JP3843734B2

JP3843734B2 - Electronic component mounting apparatus and electronic component mounting method

Info

Publication number: JP3843734B2
Application number: JP2000366686A
Authority: JP
Inventors: 英樹角
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP2002171093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、供給部に収納された電子部品を吸着ノズルを備えた移載ヘッドによってピックアップするピックアップ工程と、ピックアップした電子部品を基板上へ移送して所定の実装点に搭載する搭載工程を繰り返す。この実装動作では、移載ヘッドはピックアップ工程および搭載工程において昇降動作を反復して行う。
【０００３】
ところで実装効率を向上させるため、１つの移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備えたマルチ型ヘッドが広く用いられている。このマルチ型ヘッドでは各吸着ノズルを移載ヘッドに対して個別に昇降させる必要があることから、移載ヘッド全体を昇降させるヘッド昇降手段と共に、各吸着ノズルを移載ヘッドに対して個別に昇降させるためのノズル昇降手段が設けられる。ヘッド昇降手段としては昇降速度や移動量を任意に設定できるよう、制御自由度の大きいサーボモータなどを用いたヘッド昇降用のＺ軸駆動機構が用いられ、ノズル昇降手段としてはコンパクトさや機構の簡略化などの目的で定ストロークで昇降するエアシリンダが用いられる場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エアシリンダは駆動機構が簡略化できるという長所はあるものの、種々の要因によって動作状態がばらつきやすいという欠点がある。例えば駆動用エアの圧力変動や、シリンダ内部の潤滑状態によって駆動速度が安定せず、しかも摺動部の摩耗などによって経時的にも変化するという特性を有している。このため、エアシリンダを吸着ノズルの昇降用に用いた場合には、動作シーケンス上でのタイミング設定に際しこのエアシリンダの動作のばらつきを見込む必要があり、結果として吸着ノズルの昇降を伴う動作タクトタイムの遅延を招いていた。
【０００５】
そこで本発明は、吸着ノズルの昇降動作に伴う無駄時間を排してタクトタイムを短縮し、実装効率を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、移載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし位置決め部に位置決めされた基板へ搭載する電子部品実装装置であって、前記移載ヘッドを前記供給部と位置決め部との間で移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダと、このエアシリンダの動作を制御するシリンダ制御手段と、エアシリンダの動作状態を検出するシリンダ動作検出手段と、この動作状態検出結果に基づいて動作状態の良否を判定する動作状態判定手段と、判定結果を報知する報知手段とを備え、前記シリンダ動作検出手段は、前記吸着ノズルの昇降動作における少なくとも上下２つの検出位置に設けられた検出センサを含み、この上下２つの検出センサは、下位置検出センサの検出信号から上位置検出センサの検出信号までの時間である前記エアシリンダのロッドの上昇時間と、上位置検出センサの検出信号から下位置検出センサの検出信号までの時間である下降時間を検出するものであり、且つこの検出値が所定の許容範囲にあるか否かを前記動作状態判定手段により判定する。
【０００８】
請求項２記載の電子部品実装方法は、移載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし位置決め部に位置決めされた基板へ搭載する電子部品実装方法であって、前記吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダの動作状態を予め設定された所定タイミングにおいてシリンダ動作検出手段によって検出し、この動作状態検出結果に基づいてエアシリンダの動作状態の良否を動作状態判定手段により判定し、判定結果を報知するものであり、前記シリンダ動作検出手段は、前記吸着ノズルの昇降動作における少なくとも上下２つの検出位置に設けられた検出センサを含み、この上下２つの検出センサは、下位置検出センサの検出信号から上位置検出センサの検出信号までの時間である前記エアシリンダのロッドの上昇時間と、上位置検出センサの検出信号から下位置検出センサの検出信号までの時間である下降時間を検出するものであり、且つこの検出値が所定の許容範囲にあるか否かを前記動作状態判定手段により判定する。
【００１０】
本発明によれば、吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダの動作状態を予め設定された所定タイミングにおいてシリンダ動作検出手段によって検出し、この動作状態検出結果に基づいてエアシリンダの動作状態の良否を判定することにより、常にエアシリンダの動作状態を良好に維持して吸着ノズル昇降動作の無駄時間を排除することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッド上昇動作の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるシリンダ動作検出データを示す図である。
【００１２】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、電子部品実装装置１は、Ｘ方向に配設された搬送路２を備えており、搬送路２は基板３を搬送し位置決めする位置決め部となっている。搬送路２の手前側には、電子部品の供給部４が配置されており、供給部４にはテーピングされた電子部品を供給するテープフィーダ５が多数並設されている。
【００１３】
搬送路２および供給部４の上方には、移載ヘッド９が図示しない水平移動手段によって水平移動可能に装着されている。移載ヘッド９は複数の吸着ノズル１１を備えたマルチ型ヘッドであり、吸着ノズル１１によりテープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップし、搬送路２上の基板３に移載する。
【００１４】
搬送路２と供給部４の間の移載ヘッド９の移動経路上には、ラインカメラ１０が配設されている。電子部品を保持した移載ヘッド９をラインカメラ１０の上方を水平移動させながら、ラインカメラ１０の光学系を介して入光する光を１次元のラインセンサで受光することにより、電子部品を撮像し認識する。
【００１５】
次に図２、図３を参照して移載ヘッド９について説明する。図２、図３において、移載ヘッド９はＺ軸モータ１２ａを備えたＺ軸テーブル１２に装着されている。Ｚ軸テーブル１２を駆動することにより、移載ヘッド９は昇降する。したがってＺ軸テーブル１２は、ヘッド昇降手段となっている。移載ヘッド９は箱型部材１３に結合された昇降ブロック１４を備えており、箱型部材１３の上面には、円周上の等配位置に６本のエアシリンダ１５が配設されている。
