JP2502956B2 - チップマウンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチップマウンタ、特にプ
リント基板上の所定の搭載位置に、取得工程において供
給位置から取得した所定部品を該所定部品のセンタリン
グ工程を経て搭載工程において搭載するチップマウンタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリント基板にＩＣ、ＣＲ、
その他の部品を自動的に搭載するチップマウンタが知ら
れている。チップマウンタでは、チップマウンタヘッド
によりプリント基板に搭載すべき部品を吸着し、メカセ
ンタリング、あるいはタッチレスセンタリング（ＴＬ
Ｃ）により部品の姿勢を制御した後、ＸＹロボットによ
りチップマウンタヘッドをプリント基板上の所定位置に
移動、搭載する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】チップマウンタの制御
においては、搭載タクト（クロック）と搭載精度は排他
的な関係にある。つまりタクトを速くすれば位置決めが
未完了のため、精度が出ず、逆に位置決め完了を待ち合
せすれば時間がかかり、タクトが遅くなる。これは指令
パルスに対し偏差をフィードバックするクローズドルー
プにおいて質量を有する物体の慣性運動を停止するのに
即時停止が不可能である理由と等価である。

【０００４】ところが従来では、搭載タクトと精度の妥
協点を決めるのみで、どのような部品、あるいはどのよ
うな搭載工程を実行しているかにかかわらず、同一の搭
載タクトおよび精度の条件で搭載を制御している。

【０００５】このように、従来のように、タクトと精度
の妥協点を決めるのみで、搭載する部品により精度を大
きく要するもの、逆に精度はそれ程必要としないがタク
トを速くすることを要するものの区別をせず吸着搭載す
ると、精度を要する部品の搭載精度が悪くなったり、精
度を要しないのにタクトが遅くなったりする結果を生じ
る。

【０００６】本発明の課題は、上記のように排他的関係
にある部品搭載速度および搭載精度を種々の作動条件に
応じて最適に制御できるチップマウンタを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、プリント基板上の所定の搭載
位置に、取得工程において供給位置から取得した所定部
品を、該所定部品のセンタリング工程の後、搭載工程に
おいて搭載するチップマウンタにおいて、実行しようと
する工程における部品のセンタリング方式、チップマウ
ンタヘッドの移動先、あるいは移動方向に応じて該工程
の要求精度を判定する手段と、判定された要求精度に応
じて該工程における移動の際のチップマウンタヘッドの
位置決め待ち時間、およびチップマウンタヘッドの移動
の速度ないし加速度を制御する手段を有する構成を採用
した。

【０００８】

【作用】以上の構成によれば、排他的な関係にある精度
に着目し、センタリング方式、チップマウンタヘッドの
移動先、あるいは移動方向に応じて、実行しようとする
工程の要求精度（したがって、それと排他的な関係にあ
る制御タクト）を判断し、精度を必要とする工程では精
度を優先し、一方、精度をそれ程必要としない工程では
タクトを優先した搭載制御を行なえる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。

【００１０】図１に本発明を採用したチップマウンタの
全体構造を示す。

【００１１】図において、符号１は基板搬送機、符号２
は部品（ＩＣチップなど）が実装されるプリント基板、
符号３はｘｙロボット、符号４は実装すべき電子部品の
供給装置である。符号５はチップマウンタヘッドがプリ
ント基板２に搭載しようとしている部品（ＩＣ）であ
る。

【００１２】符号６はチップマウンタヘッドの吸着ノズ
ルであるが、実際には、部品の大きさによりノズル６の
サイズが変更される。このサイズ変更は、不図示の所定
位置に配置された複数種類のノズルを、チップマウンタ
ヘッド１０の移動により着脱、交換することによって行
なう。また、ノズル６は、後述のＴＬＣ部７ほどのセン
タリング精度を必要としない場合の部品のセンタリング
に使用するためのメカセンタリング部を有する。メカセ
ンタリング部は、モータやソレノイドなどにより駆動さ
れるセンタリング爪からなる。

