JP2008140860A

JP2008140860A - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JP2008140860A
Application number: JP2006323748A
Authority: JP
Inventors: Seiji Onishi; 聖司大西; Kenichi Hayashi; 憲一林; Masaharu Yoshida; 正晴吉田; Tsutomu Matsuyoshi; 勉松芳
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】極力測定時間をかけずにプリント基板の反りに対応して電子部品を装着する電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】プリント基板Ｐの位置決め動作が終了すると、ＣＰＵはＸ軸モータ及びＹ軸モータを制御して装着ヘッド、及び検出装置を移動させる。この場合、ＣＰＵはＲＡＭに格納されたプリント基板Ｐの反りが最も激しい位置である検出位置上方に検出装置が移動するよう制御する。そして、プリント基板Ｐの高さレベルを検出し、ＲＡＭに検出値を格納させた後、ＣＰＵは前記検出値がＲＡＭに格納された許容範囲内に入るか否かを判断し、範囲内であると判断した場合には、ＲＡＭに格納されたその他の位置の高さレベルを検出することなく、前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品装着装置は、例えば、特許文献１などに開示されている。一般に、極小電子部品においては、装着動作の際にプリント基板の反りによって、装着されずに持ち帰りや、電子部品の割れや半田の飛散が発生することがある。このため、レーザ変位計などの基板の高さレベルの検出装置を用いて、この検出結果に基づいて、装着の際に吸着ノズルの下降制御を行っている。
特開２００６−２８６７０７号公報

しかし、測定点数を多くすれば、プリント基板の反りにきめ細かく対応できるが、測定点数の数だけ測定時間が掛かる。

そこで、本発明は極力測定時間をかけずにプリント基板の反りに対応できるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の１つの所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルが所定範囲内にあると前記判断装置により判断された場合にはその他の位置の高さレベルを検出することなく前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする。

また第２の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の複数の所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された各高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルの全てが所定範囲内にあると前記判断装置により判断された場合にはその他の位置の高さレベルを検出することなく前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする。

第３の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の１つの所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルが所定範囲内にないと前記判断装置により判断された場合には検出すべきその他の位置の高さレベルを検出した検出結果に基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする。

第４の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の複数の所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された各高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された各高さレベルの1つでも所定範囲内にないと前記判断装置により判断された場合には検出すべきその他の位置の高さレベルを検出した検出結果に基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする。

本発明は、プリント基板への電子部品の装着動作の際に、プリント基板の反りによって、装着されずに持ち帰りや、電子部品の割れや半田の飛散が発生することが防止でき、しかも極力測定時間をかけずにプリント基板の反りに対応することができる。

以下図に基づき、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置について、実施の形態を説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向する部品供給ユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流側装置より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決め固定された該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８Ａ、８ＢはＸ方向に長い一対のビームであり、夫々Ｙ軸モータ９の駆動によりネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。

各ビーム８Ａ、８Ｂにはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸モータ１２によりガイド(図示せず)に沿って移動する装着ヘッド７Ａ、７Ｂが夫々設けられている。各装着ヘッド７Ａ又は７Ｂには２本の吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ又は１７Ｃ、１７Ｄを上下動させるための上下軸モータ１３が２個搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸モータ１４が２個搭載されている。したがって、２個の装着ヘッド７Ａ、７Ｂの各吸着ノズルはＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１６は部品認識カメラで、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄに吸着保持された電子部品を撮像する。１８は前記装着ヘッド７Ａ、７Ｂに設けられたレーザ変位計などの検出装置で、前記位置決め部で位置決めされたプリント基板Ｐの高さレベルを検出する。

次に、図２の制御ブロック図において、電子部品装着装置１の各要素はＣＰＵ３０が統括制御しており、この制御に係るプログラムを格納するＲＯＭ３１及び各種データを格納するＲＡＭ３２がバスライン３３を介して接続されている。また、ＣＰＵ３０には操作画面等を表示するモニタ３４及び該モニタ３４の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ３５がインターフェース３６を介して接続されている。また、前記Ｙ軸モータ９等が駆動回路３８、インターフェース３６を介して前記ＣＰＵ３０に接続されている。

前記ＲＡＭ３２には、部品装着に係るプリント基板Ｐの種類毎に装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板Ｐ内での各電子部品の装着座標のＸ方向、Ｙ方向及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が格納されている。また前記ＲＡＭ３２には、前記各部品供給ユニット３の部品供給ユニット配置番号に対応した各電子部品の種類の情報、即ち部品配置データが格納されており、更にはこの部品ＩＤ毎に電子部品のＸ方向、Ｙ方向の長さ、厚さ情報及び使用吸着ノズルのノズルＩＤ等に関する部品ライブラリデータが格納されている。また、前記プリント基板Ｐの反りによるプリント基板Ｐの位置によって高さレベルが区々であるが、後述するが、その中で反りが最も激しい位置を作業者が指定して設定された検出位置が格納されているばかりか、この検出位置における基板の高さレベルが許容範囲内にない場合に、その他の位置の高さレベルを検出するための複数の検出位置がプリント基板Ｐの種類毎に格納されている（基板ＩＤ「００１」の検出位置を示す図３参照）。

３７はインターフェース３６を介して前記ＣＰＵ３０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１６により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置３７にて行われ、ＣＰＵ３０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ３０は部品認識カメラ１６により撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置３７に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置３７から受取るものである。

次に、前記プリント基板の反りが最も激しい位置をプリント基板Ｐの種類毎に検出位置として指定して設定する動作について、図４に基づき説明する。先ず、作業者はモニタ３４に表示されたタッチパネルスイッチ３５を押圧操作して、図４に示すような基板ＩＤが「００１」のプリント基板Ｐに対応する設定画面を表示させる。

そして、作業者は前記プリント基板Ｐの反りが最も激しい位置がわかるので、Ｘ座標指定スイッチ部４０を押圧操作して、所定の原点からのそのＸ座標をテンキースイッチ部４２を押圧操作して入力し、次いでＹ座標指定スイッチ部４１を押圧操作して、所定の原点からのそのＹ座標をテンキースイッチ部４２を押圧操作して入力する。この入力後に、ＳＥＴスイッチ部４３を押圧操作すると、ＣＰＵ３０は基板高さレベルの検出位置として前記入力されたＸ及びＹ座標をＲＡＭ３２に格納させる。このようにして、基板ＩＤが「００１」のプリント基板Ｐに対応すする検出位置が設定されることとなるが、同様に他の種類のプリント基板Ｐについても検出位置を設定することができる。

以上の構成により、以下図５に示すフローチャートに基づき説明する。先ず、プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて供給コンベア４上に存在すると、供給コンベア４上のプリント基板Ｐを位置決め部５へ移動させる。

このとき、基板搬送方向における基準としての位置規制装置の位置決めピン（図示せず）に当該プリント基板Ｐが係止して停止することとなる。そして、Ｚクランプ機構（図示せず）が作動して、プリント基板Ｐの高さ方向のレベルを一定として、プリント基板Ｐの上下方向の位置決めをすることができると共に３次元方向の位置決めをして固定することができる。

更に、バックアップベース（図示せず）の複数の凹溝に生産すべきプリント基板Ｐに必要なバックアップピンが挿入されており、該バックアップベースの上昇により、このバックアップピンがプリント基板Ｐの裏面に当接し、該基板Ｐを水平に保持するように押し上げ支持する。

このようにして、プリント基板Ｐの位置決め動作が終了するが、この位置決めされたことがＣＰＵ３０により判断されると、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ９を制御して装着ヘッド７Ａ又は７Ｂ、及び検出装置１８を移動させる。この場合、ＣＰＵ３０はＲＡＭ３２に格納された前記プリント基板Ｐの反りが最も激しい位置である検出位置上方に検出装置１８が移動するよう制御する。

そして、検出装置１８が前記位置決め部５で位置決めされたプリント基板Ｐの高さレベルを検出し、前記ＣＰＵ３０はＲＡＭ３２に検出値を格納させる。その後、ＣＰＵ３０は前記検出値がＲＡＭ３２に格納された許容範囲内に入るか否かを判断し、範囲内であると判断した場合には、ＲＡＭ３２に格納されたその他の複数の位置の高さレベルを検出することなく、前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御する。

従って、位置決め部５に搬送されたプリント基板Ｐ上にＲＡＭ３２に格納された装着データ、即ちプリント基板Ｐ上の装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及びＦＤＲ番号（各部品供給ユニット３の配置番号）等が指定された装着データに従い、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７の何れかが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出すこととなる。

即ち、電子部品の部品種に対応したものが装着ヘッド７Ａの吸着ノズル１７Ａであれば、当該吸着ノズル１７Ａが初めに装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、前述したように、Ｙ方向はＹ軸モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８Ａが移動し、Ｘ方向はＸ軸モータ１２が駆動して装着ヘッド７Ａが移動し、既に所定の供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸モータ１３が駆動して前記ノズル１７Ａが下降して電子部品を吸着して取出し、吸着ノズル１７Ｂは次に装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動して電子部品を吸着して取出す。

更に、部品認識カメラ１６上方に吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが移動して、吸着保持された各電子部品を撮像し、認識処理装置３７で認識処理し、その結果に基づき、再びビーム８Ａ及び装着ヘッド７Ａを移動させ、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが装着データの装着座標に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。

このようにして、次々に電子部品を装着して、全ての電子部品がプリント基板Ｐ上に装着されると、位置決め部５から排出コンベア６にプリント基板Ｐが搬送される。

また、前記位置決め部５で位置決めされたプリント基板Ｐの高さレベルを検出し、ＲＡＭ３２に格納された前記検出値が前記許容範囲内に入るか否かが判断された場合に、範囲外であるとＣＰＵ３０が判断した場合には、前記プリント基板上に電子部品を装着する前に、ＲＡＭ３２に格納されたその他の複数の位置の高さレベルを検出するように制御する。

即ち、初めに図３に示すような基板ＩＤ「００１」の検出位置データに従い、検出順序の最初であるステップ番号０００１のＸ座標及びＹ座標上に検出装置１８が位置するように、ＣＰＵ３０はＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ９を制御して移動させた後、検出装置１８が検出してその検出値をＲＡＭ３２に格納する。そして、以下同様に、ステップ番号０００２のＸ座標及びＹ座標上に検出装置１８が位置するように検出装置１８を移動させて検出しては格納し、以下同様にステップ番号Ｎまで繰り返す。

そして、この検出動作の後に、ＲＡＭ３２に格納された装着データに従い、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７の何れかが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出し、部品認識カメラ１６上方に例えば、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが移動して、吸着保持された各電子部品を撮像し、認識処理装置３７で認識処理し、その結果に基づき、再びビーム８Ａ及び装着ヘッド７Ａを移動させ、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが装着データの装着座標に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。

この場合、前記吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂは各θ軸モータ１４により回転し、上位下軸モータ１３により下降して、電子部品を吸着取出しをしたり、プリント基板Ｐ上に電子部品を装着するものであるが、前記電子部品の装着位置に対応する前記プリント基板Ｐの高さレベルの各検出結果に基づいて（検出値に従い）、ＣＰＵ３０は前記吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂの下降制御を行う。即ち、上方に反っている場合には下降量を減らし、逆に下方に反っている場合には下降量を増やす。

以上のように、従来極小電子部品においては、装着動作の際にプリント基板の反りによって、装着されずに持ち帰りや、電子部品の割れや半田の飛散が発生することがあったが、プリント基板の高さレベルの検出装置による検出結果に基づいて、装着の際に吸着ノズルの下降制御を行うに際して、極力測定時間をかけずにプリント基板の反りに対応できるようにすることができる。

なお、第１の実施形態によれば、前記プリント基板Ｐの反りによるプリント基板Ｐの位置によって高さレベルが区々であるが、その中で反りが最も激しい位置を指定して検出位置をＲＡＭ３２に格納するようにして、この検出位置における基板の高さレベルが許容範囲内にある場合又はない場合の制御を行うようにしたが、第２の実施形態として、検出値を１つではなく、反りが激しい位置を複数（例えば、２つ或いはそれ以上）指定して検出して格納し、これらの検出位置における基板の高さレベルが前述したような許容範囲内にある場合又はない場合の制御を行うようにしてもよい。このように、制御することにより、極力測定時間をかけずにプリント基板の反りに対応することができる。

また、前記検出装置１８により検出された各高さレベルの1つでも所定範囲内にないと判断された場合には検出すべきその他の位置の高さレベルを検出し、その検出結果に基づいて前記プリント基板Ｐ上に電子部品を装着するように前記吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄを制御するようにしたから、プリント基板Ｐの反りの発生に一層適切に対応することができる。

また、第１及び第２の実施形態ともに、プリント基板の反りが激しい検出位置における基板の高さレベルが許容範囲内にない場合において、その他の検出位置に係る検出結果に基づいて電子部品装着の際に前記吸着ノズルの下降制御を行うが、反りが激しい検出位置の検出結果を使用してもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品自動装着装置の平面図である。制御ブロック図である。基板ＩＤ「００１」の検出座標データを示す図である。基板ＩＤ「００１」の検出位置を設定する画面を示す図である。フローチャートを示す図である。

符号の説明

１電子部品装着装置
５位置決め部
７Ａ、７Ｂ装着ヘッド
１７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ吸着ノズル
１８検出装置
３０ＣＰＵ
３２ＲＡＭ
３４モニタ
３５タッチパネルスイッチ
Ｐプリント基板

Claims

電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の１つの所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルが所定範囲内にあると前記判断装置により判断された場合にはその他の位置の高さレベルを検出することなく前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする電子部品装着装置。
電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の複数の所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された各高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルの全てが所定範囲内にあると前記判断装置により判断された場合にはその他の位置の高さレベルを検出することなく前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする電子部品装着装置。
電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の１つの所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された高さレベルが所定範囲内にないと前記判断装置により判断された場合には検出すべきその他の位置の高さレベルを検出した検出結果に基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする電子部品装着装置。
電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記電子部品を装着する前に位置決めされた前記プリント基板の複数の所定位置における高さレベルを検出する検出装置と、この検出装置により検出された各高さレベルが所定範囲以内にあるか否かを判断する判断装置と、前記検出装置により検出された各高さレベルの1つでも所定範囲内にないと前記判断装置により判断された場合には検出すべきその他の位置の高さレベルを検出した検出結果に基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着するように前記吸着ノズルを制御することを特徴とする電子部品装着装置。