JP2000196294A - 電子部品実装方法及び実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 精細な電子部品を高精度に実装することがで
きるとともに、実装タクトタイムのロスがなく、最短時
間の実装を実現する。 【解決手段】 電子部品を吸着して移動し、その途中で
吸着した電子部品の姿勢を認識し、その認識結果に基づ
いて部品を装着姿勢に回転させ、位置決めされた基板上
に部品を装着する電子部品実装方法において、認識ステ
ーションで電子部品の吸着姿勢を認識した後各吸着ノズ
ルに減速機を介して結合されたθ軸モータにて吸着ノズ
ルの移動中に吸着ノズルを回転させ、装着ステーション
の１つ手前のステーションから移動を開始する時点で装
着姿勢になるまでの残回転時間を求め、その残回転時間
に応じて吸着ノズル間欠回転速度を制御するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板上
に装着して電子回路基板の生産を行う電子部品実装方法
及び実装機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品実装機について、図５〜
図１０を参照して説明する。図５において、電子部品実
装機は、主構成として複数の吸着ノズルを円周上に配置
しているロータリヘッド部３１、ロータリヘッド部３１
を駆動するメインモータ３２、複数の電子部品を搭載
し、ロータリヘッド部３１の吸着位置へ順次位置決めす
る部品供給部３３、電子部品を装着する基板を保持して
装着位置に位置決めするＸＹテーブル部３４にて構成さ
れている。

【０００３】図６に電子部品の吸着から装着までの一連
の動作を説明する平面図を示す。電子部品は部品供給部
３３にセットされ、メインモータ３２により駆動される
ロータリヘッド部３１の円周状に配置された吸着ノズル
ユニット３５にて吸着ステーションＳＴ５で吸着され、
Ａ矢印方向に順次回転し、その途中で画像認識ステーシ
ョンＳＴ７で認識カメラ３６で吸着姿勢と吸着ずれ量を
算出し、θ回転ステーションＳＴ８でθ回転手段３７に
て吸着補正回転した後、装着ステーションＳＴ１０でＸ
Ｙテーブル３４上に固定されて位置決めされた基板３８
上に装着されるという動作が、予め設定された実装プロ
グラムに基づいて順次実行される。

【０００４】θ回転手段３７は、図７に示すように、サ
ーボモータから成るθ軸モータ３９にて回転されるθ回
転軸４０がθ回転ステーションＳＴ８で停止する吸着ノ
ズルユニット３５の上部に配置され、θ回転軸４０の下
端のＶ突起４０ａに吸着ノズルユニット３５の上端に形
成したＶノッチ部３５ａを係合させて吸着ノズルを回転
するように構成されている。

【０００５】ロータリヘッド部３１の駆動部は、図８に
示すように、サーボモータから成るメインモータ３２の
回転を減速機４２を介してインデックスユニット４１に
伝達し、インデックスユニット４１にて円周方向に配置
された複数の吸着ノズルユニット３５を間欠回転するよ
うに構成され、さらに減速機４２の出力はタイミングベ
ルト４３を介して板カム４４を回転するように構成され
ている。この板カム４４は吸着ノズルユニット３５の１
ステーション移動に対して１回転し、その回転に伴って
吸着、θ回転、装着等の各ステーションにおいて、吸着
ノズルユニット３５が停止している時間帯に、吸着ノズ
ルユニット３５の吸着・装着時の上下動作や、θ回転手
段３７のノッチ部３５ａの噛み込み・開放を行うように
構成されている。

【０００６】図９に制御ブロック図を示し、図１０に吸
着・装着の連続動作のタイミングチャートを示す。図９
において、４５はメインコントローラであり、ＮＣ制御
部４６を介してロータリヘッド部３１のヘッド軸（Ｈ
軸）を駆動するメインモータ３２、ＸＹテーブル３４を
駆動するＸ軸モータ３４ａ、Ｙ軸モータ３４ｂ、θ軸モ
ータ３９、及び部品供給部３３の駆動軸（Ｚ軸）を駆動
するＺ軸モータ３３ａをそれぞれのドライバを介して駆
動するように構成されている。また、インデックスユニ
ット４１の回転速度はサイクルタイマー４７にて検出さ
れてメインコントローラ４５に入力され、また認識カメ
ラ３６の画像信号は画像処理部４８で処理されてメイン
コントローラ４５に入力されている。

