JP2006229244A

JP2006229244A - 電子部品自動装着装置

Info

Publication number: JP2006229244A
Application number: JP2006107152A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Oyama; 和義大山
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP3848967B2

Abstract

【課題】既にプリント基板に装着されている電子部品の上面に電子部品を装着するときのように電子部品を装着すべき位置の高さ位置が一定でなくても確実に部品装着が行える電子部品自動装着装置を提供する。
【解決手段】既にプリント基板に装着されている電子部品の上面に他の電子部品を装着する場合であり、ＲＡＭ３１に格納された装着データのステップにて他のステップの位置と電子部品を装着する高さが異なるときには、Ｈデータに既にプリント基板に装着されている電子部品の上面の高さのデータを入力しておくと、Ｈデータで示す高さに合わせてストロークモータ１１５がＣＰＵ３０に制御され、ステップ毎にＨデータで示す高さに吸着ノズルは下降させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、取出ノズルで所望の電子部品を所定の順序で部品供給部より取り出しプリント基板に装着する電子部品自動装着装置に関する。

この種電子部品自動装着装置が特開平５−１９２８２４号公報に開示されている。

この従来技術によれば、装着順序毎に部品種、装着位置を記憶したデータが電子部品装着装置内の記憶装置に記憶され取出ノズルに取り出された電子部品は該データに基づきＸＹテ−ブルが移動してデータに示す位置に装着される。

この場合に部品種毎に厚さが異なる場合には、取出ノズルの下降量を常に同じにしておいたのでは確実な部品装着が行えないので、部品種毎にノズルの下降すべき距離に関するデータとして部品厚データが記憶されており、このデータに基づきノズルの下降が制御されている。
特開平５−１９２８２４号公報

しかし、前記従来技術では、図９及び図１０に示されるように部品を装着した上からさらに部品を装着するような場合に、基板の高さ位置そのものが変わっているため部品毎の厚さのデータによっては下降量を制御することができない。

また、基板によっては上方向へのそり（中央部が高い状態）でその高さ位置が一定でない場合がある。

そこで本発明は、部品を装着すべき位置の高さ位置が一定でなくても確実に部品装着が行えるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、取出ノズルで所望の電子部品を所定の順序で部品供給部より取り出しプリント基板に装着する電子部品自動装着装置において、装着順序毎に前記電子部品が装着されるプリント基板上の水平位置情報、前記電子部品が装着される既に前記プリント基板に装着されている電子部品の上面の高さ位置の情報及び前記電子部品の部品厚の情報を記憶する記憶手段と、取り出しノズルとプリント基板の相対位置を変更させる相対位置変更手段と、前記記憶手段に記憶された前記電子部品が装着されるプリント基板上の水平位置情報、前記電子部品が装着される既に前記プリント基板に装着されている電子部品の上面の高さ位置の情報及び前記電子部品の部品厚の情報に基づき取出ノズルとプリント基板との水平方向及び高さ方向の相対的位置を変更させ前記部品をプリント基板に装着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。

第1の発明の電子部品自動装着装置によれば、装着順序毎に指定され記憶手段に記憶されたプリント基板上の装着すべき水平位置情報及び既にプリント基板に装着されている電子部品の上面の高さ位置の情報に基づいてノズルとプリント基板との相対位置の変更が制御されるので、既にプリント基板に装着されている電子部品の上面に電子部品を装着する場合であり、装着すべき位置の高さ位置が一定でないときでも記憶手段に記憶された装着すべき高さ位置の情報を使用して確実に部品装着を行うことができる。

以下本発明の一実施形態を図に基づき詳述する。

図２及び図３に於て、１はＹ軸モータ２の回動によりＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸モータ４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向に移動することにより結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであり、チップ状電子部品５（以下、チップ部品あるいは部品という。）が装着されるプリント基板６が図示しない固定手段に固定されて載置される。

７は供給台であり、チップ部品５を供給する部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台駆動モータであり、ボールネジ軸１０を回動させることにより、該ボールネジ軸１０が螺合し供給台７に固定されたナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２に案内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロータリテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には吸着ノズル１４を複数本有する装着ヘッド１５が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されている。

Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転により吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションであり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品５を吸着する。

１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５の位置ずれを部品５の下面をカメラにて所定の視野範囲で撮像しその撮像画面を認識処理して認識する部品認識装置であり、認識ステ−ションＩＩに設けられている。

認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであり、認識装置１６の認識結果によるチップ部品５の角度位置ずれを補正する角度量を予め決められた角度量に加味した角度量だけヘッド回動装置１７が装着ヘッド１５をθ方向に回動させる。θ方向とは上下方向に伸びるノズル１４の軸の周りに回転する方向である。

