部品移載装置および表面実装機
【課題】トレイ内に収納された部品をより速やかに取り出して移載できる部品移載装置および表面実装機を提供する。
【解決手段】実装機は、実装用ヘッド２０を昇降可能に備えたヘッドユニットによりトレイフィーダのトレイＴから部品を吸着して基板に移送して実装する。トレイフィーダは、トレイ収納ボックスからトレイＴを引き出す引出し機構と、この引出し機構を昇降させる昇降機構とからなる出し入れ装置とを有し、トレイＴを所定の基準高さ位置に配置する。実装機は、実装動作を統括制御するコントローラを有し、このコントローラは、部品吸着後、実装用ヘッド２０をトレイＴに対して上昇させる一方で、これと並行してトレイＴを下降させるべく出し入れ装置を駆動制御する。
【解決手段】実装機は、実装用ヘッド２０を昇降可能に備えたヘッドユニットによりトレイフィーダのトレイＴから部品を吸着して基板に移送して実装する。トレイフィーダは、トレイ収納ボックスからトレイＴを引き出す引出し機構と、この引出し機構を昇降させる昇降機構とからなる出し入れ装置とを有し、トレイＴを所定の基準高さ位置に配置する。実装機は、実装動作を統括制御するコントローラを有し、このコントローラは、部品吸着後、実装用ヘッド２０をトレイＴに対して上昇させる一方で、これと並行してトレイＴを下降させるべく出し入れ装置を駆動制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ等の電子部品を負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機等に適した部品移載装置、およびこの部品移載装置を備えた表面実装機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部品吸着用のノズルを先端に備えた移動可能なヘッドにより部品供給部から部品を取り出し、その部品をプリント基板等の基板上に搬送して実装するようにした表面実装機が一般に知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種の表面実装機では、テープを担体としてチップ部品を供給するテープフィーダや、ＱＦＰ等のパッケージ部品をトレイ上に並べた状態で供給するトレイフィーダ等の部品供給装置が部品供給部に配置されており、部品取り出しの際には、前記ヘッドがそれらの上方に移動した後、昇降動作を行うことにより部品を吸着して取り出すようになっている。
【特許文献１】特開平１１−１０３１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トレイフィーダによる供給部品は、近年の実装部品の多様化に伴い、より厚みのある（丈の高い）部品を供給することが求められており、そのため、次のような課題が生じている。すなわち、トレイフィーダから部品を取り出す際には、トレイ内の他の部品、あるいはトレイ内の仕切り壁等との干渉を回避するために、部品吸着後、トレイに対して吸着部品を十分に持ち上げてから水平方向に移動させることが求められるが、上記のような丈の高い部品を取り出す場合には、その分ヘッドを大きく昇降させることが求められるため、丈の高い部品を多数実装する基板については、頻繁にヘッドを大きく昇降させることが求められる分、タクトタイムが遅くなってしまう。
【０００５】
また、ヘッドの昇降ストロークよりも丈の高い部品については物理的にトレイから部品を取り出すことができなくなることも考えられる。
【０００６】
本発明は、表面実装機等において、トレイ内に収納された部品をより速やかに取り出して目標位置に移載できるようにすること、そしてより丈の高い部品についてもトレイからの取り出しを可能として実装部品の品種に関する自由度を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、部品が収納されたトレイを保持するトレイ保持部と、トレイ保持部に対して水平方向に移動可能で、かつ昇降可能なヘッドとを有し、前記トレイ内の部品を前記ヘッドの昇降に伴い取り出して目標位置に移載する部品移載装置であって、前記トレイ保持部を昇降させる昇降手段と、前記トレイからの部品取り出しのための前記ヘッドの昇降動作中に、ヘッドの移動方向と反対方向に前記トレイを移動させるべく前記昇降手段を駆動制御するトレイ昇降制御手段とを備えているものである（請求項１）。
【０００８】
例えば、前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着後、前記ヘッドの上昇動作中に前記トレイを下降させるべく前記昇降手段を駆動制御する（請求項２）。
【０００９】
この構成によれば、部品吸着後、ヘッドおよびトレイが互いに離間する方向に相対的に移動するため、トレイに対してヘッドだけを昇降させる場合に比べて、トレイ内からより素早く部品を取り出すことが可能となる。また、トレイに対するヘッドの実質的な昇降ストロークが大きくなるため、丈の高い部品についても容易にトレイから取り出すことが可能となる。
【００１０】
この場合には、吸着部品の下端部がトレイ上端部より上側に出た直後に前記ヘッドを水平方向に移動させるべく前記ヘッドを駆動制御するヘッド制御手段を備えているのが好適である（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、トレイからの部品取り出し後、可及的速やかに部品を目標位置に移送することが可能となる。また、複数のヘッドを一体的に移動させながらトレイから順次部品を取り出すような場合には、トレイからの部品取り出し後、可及的速やかに次の部品の取り出し動作に移行することが可能となる。
【００１２】
なお、上記のような部品移載装置において、前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着のための前記ヘッドの下降動作中に前記トレイを上昇させるべく前記昇降手段を駆動制御するものであってもよい（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、部品吸着の際には、ヘッドおよびトレイが互いに接近する方向に相対的に移動するため、トレイに対してヘッドだけを下降させて部品を取り出す場合にくらべて、トレイ内の部品に対してより素早くヘッドがアクセスすることが可能となる。
【００１４】
一方、本発明に係る表面実装機は、上記のような部品移載装置が組込まれた表面実装機であって、上記部品移載装置のヘッドを実装用ヘッドとして、この実装用ヘッドにより上記トレイ保持部に保持されたトレイから部品を吸着し、この部品を上記目標位置として実装作業位置にセットされている基板上に実装するように構成されているものである（請求項５）。
【００１５】
この表面実装機によると、トレイからの部品の取り出し、および当該部品の基板上への実装が上記のような部品移載装置によって行われる。そのため、固定的に配置したトレイに対してヘッドだけを昇降させながらトレイから部品を取り出して基板上に実装するものと比べると、トレイからの部品の取り出しを含む一連の部品実装動作をより素早く行うことが可能となる。また、より丈の高い部品の取り出しが可能となるため、実装部品の品種に関する自由度を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部品移載装置によると、例えば部品吸着の際にはヘッドおよびトレイの双方が互いに接近する方向に、また部品吸着後はヘッドおよびトレイの双方が互いに離間する方向に移動するので、トレイに対してヘッドのみを昇降させて部品を取り出すものに比べ、より素早くトレイから部品を取り出して目標位置に移載することができる。また、部品吸着後、ヘッドおよびトレイの双方を互いに離間する方向に移動させる場合には、トレイに対するヘッドの実質的な昇降ストロークが大きくなるため、その分、より丈の高い部品についても容易にトレイから取り出すことが可能となる。従って、このような部品移載装置を組み込んだ本発明に係る表面実装機によれば、トレイからの部品の取り出しを含む一連の部品実装動作をより素早く行うことができるようになる。また、より丈の高い部品の取り出しが可能となるため、実装部品の品種に関する自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品移載装置が組み込まれた表面実装機）を概略的に示しており、図１は斜視図で、図２は正面図でそれぞれ表面実装機を示している。
【００１９】
これらの図において、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置されており、このコンベア２上をプリント基板Ｐ（以下、基板Ｐと略す）が搬送されて所定の実装作業位置で停止され、図外の基板保持手段により保持されるようになっている。なお、以下の説明では、コンベア２の方向をＸ軸方向、水平面上でこれと直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。
