JP3886230B2 - 電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移載ヘッドを移動テーブルにより水平移動させながら、パーツフィーダの電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置として、移載ヘッドを移動テーブルによりＸ方向やＹ方向へ水平移動させながら、パーツフィーダに備えられた電子部品を移載ヘッドのノズルに真空吸着してピックアップし、位置決め部に位置決めされた基板に搭載するものが広く実施されている。
【０００３】
電子部品の寸法や形状は様々であり、したがって移載ヘッドのノズルは電子部品の品種に応じて交換される。このためこの種電子部品実装装置にはノズルストッカが備えられており、電子部品の品種に応じて、移載ヘッドを適宜ノズルストッカの上方へ移動させ、そこでノズルシャフトを上下動させることにより、ノズルシャフトの下端部のノズルホルダーにノズルを着脱してノズル交換を行うようになっている（例えば特開平６−２１６５９６号公報）。
【０００４】
ノズルストッカには多数個のノズル装着部が形成されている。ノズル装着部は一般に孔部であって、各々の孔部に交換用のノズルを挿入してストックしている。ノズル交換を行う場合、移載ヘッドを空の孔部の上方へ移動させ、そこでノズルシャフトを上下動させてノズルシャフトの下端部のノズルホルダーに装着されていたノズルを孔部に挿入して回収する。
【０００５】
次に移載ヘッドを所望のノズルが装着された孔部の上方へ移動させ、そこでノズルシャフトを上下動させることによりノズルホルダーに新たなノズルを装着する。
【０００６】
ところで近年、電子部品実装装置として、多連式の移載ヘッドを備えたものが提案・実施化されている（例えば特開平９−１８６４９２号公報）。多連式の移載ヘッドは、複数個の移載ヘッドを横並びに並設してヘッド部としたものであり、これらの移載ヘッドでパーツフィーダの電子部品を次々にピックアップして基板に移送搭載することにより、従来の単一移載ヘッド式のものよりも実装能率が向上するという長所を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
多連式の移載ヘッドの場合も、電子部品の品種に応じてノズル交換を行わねばならない。しかしながら多連式の移載ヘッドは交換すべきノズルの個数も多いので、ノズル交換にかなりの時間を要し、それだけ実装能率があがらないものであった。
【０００８】
したがって本発明は、ノズル交換をより短時間に行い，これにより電子部品の実装能率をあげることができる電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために本発明は複数個の移載ヘッドを横並びに並設したヘッド部をＸテーブルとＹテーブルによりＸ方向やＹ方向へ水平移動させながら、パーツフィーダに備えられた電子部品を移載ヘッドのノズルシャフトの下端部に着脱自在に装着されたノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載するようにした電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法であって、移載ヘッドの移動路に設けられたノズルストッカにピッチをおいてマトリクス状に形成されたノズル装着部に、移載ヘッドの並設ピッチの１／２ピッチをおいてノズルを使用順序にしたがってＸ方向における隣りに装着するとともに、Ｘ方向に形成されたノズル装着部のＹ方向における隣りのノズル装着部に装着し、移載ヘッドをノズルストッカの上方をノズル装着部のＸ方向のピッチやＹ方向のピッチだけ移動させながら、ノズルシャフトに上下動作を行わせて複数のノズルを同時にノズル装着部に挿入して回収し、また複数の移載ヘッドに同時にノズルを装着してノズルの交換を行うものである。
【００１０】
上記構成によれば、ノズルストッカの上方でヘッド部をＸ方向やＹ方向へわずかな距離移動させることにより、複数個の移載ヘッドのノズル交換を速かに行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の斜視図、図２は同電子部品実装装置の平面図、図３（ａ）は同電子部品実装装置のヘッド部の正面図、図３（ｂ）は同電子部品実装装置のノズルストッカの平面図、図３（ｃ）は同電子部品実装装置のノズル交換のためのヘッド部の移動軌跡図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は同電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図である。
【００１２】
まず、電子部品実装装置の全体構造を説明する。図１および図２において、基台１の中央にはガイドレール２が設けられており、ガイドレール２上に基板３が位置決めされている。ガイドレール２の両側部にはパーツフィーダ４が多数個並設されている。パーツフィーダ４には基板３に実装される電子部品が備えられている。またガイドレール２とパーツフィーダ４の間には、認識装置１３とノズルストッカ３０が設けられている。
【００１３】
