JP3419893B2 - 部品実装方法 - Google Patents

部品実装方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タクトタイムを短縮で
きるようにした部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】部品を基板に自動的に実装するため部品
実装方法が広く用いられている。このうち、移載ヘッド
の自転中心から偏心した位置に部品を吸着するノズルを
備え、基板上において部品が指定実装角度をなすよう
に、自転中心の回りでノズルをヘッドモータにより回転
させるものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このも
のでは、ヘッドモータの回転量の大小に関係なく、ノズ
ルの回転角度を決定しており、ヘッドモータの移動量が
不必要に多くなり、それだけ実装に要するタクトタイム
が長くなるという問題点があった。
【0004】そこで本発明は、タクトタイムを短縮でき
る部品実装方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の部品実装方法
は、移載ヘッドの自転中心から偏心した位置にあるノズ
ルで部品を吸着し、部品が基板上において指定実装角度
をなすように、ノズルをヘッドモータにより自転中心の
回りで回転させ、部品を基板へ実装する部品実装方法で
あって、指定実装角度に適合するノズルの正方向と負方
向の回転角度を求め、この正方向と負方向の回転角度を
大小比較し、回転角度が小さい方の回転方向を前記ノズ
ルの回転方向として選択するものである。
【0006】
【作用】上記構成により、指定実装角度に適合するノズ
ルの正方向と負方向の回転角度が求められ、このうち回
転角度が小さい方の回転方向がノズルの回転方法として
選択される。このため、ノズルを移載ヘッドの自転中心
に回転させる時間を短かくでき、その結果実装に要する
タクトタイムを短縮できる。
【0007】
【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の実施例を
説明する。図1は本発明の一実施例における電子部品実
装装置の平面図、図2は本発明の一実施例における電子
部品実装装置の側面図である。図1中、1は基台、2は
基台1の中央上方に設けられ、図示しない駆動手段によ
り矢印M方向にインデックス回転するロータリーヘッ
ド、3はロータリーヘッド2の円周部に複数個設けられ
る移載ヘッド、4は移載ヘッド3の円周部に吸着する部
品の品種に応じて複数本下向きに設けられるノズルであ
る。Aは基台1の後部に配設される部品供給部であり、
このうち5は異なる品種の部品Pを1ケずつ供給するパ
ーツフィーダ、6はパーツフィーダ5が並設される移動
テーブル、7は移動テーブル6の後部に設けられ、X方
向に延び、基台1に回転自在に軸支される送りねじ、9
は送りねじ8を回転させる駆動モータである。駆動モー
タ9を駆動すると、ロータリーヘッド2の部品供給ステ
ーションS1に必要な品種の部品Pを供給するパーツフ
ィーダ5を位置させることができる。
【0008】S2はロータリーヘッド2の下部に設けら
れたカメラ10により、ノズル4に吸着された部品Pの
位置ずれΔX,ΔYや後述する実装角度0(ラジアン)
に対する角度ずれθRなどを計測する認識ステーション
である。また、11,12は基台1の前部に設けられ、
基板20を矢印N1方向に搬入する基板搬入コンベア、
13,14は部品Pの実装が終了した基板20を矢印N
2方向に搬出する基板搬出コンベアである。また15
は、基台1上に設けられXモータ16により駆動される
Xテーブル、17はYモータ18に駆動されるYテーブ
ルであり、Yテーブル17上には、基板20を保持する
基板ホルダ19が設けられている。S3は、Xテーブル
15、Yテーブル17により位置決めされた基板20に
ノズル4が部品Pを実装する部品実装ステーション、S
4は次回使用するノズル4を選択するノズル選択部21
が設けられたノズル選択ステーションである。そしてロ
ータリーヘッド2が矢印M方向にインデックス回転する
ことにより、移載ヘッド3は部品供給ステーションS
1、認識ステーションS2、部品実装ステーションS
3、ノズル選択ステーションS4を順次循環してゆくも
のである。
【0009】図2において、22は円盤状の回転板であ
り、その中心に軸着される回転軸23と共にインデック
