部品実装装置
【課題】装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ノズル２０ａにより吸着した部品４を上下反転させる反転ヘッド２０が、昇降自在な移動ベース２１ｄに設けられた平板状の基部３１、この基部３１に設けられた複数のベアリング３２によって弧状の外周面４１ａが支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材３３及びこのノズルホルダ支持部材３３によって水平軸ＣＸ回りに回転自在に支持されて側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を有して成る。
【解決手段】ノズル２０ａにより吸着した部品４を上下反転させる反転ヘッド２０が、昇降自在な移動ベース２１ｄに設けられた平板状の基部３１、この基部３１に設けられた複数のベアリング３２によって弧状の外周面４１ａが支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材３３及びこのノズルホルダ支持部材３３によって水平軸ＣＸ回りに回転自在に支持されて側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を有して成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反転ヘッドによって上下反転された部品を装着ヘッドにより受け取って基板に装着する部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
装着ヘッドにより基板に部品を装着する部品実装装置の中には、反転ヘッドによって上下反転させた部品を装着ヘッドにより受け取って基板に装着するようにしたものがあり、例えば液晶パネルの周辺領域に駆動回路などの部品を装着する液晶パネル製造装置が知られている。このような部品実装装置が備える反転ヘッドは通常、ノズルは上下方向に延びたシャフト状部材の下端に取り付けられており、ノズルにより吸着した部品の昇降移動及び上下軸回りの揺動を行うことができるように、ノズルが取り付けられるシャフト状部材の上下動及び上下軸回りでの揺動を行う機構がシャフト状部材の周辺に取り付けられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、上記部品実装装置の中には、装着ヘッドの移動時に発生する位置決め誤差を排除するために装着ヘッドが空間的に固定して設けられており、この空間的に固定して設けられた装着ヘッドの下方に部品装着対象部位となる基板上の電極部が位置するように基板を移動させ、上下反転させた部品が部品装着対象部位の上方（すなわち装着ヘッドの下方）に位置するように反転ヘッドが移動されるタイプのものもある。このタイプのものでは、反転ヘッドは基板と装着ヘッドとの間の領域内に入り込んで上下反転状態の部品を装着ヘッドに受け渡し、部品を受け取った装着ヘッドは、反転ヘッドが部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて部品装着対象部位に装着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の部品実装装置において、反転ヘッドが基板及び装着ヘッドの双方と干渉することなく、上下反転させた部品を基板上の部品装着対象部位の上方（装着ヘッドの下方）に位置させることができるようにするためには、基板と装着ヘッドの間の距離を、反転ヘッドのノズルだけでなくそのノズルが取り付けられるシャフト状部材とその昇降及び回転機構を含む反転ヘッド全体の寸法を超える大きな値に設定する必要があり、その分、部品の装着時における部品の下降ストロークが長くなって装置全体の大型化を招くとともに部品の装着精度が低下するおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、部品供給位置に供給された部品をノズルにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品を基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる反転ヘッドと、前記部品装着対象部位の上方に移動された部品を反転ヘッドから受け取り、反転ヘッドが前記部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて前記部品装着対象部位に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置であって、反転ヘッドは、昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部と、前記基部に設けられた複数のベアリングにより弧状の外周面が支持されて前記基部に対する水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材と、前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸回りの回転が自在であるとともに側面に前記ノズルを保持したノズルホルダと、前記ノズルホルダを水平軸回りに回転させて前記ノズルの向きを上下に切り替える回転駆動部と、前記ノズルホルダ支持部材を前記基部に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けた前記ノズルの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部とを備えた。
【０００８】
請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、前記ノズルホルダは、前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路が形成されたノズルベースと、前記ノズルを前記ノズルベースの前記側面に係止して前記ノズルと前記ノズルベース内の前記真空路とを連通させるノズル係止部材と、前記ノズルベースの両端部の外方から前記ノズルベースの両端部にスライド装着されて前記ノズル係止部材を前記ノズルベースに固定する一対の固定部材とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ノズルにより吸着した部品を上下反転させる反転ヘッドが、昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部、この基部に設けられた複数のベアリングによって弧状の外周面が支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材及びこのノズルホルダ支持部材によって水平軸回りに回転自在に支持されて側面にノズルを保持したノズルホルダを有して成り、ノズルホルダを昇降及び上下軸回りに揺動させる機構はノズルホルダの上下領域には存在しないので、ノズルホルダの上下領域を開放状態とすることができる。したがって、上下反転させた部品を基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる際に、反転ヘッドが基板と装着ヘッドの双方と干渉しないようにするために必要な基板と装着ヘッドの間の距離を小さく設定することができ、これにより装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして部品実装装置全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）平面図（ｂ）側面図
【図２】本発明の一実施の形態における反転ヘッドの（ａ）平面図（ｂ）正面図（ｃ）側面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える反転ヘッドの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態における反転ヘッドの分解斜視図
【図５】本発明の一実施の形態における反転ヘッドを構成するノズルホルダの（ａ）斜視図（ｂ）分解斜視図
【図６】本発明の一実施の形態におけるノズルホルダの（ａ）側断面図（ｂ）分解側断面図
【図７】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるノズルホルダの側面図
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における反転ヘッドの平面図
【図９】本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図
【図１０】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の反転ヘッドが上下反転させた部品を装着ヘッドに受け渡す状況を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ），（ｂ）に示す部品実装装置１は、この部品実装装置１の上流工程側に隣接する他の装置から送られてきた基板２を搬入して位置決めし、その基板２の縁部に設けられた電極部３に部品４を装着して部品実装装置１の下流工程側に隣接する他の装置に搬出する部品実装動作を繰り返し実行する装置であり、基台１１上に基板搬入部１２、基板搬出部１３、基板位置決め部１４、バックアップステージ１５、トレイ供給部１６、トレイ回収部１７、トレイ移動機構１８、反転ヘッド２０、反転ヘッド移動機構２１、認識カメラ２２、装着ヘッド２３及び制御装置２４を備えている。以下、説明の便宜上、基板２の搬送方向（図１（ａ）中に示す矢印Ａ）をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向を前後方向としてそのうち図示しないオペレータが作業を行う側（図１の右側）を前方、その反対側（図１（ａ），（ｂ）の左側）を後方とする。更に、Ｘ軸方向を左右方向としてそのうち上流工程側の装置が設けられている側（オペレータから見て右側であり、図１（ａ）において上側）を右方、下流工程側の装置が設けられている側（オペレータから見て左側であり、図１（ａ）において下側）を左方とする。