【００１６】
図３に示すように、エアシリンダ１５は両ロッドタイプであり、上下両方向にロッド１５ａが突出している。下方に突出したロッド１５ａは、ノズル昇降ロッド１６と回転自在に結合されており、ノズル昇降ロッド１６は昇降ブロック１４に挿通して下端部に装着された吸着ノズル１１と連結されている。図示しない吸引手段によって吸着ノズル１１の下端部から真空吸引することにより、吸着ノズル１１は下端部の吸着孔に電子部品を吸着保持する。
【００１７】
エアシリンダ１５の給排気ポートにはエア配管を介して電磁弁１７が接続されており、電磁弁１７にはレギュレータ１８を経由して駆動用エアが供給される。電磁弁１７を作動させることによりエアの方向が切り換えられ、供給されるエアの方向に応じてエアシリンダ１５は上下動を行う。したがって、電磁弁１７およびレギュレータ１８はシリンダ制御手段となっている。
【００１８】
エアシリンダ１５は電子部品を吸着する吸着ノズル１１を上下動させるためのものであり、その下死点において電子部品の真空吸着を行い、ロッド１５ａを上方に突出させて吸着ノズル１１を上昇させた状態で実装点まで移動し、そこで再び下降し下死点において吸着して保持していた電子部品を実装位置に搭載し、吸着を解除して実装する。従って、エアシリンダ１５は吸着ノズル１１を移載ヘッド９に対して相対的に昇降させるノズル昇降手段となっている。
【００１９】
エアシリンダ１５から上方に突出したロッド１５ａのストローク範囲には、ロッド１５ａの昇降動作を上下２つの検出位置において検出する２つの検出センサ、すなわち上位置検出センサＳ１と、下位置検出センサＳ２が各エアシリンダに設けられている。ここで、上位置はロッド１５ａの上死点に設定され、下位置は下死点からクッションストローク分だけ上方に設定される。これらの検出センサは、後述するように、エアシリンダ１５の動作状態の適否を判定するためのシリンダ動作検出に用いられる。
【００２０】
次に図４を参照して制御系の構成を説明する。図４において、制御部２０はＣＰＵであり、電子部品実装装置全体の動作を制御する。プログラム記憶部２１は実装動作のシーケンスプログラムや、後述するエアシリンダの動作テストプログラムなど、各種動作に必要なプログラムを記憶する。データ記憶部２２は実装座標データや、実装される電子部品の高さ寸法を含む部品データのほか、移載ヘッド９のエアシリンダ１５の動作条件や動作タイミングについてのシリンダデータなどの各種データを記憶する。
【００２１】
ここでシリンダデータについて説明する。半導体チップなどの電子部品は近年非常に小型化しており、吸着や搭載時の取り扱いには極めて精緻な動作制御を必要とする。更に電子部品実装工程においては、実装作業効率の向上が要請され、実装タクトタイムは益々短縮化の傾向にある。このため電子部品吸着用のノズルを上下駆動するエアシリンダには、高速かつ確実な動作が求められている。シリンダデータはこのような動作を実現するために準備されるものであり、エアシリンダ１５の確実な動作を保証するためのデータ、例えば駆動用のエア圧力、動作タイミングを微調整するタイマ値などのデータが含まれる。そして、これらのシリンダデータは、装置稼働時に所定インターバルで行われるシリンダ動作確認用の動作テストの結果に基づいて常に更新される。これにより、駆動用エアの圧力変動やシリンダ内の摺動部の摺動状態の経時変化などによって不安定となり易い動作状態を、許容ばらつき範囲内に保つことが可能となる。
【００２２】
シリンダ制御部２３は、上記シリンダデータに基づいて、エアシリンダ１５の動作制御を行う。すなわち、エアシリンダ１５の駆動タイミングを決定する電磁弁１７や、シリンダ駆動用エアの圧力を設定するレギュレータ１８の設定を制御する。機構制御部２４はＸＹテーブル機構や移載ヘッド９を駆動する各モータの駆動制御を行う。認識処理部２５は、ラインカメラ１０によって取得された電子部品の画像データを画像処理することにより、移載ヘッド９に保持された状態の電子部品の識別や位置認識を行う。
【００２３】
シリンダ動作検出部２６は、各エアシリンダ１５に備えられた上位置検出センサＳ１、下位置検出センサＳ２の検出信号に基づいて、エアシリンダ１５の動作状態を示す各動作における所要時間、すなわち上昇時間、下降時間、クッション時間を求める。シリンダ動作検出部２６は、上位置検出センサＳ１、下位置検出センサＳ２と共に、シリンダ動作検出手段を構成する。動作状態判定部２７（動作状態判定手段）は、シリンダ動作検出結果に基づいて、当該エアシリンダの動作状態の良否を判定する。表示部２８は、操作盤面に設けられたモニタであり、操作画面の表示や前述のシリンダ動作状態の判定結果を表示する。したがって表示部２８は、動作状態の判定結果を報知する報知手段となっている。
【００２４】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品搭載動作における移載ヘッド９の動作パターンについて図５，図６を参照して説明する。図５（ａ）は移載ヘッド９によって供給部４から電子部品Ｐをピックアップし、基板３上に移動して搭載動作を開始する状態を示しており、２つの吸着ノズル１１のうち、１つがエアシリンダ１５によって下降を開始している。基板３上には既に電子部品（既実装部品）Ｐ１が搭載されている。そしてこの状態から吸着ノズル１１がさらに下降することにより図５（ｂ）に示すように電子部品Ｐが基板３に着地して搭載され、この後、もう１つの吸着ノズル１１による搭載動作に移行する。
【００２５】
すなわち、図５（ｃ）に示すように、電子部品Ｐの搭載を終えた吸着ノズル１１の下端部が、既実装部品Ｐ１との干渉を回避して通過できる高さ（干渉回避高さ）まで上昇するタイミングで、移載ヘッド９の水平移動が開始される。この干渉回避高さは、図６（ｂ）に示すように既実装部品Ｐ１の高さに余裕分のクリアランスＣを加味した高さＨｎであり、既実装部品Ｐ１の部品データに基づいて決定される。実装動作においては、プログラム記憶部２１に記憶された実装プログラム上で既実装部品の有無を知ることができ、データ記憶部２２に記憶された部品データにより当該既実装部品の高さ寸法が与えられる。
【００２６】
そして、吸着ノズル１１の下端部がこの干渉回避高さＨｎに到達して既実装部品との干渉がクリアされるタイミングは、以下の方法により求める。まず、図５（ａ）に示すように、吸着ノズル１１を昇降させるエアシリンダ１５の上昇動作における速度パターン、および移載ヘッド９を昇降させるＺ軸モータ１２ａによる上昇動作の速度パターンを、それぞれ個別に求める。ここでは、いずれも略台形の速度パターンで与えられる。
【００２７】
ここで、上述の干渉回避高さＨｎへの到達を移載ヘッド９のＺ軸のみを駆動することにより実現しようとすれば、図６（ａ）に示す台形パターン（ハッチング部）の面積がＨｎに相当する面積になるような到達時間ｔ１を必要とする。これに対し本実施の形態では、エアシリンダ１５による吸着ノズル１１の移載ヘッド９に対する相対的な上昇と、Ｚ軸駆動による移載ヘッド９全体の上昇との重ね合わせ動作によって、この干渉回避高さＨｎを実現するようにしている。
