２の下端部に設けられたノズル装着部２３３に吸着ノズルＮを着脱自在に装着する。

ノズル装着部２３３では、その下端部がシャフト２３２へ向けて屈曲する板バネ２３４がノズルシャフト２３２の下端部の外周に隙間を空けて対向している。そして、吸着ノズルＮの先端を下側に向けつつ吸着ノズルＮの上部をノズルシャフト２３２に外側から嵌めた状態でノズル装着部２３３に対して吸着ノズルＮを上方へ押し込むと、吸着ノズルＮの外周に設けられた係合突起Ｎeが板バネ２３４の下端部を外側に押し遣りながら、ノズルシャフト２３２と板バネ２３４のとの間の隙間に入り込む。その結果、吸着ノズルＮの外周突起Ｎeが板バネ２３４の下端部に係合して、吸着ノズルＮはその先端を下側へ向けつつノズル装着部２３３に装着される。こうしてノズル装着部２３３に装着された吸着ノズルＮは、板バネ２３４の弾性力によってノズル装着部２３３に保持される。一方、ノズル装着部２３３に装着された吸着ノズルＮを板バネ２３４の弾性力に抗して下方に引っ張ることで、ノズル装着部２３３から吸着ノズルＮを取り外すことができる。なお、吸着ノズルＮには、係合突起Ｎeと吸着ノズルＮの下端（先端）との間で側方に突出する鍔Ｎfが形成されている。

各ノズルシャフト２３２の中心には、ノズル装着部２３３からＺ方向に延びる通気路２３５が形成されている一方、吸着ノズルＮの中心には、Ｚ方向に貫通するノズル孔Ｎvが形成されており、ノズル装着部２３３に装着された吸着ノズルＮのノズル孔Ｎvは通気路２３５に連通する。したがって、通気路２３５を介してノズル孔Ｎvの気圧を調整しつつ、実装ヘッド２３１に部品実装を実行させることができる。具体的には、部品供給部９が供給する部品を保持する際には、吸着ノズルＮの先端を部品に接触させつつノズル孔Ｎvに負圧を与えて、吸着ノズルＮの先端に部品を吸着することができる。また、基板に部品を載置する際には、ノズル孔Ｎvに正圧を与えて、吸着ノズルＮから基板へ部品を瞬時に移すことができる。なお、実装ヘッド２３１は、８本のノズルシャフト２３２を個別に昇降させることができる。したがって、部品供給部９からの部品の保持や、基板への部品の載置は、実行主体となる吸着ノズルＮを装着したノズルシャフト２３２を選択的に昇降させて実行することができる。さらに、実装ヘッド２３１は、中心軸ＣＸを中心として８本のノズルシャフト２３２を一体的に回転できるロータリー式の実装ヘッドである。したがって、８本のノズルシャフト２３２を適宜回転させて、吸着ノズルＮの位置を調整することができる。

このように構成された３本のヘッド２３１のＸ方向の両外側には、Ｚ方向に延びる棒状の位置認識用のマーク部材２３６が配置されている。各マーク部材２３６はヘッドユニット２３に固定されており、基台２ａに固定された認識カメラ（図示省略）により撮像されてヘッドユニット２３の位置認識に用いられる。

さらに、ヘッドユニット２３は、図４に示すように、吸着ノズルＮに吸着された部品を側方から撮像するカメラ２３７と、カメラ２３７の視野を照らす照明２３８とを有する。カメラ２３７（の光学系）は、実装ヘッド２３１に装着された吸着ノズルＮの先端に対してＹ方向から対向して、吸着ノズルＮに吸着された部品をＹ方向から撮像する。このように、カメラ２３７は実装ヘッド２３１のＹ方向側に配置されている。また、実装ヘッド２３１において円周状に配列された８個の吸着ノズルＮの中央には、棒状の反射部材２３９が設けられている。この反射部材２３９によって照明２３８からの光が反射されて、カメラ２３７の視野をより明るく照らすことができる。そして、実装ヘッド２３１や吸着ノズルＮで反射された光の一部が後述するように本発明の「出射光」として下方に進む。

また、図示を省略しているが、部品移動機構５は複数の駆動部を有しており、その一部により駆動されることで実装ヘッド２３１は部品を吸着ノズルＮによって吸着する機能と、吸着ノズルＮ上下方向に移動させる機能と、吸着ノズルを上下方向の軸線を中心として回転させる機能とを果たす。なお、各駆動部の動作は部品実装装置１の制御部８によって制御される。

図６は図１の部品実装装置に装備されるテープ切断部の構成を示す図である。このテープ切断部１４は、ヘッドユニット２３が移動する空間よりも下方で、かつ凹部１１に挿入された台車１５に対向した位置に配置されている。そして、テープ切断部１４はテープフィーダ１２から供給された部品を実装ヘッド２３１により取り出した後のテープＴＰを切断するカッター３０と、このカッター３０を支持した状態で部品実装装置１の基台２ａに着脱可能に取付けられる支持フレーム３１とを備えている。

カッター３０は、支持フレーム３１にＹ方向に移動自在に支持された可動刃（図示せず）と、支持フレーム３１に固定された固定刃（図示せず）と、可動刃をＹ方向に移動駆動するエアシリンダ３２などによって構成されている。可動刃と固定刃は、それぞれＸ方向に細長く形成されており、テープフィーダ１２から垂れ下がるテープＴＰを挟んで切断するものである。

支持フレーム３１は、複数の部材を組み合わせて上方から見て四角形状に形成されている。支持フレーム３１の前部（Ｙ方向の一端部であって、基台２ａの凹部１１内に挿入される端部）には、テープガイド３３が設けられている。このテープガイド３３は、図３に示すように、テープフィーダ１２からテープ切断部１４に向けて送られてくる空のテープＴＰを受け入れ、さらに下方に向けて折り返してカッター３０に導くためのものである。

支持フレーム３１の下部には、カッター３０によって切断されたテープを下方の回収ボックス３４（図１参照）に落下させるための排出用ダクト３５が設けられている。支持フレーム３１のＸ方向の両端部は、一対の支持部材３６，３６によって構成されている。これらの支持部材３６は、部品供給機構４に設けられた支持用レール（図示省略）の上に載せられるものである。また、本実施形態では、図３および図６に示すように、テープガイド３３のうち一対の支持部材３６、３６に挟まれたベース領域に対して反射部材５０が固定されている。

図７は反射部材の構成を示す斜視図である。この反射部材５０は、ベース部５１と、ミラーフィルム（反射フィルム）５２とで構成されている。ベース部５１は、ヘッドユニット２３がＸ方向に移動する範囲と同じ、あるいは若干広い範囲にわたって延設されたフィルム支持部位５１１を有している。また、フィルム支持部位５１１の下方端からは、上記ベース領域に係合可能な形状を有する係合部位５１２と、３つの取付部位５１３とが下方に突設されている。そして、ベース領域に対して係合部位５１２を係合させるとともに各取付部位５１３に設けられた貫通孔を介して締結金具（図示省略）で係合部位５１２をベース領域に固定することが可能となっている。この実施形態では、係合部位５１２および取付部位５１３に対してフィルム支持部位５１１は鉛直方向からテープガイド３３側（同図の右手側）に反っており、フィルム支持部位５１１の開口部２ｄ側の主面が図３に示すように斜め上方を向いている。そして、この開口部２ｄ側の主面に対してミラーフィルム５２が貼り付けられている。このため、ミラーフィルム５２の表面５２１の面法線は開口部２ｄに向かって斜め上方に延びており、ヘッドユニット２３の実装ヘッド２３１側から出射される出射光Ｌ１（図３参照）はミラーフィルム５２の表面５２１で反射される。このようにミラーフィルム５２の表面５２１は反射面として機能し、図３に示すように、台車１５が凹部１１から取り外された状態で、当該表面５２１で反射された反射光Ｌ２は台車１５やテープフィーダ１２に邪魔されることなく、開口部２ｄを介して装置本体２の外部に導光される。したがって、この状態でユーザは、屈むことなく、自然な姿勢で開口部２ｄよりミラーフィルム５２の表面５２１に映った像、例えば実装ヘッド２３１を下方から見たときの像ＩＭ（図７参照）を観察することができる。

以上のように、本実施形態によれば、反射部材５０が実装ヘッド２３１よりも下方位置でテープ切断部１４に取り付けられ、実装ヘッド２３１側から下方に出射される出射光Ｌ１を反射して開口部２ｄを介して装置本体２の外側のユーザ目線位置に導光している。このため、ユーザは反射部材５０を介して実装ヘッド２３１を下方側から見た像ＩＭを装置本体２の外側より容易に観察可能となっている。その結果、ユーザは無理な姿勢をせず、楽な姿勢で実装ヘッド２３１や実装ヘッド２３１に装着されている吸着ノズルＮなどを容易に確認することができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、台車１５を凹部１１から外すことによってテープ切断部１４が装置本体２側に残り、そのテープ切断部１４に取り付けられた反射部材５０に映った像ＩＭの観察が容易となる。したがって、台車１５を抜いてメンテナンス作業が行い易くなっている。

さらに、上記実施形態では、ベース部５１にミラーフィルム５２を取り付けて反射部材５０を構成している。したがって、ミラーフィルム５２への汚れの付着や経年変化などによりミラーフィルム５２の表面の反射性能が低下したとき、当該ミラーフィルム５２を交換することで元の状態に戻り、観察を良好に続けることができる。このように、ミラーフィルム５２は消耗品として交換可能となっており、メンテナンス性に優れている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態では、ベース部５１のフィルム支持部位５１１にミラーフィルム５２を貼り付けることで反射面を構成しているが、ミラーフィルム５２の代わりにフィルム支持部位５１１の表面を鏡面に仕上げることで反射面を構成してもよい。これによって、反射部材５０の部品点数が減少してコスト低減を図ることができる。また、テープ切断部１４の一部にミラーフィルム５２に取り付けてもよく、これによって反射部材５０の部品点数が減少してコスト低減を図ることができる。さらに、テープ切断部１４の一部を鏡面に仕上げて反射面を構成してもよい。この場合、テープ切断部１４がテープ切断機能のみならず、反射部材としても機能することとなり、部品点数の削減による装置コストの低減を図ることができる。

また、上記実施形態では、ミラーフィルム５２の表面５２１などで構成される反射面を平坦面に仕上げているが、反射面の形状はこれに限定されるものではなく、観察条件などに応じて凹面や凸面に仕上げてもよい。

また、上記実施形態では、テープ切断部１４に反射部材５０を取り付けているが、反射部材５０の取付位置はこれに限定されるものではなく、実装ヘッド２３１よりも下方側で装置本体２の外側に導光可能な位置であれば、特に限定されるものではない。また、上記実施形態では、開口部２ｄから反射光Ｌ２を装置本体２の外部に導光しているが、導光経路はこれに限定されるものではなく、他の開口部を用いてもよい。例えば後側に設けられるテープ切断部（図示省略）に反射部材５０（図２中の１点鎖線参照）を取り付けて後側の開口部２ｅから観察するように構成してもよい。また、コンベア部６に反射部材５０を取り付け、開口部２ｆを介して反射部材５０に映し出される像、つまり実装ヘッド２３１を下方側から見た像ＩＭを観察してもよい。この場合、台車１５を装置本体２に挿入した状態のまま実装ヘッド２３１の観察が可能となり、利便性の向上を図ることができる。

さらに、上記実施形態では、ロータリー式の実装ヘッド２３１によって部品の実装を行う部品実装装置１に本発明を適用しているが、実装ヘッド２３１の構成はこれに限定されるものではなく、実装ヘッドにより部品の実装を行う部品実装装置全般に対して本発明を適用することができる。

１…部品実装装置
２…装置本体
２ｃ…内部空間
２ｄ，２ｅ，２ｆ…開口部
１２…テープフィーダ（部品供給部）
１４…テープ切断部
１５…台車
５０…反射部材
５１…ベース部
５２…ミラーフィルム
２３１…実装ヘッド
５２１…（ミラーフィルムの）表面
ＩＭ…像
Ｌ１…出射光
Ｌ２…反射光

Claims (8)

1. 内部空間と前記内部空間を外部に連通させる開口部とを有する装置本体と、
   前記内部空間内で部品の実装を行う実装ヘッドと、
   前記内部空間において前記実装ヘッドよりも下方に配置される反射部材とを備え、
   前記反射部材は、前記実装ヘッド側から下方に出射される出射光を反射して前記開口部を介して前記装置本体の外側に導光することで前記実装ヘッドを下方側から見た像を前記装置本体の外側より観察可能とすることを特徴とする部品実装装置。
2. 請求項１に記載の部品実装装置であって、
   前記部品を供給する部品供給部が装着された状態で前記開口部を介して前記装置本体に対して挿脱可能な台車を備え、
   前記反射部材は、前記装置本体から前記台車が取り外されて前記開口部が開放されたときに、前記像を観察可能とする部品実装装置。
3. 請求項２に記載の部品実装装置であって、
   前記内部空間において前記台車に対向して配置されて前記部品供給部から供給された部品を前記実装ヘッドにより取り出した後のテープを切断するテープ切断部を備え、
   前記反射部材は前記テープ切断部に取り付けられている部品実装装置。
4. 請求項１に記載の部品実装装置であって、
   前記部品を供給する部品供給部が装着された状態で前記装置本体に対して挿脱可能な台車を備え、
   前記開口部は前記台車を挿脱する位置と異なる位置に設けられている部品実装装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の部品実装装置であって、
   前記反射部材は前記開口部に向けて前記出射光を斜め上方に反射する部品実装装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の部品実装装置であって、
   前記反射部材の表面が鏡面に仕上げられて前記出射光を反射する部品実装装置。
7. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の部品実装装置であって、
   前記反射部材は、ベース部と、前記ベース部に取り付けられた反射フィルムとを有し、前記反射フィルムによって前記出射光を反射する部品実装装置。
8. 部品実装装置の装置本体に設けられた内部空間において部品の実装を行う実装ヘッドよりも下方に配置可能となっており、
   前記内部空間への配置によって、前記実装ヘッド側から下方に出射される出射光を反射して前記装置本体に設けられる開口部を介して前記装置本体の外側に導光することで前記実装ヘッドを下方側から見た像を前記装置本体の外側より観察可能とすることを特徴とする反射部材。

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