【００１２】
図１（ａ）において、基板搬入部１２と基板搬出部１３はともにＸ軸方向に延びたコンベア機構から成り、基台１１上の後部領域にＸ軸方向に向かい合って設けられている。本実施の形態では、基台１１の右端部に基板搬入部１２が配置され、基台１１の左端部に基板搬出部１３が配置されている。
【００１３】
基板位置決め部１４は基台１１上の基板搬入部１２と基板搬出部１３の間の領域に設けられており、基板２を保持する基板保持テーブル１４ａと、基板２を保持した基板保持テーブル１４ａを水平移動及び昇降させる基板保持テーブル駆動部１４ｂから成る。バックアップステージ１５は、基台１１上の基板位置決め部１４の前方の領域にＸ軸方向に延びて設けられている。
【００１４】
基板位置決め部１４は、基板保持テーブル駆動部１４ｂによって基板２を保持した基板保持テーブル１４ａを移動させ、基板２の移動及び位置決めを行う。このとき、基板２の縁部上に設けられた部品装着対象部位である電極部３の列がＸ軸方向に並ぶように基板２の向きを整えたうえで、その電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するようにする。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態では、電極部３の列は、基板２の一の長辺の縁部と一の短辺の縁部のそれぞれに複数個ずつ設けられている。このため、基板位置決め部１４は、基板２の一の長辺の縁部における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するように基板２の位置決めを行い、その一の長辺における部品４の装着が行われた後、基板保持テーブル１４ａを９０度回転させて、基板２の一の短辺の縁部における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するように基板２の位置決めを行うように作動する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）において、トレイ供給部１６及びトレイ回収部１７はそれぞれ複数のトレイＴＲを上下方向に積み重ねてストックするとともにその下方からトレイＴＲを出し入れすることができる複数のトレイストッカから成る。トレイ供給部１６には部品４が収納された（部品４の取り出しが行われる前の）トレイＴＲがストックされ、トレイ回収部１７には部品４が収納されていない（部品４の取り出しが行われた後の）トレイＴＲがストックされる。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）において、トレイ移動機構１８は、基台１１の前方領域にＹ軸方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１８ａ、Ｘ軸方向に延びてＹ軸テーブル１８ａ上をＹ軸方向に移動するＸ軸テーブル１８ｂ、Ｘ軸テーブル１８ｂ上をＸ軸方向に移動するとともに天板部の昇降移動が可能なＺ軸テーブル１８ｃ及びＺ軸テーブル１８ｃの天板部に取り付けられたトレイ支持部１８ｄから成り、トレイ支持部１８ｄにはトレイ供給部１６からのトレイＴＲの取り出し及びトレイ回収部１７へのトレイＴＲの収納を行うための図示しないトレイ把持機構が備えられている。トレイ移動機構１８は、Ｙ軸テーブル１８ａに対するＸ軸テーブル１８ｂの移動動作、Ｘ軸テーブル１８ｂに対するＺ軸テーブル１８ｃの移動動作及びＺ軸テーブル１８ｃの天板部の昇降動作を組み合わせてトレイ支持部１８ｄを三次元に移動させ、トレイ供給部１６の下方からトレイＴＲを取り出してそのトレイＴＲを所定の部品供給位置（後述する反転ヘッド２０が部品４の吸着を行う位置。図１（ｂ））に移動させる動作（部品４の供給動作）と、部品供給位置において反転ヘッド２０による部品４の取り出しが終了した空のトレイＴＲをトレイ回収部１７に収納する動作とを行う。
【００１８】
反転ヘッド２０はトレイ移動機構１８によって部品供給位置に位置されたトレイＴＲ内の部品４をノズル２０ａによって吸着して取り出した後、ノズル２０ａの向きを下方と上方との間で切り替えることによって部品４の上下反転を行う。反転ヘッド２０は、上方又は下方に向けた状態のノズル２０ａを水平面内で揺動させることができ、上下反転させた部品４の水平面内での向きを整えることができる（詳細は後述）。
【００１９】
基台１１の中央部にはＸ軸方向に延びて設けられた門型ステージ２１ａが配置されており、反転ヘッド移動機構２１は、Ｙ軸方向に延びて門型ステージ２１ａの下方をＸ軸方向に移動自在なＹステージ２１ｂ、Ｚ軸方向に延びてＹステージ２１ｂ上をＹ軸方向に移動自在なＺステージ２１ｃ及びＺステージ２１ｃに沿って昇降自在に設けられた移動ベース２１ｄから成る。移動ベース２１ｄには反転ヘッド２０が取り付けられており、反転ヘッド移動機構２１は、Ｙステージ２１ｂに対するＺステージ２１ｃのＹ軸方向への移動及びＺステージ２１ｂに対する移動ベース２１ｄの昇降移動を組み合わせて反転ヘッド２０を移動させる。
【００２０】
認識カメラ２２は撮像視野を下方に向けており、撮像光軸が部品供給位置を通るように配置されている。認識カメラ２２は、部品供給位置に位置された部品４又は部品供給位置から反転ヘッド２０によって吸着されて上下反転された部品４を上方から撮像する。
【００２１】
装着ヘッド２３は、バックアップステージ１５の上方位置に、門型ステージ２１ａに固定して（したがって空間的に固定して）設けられている。装着ヘッド２３は下方に延びたノズル状の部品装着部２３ａを昇降自在に備えており、反転ヘッド２０により上下反転されて部品装着部２３ａによって受け取った部品４を、部品装着部２３ａの下動動作によってバックアップステージ１５上の基板２の電極部３に装着する。ここで、装着ヘッド２３はバックアップステージ１５の上方に固定して設けられているため、部品４の装着点は装着ヘッド２３が備える部品装着部２３ａの下方ストロークの最下点とほぼ一致した状態となっている。
【００２２】
なお、反転ヘッド２０は、上下反転させた部品４を装着ヘッド２３に受け渡す際には、基板位置決め部１４によって位置決めされた基板２と装着ヘッド２３の間の領域内に入り込むように装着ヘッド２３の前方位置から水平方向（後方）に向けて移動される。
【００２３】
次に、部品実装装置１が備える反転ヘッド２０の構成について説明する。反転ヘッド２０は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、反転ヘッド移動機構２１において昇降自在な移動ベース２１ｄに側方に張り出して設けられた平板状の基部３１、基部３１の下面に設けられた複数のベアリング３２、これら複数のベアリング３２によって外周面の一部が支持されて基部３１の下方において水平面内で揺動自在に設けられたノズルホルダ支持部材３３、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸ＣＸ回りの回転が自在であるとともに側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を備えて成る。
【００２４】
図３及び図４において、ノズルホルダ支持部材３３は平面視において全体として円板形状を有した部材から成り、その外周部の一部には、円板の中央部に設定された揺動中心Ｐを中心とする円の一部を弧状の外周面４１ａとする３つの突出部４１が設けられている。基部３１の下面に設けられた複数のベアリング３２はノズルホルダ支持部材３３の３つの突出部４１の弧状の外周面４１ａを外接支持しており、ノズルホルダ支持部材３３はその中央に設定された揺動中心Ｐを中心として基部３１に対して水平面内で揺動することができる。
【００２５】
すなわちノズルホルダ支持部材３３は、基部３１に設けられた複数のベアリング３２により弧状の外周面４１ａが支持されて基部３１に対する水平面内での揺動が自在な構成となっている。
【００２６】
図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、ノズルホルダ支持部材３３には、上記揺動中心Ｐを含む中央領域に切り欠き部４２が設けられており、この切り欠き部４２を間に挟む両部分は水平面内方向に延びた一対のアーム部４３となっている。これら一対のアーム部４３には一対のベアリング４４（図２（ｂ））が内蔵されており、ノズルホルダ３４の両端部はこれら一対のベアリング４４によって水平姿勢に支持されている。
【００２７】
すなわちノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されてノズルホルダ支持部材３３が有する切り欠き部４２内を水平方向に横切るように延び、水平軸ＣＸ回りの回転が自在であるとともに側面にノズル２０ａを保持した構成となっている。
【００２８】
図５（ａ），（ｂ）において、ノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３が備える一対のベアリング４４によって両端部が回転自在に支持されて水平方向に延びたノズルベース５１のほか、圧縮ばね部材５２、ノズル係止部材５３及び一対の固定部材５４を備えて成る。更に、ノズルベース５１は、水平方向に延びた直方体状のベース本体６１及びベース本体６１の両端部から外方に延びて設けられた２つの筒状部のベース本体支持部６２を有して成る。
【００２９】
図５（ａ），（ｂ）において、ノズル２０ａは横長の直方体形状に形成されるとともにノズルホルダ３４の外方に向けて突出した凸状部６３を有したノズル本体部６４と、ノズル本体部６４からノズルホルダ３４の内方に向けて突出した延びた円筒状部６５を有して成り、ノズル本体部６４にはスリット状の部品吸着口６６が設けられている。ノズル係止部材５３は横長の平板状の矩形形状部材から成り、ノズル２０ａの凸状部６３を貫通させ得る寸法の開口部５３ａを有した構成となっている。