【００２８】
従って、吸着ノズル１１の下端部がこの干渉回避高さＨｎに到達するタイミングは、図６（ａ）にて求められた重ね合わせ動作の速度パターン上で、干渉回避高さＨｎに相当する面積を与える時間軸上の点ｔ２を計算することによって求めることができる。ここで求められる到達時間ｔ２は、前述のＺ軸のみによってこの干渉回避高さＨｎを実現する場合の到達時間ｔ１と比較して、大幅に短い時間となっている。
【００２９】
すなわち、図５（ｂ）の状態から上記のように求められた時間ｔ２だけ経過したタイミングは、吸着ノズル１１が干渉回避高さＨｎに到達するタイミングと一致する。このようにして、吸着ノズル１１と既実装部品Ｐ１との干渉がクリアされたならば、図５（ｄ），（ｅ）に示す状態の間、移載ヘッド９は水平移動を続ける。そしてこの間に搭載動作を終えた吸着ノズル１１の上昇と、新たに搭載動作を行う吸着ノズル１１の下降とをそれぞれのエアシリンダ１５によって同時並行的に行う。
【００３０】
これにより、図５（ｅ）にて電子部品Ｐを保持した吸着ノズル１１は完全に下降完了した状態となる。そしてこのとき、移載ヘッド９はＺ軸による下降を既に開始しており、図５（ｆ）に示す電子部品Ｐの着地動作においては、Ｚ軸のみの下降動作により電子部品Ｐを基板３にスムースに着地させて搭載する。
【００３１】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品搭載動作によれば、移載ヘッド９は図５（ｂ）に示す第１回目の搭載のための下降から、高さｈだけ上昇したタイミングで既に第２回目の搭載動作に向けての水平移動を開始可能な状態となっている。これにより、移載ヘッド９の水平移動動作における待機による無駄時間が排除され、実装タクトタイムが短縮されている。
【００３２】
次に本実施の形態において、電子部品実装装置の稼働中の所定タイミングにおいて行われるエアシリンダ１５の動作テストについて説明する。前述のように、エアシリンダ１５の動作特性は種々の要因によって変動し、往復動の速度パターンを確実に設定値通りに維持することが難しい。そこで本実施の形態では、装置のメンテナンス時や自動運転開始時において、また装置稼働中の所定インターバルにおいて、エアシリンダ１５の動作テストを実施するようにしている。
【００３３】
そしてメンテナンス時や自動運転開始時には、動作テストによって得られたテストデータに基づいて前述のシリンダデータを変更し、装置稼働中に行われた動作テストによって許容範囲外のテストデータが検出されたならばその旨報知して装置を停止させることにより、エアシリンダの確実な動作を確保するようにしている。
【００３４】
動作テストにおいては、エアシリンダ１５を往復作動させ、上位置検出センサＳ１、下位置検出センサＳ２によって動作中のロッド１５ａを検出する。シリンダ動作検出部２６は、これらの検出信号に基づいて、エアシリンダ１５の動作状態を示す動作時間を検出する。ここでは、図７に示すように、上昇時間（Ｔ１）、下降時間（Ｔ２）、およびクッション時間（Ｔ３）が検出される。
【００３５】
すなわち、下位置検出センサＳ２の検出信号から上位置検出センサＳ１の検出信号までの時間が上昇時間（Ｔ１）であり、上位置検出センサＳ１の検出信号から下位置検出センサＳ２の検出信号までの時間が下降時間（Ｔ２）である。そして下降動作においてクッション開始位置に到達し下位置検出センサＳ２の検出信号が出力されてから、ロッド１５ａが減速しながら完全にストロークエンドに到達するまでの時間がクッション時間（Ｔ３）である。そしてこれらのデータは、表示部２８のモニタ画面に表示される。
【００３６】
検出結果は動作状態判定部２７に送られ、各検出値が所定の許容範囲内にあるか否かが判定される。このとき、許容範囲外のテストデータが検出された場合には、図７に示すようにテストデータの表示画面上で当該データが反転表示されると共に、許容範囲外である旨の報知が表示される。これにより、エアシリンダ１５の動作状態が不安定なままで実装動作を行うことによる動作不具合を防止することができる。
【００３７】
このような方法を採用することにより、エアシリンダ１５を用いた移載ヘッド９においてエアシリンダ１５の高速かつ確実な動作が保証され、移載ヘッド９の各動作における無駄時間を排除して実装効率を向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダの動作状態を予め設定された所定タイミングにおいてシリンダ動作検出手段によって検出し、この動作状態検出結果に基づいてエアシリンダの動作状態の良否を判定するようにしたので、常にエアシリンダの動作状態を良好に維持して吸着ノズル昇降動作の無駄時間を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの上昇動作の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるシリンダ動作検出データを示す図
【符号の説明】
３基板
４供給部
５テープフィーダ
９移載ヘッド
１１吸着ノズル
２１プログラム記憶部
２２データ記憶部
２３シリンダ制御部
２６シリンダ動作検出部
２７動作状態判定部
Ｓ１上位置検出センサ
Ｓ２下位置検出センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method for mounting electronic components on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component on a substrate, a pickup process of picking up an electronic component housed in a supply unit by a transfer head having a suction nozzle, and transferring the picked-up electronic component onto a substrate Repeat the mounting process for mounting at the mounting point. In this mounting operation, the transfer head repeatedly performs the lifting and lowering operations in the pickup process and the mounting process.
[0003]
