JP3513234B2 - 電子部品自動装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸着ノズルの真空源に
連通する吸引孔より電子部品を真空吸引して搬送し真空
源よりの真空を遮断すると共に圧縮空気吹き出し手段に
より該吸引孔に圧縮空気を供給して該部品をプリント基
板に装着する電子部品自動装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種電子部品自動装着装置が特開昭６
３−１７４３９８号公報に開示されており、電子部品が
真空吸引により吸着ノズルに保持されプリント基板に装
着されるときには部品を吸着するための真空吸引の真空
回路は待機と連通されると共に圧縮空気である高圧エア
ーが吹き込まれ強制的に部品を離して装着されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では、部品の種類等によって装着の速度を変えると、高
速で装着するときには十分に真空が切れずに吸着力が残
っている状態で装着することになり装着されずに吸着ノ
ズルが部品を持ち帰ることが発生したり、逆に遅い速度
で装着する場合にはまだ吸着ノズルが下降しきってない
間に真空吸引力がなくなり部品が正確な位置に装着でき
なくなるという問題点があった。

【０００４】そこで本発明は、部品の装着速度が変更さ
れる場合であっても安定した真空吸引の切り動作を行い
安定した部品の装着を行えるようにすることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、吸着
ノズルの真空源に連通する吸引孔より電子部品を真空吸
引して搬送し真空源よりの真空を遮断すると共に圧縮空
気吹き出し手段により該吸引孔に圧縮空気を供給して吸
着ノズルの下降により該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おいて、電子部品の装着時に吸
着ノズルの下降速度に応じて前記圧縮空気吹き出し手段
の圧縮空気の圧力を制御する制御手段を設けたものであ
る。

【０００６】また本発明は、吸着ノズルの真空源に連通
する吸引孔より電子部品を真空吸引して搬送し真空源よ
りの真空を遮断すると共に圧縮空気吹き出し手段により
該吸引孔に圧縮空気を供給して該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おいて、電子部品の装
着時に直前の電子部品の装着動作の１サイクルの装着タ
クト時間に応じて前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気
の圧力を制御する制御手段を設けたものである。

【０００７】

【作用】請求項１の構成によれば、制御手段は吸着ノズ
ルの下降速度に応じて圧縮空気吹き出し手段を制御して
最適の圧力の圧縮空気を吸着ノズルの吸引孔に供給し
て、最適のタイミングで真空を切る。請求項２の構成に
よれば、制御手段は電子部品の装着タクト時間に応じて
圧縮空気吹き出し手段を制御して最適の圧力の圧縮空気
を吸着ノズルの吸引孔に供給して、最適のタイミングで
真空を切る。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。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。

【０００９】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１０を回動させることに
より、該ボールネジ１０が嵌合し供給台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の外縁部には取り出
しノズルとしての吸着ノズル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。

【００１０】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。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。

【００１１】認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１
５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図示しない
装着データに示される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方向とはノズル１４の軸の回りに回転する方向で
ある。

【００１２】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。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。

【００１３】ロータリテーブル１３の各装着ヘッド１５
の上部には各ヘッド１５に圧縮空気を供給するためのバ
ルブ２９が設けられているが、該バルブ２９について図
４乃至図６に基づき説明する。各バルブ２９はロータリ
テーブル１３内の真空通路３０を介して図示しない真空
源に連通しており、ロータリテーブル１３内にはさらに
該バルブ２９より各装着ヘッド１５に負圧を供給する連
通路３１が設けられている。該連通路３１から各バルブ
２９には屈曲自在なチューブ３２が接続されている。該
チューブ３２からは各ヘッド１５よりチップ部品５を吸
着するために突出する吸着ノズル１４に真空吸引のため
の図示しない経路が形成されている。

【００１４】前記バルブ２９は真空通路３０及び連通路
３１が連通する真空室３３が設けられており、該真空室
３３内には円筒形状の切替ロッド３４が挿入されて設け
られている。該切替ロッド３４内には図５の左端部に開
口する空気通路３５が形成され該通路３５の他方は切替
ロッド３４の胴部中間に図５に示すように下方に伸びる
孔部３６となって開口している。該切替ロッド３４には
凹部３７及び凹部３８が円筒部４１の左側に該円筒部の
周りに並設して刻設されている。該凹部に圧縮バネ３９
に付勢されたボール４０が嵌合して該切替ロッド３４は
位置決めされ抜け止めされているが、ボール４０が凹部
３８に嵌合する図５の位置では孔部３６は壁面に密着し
て真空室３３は連通路３１に連通して吸着ノズル１４よ
り真空吸引がなされる状態となり、ボール４０が凹部３
７に嵌合する図６の位置では、孔部３６が連通路３１に
連通するとともに、円筒部４１が真空室３３の連通路３
１が形成されている部分を閉塞して連通路３１が大気に
開放されるようにしている。４２は円筒部４１が真空室
３３を密閉するためのパッキンである。