【００３０】
図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、ベース本体６１のひとつの側面には矩形状凹部６７と、矩形状凹部６７内に位置した円筒状凹部６８が設けられている。円筒状凹部６８内にはノズル２０ａの円筒状部６５が収容され、矩形状凹部６７には、円筒状部６５を円筒状凹部６８に収容させたノズル２０ａの凸状部６３を開口部５３ａから貫通させた状態のノズル本体部６４が収容される。各固定部材５４は中央部にノズルベース５１の両端部（ベース本体支持部６２）を貫通させる貫通孔５４ａを有するとともに、貫通孔５４ａを挟む上下両端部に一対の爪部５４ｂが設けられている。
【００３１】
各固定部材５４は、圧縮ばね部材５２を挿通させたノズル２０ａの円筒状部６５が円筒状凹部６８内に収容され、そのノズル２０ａの凸状部６３がノズル係止部材５３の開口部５３ａから貫通するようにノズル係止部材５３がベース本体６１に取り付けられた後、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部にスライド装着される。このとき各固定部材５４の一対の爪部５４ｂはノズル係止部材５３の端部の係止凹部５３ｂ（図５（ｂ））とベース本体６１の端部の係止凹部６１ａ（図５（ｂ））とに係合し、ノズル係止部材５３とノズルベース５１とが連結される。このとき、各固定部材５４は、貫通孔５４ａの内面に設けられたＯリング５４ｃとベース本体支持部６２に設けられた溝部６２ａが係合することによりノズルベース５１に固定され（図６（ｂ）→図（ａ））、ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態となる（図５（ａ））。
【００３２】
図６（ａ），（ｂ）において、ノズル２０ａの内部には一端が部品吸着口６６に開口して他端が円筒状部６５の側面に開口したノズル内真空路７１が設けられている。また、ノズルベース５１の内部にはノズルベース内真空路７２が設けられている。このノズルベース内真空路７２は、ベース本体６１の内部に設けられて一端が円筒状凹部６８内に開口するノズルベース内第１真空路７２ａと、一方のベース本体支持部６２の内部に設けられてノズルベース内第１真空路７２ａと繋がるノズルベース内第２真空路７２ｂから成る。
【００３３】
ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態では、ノズル内真空路７１とノズルベース内真空路７２とが連通する（図６（ａ））。ノズルベース５１が備える２つのベース本体支持部６２のうち、ノズルベース内第２真空路７２ｂが設けられている側（図６では左側のベース本体支持部６２）には、図示しない真空圧供給装置から延びた真空圧供給管路７３が接続されている。このため、ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態では、ノズル２０ａはノズル内真空路７１及びノズルベース内真空路７２を介して真空圧供給管路７３に繋がり、真空圧供給装置から真空圧供給管路７３に真空圧を供給することでノズル内真空路７１内に真空圧を発生させてノズル２０ａに部品４を吸着させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態における部品実装装置１が備える反転ヘッド２０のノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路（ノズルベース内真空路７２）が形成されたノズルベース５１、ノズル２０ａをノズルベース５１の側面に係止してノズル２０ａ（ノズル内真空路７１）とノズルベース内真空路７２とを連通させるノズル係止部材５３及びノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部にスライド装着されてノズル係止部材５３をノズルベース５１に固定する一対の固定部材５４を備えたものとなっている。このようにノズル係止部材５３が、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部に装着される一対の固定部材５４によってノズルベース５１に固定される構成となっていることから、ノズルベース５１に対するノズル係止部材５３の取り付けに螺子は不要である。
【００３５】
図２（ａ），（ｃ）、図３及び図４において、ノズルホルダ支持部材３３の前方位置にはブラケット８１が前方に延びて設けられており、このブラケット８１の上面には反転モータ８２が取り付けられている。反転モータ８２の駆動軸８２ａには駆動プーリ８３が取り付けられており、ノズルホルダ３４が有する一方側の（前述のノズルベース内第２真空路７２ｂが設けられた側とは反対の側の）ベース本体支持部６２には従動プーリ８４が取り付けられている。駆動プーリ８３と従動プーリ８４の間には伝動ベルト８５が掛け渡されており、反転モータ８２の駆動軸８２ａを回転させると駆動プーリ８３、伝動ベルト８５及び従動プーリ８４を介してノズルホルダ３４が水平軸ＣＸ回りに回転する。これによりノズル２０ａの向きが上下に切り替えられる（図７（ａ）→図７（ｂ）或いは図７（ｂ）→図７（ａ））。
【００３６】
このように、本実施の形態において、反転モータ８２、駆動プーリ８３、従動プーリ８４及び伝動ベルト８５から成る機構は、ノズルホルダ３４を水平軸ＣＸ回りに回転させてノズル２０ａの向きを上下に切り替える回転駆動部８６となっている。
【００３７】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）、図３及び図４において、基部３１の上面には揺動モータ９１が設けられている。この揺動モータ９１の駆動軸９１ａは基部３１を厚さ方向に貫通して下方に延びており、その先端部にはノズルホルダ支持部材３３の下面側に位置して水平方向に延びる揺動駆動アーム９２の一端部が取り付けられている。揺動駆動アーム９２の他端側には上下方向に延びる溝部９２ａが設けられており、この溝部９２ａはノズルホルダ支持部材３３の下面から下方に延びて設けられたピン部材９３と係合している。このため、揺動モータ９１の駆動軸９１ａが回転すると揺動駆動アーム９２が駆動軸９１ａを中心に揺動し、これにより揺動駆動アーム９２の端部の溝部９２ａと係合したピン部材９３を介してノズルホルダ支持部材３３が揺動中心Ｐを中心に水平面内で揺動する（図８（ａ）→図８（ｂ））。
【００３８】
上方又は下方を向いた状態のノズル２０ａの中心位置は平面視においてノズルホルダ支持部材３３の揺動中心Ｐの位置と一致しており、ノズルホルダ支持部材３３を水平面内で揺動させることによって、上方又は下方に向けたノズル２０ａの水平面内での向きを変化させることができる。図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態から揺動モータ９１を作動させ、揺動駆動アーム９２を平面視において時計回り方向に揺動（矢印Ｒ１）させることによって、ノズルホルダ支持部材３３を平面視において反時計回り方向に揺動（矢印Ｒ２）させた場合の例を示している。
【００３９】
このように本実施の形態において、揺動モータ９１、揺動駆動アーム９２及びピン部材９３は、ノズルホルダ支持部材３３を基部３１に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けたノズル２０ａの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部９４となっている。
【００４０】
このような構成の部品実装装置１において、基板搬入部１２、基板搬出部１３、基板位置決め部１４、トレイ移動機構１８、反転ヘッド２０、反転ヘッド移動機構２１、装着ヘッド２３の作動制御は制御装置２４によってなされる。また、認識カメラ２２による撮像動作制御及び得られた画像データに基づく画像認識制御も制御装置２４によってなされる（図９）。
【００４１】
制御装置２４は、部品実装装置１の上流工程側に隣接する他の装置から基板搬入部１２に基板２が送られてきたことを検知したら、基板搬入部１２と基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を基板搬入部１２から基板位置決め部１４に移載させる。
【００４２】
制御装置２４は、基板２を基板搬入部１２から基板位置決め部１４に移載させたら、基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を水平面内で移動させ、基板２の一の長辺における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方にＸ軸方向に並んで位置するように基板２の位置決めを行う。このとき、これから部品４を装着しようとしている部品装着対象部位に相当する電極部３が装着ヘッド２３の直下の部品４の装着点に位置するようにする。
【００４３】
制御装置２４は、基板２の位置決めを行ったら、トレイ移動機構１８の作動制御を行って、トレイ供給部１６からのトレイＴＲの取り出しとその取り出したトレイＴＲの部品供給位置への位置決めを行う。
【００４４】
制御装置２４は、トレイＴＲの部品供給位置への位置決めを行ったら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って、ノズル２０ａが下方を向いた状態の反転ヘッド２０をトレイ供給部１６の上方に移動させる。そして、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って移動ベース２１ｄを下降させ、反転ヘッド２０のノズル２０ａが部品供給位置に供給されたトレイＴＲ上の部品４に上方から接触するようにしてノズル２０ａに部品４を吸着させて部品４の取り出し（ピックアップ）を行う。
【００４５】