【００２０】
コンベア２の両側には、基板Ｐに実装する部品を供給するための部品供給部４，５が設けられている。これらの部品供給部４，５のうち装置フロント側に位置する部品供給部４にはＸ軸方向に多数列のテープフィーダ４ａが配置されている。各テープフィーダ４ａには、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープがリールに巻回されて装着されており、このリールからフィーダ先端の部品取出部に前記テープを間欠的に繰り出しながら、後述するヘッドユニット６により部品をピックアップさせるように構成されている。
【００２１】
一方、装置リア側に位置する部品供給部５にはトレイフィーダ５ａが配置されている。トレイフィーダ５ａには、ＱＦＰ、ＢＧＡ等のパッケージ型電子部品、あるいは実装型コネクタ等の大型部品をマトリクス状に収納した複数のトレイが上下多段に収納されており、これらトレイをコンベア２側方に引き出しながら、ヘッドユニット６によりトレイ内に収納された部品をピックアップさせるように構成されている。なお、トレイフィーダ５ａの具体的な構成については後に詳述することにする。
【００２２】
前記基台１の上方には、さらに部品実装用のヘッドユニット６が設けられている。
【００２３】
このヘッドユニット６は、部品供給部４，５から部品を吸着して基板Ｐ上に実装し得るように、一定の領域内でＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、基台１上には、ヘッドユニット６の支持部材１１がＹ軸方向のレール７に移動可能に配置され、ヘッドユニット６がこの支持部材１１に搭載されるとともにＸ軸方向のガイド部材１４に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９により駆動されるボールねじ（不図示）に支持部材１１が螺合装着され、これによって支持部材１１のＹ軸方向の移動が行われる一方で、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ１３にヘッドユニット６が螺合装着され、これによってヘッドユニット６のＸ軸方向の移動が行われるように構成されている。
【００２４】
前記ヘッドユニット６には部品を吸着して基板Ｐに実装するための複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、６本の軸状の実装用ヘッド２０がＸ軸方向に一列に並べられた状態で搭載されている。
【００２５】
これらの実装用ヘッド２０は、Ｚ軸サーボモータ２２（図４参照）を駆動源とする昇降機構に連結されるとともにＲ軸サーボモータ２４（図４参照）を駆動源とする回転機構にそれぞれ連結されており、これらの機構によりヘッドユニット６に対してそれぞれ上下方向（Ｚ軸方向）および自軸回り（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。
【００２６】
また、各実装用ヘッド２０の先端には部品吸着用のノズル２１が設けられている。各ノズル２１はそれぞれ図外のバルブ等を介して負圧供給手段に接続されており、前記各フィーダ４ａ，５ａからの部品取出し時には、ノズル２１の先端に負圧が供給されることにより部品の吸着が行われるようになっている。なお、ノズル２１は、実装用ヘッド２０に対して着脱可能に装着されており、必要に応じて基台１上の図外のノズルステーションに収納された先端形状や大きさの異なる他のノズル２１と自動交換されるようになっている。
【００２７】
基台１上には、さらに各実装用ヘッド２０による部品の吸着状態を画像認識するための部品認識カメラ１７が設けられている。この部品認識カメラ１７は、部品供給部４，５であってコンベア２の直ぐ側方にそれぞれ設けられており、部品吸着後、ヘッドユニット６がこの部品認識カメラ１７上方の所定の撮像位置に配置されたときに各実装用ヘッド２１による吸着部品をその下側から撮像するようになっている。
【００２８】
図３はトレイフィーダ５ａの具体的な構成を概略的に示している。この図において、トレイフィーダ５ａは、トレイ収納ボックス３０と、このトレイ収納ボックス３０に対してトレイＴを出し入れする出し入れ装置３２とを有している。
【００２９】
トレイ収納ボックス３０には、ＱＦＰ等の部品を収納したトレイＴを引出し可能に支持するトレイ支持部が上下複数段配設され、各トレイ支持部にそれぞれパレット３１がコンベア２側に引出し可能に支持されるとともにこれらパレット３１上に上記トレイＴが載置されている。なお、トレイＴには、複数の部品収納用凹部Ｔｕ（図７（ａ）参照）がマトリクス状に形成されており、各部品収納用凹部Ｔｕにそれぞれ独立した状態で部品が収納されている。
【００３０】
出し入れ装置３２は、トレイ収納ボックス３０からトレイを引出す引出し機構３３ａ（本発明に係るトレイ保持部に相当する）と、この引出し機構３３ａをトレイ収納ボックス３０に対して相対的に昇降させる昇降機構３３ｂとを備えている。
【００３１】
引出し機構３３ａは、パレット３１を掴んで引出すためのクランプ３４と、引出されたパレット３１を受けるパレット受け３５と、これらを支持するテーブル３６とを備えている。クランプ３４は、テーブル３６上に固定された図外のレールに沿ってＹ軸方向に移動可能に支持されるとともに無端状の駆動ベルト３８に連結されており、テーブル３６上に固定されたサーボモータ３９（引き出しモータ３９という）の駆動によりこのベルト３８が周回移動することによって、上記クランプ３４がレールに沿ってＹ軸方向に進退移動するように構成されている。また、詳しく図示していないが、クランプ３４は、開閉可能な一対のクランプアームを有しており、パレット３１のフック（図示せず）をこれらクランプアームにより把持することによってパレット３１を出し入れ可能に把持するように構成されている。
【００３２】
一方、昇降機構３３ｂは、本発明に係る昇降手段に相当するもので引出し機構３３ａを基台１に対して昇降させるものである。
【００３３】
この昇降機構３３ｂは、前記テーブル３６をＺ軸方向に案内するガイド支柱４１と、ガイド支柱４１と平行に設けられるボールねじ４２と、このボールねじ４２を回転駆動するサーボモータ４４（昇降モータ４４という）とを有しており、前記テーブル３６がガイド支柱４１にスライド自在に装着されるとともに該テーブル３６に設けられるナット部分４６が前記ボールねじ４２に螺合装着されている。つまり、昇降モータ４４によりボールねじ４２が回転駆動されることにより、この回転に伴い昇降機構３３ｂがガイド支柱４１に沿って昇降するようになっている。
【００３４】
以上のような構成により、実装作業時には、実装部品を収納したトレイＴを引出し機構３３ａによりパレット３１と一体にトレイ収納ボックス３０からコンベア２側に引き出し、さらに当該トレイＴを昇降機構３３ｂの作動により所定の高さ位置まで移動させ、これによって前記ヘッドユニット６によりトレイＴ内に収納された部品をピックアップさせるようになっている。
【００３５】
なお、この実装機は、その動作を統括的に制御する図４に示すようなコントローラ５０を有している。
【００３６】
このコントローラ５０は、論理演算を実行するＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを記憶するＲＯＭ、種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびＨＤＤ等から構成されており、主な機能構成として、主制御手段５１、部品関連情報記憶手段５２、画像処理手段５３、モータ制御手段５４、外部入出力手段５５等を含んでいる。
【００３７】
主制御手段５１は、予め記憶されているプログラムに従って実装作業を進めるべく前記ヘッドユニット６等の駆動を統括的に制御するとともに、その作業に伴う各種演算処理を行うものである。特に、トレイフィーダ５ａからの部品の取り出しに際しては、後に詳述するように、部品吸着後、実装用ヘッド２０を上昇させる一方で、この上昇と並行してトレイＴ（パレット３１）を下降させるべくモータ制御手段５４を介して前記各サーボモータ４４等を駆動制御する。なお、当実施形態では、この主制御手段５１およびモータ制御手段５４等が本発明に係るヘッド制御手段およびトレイ昇降制御手段に相当する。
【００３８】
部品関連情報記憶手段５２は、部品の形状、サイズ、供給形態等の実装部品に関する種々のデータを記憶するとともに、ＱＦＰ等を供給するためのトレイＴに関する情報、例えば部品収納用凹部Ｔｕの深さに関する情報等を記憶するもので、前記主制御手段５１は、トレイフィーダ５ａからの部品取り出し時には、これらの情報に基づき対象部品に適した昇降ストローク、速度等で実装用ヘッド２０および昇降機構３３ｂを駆動制御する。
