JP2017191913A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ簡易な構成で基板の両面に電子部品を実装可能な部品実装装置を提供すること。【解決手段】基板の両面に電子部品を実装する部品実装装置であって、前記基板に電子部品を取り付ける部品取り付けロボットと、前記基板に取り付けられた電子部品の半田付けを行う半田付けロボットと、前記基板を保持して反転させる保持反転機構と、前記部品取り付けロボット及び前記半田付けロボットの動作を制御して、前記基板に電子部品を実装させる制御手段と、を有する部品実装装置。【選択図】図１

Description

本発明は、部品実装装置に関する。

例えば電子機器を小型化するために、電子部品をプリント基板に高密度実装することが求められている。そこで、基板にクリームはんだを塗布する半田塗布装置と、基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置と、電子部品が搭載された基板を加熱するリフロー炉とを有し、基板の両面に電子部品を実装する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１８２７５号公報

上記した特許文献１に係る技術では、まず、半田塗布装置、電子部品搭載装置、及びリフロー炉を通過するように基板を搬送し、基板の第１面への電子部品の実装を行う。次に、基板を反転させた後に、再び半田塗布装置、電子部品搭載装置、及びリフロー炉を通過するように基板を搬送し、基板の第２面への電子部品の実装を行う。

このため、複数の基板を連続的に両面実装するには、半田塗布装置、電子部品搭載装置、及びリフロー炉が設けられた基板搬送ラインを、基板の第１面への実装と第２面への実装のために２つ設ける必要がある。したがって、装置構成の大型化及び複雑化が避けられないという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、小型且つ簡易な構成で基板の両面に電子部品を実装可能な部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板の両面に電子部品を実装する部品実装装置であって、前記基板に電子部品を取り付ける部品取り付けロボットと、前記基板に取り付けられた電子部品の半田付けを行う半田付けロボットと、前記基板を保持して反転させる保持反転機構と、前記部品取り付けロボット及び前記半田付けロボットの動作を制御して、前記基板に電子部品を実装させる制御手段と、を有する。

本発明の実施形態によれば、小型且つ簡易な構成で基板の両面に電子部品を実装可能な部品実装装置が提供される。

第１の実施形態における部品実装装置の構成を例示する図である。 第１の実施形態における保持反転機構を例示する図である。 第１の実施形態における保持反転機構の動作を例示する図である。 第１の実施形態における保持板の他の構成を例示する図である。 第２の実施形態における部品実装装置の構成を例示する図である。 第２の実施形態における保持反転機構を例示する図である。 第２の実施形態における保持反転機構の動作を例示する図である。 第３の実施形態における部品実装装置の構成を例示する図である。 第３の実施形態における保持反転機構を例示する図である。 第３の実施形態における保持反転機構の動作を例示する図である。 第４の実施形態における部品実装装置の構成を例示する図である。 第４の実施形態における保持反転機構を例示する図である。 第４の実施形態における保持反転機構の動作を例示する図である。 第５の実施形態における部品実装装置の構成を例示する図である。 第５の実施形態における保持反転機構を例示する斜視図である。 第５の実施形態における保持反転機構を例示する図である。 基板の両面に電子部品が実装されるタクトタイムを説明するための図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態における部品実装装置１００の構成を例示する図である。

図１に示されるように、部品実装装置１００は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、制御装置５０、保持反転機構１０１を有し、電子部品Ｐを基板の両面に実装させる。

部品取り付けロボット２０は、複数のリンクが連結されたアーム２１を有する６軸多関節ロボットである。部品取り付けロボット２０のアーム２１の先端には、電子部品Ｐを把持する把持ハンド２２が設けられている。部品取り付けロボット２０は、把持ハンド２２でトレーＴから電子部品Ｐを取り出し、保持反転機構１０１に保持されている基板に電子部品Ｐを取り付ける。より具体的には、電子部品Ｐの端子を基板に設けられているスルーホールに挿入する。

半田付けロボット３０は、複数のリンクが連結されたアーム３１を有する６軸多関節ロボットである。半田付けロボット３０のアーム３１の先端には、半田付けを行うヘッド３２が設けられている。半田付けロボット３０は、部品取り付けロボット２０により基板に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

第１カメラ４１は、電子部品Ｐを把持する部品取り付けロボット２０の把持ハンド２２を撮影する。第２カメラ４２は、部品取り付けロボット２０の把持ハンド２２の近傍に設けられている。第２カメラ４２は、電子部品Ｐの基板への取り付け位置を撮影する。

制御装置５０は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、及び保持反転機構１０１に接続され、各部の動作を制御する。制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含んで構成される。制御装置５０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることで実現される。なお、制御装置５０の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置５０は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。