制御装置２４は、反転ヘッド２０により部品４を吸着してトレイＴＲから取り出したら、回転駆動部８６の作動制御を行ってノズル２０ａの向きを下方から上方に切り替え、部品４を上下反転させる。そして、その上下反転した部品４を認識カメラ２２によって撮像して画像認識し、上下反転した部品４の中心位置の基準位置からの位置ずれ量を検出する。なお、ここでは部品４の画像認識を反転ヘッド２０によって上下反転させた状態で行うようにしているが、トレイ移動機構１８によって部品供給位置に位置決めされたトレイＴＲから反転ヘッド２０によって部品４を取り出す前に、その部品４を認識カメラ２２によって撮像して行うようにしてもよい。
【００４６】
制御装置２４は、反転ヘッド２０によって上下反転させた部品４の基準位置からの位置ずれ量を検出したら、その部品４が基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方（装着ヘッド２３の下方）に位置するように反転ヘッド２０を移動させる（図１０（ａ）→図１０（ｂ））。このとき、認識カメラ２２による撮像を通じて検出した、電極部３の基準位置に対する部品４の位置ずれがキャンセルされるように反転ヘッド２０の移動位置を定めるとともに、揺動駆動部９４の作動制御を行って、ノズル２０ａの水平面内での向きが正規の向きになるように変化させる。
【００４７】
この反転させた部品４が電極部３の上方（装着ヘッド２３の下方）に位置するように反転ヘッド２０を移動させる過程において、反転ヘッド２０はノズルホルダ３４を昇降させる機構（ここでは移動ベース２１ｄを昇降させる機構）と上下軸回りに揺動させる機構（ここでは揺動駆動部９４）はノズルホルダ３４の上下領域には存在せず、ノズルホルダ３４の上下領域は開放状態となっているので、上下反転させた部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方に移動させる際に、反転ヘッド２０が基板２と装着ヘッド２３の双方と干渉しないようにするために必要な基板２と装着ヘッド２３の間の距離Ｌ（図１０（ａ））はノズルホルダ３４の厚さに適度なクリアランスを加えた程度でよい。
【００４８】
制御装置２４は、部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方に位置させたら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って反転ヘッド２０を上昇させ、ノズル２０ａに吸着させた部品４を装着ヘッド２３の部品装着部２３ａに下方から接触させて（或いは、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを下降させ、部品装着部２３ａをノズル２０ａに吸着させた部品４に上方から接触させて）、反転ヘッド２０から装着ヘッド２３への部品４の受け渡しを行う。
【００４９】
制御装置２４は、反転ヘッド２０から装着ヘッド２３への部品４の受け渡しを行ったら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って反転ヘッド２０を前方に移動させ、基板２と装着ヘッド２３の間の領域からノズルホルダ３４を退去させる。そして、制御装置２４は、ノズルホルダ３４を基板２と装着ヘッド２３の間の領域から退去させたら、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを下動させ、部品装着部２３ａに吸着させていた部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３に上方から押し付けて装着する。
【００５０】
このように、本実施の形態における部品実装装置１において、反転ヘッド２０は、部品供給位置に供給された部品４をノズル２０ａにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品４を基板位置決め部１４により位置決めされた基板２上の部品装着対象部位（電極部３）の上方に移動させる機能を有するものとなっている。また、装着ヘッド２３は、部品装着対象部位の上方に移動された部品４を反転ヘッド２０から受け取り、反転ヘッド２０が部品装着対象部位の上方から退去した後に部品４を下降させて部品装着対象部位に装着する機能を有するものとなっている。
【００５１】
制御装置２４は、上記のようにして部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３に装着したら、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを上動させたうえで、新たな部品装着対象部位である電極部３が部品４の装着点（装着ヘッド２３の下方）に位置するように基板２を移動させる。そして、反転ヘッド２０による次の部品４の吸着（ピックアップ）を行ったうえで、新たな部品装着対象部位である電極部３への部品４の装着を行う。
【００５２】
制御装置２４は、このようにして一の長辺の電極部３について部品４の装着が終了したら、基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を９０度回転させたうえで、一の短辺の電極部３についての同様の手順で部品４の装着を行う。そして、一の短辺の電極部３についての部品４の装着が終了したら、基板位置決め部１４の作動制御を行って、部品４の装着が終了した基板２を基板搬出部１３に受け渡し、次いで基板搬出部１３の作動制御を行って、基板２を下流工程側に隣接する他の装置に搬出する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１は、反転ヘッド２０が、昇降自在な移動部材である移動ベース２１ｄに設けられた平板状の基部３１、この基部３１に設けられた複数のベアリング３２によって弧状の外周面４１ａが支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材３３及びこのノズルホルダ支持部材３３によって水平軸ＣＸ回りに回転自在に支持されて側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を有して成り、ノズルホルダ３４を昇降及び上下軸回りに揺動させる機構はノズルホルダ３４の上下領域には存在しないので、ノズルホルダ３４の上下領域を開放状態とすることができる。したがって、上下反転させた部品４を基板２上の部品装着対象部位の上方に移動させる際に、反転ヘッド２０が基板２と装着ヘッド２３の双方と干渉しないようにするために必要な基板２と装着ヘッド２３の間の距離Ｌを小さく設定することができ、これにより装着ヘッド２３が部品４を基板２に装着する際の部品４の下降ストロークを短くして部品実装装置１全体のコンパクト化を実現するとともに部品４の装着精度を向上させることができる。
【００５４】
また、その反転ヘッド２０は、ノズル２０ａをノズルベース５１の側面に係止してノズル２０ａとノズルベース５１内の真空路（ノズルベース内真空路７２）とを連通させるノズル係止部材５３が、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部に装着される一対の固定部材５４によってノズルベース５１に固定される構成となっており、ノズルベース５１に対するノズル係止部材５３の取り付けに螺子が不要であるので、螺子の螺入のために必要な寸法を考慮する必要がない。したがってその分、ノズルベース５１の高さ方向の寸法を小さくすることができるので、上記距離Ｌをより小さく設定することができ、装着ヘッド２３が部品４を基板２に装着するときの部品４の下降ストロークを更に短くして部品４の装着精度をより一層向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる部品実装装置を提供する。
【符号の説明】
【００５６】
１ 部品実装装置
２ 基板
３ 電極部（部品装着対象部位）
４ 部品
１４ 基板位置決め部
２０ 反転ヘッド
２０ａ ノズル
２１ｄ 移動ベース（移動部材）
２３ 装着ヘッド
３１ 基部
３２ ベアリング
３３ ノズルホルダ支持部材
３４ ノズルホルダ
４１ａ 弧状の外周面
５１ ノズルベース
５３ ノズル係止部材
５４ 固定部材
７２ ノズルベース内真空路（真空路）
８６ 回転駆動部
９４ 揺動駆動部
ＣＸ 水平軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反転ヘッドによって上下反転された部品を装着ヘッドにより受け取って基板に装着する部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