角度補正ステーションＩＩＩの次の次の停止位置が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に該ステーションＩＶの吸着ノズル１４の吸着する部品５が装着ヘッド１５の下降により装着される。

２０は上下動する昇降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送りさせ吸着ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回するテープリールである。

次に、装着ステ−ションＩＶにおける装着ヘッド１５を昇降させる機構について図３乃至図６図に基づいて説明する。

５３は断面コの字形状の昇降ブロックであり、装着ステーションにおいて円筒カム２９が切り欠かれた部分に配置され、支持板１０９に取り付けられたガイド５４に沿って上下動する昇降板５５にその上端が取り付けられている。

昇降ブロック５３下部の突片５７は昇降ブロック５３の上昇位置にて円筒カム２９の延長位置にありターンテーブル１３の回動によりカムフォロワ２６、２７が該突片５７の上下を挟んで乗り移ることができるようになされている。

昇降板５５の上端にはレール１１０が取り付けられ、該レール１１０に沿ってガイド部１１１が水平方向に移動可能となっているため、該ガイド部１１１を図５の背面に有する移動体５６は上下左右方向に移動可能となっている。移動体５６の表側の面には一対のローラ１１２が回動可能に取り付けられており、ストローク可変板１１３の図５の右端に形成された上下方向に伸びる上下ガイド片１１４を挟んでいるため、該移動体５６は該ガイド片１１４に案内されて上下方向に移動する。これによりレール１１０及び昇降板５５も昇降することになる。

１１５はストロークモータであり、ボールネジ１１６を回動させ該ボールネジ１１６が嵌合するナット１１７に取り付けられた前記可変板１１３をガイド１１８に沿って左右に移動させる。該可変板１１３の移動によりガイド片１１４を挟むローラ１１２を介して移動体５６は例えば図４及び図５の位置にレール１１０に沿って移動する。

１１９は支軸１２０のまわりに回動可能なカムレバー１２１の一端に枢支されたカムフォロワ１２２に係合し該レバー１２１を揺動させるカムであり、カム１１９の回動によりレバー１２１が揺動するとレバー１２１の他端に回動可能に枢支されたリンクレバー１２３を介して該リンクレバー１２３の他端に回動可能に枢支された上下揺動レバー１２４が支軸１２５のまわりに揺動する。

該レバー１２４に形成された係合片１２６には移動体５６の図５の背面に回動可能に取り付けられたカムフォロワ１２７がレール１１０と支持台２８の間に張架された引張りバネ１２８に引っ張られて係合する。従って、移動体５６はレバー１２４の揺動によりストロークモータ１１５が回動することにより左右方向の位置が決められたガイド片１１４に沿って上下動することになる。

係合片１２６はカム１１９の回動により図４及び図５の実線の位置と２点鎖線の位置の間を揺動するが、一番高い位置である実線の位置ではカムフォロワ１２７の係合する面は水平であり、この位置ではモータ１１５の回動によりガイド片１１４がどの位置にあっても移動体５６、即ち昇降ブロック５３の高さ位置は変わらずカフォロワ２６、２７が円筒カム２９と昇降ブロック５３との間を乗り移れるようになっている。また、ガイド片１１４の左右方向の位置により移動体５６、即ち昇降ブロック５３の下限位置は変わり、吸着ノズル１４の上下ストロークは変化することになる。

係合片１２６の揺動の下限位置は図４及び図５の２点鎖線の位置で常に同じであり、またカムフォロワ１２７の当接面が直線状であることから、カムフォロワ１２７がある位置にある場合に移動体５６が下降するストロークに対して、モータ１１５の回動により移動体５６が横方向に移動した場合の下降ストロークの増加分は移動体５６の横方向の移動距離に比例しリニアに変化する。このため吸着ノズル１４の上下ストロークの制御が容易となる。

カム１１９の回動により該ブロック５３は一つ前のステーションの装着ヘッド１５が装着ステーションに移動して停止するまで上昇状態を保ち、装着ヘッド１５が装着ステーションに移動して停止してから下降し、次のターンテーブル１３の回動までに上昇するようになされている。

尚、吸着ステ−ションＩにても同様な機構により装着ヘッド１５の昇降が行われる。

また、吸着ノズル１４は装着ヘッドに対して下降する方向に図示しない圧縮バネで常に付勢されており、ノズル１４が部品５を吸着した状態で基板５に当接してその後さらに装着ヘッド１５が所定量下降することによりバネが所定量圧縮され、衝撃が吸収され所定の押圧力で部品５が基板６に装着されるようになされている。

