JP4189946B2 - ノズルの清掃ユニットを有する装着機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子基板の製造ラインでは、基板面に半田を印刷したり、基板面に接着剤を塗布した後に、装着機において部品供給ユニット上の電子部品をノズル先端に吸着して移動した後に基板面上に装着している。
本発明は上記したような電子基板の製造ラインに使用する装着機であって、電子部品を基板上に装着するときに、装着せずに持ち帰ることのない装着機、及びそのような装着機を提供するために必要となる、ノズル清掃ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
装着機において、ノズルに吸着した電子部品を基板面上に装着せずに持ち帰る主な原因として、ノズル先端にグリスや半田や接着剤などの粘着物が付着することが挙げられている。
従来からノズルの清掃を目的とした発明として、特開平４−２７４３９９号と特開平１０−３１３１９８号などの提案がなされている。
特開平４−２７４３９９号は吸着ノズルの詰まりを防止する観点から、超音波洗浄装置を取り付ける発明や、薬品で溶解除去する発明や、加熱分解除去する発明の提案がなされている。
しかし、超音波洗浄装置を取り付ける発明は記載されているものの、効率的にグリスや半田や接着剤などの粘着物を取り除くための、具体的な構成や方法については記載されていない。また、超音波洗浄装置自体高価なものであり安易に採用できる装置ではない。
さらに、薬品で溶解除去する発明や、加熱分解除去する発明について記載されているものの、どのような構成とすれば効率的に半田や接着剤などの粘着性を有するものを取り除くことができるのか、いわゆる当業者が実施できる程度にその具体的な構成が記載されておらず未完成な発明となっている。
一方、特開平１０−３１３１９８号には吸着ノズルを撮像して汚れ認識を行い、ノズルの清掃を行う発明が記載されているが、ノズル端面の清掃を行う清掃手段としてはブラシを設置するだけである。
しかし、ブラシにノズルを接触させるだけでは効率的にグリスや半田や接着剤などの粘着性を有するものを取り除くことができず、かかる発明では十分な効果が期待できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点をなくすためになされたものであって、その目的とするところは、高価な超音波洗浄装置を使うことなく、効率的に半田や接着剤などの粘着性を有するものを取り除くことができる、ノズルの清掃ユニットを提供することにある。
また、ブラシにノズルを接触させるだけでなく、洗浄液を使用して積極的にグリスや半田や接着剤などを溶解させつつ、ワイパにより物理的にふき取る機能を有するノズルの清掃ユニットを提供することにある。
また、そのようなノズルの清掃ユニットを有する装着機であって、キャリブレーションを行うときに、同時にノズル清掃を行うことを可能とした装着機とすることにより、ノズル清掃作業を生産効率に悪影響を及ぼさないで行うことのできる装着機を提供することにある。
ここでキャリブレーションとは、ノズルの画像を撮り込んで各ノズルの位置ずれを算出する作業をいい、通常は毎日始業時に１回キャリブレーションを行い、キャリブレーションの結果算出された各ノズルの位置ずれは、電子部品の吸着時のノズル位置の補正等にフィードバックされる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、洗浄液と前記洗浄液を溜める液槽と回転ドラムと前記回転ドラムの外周に取り付けたワイパとからなり、前記洗浄液は前記ワイパに接触するよう構成したノズルの清掃ユニットを有するものとし、前記ノズルを旋回させながら、洗浄液を含んだ前記ワイパにより前記ノズルを清掃することを可能に構成した、電子部品を基板上に装着するための装着機とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載した装着機であって、ワイパに溝を設け、前記ワイパを回転ドラムの軸方向に往復移動させるスライド装置を取り付けてなるノズルの清掃ユニットを有するものとし、ワイパの前記溝に前記ノズルの先端を挿入し、前記ノズルを旋回させながら、前記ワイパにより前記ノズルを清掃することを可能に構成した装着機とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載した装着機であって、ワイパに蛇行する溝を設けてなるノズルの清掃ユニットを有する装着機とする。