装着ヘッドにより基板に部品を装着する部品実装装置の中には、反転ヘッドによって上下反転させた部品を装着ヘッドにより受け取って基板に装着するようにしたものがあり、例えば液晶パネルの周辺領域に駆動回路などの部品を装着する液晶パネル製造装置が知られている。このような部品実装装置が備える反転ヘッドは通常、ノズルは上下方向に延びたシャフト状部材の下端に取り付けられており、ノズルにより吸着した部品の昇降移動及び上下軸回りの揺動を行うことができるように、ノズルが取り付けられるシャフト状部材の上下動及び上下軸回りでの揺動を行う機構がシャフト状部材の周辺に取り付けられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、上記部品実装装置の中には、装着ヘッドの移動時に発生する位置決め誤差を排除するために装着ヘッドが空間的に固定して設けられており、この空間的に固定して設けられた装着ヘッドの下方に部品装着対象部位となる基板上の電極部が位置するように基板を移動させ、上下反転させた部品が部品装着対象部位の上方（すなわち装着ヘッドの下方）に位置するように反転ヘッドが移動されるタイプのものもある。このタイプのものでは、反転ヘッドは基板と装着ヘッドとの間の領域内に入り込んで上下反転状態の部品を装着ヘッドに受け渡し、部品を受け取った装着ヘッドは、反転ヘッドが部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて部品装着対象部位に装着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の部品実装装置において、反転ヘッドが基板及び装着ヘッドの双方と干渉することなく、上下反転させた部品を基板上の部品装着対象部位の上方（装着ヘッドの下方）に位置させることができるようにするためには、基板と装着ヘッドの間の距離を、反転ヘッドのノズルだけでなくそのノズルが取り付けられるシャフト状部材とその昇降及び回転機構を含む反転ヘッド全体の寸法を超える大きな値に設定する必要があり、その分、部品の装着時における部品の下降ストロークが長くなって装置全体の大型化を招くとともに部品の装着精度が低下するおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、部品供給位置に供給された部品をノズルにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品を基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる反転ヘッドと、前記部品装着対象部位の上方に移動された部品を反転ヘッドから受け取り、反転ヘッドが前記部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて前記部品装着対象部位に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置であって、反転ヘッドは、昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部と、前記基部に設けられた複数のベアリングにより弧状の外周面が支持されて前記基部に対する水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材と、前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸回りの回転が自在であるとともに側面に前記ノズルを保持したノズルホルダと、前記ノズルホルダを水平軸回りに回転させて前記ノズルの向きを上下に切り替える回転駆動部と、前記ノズルホルダ支持部材を前記基部に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けた前記ノズルの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部とを備えた。
【０００８】
請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、前記ノズルホルダは、前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路が形成されたノズルベースと、前記ノズルを前記ノズルベースの前記側面に係止して前記ノズルと前記ノズルベース内の前記真空路とを連通させるノズル係止部材と、前記ノズルベースの両端部の外方から前記ノズルベースの両端部にスライド装着されて前記ノズル係止部材を前記ノズルベースに固定する一対の固定部材とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ノズルにより吸着した部品を上下反転させる反転ヘッドが、昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部、この基部に設けられた複数のベアリングによって弧状の外周面が支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材及びこのノズルホルダ支持部材によって水平軸回りに回転自在に支持されて側面にノズルを保持したノズルホルダを有して成り、ノズルホルダを昇降及び上下軸回りに揺動させる機構はノズルホルダの上下領域には存在しないので、ノズルホルダの上下領域を開放状態とすることができる。したがって、上下反転させた部品を基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる際に、反転ヘッドが基板と装着ヘッドの双方と干渉しないようにするために必要な基板と装着ヘッドの間の距離を小さく設定することができ、これにより装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして部品実装装置全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）平面図（ｂ）側面図
【図２】本発明の一実施の形態における反転ヘッドの（ａ）平面図（ｂ）正面図（ｃ）側面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える反転ヘッドの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態における反転ヘッドの分解斜視図
【図５】本発明の一実施の形態における反転ヘッドを構成するノズルホルダの（ａ）斜視図（ｂ）分解斜視図
【図６】本発明の一実施の形態におけるノズルホルダの（ａ）側断面図（ｂ）分解側断面図
【図７】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるノズルホルダの側面図
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における反転ヘッドの平面図
【図９】本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図
【図１０】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の反転ヘッドが上下反転させた部品を装着ヘッドに受け渡す状況を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ），（ｂ）に示す部品実装装置１は、この部品実装装置１の上流工程側に隣接する他の装置から送られてきた基板２を搬入して位置決めし、その基板２の縁部に設けられた電極部３に部品４を装着して部品実装装置１の下流工程側に隣接する他の装置に搬出する部品実装動作を繰り返し実行する装置であり、基台１１上に基板搬入部１２、基板搬出部１３、基板位置決め部１４、バックアップステージ１５、トレイ供給部１６、トレイ回収部１７、トレイ移動機構１８、反転ヘッド２０、反転ヘッド移動機構２１、認識カメラ２２、装着ヘッド２３及び制御装置２４を備えている。以下、説明の便宜上、基板２の搬送方向（図１（ａ）中に示す矢印Ａ）をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向を前後方向としてそのうち図示しないオペレータが作業を行う側（図１の右側）を前方、その反対側（図１（ａ），（ｂ）の左側）を後方とする。更に、Ｘ軸方向を左右方向としてそのうち上流工程側の装置が設けられている側（オペレータから見て右側であり、図１（ａ）において上側）を右方、下流工程側の装置が設けられている側（オペレータから見て左側であり、図１（ａ）において下側）を左方とする。
【００１２】
図１（ａ）において、基板搬入部１２と基板搬出部１３はともにＸ軸方向に延びたコンベア機構から成り、基台１１上の後部領域にＸ軸方向に向かい合って設けられている。本実施の形態では、基台１１の右端部に基板搬入部１２が配置され、基台１１の左端部に基板搬出部１３が配置されている。
【００１３】
基板位置決め部１４は基台１１上の基板搬入部１２と基板搬出部１３の間の領域に設けられており、基板２を保持する基板保持テーブル１４ａと、基板２を保持した基板保持テーブル１４ａを水平移動及び昇降させる基板保持テーブル駆動部１４ｂから成る。バックアップステージ１５は、基台１１上の基板位置決め部１４の前方の領域にＸ軸方向に延びて設けられている。
【００１４】
基板位置決め部１４は、基板保持テーブル駆動部１４ｂによって基板２を保持した基板保持テーブル１４ａを移動させ、基板２の移動及び位置決めを行う。このとき、基板２の縁部上に設けられた部品装着対象部位である電極部３の列がＸ軸方向に並ぶように基板２の向きを整えたうえで、その電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するようにする。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態では、電極部３の列は、基板２の一の長辺の縁部と一の短辺の縁部のそれぞれに複数個ずつ設けられている。このため、基板位置決め部１４は、基板２の一の長辺の縁部における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するように基板２の位置決めを行い、その一の長辺における部品４の装着が行われた後、基板保持テーブル１４ａを９０度回転させて、基板２の一の短辺の縁部における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方に位置するように基板２の位置決めを行うように作動する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）において、トレイ供給部１６及びトレイ回収部１７はそれぞれ複数のトレイＴＲを上下方向に積み重ねてストックするとともにその下方からトレイＴＲを出し入れすることができる複数のトレイストッカから成る。トレイ供給部１６には部品４が収納された（部品４の取り出しが行われる前の）トレイＴＲがストックされ、トレイ回収部１７には部品４が収納されていない（部品４の取り出しが行われた後の）トレイＴＲがストックされる。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）において、トレイ移動機構１８は、基台１１の前方領域にＹ軸方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１８ａ、Ｘ軸方向に延びてＹ軸テーブル１８ａ上をＹ軸方向に移動するＸ軸テーブル１８ｂ、Ｘ軸テーブル１８ｂ上をＸ軸方向に移動するとともに天板部の昇降移動が可能なＺ軸テーブル１８ｃ及びＺ軸テーブル１８ｃの天板部に取り付けられたトレイ支持部１８ｄから成り、トレイ支持部１８ｄにはトレイ供給部１６からのトレイＴＲの取り出し及びトレイ回収部１７へのトレイＴＲの収納を行うための図示しないトレイ把持機構が備えられている。トレイ移動機構１８は、Ｙ軸テーブル１８ａに対するＸ軸テーブル１８ｂの移動動作、Ｘ軸テーブル１８ｂに対するＺ軸テーブル１８ｃの移動動作及びＺ軸テーブル１８ｃの天板部の昇降動作を組み合わせてトレイ支持部１８ｄを三次元に移動させ、トレイ供給部１６の下方からトレイＴＲを取り出してそのトレイＴＲを所定の部品供給位置（後述する反転ヘッド２０が部品４の吸着を行う位置。図１（ｂ））に移動させる動作（部品４の供給動作）と、部品供給位置において反転ヘッド２０による部品４の取り出しが終了した空のトレイＴＲをトレイ回収部１７に収納する動作とを行う。