基台１上にはＹテーブル５が立設されており、またＹテーブル５上にはＸテーブル６が架設されている。図２に示すように、Ｙテーブル５には送りねじ７と送りねじ７を回転させるＹ軸モータ８が内蔵されている。またＸテーブル６にも送りねじ９と送りねじ９を回転させるＸ軸モータ１０が内蔵されている。図１において、Ｘテーブル６の下面にはヘッド部２０が装着されており、モータ８，１０が駆動すると、ヘッド部２０はＸ方向やＹ方向へ水平移動する。なお本発明では、Ｘテーブル６によるヘッド部２０の移動方向をＸ方向、Ｙテーブル５によるヘッド部２０の移動方向をＹ方向とする。
【００１４】
ヘッド部２０には基板３やノズルストッカ３０を認識するためのカメラ４０が装着されている。カメラ４０は、基板３やノズルストッカの位置認識を行うための認識装置である。１２はＹ方向のガイドレールである。Ｘテーブル６とＹテーブル５は、ヘッド部２０を水平方向へ移動させる移動テーブルとなっている。
【００１５】
図３（ａ）において、ヘッド部２０は複数個（本例では３個）の移載ヘッド２１を横並びに一体的に並設した多連式移載ヘッドとして構成されている。移載ヘッド２１の垂直なノズルシャフト２２の下端部にはノズル２３が着脱自在に装着されている。Ｐ１は移載ヘッド２１あるいはノズル２３の並設ピッチである。また図３（ｂ）において、ノズルストッカ３０にはノズル装着部である孔部３１が等ピッチでマトリクス状に多数個形成されている。移載ヘッド２１の並設ピッチＰ１は孔部３１の横方向（Ｘ方向）のピッチＰ２の２倍（Ｐ１＝２Ｐ２）になっている。逆言すれば孔部（ノズル装着部）３１は、移載ヘッド２１の並列ピッチＰ１の１／２のピッチＰ２で形成されている。Ｐ３は孔部３１の縦方向（Ｙ方向）のピッチである。図３（ｂ）の各孔部３１中に記載したＮｏ．１〜Ｎｏ．１８は、これに装着されたノズル２３の使用順序を示している。
【００１６】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に電子部品の実装方法を説明する。図１において、Ｘテーブル６とＹテーブル５が駆動することにより、ヘッド部２０はＸ方向やＹ方向へ移動し、パーツフィーダ４の電子部品を各移載ヘッド２１のノズル２３の下端部に真空吸着してピックアップする。電子部品をピックアップしたヘッド部２０は認識装置１３の上方へ移動し、移載ヘッド２１のノズル２３の下端部に真空吸着された電子部品の位置認識を行う。次にヘッド部２０は基板３の上方へ移動し、電子部品を基板３に搭載する。
【００１７】
電子部品実装装置が運転を開始するときは、各移載ヘッド２１にノズル２３を装着する必要があり、また移載ヘッド２１がピックアップする電子部品の品種が変る場合には、ノズル交換を行う。次に図４を参照してノズル交換方法を説明する。
【００１８】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は動作順に示している。図４（ａ）は、電子部品実装装置の運転開始時の状態を示している。このとき、３個の移載ヘッド２１にはノズル２３は未だ装着されていない。そこで、最初に使用するＮｏ．１〜Ｎｏ．３のノズル２３を３個の移載ヘッド２１に装着する。Ａはこのときのヘッド部２０の位置を示している。図３（ａ），（ｂ）に示すように、移載ヘッド２１の並設ピッチＰ１は孔部３１の横方向のピッチＰ２の２倍に等しい。したがって最初に使用する３個のノズル２３は、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３が付された１つおきの孔部３１に収納しておく。これにより３個の移載ヘッド２１のノズルシャフト２２はＮＯ．１，ＮＯ．２，ＮＯ．３の孔部３１に装着されたノズル２３の真上に位置することとなる。そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせると、３個の移載ヘッド２１に同時に３つのノズル２３を装着することができる。
【００１９】
以上のようにして移載ヘッド２１にノズル２３を装着したならば、これらのノズル２３を用いてパーツフィーダ４の電子部品を基板３に移送搭載する。電子部品の品種変更によりノズル交換を行う場合には、ヘッド部２０を再び図４（ａ）のＡ位置に移動させる。すると３個の移載ヘッド２１のノズル２３はＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３の先程の孔部３１の真上に位置するので、そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせて、３個のノズル２３を同時に孔部３１に挿入して回収する。
【００２０】
次に使用する３個のノズル２３は、図４（ｂ）において、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１に収納されている。Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の孔部３１のＸ方向の隣りである。したがってヘッド部２０を上述したノズル２３の回収が終了した位置であるＡ位置からＢ位置へ孔部３１のピッチＰ２だけＸ方向へ移動させれば、３個の移載ヘッド２１をＮｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１の真上に位置させることができる。そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせ、３個の移載ヘッド２１に同時にノズル２３を装着する。
