JP3760274B2 - 電子部品の装着方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子部品をプリント基板に装着する際の電子部品装着方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板に装着する電子部品の中で最も多いのがチップ部品である。このチップ部品をプリント基板に装着する場合には、吸着ノズルにより真空吸着して自動的に装着する。この場合、プリント基板の装着面において予め設定されている位置に正確に装着するために、装着位置をXY座標で指定し、装着角度をθで指定する。一方、製造コストを低減するために、多くのチップ部品を短時間で装着することが望まれている。このため、吸着したチップ部品できるだけ速く指定した位置に装着するような制御がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着ノズルの中心と吸着したチップ部品の中心とは必ずしも一致するとは限らない。また、吸着したチップ部品の角度もずれている場合がある。このため、装着したチップ部品のXY座標及び装着角度θがずれて、この結果、部品装着されたプリント基板が不良になることがあった。したがって、吸着したチップ部品できるだけ速く指定した位置に装着することが、かえって製造コストを高くしてしまうという問題があった。
この発明の課題は、多くの電子部品を短時間でかつ正確に装着できるようにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
電子部品装着方法の発明は、電子部品を装着する装着面上の位置を示すXY軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すZ軸、及びこのZ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する際に、吸着した電子部品をZ軸に沿って上昇し、XY軸に沿って移動し、θ軸に沿って回転しているときに、XY軸上の所定の位置範囲に達した旨の第1の信号及びθ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第2の信号を受けたときは、電子部品をZ軸に沿って下降させ、その下降中においてXY軸上の装着位置及びθ軸上の装着角度に達した電子部品を装着面に装着することを特徴とする。
【0005】
電子部品装着装置の発明は、電子部品を装着する装着面上の位置を示すXY軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すZ軸、及びこのZ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する電子部品の装着装置であって、電子部品を吸着する吸着コントローラと、この吸着コントローラによって吸着された電子部品を前記Z軸に沿って上昇するZ軸コントローラと、吸着された電子部品をXY軸に沿って移動するX軸及びY軸コントローラと、吸着された電子部品をθ軸に沿って回転するθ軸コントローラと、X軸及びY軸コントローラからXY軸上の所定の位置範囲に達した旨の第1の信号を受け、θ軸コントローラから前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第2の信号を受けたときは、Z軸コントローラを制御して電子部品をZ軸に沿って下降させ、その下降中においてX軸及びY軸コントローラを制御してXY軸上の装着位置及びθ軸上の装着角度に合わせた電子部品を装着面に装着させる制御手段と、を備えた構成になっている。
【0006】
これらの発明によれば、吸着した電子部品を上昇し、移動し、回転しているときに、その電子部品が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその電子部品が所定の角度範囲に達したことを通知する信号を受けたときは、その電子部品を下降させ、その下降中の時間を利用してその電子部品を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、このような電子部品の装着装置の内部構造を示す図である。装置内には、プリント基板を搬送して位置決めする基板搬送部1が設けられおり、搬送されたプリント基板(図示せず)に装着するチップ部品(以下、単に部品という)が収納された部品供給部2が供給部取付台3に固定されている。図では1個の部品供給部2が示されているが、実際には実装する部品の種類に対応する数の部品供給部が取付けられる。部品は吸着ヘッド4の下部に設けられた吸着ノズル5によって真空吸着される。このため、吸着ヘッド4を水平方向に移動させるXYロボット6が設けられており、図には示していないが吸着ヘッド4を垂直方向に移動させる垂直移動手段が設けられている。
【0008】