【００３９】
画像処理手段５３は、前記部品認識カメラ１７による撮像画像に所定の画像処理を施すものであって、前記主制御手段５１は、その画像データに基づいて実装用ヘッド２０に対する部品の吸着状態を認識するとともに実装位置に関する補正量等を演算する。
【００４０】
モータ制御手段５４は、各実装用ヘッド２０を作動させるべく前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｒ軸およびＺ軸の各サーボモータ１５，９，２２，２４を駆動制御するとともに、トレイフィーダ５ａを作動させるべく前記引き出しモータ３９および昇降モータ４４を駆動制御するものである。なお、図示を省略しているが各モータにはそれぞれエンコーダ等の回転位置情報検出手段が組み込まれており、モータ制御手段５４はこの回転位置情報検出手段による検出情報に基づいて各モータを制御する。
【００４１】
外部入出力手段５５は、実装機に付設される各種機器との間で各種信号の伝送および受信を行うものである。
【００４２】
次に、このコントローラ５０による部品の実装動作制御について図５のフローチャート（メインルーチン）を用いて説明する。
【００４３】
基板Ｐの生産が開始されると、まず、コンベア２を駆動して図外のローダから基板Ｐを装置内に搬入し、前記実装作業位置に位置決めする（ステップＳ１）。
【００４４】
そして、ヘッドユニット６を部品供給部４，５に移動させて各実装用ヘッド２０により部品の取り出しを行わせる（ステップＳ２）。具体的には、ヘッドユニット６を部品供給部４，５の上方に移動させ、部品を吸着すべき所定の実装用ヘッド２０を昇降させることによりテープフィーダ４ａ又はトレイフィーダ５ａから部品を吸着した状態でピックアップさせる。この際、トレイフィーダ５ａについては、前記出し入れ装置３２を駆動してパレット３１をトレイ収納ボックス３０から引き出すことにより、事前に図３の二点鎖線に示すように実装用ヘッド２０による部品吸着が可能となる位置にトレイＴを配置しておく。なお、具体的な部品の取り出し動作の制御については後に詳述する。
【００４５】
全ての実装用ヘッド２０による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６を部品認識カメラ１７の上方に移動させて各実装用ヘッド２０による吸着部品の撮像を行い、その撮像結果に基づき各部品の吸着状態を認識する（ステップＳ３）。
【００４６】
次いで、ヘッドユニット６を基板Ｐ上に移動させて最初の部品装着ポイントの上方に配置した後、実装用ヘッド２０を昇降させることにより吸着部品を基板Ｐ上に実装する（ステップＳ４）。こうして最初の部品を実装したら、次の装着ポイントにヘッドユニット６を移動させることにより、各実装用ヘッド２０に吸着された部品を順次基板Ｐ上に実装する。この際、ステップＳ３での認識結果に基づいてヘッドユニット６の目標移動位置を補正することにより装着ポイントに対して吸着部品を正確に実装する。
【００４７】
こうして各実装用ヘッド２０の吸着部品を実装し終わると、当該基板Ｐに対して全ての部品を実装したか否かを判断する（ステップＳ５）。ここでＮＯと判断した場合には、ステップＳ２にリターンし、ヘッドユニット６を部品供給部４，５に移動させて部品吸着、部品認識、部品実装の各処理を繰り返し実行する。
【００４８】
これに対してステップＳ５でＹＥＳと判断した場合には、コンベア２を駆動して基板Ｐを装置外に搬出する（ステップＳ６）。これにより基板Ｐに対する一連の部品実装処理が終了する。
【００４９】
図６は、この部品実装処理制御のサブルーチン、具体的には上記部品吸着処理（ステップＳ２）の制御のうち、トレイフィーダ５ａから部品を取り出す場合の制御を示している。
【００５０】
まず、ヘッドユニット６を、トレイ収納ボックス３０から引き出されたトレイＴ（パレット３１）の上方に移動させ、部品吸着を行う実装用ヘッド２０を対象となる部品収納用凹部Ｔｕの上方に位置決めする（ステップＳ１１）。この際、トレイＴは、昇降機構３３ｂの作動により所定の基準高さ位置（以下、単に基準位置という）、例えば図７（ａ）に示すように部品の被吸着面（上面）が実装作業位置に位置決めされた基板Ｐの実装面とほぼ等しい高さ（同図中、符号Ｌで示す）となるように配置しておく。
【００５１】
図６に戻って、次に、実装用ヘッド２０を下降させ、ノズル２１の先端をトレイＴ内の部品に当接させて当該部品を吸着させるとともに、吸着状態の安定を図るために微小時間だけ実装用ヘッド２０を静止させる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００５２】
その後、実装用ヘッド２０を上昇させるとともに、これと略同時に昇降機構３３ｂを駆動してトレイＴを下降させ（ステップＳ１４）、これにより部品を部品収納用凹部Ｔｕから上方に引き出す。そして、部品がトレイＴから完全に取り出されると、すなわち部品下面がトレイＴの上端よりも上方に達し（ステップＳ１５）、部品とトレイＴとの干渉のおそれがなくなると、昇降機構３３ｂの駆動を切り換えてトレイＴを上昇させるとともに（ステップＳ１６）、当該トレイＴからさらに部品を取り出すか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００５３】
そして、ここでＹＥＳと判断した場合に、ステップＳ１１に移行して次の部品収納用凹部Ｔｕの上方にヘッドユニット６を移動させ、ＮＯと判断した場合には、当該サブルーチンの処理を終了する。
【００５４】
上述した制御に基づく実装用ヘッド２０およびトレイＴの動作を図示すると図７に示すようになる。なお、この図は、トレイＴから連続して部品を取り出す場合の動作を模式的に示している。
【００５５】
まず、基準位置にセットされたトレイＴに対して実装用ヘッド２０が下降し、部品収納用凹部Ｔｕ内に収納されている部品をノズル２１により吸着する（図７（ａ））。
【００５６】
その後、実装用ヘッド２０が上昇するとともに、これと同時にトレイＴが下降し、これにより部品収納用凹部Ｔｕから部品が取り出される（図７（ｂ））。つまり、このように実装用ヘッド２０とトレイＴとが互いに離間する方向（反対方向）に同時に移動することによりトレイＴからの部品の取り出しが素早く行われることとなる。
【００５７】
そして、部品下面がトレイＴの上端よりも上方に引き出されると、そのタイミングでトレイＴの移動が上昇に切り替わるとともに、次の部品を吸着すべくヘッドユニット６が水平方向へ移動を開始する（図７（ｃ））。こうしてトレイＴが基準位置にリセットされると、これと略同時に次の実装用ヘッド２０による部品の吸着が行われることとなる（図７（ｄ））。
【００５８】
以上のような本発明に係る実装機では、トレイフィーダ５ａを使ってＱＦＰ等の大型部品を供給するが、部品吸着後、上記の通り実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるようにしているので、トレイを固定的に配置して実装用ヘッドだけを昇降させる従来のこの種の装置に比べて、トレイＴからより素早く部品を取り出すことが可能となる。そのため、トレイＴから部品を取り出しながら基板Ｐ上に実装する際の実装動作をより素早く行うことが可能となり、その分、従来装置に比べてタクトタイムを短縮することができる。
【００５９】
特に、上記実施形態の実装機では、部品下面がトレイＴの上端よりも上方に位置すると、そのタイミングでヘッドユニット６を水平方向へ移動させるようにしているので、例えば部品を吸着した実装用ヘッド２０およびトレイＴが元の位置に完全にリセットしてからヘッドユニット６を水平方向への移動させる場合に比べて素早く次の作業（次の部品の吸着、あるいは吸着部品の実装）に移行することができる。従って、タクトタイムを効果的に短縮することができるという利点がある。
【００６０】
また、上記実施形態の実装機では、部品吸着後、実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させて部品をトレイＴから取り出すため、トレイＴの昇降ストローク分だけトレイＴに対する実質的な実装用ヘッド２０の昇降ストロークが大きくなる。従って、比較的丈（取り出し方向の寸法）の高い部品についても、実際の実装用ヘッド２０の昇降ストロークをさほど大きく設けることなく取り出すことができるようになる。つまり、実装用ヘッド２０の実際の昇降ストローク（つまりヘッドユニット６に対する昇降ストローク）よいも丈の高い部品であって、従来装置であれば取り出しが不可能な部品についても、上記実施形態の実装機によれば、実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるため難なく取り出すことが可能となる。特に、上記実施形態では、トレイ収納ボックス３０に対してトレイＴを出し入れするための出し入れ装置３２（昇降機構３３ｂ）がトレイＴを昇降させるための手段を兼ねており、部品の大きさに比べてトレイＴを十分大きくＺ軸方向に移動させることができる。そのため、実装用ヘッド２０の昇降ストロークだけでは対応できないような相当丈の高い部品についてもトレイＴから難なく取り出すことが可能になり、その結果、実装可能な部品の自由度を高めることができる。