ス回転する。24は下部に移載ヘッド3が固定され、回
転板22の円周部に昇降・回転自在に挿入された移転ヘ
ッド回転軸であり、その軸心は移載ヘッド3の自転中心
と一致する。25はタイミングプーリ及びタイミングベ
ルトを介して移載ヘッド回転軸24を回転させるヘッド
モータ、26は移載ヘッド回転軸24の上端部が回転自
在かつ昇降不能に装着されるブロック、27,28はブ
ロック26の内側及び外側に連結されたカムフォロワで
ある。このうち内側のカムフォロワ28は、回転しない
円筒29の周面に突設されたリブカム29aに接し、リ
ブカム29aに沿って昇降する。これにより移載ヘッド
3の下部に位置するノズル4が基板20、パーツフィー
ダ5のレベルにあわせて昇降する。また、30は外側の
カムフォロワ27と係合し、ブロック26を天板31に
対して昇降動作させるカム受けである。
【0010】図3は本発明の一実施例における電子部品
実装装置の要部ブロック図である。図3中、32は認識
ステーションS2にてカメラ10が取得した画像に基づ
き、部品Pのノズルの中心に対する位置ずれΔX,Δ
Y、角度ずれθRなどを出力する認識部、33は図4
(本発明の一実施例におけるマウントデータの構成図)
に示すマウントデータを記憶するマウントデータ記憶
部、34は位置データX,Yを一時記憶する位置データ
一時記憶部、35は部品実装ステーションS3における
ノズル4の回転角度βを一時記憶する回転角度一時記憶
部、36は認識部32が出力する位置ずれΔX,ΔYを
一時記憶する位置ずれ一時記憶部、39は全体を制御す
る制御部、37は制御部39から位置データX,Yを位
置ずれΔX,ΔYだけ補正した補正位置データX−Δ
X,Y−ΔYを入力し、このデータにみあうようにXモ
ータ16、Yモータ18を駆動するXYテーブル駆動
部、38は制御部39から回転角度βを入力し、この回
転角度βだけノズル4が回転するようにヘッドモータ2
5を駆動するヘッドモータ駆動部である。
【0011】次にマウントデータの内容について、図
4、図5(本発明の一実施例における部品の実装角度の
説明図)を参照しながら説明する。図4に示すように、
マウントデータには、番号順に、実装点座標x,y、実
装角度θ、部品の極性の有無(「0」は無、「1」は
有)に関する情報が含まれている。このうち実装角度θ
とは、図5に示すように、基板20上に実装された部品
Pが、基板20に対してなす角度である。部品Pのう
ち、黒くぬりつぶした端部に一方の電極があり、斜線部
が他方の電極であるものとする。この実装角度θは、基
板20上に形成される回路によって定められ、指定実装
角度θとしてマウントデータ内に収められている。とこ
ろで、部品Pには抵抗などのように極性を有しないもの
がある。図4では番号1〜4において実装される部品P
には極性がない。このように極性がない部品Pでは、実
装角度θ=0とθ=±π、θ=π/4とθ=−3π/4
などのように、図5の点Fに対して対称な2つの実装角
度のいずれをとっても結果は同じとなる。
【0012】図6(a)は本発明の一実施例における移
載ヘッド回転軸とノズルとの位置関係の説明図、図6
(b)は本発明の一実施例におけるXYテーブルの入力
座標とノズル中心の位置関係の対応図である。さて図6
(a)において、移載ヘッド回転軸24の中心は、移載
ヘッド3の自転中心Cであり、またノズル4の回転中心
でもある。ここで本発明の電子部品実装装置では、部品
Pの実装角度θを決定するに際し、ノズル4を自転させ
るのではなく、ノズル4を移載ヘッド3の自転中心Cの
回りに半径rの円上において回転させる方式を採用して
いる。部品供給ステーションS1における部品Pのピッ
クアップ時及び認識ステーションS2におけるカメラ1
0による画像取得時には、ノズル4が自転中心Cに対し
て絶対角度0(ラジアン)となる点にあるように設定さ
れている。ここで、上記画像取得時に、部品Pが絶対角
度0(ラジアン)に対して角度ずれθRを有していたも
のとし、この部品Pの指定実装角度がθnであったもの
とする。そうすると、絶対角度αA=θn−θRとなる
ように、ノズル4を移載ヘッド3の自転中心Cの回りで
回転させれば、部品Pを求める指定実装角度θnとする
ことができる。さらにこの部品Pが極性を有しないもの
であるときは、上述したように、絶対角度αAからπ
(ラジアン)だけ進めた絶対角度αB=θn−θR+π
を採用しても同様の指定実装角度θnを得ることができ
る。そこで以下絶対角度αAを用いた際のノズル4の位