図2は、図1に示した電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図である。制御部(制御手段)7は、吸着コントローラ8、X軸コントローラ9、Y軸コントローラ10、Z軸コントローラ11、θ軸コントローラ12を制御して、各軸に対応するモータ(図示せず)からなる吸着ヘッド駆動部13を駆動して吸着ノズル5を移動する。そして、部品供給部2の部品14を搬送してプリント基板搬送部1によって所定位置に搬送されたプリント基板15に部品14を装着する。制御部7は、各軸のモータの回転に応じてエンコーダのパルス信号を受信する。制御部7はまた、RS422インタフェース16により接続されたレーザーアラインセンサコントローラ17を制御して、レーザユニット18を駆動する。レーザユニット18は、並行な帯状のレーザ光線を放射する発光部18a及びこのレーザ光線を受光する受光部18bで構成されている。したがって、吸着した部品14がレーザ光線の位置にあるときは、部品14の投影画像を得ることができる。
【0009】
図3は、吸着ノズル5によって吸着した部品14を、Z軸コントローラ11によってレーザユニット18のレーザ光線の位置に上昇させ、Z軸の回りのθ軸に沿って回転する様子を示す図である。この回転によって、部品14の投影画像の極小値を検出して、そのときの位置及び回転角を計測することにより、部品14のX軸方向、Y軸方向及びθ軸方向のずれを検出する。
【0010】
次に、実施形態の電子部品装着方法について、図4〜図6に示す制御部7の動作を示すフローチャートを参照して説明する。
図4において、Z軸コントローラ11に対して吸着ヘッド4をZ軸に沿って下降する指示をし(ステップS1)、吸着ノズル5の先端が吸着位置に達したか否かを判別する(ステップS2)。吸着位置に達したときは、Z軸下降を停止させ(ステップS3)、吸着コントローラ8に対して部品14を吸着させる指示をする(ステップS4)。
【0011】
部品吸着後は、Z軸コントローラ11に対してZ軸上昇を指示し(ステップS5)、XY方向に移動可能な高さ位置に達したか否かを判別する(ステップS6)。移動可能な高さ位置に達したときは、XY移動を開始する(ステップS7)。次に、吸着した部品14のZ軸方向の位置がレーザユニット18のレーザ光線の検出エリアに達したか否かを判別する(ステップS8)。検出エリアに達していないときは図示しないメインフローに戻るが、検出エリアに達したときはZ軸コントローラ11に対してZ軸上昇を停止する指示をする(ステップS9)。
【0012】
次に、θ軸コントローラ12に対してθ軸回りの回転を指示する(ステップS10)。次に、図5において、X軸コントローラ9及びY軸コントローラ10からXY軸上の所定の位置範囲に達した旨の第1の信号であるXYインポジを受信したか、又は、θ軸コントローラ12からθ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第2の信号であるθインポジを受信したかを判別する(ステップS11)。いずれのインポジも受信しない場合はメインフローに戻るが、XYインポジを受信したときは、XYフラグに1をセットする(ステップS12)。次に、カウンタレジスタC1に所定の数値mをセットする(ステップS13)。このmは、XYインポジを受信したときから実際に装着する正確な位置に達するまでの間に、制御部7がX軸コントローラ9及びY軸コントローラ10から受信するパルス数である。次に、C1パルスインタラプトを解除する(ステップS14)。パルスインタラプトの解除により、図6(A)に示すように、X軸コントローラ9及びY軸コントローラ10からパルス信号のインタラプトがあるごとにC1の値をデクリメントする。そして、θフラグが1であるか否かを判別し(ステップS15)、このフラグが0であるときはステップS11においてθインポジの受信を待つ。
【0013】
ステップS11において、θインポジを受信したときは、θフラグに1をセットする(ステップS16)。次に、カウンタレジスタC2に所定の数値nをセットする(ステップS17)。このnは、θインポジを受信したときから実際に装着する正確な角度に達するまでの間に、制御部7がθ軸コントローラ12から受信するパルス数である。次に、C2パルスインタラプトを解除する(ステップS18)。パルスインタラプトの解除により、図6(B)に示すように、θ軸コントローラ12からパルス信号のインタラプトがあるごとにC2の値をデクリメントする。そして、XYフラグが1であるか否かを判別し(ステップS19)、このフラグが0であるときはステップS11においてXYインポジの受信を待つ。
【0014】
ステップS15においてθフラグが1である場合、又はステップS19においてXYフラグが1である場合は、Z軸コントローラ11に対してZ軸下降を指示する(ステップS20)。そして、カウンタレジスタC1が0になったか否かを判別し(ステップS21)、C1が0になっていないときはメインフローに戻る。C1が0になったときはX軸コントローラ9及びY軸コントローラ10を制御して、XY移動を停止する(ステップS22)。また、C2が0になったか否かを判別し(ステップS23)、C2が0になっていないときはメインフローに戻る。C2が0にななったときは、θ軸コントローラ12を制御して、θ軸回りの部品回転を停止する(ステップS24)。
【0015】
次に、吸着した部品がプリント基板の装着面に達したか否かを判別する(ステップS25)。この位置に達したときはZ軸コントローラ11に対してZ軸下降を停止する指示をする(ステップS26)。下降停止後は、部品を装着し(ステップS27)、メインフローに戻る。
【0016】