【００６１】
ところで、上述した実装機は、本発明に係る表面実装機の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば以下のような構成を採用してもよい。
【００６２】
（１）上記実施形態の実装機では、部品吸着後、実装用ヘッド２０の上昇動作中にトレイＴを下降させるようにしているが、部品吸着前、つまり実装用ヘッド２０の下降動作中にトレイＴを上昇させるようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、まず、基準位置にセットされたトレイＴ上に実装用ヘッド２０を配置した後（図８（ａ））、実装用ヘッド２０を下降させるとともに、これと同時にトレイＴを上昇させ、これにより部品収納用凹部Ｔｕ内に収納されている部品をノズル２１により吸着する（図８（ｂ））。その後、実装用ヘッド２０を上昇させるとともに、これと同時にトレイＴを下降させ、これにより部品収納用凹部Ｔｕから部品を取り出す（図８（ｃ））。そして、部品の下面がトレイＴ上端よりも上方に位置するところまで部品が引き出されると、そのタイミングでトレイＴを上昇に切り替えるとともに、次の部品を吸着すべくヘッドユニット６を水平方向へ移動させ、これによりトレイＴが基準位置にリセットされると略同時に次の実装用ヘッド２０が次の部品収納用凹部Ｔｕの上方に配置されるようにする（図８（ｄ））。このようにすれば、トレイＴに対して実装用ヘッド２０だけを下降させて部品を取り出す場合にくらべて、部品収納用凹部Ｔｕ内の部品に対してより素早くアクセスすることが可能となるため、トレイＴからの部品の取り出しをより一層素早く行うことが可能となり、その分、さらにタクトタイムを短縮することができる。
【００６３】
（２）上記実施形態の実装機では、トレイＴを上下多段に収納するトレイ収納ボックス３０をもつトレイフィーダ５ａを備えているため、部品取り出しの際にトレイＴを昇降させる手段としてトレイフィーダ５ａの出し入れ装置３２を兼用しているが、勿論、トレイ収納ボックス３０をもたず、トレイＴを単体で基台１上にセットするような場合には、当該トレイＴを昇降させるための専用の機構を設けるようにすればよい。
【００６４】
（３）上記実施形態では、本発明に係る部品移載装置の適用例として表面実装機について説明したが（すなわち実装用ヘッド２０、トレイフィーダ５ａ等により本発明に係る部品移載装置が構成されている）が、本発明に係る部品移載装置はその他の装置につても勿論適用可能である。
【００６５】
例えば表面実装機に外付けされる部品供給装置についても適用が可能であり、図９は、そのような部品供給装置の一例を平面図で概略的に示している。なお、図中符号１，２，Ｐは、上記実施形態と同様に表面実装機の基台、コンベア、基板をそれぞれ示している。
【００６６】
この図に示す部品供給装置ＴＦは、上述したトレイフィーダ５ａのトレイ収納ボックス３０および出し入れ装置３２と同様に構成されたトレイ収納ボックス６０および出し入れ装置６２（一部分だけ示す）を有している。そして、さらに出し入れ装置６２により引き出したトレイＴから部品をピックアップする取出し機構６４と、トレイＴから取出した部品をさらに実装機へ搬送する搬送装置６６とを備えている。
【００６７】
取出し機構６４は、レール６７に沿ってＹ軸方向に移動可能な支持部材６８と、この支持部材６８に沿ってＸ軸方向に移動可能なヘッドユニット６９と、このヘッドユニット６９に昇降可能に支持される吸着ヘッド７０とを有し、図外のサーボモータの駆動による支持部材６８およびヘッドユニット６９の作動により吸着ヘッド７０をトレイＴの任意位置に移動させ、当該吸着ヘッド７０の昇降に伴い部品収納用凹部Ｔｕから部品を吸着してピックアップするように構成されている。一方、搬送装置６６は、端部が実装機に達する位置まで延びるＸ軸方向の搬送レール７２と、図外のサーボモータの駆動によりこのレール７２に沿って移動するテーブル７４とを有している。
【００６８】
すなわち、この部品供給装置ＴＦは、トレイ収納ボックス６０に収納されているトレイＴ（パレット６１）を出し入れ装置６２により引き出して所定の高さ位置に配置し、このトレイＴに収納された部品を前記吸着ヘッド７０の昇降動作に伴い取り出して搬送装置６６のテーブル７４上に移載し、さらにこのテーブル７４の移動により当該部品を実装機側に供給するように構成されている。そして、上記のような吸着ヘッド７０による部品取り出しの際には、まず、吸着ヘッド７０が下降してトレイＴ内の部品を吸着した後、吸着ヘッド７０を上昇させるとともに、これと略同時にトレイＴを下降させるべく吸着ヘッド７０および出し入れ装置６２が駆動制御される。
【００６９】
このような部品供給装置ＴＦによると、部品吸着後、吸着ヘッド７０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるので、上記実施形態の実装機と同様に、トレイＴからの部品の取り出しを素早く行うことができる。そのため、トレイＴからテーブル７４への部品の移載をより素早く行うことが可能となり、その分、実装機側への部品供給を効率良く行うことができるようになる。なお、この部品供給装置ＴＦについても、部品吸着のための吸着ヘッド７０の下降動作中にトレイＴを上昇させるようにしてもよく、これによればトレイＴからテーブル７４への部品の移載をより一層素早く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品移載装置が搭載される表面実装機）を示す斜視図である。
【図２】主にヘッドユニットまわりの構成を示す表面実装機の正面図である。
【図３】トレイフィーダの構成を示す断面略図である。
【図４】表面実装機のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラによる実装動作制御の一例を示すフローチャート（メインルーチン）である。
【図６】コントローラによる実装動作制御の一例を示すフローチャート（サブルーチン）である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、コントローラの制御に基づく部品の吸着動作を示す模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、コントローラの制御に基づく部品の吸着動作の変形例を示す模式図である。
【図９】本発明に係る部品移載装置の他の適用例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
４ａ テープフィーダ
５ａ トレイフィーダ
６ ヘッドユニット
２０ 実装用ヘッド
２１ ノズル
３０ トレイ収納ボックス
３１ パレット
３２ 出し入れ装置
３３ａ 引出し機構
３３ｂ 昇降機構
Ｐ プリント基板
Ｔ トレイ
Ｔｕ 部品収納用凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ等の電子部品を負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機等に適した部品移載装置、およびこの部品移載装置を備えた表面実装機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部品吸着用のノズルを先端に備えた移動可能なヘッドにより部品供給部から部品を取り出し、その部品をプリント基板等の基板上に搬送して実装するようにした表面実装機が一般に知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種の表面実装機では、テープを担体としてチップ部品を供給するテープフィーダや、ＱＦＰ等のパッケージ部品をトレイ上に並べた状態で供給するトレイフィーダ等の部品供給装置が部品供給部に配置されており、部品取り出しの際には、前記ヘッドがそれらの上方に移動した後、昇降動作を行うことにより部品を吸着して取り出すようになっている。
【特許文献１】特開平１１−１０３１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トレイフィーダによる供給部品は、近年の実装部品の多様化に伴い、より厚みのある（丈の高い）部品を供給することが求められており、そのため、次のような課題が生じている。すなわち、トレイフィーダから部品を取り出す際には、トレイ内の他の部品、あるいはトレイ内の仕切り壁等との干渉を回避するために、部品吸着後、トレイに対して吸着部品を十分に持ち上げてから水平方向に移動させることが求められるが、上記のような丈の高い部品を取り出す場合には、その分ヘッドを大きく昇降させることが求められるため、丈の高い部品を多数実装する基板については、頻繁にヘッドを大きく昇降させることが求められる分、タクトタイムが遅くなってしまう。