置を第1の位置といい、絶対角度αBを用いた際のノズ
ル4の位置を第2の位置というものとする。
【0013】さて制御部39が、図4の実装点座標x,
yをそのままXYテーブル駆動部37に与えると、Xモ
ータ16及びYモータ18は、基板20上の座標点x,
yが、移載ヘッド3の自転中心C(部品実装ステーショ
ンS3において上記一定点Qと同じ)の真下に位置する
ように、基板20を位置決めする。しかしながら、図6
(a)に示すように、ノズル4は自転中心C上にあるの
ではなく、自転中心Cを中心とし半径rの円上に存在す
る。即ち、第1の位置を採用した際を考えると、図6
(b)のパターン1に示すように、XYテーブル15,
17側の入力座標がx,yであれば、ノズル4の中心
(部品Pの位置)は、x−rcosαA,y−rsin
αAにある。そこでパターン2のように、XYテーブル
15,17側の入力座標をX(=x+rcosαA),
Y(=y+rsinαA)のように補正してやれば、丁
度ノズル4の中心が基板20上において実装点座標x,
yに位置し、しかも部品Pの実装角度が指定実装角度θ
nと一致する。同様に第2の位置では、X=x+rco
sαB,Y=y+rsinαBのように補正した入力座
標を与えれば良い。
【0014】次に図9〜図10を参照しながら、本実施
例の電子部品実装装置の動作を説明する。図9は本発明
の一実施例における電子部品実装装置の部品からみた動
作フローチャート、図10は本発明の一実施例における
部品実装方法のフローチャートである。
【0015】図9に示すように、まず部品Pは部品供給
ステーションS1にある移載ヘッド3のノズル4によ
り、パーツフィーダ5からピックアップされる(ステッ
プ1)。そして移載ヘッド3が認識ステーションS2に
至った時点でカメラ10による画像取得及び認識部32
による処理が行われ、位置ずれΔX,ΔY及び角度ずれ
θRが制御部39に出力され、位置ずれ一時記憶部36
へ格納される(ステップ2)。次に後述するように制御
部39は演算により位置データXn ,Yn 及び回転角度
βn を算出し(ステップ3)、XYテーブル駆動部37
へ、補正位置データXn −ΔX,Yn −ΔYを出力し、
Xモータ16、Yモータ18によりノズル4の直下に基
板20の実装点座標が位置決めされる。またヘッドモー
タ駆動部38に回転角度βn が与えられ、ヘッドモータ
25がノズル4を回転角度βn だけ回転させることによ
り、ノズル4に吸着された部品Pは基板20に対して指
定実装角度を持つこととなり、部品Pが基板20に着地
してこの部品Pの実装が完了する(ステップ4)。
【0016】次に図9のステップ3について、図10に
より説明する。まずステップ31にて、制御部39は注
目している部品Pについて、その番号を確認し、マウン
トデータ記憶部33を参照して、極性の有無を調べる。
極性があれば、上述した第2の位置は採用できず、第1
の位置とせざるを得ないので、まず絶対角度βn=θn
−θR(ステップ32)とし、位置データXn ,Yn
n =xn +rcosβn,Yn =yn +rsinβn
とし(ステップ33)、位置データXn ,Yn及び位置
データ一時記憶部34に登録する(ステップ34)。
【0017】一方部品Pに極性がなければ、ステップ3
5において第1の絶対角度αA(=θn−θR)と第2
の絶対角度αB(=αA+π)が求められる。
【0018】次にステップ36〜40において、第1の
位置を採用した場合の第1の回転角度βAが求められ
る。即ち、第1の絶対角度αAの絶対値がπ以下であれ
ば第1の回転角度βA=αAとされる(ステップ3
8)。また第1の絶対角度αAの絶対値がπを越え、か
つ第1の絶対角度αAが正であれば、第1の回転角度β
A=αA−2πとされる(ステップ40)。また第1の
絶対角度αAの絶対値がπを越え、かつ第1の絶対角度
αAが0以下ならば、第1の回転角度βA=2π−αA
とされる(ステップ39)。
【0019】さらにステップ41〜45において、第1
の回転角度βAの場合と同様の手順で第2の位置を採用
した場合の第2の回転角度βBが決定される。
【0020】次に第1の回転角度βAと第2の回転角度
βBとが大小比較され(ステップ46)、第1の回転角
度βAと第2の回転角度βBのうちより小さい回転角度
が求める回転角度βnとされる(ステップ47,4
8)。回転角度βnが定まれば、ステップ33にて位置
データXn ,Yn が算出され、位置データXn ,Yn
回転角度一時記憶部35に、回転角度βnが回転角度一
時記憶部35にそれぞれ登録される。
【0021】図7及び図8は本発明の一実施例における
極性がない部品の位置例を示す説明図である。図7の例
では、角度ずれθRが正であり、第1の絶対角度αAに
ついて0<αA<π、第2の絶対角度αBについてπ<
αB<2πなる関係がある。そこで、第1の回転角度β
Aは、ステップ36,38によりβA=αA、第2の回
転角度βBは、ステップ41,42,45によりβB=
αB−2πと決定され、ステップ46においてβA<β
Bであるから、求める回転角度βn=βA=αAとな
る。即ち、ヘッドモータ25はαA(0<αA<π/
2)だけノズル4を回転(正方向)させれば良いことに
なる。
【0022】また図8の例では、角度ずれθRは負であ
り、第1の絶対角度αAについてπ/2<αA<π、第
2の絶対角度αBについてπ<αB<2πなる関係があ
る。そこで、第1の回転角度βAは、ステップ36,3
8によりβA=αA、第2の回転角度βBは、ステップ
41,42,45によりβB=αB−2πと決定され、
ステップ46においてβA>βBであるから、求める回
転角度βn=βB=αB−2πとなる。即ち、ヘッドモ
ータ25はαB−2π(0>αB−2π>(−1/2)
π)だけノズル4を回転(負方向)させれば良いことに
なる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、指定実装
角度に適合するノズルの正方向と負方向の回転角度を求
め、この正方向と負方向の回転角度を大小比較し、回転
角度が小さい方の回転方向をノズルの回転方向として選
択するようにしているので、ヘッドモータの動作の無駄
を極力少なくして、実装のタクトタイムを短縮すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
平面図
【図2】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
側面図
【図3】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
要部ブロック図
【図4】本発明の一実施例におけるマウントデータの構
成図
【図5】本発明の一実施例における部品の実装角度の説
明図
【図6】(a)本発明の一実施例における移載ヘッド回
転軸とノズルとの位置関係の説明図 (b)本発明の一実施例におけるXYテーブルの入力座
標とノズル中心の位置関係の対応図
【図7】本発明の一実施例における極性がない部品の位
置例を示す説明図
【図8】本発明の一実施例における極性がない部品の位
置例を示す説明図
【図9】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
部品からみた動作フローチャート
【図10】本発明の一実施例における部品実装方法のフ
ローチャート
【符号の説明】
3 移載ヘッド 4 ノズル 15 Xテーブル 17 Yテーブル 20 基板 P 部品 C 自転中心 θ 指定実装角度
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−238896(JP,A) 特開 平5−167291(JP,A) 特開 平7−75939(JP,A) 特開 昭64−27885(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 13/04 B23P 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移載ヘッドの自転中心から偏心した位置に
    あるノズルで部品を吸着し、前記部品が基板上において
    指定実装角度をなすように、前記ノズルをヘッドモータ
    により前記自転中心の回りで回転させ、部品を基板へ実
    装する部品実装方法であって、 前記指定実装角度に適合する前記ノズルの正方向と負方
    向の回転角度を求め、この正方向と負方向の回転角度を
    大小比較し、回転角度が小さい方の回転方向を前記ノズ
    ルの回転方向として選択することを特徴とする部品実装
    方法。
  2. 【請求項2】前記選択の前に、部品の極性の有無を判定
    することを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
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