このように上記実施形態においては、吸着ノズル5によって吸着した部品14を上昇し、移動し、回転しているときに、その部品14が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその部品14が所定の角度範囲に達したことを通知するインポジを受けたときは、その部品14を下降させ、その下降中の時間を利用してその部品14を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。そして、部品14をプリント基板に装着する。したがって、部品14を正確な装着位置及び装着角度にした後に下降する場合に比べて、1個の部品の装着時間を短縮することができる。この結果、多くの部品を短時間でかつ正確に装着できる。
【0017】
なお、上記実施形態においては、1個の部品を装着する場合について説明したが、複数の吸着ノズルによって複数の部品を装着する場合にもこの発明を適用できることはもちろんである。この場合には、部品吸着から部品装着までの時間をより一層短縮することができる。
【0018】
【発明の効果】
この発明によれば、吸着した電子部品を上昇し、移動し、回転しているときに、その電子部品が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその電子部品が所定の角度範囲に達したことを通知する信号を受けたときは、その電子部品を下降させ、その下降中の時間を利用してその電子部品を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。したがって、電子部品を正確な装着位置及び装着角度にした後に下降する場合に比べて、1個の電子部品の装着時間を短縮することができる。この結果、多くの電子部品を短時間でかつ正確に装着できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態における電子部品の装着装置の内部構造を示す斜視図。
【図2】図1における電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図。
【図3】部品を吸着した吸着ノズル及びレーザユニットの拡大斜視図。
【図4】制御部における部品装着の動作を示すフローチャート。
【図5】図4に続く部品装着の動作を示すフローチャート。
【図6】インタラプトのフローチャート。
【符号の説明】
4 吸着ヘッド
5 吸着ノズル
7 制御部
8 吸着コントローラ
9 X軸コントローラ
10 Y軸コントローラ
11 Z軸コントローラ
12 θ軸コントローラ
13 吸着ヘッド駆動部
14 部品
Claims (4)
- 電子部品を装着する装着面上の位置を示すXY軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すZ軸、及びこのZ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する際に、吸着した電子部品を前記Z軸に沿って上昇し、前記XY軸に沿って移動し、前記θ軸に沿って回転しているときに、前記XY軸上の所定の位置範囲に達した旨の第1の信号及び前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第2の信号を受けたときは、当該電子部品を前記Z軸に沿って下降させ、当該下降中において前記XY軸上の装着位置及び前記θ軸上の装着角度に達した前記電子部品を前記装着面に装着することを特徴とする電子部品の装着方法。
- 前記第1の信号を受けた後に予め設定した所定距離だけ移動したとき前記XY軸に沿った移動を停止し、前記第2の信号を受けた後に予め設定した所定角度だけ回転したとき前記θ軸に沿った回転を停止することを特徴とする請求項1記載の電子部品の装着方法。
- 電子部品を装着する装着面上の位置を示すXY軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すZ軸、及びこのZ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する電子部品の装着装置であって、
電子部品を吸着する吸着コントローラと、
この吸着コントローラによって吸着された電子部品を前記Z軸に沿って上昇するZ軸コントローラと、
前記吸着された電子部品を前記XY軸に沿って移動するX軸及びY軸コントローラと、
前記吸着された電子部品を前記θ軸に沿って回転するθ軸コントローラと、
前記X軸及びY軸コントローラから前記XY軸上の所定の位置範囲に達した旨の第1の信号を受け、前記θ軸コントローラから前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第2の信号を受けたときは、前記Z軸コントローラを制御して前記電子部品を前記Z軸に沿って下降させ、当該下降中において前記X軸及びY軸コントローラを制御して前記XY軸上の装着位置及び前記θ軸上の装着角度に合わせた前記電子部品を前記装着面に装着させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品の装着装置。 - 前記制御手段は、前記第1の信号を受けた後に予め設定した所定距離だけ移動したとき前記X軸及びY軸コントローラによる前記XY軸に沿った移動を停止させ、前記第2の信号を受けた後に予め設定した所定角度だけ回転したとき前記θ軸コントローラによる前記θ軸に沿った回転を停止させることを特徴とする請求項3記載の電子部品の装着装置。
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