請求項４の発明は、請求項１に記載した装着機であって、ワイパを複数の分割部を互いに圧縮して組み付けた構成とし、分割面の一部に凹部を設けてなるノズルの清掃ユニットを有する装着機とする。
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した装着機であって、蓋を設けてなるノズルの清掃ユニットを有する装着機とする。
請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載した装着機であって、作業者の選択によりキャリブレーションを行うときに、同時にノズル清掃を行うことを可能とした装着機とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に示し説明する。図１と図２に示した第１実施例は蓋５２を有する液槽５１に洗浄液５３を溜めておく。そして、アクチュエータ５４ａの駆動により回転する回転ドラム５４を取り付け、回転ドラム５４の外周に織布を何重も重ねてなるワイパ５５を取り付けて清掃ユニット５０を構成した。またスライド装置５９を設け、清掃ユニット５０を回転ドラムの軸方向５９ａに移動可能な構成とした。
図３乃至図５に示した第２実施例から第４実施例の記載については、重複した記載を避けるため、第１実施例と異なる部分のみ記載するものとする。また、主としてノズル先端２５ａとノズル先端付近の立上２５ｂであってノズル先端２５ａから０．５ｍｍ程度の部分を清掃すればよいので、溝４６ａ、４７ａや凹部４８ｂなどの深さは０．５ｍｍ程度とした。
図３に示した第２実施例は、ノズル２５の太さにあわせた幅を有する複数の溝４６ａを持つ、ブラシからなるワイパ４６を取り付けた清掃ユニット５０ａとした。
図４に示した第３実施例は、ノズル２５の太さにあわせた幅を有する複数の蛇行する溝４７ａを持つ不織布からなるワイパ４７を取り付けた清掃ユニット５０ｂとした。
図５に示した第４実施例はスポンジからなる複数の分割部４８ｃを圧縮して取り付けたワイパ４８とし、各分割面４８ａの１部にノズル２５の太さより少し大きめの凹部４８ｂを設けた清掃ユニット５０ｃとした。
洗浄剤５３としてはシンナー、トルエン、ベンゼンなどの炭化水素系のものや、メチルアルコールやエチルアルコールなどのアルコール系の溶剤を使用することが好ましい。また、洗浄液の液面５３ａはワイパ５５、４６、４７、４８と接触する高さを維持するようにする。
【０００６】
第１実施例の清掃ユニット５０を有する装着機２１の実施例を図６に示し説明する。
本発明に係る装着機２１は、部品供給ユニット３１と、インデックス装置２２と、インデックス装置２２に保持される１６個の装着ユニット２３と、コンベア４２と、位置決め機構４３などとこれらを制御するコンピュータとからなる装着機２１である。
部品供給ユニット３１は、それぞれ異なる電子部品をＹ軸方向吸着ステーション１に向かって送る複数のフィーダ３２からなっている。また、部品供給ユニット３１はＸ軸移動機構３３によりＸ軸方向に移動可能な状態で支持した。
インデックス装置２２は、１６個の停止ステーション（１〜１６）を有し、インデックス旋回２６方向に２２．５度ずつ旋回して停止する工程を繰り返す構成とした。このため、１６個の装着ユニット２３は次々と各停止ステーション（１〜１６）に停止したり移動したりする。
１６個の停止ステーションは、吸着ステーション１、θ軸大旋回ステーション３、平面画像撮影ステーション５、θ軸補正ステーション８、装着ステーション９、θ軸原位置戻しステーション１０、部品廃棄ステーション１３、ノズル種切替ステーション１４、ノズル種確認ステーション１５、などからなるものとした。