制御装置５０は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、及び保持反転機構１０１を制御して、基板の両面への電子部品Ｐの実装を行う。制御装置５０は、第１カメラ４１により撮影された画像から、把持ハンド２２に把持されている電子部品Ｐの端子位置を求める。また、制御装置５０は、第２カメラ４２により撮影された画像から、電子部品Ｐの端子を挿入する基板のスルーホールの位置を求める。

制御装置５０は、第１カメラ４１及び第２カメラ４２の撮影画像から求められる電子部品Ｐの端子位置及び基板のスルーホールの位置に基づいて、電子部品Ｐの端子をスルーホールに挿入するように部品取り付けロボット２０を動作させる。また、制御装置５０は、部品取り付けロボット２０により基板に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行うように、半田付けロボット２０を動作させる。制御装置５０は、基板の第１面への電子部品Ｐの実装を完了すると、保持反転機構１０１を制御して基板を反転させた後、第２面への電子部品Ｐの実装を行う。

保持反転機構１０１は、電子部品Ｐが実装される基板を保持し、第１面への電子部品Ｐの実装完了後に、制御装置５０に制御されて第２面に電子部品Ｐを実装できるように基板を反転させる。

図２は、第１の実施形態における保持反転機構１０１を例示する図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態における保持反転機構１０１の上面図である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図２に示されるように、保持反転機構１０１は、ベース板１１０、回転板１２０、基板押さえ部１３０を有する。保持反転機構１０１は、電子部品Ｐの端子が挿入されるスルーホールＨが設けられている基板１０を保持し、第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。

ベース板１１０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部１１１が形成されている。ベース板１１０は、軸受１１２、モータ１１５、シリンダ１３６が上面に設けられていることができる。

軸受１１２は、回転板１２０の側縁に連結されている回転軸１１３を回転可能に支持する。モータ１１５は、カップリング１１４により回転軸１１３に連結され、回転軸１１３を介して回転板１２０を回転させる。シリンダ１３６は、ハンド１３７を図２（Ｂ）に示す矢印方向に移動させることで、可動板１３１を移動させる。モータ１１５及びシリンダ１３６は、制御装置５０により制御されて作動する。

回転板１２０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部１２１が形成されている。回転板１２０は、側縁に回転軸１１３が連結されており、モータ１１５が駆動することで回転軸１１３を中心に回転する。回転板１２０は、可動板１３１を支持する支持片１２３が上面に設けられている。

基板押さえ部１３０は、対向配置された一対の可動板１３１、可動板１３１の回転板１２０側に設けられている押さえ板１３２を有する。

可動板１３１は、平板状部材であり、回転板１２０との間に所定の間隔を形成するように設けられている。可動板１３１は、シリンダ１３６のハンド１３７に把持される把持片１３５が側縁に設けられている。可動板１３１は、シリンダ１３６のハンド１３７が把持片１３５を把持して移動することで、図２における左右方向に変位する。２つの可動板１３１は、それぞれ回転板１２０の支持片１２３に設けられている貫通孔に通される支持軸１３３により支持され、ばね１３２により互いに近付く方向に付勢されている。

押さえ板１３２は、平板状部材であり、可動板１３１の回転板１２０側に設けられている。押さえ板１３２は、基板１０を回転板１２０に押さえ付け、回転板１２０との間で基板１０を保持する。

図３は、第１の実施形態における保持反転機構１０１の動作を例示する図である。

まず、図３（Ａ）に示されるように、シリンダ１３６のハンド１３７が可動板１３１の把持片１３５を把持して矢印方向に移動することで、２つの可動板１３１を離間させる。このように２つの可動板１３１が離間する方向に移動することで、基板１０を回転板１２０に置くことが可能になる。

次に、図３（Ｂ）に示されるように、基板１０が回転板１２０に置かれた状態で、シリンダ１３６のハンド１３７が矢印方向に移動することで、２つの可動板１３１を近付ける。このように２つの可動板１３１が近付く方向に移動することで、基板１０が押さえ板１３２に押さえ付けられ、回転板１２０と押さえ板１３２との間で保持される。

基板１０が回転板１２０と押さえ板１３２との間で保持されている状態で、基板１０の第１面（図３（Ｂ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板１１０の開口部１１１及び回転板１２０の開口部１２１を通じて、電子部品Ｐを基板１０の第１面に取り付ける。また、半田付けロボット３０は、２つの可動板１３１の間から、基板１０の第１面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第１面への電子部品Ｐの実装が完了すると、図３（Ｃ）に示されるように、回転板１２０が押さえ板１３２との間で基板１０を保持した状態で、基板１０の第１面と第２面とが反転するように回転する。２つの可動板１３１がばね１３４により互いに近付く方向に付勢されているため、図３（Ｃ）に示されるように基板１０が反転しても、回転板１２０と押さえ板１３２との間で基板１０が保持されている状態が保たれる。