【００１８】
反転ヘッド２０はトレイ移動機構１８によって部品供給位置に位置されたトレイＴＲ内の部品４をノズル２０ａによって吸着して取り出した後、ノズル２０ａの向きを下方と上方との間で切り替えることによって部品４の上下反転を行う。反転ヘッド２０は、上方又は下方に向けた状態のノズル２０ａを水平面内で揺動させることができ、上下反転させた部品４の水平面内での向きを整えることができる（詳細は後述）。
【００１９】
基台１１の中央部にはＸ軸方向に延びて設けられた門型ステージ２１ａが配置されており、反転ヘッド移動機構２１は、Ｙ軸方向に延びて門型ステージ２１ａの下方をＸ軸方向に移動自在なＹステージ２１ｂ、Ｚ軸方向に延びてＹステージ２１ｂ上をＹ軸方向に移動自在なＺステージ２１ｃ及びＺステージ２１ｃに沿って昇降自在に設けられた移動ベース２１ｄから成る。移動ベース２１ｄには反転ヘッド２０が取り付けられており、反転ヘッド移動機構２１は、Ｙステージ２１ｂに対するＺステージ２１ｃのＹ軸方向への移動及びＺステージ２１ｂに対する移動ベース２１ｄの昇降移動を組み合わせて反転ヘッド２０を移動させる。
【００２０】
認識カメラ２２は撮像視野を下方に向けており、撮像光軸が部品供給位置を通るように配置されている。認識カメラ２２は、部品供給位置に位置された部品４又は部品供給位置から反転ヘッド２０によって吸着されて上下反転された部品４を上方から撮像する。
【００２１】
装着ヘッド２３は、バックアップステージ１５の上方位置に、門型ステージ２１ａに固定して（したがって空間的に固定して）設けられている。装着ヘッド２３は下方に延びたノズル状の部品装着部２３ａを昇降自在に備えており、反転ヘッド２０により上下反転されて部品装着部２３ａによって受け取った部品４を、部品装着部２３ａの下動動作によってバックアップステージ１５上の基板２の電極部３に装着する。ここで、装着ヘッド２３はバックアップステージ１５の上方に固定して設けられているため、部品４の装着点は装着ヘッド２３が備える部品装着部２３ａの下方ストロークの最下点とほぼ一致した状態となっている。
【００２２】
なお、反転ヘッド２０は、上下反転させた部品４を装着ヘッド２３に受け渡す際には、基板位置決め部１４によって位置決めされた基板２と装着ヘッド２３の間の領域内に入り込むように装着ヘッド２３の前方位置から水平方向（後方）に向けて移動される。
【００２３】
次に、部品実装装置１が備える反転ヘッド２０の構成について説明する。反転ヘッド２０は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、反転ヘッド移動機構２１において昇降自在な移動ベース２１ｄに側方に張り出して設けられた平板状の基部３１、基部３１の下面に設けられた複数のベアリング３２、これら複数のベアリング３２によって外周面の一部が支持されて基部３１の下方において水平面内で揺動自在に設けられたノズルホルダ支持部材３３、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸ＣＸ回りの回転が自在であるとともに側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を備えて成る。
【００２４】
図３及び図４において、ノズルホルダ支持部材３３は平面視において全体として円板形状を有した部材から成り、その外周部の一部には、円板の中央部に設定された揺動中心Ｐを中心とする円の一部を弧状の外周面４１ａとする３つの突出部４１が設けられている。基部３１の下面に設けられた複数のベアリング３２はノズルホルダ支持部材３３の３つの突出部４１の弧状の外周面４１ａを外接支持しており、ノズルホルダ支持部材３３はその中央に設定された揺動中心Ｐを中心として基部３１に対して水平面内で揺動することができる。
【００２５】
すなわちノズルホルダ支持部材３３は、基部３１に設けられた複数のベアリング３２により弧状の外周面４１ａが支持されて基部３１に対する水平面内での揺動が自在な構成となっている。
【００２６】
図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、ノズルホルダ支持部材３３には、上記揺動中心Ｐを含む中央領域に切り欠き部４２が設けられており、この切り欠き部４２を間に挟む両部分は水平面内方向に延びた一対のアーム部４３となっている。これら一対のアーム部４３には一対のベアリング４４（図２（ｂ））が内蔵されており、ノズルホルダ３４の両端部はこれら一対のベアリング４４によって水平姿勢に支持されている。
【００２７】
すなわちノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されてノズルホルダ支持部材３３が有する切り欠き部４２内を水平方向に横切るように延び、水平軸ＣＸ回りの回転が自在であるとともに側面にノズル２０ａを保持した構成となっている。
【００２８】
図５（ａ），（ｂ）において、ノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３が備える一対のベアリング４４によって両端部が回転自在に支持されて水平方向に延びたノズルベース５１のほか、圧縮ばね部材５２、ノズル係止部材５３及び一対の固定部材５４を備えて成る。更に、ノズルベース５１は、水平方向に延びた直方体状のベース本体６１及びベース本体６１の両端部から外方に延びて設けられた２つの筒状部のベース本体支持部６２を有して成る。
【００２９】
図５（ａ），（ｂ）において、ノズル２０ａは横長の直方体形状に形成されるとともにノズルホルダ３４の外方に向けて突出した凸状部６３を有したノズル本体部６４と、ノズル本体部６４からノズルホルダ３４の内方に向けて突出した延びた円筒状部６５を有して成り、ノズル本体部６４にはスリット状の部品吸着口６６が設けられている。ノズル係止部材５３は横長の平板状の矩形形状部材から成り、ノズル２０ａの凸状部６３を貫通させ得る寸法の開口部５３ａを有した構成となっている。
【００３０】
図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、ベース本体６１のひとつの側面には矩形状凹部６７と、矩形状凹部６７内に位置した円筒状凹部６８が設けられている。円筒状凹部６８内にはノズル２０ａの円筒状部６５が収容され、矩形状凹部６７には、円筒状部６５を円筒状凹部６８に収容させたノズル２０ａの凸状部６３を開口部５３ａから貫通させた状態のノズル本体部６４が収容される。各固定部材５４は中央部にノズルベース５１の両端部（ベース本体支持部６２）を貫通させる貫通孔５４ａを有するとともに、貫通孔５４ａを挟む上下両端部に一対の爪部５４ｂが設けられている。
【００３１】
各固定部材５４は、圧縮ばね部材５２を挿通させたノズル２０ａの円筒状部６５が円筒状凹部６８内に収容され、そのノズル２０ａの凸状部６３がノズル係止部材５３の開口部５３ａから貫通するようにノズル係止部材５３がベース本体６１に取り付けられた後、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部にスライド装着される。このとき各固定部材５４の一対の爪部５４ｂはノズル係止部材５３の端部の係止凹部５３ｂ（図５（ｂ））とベース本体６１の端部の係止凹部６１ａ（図５（ｂ））とに係合し、ノズル係止部材５３とノズルベース５１とが連結される。このとき、各固定部材５４は、貫通孔５４ａの内面に設けられたＯリング５４ｃとベース本体支持部６２に設けられた溝部６２ａが係合することによりノズルベース５１に固定され（図６（ｂ）→図（ａ））、ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態となる（図５（ａ））。
【００３２】
図６（ａ），（ｂ）において、ノズル２０ａの内部には一端が部品吸着口６６に開口して他端が円筒状部６５の側面に開口したノズル内真空路７１が設けられている。また、ノズルベース５１の内部にはノズルベース内真空路７２が設けられている。このノズルベース内真空路７２は、ベース本体６１の内部に設けられて一端が円筒状凹部６８内に開口するノズルベース内第１真空路７２ａと、一方のベース本体支持部６２の内部に設けられてノズルベース内第１真空路７２ａと繋がるノズルベース内第２真空路７２ｂから成る。
【００３３】
ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態では、ノズル内真空路７１とノズルベース内真空路７２とが連通する（図６（ａ））。ノズルベース５１が備える２つのベース本体支持部６２のうち、ノズルベース内第２真空路７２ｂが設けられている側（図６では左側のベース本体支持部６２）には、図示しない真空圧供給装置から延びた真空圧供給管路７３が接続されている。このため、ノズル２０ａがノズルベース５１に取り付けられた状態では、ノズル２０ａはノズル内真空路７１及びノズルベース内真空路７２を介して真空圧供給管路７３に繋がり、真空圧供給装置から真空圧供給管路７３に真空圧を供給することでノズル内真空路７１内に真空圧を発生させてノズル２０ａに部品４を吸着させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態における部品実装装置１が備える反転ヘッド２０のノズルホルダ３４は、ノズルホルダ支持部材３３に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路（ノズルベース内真空路７２）が形成されたノズルベース５１、ノズル２０ａをノズルベース５１の側面に係止してノズル２０ａ（ノズル内真空路７１）とノズルベース内真空路７２とを連通させるノズル係止部材５３及びノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部にスライド装着されてノズル係止部材５３をノズルベース５１に固定する一対の固定部材５４を備えたものとなっている。このようにノズル係止部材５３が、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部に装着される一対の固定部材５４によってノズルベース５１に固定される構成となっていることから、ノズルベース５１に対するノズル係止部材５３の取り付けに螺子は不要である。
【００３５】
図２（ａ），（ｃ）、図３及び図４において、ノズルホルダ支持部材３３の前方位置にはブラケット８１が前方に延びて設けられており、このブラケット８１の上面には反転モータ８２が取り付けられている。反転モータ８２の駆動軸８２ａには駆動プーリ８３が取り付けられており、ノズルホルダ３４が有する一方側の（前述のノズルベース内第２真空路７２ｂが設けられた側とは反対の側の）ベース本体支持部６２には従動プーリ８４が取り付けられている。駆動プーリ８３と従動プーリ８４の間には伝動ベルト８５が掛け渡されており、反転モータ８２の駆動軸８２ａを回転させると駆動プーリ８３、伝動ベルト８５及び従動プーリ８４を介してノズルホルダ３４が水平軸ＣＸ回りに回転する。これによりノズル２０ａの向きが上下に切り替えられる（図７（ａ）→図７（ｂ）或いは図７（ｂ）→図７（ａ））。
【００３６】
このように、本実施の形態において、反転モータ８２、駆動プーリ８３、従動プーリ８４及び伝動ベルト８５から成る機構は、ノズルホルダ３４を水平軸ＣＸ回りに回転させてノズル２０ａの向きを上下に切り替える回転駆動部８６となっている。
【００３７】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）、図３及び図４において、基部３１の上面には揺動モータ９１が設けられている。この揺動モータ９１の駆動軸９１ａは基部３１を厚さ方向に貫通して下方に延びており、その先端部にはノズルホルダ支持部材３３の下面側に位置して水平方向に延びる揺動駆動アーム９２の一端部が取り付けられている。揺動駆動アーム９２の他端側には上下方向に延びる溝部９２ａが設けられており、この溝部９２ａはノズルホルダ支持部材３３の下面から下方に延びて設けられたピン部材９３と係合している。このため、揺動モータ９１の駆動軸９１ａが回転すると揺動駆動アーム９２が駆動軸９１ａを中心に揺動し、これにより揺動駆動アーム９２の端部の溝部９２ａと係合したピン部材９３を介してノズルホルダ支持部材３３が揺動中心Ｐを中心に水平面内で揺動する（図８（ａ）→図８（ｂ））。
【００３８】
上方又は下方を向いた状態のノズル２０ａの中心位置は平面視においてノズルホルダ支持部材３３の揺動中心Ｐの位置と一致しており、ノズルホルダ支持部材３３を水平面内で揺動させることによって、上方又は下方に向けたノズル２０ａの水平面内での向きを変化させることができる。図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態から揺動モータ９１を作動させ、揺動駆動アーム９２を平面視において時計回り方向に揺動（矢印Ｒ１）させることによって、ノズルホルダ支持部材３３を平面視において反時計回り方向に揺動（矢印Ｒ２）させた場合の例を示している。
【００３９】
このように本実施の形態において、揺動モータ９１、揺動駆動アーム９２及びピン部材９３は、ノズルホルダ支持部材３３を基部３１に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けたノズル２０ａの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部９４となっている。
【００４０】
このような構成の部品実装装置１において、基板搬入部１２、基板搬出部１３、基板位置決め部１４、トレイ移動機構１８、反転ヘッド２０、反転ヘッド移動機構２１、装着ヘッド２３の作動制御は制御装置２４によってなされる。また、認識カメラ２２による撮像動作制御及び得られた画像データに基づく画像認識制御も制御装置２４によってなされる（図９）。
【００４１】
制御装置２４は、部品実装装置１の上流工程側に隣接する他の装置から基板搬入部１２に基板２が送られてきたことを検知したら、基板搬入部１２と基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を基板搬入部１２から基板位置決め部１４に移載させる。
【００４２】
制御装置２４は、基板２を基板搬入部１２から基板位置決め部１４に移載させたら、基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を水平面内で移動させ、基板２の一の長辺における電極部３の列がバックアップステージ１５の上方にＸ軸方向に並んで位置するように基板２の位置決めを行う。このとき、これから部品４を装着しようとしている部品装着対象部位に相当する電極部３が装着ヘッド２３の直下の部品４の装着点に位置するようにする。
【００４３】
制御装置２４は、基板２の位置決めを行ったら、トレイ移動機構１８の作動制御を行って、トレイ供給部１６からのトレイＴＲの取り出しとその取り出したトレイＴＲの部品供給位置への位置決めを行う。
【００４４】
制御装置２４は、トレイＴＲの部品供給位置への位置決めを行ったら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って、ノズル２０ａが下方を向いた状態の反転ヘッド２０をトレイ供給部１６の上方に移動させる。そして、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って移動ベース２１ｄを下降させ、反転ヘッド２０のノズル２０ａが部品供給位置に供給されたトレイＴＲ上の部品４に上方から接触するようにしてノズル２０ａに部品４を吸着させて部品４の取り出し（ピックアップ）を行う。
【００４５】
制御装置２４は、反転ヘッド２０により部品４を吸着してトレイＴＲから取り出したら、回転駆動部８６の作動制御を行ってノズル２０ａの向きを下方から上方に切り替え、部品４を上下反転させる。そして、その上下反転した部品４を認識カメラ２２によって撮像して画像認識し、上下反転した部品４の中心位置の基準位置からの位置ずれ量を検出する。なお、ここでは部品４の画像認識を反転ヘッド２０によって上下反転させた状態で行うようにしているが、トレイ移動機構１８によって部品供給位置に位置決めされたトレイＴＲから反転ヘッド２０によって部品４を取り出す前に、その部品４を認識カメラ２２によって撮像して行うようにしてもよい。
【００４６】
制御装置２４は、反転ヘッド２０によって上下反転させた部品４の基準位置からの位置ずれ量を検出したら、その部品４が基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方（装着ヘッド２３の下方）に位置するように反転ヘッド２０を移動させる（図１０（ａ）→図１０（ｂ））。このとき、認識カメラ２２による撮像を通じて検出した、電極部３の基準位置に対する部品４の位置ずれがキャンセルされるように反転ヘッド２０の移動位置を定めるとともに、揺動駆動部９４の作動制御を行って、ノズル２０ａの水平面内での向きが正規の向きになるように変化させる。
【００４７】
この反転させた部品４が電極部３の上方（装着ヘッド２３の下方）に位置するように反転ヘッド２０を移動させる過程において、反転ヘッド２０はノズルホルダ３４を昇降させる機構（ここでは移動ベース２１ｄを昇降させる機構）と上下軸回りに揺動させる機構（ここでは揺動駆動部９４）はノズルホルダ３４の上下領域には存在せず、ノズルホルダ３４の上下領域は開放状態となっているので、上下反転させた部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方に移動させる際に、反転ヘッド２０が基板２と装着ヘッド２３の双方と干渉しないようにするために必要な基板２と装着ヘッド２３の間の距離Ｌ（図１０（ａ））はノズルホルダ３４の厚さに適度なクリアランスを加えた程度でよい。
【００４８】
制御装置２４は、部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３の上方に位置させたら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って反転ヘッド２０を上昇させ、ノズル２０ａに吸着させた部品４を装着ヘッド２３の部品装着部２３ａに下方から接触させて（或いは、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを下降させ、部品装着部２３ａをノズル２０ａに吸着させた部品４に上方から接触させて）、反転ヘッド２０から装着ヘッド２３への部品４の受け渡しを行う。
【００４９】
制御装置２４は、反転ヘッド２０から装着ヘッド２３への部品４の受け渡しを行ったら、反転ヘッド移動機構２１の作動制御を行って反転ヘッド２０を前方に移動させ、基板２と装着ヘッド２３の間の領域からノズルホルダ３４を退去させる。そして、制御装置２４は、ノズルホルダ３４を基板２と装着ヘッド２３の間の領域から退去させたら、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを下動させ、部品装着部２３ａに吸着させていた部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３に上方から押し付けて装着する。
【００５０】
このように、本実施の形態における部品実装装置１において、反転ヘッド２０は、部品供給位置に供給された部品４をノズル２０ａにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品４を基板位置決め部１４により位置決めされた基板２上の部品装着対象部位（電極部３）の上方に移動させる機能を有するものとなっている。また、装着ヘッド２３は、部品装着対象部位の上方に移動された部品４を反転ヘッド２０から受け取り、反転ヘッド２０が部品装着対象部位の上方から退去した後に部品４を下降させて部品装着対象部位に装着する機能を有するものとなっている。
【００５１】
制御装置２４は、上記のようにして部品４を基板２上の部品装着対象部位である電極部３に装着したら、装着ヘッド２３の部品装着部２３ａを上動させたうえで、新たな部品装着対象部位である電極部３が部品４の装着点（装着ヘッド２３の下方）に位置するように基板２を移動させる。そして、反転ヘッド２０による次の部品４の吸着（ピックアップ）を行ったうえで、新たな部品装着対象部位である電極部３への部品４の装着を行う。
【００５２】
制御装置２４は、このようにして一の長辺の電極部３について部品４の装着が終了したら、基板位置決め部１４の作動制御を行って基板２を９０度回転させたうえで、一の短辺の電極部３についての同様の手順で部品４の装着を行う。そして、一の短辺の電極部３についての部品４の装着が終了したら、基板位置決め部１４の作動制御を行って、部品４の装着が終了した基板２を基板搬出部１３に受け渡し、次いで基板搬出部１３の作動制御を行って、基板２を下流工程側に隣接する他の装置に搬出する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１は、反転ヘッド２０が、昇降自在な移動部材である移動ベース２１ｄに設けられた平板状の基部３１、この基部３１に設けられた複数のベアリング３２によって弧状の外周面４１ａが支持されて水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材３３及びこのノズルホルダ支持部材３３によって水平軸ＣＸ回りに回転自在に支持されて側面にノズル２０ａを保持したノズルホルダ３４を有して成り、ノズルホルダ３４を昇降及び上下軸回りに揺動させる機構はノズルホルダ３４の上下領域には存在しないので、ノズルホルダ３４の上下領域を開放状態とすることができる。したがって、上下反転させた部品４を基板２上の部品装着対象部位の上方に移動させる際に、反転ヘッド２０が基板２と装着ヘッド２３の双方と干渉しないようにするために必要な基板２と装着ヘッド２３の間の距離Ｌを小さく設定することができ、これにより装着ヘッド２３が部品４を基板２に装着する際の部品４の下降ストロークを短くして部品実装装置１全体のコンパクト化を実現するとともに部品４の装着精度を向上させることができる。
【００５４】
また、その反転ヘッド２０は、ノズル２０ａをノズルベース５１の側面に係止してノズル２０ａとノズルベース５１内の真空路（ノズルベース内真空路７２）とを連通させるノズル係止部材５３が、ノズルベース５１の両端部の外方からノズルベース５１の両端部に装着される一対の固定部材５４によってノズルベース５１に固定される構成となっており、ノズルベース５１に対するノズル係止部材５３の取り付けに螺子が不要であるので、螺子の螺入のために必要な寸法を考慮する必要がない。したがってその分、ノズルベース５１の高さ方向の寸法を小さくすることができるので、上記距離Ｌをより小さく設定することができ、装着ヘッド２３が部品４を基板２に装着するときの部品４の下降ストロークを更に短くして部品４の装着精度をより一層向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
装着ヘッドが部品を基板に装着する際の部品の下降ストロークを短くして全体のコンパクト化を実現するとともに部品の装着精度を向上させることができる部品実装装置を提供する。
【符号の説明】
【００５６】
１ 部品実装装置
２ 基板
３ 電極部（部品装着対象部位）
４ 部品
１４ 基板位置決め部
２０ 反転ヘッド
２０ａ ノズル
２１ｄ 移動ベース（移動部材）
２３ 装着ヘッド
３１ 基部
３２ ベアリング
３３ ノズルホルダ支持部材
３４ ノズルホルダ
４１ａ 弧状の外周面
５１ ノズルベース
５３ ノズル係止部材
５４ 固定部材
７２ ノズルベース内真空路（真空路）
８６ 回転駆動部
９４ 揺動駆動部
ＣＸ 水平軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、
部品供給位置に供給された部品をノズルにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品を基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる反転ヘッドと、
前記部品装着対象部位の上方に移動された部品を反転ヘッドから受け取り、反転ヘッドが前記部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて前記部品装着対象部位に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置であって、
反転ヘッドは、
昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部と、
前記基部に設けられた複数のベアリングにより弧状の外周面が支持されて前記基部に対する水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材と、
前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸回りの回転が自在であるとともに側面に前記ノズルを保持したノズルホルダと、
前記ノズルホルダを水平軸回りに回転させて前記ノズルの向きを上下に切り替える回転駆動部と、
前記ノズルホルダ支持部材を前記基部に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けた前記ノズルの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記ノズルホルダは、
前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路が形成されたノズルベースと、
前記ノズルを前記ノズルベースの前記側面に係止して前記ノズルと前記ノズルベース内の前記真空路とを連通させるノズル係止部材と、
前記ノズルベースの両端部の外方から前記ノズルベースの両端部にスライド装着されて前記ノズル係止部材を前記ノズルベースに固定する一対の固定部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項１】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、
部品供給位置に供給された部品をノズルにより上方から吸着して上下反転させ、その上下反転させた部品を基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着対象部位の上方に移動させる反転ヘッドと、
前記部品装着対象部位の上方に移動された部品を反転ヘッドから受け取り、反転ヘッドが前記部品装着対象部位の上方から退去した後に部品を下降させて前記部品装着対象部位に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置であって、
反転ヘッドは、
昇降自在な移動部材に設けられた平板状の基部と、
前記基部に設けられた複数のベアリングにより弧状の外周面が支持されて前記基部に対する水平面内での揺動が自在なノズルホルダ支持部材と、
前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、水平軸回りの回転が自在であるとともに側面に前記ノズルを保持したノズルホルダと、
前記ノズルホルダを水平軸回りに回転させて前記ノズルの向きを上下に切り替える回転駆動部と、
前記ノズルホルダ支持部材を前記基部に対して水平面内で揺動させて上方又は下方に向けた前記ノズルの水平面内での向きを変化させる揺動駆動部とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記ノズルホルダは、
前記ノズルホルダ支持部材に両端が支持されて水平方向に延び、内部に真空路が形成されたノズルベースと、
前記ノズルを前記ノズルベースの前記側面に係止して前記ノズルと前記ノズルベース内の前記真空路とを連通させるノズル係止部材と、
前記ノズルベースの両端部の外方から前記ノズルベースの両端部にスライド装着されて前記ノズル係止部材を前記ノズルベースに固定する一対の固定部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０２０１６（Ｐ２０１３−１０２０１６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４２３１（Ｐ２０１１−２４４２３１）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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