装着ユニット２３は、それぞれ上下昇降機構とθ軸旋回２７機構を有し、下端にはブラケット２４を有している。ブラケット２４には回転軸２８を回転可能に取り付け、回転軸２８にはブロック２９を、ブロック２９には６本のノズル２５を取り付けた。
従って、本実施例に係る装着機２１は合計９６本のノズル２５を持っている。各ノズル２５をブロック２９によりスライド可能に保持し、図示していないバネにより押し出す方向に力を加えた、そして各ノズル２５をそれぞれバルブを介して真空装置や圧縮空気源に配管接続した。
平面画像撮影ステーション５には平面画像センサ４５を取り付けた。また、θ軸補正ステーション８には清掃ユニット５０を取り付けた。
コンベア４２は、電子部品の装着を完了した基板４１を位置決め機構４３から搬出すると共に、次ぎに電子部品を装着する基板４１を位置決め機構４３に搬入する構成とした。
位置決め機構４３は、基板４１を保持してＸ軸、Ｙ軸及び上下方向のＺ軸方向に移動し停止する機能を有する構成とした。
【０００７】
次ぎに清掃ユニット５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃの作用について説明する。清掃ユニット５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃを使用しないときは蓋５２を閉じておく、洗浄液５３の蒸発を防止し無駄な消耗を防ぐためである。
実施例１の清掃ユニット５０でノズル２５を清掃するときは、ワイパ５５にノズルの先端２５ａを押し付けた状態でノズル２５をθ軸旋回２７させながら回転ドラム５４を回転させる。ワイパ５５は洗浄液を含んでいるのでノズルの先端２５ａと立上２５ｂに洗浄液を付着させ、洗浄液によりグリスや半田や接着剤などを溶解させつつ、ワイパ５５によりノズルの先端２５と立上２５ｂに付着した粘着物をふき取る。
実施例２の清掃ユニット５０ａでノズル２５を清掃するときは、ワイパ４６の溝４６ａにノズルの先端２５ａを挿入しワイパ４６に押し付けた状態で、ノズル２５をθ軸旋回２７させ、回転ドラム５４を回転させながら、ワイパ４６を回転ドラムの軸方向５９ａに往復移動させる。
ノズルの先端２５ａはワイパの溝４６ａの底面に押し付けられ、ノズル先端の立上２５ｂは往復移動する溝４６ａの壁面に押し付けられ、共に洗浄液による溶解作用とワイパ４６によるふき取り作用を受ける。
実施例３の清掃ユニット５０ｂでノズル２５を清掃するときは、ワイパ４７の蛇行する溝４７ａにノズルの先端２５ａを挿入しワイパ４７に押し付けた状態で、ノズル２５をθ軸旋回２７させつつ回転ドラム５４を回転させる。
ノズルの先端２５ａはワイパの溝４７ａの底面に押し付けられ、ノズル先端の立上２５ｂは蛇行する溝４７ａの壁面に押し付けられ、共に洗浄液による溶解作用とワイパ４７によるふき取り作用を受ける。
実施例４の清掃ユニット５０ｃでノズル２５を清掃するときは、ワイパ４８の凹部４８ｂにノズルを挿入し回転ドラム５４を回転させる。
ノズルの先端２５ａと立上２５ｂは回転ドラム５４の回転に伴い、分割面４８ａに挟まれる。スポンジからなる複数の分割部４８ｃを圧縮して取り付けたワイパ４８であるので、ノズルの先端２５ａと立上２５ｂは共に洗浄液による溶解作用とワイパ４７によるふき取り作用を受ける。
【０００８】
続いて装着機２１の電子部品の装着動作について説明する。複数の電子部品はそれぞれ個別のフィーダ３２によりＹ軸上を吸着ステーション１に向かって送られる。部品供給ユニット３１はＸ軸移動機構３３により移動し、次に吸着すべき電子部品を吸着ステーション１の真下に位置するようにする。
吸着ステーション１で装着ユニット２３はブラケット２４を押し下げ、ノズルの先端２５ａを電子部品１８の上面に触れさせバネにより適当な力で押す状態にして、当該ノズルと真空装置とをバルブを切り替えて連結する。このようにすると電子部品１８はノズル２５に吸着される。その後ブラケット２４を押し上げると電子部品はノズル２５に吸着した状態で、当該装着ユニット２３の移動と共に移動する。