このように基板１０が反転した状態で、基板１０の第２面（図３（Ｃ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板１１０の開口部１１１を通じて、２つの可動板１３１の間から電子部品Ｐを基板１０の第２面に取り付ける。半田付けロボット３０は、回転板１２０の開口部１２１を通じて、基板１０の第２面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第２面への電子部品Ｐの実装が完了すると、再び回転板１２０が回転して基板１０を反転させる。基板１０が再び反転した状態で、シリンダ１３６のハンド１３７が可動板１３１の把持片１３５を把持して移動することで、２つの可動板１３１を離間させて両面実装された基板１０を取り出すことが可能になる。

以上で説明したように、第１の実施形態における部品実装装置１００によれば、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が、保持反転機構１０１により保持及び反転される基板１０の両面実装を行う。基板１０の第１面実装を行う部品取り付けロボット及び半田付けロボット３０と、基板１０の第２面実装を行う部品取り付けロボット及び半田付けロボット３０とを別途設ける必要がなく、小型且つ簡易な構成で基板１０への両面実装が可能になっている。

なお、部品実装装置１００では、保持反転機構１０１が基板１０を水平面に平行になるようにし、部品取り付けロボット２０が基板１０の下面側、半田付けロボット３０が基板１０の上面側に設けられているが、このような構成に限られない。例えば、部品取り付けロボット２０を基板１０の上面側、半田付けロボット３０を基板１０の下面側に設けてもよい。ただし、半田付けにおいて生じる煙を逃がして排出し易くなるため、半田付けロボット３０を基板１０の上面側に設けることが好ましい。

また、例えば、保持反転機構１０１が基板１０を水平面に対して直交するように保持してもよい。このように基板１０を水平面に対して直交するように立てて保持することで、基板１０の撓みを低減できる。

また、図４に例示するように、回転板１２０の開口部１２１に基板１０を支持する梁１２５ａ、１２５ｂを設けてもよい。図４に例示されている回転板１２０は、開口部１２１が３つの開口１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを有し、開口１２１ａと開口１２１ｂとの間に梁１２５ａが形成され、開口１２１ｂと開口１２１ｃとの間に梁１２５ｂが形成されている。梁１２５ａ、１２５ｂは、開口部１２１を覆うように置かれる基板１０を支持し、基板１０の撓みを低減する。梁１２５ａ、１２５ｂは、基板１０の電子部品Ｐが実装されない部分に形成される。開口部１２１や梁１２５ａ、１２５ｂの数及び形状等は、図４に例示した構成に限られるものではない。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図５は、第２の実施形態における部品実装装置２００の構成を例示する図である。

図５に示されるように、部品実装装置２００は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、制御装置５０、保持反転機構２０１を有し、電子部品Ｐを基板の両面に実装させる。

保持反転機構２０１は、電子部品Ｐが実装される基板を保持し、第１面への電子部品Ｐの実装完了後に、制御装置５０に制御されて第２面に電子部品Ｐを実装できるように基板を反転させる。

図６は、第２の実施形態における保持反転機構２０１を例示する図である。図６（Ａ）は、第２の実施形態における保持反転機構２０１の上面図である。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図６に示されるように、保持反転機構２０１は、ベース板２１０、回転板２２０を有する。保持反転機構２０１は、電子部品Ｐの端子が挿入されるスルーホールＨが設けられている基板１０を保持し、第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。

ベース板２１０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部２１１が形成されている。ベース板２１０は、軸受２１２、モータ２１５、シリンダ２１７が上面に設けられている。

軸受２１２は、回転板２２０を貫通する回転軸２１３を回転可能に支持する。モータ２１５は、カップリング２１４により回転軸２１３に連結され、回転軸２１３を介して回転板２２０を回転させる。シリンダ２１７は、回転板２２０を支持する支持ブロック２１８を図６（Ｂ）に示す矢印方向に移動させる。モータ２１５及びシリンダ２１７は、制御装置５０により制御されて作動する。

回転板２２０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部２２１が形成されている。回転板２２０は、開口部２２１を通るように貫通する回転軸２１３に支持され、モータ２１５が駆動することで回転軸２１３を中心に回転する。回転板２２０の上面には、２つの押さえ板２３０が回転可能に設けられている。

押さえ板２３０は、矩形の平板状部材であり、軸受２２２により回転可能に支持されている回転軸２２３に取り付けられている。回転軸２２３の一端には、カップリング２２６を介してモータ２２５が接続されている。モータ２２５は、制御装置５０により制御されて回転駆動する。押さえ板２３０は、回転板２２０の開口部２２１を覆うように置かれる基板１０を回転板２２０に押さえ付け、回転板２２０との間で基板１０を挟み込むように保持する。

