JP2634835B2 - 電子部品塔載機における部品吸着判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は電子部品搭載機に装着された吸着ノイズの
で電子部品吸着状態を判定する部品吸着判定方法に関す
るものである。

［従来技術とその問題点］ 近時、プリント基板に電子部品を自動的に実装する際
に、部品供給部の電子部品を真空部品搭載機の吸着ノイ
ズにより真空吸着して取り出して移送し、プリント基板
の所定位置に搭載するようにした電子部品搭載機が使用
されている。また、部品供給部の電子部品を吸着ノズル
により真空吸着して取り出してプリント基板の搭載位置
へ移送する間、部品が正常な状態に吸着保持されていな
いと、プリント基板に部品搭載した際に、正確に搭載で
きないので、正常状態に吸着されてるかどうかを判定す
る必要がある。このため、従来から、吸着状態の判定に
カメラや光電センサを用いたものがあるが、このように
すると、装置が大型化してコスト高になるので、簡便な
ディジタル出力式真空センサを用いることが多いが、次
のような欠点があった。

従来の部品吸着判別法を第９図乃至第16図により説明
する。

先ず、電子部品搭載機の概略を第９図及び第10図によ
り説明する。１はXYロボットで、Ｘ、Ｙ軸方向に移動
し、このXYロボット１に取付けられた部品搭載ヘッド１
が部品供給部３から、その下端に設けられた吸着ノズル
４により、部品５を吸着して、基板搬送路６により搬送
されて所定の部品搭載位置に停止している基板７の所定
位置に搭載する。

これ等の作動を制御する図示しない制御部には予め前
記作動のプログラムが入力されていて、操作パネル８の
作業指示により前記作動が自動的に繰返される。

この際吸着ノズル４が部品供給部３の所定の部品５が
吸着した状態を吸着ノズル４のエア回路の真空度で検知
し、正常ならば、次の搭載動作に移るが、異状である場
合には部品５の吸着を解除し、再び同種部品５の吸着動
作を開始する。

この吸着ノズル４に吸着した部品５の状態を判定する
従来の電子部品搭載機における部品吸着状態判定方法を
第11図乃至第16図により、説明すると、吸着ノズル４に
エア回路９が接続されていて、このエア回路９に真空発
生機10が設けられ、この真空発生機10と吸着ノズル４と
の中間のエア回路９にディジタル出力式真空センサ11が
取付けられ、このセンサ11の信号が制御部のCPU12に入
力するようになっており、このCPU12の指示によりXYロ
ボット１及び吸着ノズル４が作動するようになってい
る。

ここにおいて、吸着ノズル４の吸着作用を説明する
と、第14図のように、正常に部品５が吸着ノズル４に吸
着されるときは、第12図に示すように、吸着ノズル４が
無負荷の時の真空度H₀から吸着ノズル４が部品吸着後、
時間の経過とともに、エア吸込面積が少なくなり、真空
度は上昇し、定常状態到達後では曲線13のようにほぼ一
定の真空度H₁となる。吸着したときのこの真空度H₁より
少し低い真空度を判定値H_Jとしておけば、第15図に示す
ような異状な吸着状態では吸着した後にもエア吸込面積
が多量に残り、エアリーク量が大きいためにこの時の真
空度は低く曲線14のようになり、その時の定常状態後の
真空度H₂は判定値H_Jよりも低くなる。従って、予めディ
ジタル出力式真空センサ11内に設定された判定値H_Jによ
り、低いものは不可とし、高いものは可と判定する。

このようにした従来の判定法の工程を第13図により説
明すると、先ず前記したCPU12の指示により、吸着ノズ
ル４が部品５の吸着を開始する。ついで、定常状態後の
時点t_Jの時に、ディジタル出力式真空センサ11が真空度
を感知して、判定値H_Jにて可または不可の信号をCPU12
に送る。ついで、CPU12がNG（不可）の情報を受けた時
は、同種部品５の吸着動作を繰返すように指示する。判
定がOK（可）のときには、基板７の所定位置上に吸着部
品５の搭載を指示する。