【０００５】
また、ヘッドの昇降ストロークよりも丈の高い部品については物理的にトレイから部品を取り出すことができなくなることも考えられる。
【０００６】
本発明は、表面実装機等において、トレイ内に収納された部品をより速やかに取り出して目標位置に移載できるようにすること、そしてより丈の高い部品についてもトレイからの取り出しを可能として実装部品の品種に関する自由度を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、部品が収納されたトレイを保持するトレイ保持部と、トレイ保持部に対して水平方向に移動可能で、かつ昇降可能なヘッドとを有し、前記トレイ内の部品を前記ヘッドの昇降に伴い取り出して目標位置に移載する部品移載装置であって、前記トレイ保持部を昇降させる昇降手段と、前記トレイからの部品取り出しのための前記ヘッドの昇降動作中に、ヘッドの移動方向と反対方向に前記トレイを移動させるべく前記昇降手段を駆動制御するトレイ昇降制御手段とを備えているものである（請求項１）。
【０００８】
例えば、前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着後、前記ヘッドの上昇動作中に前記トレイを下降させるべく前記昇降手段を駆動制御する（請求項２）。
【０００９】
この構成によれば、部品吸着後、ヘッドおよびトレイが互いに離間する方向に相対的に移動するため、トレイに対してヘッドだけを昇降させる場合に比べて、トレイ内からより素早く部品を取り出すことが可能となる。また、トレイに対するヘッドの実質的な昇降ストロークが大きくなるため、丈の高い部品についても容易にトレイから取り出すことが可能となる。
【００１０】
この場合には、吸着部品の下端部がトレイ上端部より上側に出た直後に前記ヘッドを水平方向に移動させるべく前記ヘッドを駆動制御するヘッド制御手段を備えているのが好適である（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、トレイからの部品取り出し後、可及的速やかに部品を目標位置に移送することが可能となる。また、複数のヘッドを一体的に移動させながらトレイから順次部品を取り出すような場合には、トレイからの部品取り出し後、可及的速やかに次の部品の取り出し動作に移行することが可能となる。
【００１２】
なお、上記のような部品移載装置において、前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着のための前記ヘッドの下降動作中に前記トレイを上昇させるべく前記昇降手段を駆動制御するものであってもよい（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、部品吸着の際には、ヘッドおよびトレイが互いに接近する方向に相対的に移動するため、トレイに対してヘッドだけを下降させて部品を取り出す場合にくらべて、トレイ内の部品に対してより素早くヘッドがアクセスすることが可能となる。
【００１４】
一方、本発明に係る表面実装機は、上記のような部品移載装置が組込まれた表面実装機であって、上記部品移載装置のヘッドを実装用ヘッドとして、この実装用ヘッドにより上記トレイ保持部に保持されたトレイから部品を吸着し、この部品を上記目標位置として実装作業位置にセットされている基板上に実装するように構成されているものである（請求項５）。
【００１５】
この表面実装機によると、トレイからの部品の取り出し、および当該部品の基板上への実装が上記のような部品移載装置によって行われる。そのため、固定的に配置したトレイに対してヘッドだけを昇降させながらトレイから部品を取り出して基板上に実装するものと比べると、トレイからの部品の取り出しを含む一連の部品実装動作をより素早く行うことが可能となる。また、より丈の高い部品の取り出しが可能となるため、実装部品の品種に関する自由度を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部品移載装置によると、例えば部品吸着の際にはヘッドおよびトレイの双方が互いに接近する方向に、また部品吸着後はヘッドおよびトレイの双方が互いに離間する方向に移動するので、トレイに対してヘッドのみを昇降させて部品を取り出すものに比べ、より素早くトレイから部品を取り出して目標位置に移載することができる。また、部品吸着後、ヘッドおよびトレイの双方を互いに離間する方向に移動させる場合には、トレイに対するヘッドの実質的な昇降ストロークが大きくなるため、その分、より丈の高い部品についても容易にトレイから取り出すことが可能となる。従って、このような部品移載装置を組み込んだ本発明に係る表面実装機によれば、トレイからの部品の取り出しを含む一連の部品実装動作をより素早く行うことができるようになる。また、より丈の高い部品の取り出しが可能となるため、実装部品の品種に関する自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品移載装置が組み込まれた表面実装機）を概略的に示しており、図１は斜視図で、図２は正面図でそれぞれ表面実装機を示している。
【００１９】
これらの図において、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置されており、このコンベア２上をプリント基板Ｐ（以下、基板Ｐと略す）が搬送されて所定の実装作業位置で停止され、図外の基板保持手段により保持されるようになっている。なお、以下の説明では、コンベア２の方向をＸ軸方向、水平面上でこれと直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。
【００２０】
コンベア２の両側には、基板Ｐに実装する部品を供給するための部品供給部４，５が設けられている。これらの部品供給部４，５のうち装置フロント側に位置する部品供給部４にはＸ軸方向に多数列のテープフィーダ４ａが配置されている。各テープフィーダ４ａには、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープがリールに巻回されて装着されており、このリールからフィーダ先端の部品取出部に前記テープを間欠的に繰り出しながら、後述するヘッドユニット６により部品をピックアップさせるように構成されている。
【００２１】
一方、装置リア側に位置する部品供給部５にはトレイフィーダ５ａが配置されている。トレイフィーダ５ａには、ＱＦＰ、ＢＧＡ等のパッケージ型電子部品、あるいは実装型コネクタ等の大型部品をマトリクス状に収納した複数のトレイが上下多段に収納されており、これらトレイをコンベア２側方に引き出しながら、ヘッドユニット６によりトレイ内に収納された部品をピックアップさせるように構成されている。なお、トレイフィーダ５ａの具体的な構成については後に詳述することにする。
【００２２】
前記基台１の上方には、さらに部品実装用のヘッドユニット６が設けられている。
【００２３】
このヘッドユニット６は、部品供給部４，５から部品を吸着して基板Ｐ上に実装し得るように、一定の領域内でＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、基台１上には、ヘッドユニット６の支持部材１１がＹ軸方向のレール７に移動可能に配置され、ヘッドユニット６がこの支持部材１１に搭載されるとともにＸ軸方向のガイド部材１４に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９により駆動されるボールねじ（不図示）に支持部材１１が螺合装着され、これによって支持部材１１のＹ軸方向の移動が行われる一方で、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ１３にヘッドユニット６が螺合装着され、これによってヘッドユニット６のＸ軸方向の移動が行われるように構成されている。
【００２４】
前記ヘッドユニット６には部品を吸着して基板Ｐに実装するための複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、６本の軸状の実装用ヘッド２０がＸ軸方向に一列に並べられた状態で搭載されている。
【００２５】
これらの実装用ヘッド２０は、Ｚ軸サーボモータ２２（図４参照）を駆動源とする昇降機構に連結されるとともにＲ軸サーボモータ２４（図４参照）を駆動源とする回転機構にそれぞれ連結されており、これらの機構によりヘッドユニット６に対してそれぞれ上下方向（Ｚ軸方向）および自軸回り（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。