【０００７】そして、メインコントローラ４５は、図１
０におけるＢ点のタイミング、即ち間欠回転するロータ
リヘッド部３１が停止後次に回転を開始するタイミン
グ、すなわち吸着ノズルユニット３５が次のステーショ
ンに向けて移動を開始するタイミングで、次のステーシ
ョンで停止するまでに必要とするＸＹ軸、Ｚ軸の移動時
間を考慮し、最大の移動時間を必要とする軸の移動時間
に合わせてメインモータ３２（Ｈ軸）を加減速制御する
ことで、ロス時間のない最適な実装タクトタイムを実現
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年は電子
部品の精細化が進んでおり、θ補正の精度を高くしない
と実装不良を生じる恐れが出てきている。その対策とし
て、例えば１／３０程度の減速比を持つハーモニックド
ライブなどの減速機をθ軸モータ３９とθ回転軸４０の
間に介装してθ軸の位置精度を高めることが考えられる
が、その場合θ補正に要する時間が３０倍長くなる一
方、そのθ補正を行えるのは吸着ノズルユニット３５が
θ回転ステーションＳＴ８に停止している間、すなわち
即ちロータリヘッド部３１の間欠回転が停止している間
だけであるため、ロータリヘッド部３１の停止時間を長
くする必要があって実装タクトを著しく低下させるとい
う問題がある。

【０００９】そこで、吸着ノズルユニット３５毎にθ軸
モータを配設するとともに減速機を介して吸着ノズルの
θ回転を行うようにし、電子部品を認識した後、直ぐに
θ軸モータを回転させてθ補正を行うことにより、吸着
ノズルユニット３５が画像認識ステーションＳＴ７から
装着ステーションＳＴ１０に到達するまでの間にθ補正
を行えばよいようにすることが考えられる。

【００１０】ところが、その場合でも上記のように吸着
ステーションＳＴ５でのＺ軸の移動時間や装着ステーシ
ョンＳＴ１０でのＸＹ軸の移動時間に応じて間欠回転毎
に可変制御されるロータリヘッド部３１の回転速度で吸
着ノズルユニット３５が装着ステーションＳＴ１０に到
達するまでにθ補正が常に完了しているとは限らないた
め、θ補正が完了しない場合には、その吸着ノズルユニ
ット３５が装着ステーションＳＴ１０の一つ手前のステ
ーションＳＴ９から装着ステーションＳＴ１０に移動す
る間のロータリヘッド部３１の回転速度を制御すること
によってθ補正が完了するようにする必要がある。しか
しながら、電子部品の実装順序は予めプログラムされて
いても、電子部品の吸着ミスや認識エラー等で必ずしも
プログラム通りの順序では実装されないため、上記ステ
ーションＳＴ９から装着ステーションＳＴ１０に回転す
る間の各吸着ノズルユニット３５の移動速度を予め演算
しておくことはできず、そのためどのような場合でもθ
補正が十分に完了するようにロータリヘッド部３１の回
転速度を制御すると実装タクトタイムのロスが大きくな
り、著しく生産性が低下するという問題がある。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、精細
な電子部品を高い信頼性で実装することができるととも
に、実装タクトタイムのロスがなく、最短時間の実装を
実現できる電子部品実装方法及び実装機を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品実装方
法は、吸着ステーションで吸着ノズルにて電子部品を吸
着して装着ステーションに向けて間欠移動し、その途中
の認識ステーションで吸着した電子部品の姿勢を認識
し、その認識結果に基づいて部品を装着姿勢に回転さ
せ、装着ステーションで装着位置に位置決めされた基板
上に部品を装着する電子部品実装方法において、認識ス
テーションで電子部品の吸着姿勢を認識した後各吸着ノ
ズルに減速機を介して結合されたθ軸モータにて吸着ノ
ズルの移動中に吸着ノズルを回転させ、装着ステーショ
ンの１つ手前のステーションから移動を開始する時点で
装着姿勢になるまでの残回転時間を求め、その残回転時
間を参照して吸着ノズルの間欠回転速度を制御するもの
であり、減速機を介して吸着ノズルをθ回転して電子部
品の姿勢を補正するので高精度にθ位置決めができて精
細な電子部品であっても高い信頼性で実装することがで
き、しかも減速機を介することによって低速回転して補
正回転に必要な時間が長くなっても認識した後装着まで
の時間にあまり無理なく収まるとともに、１つ手前のス
テーションからは補正に必要な残回転時間を参照して個
々に間欠回転速度が制御されるので、実装タクトタイム
のロスがなく、最短時間の実装を実現できる。

【００１３】また、本発明の電子部品実装機は、所定位
置で電子部品を吸着して移動し所定位置で基板上に装着
する複数の吸着ノズルの移動及び電子部品の吸着、装着
のタイミングを制御するヘッド軸ドライバと、電子部品
を吸着位置に位置決めする部品供給軸ドライバと、基板
を保持して装着位置に位置決めするＸＹテーブルを制御
するＸＹ軸ドライバと、各吸着ノズル毎に設けられると
ともに減速機を介して吸着ノズルに結合されたθ軸モー
タを制御して吸着した電子部品を所定の装着角度に回転
させる複数のθ軸ドライバと、これら各軸のドライバを
制御するメインコントローラを備えた電子部品実装機に
おいて、各吸着ノズルに設けられたθ軸ドライバから所
定のタイミングでメインコントローラにθ軸の残移動量
に基づく残移動時間を通信し、メインコントローラはそ
のθ軸ドライバの残移動時間を参照して吸着ノズルの移
動制御を行うように構成したものであり、θ軸ドライバ
とメインコントローラの間を通信で制御しながら上記方
法を実行してその効果を奏することができる。

【００１４】また、本発明のＮＣ装置は、メインコント
ローラにて制御されて複数の位置状態間を連動して移動
する複数の軸の各軸を、メインコントローラとの間で通
信にて制御される各軸のドライバにてその移動中にＮＣ
制御にて所要位置に位置決め制御するように構成し、か
つ位置決め動作中の任意の軸が特定の位置状態に到達し
た時点でメインコントローラからその軸のドライバに対
して位置決め残時間の読み込みコマンドを出力し、その
ドライバはコマンド受信時から位置決め完了までの所要
時間を算出して残位置決め時間としてメインコントロー
ラへ返信し、メインコントローラは残位置決め時間を参
照して各軸の移動速度を制御するように構成したもので
あり、複数の位置状態間を連動して移動する複数軸の位
置決め制御において上記と同様の効果を奏することがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品実装機の
一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

【００１６】電子部品実装機の制御ブロック図を示す図
１において、１はメインコントローラで、ＮＣ制御部
２、通信制御部３、画像処理部４が接続されている。Ｎ
Ｃ制御部２には、ＸＹテーブル駆動用のＸ軸モータ５及
びＹ軸モータ６を駆動制御するＸ軸・Ｙ軸ドライバ７、
部品供給部の駆動軸を駆動するＺ軸モータ８を駆動制御
するＺ軸ドライバ９、さらにメインモータ１０を駆動制
御するＨ軸ドライバ１１が接続されている。画像処理部
４には、電子部品の吸着位置を画像認識するための認識
カメラ１２が接続されている。

【００１７】メインモータ１０は減速機を介してインデ
ックスユニット１３を駆動し、インデックスユニット１
３の動作はサイクルタイマ１４によりメインコントロー
ラ１へＩ／Ｏ情報として通知される。

【００１８】各吸着ノズルユニット毎にθ軸モータが設
けられ、そのθ軸モータ群１５（θ１軸モータ〜θ１０
軸モータ）はθ軸ドライバ１６で制御される。θ軸ドラ
イバ１６は、各θ軸のドライバと、位置決め制御を行う
ＮＣ制御部と、通信制御部と、通信制御部よりのコマン
ドに対する処理や各種演算を行うＣＰＵ部を独立して備
えている。

【００１９】θ軸ドライバ１６はインデックスユニット
１３上に配置され、インデックスユニット１３の円周方
向に配置された吸着ノズルユニットの回転と同期して回
転する回転部に配置されるため、ロータリコネクタ１７
を介して通信制御部３と接続され、互いにシリアル通信
を行ってメインコントローラ１との間で相互に情報が伝
達される。

【００２０】図２に電子部品の吸着から装着までの一連
の動作を説明する平面図を示す。電子部品は部品供給部
１８にセットされ、メインモータ１０により駆動される
ロータリヘッド部２０の円周状に配置された吸着ノズル
ユニット１９にて吸着ステーションＳＴ５で吸着され、
Ａ矢印方向に順次回転し、その途中で画像認識ステーシ
ョンＳＴ７で認識カメラ１２で吸着した電子部品を画像
認識し、画像処理部４で吸着姿勢と吸着ずれ量を算出し
てメインコントローラ１に情報を伝達する。