しかしながら、第５図を参照して以下説明するような
ことが起こることがある。即ち、第５図（ａ）は部品５
の吸着直前を表わす、吸着開始時に、第５図（ｂ）のよ
うに、部品５が部品供給部内での微小位置ずれ等によ
り、部品５の角部を吸着し、次いで、第５図（ｃ）に示
したように、吸着ノズル４近傍に設けられた図示しない
チャック爪の動作等により、部品５の平坦な側面が吸着
されることがある。このような場合には、第16図に示す
曲線15のように、吸着真空度の立上り中には、吸着ノズ
ル４の吸着孔と部品５との間隔からの洩れのため真空度
が正常な部品吸着時の曲線13よりも低くなるが、ノズル
孔径よりも部品５の横幅が大きいとき定常状態到達後で
は判定値H_Jよりも真空度が高くなり、前記第13図の吸着
工程の判定時にOK（可）となり、そのまま部品５が基板
７に搭載されてしまう。このため、途中の状態を無視し
た部品吸着判定方法では正確な判定を行なうことができ
ない。このようにディジタル出力式真空センサを用いる
と、１つの判定値しか設定できないので、吸着ノズルの
エア回路の真空度が一定になる（定常状態）まで判定で
きず、判定時間が長くなり、さらに、真空度を定常状態
後の一点のみで判定し、その途中経過は全く考慮しない
ために判定精度が悪くなるという問題があり、また、デ
ィジタル出力式真空センサを複数個使用すると、大型化
とコスト高になる欠点があった。

［発明の目的］ この発明は、前記した事情に鑑みてなされたもので、
その目的とする処は、吸着ノズルで吸着された部品の吸
着状態を迅速かつ正確に判定できるとともに、装置全体
を小型・低コストで実現できる電子部品搭載機における
部品吸着判定方法を提供することにある。

［発明の要点］ この発明は前記した目的を達成するために、電子部品
搭載機における搭載ヘッドの吸着ノズルにより真空吸着
する部品の形状、大きさ、表面状態に対応して設定され
た各々の定常状態に至るまでの複数時点の真空度判定値
をCPUに記憶させるとともに、前記吸着ノズルが部品を
真空吸着するとき、前記定常状態に至るまでの各時点で
の真空度情報をアナログ出力式真空センサにより検出
し、この真空度情報を前記CPUに記憶されている各時点
での真空度判定値と照合して真空吸着されている部品の
吸着状態を判定することを要点とする。

［実施例］ 以下、第１図乃至第10図を参照して、この発明の一実
施例を説明する。

第９図及び第10図により、従来技術の項において説明
したと同様部品搭載ヘッド２に装着された吸着ノズル４
が部品５を吸着するときの吸着判定方法の改善に関する
実施例である。

第１図は前記第11図のディジタル出力式真空センサ11
がアナログ出力式真空センサ16に置き換えられたもので
ある。即ち、吸着ノズル４に接続したエア回路９に真空
発接機10が設けられ、この吸着ノズル４と真空発接機10
とのエア回路９の中間にアナログ出力式真空センサ16が
設けられ、この真空センサ16の信号が図示しない部品実
装機制御部のCPU12に伝達されるようになっており、こ
のCPU12の指示によってXYロボット１、基板搬送路６、
吸着ノズル４等が作動するようになっている。

次に、第２図及び第３図を参照して、作業工程を説明
する。ここで、t₁、t₂、t₃を吸着作用時の立上り時の各
々異なる途中時点とし、定常状態到達の時点をt_Jとす
る。

部品５の各種類に対し、第４図に示すような正常吸着
状態の真空度と時間との曲線17に対し、各時点t₁、t₂、
t₃、t_Jにおける判定エリア△H₁、△H₂、△H₃、△H_Jを実
験的に求め設定、入力する。

制御部のメモリがの内容を記憶する。

プログラムで設定された部品搭載順に従って、対象部
品５が指定され、その判定エリア△H₁、△H₂、△H₃、△
H_Jが選択される。

吸着ノズル４が吸着動作を開始して、部品５を吸着す
る。

t₁時にアナログ出力式真空センサ16がエア回路９の真
空度を感知する。

その真空度をCPU12に伝達する。

CPU12が判定エリア△H₁との真空度とを比較し、OK
（可）、NG（不可）かの判定をする。

NGの時には、吸着ノズル４が部品５の吸着解除をした
後に、再び、同種部品の吸着動作を開始する。即ちに
帰る。

t₁時点の判定がOKなら、順次t₂、t₃、t_J時点にて、前
記、、を繰返す。

t₁、t₂、t₃、t_J時全部がOKなら、CPU12が吸着ノズル
４に部品搭載指示をする。

吸着ノズル４が部品５を基板７に搭載する。

ここにおいて、前述した第５図（ａ）に示すような吸
着状態が変化する場合、大きい場合、第３図の曲線18の
ように、吸着ノズル４のエア回路９の真空度が変化する
時には、t₁時点にNG判定が出て、この時点で部品再吸着
動作を繰返す。また、第６図（ａ）のような吸着前の状
態から、第６図（ｂ）のように、吸着初期においては、
部品５の端部を吸着し、チャック爪動作等で第６図
（ｃ）に示すように部品５の角部が吸着された場合に
は、第３図の曲線19のように、t₂時点まではOK判定にな
るが、t₃時点でNG判定がでるので、異状吸着の判定が速
い上に曲線18のような定常状態において、判定エリア△
H_JにOKの状態になっても、その途中において、NG判定さ
れる。