By the way, in order to improve mounting efficiency, a multi-type head provided with a plurality of suction nozzles in one transfer head is widely used. In this multi-type head, since each suction nozzle needs to be lifted and lowered individually with respect to the transfer head, each suction nozzle is lifted and lowered individually with respect to the transfer head together with a head lifting means for lifting and lowering the entire transfer head. Nozzle lifting / lowering means is provided. As the head lifting means, a Z-axis drive mechanism for head lifting using a servo motor with a high degree of freedom of control is used so that the lifting speed and movement amount can be arbitrarily set, and the nozzle lifting means is compact and simple mechanism In many cases, an air cylinder that moves up and down with a constant stroke is used for the purpose of making it easier.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the air cylinder has an advantage that the drive mechanism can be simplified, there is a drawback that the operation state tends to vary due to various factors. For example, the driving speed is not stabilized due to fluctuations in the pressure of the driving air and the lubrication state inside the cylinder, and also changes over time due to wear of the sliding portion. For this reason, when an air cylinder is used for raising and lowering the suction nozzle, it is necessary to allow for variations in the operation of the air cylinder when setting the timing in the operation sequence. Had been delayed.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method capable of reducing the tact time by eliminating the dead time associated with the lifting and lowering operation of the suction nozzle and improving the mounting efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The electronic component mounting apparatus according to claim 1 is an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component from an electronic component supply unit by a suction nozzle provided in the transfer head and mounts the electronic component on a substrate positioned in the positioning unit, Moving means for moving the transfer head between the supply section and the positioning section; an air cylinder for moving the suction nozzle up and down relative to the transfer head; and a cylinder control means for controlling the operation of the air cylinder; Cylinder operation detection means for detecting the operation state of the air cylinder, operation state determination means for determining the quality of the operation state based on the operation state detection result, and notification means for informing the determination result, the cylinder operation detection means includes a sensor provided on at least upper and lower two detection positions in the vertical movement of the suction nozzle, the two upper and lower detection Capacitors has a rise time of the air cylinder rod is a time until the detection signal of the upper position detecting sensor from the detection signal of the lower position detection sensor, from the detection signals of the above position detecting sensor to the detection signal of the lower position detecting sensor The operation state determination means determines whether or not the fall time, which is time, is detected, and whether or not the detected value is within a predetermined allowable range.