【００２１】吸着ノズルユニット１９においては、図３
に示すように、θ軸モータ群１５の各θｎ軸モータ（θ
１軸モータ〜θ１０軸モータ）と吸着ノズル２１がハー
モニックドライブ（減速比１／３０）などの減速機２２
を介して結合されており、吸着ノズルユニット１９が画
像認識ステーションＳＴ７から移動した後、装着ステー
ションＳＴ１０に到達するまでの間吸着ノズル２１のθ
回転を行うことができるとともに、減速機２２を介する
ことによって吸着ノズル２１を高精度にθ回転できるよ
うに構成されている。

【００２２】その後、電子部品の吸着補正回転が完了し
た後、装着ステーションＳＴ１０でＸＹテーブル２３上
に固定されて位置決めされた基板２４上に装着される。
以上の動作が、予め設定された実装プログラムに基づい
て順次実行される。

【００２３】次に、上記吸着ノズルユニット１９におけ
る各θ軸モータによるθ補正回転動作について、図４を
参照して詳細に説明する。吸着ノズルユニット１９にお
いて各θ軸モータによるθ補正回転を継続している状態
またはθ補正回転が終了している状態で、吸着ノズルユ
ニット１９が装着ステーションＳＴ１０の１つ手前のス
テーションＳＴ９から装着ステーションＳＴ１０に向け
て移動を開始する時点、即ち図１０のＢタイミングに、
メインコントローラ１は次に実装する電子部品を保持し
ているステーションＳＴ９に位置する吸着ノズルユニッ
ト１９の番号から該当するθｎ軸を判別し、θ軸ドライ
バ１６に対してθｎ軸の残移動時間の読み込みコマンド
を発行する。コマンドを受信したθ軸ドライバ１６はθ
ｎ軸の残移動時間ｔを演算し、結果をコマンドで返信す
る。残移動時間ｔを得たメインコントローラ１は、次の
実装動作におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置決め時間と残
移動時間ｔを対比し、一番位置決めに時間を要する軸の
位置決め時間に合わせてＨ軸（メインモータ駆動軸）の
加減速制御を実行する。以上の動作により、吸着ノズル
ユニット１９が装着ステーションＳＴ１０に到達するま
でにθ補正回転が完了する。

【００２４】本実施形態によれば、吸着ノズルユニット
１９に吸着ノズル２１をθ補正回転するθ軸モータ１５
を設けているので、吸着した電子部品をθ回転させる時
間を電子部品の実装タクトタイム以上に割りつけること
が可能となり、また減速機２２を介装しているので高精
度のθ回転補正を行うことができ、また所定のタイミン
グ、例えば装着ステーションＳＴ１０の手前のステーシ
ョンＳＴ９から移動を開始する時点にθ軸ドライバ１６
とメインコントローラ１間で通信により残移動量に対す
る残移動時間を読み出してそれに対応してＨ軸（メイン
モータ駆動軸）の加減速制御を行うことにより、電子部
品の吸着ミスや認識エラー等で予めプログラムされた電
子部品の実装順序が変更された場合でも、装着ステーシ
ョンＳＴ１０に到達した時点でθ回転補正は確実に完了
しており、θ回転補正の完了を確保するために、Ｈ軸の
回転速度を過大に遅く設定する必要がなく、実装タクト
タイムのロス無く、短時間での実装を実現することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の電子部品実装方法によれば、以
上のように認識ステーションで電子部品の吸着姿勢を認
識した後各吸着ノズルに減速機を介して結合されたθ軸
モータにて吸着ノズルの移動中に吸着ノズルを回転さ
せ、装着ステーションの１つ手前のステーションから移
動を開始する時点で装着姿勢になるまでの残回転時間を
求め、その残回転時間に応じて吸着ノズル間欠回転速度
を制御するので、減速機を介して吸着ノズルをθ回転し
て電子部品の姿勢を補正するので高精度にθ位置決めが
できて精細な電子部品であっても高い信頼性で実装する
ことができ、しかも減速機を介することによって低速回
転して補正回転に必要な時間が長くなっても認識した後
装着までの時間にあまり無理なく収まるとともに、１つ
手前のステーションからは補正に必要な残回転時間に応
じて個々に間欠回転速度が制御されるので、実装タクト
タイムのロスがなく、最短時間の実装を実現できる。