なお、第３図において、測定時間をt₁、t₂、t₃、t_Jと
したが、この回数は増加してもよい。

次に、他の実施例を説明する。

立上り時の真空度時間曲線において、t₁、t₂……
t_n-1、t_h、……t_n時の真空度H₁、H₂……H_h-1、H_h、……
H_nとし、傾き（H_h−H_h-1）／（t_h−t_h-1）を求め、予め
実験的に求めて設定した値とアナログ出力式真空センサ
16から得た真空度を計算した値と比較して、OKまたはNG
を判定させるようにしてもよい。

また、更に他の実施例として、定常状態に達する時間
t_J′が第７図の曲線20に示すように、長い場合には、
t₁、t₂、……t_n時における真空度H₁、H₂、H₃をあらかじ
め設定した近似式に入れ、到達真空度H_J′を計算し、こ
の計算値とあらかじめ実験的に求めた設定値と比較し判
定してもよい。

このように、定常状態に達する時間t_J′の長いのは、
第８図に示す部品５′が円筒形のような定常状態におい
てもエアリーク量の大きい部品５の場合に起こり得る。

なお、第３図の曲線17は第12図、第16図の曲線13は第
７図の曲線17に対応し、第３図の曲線18は第３図の曲線
18に対応し、第３図の曲線19は第12図の曲線14に対応す
る。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、この発明の電子部品搭
載機における部品吸着判定方法によれば、電子部品搭載
機における搭載ヘッドの吸着ノズルにより真空吸着する
部品の形状、大きさ、表面状態に対応して設定された各
々の定常状態に至るまでの複数時点の真空度判定値をCP
Uに記憶させるとともに、前記吸着ノズルが部品を真空
吸着するとき、前記定常状態に至るまでの各時点での真
空度情報をアナログ出力式真空センサにより検出し、こ
の真空度情報を前記CPUに記憶されている各時点での真
空度判定値と照合して真空吸着されている部品の吸着状
態を判定するので、前記部品の吸着状態が定常状態にな
る前の早い時点で判定でき、かつ定常状態に到達するま
での途中の状態をも判定対象とするため、部品吸着判定
が迅速、かつ正確にできるとともに、判定には１個のア
ナログ出力式真空センサを使用するだけでよいので、装
置全体が小型にでき、かつ、製造コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はそのフローチャート、第３図は正常及び異常吸着の場
合の吸着ノズルの真空度−時間曲線と判定エリアとを示
したダイヤフラム、第４図は正常吸着状態を３段階で示
す説明図、第５図、第６図は異常吸着状態の例を３段階
で示す説明図、第７図は円筒形部品を吸着する場合の吸
着ノズルの真空度−時間ダイヤグラム、対８図はその吸
着状態を示す説明図、第９図は部品実装機を示す斜視
図、第10図は部品搭載ヘッドとその周辺を示す説明図、
第11図は従来の部品吸着判別方法を示すブロック図、第
12図はその正常及び異常吸着の場合の吸着ノズルの真空
度−時間ダイヤグラム、第13図はそのフローチャート、
第14図は正常吸着状態を３段階で示す説明図、第15図は
異常吸着状態を示す説明図、第16図は第14図及第15図に
対応した吸着ノズルの真空度−時間曲線と判定真空度と
を示したダイヤグラムである。 ４……吸着ノズル、５……部品、７……基板、12……CP
U、16……アナログ出力式真空センサ、t_J……定常状態
になる時点、△H₁、△H₂、△H₃、△_Ｊ……t₁、t₂、t₃、
t_J時点における判定エリア。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品搭載機における搭載ヘッドの吸着
   ノイズにより真空吸着する部品の形状、大きさ、表面状
   態に対応して設定された各々の定常状態に至るまでの複
   数時点の真空度判定値をCPUに記憶させるとともに、前
   記吸着ノイズが部品を真空吸着するとき、前記定常状態
   に至るまでの各時点での真空度情報をアナログ出力式真
   空センサにより検出し、この真空度情報を前記CPUに記
   憶されている各時点での真空度判定値と照合して真空吸
   着されている部品の吸着状態を判定することを特徴とす
   る電子部品搭載機における部品吸着判定方法。