【００１５】装着ステーションＩＶに停止した装着ヘッ
ド１５のバルブ２９の切替ロッド３４には図４に示すよ
うに圧縮空気吹き出し手段としての圧縮空気供給ノズル
４４が係合可能な位置に設けられている。該ノズル４４
が図４の左側に移動して係合し図５の状態の切替ロッド
３４を図６の状態に押し込むものであり、該ノズル４４
内には長手方向に空気通路３５に連通可能な図示しない
圧縮空気通路が形成されている。該通路は屈曲自在な圧
縮空気連通チューブ４５に接続しており、図１に示す圧
縮空気吹き出し手段としてのソレノイドバルブ４３を介
して図示しない圧縮空気源に連通している。該ノズル４
４は揺動レバー４６により図４の左右に移動可能になさ
れ、該レバー４６はロータリテーブル１３の間欠回転に
同期して回転するカムにより上下動する駆動ロッド４７
により駆動される。

【００１６】即ち、電子部品装着装置に対して固定され
た固定台４９にノズル４４は摺動可能に取り付けられて
おり、該取り付け台４９とノズル４４の先端の大径部と
の間には圧縮バネ５０が巻装されており、該バネ５０の
付勢力により圧縮空気供給ノズル４４はロッド３４に当
接する方向に移動させられ、レバー４６の固定台４９に
設けられた支軸５１を支点とした反時計方向への揺動に
より該バネ５０に抗してノズル４４はロッド３４から離
れる方向に移動する。

【００１７】図１において、５６は前記圧縮空気チュー
ブ４５に連通するニードルバルブであり、該チューブ４
５への圧縮空気の流速が調整される。ＳＢ１、ＳＢ２、
ＳＢ３は夫々該ニードルバルブ５６に連通するソレノイ
ドバルブであり、圧縮空気の供給の開閉を行うものであ
り、該バルブＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３の圧縮空気源側に
は圧縮空気の空気圧を調整可能に設定するレギュレータ
ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３が設けられ、該レギュレータＲ
Ｇ１、ＲＧ２、ＲＧ３は高圧エアーの発生源である圧縮
空気源に連通しているものである。各レギュレータは夫
々バルブ側に供給する空気圧が異なって設定されてお
り、例えばレギュレータＲＧ１は０．５Ｋｇ／ｃｍ２
に、レギュレータＲＧ２は１．０Ｋｇ／ｃｍ２に、レギ
ュレータＲＧ３は１．５Ｋｇ／ｃｍ２に設定されてい
る。

【００１８】次に、図７に基づいて本実施例の電子部品
自動装着装置の制御ブロックについて説明する。５９は
制御手段としてのＣＰＵであり、ＲＡＭ６０に記憶され
た種々のデータに基づき、ＲＯＭ６１に格納されたプロ
グラムに従ってチップ部品５の装着に係わる種々の動作
を制御する。前記ソレノイドバルブＳＢ１、ＳＢ２、Ｓ
Ｂ３並びにロータリテーブル１３の間欠回転及び圧縮空
気供給ノズル４４を駆動する図示しない前記カムの回動
を駆動するインデックスモータ６２が駆動回路６３及び
インターフェース６４を介してＣＰＵ５９に接続されて
おり、ＣＰＵ５９はソレノイドバルブＳＢ１、ＳＢ２、
ＳＢ３の開閉を制御すると共にインデックスモータ６２
の回転速度を制御している。インデックスモータ６２の
回転速度を制御して低速にすると間欠回転も低速にな
り、吸着ノズル１４が下降してチップ部品５がプリント
基板６へ装着され上昇する１回の装着動作のサイクルの
時間である装着タクトが長くなり、モータ６２の速度を
高速とすると、該装着タクトが短くなる。装着ヘッド１
５の上下動も図示しないカムにより駆動されているもの
で、該カムの回転軸はノズル４４を駆動する前記カムの
回転と同期してインデックスモータ６２により駆動さ
れ、両カムは同時に１回転する。従って、装着タクトが
短い程ノズル１４の上下動の速度が早くなるものであ
る。装着タクトはいつの時点を始まりの時期とするかは
任意であるが、本実施例では装着ヘッド１５が上昇し終
わった時点とする。他に装着ヘッド１５が下降しきった
即ち部品５が装着される時点を装着タクトの始点とする
こともできる。