次に、図１に基づき電子部品自動装着装置の制御ブロックについて説明する。

３０はＣＰＵであり、ＲＡＭ３１に記憶されたデータに基づき、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って電子部品自動装着装置の部品装着に係る動作を統括制御する。ＣＰＵ３０にはインターフェース３３及び駆動回路３５を介して前記Ｘ軸モータ４、Ｙ軸モータ２及びストロークモータ１１５等の制御対象が接続されている。

図７及び図８に示す装着データがＲＡＭ３１内に格納されており、該データのステップの順に部品５の装着が行われる。該データにてＸデータ及びＹデータが基板６上の装着位置を示し、θデータは装着すべき角度位置を示し、部品取出には取り出すべき部品種の部品供給装置８が搭載されている供給台７上の位置が示される。

コントロールコマンド（図８のＣで表示の欄）の数字は該ステップを複数のブロックに分けて各々のブロックに付された番号であり、該ブロックは図８の例えばステップＭ３とＭ４の間に引かれている線で分けられている。該図８のデータは図９に示す１つの単位基板３４についてのものであり、基板６内での単位基板３４毎の位置は図７に指定されている。即ち、図７のステップ毎に夫々の単位基板３４の原点の基板６内の原点位置に対する位置として示されている。

図８のコントロールコマンドのブロック番号と同じ数字が図９及び図１０にて記されている部品５が夫々同じブロックを形成しているものである。

部品８の装着の順序は先ず図７のステップの順（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の単位基板において、図８のステップの順（Ｍ１，Ｍ２…）に装着されるが、ブロックの指定がある本実施形態の場合には同じブロックについては連続して装着するようにしている。

図１０に示すようにブロック番号１のブロックの部品５はブロック番号３のブロックの部品５により完全に覆われており、装着する高さが異なる。

このため、Ｈデータには部品５が装着されるべき位置の装着面の高さのデータが格納されている。基板６の装着面は通常平面であるが、図９及び図１０に示すように一部分のみ凹部になっているものなどがある。また、基板６が側部よりも中央部が反っている場合等もある。装着面の高さのデータとは通常は基板上面の高さのデータであるが、既に装着されている部品５の上に装着する場合であれば先付けされている部品５の上面の高さのデータである。

このＨデータは標準の基板上面の高さを０として設定されるものであるが、図８に示すように標準の高さで装着するステップの場合には何もデータが入っておらず、標準の高さではない場合のみそのデータを入力するようにしてある。または、標準の場合であっても０を入力するようにしてもよいし、この場合には、最初から０が自動的に付与され、変更したいステップのみ高さを変更するようにしてもよい。また、ＲＡＭ３１には図示しない部品データが格納されており、部品種毎に部品厚のデータが格納されている。

以上のような構成により以下動作について説明する。

電子部品自動装着装置の自動運転が図示しない操作部を操作することにより行われる。

ＣＰＵ３０はＲＡＭ３１に格納された図７及び図８に示す装着データに従って、部品５の吸着動作を制御するが、取り出すべきステップの部品取出のデータに従って供給台７を移動させ、部品供給装置８を吸着ステ−ションＩに停止するヘッド１５の取出位置に停止させ、ヘッド１５の昇降によりノズル１４により部品５を真空吸着する。

次に、部品５を吸着ノズル１４が取り出した後、ロータリテーブル１３は間欠的に回転して次のステ−ションに装着ヘッド１５が達する。この時に、吸着ステ−ションＩではステップＭ２の部品５が同様にして吸着される。

次に、その後のロータリテーブル１３の間欠回転により、認識ステ−ションＩＩにて部品認識装置１６により部品５の位置ずれが認識され、その後角度位置及びＸＹ方向の位置が補正され、装着ステ−ションＩＶにて図５のＸデータ及びＹデータの位置に図６のステップＡ１の位置を加味した位置にプリント基板上にて装着される。

該装着動作について説明する。

装着ヘッド１５が装着ステ−ションＩＶにその前のステ−ションより移動している間に、ＣＰＵ３０は次に装着するステップのＨデータを読み出すと共に当該ステップの部品取出のデータより該データの示す部品供給装置８が供給する部品種の部品厚を図示しない部品データより読み出し、Ｈデータで示す高さに標準の部品厚と等外部品５の部品厚との差を加えた高さを算出して、該算出した量を標準の下降ストロークに加算したストロークとなるようストロークモータ１１５を回動させ係合片１２６上でのカムフォロワ１２７の位置を位置決めする。即ち、図９及び図１０に示すように凹部に装着する場合にはＨデータはプラスされており、算出されたストロークは増加され、また部品厚が厚い場合にはストロークは減少する。