【００２６】
また、各実装用ヘッド２０の先端には部品吸着用のノズル２１が設けられている。各ノズル２１はそれぞれ図外のバルブ等を介して負圧供給手段に接続されており、前記各フィーダ４ａ，５ａからの部品取出し時には、ノズル２１の先端に負圧が供給されることにより部品の吸着が行われるようになっている。なお、ノズル２１は、実装用ヘッド２０に対して着脱可能に装着されており、必要に応じて基台１上の図外のノズルステーションに収納された先端形状や大きさの異なる他のノズル２１と自動交換されるようになっている。
【００２７】
基台１上には、さらに各実装用ヘッド２０による部品の吸着状態を画像認識するための部品認識カメラ１７が設けられている。この部品認識カメラ１７は、部品供給部４，５であってコンベア２の直ぐ側方にそれぞれ設けられており、部品吸着後、ヘッドユニット６がこの部品認識カメラ１７上方の所定の撮像位置に配置されたときに各実装用ヘッド２１による吸着部品をその下側から撮像するようになっている。
【００２８】
図３はトレイフィーダ５ａの具体的な構成を概略的に示している。この図において、トレイフィーダ５ａは、トレイ収納ボックス３０と、このトレイ収納ボックス３０に対してトレイＴを出し入れする出し入れ装置３２とを有している。
【００２９】
トレイ収納ボックス３０には、ＱＦＰ等の部品を収納したトレイＴを引出し可能に支持するトレイ支持部が上下複数段配設され、各トレイ支持部にそれぞれパレット３１がコンベア２側に引出し可能に支持されるとともにこれらパレット３１上に上記トレイＴが載置されている。なお、トレイＴには、複数の部品収納用凹部Ｔｕ（図７（ａ）参照）がマトリクス状に形成されており、各部品収納用凹部Ｔｕにそれぞれ独立した状態で部品が収納されている。
【００３０】
出し入れ装置３２は、トレイ収納ボックス３０からトレイを引出す引出し機構３３ａ（本発明に係るトレイ保持部に相当する）と、この引出し機構３３ａをトレイ収納ボックス３０に対して相対的に昇降させる昇降機構３３ｂとを備えている。
【００３１】
引出し機構３３ａは、パレット３１を掴んで引出すためのクランプ３４と、引出されたパレット３１を受けるパレット受け３５と、これらを支持するテーブル３６とを備えている。クランプ３４は、テーブル３６上に固定された図外のレールに沿ってＹ軸方向に移動可能に支持されるとともに無端状の駆動ベルト３８に連結されており、テーブル３６上に固定されたサーボモータ３９（引き出しモータ３９という）の駆動によりこのベルト３８が周回移動することによって、上記クランプ３４がレールに沿ってＹ軸方向に進退移動するように構成されている。また、詳しく図示していないが、クランプ３４は、開閉可能な一対のクランプアームを有しており、パレット３１のフック（図示せず）をこれらクランプアームにより把持することによってパレット３１を出し入れ可能に把持するように構成されている。
【００３２】
一方、昇降機構３３ｂは、本発明に係る昇降手段に相当するもので引出し機構３３ａを基台１に対して昇降させるものである。
【００３３】
この昇降機構３３ｂは、前記テーブル３６をＺ軸方向に案内するガイド支柱４１と、ガイド支柱４１と平行に設けられるボールねじ４２と、このボールねじ４２を回転駆動するサーボモータ４４（昇降モータ４４という）とを有しており、前記テーブル３６がガイド支柱４１にスライド自在に装着されるとともに該テーブル３６に設けられるナット部分４６が前記ボールねじ４２に螺合装着されている。つまり、昇降モータ４４によりボールねじ４２が回転駆動されることにより、この回転に伴い昇降機構３３ｂがガイド支柱４１に沿って昇降するようになっている。
【００３４】
以上のような構成により、実装作業時には、実装部品を収納したトレイＴを引出し機構３３ａによりパレット３１と一体にトレイ収納ボックス３０からコンベア２側に引き出し、さらに当該トレイＴを昇降機構３３ｂの作動により所定の高さ位置まで移動させ、これによって前記ヘッドユニット６によりトレイＴ内に収納された部品をピックアップさせるようになっている。
【００３５】
なお、この実装機は、その動作を統括的に制御する図４に示すようなコントローラ５０を有している。
【００３６】
このコントローラ５０は、論理演算を実行するＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを記憶するＲＯＭ、種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびＨＤＤ等から構成されており、主な機能構成として、主制御手段５１、部品関連情報記憶手段５２、画像処理手段５３、モータ制御手段５４、外部入出力手段５５等を含んでいる。
【００３７】
主制御手段５１は、予め記憶されているプログラムに従って実装作業を進めるべく前記ヘッドユニット６等の駆動を統括的に制御するとともに、その作業に伴う各種演算処理を行うものである。特に、トレイフィーダ５ａからの部品の取り出しに際しては、後に詳述するように、部品吸着後、実装用ヘッド２０を上昇させる一方で、この上昇と並行してトレイＴ（パレット３１）を下降させるべくモータ制御手段５４を介して前記各サーボモータ４４等を駆動制御する。なお、当実施形態では、この主制御手段５１およびモータ制御手段５４等が本発明に係るヘッド制御手段およびトレイ昇降制御手段に相当する。
【００３８】
部品関連情報記憶手段５２は、部品の形状、サイズ、供給形態等の実装部品に関する種々のデータを記憶するとともに、ＱＦＰ等を供給するためのトレイＴに関する情報、例えば部品収納用凹部Ｔｕの深さに関する情報等を記憶するもので、前記主制御手段５１は、トレイフィーダ５ａからの部品取り出し時には、これらの情報に基づき対象部品に適した昇降ストローク、速度等で実装用ヘッド２０および昇降機構３３ｂを駆動制御する。
【００３９】
画像処理手段５３は、前記部品認識カメラ１７による撮像画像に所定の画像処理を施すものであって、前記主制御手段５１は、その画像データに基づいて実装用ヘッド２０に対する部品の吸着状態を認識するとともに実装位置に関する補正量等を演算する。
【００４０】
モータ制御手段５４は、各実装用ヘッド２０を作動させるべく前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｒ軸およびＺ軸の各サーボモータ１５，９，２２，２４を駆動制御するとともに、トレイフィーダ５ａを作動させるべく前記引き出しモータ３９および昇降モータ４４を駆動制御するものである。なお、図示を省略しているが各モータにはそれぞれエンコーダ等の回転位置情報検出手段が組み込まれており、モータ制御手段５４はこの回転位置情報検出手段による検出情報に基づいて各モータを制御する。
【００４１】
外部入出力手段５５は、実装機に付設される各種機器との間で各種信号の伝送および受信を行うものである。
【００４２】
次に、このコントローラ５０による部品の実装動作制御について図５のフローチャート（メインルーチン）を用いて説明する。
【００４３】
基板Ｐの生産が開始されると、まず、コンベア２を駆動して図外のローダから基板Ｐを装置内に搬入し、前記実装作業位置に位置決めする（ステップＳ１）。
【００４４】
そして、ヘッドユニット６を部品供給部４，５に移動させて各実装用ヘッド２０により部品の取り出しを行わせる（ステップＳ２）。具体的には、ヘッドユニット６を部品供給部４，５の上方に移動させ、部品を吸着すべき所定の実装用ヘッド２０を昇降させることによりテープフィーダ４ａ又はトレイフィーダ５ａから部品を吸着した状態でピックアップさせる。この際、トレイフィーダ５ａについては、前記出し入れ装置３２を駆動してパレット３１をトレイ収納ボックス３０から引き出すことにより、事前に図３の二点鎖線に示すように実装用ヘッド２０による部品吸着が可能となる位置にトレイＴを配置しておく。なお、具体的な部品の取り出し動作の制御については後に詳述する。
【００４５】
全ての実装用ヘッド２０による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６を部品認識カメラ１７の上方に移動させて各実装用ヘッド２０による吸着部品の撮像を行い、その撮像結果に基づき各部品の吸着状態を認識する（ステップＳ３）。
【００４６】
次いで、ヘッドユニット６を基板Ｐ上に移動させて最初の部品装着ポイントの上方に配置した後、実装用ヘッド２０を昇降させることにより吸着部品を基板Ｐ上に実装する（ステップＳ４）。こうして最初の部品を実装したら、次の装着ポイントにヘッドユニット６を移動させることにより、各実装用ヘッド２０に吸着された部品を順次基板Ｐ上に実装する。この際、ステップＳ３での認識結果に基づいてヘッドユニット６の目標移動位置を補正することにより装着ポイントに対して吸着部品を正確に実装する。
【００４７】