[0008]
The electronic component mounting method according to claim 2 is an electronic component mounting method for picking up an electronic component from an electronic component supply unit by a suction nozzle provided in the transfer head and mounting the electronic component on a substrate positioned in the positioning unit, The operation state of the air cylinder that raises and lowers the suction nozzle with respect to the transfer head is detected by a cylinder operation detection means at a predetermined timing set in advance, and the quality of the operation state of the air cylinder is determined based on the operation state detection result. determined by the state determination unit, which reports the determination result, the cylinder motion detecting means includes a detecting sensor provided in at least upper and lower two detection positions in the vertical movement of the suction nozzle, the two upper and lower detection sensor is the time until the detection signal of the upper position detecting sensor from the detection signal of the lower position detecting sensor wherein Rise time and Ashirinda rod, which detects the time at which the fall time from the detection signals of the above position detecting sensor to the detection signal of the lower position detection sensor, and whether the detected value is within a predetermined tolerance Is determined by the operation state determination means.
[0010]
According to the present invention, the operation state of the air cylinder that raises and lowers the suction nozzle relative to the transfer head is detected by the cylinder operation detection means at a predetermined timing set in advance, and the operation of the air cylinder is performed based on the operation state detection result. By determining whether the state is good or bad, the operation state of the air cylinder can always be maintained in a good state, and the dead time of the suction nozzle lifting operation can be eliminated.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a transfer head of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory view of the transfer head ascending operation in the electronic component mounting operation of the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the cylinder operation | movement detection data in the electronic component mounting method.
[0012]
First, an electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the electronic component mounting apparatus 1 includes a transport path 2 disposed in the X direction, and the transport path 2 is a positioning unit that transports and positions a substrate 3. An electronic component supply unit 4 is disposed on the front side of the transport path 2, and a number of tape feeders 5 for supplying the taped electronic components are arranged in parallel in the supply unit 4.
[0013]
A transfer head 9 is mounted above the transport path 2 and the supply unit 4 so as to be horizontally movable by horizontal movement means (not shown). The transfer head 9 is a multi-type head including a plurality of suction nozzles 11, picks up electronic components from the pickup position of the tape feeder 5 by the suction nozzles 11, and transfers them onto the substrate 3 on the transport path 2.
[0014]
A line camera 10 is disposed on the movement path of the transfer head 9 between the conveyance path 2 and the supply unit 4. While moving the transfer head 9 holding the electronic component horizontally above the line camera 10, the light incident through the optical system of the line camera 10 is received by the one-dimensional line sensor, thereby imaging the electronic component. And recognize.
[0015]
Next, the transfer head 9 will be described with reference to FIGS. 2 and 3, the transfer head 9 is mounted on a Z-axis table 12 having a Z-axis motor 12a. By driving the Z-axis table 12, the transfer head 9 moves up and down. Therefore, the Z-axis table 12 serves as a head lifting / lowering means. The transfer head 9 includes an elevating block 14 coupled to a box-shaped member 13, and six air cylinders 15 are disposed on the upper surface of the box-shaped member 13 at equally spaced positions on the circumference. .
[0016]
As shown in FIG. 3, the air cylinder 15 is a double rod type, and a rod 15a projects in both the upper and lower directions. The downwardly projecting rod 15a is rotatably coupled to the nozzle lifting / lowering rod 16, and the nozzle lifting / lowering rod 16 is inserted into the lifting / lowering block 14 and connected to the suction nozzle 11 mounted at the lower end. By vacuum suction from the lower end portion of the suction nozzle 11 by a suction unit (not shown), the suction nozzle 11 sucks and holds the electronic component in the suction hole at the lower end portion.
[0017]
An electromagnetic valve 17 is connected to an air supply / exhaust port of the air cylinder 15 via an air pipe, and driving air is supplied to the electromagnetic valve 17 via a regulator 18. By operating the solenoid valve 17, the direction of air is switched, and the air cylinder 15 moves up and down according to the direction of the supplied air. Therefore, the solenoid valve 17 and the regulator 18 are cylinder control means.