図７は、第２の実施形態における保持反転機構２０１の動作を例示する図である。

まず、図７（Ａ）において破線で示されるように、押さえ板２３０が開いた状態で回転板２２０の上面に開口部２２１を覆うように基板１０が置かれる。回転板２２０に基板１０が置かれると、図７（Ａ）において実線で示されるように、押さえ板２３０が回転して基板１０を回転板２２０に押さえ付け、回転板２２０との間で基板１０を保持する。

基板１０が回転板２２０と押さえ板２３０との間で保持されている状態で、基板１０の第１面（図７（Ａ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板２１０の開口部２１１及び回転板２２０の開口部２２１を通じて、電子部品Ｐを基板１０の第１面に取り付ける。また、半田付けロボット３０は、２つの押さえ板２３０の間から、基板１０の第１面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第１面への電子部品Ｐの実装が完了すると、図７（Ｂ）に示されるように、シリンダ２１７が支持ブロック２１８を矢印方向に動かして基板１０を解放する。このように支持ブロック２１８が外されることで、基板１０が回転可能な状態となる。

次に、図７（Ｃ）に示されるように、基板１０の第１面と第２面とが反転するように回転板２２０が回転する。回転板２２０が回転すると、支持ブロック２１８が再び回転板２２０を支持可能な位置に移動する。

回転板２２０が反転して支持ブロック２１８により支持されている状態で、基板１０の第２面（図７（Ｃ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板２１０の開口部２１１を通じて、２つの押さえ板２３０の間から電子部品Ｐを基板１０の第２面に取り付ける。半田付けロボット３０は、回転板２２０の開口部２２１を通じて、基板１０の第２面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第２面への電子部品Ｐの実装が完了すると、再び支持ブロック２１８が基板１０を解放するように移動し、回転板２２０が回転して基板１０を反転させる。基板１０が再び反転した状態で、２つの押さえ板２３０が開くように回転することで、両面実装された基板１０を取り出すことが可能になる。

以上で説明したように、第２の実施形態における部品実装装置２００では、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が、保持反転機構２０１により保持及び反転される基板１０の両面に電子部品Ｐを実装する。第２の実施形態における保持反転機構２０１では、回転板２２０を回転させる回転軸２１３が、開口部２２１を通って回転板２２０を貫通するように設けられている。このような構成により、回転板２２０の上面に置かれる基板１０を回転軸２１３が支持することで、基板１０の撓みが低減される。

なお、回転板２２０の開口部２２１に基板１０を支持する梁を設け、回転軸２１３と開口部２２１に形成した梁とで基板１０を支持してもよい。また、保持反転機構２０１は、例えば、基板１０を水平面に対して直交するように保持してもよい。

[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図８は、第３の実施形態における部品実装装置３００の構成を例示する図である。

図８に示されるように、部品実装装置３００は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、制御装置５０、保持反転機構３０１を有し、電子部品Ｐを基板の両面に実装させる。

保持反転機構３０１は、電子部品Ｐが実装される基板を保持し、第１面への電子部品Ｐの実装完了後に、制御装置５０に制御されて第２面に電子部品Ｐを実装できるように基板を反転させる。

図９は、第３の実施形態における保持反転機構３０１を例示する図である。図９（Ａ）は、第３の実施形態における保持反転機構３０１の上面図である。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

図９に示されるように、保持反転機構３０１は、ベース板３１０、回転板３２０を有する。保持反転機構３０１は、電子部品Ｐの端子が挿入されるスルーホールＨが設けられている基板１０を保持し、第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。

ベース板３１０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部３１１が形成されている。ベース板３１０は、軸受３１２、モータ３１５、衝撃吸収部材３１７が上面に設けられている。

軸受３１２は、回転板３２０を貫通する回転軸３１３を回転可能に支持する。回転軸３１３は、回転板３２０の開口部３２１と側縁との間を貫通するように設けられ、両端が軸受３１２に回転可能に支持されている。モータ３１５は、カップリング３１４により回転軸３１３に連結され、回転軸３１３を介して回転板３２０を回転させる。モータ３１５は、制御装置５０により制御されて回転駆動する。

衝撃吸収部材３１７は、例えばショックアブソーバであり、開口部３１１の周囲に設けられている。衝撃吸収部材３１７は、回転する回転板３２０の側縁を受け止めて衝撃を吸収する。なお、衝撃吸収部材３１７は、例えばゴム等の弾性材料で形成された部材であってもよい。

回転板３２０は、上面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部３２１が形成されている。回転板３２０は、モータ３１５が駆動することで回転軸３１３を中心に回転する。回転板３２０の上面には、２つの押さえ板３３０が回転可能に設けられている。