【００１３】符号７はチップマウンタヘッドが吸着した
画像データを取得するＴＬＣ部、符号８はＴＬＣ部７の
取得した画像データから、チップの中心位置、回転角度
などを認識する画像処理装置である。

【００１４】図２は、図１の装置の制御系の構造を示し
ている。図２において符号１１は、マイクロプロセッサ
などから構成された主制御部である。主制御部１１は、
以下のような構成部材と接続され、これらを制御するこ
とによりチップマウントを行なう。

【００１５】符号１２は後述のプログラムを格納したＲ
ＯＭ、符号１３は、主制御部１１のワークエリアとして
使用されるＲＡＭである。符号３、７、８は図１と同
様、ＸＹロボット、ＴＬＣ部および画像処理装置を示
す。

【００１６】符号１０は、チップマウンタヘッドで、部
品の吸着を行なう吸着部１７である。吸着部１７は、公
知のコンプレッサなどによる吸引機構により構成され
る。符号１６は、チップマウンタヘッド１０のメカセン
タリング部を示す。

【００１７】次に以上の構成における搭載制御の概要を
示す。本実施例では、Ａ１）チップマウンタヘッド１０
の位置決め待ち時間の制御、Ａ２）チップマウンタヘッ
ド１０のＺ軸方向の加速度制御、Ａ３）チップマウンタ
ヘッド１０のＺ軸の動作ストロークを、Ｂ１）部品のセ
ンタリング方式、Ｂ２）チップマウンタヘッド１０のノ
ズル６の種類またはサイズ（すなわち部品のサイズ）、
Ｂ３）チップマウンタヘッド１０のＸＹ方向に関する移
動先（電子部品供給装置４の吸着位置か、プリント基板
２か、ＴＬＣ部７か）、Ｂ４）チップマウンタヘッド１
０のＺ軸に関する動作（電子部品供給装置４からの吸着
か、あるいはプリント基板２への搭載か）、Ｂ５）その
際のチップマウンタヘッド１０のＺ軸の制御方向の各条
件に応じて最適制御する。

【００１８】すなわち、部品毎、あるいは作動工程ごと
に要求される精度（ないし、それと排他関係にある制御
タクト）に基づき、最適制御を行なう。

【００１９】ここで、上記条件（Ｂ１〜Ｂ５）により識
別される、要求精度につき、具体的に説明する。

【００２０】・センタリング方式（Ｂ１）がメカセンタ
リング部１６によるメカセンタリングであれば、この部
品に対する精度要求は小、ＴＬＣ部７によるタッチレス
センタリングの方式であれば精度要求は極大である。

【００２１】・ノズル種別（Ｂ２）が極小チップ部品用
又は、タッチレスセンタリング部品用であればこの部品
の精度要求は大である。

【００２２】・ＸＹ軸の動作の条件（Ｂ３）において
は、吸着か搭載かの２つのフェイズに大きく区別され
る。さらに、ＴＬＣ部７への移動フェイズと、ＴＬＣ部
７からプリント基板２への移動フェイズ等も区分けされ
る。これらの移動フェイズにおいて求められる精度は次
の通りである。

【００２３】１）吸着フェイズ（メカセンタリング）：
精度要求小。なぜならば部品を吸着前であるからであ
る。

【００２４】２）搭載フェイズ（メカセンタリング）：
部品を吸着しメカセンタリング後であるため、精度を必
要とする。

【００２５】３）タッチレスセンタリングステーション
へ部品を置く：認識前であるため、精度を必要としな
い。

【００２６】４）タッチレスセンタリングステーション
へ部品を吸着しにいく：画像認識後であるため、大きな
精度を要する。

【００２７】５）ＴＬＣ部７からプリント基板２への移
動：画像認識後であるため、大きな精度を要する。

【００２８】さらに、吸着、搭載の各ステップにおける
精度要求と衝撃を考えると、・また、Ｚ軸に関して行わ
れる動作条件（吸着か搭載か：Ｂ４）に関して、吸着時
は上昇後センタリングされ、搭載時は搭載した後のため
部品がないので精度には問題がないので速度を最大とす
る。

【００２９】・さらに、その際のＺ軸の動作方向（Ｂ
５）に関しては、下降方向は吸着・搭載とも部品に対し
衝激を与えるのでＺ軸の速度を大にする訳にはいかない
が上昇方向に対しては、速度を大にした方が効率上都合
が良い。

【００３０】ここで、上記の精度条件と、Ａ１〜Ａ４の
制御の具体的な関係を示す。

【００３１】まず、センタリング方式（Ｂ１）、ノズル
種別（Ｂ２）、移動先の区分け（Ｂ３）、およびＺ軸移
動の動作、方向性（Ｂ４、Ｂ５）から、搭載しようとす
る部品に要求される精度要求を小、中、大、極大にラン
ク付けを行なう。

【００３２】さらに、精度要求が小さければ、ＸＹ軸の
移動後の位置決め完了する迄の時間（Ａ１）を小とし、
精度要求が大であるならその時間を大とする。

【００３３】また、Ｚ軸の加速度については、Ｚ軸の方
向性を主体に判定し上昇方向なら加速度（Ａ２）を大と
し、下降方向なら小とする。

【００３４】さらに、極大の精度を要求する部品の下降
方向については、チップマウンタヘッド１０をＺ軸に関
して２段階のストローク制御する（Ａ３）。

【００３５】次に以上の制御の詳細につき図３を参照し
て説明する。図３の手順は、主制御部１１の制御プログ
ラムとしてＲＯＭ１２に格納される。図３の手順は、部
品搭載の各工程（電子部品供給装置４からの部品取得、
センタリング、プリント基板２への搭載、さらにこれら
の間のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向のチップマウンタヘッド１０の
制御など）において行なわれる。

【００３６】まず、その搭載工程で、要求される精度要
求を見分けるため、ステップＳ１〜Ｓ６の判定を行な
う。

【００３７】ステップＳ１では、センタリング方式が、
メカセンタリング方式、タッチレスセンタリングのいず
れかを判定する。メカセンタリング方式の場合にはステ
ップＳ２へ、タッチレスセンタリングの場合にはステッ
プＳ５に移行する。

【００３８】ステップＳ２では、使用する吸着部１７の
ノズル６の種別により、部品の大きさを判定する。「極
小部品」、「大型部品」、チップ、ＩＣなどの「小、中
型部品」の３つに区分けを行なう。ここでは、当然、搭
載制御のプログラミングに際しては、部品の大きさに応
じてノズルの種別の設定があらかじめ行われているもの
とする。なお、部品の大きさそのものから、同様の識別
を行ってよいのはもちろんである。「極小部品」の場合
にはステップＳ１１へ、「大型部品」の場合にはステッ
プＳ４へ、「小、中型部品」の場合にはステップＳ３に
移行する。

【００３９】ステップＳ３、Ｓ４では、これから行なう
動作が「搭載」か「吸着」を識別する。ステップＳ３で
「搭載」の場合にはステップＳ２１へ、「吸着」の場合
にはステップＳ３１へ移行する。また、ステップＳ４で
「搭載」の場合にはステップＳ４１へ、「吸着」の場合
にはステップＳ３１へ移行する。

【００４０】一方、タッチレスセンタリングの場合に
は、ノズルの種類に拘泥せず、ステップＳ５において、
移動先が電子部品供給装置４の吸着位置、（ＴＬＣ部７
から）プリント基板２上の搭載位置、あるいは（電子部
品供給装置４から）ＴＬＣ部７へのいずれかを識別す
る。電子部品供給装置４の吸着位置への移動ならステッ
プＳ５１へ、プリント基板２上の搭載位置への移動なら
ステップＳ６１へ、ＴＬＣ部７への移動の内、認識する
為にＴＬＣに部品を置く移動ならステップＳ８１へ、又
認識終了後ＴＬＣに部品を取りに行く移動ならステップ
Ｓ７１に移行する。

【００４１】このようにして、ステップＳ１１、Ｓ１２
〜ステップＳ２１、Ｓ２２…ステップＳ８１、Ｓ８２に
おいて、以下に示すように、部品がどの様なものかが見
分けられ、要求精度について小、中、大、極大のランク
付けが行なわれる。

【００４２】ステップＳ１１、Ｓ１２：極小チップ部品
を吸着／搭載する → 精度ランク大。

【００４３】ステップＳ２１、Ｓ２２：チップやＩＣ部
品をメカニカルセンタリングで搭載する → 精度ラン
ク中。

【００４４】ステップＳ３１、Ｓ３２：チップやＩＣ部
品をメカニカルセンタリングで吸着する → 精度ラン
ク小。

【００４５】ステップＳ４１、Ｓ４２：大型部品をメカ
ニカルセンタリング終了後搭載する→ 精度ランク大。

【００４６】ステップＳ５１、Ｓ５２：画像認識すべき
部品を部品供給物から吸着する →精度ランク小。

【００４７】ステップＳ６１、Ｓ６２：ＴＬＣで認識後
の部品を基板に搭載する→ 精度ランク極大。

【００４８】ステップＳ７１、Ｓ７２：ＴＬＣで認識後
の部品をＴＬＣに吸着しにいく →精度ランク極大。

【００４９】ステップＳ８１、Ｓ８２：ＴＬＣで認識し
ようとする（認識前）部品をＴＬＣに置きにいく →
精度ランク小。

【００５０】ステップＳ１３、Ｓ２３…Ｓ８３では、チ
ップマウンタヘッド１０のＸＹ方向の速度を高速に設定
し、所定のＸＹ方向に関する移動先へのチップマウンタ
ヘッド１０の移動を行なう。ここでは、ＸＹ方向の速度
制御を全ての条件で同じにしているが、他の条件に応じ
てＸＹ方向の速度制御を変更してもよい。また、ここで
は、吸着やセンタリング動作の図示を省略しているが、
これらの動作は必要に応じて従来同様に制御されるもの
とする。

【００５１】ステップＳ１４、Ｓ２４…Ｓ８４では、位
置決め完了待ちを行なう。このときの待ち時間は部品毎
の精度要求ランクの小、中、大、極大に比例した長さと
する。つまり、精度要求ランクが小、中、大、極大とな
るにつれて待ち時間を長くする。

【００５２】ステップＳ１５、Ｓ２５…Ｓ８５では、Ｚ
軸の加速度を決定し、さらに、動作させるＺ軸の上下の
方向性により加速度の大／中／小を決める。ここでは、
上昇の場合、大きな加速度が使用され、下降の場合に
は、部品のダメージ／搭載精度に鑑み、中（または小）
の加速度が選ばれる。特にステップＳ６５とＳ７５での
ＴＬＣから基板への搭載時には小の加速度を選ぶ。

【００５３】さらに、ステップＳ６５、Ｓ７５、Ｓ８５
（タッチレスセンタリングの場合）の後、ステップＳ１
００では、部品のダメージ／搭載精度に鑑み、２段階に
分けて下降動作を制御する。このとき、図４のように搭
載工程ならば、吸着工程よりも最終位置へ下降する第１
のストロークを大きくする。第１および第２のストロー
クの間では、いったん下降動作が停止される。なお、ス
トローク数（段階数）は３段階以上であってもよい。

【００５４】以上のようにして、制御タクトと排他的な
関係にある精度に着目し、センタリング方式、ノズル、
移動先、吸着ないし搭載の別などに応じて、部品毎の精
度（したがって、それと排他的な関係にある制御タク
ト）を判断し、精度を必要とする部品には精度を優先
し、一方、精度をそれ程必要としない部品にはタクトを
優先した搭載制御を行なうため、搭載制御および搭載工
程の効率、部品のダメージに関して最適な制御が可能で
ある。