この結果、次に装着ステ−ションＩＶではカム１１９の回動により上下揺動レバー１２４が揺動して算出したストローク昇降板５５が下降して装着ヘッド１５及び吸着ノズル１４が装着面の高さ及び部品厚にあった距離下降して部品５を所定の押圧力で基板６上に装着する。

また、部品種毎に部品厚のデータでなく下降すべきストロークのデータで設定しておけば、同じ部品厚であっても部品５の大きさまたは材質の違い等により押し込む圧力を替えたい時に変更することができ、この場合にもＨデータは図８のように設定しておくことにより装着面の高さが変わっても等外押し込むべき圧力で押し込んで装着するようにできる。

本実施形態は図８のように装着データを設定したが、図１４に示すように基板６のエリアＡの部分が他のエリアＢの部分よりＨ１だけ高い場合（凸になっている。）には、図１１に示すようにエリアＡについての装着データＰ１を作成してＨデータのステップＭ０に一括して高さＨ１（または下方向をプラス方向とすれば−Ｈ１）を設定するようにすれば、ＣＰＵ３０は該装着データＰ１の全てのステップのＨデータをＨ１として前述と同様にストロークモータ１１５のストロークの制御を行う。この場合、エリアＢについては図１２に示す装着データＰ２が作成され、そのステップＭ０には０が設定され、通常の高さでの装着が行われる。装着データＰ１及び装着データＰ２はオペレーションデータ（基板６の寸法などのデータが格納される。）と共に基板種ＡＡＡを示すＮＣデータを構成しているものである。この場合、エリアＢにて特に高さを変えたいステップがある場合にはそのステップのＨデータを例えば図１５に示すように入力すればよい。これは図１１に示す装着データＰ１においてもあてはまり、個々のステップのＨデータを入力することによりそのステップのみの高さを変更可能であるが、図１１の場合には、個々に設定されたＨデータの値はエリアＢの上面を基準とした値としてもよいし、またはエリアＡのステップＭ０に設定された値に加算される値としてもよい。

また、装着順序をブロックに分けているので、図１４に示すエリアＡが１つの部品であり、その上に他の部品を装着する場合であってもエリアＡの大きさの部品については、装着データＰ２のステップの１つで装着するようにして制御が可能である。

また、本実施形態では、装着ヘッド１５のストロークをＨデータにより変更するようにしたが、基板６を載置するテーブルを上下動する機構を設け、該Ｈデータにより基板６側を上下動させるようにして部品５に対する押圧力を所定のものとするようにしてもよい。

また、本実施形態では電子部品をプリント基板に装着する電子部品自動装着装置について説明したが、この電子部品をプリント基板に仮固定するために電子部品を装着する前に接着剤を基板に対して上下動する塗布ノズルにて吐出して塗布する接着剤塗布装置においても、図８または図１１及び図１２と同様なＨデータを設けて、塗布ノズルのプリント基板に対する下降量を基板面の凹凸に合わせて変えるように制御してもよい。

電子部品自動装着装置の制御ブロックを示す図である。電子部品自動装着装置の平面図である。電子部品自動装着装置の側面図である。装着ヘッドの昇降機構を示す正面図である。装着ヘッドの昇降機構を示す正面図である。装着ヘッドの昇降機構を示す側面図である。装着データを示す図である。装着データを示す図である。プリント基板を示す平面図である。プリント基板を示す側面図である。装着データを示す図である。装着データを示す図である。ＮＣデータ全体を示す図である。プリント基板を示す平面図である。装着データを示す図である。

符号の説明

２Ｙ軸モータ（相対位置変更手段）
４Ｘ軸モータ（相対位置変更手段）
５チップ状電子部品
６プリント基板
１４吸着ノズル（取出ノズル）
３０ＣＰＵ（制御手段）
３１ＲＡＭ（記憶手段）
１１５ストロークモータ（相対位置変更手段）

Claims

取出ノズルで所望の電子部品を所定の順序で部品供給部より取り出しプリント基板に装着する電子部品自動装着装置において、装着順序毎に前記電子部品が装着されるプリント基板上の水平位置情報、前記電子部品が装着される既に前記プリント基板に装着されている電子部品の上面の高さ位置の情報及び前記電子部品の部品厚の情報を記憶する記憶手段と、取り出しノズルとプリント基板の相対位置を変更させる相対位置変更手段と、前記記憶手段に記憶された前記電子部品が装着されるプリント基板上の水平位置情報、前記電子部品が装着される既に前記プリント基板に装着されている電子部品の上面の高さ位置の情報及び前記電子部品の部品厚の情報に基づき取出ノズルとプリント基板との水平方向及び高さ方向の相対的位置を変更させ前記部品をプリント基板に装着させるよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする電子部品自動装着装置。