[0018]
The air cylinder 15 is used to move the suction nozzle 11 that sucks the electronic component up and down, vacuum-sucks the electronic component at the bottom dead center, and raises the suction nozzle 11 by protruding the rod 15a upward. In this state, the electronic component moves to the mounting point, and then descends again, and the electronic component that has been sucked and held at the bottom dead center is mounted at the mounting position, and the suction is released to mount. Therefore, the air cylinder 15 serves as a nozzle raising / lowering means for raising and lowering the suction nozzle 11 relative to the transfer head 9.
[0019]
Within the stroke range of the rod 15a protruding upward from the air cylinder 15, two detection sensors for detecting the upward / downward movement of the rod 15a at two upper and lower detection positions, that is, an upper position detection sensor S1 and a lower position detection sensor S2 are provided. It is provided in the air cylinder. Here, the upper position is set to the top dead center of the rod 15a, and the lower position is set upward by the cushion stroke from the bottom dead center. These detection sensors are used for cylinder operation detection for determining the suitability of the operation state of the air cylinder 15, as will be described later.
[0020]
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the control unit 20 is a CPU, and controls the operation of the entire electronic component mounting apparatus. The program storage unit 21 stores programs necessary for various operations such as a sequence program for mounting operation and an air cylinder operation test program to be described later. The data storage unit 22 stores mounting coordinate data, component data including the height dimension of the electronic component to be mounted, and various data such as cylinder data regarding the operating conditions and operation timing of the air cylinder 15 of the transfer head 9. To do.
[0021]
Here, the cylinder data will be described. In recent years, electronic components such as semiconductor chips have become very small in size, and extremely precise operation control is required for adsorption and handling during mounting. Furthermore, in the electronic component mounting process, improvement in mounting work efficiency is required, and the mounting tact time tends to be shortened. For this reason, an air cylinder that drives the electronic component suction nozzle up and down is required to operate at high speed and reliably. The cylinder data is prepared to realize such an operation, and data for assuring a reliable operation of the air cylinder 15, such as a driving air pressure, a timer value for finely adjusting the operation timing, and the like. Contains data. These cylinder data are constantly updated based on the result of an operation test for confirming cylinder operation performed at predetermined intervals when the apparatus is operating. As a result, it is possible to maintain an operating state that is likely to be unstable due to a change in pressure of the driving air or a change with time of the sliding state of the sliding portion in the cylinder within the allowable variation range.
[0022]
The cylinder control unit 23 controls the operation of the air cylinder 15 based on the cylinder data. That is, the setting of the solenoid valve 17 that determines the drive timing of the air cylinder 15 and the regulator 18 that sets the pressure of the cylinder driving air are controlled. The mechanism control unit 24 performs drive control of each motor that drives the XY table mechanism and the transfer head 9. The recognition processing unit 25 performs image processing on the image data of the electronic component acquired by the line camera 10, thereby performing identification and position recognition of the electronic component held by the transfer head 9.
[0023]
The cylinder operation detection unit 26 is based on detection signals from the upper position detection sensor S1 and the lower position detection sensor S2 provided in each air cylinder 15, and the time required for each operation indicating the operation state of the air cylinder 15, that is, the rising time. Find the descent time and cushion time. The cylinder operation detector 26 constitutes a cylinder operation detector together with the upper position detection sensor S1 and the lower position detection sensor S2. The operation state determination unit 27 (operation state determination means) determines the quality of the operation state of the air cylinder based on the cylinder operation detection result. The display unit 28 is a monitor provided on the operation panel surface, and displays an operation screen display and the above-described determination result of the cylinder operation state. Therefore, the display unit 28 serves as a notification unit that notifies the determination result of the operation state.
[0024]
This electronic component mounting apparatus is configured as described above. Hereinafter, an operation pattern of the transfer head 9 in the electronic component mounting operation will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows a state in which the electronic component P is picked up from the supply unit 4 by the transfer head 9 and moved onto the substrate 3 to start the mounting operation. One of the two suction nozzles 11 is The air cylinder 15 starts to descend. An electronic component (already mounted component) P1 is already mounted on the substrate 3. Then, when the suction nozzle 11 is further lowered from this state, the electronic component P is landed and mounted on the substrate 3 as shown in FIG. 5B, and thereafter, the operation moves to a mounting operation by another suction nozzle 11. .
[0025]
That is, as shown in FIG. 5C, the lower end portion of the suction nozzle 11 that has finished mounting the electronic component P is up to a height (interference avoidance height) at which it can pass while avoiding interference with the already mounted component P1. At the rising timing, the horizontal movement of the transfer head 9 is started. As shown in FIG. 6B, the interference avoidance height is a height Hn obtained by adding a clearance C to the height of the already mounted component P1, and is determined based on the component data of the already mounted component P1. The In the mounting operation, the presence / absence of an already mounted component can be known on the mounting program stored in the program storage unit 21, and the height dimension of the already mounted component is given by the component data stored in the data storage unit 22. .