押さえ板３３０は、矩形の平板状部材であり、軸受３２２により回転可能に支持されている回転軸３２３に取り付けられている。回転軸３２３の一端には、カップリング３２６を介してモータ３２５が接続されている。モータ３２５は、制御装置５０により制御されて回転駆動する。押さえ板３３０は、回転板３２０の開口部３２１を覆うように置かれる基板１０を回転板３２０に押さえ付け、回転板３２０との間で基板１０を挟み込むように保持する。

図１０は、第３の実施形態における保持反転機構３０１の動作を例示する図である。

まず、図１０（Ａ）において破線で示されるように、押さえ板３３０が開いた状態で回転板３２０の上面に開口部３２１を覆うように基板１０が置かれる。回転板３２０に基板１０が置かれると、図１０（Ａ）において実線で示されるように、押さえ板３３０が回転して基板１０を回転板３２０に押さえ付け、回転板３２０との間で基板１０を保持する。

基板１０が回転板３２０と押さえ板３３０との間で保持されている状態で、基板１０の第１面（図１０（Ａ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板３１０の開口部３１１及び回転板３２０の開口部３２１を通じて、電子部品Ｐを基板１０の第１面に取り付ける。また、半田付けロボット３０は、２つの押さえ板３３０の間から、基板１０の第１面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第１面への電子部品Ｐの実装が完了すると、図１０（Ｂ）に示されるように、基板１０の第１面と第２面とが反転するように回転板３２０が回転する。回転板３２０が回転すると、衝撃吸収部材３１７が回転板３２０を受け止めて衝撃を吸収する。

回転板３２０が回転して基板１０が反転した状態で、基板１０の第２面（図１０（Ｂ）における下面）に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板３１０の開口部３１１を通じて、２つの押さえ板３３０の間から電子部品Ｐを基板１０の第２面に取り付ける。半田付けロボット３０は、回転板３２０の開口部３２１を通じて、基板１０の第２面に取り付けられた電子部品Ｐの半田付けを行う。

基板１０の第２面への電子部品Ｐの実装が完了すると、再び回転板３２０が回転して基板１０を反転させる。基板１０が再び反転した状態で、２つの押さえ板３３０が開くように回転することで、両面実装された基板１０を取り出すことが可能になる。

以上で説明したように、第３の実施形態における部品実装装置３００では、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が、保持反転機構３０１により保持及び反転される基板１０の両面に電子部品Ｐを実装する。

なお、回転板３２０の開口部３２１に基板１０を支持する梁を設けてもよい。また、保持反転機構３０１は、例えば、基板１０を水平面に対して直交するように保持してもよい。

[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図１１は、第４の実施形態における部品実装装置４００の構成を例示する図である。

図１１に示されるように、部品実装装置４００は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、制御装置５０、保持反転機構４０１を有し、電子部品Ｐを基板の両面に実装させる。

保持反転機構４０１は、電子部品Ｐが実装される基板を保持し、第１面への電子部品Ｐの実装完了後に、制御装置５０に制御されて第２面に電子部品Ｐを実装できるように基板を反転させる。

図１２は、第４の実施形態における保持反転機構４０１を例示する図である。図１２（Ａ）は、第４の実施形態における保持反転機構４０１の正面図である。また、図１２（Ｂ）は、第４の実施形態における保持反転機構４０１の側面図である。

図１２に示されるように、保持反転機構４０１は、ベース板４１０、把持アーム４２０を有する。保持反転機構４０１は、電子部品Ｐの端子が挿入されるスルーホールＨが設けられている基板１０を保持し、第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。

ベース板４１０は、正面視で矩形の平板状部材であり、中央に矩形の開口部４１１が形成されている。ベース板４１０は、下端ガイドアクチュエータ４１２、上端ガイドアクチュエータ４１５、把持アーム４２０を回転させるアーム回転モータ４２１が一方の面に設けられている。

下端ガイドアクチュエータ４１２は、基板１０の下端を支持する下端ガイド４１３を、図１２（Ａ）に示されている矢印方向に移動させる。下端ガイド４１３は、図１２（Ｂ）に示されるように、上面側に形成されている溝で基板１０の下端を支持する。

上端ガイドアクチュエータ４１５は、基板１０の上端を支持する上端ガイド４１６を、図１２（Ｂ）に示されている矢印方向に移動させる。上端ガイド４１６は、図１２（Ｂ）に示されるように、下面側に形成されている溝で基板１０の上端を支持する。

第４の実施形態における保持反転機構４０１において、基板１０は、それぞれ上下する下端ガイド４１３と上端ガイド４１６との間で挟持され、水平面に対して垂直になるように保持される。

把持アーム４２０は、矩形の平板状部材であり、一端がアーム回転モータ４２１に取り付けられている。把持アーム４２０は、アーム回転モータ４２１が駆動することで、アーム回転モータ４２１の回転軸を中心に回転する。また、把持アーム４２０の他端には、基板１０を把持する把持ハンド４２３が回転可能に設けられている。

把持ハンド４２３は、基板反転モータ４２２に接続されており、基板反転モータ４２２が駆動することで回転する。基板１０は、１対の把持ハンド４２３により、図１２（Ａ）において左右に挟まれるように把持される。

基板１０が下端ガイド４１３と上端ガイド４１６との間で保持されている状態で、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０によって電子部品Ｐが基板１０に実装される。

図１３は、第４の実施形態における保持反転機構４０１の動作を例示する図である。

下端ガイド４１３と上端ガイド４１６との間で保持されている基板１０の第１面（図１３（Ａ）における右側の面）への電子部品Ｐの実装が完了すると、保持反転機構４０１が基板１０を反転させるように動作する。

まず、図１３（Ａ）に示されるように、把持ハンド４２３が基板１０を把持している状態で、下端ガイド４１３と上端ガイド４１６とが離間するように動いて基板１０を解放する。この状態で、アーム回転モータ４２１が駆動して把持アーム４２０を図１３（Ａ）に示される矢印方向に回転させ、基板１０を電子部品Ｐが実装される実装位置から離間した待避位置に移動させる。

次に、図１３（Ｂ）に示されるように、基板反転モータ４２２が駆動して第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。このように基板１０を実装位置から離間した待避位置で回転させることで、基板１０と、部品取り付けロボット２０や半田付けロボット３０との接触によって基板１０が破損するのを防止することが可能になる。

続いて、図１３（Ｃ）に示されるように、アーム回転モータ４２１が駆動して把持アーム４２０を回転させ、基板１０を電子部品Ｐが実装される実装位置に移動させる。基板１０が実装位置に移動すると、下端ガイド４１３と上端ガイド４１６とが近付く方向に動いて基板１０を挟み込むように保持する。

このように反転して再び下端ガイド４１３と上端ガイド４１６との間で保持された基板１０の第２面（図１３（Ｃ）における右側の面）に、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が電子部品Ｐを実装する。基板１０の第２面への電子部品Ｐの実装が完了すると、例えば上端ガイド４１６が基板１０から離れる方向に動き、基板１０を取り出すことが可能になる。

以上で説明したように、第４の実施形態における部品実装装置４００では、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が、保持反転機構４０１により保持及び反転される基板１０の両面に電子部品Ｐを実装する。また、第４の実施形態における保持反転機構４０１では、基板１０を反転させる際に把持アーム４２０が回転して基板１０を実装位置から離間した待避位置に移動させる。このように待避位置で基板１０を反転させることで、基板１０が反転時に部品取り付けロボット２０や半田付けロボット３０に接触して破損するのを防止できる。さらに、保持反転機構４０１では、基板１０が水平面に対して直交するように保持されることで、基板１０の撓みを抑制することが可能になっている。

[第５の実施形態]
次に、第５の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図１４は、第５の実施形態における部品実装装置５００の構成を例示する図である。

図１４に示されるように、部品実装装置５００は、部品取り付けロボット２０、半田付けロボット３０、第１カメラ４１、第２カメラ４２、制御装置５０、保持反転機構５０１を有し、電子部品Ｐを基板の両面に実装させる。

保持反転機構５０１は、電子部品Ｐが実装される複数の基板を保持して搬送する。保持反転機構５０１は、制御装置５０に制御されて各基板を搬送し、両面に電子部品Ｐが実装されるように各基板を反転させる。

図１５は、第５の実施形態における保持反転機構５０１を例示する斜視図である。また、図１６は、第５の実施形態における保持反転機構５０１を例示する図である。図１６（Ａ）は、保持反転機構５０１の上面図である。図１６（Ｂ）は、保持反転機構５０１の側面図である。

図１５及び図１６に示されるように、保持反転機構５０１は、ベース板５１０、インデックステーブル５２０を有する。保持反転機構５０１は、電子部品Ｐの端子が挿入されるスルーホールＨが設けられている基板１０を搬送し、第１面と第２面とが反転するように基板１０を回転させる。

ベース板５１０は、上面視で矩形の平板状部材である。ベース板５１０は、インデックステーブル５２０に搬送されている基板１０を反転させる反転レール５４１を保持するレール保持部５４０が上面に設けられている。反転レール５４１は、環状に形成された部材であり、レール保持部５４０によりインデックステーブル５２０の上方で保持されている。

インデックステーブル５２０は、不図示の駆動手段により、図１５及び図１６（Ａ）に示される矢印方向に所定の速度で回転する。インデックステーブル５２０は、４つの開口部５２１が等角度間隔で形成されている。また、インデックステーブル５２０には、開口部５２１を挟んで対向する一対の支持部材５２２が、各開口部５２１に設けられている。各支持部材５２２は、基板１０を保持する基板保持板５３０を回転可能に支持する。

基板保持板５３０は、矩形の平板状部材であり、中央に開口部５３１が形成されている。基板保持板５３０は、開口部５３１を覆うように置かれる基板１０を保持し、インデックステーブル５２０と共に回転して基板１０を搬送する。基板保持板５３０は、図１６（Ａ）に示されるように、位置Ａで投入される基板１０を保持し、位置Ｂ及び位置Ｃを通って基板１０が取り出される位置Ｄまで基板１０を搬送する。

基板保持板５３０には、図１５に示されるように、反転レール５４１を把持して摺動するレールガイド５３２が側縁に設けられている。反転レール５４１は、図１６（Ａ）に示されるように、位置Ａ及び位置Ｂでは基板保持板５３０の外側を通り、位置Ｃ及び位置Ｄでは基板保持板５３０の内側を通るように形成されている。また、反転レール５４１は、図１６（Ｂ）に示されるように、位置Ｂと位置Ｃとの間及び位置Ｄと位置Ａとの間で、インデックステーブル５２０から離れる方向にふくらむように形成されている。

基板保持板５３０は、インデックステーブル５２０と共に回転し、レールガイド５３２が上記したように形成されている反転レール５４１を把持して摺動することで、位置Ｂから位置Ｃに移動する間に反転する。また、基板保持板５３０は、位置Ｄから位置Ａに移動する間に再度反転する。なお、基板１０は、基板保持板５３０が反転しても落下しないように、例えば不図示の押さえ板と基板保持板５３０との間に挟み込まれるように保持されている。

基板１０は、図１６（Ａ）に示される位置Ａで基板保持板５３０に置かれ、インデックステーブル５２０が回転することで位置Ｂに搬送される。ベース板５１０は、図１６（Ａ）に示されるように、位置Ｂにおけるインデックステーブル５２０の開口部５２１に対向する位置に、開口部５１１が形成されている。位置Ｂでは、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０により、基板１０の第１面に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板５１０の開口部５１１、インデックステーブル５２０の開口部５２１、及び基板保持板５３０の開口部５３１を通じて、電子部品Ｐを基板１０の第１面に取り付ける。半田付けロボット３０は、基板１０の第２面側から、電子部品Ｐの半田付けを行う。

次に、基板１０は、インデックステーブル５２０が回転することで、位置Ｂから位置Ｃに搬送される。位置Ｂから位置Ｃに搬送される間に、上記したように基板保持板５３０と共に基板１０が反転する。ベース板５１０は、図１６（Ａ）に示されるように、位置Ｃにおけるインデックステーブル５２０の開口部５２１に対向する位置に、開口部５１１が形成されている。位置Ｃでは、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０により、基板１０の第２面に電子部品Ｐが実装される。部品取り付けロボット２０は、ベース板５１０の開口部５１１及びインデックステーブル５２０の開口部５２１を通じて、電子部品Ｐを基板１０の第２面に取り付ける。半田付けロボット３０は、基板保持板５３０の開口部５３１から電子部品Ｐの半田付けを行う。

続いて、基板１０は、インデックステーブル５２０が回転することで、位置Ｃから位置Ｄに搬送され、基板保持板５３０から取り出されて保持反転機構５０１から排出される。また、基板保持板５３０は、インデックステーブル５２０が回転することで、上記したように反転しながら位置Ｄから位置Ａに戻り、再び基板１０が置かれる。

第４の実施形態における保持反転機構５０２は、上記したように複数の基板１０を保持し、反転させながら搬送する。このように保持反転機構５０２により搬送される間に、部品取り付けロボット２０及び半田付けロボット３０が基板１０の両面に電子部品Ｐを実装する。

図１７は、基板１０の両面に電子部品Ｐが実装されるタクトタイムを説明するための図である。図１７（Ａ）は、複数の基板に一枚ずつ両面実装する場合のタクトタイムを例示する図である。また、図１７（Ｂ）は、第５の実施形態における部品実装装置５００により複数の基板１０に両面実装する場合のタクトタイムを例示する図である。

図１７（Ａ）に示されるように、基板に両面実装する場合には、部品実装装置に基板を投入する工程、基板の第１面に電子部品を実装する工程、基板を反転させる工程、基板の第２面に電子部品を実装する工程、部品実装装置から基板を排出させる工程が行われる。このように複数の基板を一枚ずつ両面実装する場合には、１枚の基板に両面実装するのに必要となる時間（以下、「サイクルタイム」という）と、複数の基板がそれぞれ両面実装されて部品実装装置から排出される時間間隔（以下、「タクトタイム」という）とが等しくなる。