【００５５】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、プリント基板上の所定の搭載位置に、取得工程にお
いて供給位置から取得した所定部品を、該所定部品のセ
ンタリング工程の後、搭載工程において搭載するチップ
マウンタにおいて、実行しようとする工程における部品
のセンタリング方式、チップマウンタヘッドの移動先、
あるいは移動方向に応じて該工程の要求精度を判定する
手段と、判定された要求精度に応じて該工程における移
動の際のチップマウンタヘッドの位置決め待ち時間、お
よびチップマウンタヘッドの移動の速度ないし加速度を
制御する手段を有する構成を採用しているので、制御タ
クトと排他的な関係にある精度に着目し、センタリング
方式、チップマウンタヘッドの移動先、あるは移動方向
に応じて、実行しようとする工程の要求精度（したがっ
て、それと排他的な関係にある制御タクト）を判断し、
精度を必要とする工程では精度を優先し、一方、精度を
それ程必要としない工程ではタクトを優先した搭載制御
を行なえ、搭載制御および、搭載工程の効率および部品
に対するダメージに関して最適な制御が可能であるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用したチップマウンタの外観斜視図
である。

【図２】図１の装置の制御系のブロック図である。

【図３】図２の主制御部制御プログラムを示したフロー
チャート図である。

【図４】図１の装置の部品吸着および搭載制御を示した
説明図である。

【符号の説明】

１ 基板搬送機 ２ プリント基板 ３ ＸＹロボット ４ 電子部品供給装置 ５ 部品 ６ ノズル ７ ＴＬＣ部 ８ 画像処理装置 １０ チップマウンタヘッド １１ 主制御部 １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １６ メカセンタリング部 １７ 吸着部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板上の所定の搭載位置に、取
   得工程において供給位置から取得した所定部品を、該所
   定部品のセンタリング工程の後、搭載工程において搭載
   するチップマウンタにおいて、 実行しようとする工程における部品のセンタリング方式
   に応じて該工程の要求精度を判定する手段と、 判定された要求精度に応じて該工程における移動の際の
   チップマウンタヘッドの位置決め待ち時間、およびチッ
   プマウンタヘッドの移動の速度ないし加速度を制御する
   手段を有することを特徴とするチップマウンタ。
2. 【請求項２】 プリント基板上の所定の搭載位置に、取
   得工程において供給位置から取得した所定部品を、該所
   定部品のセンタリング工程の後、搭載工程において搭載
   するチップマウンタにおいて、 実行しようとする工程におけるチップマウンタヘッドの
   移動先に応じて該工程の要求精度を判定する手段と、 判定された要求精度に応じて該工程における移動の際の
   チップマウンタヘッドの位置決め待ち時間、およびチッ
   プマウンタヘッドの移動の速度ないし加速度を制御する
   手段を有することを特徴とするチップマウンタ。
3. 【請求項３】 プリント基板上の所定の搭載位置に、取
   得工程において供給位置から取得した所定部品を、該所
   定部品のセンタリング工程の後、搭載工程において搭載
   するチップマウンタにおいて、 実行しようとする工程における移動方向に応じて該工程
   の要求精度を判定する手段と、 判定された要求精度に応じて該工程における移動の際の
   チップマウンタヘッドの位置決め待ち時間、およびチッ
   プマウンタヘッドの移動の速度ないし加速度を制御する
   手段を有することを特徴とするチップマウンタ。
4. 【請求項４】 チップマウンタヘッドの上下方向の移動
   に関して複数段階の移動制御を行なうチップマウンタに
   おいて、チップマウンタヘッドの上下方向の移動の各段
   階において、前記判定手段により判定された精度に応じ
   て移動のストローク量を制御する手段を有することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチップマ
   ウンタ。