こうして各実装用ヘッド２０の吸着部品を実装し終わると、当該基板Ｐに対して全ての部品を実装したか否かを判断する（ステップＳ５）。ここでＮＯと判断した場合には、ステップＳ２にリターンし、ヘッドユニット６を部品供給部４，５に移動させて部品吸着、部品認識、部品実装の各処理を繰り返し実行する。
【００４８】
これに対してステップＳ５でＹＥＳと判断した場合には、コンベア２を駆動して基板Ｐを装置外に搬出する（ステップＳ６）。これにより基板Ｐに対する一連の部品実装処理が終了する。
【００４９】
図６は、この部品実装処理制御のサブルーチン、具体的には上記部品吸着処理（ステップＳ２）の制御のうち、トレイフィーダ５ａから部品を取り出す場合の制御を示している。
【００５０】
まず、ヘッドユニット６を、トレイ収納ボックス３０から引き出されたトレイＴ（パレット３１）の上方に移動させ、部品吸着を行う実装用ヘッド２０を対象となる部品収納用凹部Ｔｕの上方に位置決めする（ステップＳ１１）。この際、トレイＴは、昇降機構３３ｂの作動により所定の基準高さ位置（以下、単に基準位置という）、例えば図７（ａ）に示すように部品の被吸着面（上面）が実装作業位置に位置決めされた基板Ｐの実装面とほぼ等しい高さ（同図中、符号Ｌで示す）となるように配置しておく。
【００５１】
図６に戻って、次に、実装用ヘッド２０を下降させ、ノズル２１の先端をトレイＴ内の部品に当接させて当該部品を吸着させるとともに、吸着状態の安定を図るために微小時間だけ実装用ヘッド２０を静止させる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００５２】
その後、実装用ヘッド２０を上昇させるとともに、これと略同時に昇降機構３３ｂを駆動してトレイＴを下降させ（ステップＳ１４）、これにより部品を部品収納用凹部Ｔｕから上方に引き出す。そして、部品がトレイＴから完全に取り出されると、すなわち部品下面がトレイＴの上端よりも上方に達し（ステップＳ１５）、部品とトレイＴとの干渉のおそれがなくなると、昇降機構３３ｂの駆動を切り換えてトレイＴを上昇させるとともに（ステップＳ１６）、当該トレイＴからさらに部品を取り出すか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００５３】
そして、ここでＹＥＳと判断した場合に、ステップＳ１１に移行して次の部品収納用凹部Ｔｕの上方にヘッドユニット６を移動させ、ＮＯと判断した場合には、当該サブルーチンの処理を終了する。
【００５４】
上述した制御に基づく実装用ヘッド２０およびトレイＴの動作を図示すると図７に示すようになる。なお、この図は、トレイＴから連続して部品を取り出す場合の動作を模式的に示している。
【００５５】
まず、基準位置にセットされたトレイＴに対して実装用ヘッド２０が下降し、部品収納用凹部Ｔｕ内に収納されている部品をノズル２１により吸着する（図７（ａ））。
【００５６】
その後、実装用ヘッド２０が上昇するとともに、これと同時にトレイＴが下降し、これにより部品収納用凹部Ｔｕから部品が取り出される（図７（ｂ））。つまり、このように実装用ヘッド２０とトレイＴとが互いに離間する方向（反対方向）に同時に移動することによりトレイＴからの部品の取り出しが素早く行われることとなる。
【００５７】
そして、部品下面がトレイＴの上端よりも上方に引き出されると、そのタイミングでトレイＴの移動が上昇に切り替わるとともに、次の部品を吸着すべくヘッドユニット６が水平方向へ移動を開始する（図７（ｃ））。こうしてトレイＴが基準位置にリセットされると、これと略同時に次の実装用ヘッド２０による部品の吸着が行われることとなる（図７（ｄ））。
【００５８】
以上のような本発明に係る実装機では、トレイフィーダ５ａを使ってＱＦＰ等の大型部品を供給するが、部品吸着後、上記の通り実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるようにしているので、トレイを固定的に配置して実装用ヘッドだけを昇降させる従来のこの種の装置に比べて、トレイＴからより素早く部品を取り出すことが可能となる。そのため、トレイＴから部品を取り出しながら基板Ｐ上に実装する際の実装動作をより素早く行うことが可能となり、その分、従来装置に比べてタクトタイムを短縮することができる。
【００５９】
特に、上記実施形態の実装機では、部品下面がトレイＴの上端よりも上方に位置すると、そのタイミングでヘッドユニット６を水平方向へ移動させるようにしているので、例えば部品を吸着した実装用ヘッド２０およびトレイＴが元の位置に完全にリセットしてからヘッドユニット６を水平方向への移動させる場合に比べて素早く次の作業（次の部品の吸着、あるいは吸着部品の実装）に移行することができる。従って、タクトタイムを効果的に短縮することができるという利点がある。
【００６０】
また、上記実施形態の実装機では、部品吸着後、実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させて部品をトレイＴから取り出すため、トレイＴの昇降ストローク分だけトレイＴに対する実質的な実装用ヘッド２０の昇降ストロークが大きくなる。従って、比較的丈（取り出し方向の寸法）の高い部品についても、実際の実装用ヘッド２０の昇降ストロークをさほど大きく設けることなく取り出すことができるようになる。つまり、実装用ヘッド２０の実際の昇降ストローク（つまりヘッドユニット６に対する昇降ストローク）よいも丈の高い部品であって、従来装置であれば取り出しが不可能な部品についても、上記実施形態の実装機によれば、実装用ヘッド２０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるため難なく取り出すことが可能となる。特に、上記実施形態では、トレイ収納ボックス３０に対してトレイＴを出し入れするための出し入れ装置３２（昇降機構３３ｂ）がトレイＴを昇降させるための手段を兼ねており、部品の大きさに比べてトレイＴを十分大きくＺ軸方向に移動させることができる。そのため、実装用ヘッド２０の昇降ストロークだけでは対応できないような相当丈の高い部品についてもトレイＴから難なく取り出すことが可能になり、その結果、実装可能な部品の自由度を高めることができる。
【００６１】
ところで、上述した実装機は、本発明に係る表面実装機の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば以下のような構成を採用してもよい。
【００６２】
（１）上記実施形態の実装機では、部品吸着後、実装用ヘッド２０の上昇動作中にトレイＴを下降させるようにしているが、部品吸着前、つまり実装用ヘッド２０の下降動作中にトレイＴを上昇させるようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、まず、基準位置にセットされたトレイＴ上に実装用ヘッド２０を配置した後（図８（ａ））、実装用ヘッド２０を下降させるとともに、これと同時にトレイＴを上昇させ、これにより部品収納用凹部Ｔｕ内に収納されている部品をノズル２１により吸着する（図８（ｂ））。その後、実装用ヘッド２０を上昇させるとともに、これと同時にトレイＴを下降させ、これにより部品収納用凹部Ｔｕから部品を取り出す（図８（ｃ））。そして、部品の下面がトレイＴ上端よりも上方に位置するところまで部品が引き出されると、そのタイミングでトレイＴを上昇に切り替えるとともに、次の部品を吸着すべくヘッドユニット６を水平方向へ移動させ、これによりトレイＴが基準位置にリセットされると略同時に次の実装用ヘッド２０が次の部品収納用凹部Ｔｕの上方に配置されるようにする（図８（ｄ））。このようにすれば、トレイＴに対して実装用ヘッド２０だけを下降させて部品を取り出す場合にくらべて、部品収納用凹部Ｔｕ内の部品に対してより素早くアクセスすることが可能となるため、トレイＴからの部品の取り出しをより一層素早く行うことが可能となり、その分、さらにタクトタイムを短縮することができる。
【００６３】
（２）上記実施形態の実装機では、トレイＴを上下多段に収納するトレイ収納ボックス３０をもつトレイフィーダ５ａを備えているため、部品取り出しの際にトレイＴを昇降させる手段としてトレイフィーダ５ａの出し入れ装置３２を兼用しているが、勿論、トレイ収納ボックス３０をもたず、トレイＴを単体で基台１上にセットするような場合には、当該トレイＴを昇降させるための専用の機構を設けるようにすればよい。
【００６４】
（３）上記実施形態では、本発明に係る部品移載装置の適用例として表面実装機について説明したが（すなわち実装用ヘッド２０、トレイフィーダ５ａ等により本発明に係る部品移載装置が構成されている）が、本発明に係る部品移載装置はその他の装置につても勿論適用可能である。
【００６５】