θ軸大旋回ステーション３で、装着ユニット２３はθ軸旋回２７をして大まかな平面視の角度調整を行う。その後、平面画像撮影ステーション５において平面画像センサ４５により平面画像を撮り込み、その画像データを分析して平面寸度の不良な電子部品の廃却や、θ軸補正ステーション８における電子部品の最終補正にフィードバックする。
θ軸補正ステーション８で、装着ユニット２３は平面画像データの分析結果をフィードバックして、θ軸旋回２７をして基板４１上に精度正しく装着できるように最終的な角度補正を行う。
装着ステーション９において、当該電子部品１８を装着するときは、位置決め機構４３は基板４１を保持してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動し次ぎの電子部品１８を装着すべき位置に基板４１を移動させ停止する。
その後、装着ユニット２３はブラケット２４を押し下げ、電子部品１８を基板４１上に載せバネにより適当な力で押す状態にして、当該ノズルのバルブを切り替えて大気に解放する。このようにすると電子部品１８はノズル２５から離れる。その後装着ユニット２３はブラケット２４を押し上げる。
一方、平面画像を分析した結果により平面寸度の不良な電子部品であって、当該電子部品１８を装着しない場合は、ノズル２５に電子部品１８を吸着したまま次のステーションに移動する。
θ軸原位置戻しステーション１０で、装着ユニット２３はθ軸旋回２７をして予め定めた原位置に戻る。
部品廃棄ステーション１３において、装着ユニット２３が平面寸度の不良な電子部品１８や、基板に装着せず持ち帰った電子部品１８を有する場合に、バルブを切り替えて当該ノズルに圧縮空気を導入し、電子部品１８を廃棄する。
ノズル種切り替えステーション１４で、装着ユニット２３はノズル種切り替え指令に基づきブロック２９を回転させ、次ぎに使用するノズル２５を最下端位置に切り替える。
ノズル種確認ステーション１５では、実際に最下端位置にあるノズル２５と次ぎに使用するノズル２５の種類が同じか否か確認する。
【０００９】
続いて、キャリブレーションを行うときにノズル清掃を行うべく作業者が選択したときの動作について説明する。
インデックス装置２２のインデックス旋回２６に伴い、１６個の装着ユニット２３は次々と、平面画像撮影ステーション５とθ軸補正ステーション８と部品廃棄ステーション１３に停止する。
平面画像撮影ステーション５において、平面画像センサ４５によりノズル２５の画像を撮り込む。装着ユニット２３の回転軸２８を回転させ、各装着ユニット２３に取り付けた６本のノズル２５の全ての画像を撮り込んだ後に、次のステーションに進む。
θ軸補正ステーション８において、清掃ユニット５０を回転ドラム５４の軸方向５９ａに移動させ、清掃するノズル２５に適したワイパ５５の位置を合わせ、装着ユニット２３の上下昇降機構を作動させ、ノズルの先端２５ａをワイパ５５に押し付ける。
その後、ノズル２５をθ軸旋回２７させながら清掃ユニット５０を作動させる。１つの装着ユニット２３にはそれぞれ６本のノズル２５を取り付けてあるので、回転軸２８を回転させてノズル２５を切り換えつつ、各装着ユニット２３に取り付けたすべてのノズル２５の清掃を行った後に、次のステーションに進む。
続いて、部品廃棄ステーション１３において、回転軸２８を回転させてノズル２５を切り換えつつ、バルブを切り替えて各ノズル２５に圧縮空気を導入し、ノズル内に残った洗浄液をはき出させる。
【００１０】
上記各実施例では織布、ブラシ、不織布、スポンジといった異なる種類のワイパをそれぞれ使用したが、各実施例毎にワイパの種類を限定したものではなく、例えば、第１実施例のワイパとしてスポンジのワイパを使用するなどその組合せは自由である。
またワイパの材料について特に限定するものではなく、洗浄剤を含むことが可能であって、ノズル２５の表面からグリスや半田や接着剤などの粘着物を、物理的にふき取る機能を有するものであればよい。例えばナイロン、テトロン、動植物の繊維などからなる織布や不織布、樹脂や金属などのブラシなど好ましい。
