JP2006229244A - Automatic mounting apparatus for electronic component - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an electronic component automatic mounting apparatus that takes out a desired electronic component from a component supply unit in a predetermined order with an extraction nozzle and mounts the electronic component on a printed board.
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。 This kind of electronic component automatic mounting apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-192824.
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。 According to this prior art, the data storing the component type and mounting position for each mounting order is stored in the storage device in the electronic component mounting apparatus, and the electronic component taken out to the extraction nozzle is stored in the XY table based on the data. It moves and is attached at the position shown in the data.
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。
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。 However, in the prior art, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, when the component is mounted after the component is mounted, the height position of the board itself is changed, so the thickness of each component is changed. The amount of descent cannot be controlled depending on the data.
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。 Further, depending on the substrate, the height position may not be constant due to upward warping (in a state where the central portion is high).
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。 In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to reliably mount a component even if the height position at which the component is to be mounted is not constant.
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。 Therefore, according to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic component automatic mounting apparatus in which a desired electronic component is taken out from a component supply unit in a predetermined order by a take-out nozzle and is mounted on a printed board. Storage means for storing horizontal position information on the top, information on the height position of the top surface of the electronic component already mounted on the printed circuit board on which the electronic component is mounted, and information on the thickness of the component of the electronic component, and an extraction nozzle Relative position changing means for changing the relative position of the printed circuit board, horizontal position information on the printed circuit board on which the electronic component stored in the storage means is mounted, mounted on the printed circuit board on which the electronic component is already mounted The horizontal direction and height direction of the take-out nozzle and the printed circuit board based on the information on the height position of the upper surface of the electronic component and the information on the thickness of the electronic component To change the relative positions of which characterized in that a control means for controlling so as to mount the component on a printed board.
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。 According to the electronic component automatic mounting apparatus of the first invention, the horizontal position information to be mounted on the printed circuit board specified for each mounting order and stored in the storage means and the upper surface of the electronic component already mounted on the printed circuit board. Since the change of the relative position between the nozzle and the printed circuit board is controlled based on the height position information, the electronic component is mounted on the upper surface of the electronic component already mounted on the printed circuit board. Even when the height position is not constant, it is possible to reliably mount the component using the information on the height position to be mounted stored in the storage means.
以下本発明の一実施形態を図に基づき詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
2 and 3,
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。
I is a suction station that is a stop position of the
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。
The position where the
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。
The next stop position next to the angle correction station III is the mounting station IV, and the
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。
Next, a mechanism for raising and lowering the
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。
The projecting
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。
Since the
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。
A
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。
A
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。
The
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。
The lower limit position of the swing of the
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。
The rotation of the
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。
In the suction station I, the
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。
Further, the suction nozzle 14 is always urged by a compression spring (not shown) in a downward direction with respect to the mounting head, and the nozzle 14 abuts against the
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。 Next, the control block of the electronic component automatic mounting apparatus will be described with reference to FIG.
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。
The mounting data shown in FIGS. 7 and 8 is stored in the
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。
The numbers in the control commands (indicated by the column C in FIG. 8) are the numbers assigned to each block by dividing the step into a plurality of blocks. The block is assigned between, for example, steps M3 and M4 in FIG. It is divided by the line that is drawn. The data in FIG. 8 is for one
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 10, the
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。
For this reason, the height data of the mounting surface at the position where the
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。
This H data is set so that the height of the standard board top surface is 0. However, in the case of the step of mounting at the standard height as shown in FIG. The data is input only when the height is not. Alternatively, even if it is a standard case, 0 may be input. In this case, 0 may be automatically given from the beginning, and the height may be changed only for the step to be changed. The
以上のような構成により以下動作について説明する。 The operation will be described below with the above configuration.
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。 Automatic operation of the electronic component automatic mounting apparatus is performed by operating an operation unit (not shown).
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。
The
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。
Next, after the suction nozzle 14 picks up the
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。
Next, due to the subsequent intermittent rotation of the rotary table 13, the position recognition of the
該装着動作について説明する。 The mounting operation will be described.
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。
While the mounting
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。
As a result, at the next mounting station IV, the up-and-down
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。
Also, if you set the stroke data to be lowered instead of the component thickness data for each component type, you can change the pressure when you want to change the pressure due to the difference in size or material of the
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。
In the present embodiment, the mounting data is set as shown in FIG. 8, but when the area A portion of the
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。 In addition, since the mounting order is divided into blocks, the area A shown in FIG. 14 is one component, and even when another component is mounted on the area A, the component having the size of the area A is mounted. Control can be performed by mounting in one of the steps of the data P2.
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。
In this embodiment, the stroke of the mounting
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。 Further, in this embodiment, the electronic component automatic mounting apparatus for mounting the electronic component on the printed board has been described. However, before temporarily mounting the electronic component to temporarily fix the electronic component on the printed board, the adhesive is attached to the substrate. Also in the adhesive application device that applies and discharges by the application nozzle that moves up and down, H data similar to that of FIG. 8 or FIG. 11 and FIG. 12 is provided, and the descending amount of the application nozzle with respect to the printed circuit board is made uneven. You may control to change together.
2 Y軸モータ(相対位置変更手段)
4 X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)
30 CPU(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)
2 Y-axis motor (relative position changing means)
4 X-axis motor (relative position changing means)
5 Chip-shaped
30 CPU (control means)
31 RAM (storage means)
115 Stroke motor (relative position changing means)
Claims (1)
In an electronic component automatic mounting apparatus that takes out a desired electronic component from a component supply unit in a predetermined order with a pickup nozzle and mounts the electronic component on a printed circuit board, horizontal position information on the printed circuit board on which the electronic component is mounted for each mounting order, the electronic The storage means for storing the information on the height position of the top surface of the electronic component already mounted on the printed circuit board on which the component is mounted and the information on the component thickness of the electronic component, and the relative position of the takeout nozzle and the printed circuit board are changed. Relative position changing means, and horizontal position information on the printed circuit board on which the electronic component is stored, stored on the storage means, on the upper surface of the electronic component already mounted on the printed circuit board on which the electronic component is mounted Based on the information on the height position and the information on the thickness of the electronic component, the relative position in the horizontal direction and the height direction of the take-out nozzle and the printed circuit board is changed. Automatic electronic part mounting apparatus characterized by comprising a control means for controlling so as to mount the component on a printed board.
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