これに対して、第５の実施形態における部品実装装置５００では、保持反転機構５０１に基板１０を投入する工程、インデックステーブル５２０を回転させる工程、基板１０の第１面に電子部品Ｐを実装する工程、インデックステーブル５２０を回転させて基板１０を反転させる工程、基板１０の第２面に電子部品Ｐを実装する工程、インデックステーブル５２０を回転させる工程、基板１０を保持反転機構５０１から排出させる工程が実行されることで、基板１０に電子部品Ｐが両面実装される。

第５の実施形態における部品実装装置５００では、インデックステーブル５２０を回転させる必要があるため、図１７（Ａ）に例示する場合に比べてサイクルタイムが長くなる。しかしながら、１枚目の基板１０への両面実装中に、２枚目及び３枚目の基板１０を保持反転機構５０１に投入して両面実装の工程を進めることができるため、２枚目以降の基板１０のタクトタイムが短くなっている。

このように、第５の実施形態における部品実装装置５００では、インデックステーブル５２０を用いて複数の基板１０の両面実装工程を同時に進めることで、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることが可能になっている。

なお、保持反転機構５０１においてインデックステーブル５２０に設けられる基板保持板５３０の数や配置等の構成は、本実施形態において例示した構成に限られるものではなく、基板１０への両面実装工程に応じて適宜変更されてもよい。

以上、実施形態に係る部品実装装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０ 基板
２０ 部品取り付けロボット
３０ 半田付けロボット
４１ 第１カメラ（第１撮像手段）
４２ 第２カメラ（第２撮像手段）
５０ 制御装置（制御手段）
１００、２００、３００、４００、５００ 部品実装装置
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 保持反転機構
１１５、２１５、３１５ モータ（駆動手段）
１２０、２２０、３２０ 回転板
１２１、２２１、３２１ 開口部
１２５ａ、１２５ｂ 梁
１３２、２３０、３３０ 押さえ板
２１３ 回転軸
４２０ 把持アーム
４２１ アーム回転モータ（第１駆動手段）
４２２ 基板反転モータ（第２駆動手段）
４２３ 把持ハンド（把持部）
５２０ インデックステーブル（搬送手段）
５３０ 基板保持板
５３２ レールガイド
５４１ 反転レール
Ｐ 電子部品

Claims (9)

1. 基板の両面に電子部品を実装する部品実装装置であって、
   前記基板に電子部品を取り付ける部品取り付けロボットと、
   前記基板に取り付けられた電子部品の半田付けを行う半田付けロボットと、
   前記基板を保持して反転させる保持反転機構と、
   前記部品取り付けロボット及び前記半田付けロボットの動作を制御して、前記基板に電子部品を実装させる制御手段と、を有する
   ことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記部品取り付けロボットにより把持されている電子部品を撮像する第１撮像手段と、
   前記基板の電子部品取り付け位置を撮像する第２撮像手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段による撮影画像に基づいて、前記部品取り付けロボットの動作を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記保持反転機構は、
   開口部が形成されており、前記開口部を覆うように前記基板が置かれる回転板と、
   前記回転板との間で前記基板を挟み込んで保持する押さえ板と、
   表裏が反転するように前記回転板を回転させる駆動手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記基板の一方の面への電子部品実装完了後に、前記駆動手段を制御して前記回転板を反転させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。
4. 前記回転板は、前記開口部に前記基板を支持する梁が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の部品実装装置。
5. 前記回転板は、前記開口部を通るように貫通して前記基板を支持する回転軸を有し、
   前記駆動手段は、前記回転軸に連結され、前記回転軸を介して前記回転板を回転させる
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の部品実装装置。
6. 前記保持反転機構は、
   一端に設けられている回転軸を中心に回転可能に設けられており、他端に回転可能に設けられている把持部で前記基板を把持する把持アームと、
   前記把持アームを回転させる第１駆動手段と、
   前記把持部を回転させる第２駆動手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記基板の第１面への電子部品実装完了後に、前記第１駆動手段を制御して前記把持アームを回動させて前記基板を電子部品が実装される実装位置から離間した待避位置に移動させ、前記待避位置において前記第２駆動手段を制御して前記基板を反転させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。
7. 前記保持反転機構は、電子部品の実装時に前記基板を水平面に対して直交するように保持する
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の部品実装装置。
8. 前記保持反転機構は、
   それぞれ回転可能に設けられて前記基板を保持する複数の基板保持板と、
   前記複数の基板保持板を搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、
   前記基板の一方の面への電子部品実装位置と前記基板の他方の面への電子部品実装位置との間で、前記基板保持板を反転させる反転手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。
9. 前記反転手段は、
   前記基板保持板に設けられているレールガイドと、
   前記搬送経路に沿って設けられ、前記レールガイドが摺動することで前記搬送経路に沿って搬送される前記基板保持板を反転させる反転レールと、を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の部品実装装置。

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