【００２１】
次に再度ノズル交換を行うときは、ヘッド部２０を図４（ｃ）のＢ位置（図４（ｂ）のＢ位置と同位置）へ移動させる。すると３個の移載ヘッド２１はＮｏ．４〜Ｎｏ．６の先程の孔部３１の真上に位置する。そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせ、３個のノズル２３をＮｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１に同時に回収する。Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の次に使用するノズル２３は、Ｘ方向に形成されたＮｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部（ノズル装着部）３１のＹ方向における隣りのＮｏ．７〜Ｎｏ．９の孔部３１に収納されている。そこでヘッド部２０をＢ位置からＣ位置へピッチＰ３だけＹ方向へ移動させる。すると３個の移載ヘッド２１はＮｏ．７〜Ｎｏ．９の孔部３１の真上に位置する。そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせ、３個の移載ヘッド２１に同時にノズル２３を装着する。
【００２２】
図３（ｂ）において、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２の孔部３１はＮｏ．７〜Ｎｏ．９のＸ方向における隣りであり、またＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５の孔部３１はＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２の孔部３１のＹ方向における隣りであり、Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．１８の孔部３１はＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５の孔部３１のＸ方向における隣りである。したがってＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８の孔部３１についても、上記の場合と同様にヘッド部２０をＸ方向やＹ方向へ孔部３１のピッチＰ２あるいはピッチＰ３だけ移動させながらノズル交換を行う。
【００２３】
図３（ｃ）は、上述のようにしてＮｏ．１〜Ｎｏ．１８の孔部３１のノズル２３を順に使用する場合のヘッド部２０の移動軌跡を示している。この移動軌跡からも明らかなように、短い移動距離でノズル交換を行うことができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図５（ａ）は本発明の実施の形態２の電子部品実装装置のヘッド部の正面図、図５（ｂ）は同電子部品実装装置のノズルストッカの平面図、図６（ａ），（ｂ）は同電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図である。
【００２５】
図５において、ヘッド部２０の移載ヘッド２１の並設ピッチＰ１’と孔部３１のピッチＰ２には、Ｐ１’＝２Ｐ２−ΔＰすなわちＰ１’≠２Ｐ２の関係にあり、並設ピッチＰ１’は孔部３１のピッチＰ２の２倍弱である。
【００２６】
次に、図６を参照してノズル交換方法を説明する。電子部品実装装置の運転開始には、３個の移載ヘッド２１にはノズル２３は未だ装着されていない。そこで最初に使用するＮｏ．１〜Ｎｏ．３のノズル２３を次のようにして３個の移載ヘッド２１に装着する。まず、図６（ａ）のイ位置に示すように、ヘッド部２０の左側の移載ヘッド２１のノズルシャフト２２をＮｏ．１のノズル２３が装着された孔部３１の真上に位置させ、そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせて移載ヘッド２１にノズル２３を装着する。
【００２７】
次にヘッド部２０をＸ方向へ距離ΔＰだけ移動させてロ位置で停止させる。これにより中央の移載ヘッド２１のノズルシャフト２２はＮｏ．２のノズル２３が装着された孔部３１の真上に位置することとなる。そこで移載ヘッド２１のノズルシャフト２２に上下動作を行わせ、ノズル２３を装着する。
【００２８】
次にヘッド部２０を更にＸ方向へ距離ΔＰだけ移動させてハ位置で停止させる。これにより右側の移載ヘッド２１のノズルシャフト２２はＮｏ．３のノズル２３が装着された孔部３１の真上に位置することとなる。そこで移載ヘッド２１のノズルシャフト２２に上下動作を行わせ、ノズル２３を装着する。
【００２９】
以上のようにして移載ヘッド２１にノズル２３を装着したならば、これらのノズル２３を用いてパーツフィーダ４の電子部品を基板３に移送搭載する。電子部品の品種変更によりノズル交換を行う場合には、ヘッド部２０を再び図６（ａ）のイ位置に移動させる。すると左側の移載ヘッド２１はＮｏ．１の孔部３１の真上に位置するので、そこでノズルシャフト２２に上下動作を行わせてノズル２３をこの孔部３１に回収する。以下、上述したノズル装着の場合と同様に、ヘッド部２０をＸ方向へ距離ΔＰだけ順に移動させることにより、中央の移載ヘッド２１と右側の移載ヘッド２１をＮｏ．２の孔部３１，Ｎｏ．３の孔部３１の上方へ順に移動させ、同様に上下動作を行ってノズル２３を孔部３１に回収する。