【００２６】また、本発明の電子部品実装機によれば、
ヘッド軸ドライバと、部品供給軸ドライバと、ＸＹ軸ド
ライバと、各吸着ノズル毎に設けられた複数のθ軸ドラ
イバと、これら各軸のドライバを制御するメインコント
ローラを備えた電子部品実装機において、各吸着ノズル
に設けられたθ軸ドライバから所定のタイミングでメイ
ンコントローラにθ軸の残移動量に基づく残移動時間を
通信し、メインコントローラはそのθ軸ドライバの残移
動時間に応じて吸着ノズルの移動制御を行うように構成
したので、θ軸ドライバとメインコントローラの間を通
信で制御しながら上記方法を実行してその効果を奏する
ことができる。

【００２７】また、本発明のＮＣ装置によれば、同様の
構成にて複数の位置状態間を連動して動作する複数軸の
位置決め制御において上記と同様の効果を奏することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品実装機の一実施形態の制御ブ
ロック図である。

【図２】同実施形態における部品吸着から実装までの概
要を示す平面図である。

【図３】同実施形態における吸着ノズルユニットの概略
構成図である。

【図４】同実施形態におけるθ補正と各軸の位置決め動
作を協調させて制御処理を行うフローチャートである。

【図５】電子部品実装機の全体概略斜視図である。

【図６】従来例における部品吸着から実装までの概要を
示す平面図である。

【図７】従来例におけるθ回転手段の概略構成図であ
る。

【図８】電子部品実装機のメイン駆動部の構成を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図９】従来例の電子部品実装機における制御ブロック
図である。

【図１０】従来例における吸着・装着連続動作のタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１ メインコントローラ ７ Ｘ軸・Ｙ軸トライバ（ＸＹ軸ドライバ） ９ Ｚ軸ドライバ（部品供給軸ドライバ） １１ Ｈ軸ドライバ（ヘッド軸ドライバ） １５ θ軸モータ群 １６ θ軸ドライバ １８ 部品供給部 １９ 吸着ノズルユニット ２１ 吸着ノズル ２２ 減速機 ２４ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 禎之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 DD02 DD03 DD06 EE24 FF03 FF31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ステーションで吸着ノズルにて電子
   部品を吸着して装着ステーションに向けて間欠移動し、
   その途中の認識ステーションで吸着した電子部品の姿勢
   を認識し、その認識結果に基づいて部品を装着姿勢に回
   転させ、装着ステーションで装着位置に位置決めされた
   基板上に部品を装着する電子部品実装方法において、認
   識ステーションで電子部品の吸着姿勢を認識した後各吸
   着ノズルに減速機を介して結合されたθ軸モータにて吸
   着ノズルの移動中に吸着ノズルを回転させ、装着ステー
   ションの１つ手前のステーションから移動を開始する時
   点で装着姿勢になるまでの残回転時間を求め、その残回
   転時間を参照して吸着ノズルの間欠回転速度を制御する
   ことを特徴とする電子部品実装方法。
2. 【請求項２】 所定位置で電子部品を吸着して移動し所
   定位置で基板上に装着する複数の吸着ノズルの移動及び
   電子部品の吸着、装着のタイミングを制御するヘッド軸
   ドライバと、電子部品を吸着位置に位置決めする部品供
   給軸ドライバと、基板を保持して装着位置に位置決めす
   るＸＹテーブルを制御するＸＹ軸ドライバと、各吸着ノ
   ズル毎に設けられるとともに減速機を介して吸着ノズル
   に結合されたθ軸モータを制御して吸着した電子部品を
   所定の装着角度に回転させる複数のθ軸ドライバと、こ
   れら各軸のドライバを制御するメインコントローラを備
   えた電子部品実装機において、各吸着ノズルに設けられ
   たθ軸ドライバから所定のタイミングでメインコントロ
   ーラにθ軸の残移動量に基づく残移動時間を通信し、メ
   インコントローラはそのθ軸ドライバの残移動時間を参
   照して吸着ノズルの移動制御を行うように構成したこと
   を特徴とする電子部品実装機。
3. 【請求項３】 メインコントローラにて制御されて複数
   の位置状態間を連動して移動する複数の軸の各軸を、メ
   インコントローラとの間で通信にて制御される各軸のド
   ライバにてその移動中にＮＣ制御にて所要位置に位置決
   め制御するように構成し、かつ位置決め動作中の任意の
   軸が特定の位置状態に到達した時点でメインコントロー
   ラからその軸のドライバに対して位置決め残時間の読み
   込みコマンドを出力し、そのドライバはコマンド受信時
   から位置決め完了までの所要時間を算出して残位置決め
   時間としてメインコントローラへ返信し、メインコント
   ローラは残位置決め時間を参照して各軸の移動速度を制
   御するように構成したことを特徴とするＮＣ装置。