【００１９】ノズル４４を駆動する前記カムは装着タク
トの１サイクルの間に１回転するが、該カムの軸の回転
角度位置の前記タクトの開始時点を０度とすると１回転
の３６０度の間に各角度位置で行われる動作はモータ６
２の回転速度が変化しても常に同じである。従って、ノ
ズル１４の下降した時に圧縮空気供給ノズル４４が切替
ロッド３４に当接して該ロッド３４を押し込む際の動作
はノズル１４の下降動作と常に同じカム軸の所定の角度
位置で行われる。即ち、ノズル１４の下降速度によらず
ノズル１４がある一定距離プリント基板より離れた位置
まで下降したときに常にノズル４４は切替ロッド３４に
当接して該ロッドを押し込む動作をすることになる。図
７に示すように、該カム軸の前記０度からの回転角度量
を検出する角度検出装置６５がインターフェース６４を
介してＣＰＵ５９に接続されている。

【００２０】また、チップ部品５の装着動作において
は、バルブ２９が切り替えられ真空室３３が大気に連通
し、供給ノズル４４からの圧縮空気により吸着ノズル１
４内の真空度が急速に低下して部品５の吸着力が無くな
るようにしているが、前述のように装着タクトが短くな
ると、同じタイミングでソレノイドバルブ４３を開けて
いたのでは真空吸着力が吸着ノズル１４が下降しても残
存して部品５が離れなくなるので、装着タクトに応じて
装着タクトが短くなるほど、大きな圧力の圧縮空気を供
給して残存する真空圧を打ち消すようにする必要があ
る。このためソレノイドバルブＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３
のいずれを開くようにするかをバルブ開データとして装
着タクト毎に図８に示すようにＲＡＭ６０内に記憶して
いる。どのソレノイドバルブを開くかは真空度が適正に
無くなるように決められる。適正に真空度が無くなるの
はある範囲があり、真空度が完全に０とならなくてもよ
いし、ある程度空気がノズル１４より吹き出される状態
となっても部品装着に影響がなければよい。

【００２１】前記供給ノズル４４が切替ロッド３４を押
して、圧縮空気が真空室３３に供給可能となるタイミン
グはソレノイドバルブ４３を開けるタイミングよりも前
になるように、供給ノズル４４を駆動するカム等が形成
された構造となっている。以上のような構成により以下
動作について説明する。図示しない操作部の操作により
電子部品自動装着装置の自動運転が開始されると、供給
台７がボールネジ１０の回動により移動され、吸着すべ
きチップ部品５を供給する部品供給装置８が吸着ステ−
ションＩに停止する装着ヘッド１５の吸着ノズル１４の
部品取出に移動し、チップ部品５の取出が行われる。

【００２２】該取出は装着ヘッド１５が下降するととも
に吸着ステ−ションに設けられた図示しないレバーが当
該ヘッド１５に形成されているフランジ部に係合して図
６の状態より図５の状態になるように引き出し、これに
より連通路３１が真空室３３に連通して吸着ノズル１４
によりチップ部品５が真空吸引され取り出される。次
に、該チップ部品５を保持したヘッド１５は認識ステ−
ションＩＩに達して部品５の姿勢が認識装置１６に認識
される。

【００２３】次の間欠回転にて該チップ部品５は角度補
正ステ−ションに達して、認識結果による補正を加味し
てチップ部品５が装着すべき角度となるようにヘッド１
５がヘッド回動装置１７により回動される。次に、次の
装着ステ−ションＩＶにヘッド１５が移動するとＸＹテ
ーブル３が前述の認識結果による補正を加味して装着す
べき位置にプリント基板６を移動させ、装着ヘッド１５
の下降によりチップ部品５がプリント基板６の所定の位
置に装着される。

【００２４】即ち、この場合の装着タクトが部品種によ
り決定された遅い速度の「Ｔ１」であるとすると、イン
デックスモータ６２は該タクトを実現する速度で回転し
て、吸着ノズル１４は該タクトに応じた速度で下降し、
また供給ノズル４４を駆動するカムもこの回転に応じて
回転して、該カムによる規制が解かれロッド４７が下降
可能になると圧縮バネ５０の付勢力により揺動レバー４
６が揺動ししてロッド４７が該カムに規制されながら下
降し、供給ノズル４４が図４の左に向かって移動をす
る。

【００２５】こうして、該ノズル４４は切替ロッド３４
を押し連通路３１は真空通路３０より遮断されノズル４
４に連通する。次に、角度検出装置６５が所定のタイミ
ングを検出するとＣＰＵ５９は図８に示すソレノイドバ
ルブＳＢ１のみを開けるように制御し、０．５Ｋｇ／ｃ
ｍ２の空気圧の圧縮空気が圧縮空気連通チューブ４５及
び供給ノズル４４を介して連通路３１内に流入され、真
空度が低下していくのを早めるように作用する。こうし
て、吸着ノズル１４の吸着力が適正な高さ位置で無くな
り部品５はプリント基板６の所定位置に確実に装着さ
れ、吸着ノズル１４のみがヘッド１５の上昇に伴い上昇
する。

【００２６】次に、供給ノズル４４を駆動するカムの回
転によりロッド４７が上昇され、バネ５０に抗して供給
ノズル４４が図４の右側に移動して切替ロッド３４より
離れる。ノズル４４が離れる前に吸着ノズル１４が上昇
するに伴い、圧縮空気の吹き出しが停止するようバルブ
４３は閉じられる。圧縮空気の吹き出しの停止は吸着ノ
ズル４４が切替ロッド３４より離れることによって実現
するようにしておいてもよい。

【００２７】ロッド３４よりノズル４４が離れると、連
通路３１は大気圧の状態となる。次に、次のヘッド１５
が装着ステ−ションＩＶに移動してくると、部品種に応
じて決定された装着タクトが「Ｔ２」であるとすると
（Ｔ２はＴ１よりも短い時間であるとする。）、ソレノ
イドバルブＳＢ２のみが前述と同じ角度位置のタイミン
グで開けられ、１．０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力の圧縮空気が
ノズル４４より吸着ノズル１４内に供給される。装着タ
クトＴ１の場合よりも大きな圧力の空気が供給されるた
め早いタイミングで真空吸着力が低下するようになさ
れ、吸着ノズル１４が装着タクトＴ１よりも早い速度で
下降して調度適正な高さ位置で真空吸着力が無くなるよ
うにされる。

【００２８】さらに装着タクトが速いＴ１の場合には図
８のデータに従ってソレノイドバルブＳＢ３が開かれ他
のバルブＳＢ２、ＳＢ３は閉じられたままとされる。こ
のようにして、順次装着ヘッド１５に保持されるチップ
部品５がプリント基板６に確実に装着されていく。尚、
本実施例は装着タクト毎に角度検出装置６５の検出する
角度位置によりバルブ４３を開くタイミングを制御した
が、このように吸着ノズルの上下動及び強制的に高圧エ
アを供給するノズル４４を同期したカムにより駆動する
場合について説明したので、ノズル１４の下降速度は装
着タクトが決まれば決まるものであったが、部品５を吸
着するノズルを直接モータで速度制御して下降させる場
合には、装着タクトと下降速度が対応していれば、装着
タクトでバルブの開タイミングを記憶してもよいが、対
応しない場合には、図９に示すようにバルブ開データを
吸着ノズルの下降速度の「Ｖ１」…毎に開くべきソレノ
イドバルブを指定してＲＡＭ６０に記憶しておいてもよ
い。

【００２９】本実施例のようにカムで吸着ノズル１４及
び供給ノズル４４の駆動をする場合にもこのように下降
速度に対する開くべきソレノイドバルブにてデータを持
つようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、最適の圧力の圧
縮空気を吸着ノズルの吸引孔に供給して最適のタイミン
グで真空吸引力をなくすることができるので、電子部品
を安定してプリント基板に装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ソレノイドバルブを示す図である。

【図２】同電子部品自動装着装置の平面図である。

【図３】同電子部品自動装着装置の側面図である。

【図４】同電子部品自動装着装置の真空経路を示す側面
図である。

【図５】バルブの構造を示す側面図である。

【図６】バルブの構造を示す側面図である。

【図７】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の制御
ブロック図である。

【図８】装着タクトに対する開くべきソレノイドバルブ
を示すデータの図である。

【図９】吸着ノズルの下降速度に対する開くべきソレノ
イドバルブを示すデータの図である。

【符号の説明】

５ チップ状電子部品（電子部品） ６ プリント基板 １４ 吸着ノズル ＳＢ１ ソレノイドバルブ（圧縮空気吹き出し手
段） ＳＢ２ ソレノイドバルブ（圧縮空気吹き出し手
段） ＳＢ３ ソレノイドバルブ（圧縮空気吹き出し手
段） ４４ 圧縮空気供給ノズル（圧縮空気吹き出し手
段） ５９ ＣＰＵ（制御手段）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズルの真空源に連通する吸引孔よ
   り電子部品を真空吸引して搬送し真空源よりの真空を遮
   断すると共に圧縮空気吹き出し手段により該吸引孔に圧
   縮空気を供給して吸着ノズルの下降により該部品をプリ
   ント基板に装着する電子部品自動装着装置において、電
   子部品の装着時に吸着ノズルの下降速度に応じて前記圧
   縮空気吹き出し手段の圧縮空気の圧力を制御する制御手
   段を設けたことを特徴とする電子部品自動装着装置。
2. 【請求項２】 吸着ノズルの真空源に連通する吸引孔よ
   り電子部品を真空吸引して搬送し真空源よりの真空を遮
   断すると共に圧縮空気吹き出し手段により該吸引孔に圧
   縮空気を供給して該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おいて、電子部品の装着時に直前の
   電子部品の装着動作の１サイクルの装着タクト時間に応
   じて前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気の圧力を制御
   する制御手段を設けたことを特徴とする電子部品自動装
   着装置。