上記実施例では、清掃ユニット５０をθ軸補正ステーション８に取り付けたが、邪魔にならない限りどこに取り付けてもいい。しかし、θ軸大旋回ステーション３、θ軸補正ステーション８、θ軸原位置戻しステーション１０などに設置すると、既に有するθ軸旋回機能を使用することが可能となって好ましい。
上記実施例では装着ユニット２３を上下昇降させたが、上下昇降機能を持たない停止ステーションに清掃ユニット５０を取り付ける場合は、清掃ユニット５０を上下昇降させてもよく上記した実施例にこだわるものではない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明により、高価な超音波洗浄装置を使うことなく、効率的に半田や接着剤などの粘着性を有するものを取り除くことができる、ノズルの清掃ユニットを提供することができた。
また、ブラシにノズルを接触させるだけでなく、洗浄液を使用して積極的にグリスや半田や接着剤などを溶解させつつ、ワイパにより物理的にふき取る機能を有するノズルの清掃ユニットを提供することができた。
また、そのようなノズルの清掃ユニットを有する装着機であって、作業者の選択により、キャリブレーションを行うときに同時にノズル清掃を行うことが可能な装着機としたので、ノズル清掃作業を生産効率に悪影響を及ぼさないタイミングで行うことのできる装着機を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る清掃ユニットの第１実施例の正面視の断面図である。
【図２】 図１の側面視の断面図である。
【図３】 本発明に係る清掃ユニットの第２実施例の正面視の断面図である。
【図４】 本発明に係る清掃ユニットの第３実施例の正面視の断面図である。
【図５】 本発明に係る清掃ユニットの第４実施例の正面視の断面図である。
【図６】 本発明に係る装着機の平面視の構成図である。
【図７】 本発明に係る装着機のノズルの取り付け状態を示す側面図である。
【符合の説明】
２１ ：装着機 ２５ ：ノズル ２５ａ：先端
２５ｂ：立上 ４６ ：ワイパ ４６ａ：溝
４７ ：ワイパ ４７ａ：溝 ４８ ：ワイパ
４８ａ：分割面 ４８ｂ：凹部 ４８ｃ：分割部
５０ ：清掃ユニット ５０ａ：清掃ユニット ５０ｂ：清掃ユニット
５０ｃ：清掃ユニット ５１ ：液槽 ５２ ：蓋
５３ ：洗浄液 ５４ ：回転ドラム ５５ ：ワイパ
５９ ：スライド装置 ５９ａ：軸方向

Claims (6)

1. 洗浄液と前記洗浄液を溜める液槽と回転ドラムと前記回転ドラムの外周に取り付けたワイパとからなり、前記洗浄液は前記ワイパに接触するよう構成したノズルの清掃ユニットを有するものとし、前記ノズルを旋回させながら、洗浄液を含んだ前記ワイパにより前記ノズルを清掃することを可能に構成したことを特徴とする、電子部品を基板上に装着するための装着機。
2. 請求項１に記載した装着機であって、ワイパに溝を設け、前記ワイパを回転ドラムの軸方向に往復移動させるスライド装置を取り付けてなるノズルの清掃ユニットを有するものとし、ワイパの前記溝に前記ノズルの先端を挿入し、前記ノズルを旋回させながら、前記ワイパにより前記ノズルを清掃することを可能に構成にしたことを特徴とする装着機。
3. 請求項１に記載した装着機であって、ワイパに蛇行する溝を設けてなるノズルの清掃ユニットを有することを特徴とする装着機。
4. 請求項１に記載した装着機であって、ワイパを複数の分割部を互いに圧縮して組み付けた構成とし、分割面の一部に凹部を設けてなるノズルの清掃ユニットを有することを特徴とする装着機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載した装着機であって、蓋を設けてなるノズルの清掃ユニットを有することを特徴とする装着機。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載した装着機であって、キャリブレーションと同時にノズル清掃を行うことを可能とした装着機。

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