[0026]
The timing at which the lower end portion of the suction nozzle 11 reaches the interference avoidance height Hn and the interference with the already mounted component is cleared is obtained by the following method. First, as shown in FIG. 5 (a), the speed pattern in the ascending operation of the air cylinder 15 that raises and lowers the suction nozzle 11 and the speed pattern of the ascending operation by the Z-axis motor 12a that raises and lowers the transfer head 9 are individually set. Ask for. Here, both are given by a substantially trapezoidal velocity pattern.
[0027]
Here, if it is intended to achieve the above-described interference avoidance height Hn by driving only the Z-axis of the transfer head 9, the area of the trapezoidal pattern (hatched portion) shown in FIG. An arrival time t1 that requires an area corresponding to is required. On the other hand, in the present embodiment, the interference avoiding height is increased by the overlapping operation of the relative rise of the suction nozzle 11 with respect to the transfer head 9 by the air cylinder 15 and the rise of the entire transfer head 9 by the Z-axis drive. Hn is realized.
[0028]
Therefore, the timing at which the lower end portion of the suction nozzle 11 reaches the interference avoidance height Hn is an area corresponding to the interference avoidance height Hn on the speed pattern of the overlapping operation obtained in FIG. It can be obtained by calculating a point t2 on the given time axis. The arrival time t2 obtained here is much shorter than the arrival time t1 when the interference avoidance height Hn is realized only by the Z-axis described above.
[0029]
That is, the timing at which the time t2 obtained as described above has elapsed from the state of FIG. 5B coincides with the timing at which the suction nozzle 11 reaches the interference avoidance height Hn. If the interference between the suction nozzle 11 and the already mounted component P1 is cleared in this way, the transfer head 9 continues to move horizontally during the states shown in FIGS. 5 (d) and 5 (e). During this time, the suction nozzle 11 that has completed the mounting operation and the suction nozzle 11 that newly performs the mounting operation are simultaneously lowered by the air cylinders 15.
[0030]
As a result, the suction nozzle 11 holding the electronic component P in FIG. 5 (e) is completely lowered. At this time, the transfer head 9 has already started to descend by the Z axis. In the landing operation of the electronic component P shown in FIG. 5F, the electronic component P is moved to the substrate 3 by the descending operation of only the Z axis. Installed smoothly.
[0031]
As described above, according to the electronic component mounting operation shown in the present embodiment, the timing when the transfer head 9 is raised by the height h from the lowering for the first mounting shown in FIG. Thus, the horizontal movement toward the second mounting operation can be started. Thereby, the dead time due to standby in the horizontal movement operation of the transfer head 9 is eliminated, and the mounting tact time is shortened.
[0032]
Next, an operation test of the air cylinder 15 performed at a predetermined timing during operation of the electronic component mounting apparatus in the present embodiment will be described. As described above, the operating characteristics of the air cylinder 15 vary depending on various factors, and it is difficult to reliably maintain the reciprocating speed pattern according to the set value. Therefore, in the present embodiment, the operation test of the air cylinder 15 is performed at the time of maintenance of the apparatus, at the start of automatic operation, and at a predetermined interval during operation of the apparatus.
[0033]
When maintenance or automatic operation is started, if the above-mentioned cylinder data is changed based on the test data obtained by the operation test, and if test data outside the allowable range is detected by the operation test performed during operation of the device, By notifying that effect and stopping the apparatus, the reliable operation of the air cylinder is ensured.
[0034]
In the operation test, the air cylinder 15 is reciprocated, and the operating rod 15a is detected by the upper position detection sensor S1 and the lower position detection sensor S2. The cylinder operation detector 26 detects an operation time indicating the operation state of the air cylinder 15 based on these detection signals. Here, as shown in FIG. 7, the rising time (T1), the falling time (T2), and the cushion time (T3) are detected.
[0035]
That is, the time from the detection signal of the lower position detection sensor S2 to the detection signal of the upper position detection sensor S1 is the rising time (T1), and the time from the detection signal of the upper position detection sensor S1 to the detection signal of the lower position detection sensor S2 Time is the falling time (T2). Then, the cushion time (T3) is the time from when the cushion start position is reached in the descending operation and the detection signal of the lower position detection sensor S2 is output until the rod 15a completely reaches the stroke end while decelerating. These data are displayed on the monitor screen of the display unit 28.
[0036]
The detection result is sent to the operation state determination unit 27, and it is determined whether or not each detection value is within a predetermined allowable range. At this time, when test data outside the allowable range is detected, the data is highlighted on the test data display screen as shown in FIG. 7 and a notification that the data is out of the allowable range is displayed. The As a result, it is possible to prevent an operation failure caused by performing the mounting operation while the operation state of the air cylinder 15 remains unstable.