【００３０】
次に使用する３個のノズル２３は、図６（ｂ）において、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１に収納されている。Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の孔部３１は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の孔部３１のＸ方向の隣りである。したがってヘッド部２０を上述したノズル２３の回収が終了した位置であるハ位置（図６（ａ）のハ位置と同位置）からニ位置へΔＰだけＸ方向へ移動させ、左側の移載ヘッド２１のノズルシャフト２２をＮｏ．４の孔部３１の真上に位置させる。以下の動作は図６（ａ）の場合と同様であり、各移載ヘッド２１に距離ΔＰのＸ方向への移動と上下動作を行わせることにより、各移載ヘッド２１にＮｏ．４〜Ｎｏ．６のノズル２３を順に装着する。なお図６（ｂ）において、ホ位置は中央の移載ヘッド２１がＮＯ．５の孔部３１の真上に移動した位置であり、ヘ位置は右側の移載ヘッド２１がＮＯ．６の孔部３１の真上に移動した位置である。Ｎｏ．７以下のノズル２３の交換も、同様の動作で行う。
【００３１】
実施の形態１では、移載ヘッド２１の並設ピッチＰ１は孔部３１のピッチＰ２の２倍に等しい（Ｐ１＝２Ｐ２）ので、距離ΔＰの移動動作は必要でない。
【００３２】
しかしながら厳密にＰ１＝２Ｐ２の関係にすることは設計組立上困難である。そこで実施の形態２では、Ｐ１≠２Ｐ２の場合について説明したものである。すなわち実施の形態２では、Ｐ１’は２Ｐ２よりもやや短い（Ｐ１’＝２Ｐ２−ΔＰ）としたものであり、この場合、距離ΔＰの移動動作が必要となる。いずれにせよ、ノズルストッカ３０の孔部３１に、移載ヘッド２１の並設ピッチＰ１，Ｐ１’と同一ピッチまたは近似ピッチ、望ましくは最近似ピッチをおいてノズル２３を使用順序にしたがって装着することにより、ノズル交換時のヘッド部２０の移動距離を短くし、高速度でノズル交換を行うものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノズルストッカの上方でヘッド部をＸ方向やＹ方向へわずかな距離移動させることにより、多連式移載ヘッドのノズル交換を高速度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の平面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のヘッド部の正面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズルストッカの平面図
（ｃ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズル交換のためのヘッド部の移動軌跡図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図
（ｃ）本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置のヘッド部の正面図
（ｂ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置のノズルストッカの平面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図
（ｂ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置のノズル交換方法の説明図
【符号の説明】
２ ガイドレール
３ 基板
５ Ｙテーブル
６ Ｘテーブル
２１ 移載ヘッド
２２ ノズルシャフト
２３ ノズル
Ｐ１，Ｐ１’ 移載ヘッドの並設ピッチ
Ｐ２ 孔部（ノズル装着部）のピッチ

Claims (1)

1. 複数個の移載ヘッドを横並びに並設したヘッド部をＸテーブルとＹテーブルによりＸ方向やＹ方向へ水平移動させながら、パーツフィーダに備えられた電子部品を移載ヘッドのノズルシャフトの下端部に着脱自在に装着されたノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載するようにした電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法であって、移載ヘッドの移動路に設けられたノズルストッカにピッチをおいてマトリクス状に形成されたノズル装着部に、移載ヘッドの並設ピッチの１／２ピッチをおいてノズルを使用順序にしたがってＸ方向における隣りに装着するとともに、Ｘ方向に形成されたノズル装着部のＹ方向における隣りのノズル装着部に装着し、移載ヘッドをノズルストッカの上方をノズル装着部のＸ方向のピッチやＹ方向のピッチだけ移動させながら、ノズルシャフトに上下動作を行わせて複数のノズルを同時にノズル装着部に挿入して回収し、また複数の移載ヘッドに同時にノズルを装着してノズルの交換を行うことを特徴とする電子部品実装装置における多連式移載ヘッドのノズル交換方法。

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