例えば表面実装機に外付けされる部品供給装置についても適用が可能であり、図９は、そのような部品供給装置の一例を平面図で概略的に示している。なお、図中符号１，２，Ｐは、上記実施形態と同様に表面実装機の基台、コンベア、基板をそれぞれ示している。
【００６６】
この図に示す部品供給装置ＴＦは、上述したトレイフィーダ５ａのトレイ収納ボックス３０および出し入れ装置３２と同様に構成されたトレイ収納ボックス６０および出し入れ装置６２（一部分だけ示す）を有している。そして、さらに出し入れ装置６２により引き出したトレイＴから部品をピックアップする取出し機構６４と、トレイＴから取出した部品をさらに実装機へ搬送する搬送装置６６とを備えている。
【００６７】
取出し機構６４は、レール６７に沿ってＹ軸方向に移動可能な支持部材６８と、この支持部材６８に沿ってＸ軸方向に移動可能なヘッドユニット６９と、このヘッドユニット６９に昇降可能に支持される吸着ヘッド７０とを有し、図外のサーボモータの駆動による支持部材６８およびヘッドユニット６９の作動により吸着ヘッド７０をトレイＴの任意位置に移動させ、当該吸着ヘッド７０の昇降に伴い部品収納用凹部Ｔｕから部品を吸着してピックアップするように構成されている。一方、搬送装置６６は、端部が実装機に達する位置まで延びるＸ軸方向の搬送レール７２と、図外のサーボモータの駆動によりこのレール７２に沿って移動するテーブル７４とを有している。
【００６８】
すなわち、この部品供給装置ＴＦは、トレイ収納ボックス６０に収納されているトレイＴ（パレット６１）を出し入れ装置６２により引き出して所定の高さ位置に配置し、このトレイＴに収納された部品を前記吸着ヘッド７０の昇降動作に伴い取り出して搬送装置６６のテーブル７４上に移載し、さらにこのテーブル７４の移動により当該部品を実装機側に供給するように構成されている。そして、上記のような吸着ヘッド７０による部品取り出しの際には、まず、吸着ヘッド７０が下降してトレイＴ内の部品を吸着した後、吸着ヘッド７０を上昇させるとともに、これと略同時にトレイＴを下降させるべく吸着ヘッド７０および出し入れ装置６２が駆動制御される。
【００６９】
このような部品供給装置ＴＦによると、部品吸着後、吸着ヘッド７０およびトレイＴを互いに離間する方向に移動させるので、上記実施形態の実装機と同様に、トレイＴからの部品の取り出しを素早く行うことができる。そのため、トレイＴからテーブル７４への部品の移載をより素早く行うことが可能となり、その分、実装機側への部品供給を効率良く行うことができるようになる。なお、この部品供給装置ＴＦについても、部品吸着のための吸着ヘッド７０の下降動作中にトレイＴを上昇させるようにしてもよく、これによればトレイＴからテーブル７４への部品の移載をより一層素早く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品移載装置が搭載される表面実装機）を示す斜視図である。
【図２】主にヘッドユニットまわりの構成を示す表面実装機の正面図である。
【図３】トレイフィーダの構成を示す断面略図である。
【図４】表面実装機のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラによる実装動作制御の一例を示すフローチャート（メインルーチン）である。
【図６】コントローラによる実装動作制御の一例を示すフローチャート（サブルーチン）である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、コントローラの制御に基づく部品の吸着動作を示す模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、コントローラの制御に基づく部品の吸着動作の変形例を示す模式図である。
【図９】本発明に係る部品移載装置の他の適用例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
４ａ テープフィーダ
５ａ トレイフィーダ
６ ヘッドユニット
２０ 実装用ヘッド
２１ ノズル
３０ トレイ収納ボックス
３１ パレット
３２ 出し入れ装置
３３ａ 引出し機構
３３ｂ 昇降機構
Ｐ プリント基板
Ｔ トレイ
Ｔｕ 部品収納用凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品が収納されたトレイを保持するトレイ保持部と、トレイ保持部に対して水平方向に移動可能で、かつ昇降可能なヘッドとを有し、前記トレイ内の部品を前記ヘッドの昇降に伴い取り出して目標位置に移載する部品移載装置であって、
前記トレイ保持部を昇降させる昇降手段と、前記トレイからの部品取り出しのための前記ヘッドの昇降動作中に、ヘッドの移動方向と反対方向に前記トレイを移動させるべく前記昇降手段を駆動制御するトレイ昇降制御手段とを備えていることを特徴とする部品移載装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品移載装置において、
前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着後、前記ヘッドの上昇動作中に前記トレイを下降させるべく前記昇降手段を駆動制御することを特徴とする部品移載装置。
【請求項３】
請求項２に記載の部品移載装置において、
吸着部品の下端部がトレイ上端より上側に出た直後に前記ヘッドを水平方向に移動させるべく前記ヘッドを駆動制御するヘッド制御手段を備えていることを特徴とする部品移載装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の部品移載装置において、
前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着のための前記ヘッドの下降動作中に前記トレイを上昇させるべく前記昇降手段を駆動制御することを特徴とする部品移載装置。
【請求項５】
上記請求項１乃至４の何れかに記載の部品移載装置が組込まれた表面実装機であって、
上記部品移載装置のヘッドを実装用ヘッドとして、この実装用ヘッドにより上記トレイ保持部に保持されたトレイから部品を吸着し、この部品を上記目標位置として実装作業位置にセットされている基板上に実装するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
【請求項１】
部品が収納されたトレイを保持するトレイ保持部と、トレイ保持部に対して水平方向に移動可能で、かつ昇降可能なヘッドとを有し、前記トレイ内の部品を前記ヘッドの昇降に伴い取り出して目標位置に移載する部品移載装置であって、
前記トレイ保持部を昇降させる昇降手段と、前記トレイからの部品取り出しのための前記ヘッドの昇降動作中に、ヘッドの移動方向と反対方向に前記トレイを移動させるべく前記昇降手段を駆動制御するトレイ昇降制御手段とを備えていることを特徴とする部品移載装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品移載装置において、
前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着後、前記ヘッドの上昇動作中に前記トレイを下降させるべく前記昇降手段を駆動制御することを特徴とする部品移載装置。
【請求項３】
請求項２に記載の部品移載装置において、
吸着部品の下端部がトレイ上端より上側に出た直後に前記ヘッドを水平方向に移動させるべく前記ヘッドを駆動制御するヘッド制御手段を備えていることを特徴とする部品移載装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の部品移載装置において、
前記トレイ昇降制御手段は、部品吸着のための前記ヘッドの下降動作中に前記トレイを上昇させるべく前記昇降手段を駆動制御することを特徴とする部品移載装置。
【請求項５】
上記請求項１乃至４の何れかに記載の部品移載装置が組込まれた表面実装機であって、
上記部品移載装置のヘッドを実装用ヘッドとして、この実装用ヘッドにより上記トレイ保持部に保持されたトレイから部品を吸着し、この部品を上記目標位置として実装作業位置にセットされている基板上に実装するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１６５５３７（Ｐ２００７−１６５５３７Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５９０２９（Ｐ２００５−３５９０２９）
【出願日】平成１７年１２月１３日（２００５．１２．１３）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１３日（２００５．１２．１３）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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