[0037]
By adopting such a method, in the transfer head 9 using the air cylinder 15, the high-speed and reliable operation of the air cylinder 15 is ensured, and the dead time in each operation of the transfer head 9 is eliminated and the mounting efficiency is improved. Can be improved.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the operation state of the air cylinder that raises and lowers the suction nozzle relative to the transfer head is detected by the cylinder operation detection means at a predetermined timing set in advance, and the operation of the air cylinder is performed based on the operation state detection result. Since the quality of the state is determined, the operation state of the air cylinder can always be maintained in a good state, and the waste time of the suction nozzle raising / lowering operation can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a transfer head of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a transfer head of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the transfer head in the electronic component mounting operation of the embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of the ascending operation of the transfer head in the electronic component mounting operation of the embodiment of the invention. Of cylinder motion detection data in the electronic component mounting method of the embodiment
3 Substrate 4 Supply unit 5 Tape feeder 9 Transfer head 11 Suction nozzle 21 Program storage unit 22 Data storage unit 23 Cylinder control unit 26 Cylinder operation detection unit 27 Operation state determination unit S1 Upper position detection sensor S2 Lower position detection sensor

Claims

移載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし位置決め部に位置決めされた基板へ搭載する電子部品実装装置であって、前記移載ヘッドを前記供給部と位置決め部との間で移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダと、このエアシリンダの動作を制御するシリンダ制御手段と、エアシリンダの動作状態を検出するシリンダ動作検出手段と、この動作状態検出結果に基づいて動作状態の良否を判定する動作状態判定手段と、判定結果を報知する報知手段とを備え、前記シリンダ動作検出手段は、前記吸着ノズルの昇降動作における少なくとも上下２つの検出位置に設けられた検出センサを含み、この上下２つの検出センサは、下位置検出センサの検出信号から上位置検出センサの検出信号までの時間である前記エアシリンダのロッドの上昇時間と、上位置検出センサの検出信号から下位置検出センサの検出信号までの時間である下降時間を検出するものであり、且つこの検出値が所定の許容範囲にあるか否かを前記動作状態判定手段により判定することを特徴とする電子部品実装装置。An electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component from an electronic component supply unit by a suction nozzle provided in the transfer head and mounts the electronic component on a substrate positioned in the positioning unit, wherein the transfer head includes the supply unit and the positioning unit. A moving means for moving the suction nozzle, an air cylinder for moving the suction nozzle up and down relative to the transfer head, a cylinder control means for controlling the operation of the air cylinder, and a cylinder operation detection for detecting the operating state of the air cylinder Means, an operation state determination unit that determines the quality of the operation state based on the detection result of the operation state, and a notification unit that notifies the determination result, the cylinder operation detection unit at least in the lifting and lowering operation of the suction nozzle includes a detection sensor provided in upper and lower two detection positions, the two upper and lower sensors, the detection signal of the lower position detection sensor And detects the rise time and the air cylinder rod is a time until the detection signal of the upper position detecting sensor, the time at which the fall time from the detection signals of the above position detecting sensor to the detection signal of the lower position detecting sensor from An electronic component mounting apparatus characterized by determining whether the detected value is within a predetermined allowable range by the operation state determining means.

移載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし位置決め部に位置決めされた基板へ搭載する電子部品実装方法であって、前記吸着ノズルを移載ヘッドに対して昇降させるエアシリンダの動作状態を予め設定された所定タイミングにおいてシリンダ動作検出手段によって検出し、この動作状態検出結果に基づいてエアシリンダの動作状態の良否を動作状態判定手段により判定し、判定結果を報知するものであり、前記シリンダ動作検出手段は、前記吸着ノズルの昇降動作における少なくとも上下２つの検出位置に設けられた検出センサを含み、この上下２つの検出センサは、下位置検出センサの検出信号から上位置検出センサの検出信号までの時間である前記エアシリンダのロッドの上昇時間と、上位置検出センサの検出信号から下位置検出センサの検出信号までの時間である下降時間を検出するものであり、且つこの検出値が所定の許容範囲にあるか否かを前記動作状態判定手段により判定することを特徴とする電子部品実装方法。An electronic component mounting method for picking up an electronic component from an electronic component supply unit by a suction nozzle provided in the transfer head and mounting the electronic component on a substrate positioned in a positioning unit, wherein the suction nozzle is raised and lowered with respect to the transfer head The operating state of the air cylinder to be detected is detected by the cylinder operation detecting means at a predetermined timing set in advance, and the operating state determining means determines the quality of the operating state of the air cylinder based on the operating state detection result, and the determination result is notified. The cylinder operation detecting means includes detection sensors provided at least at two upper and lower detection positions in the raising and lowering operation of the suction nozzle, and the two upper and lower detection sensors are detected from detection signals of the lower position detection sensor. and rise time of the rod of the air cylinder is a time until the detection signal of the above position detecting sensor, Position and from the detection signal of the detection sensor detects a fall time is a time until the detection signal of the lower position detecting sensor, and determines the detected value according to whether or not the operation state judgment means is in the predetermined allowable range An electronic component mounting method comprising: