JP3529169B2 - 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、ロータリテーブルの周
縁に配設された装着ヘッドが電子部品を吸着して該テー
ブルの間欠回転により該部品を搬送してプリント基板に
装着すると共に、前記ロータリテーブルの間欠回転を駆
動するインデックス装置の出力軸の回転に連動して回転
する複数のカム軸に固定されたカムにより電子部品の装
着に係わる種々の動作が駆動され電子部品がプリント基
板に装着され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では従来特
開平４−１６７５９９号公報に示されるようにロータリ
テーブルである回転盤の周縁に配設された装着ヘッドが
電子部品を搬送してプリント基板に装着されるが、この
ロータリテーブルの間欠回転はインデックス装置により
行われ、該インデックス装置の出力軸が１回転する間に
間欠回転が１回行われ、この１回転のサイクルの間に装
着ヘッドの各停止ステーションにて部品の吸着及び装着
に係わる種々の動作が行われた。即ち、インデックス装
置の出力軸が１回転する間に各カム軸も一回転し、その
各カムの回転の位相に合わせて例えば装着ヘッドの下降
位置が決まり、該ヘッドの下降に合わせて吸着ステ−シ
ョンでは部品供給装置が配設された部品供給台が移動し
て部品の吸着が行われる等の動作がなされる。そして、
前記出力軸と前記カム軸は、通常歯付ベルトで連結さ
れ、位相が合うように調整されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では歯付ベルトを掛ける際に調整のずれがあったり長時
間の使用による経年変化等によるベルトの伸び等が発生
すると、出力軸、カム軸相互の位相がずれ、ロータリテ
ーブルの間欠回転とヘッドの昇降のタイミングが合わな
くなったり、他の駆動部分で不具合が発生する可能性が
あった。

【０００４】そこで本発明は、ロータリテーブルの間欠
回転のタイミングと各装着ヘッドの停止ステ−ションで
の作業のタイミングとのずれによる種々の不具合を無く
す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、ロー
タリテーブルの周縁に配設された装着ヘッドが電子部品
を吸着して該テーブルの間欠回転により該部品を搬送し
てプリント基板に装着すると共に、前記ロータリテーブ
ルの間欠回転を駆動するインデックス装置の出力軸の回
転に連動して回転する複数のカム軸に固定されたカムに
より電子部品の装着に係わる種々の動作が駆動され電子
部品がプリント基板に装着される電子部品自動装着装置
において、前記出力軸及び前記カム軸相互の回転の位相
ずれを検出する検出手段を設けたものである。

【０００６】また本発明は、ロータリテーブルの周縁に
配設された装着ヘッドが電子部品を吸着して該テーブル
の間欠回転により該部品を搬送してプリント基板に装着
すると共に、前記ロータリテーブルの間欠回転を駆動す
るインデックス装置の出力軸の回転に連動して回転する
複数のカム軸に固定されたカムにより電子部品の装着に
係わる種々の動作が駆動され電子部品がプリント基板に
装着される電子部品自動装着装置において、前記カム軸
に取り付けられ該カム軸の回転中心に向かって切り欠か
れた幅の狭いスリット及び幅の広いスリットを有するカ
ム軸円盤と、前記スリットに合わせたタイミングの前記
出力軸の回転角度位置で検出用信号を発生する検出信号
発生手段と、前記カム軸円盤に切り欠かれた前記スリッ
トによる通光状態を検出するカム軸フォトセンサと、前
記検出信号発生手段の発生する信号及びカム軸フォトセ
ンサのスリットによる出力信号に応じて前記出力軸及び
カム軸相互の回転の位相ずれを判断する判断手段を設け
たものである。

【０００７】

【作用】請求項１の構成によれば、検出手段はインデッ
クス装置の出力軸及び電子部品の装着に係わる種々の動
作を駆動するカムが固定されたカム軸の位相ずれを検出
する。請求項２の構成によれば、検出信号発生手段が発
生する出力軸の所定の回転角度位置を示す信号と、カム
軸に取り付けられたカム軸円盤に切り欠かれた幅の狭い
スリットまたは幅の広いスリットによる通光状態をカム
軸フォトセンサが検出した信号により判断手段は各スリ
ットの出力信号に応じて出力軸及びカム軸相互の回転の
位置ずれを判断する。

【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が螺合し供給台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方向とは上下方向に伸びるノ
ズル１４の軸の周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】図１において、３０は支持台２４の上部に
設置されたインデックス装置としてのインデックスユニ
ットであり、前記ロータリテーブル１３は該ユニット３
０のテーブル回転出力軸３１に連結されており、後述す
るインデックスモータ６１の駆動による該出力軸３１の
１間欠回転によりヘッド１５を１ステ−ション分間欠的
に回転させる。

【００１４】該インデックスユニット３０にはカム用出
力軸３２が設けられており、前記テーブル回転出力軸３
１の１間欠回転の間に１回転（３６０度）するものであ
る。カム用出力軸３２に取り付けられたプーリ３３から
歯付のタイミングベルト３４はカム軸３５のプーリ３６
及びカム軸３７のプーリ３８に掛け渡されカム用出力軸
３２の回転に連動して出力軸３２の１回転の間にカム軸
３５、３７が夫々１回転するようになされている。３９
はベルト３３に当接するテンションプーリである。カム
軸３５にはその回転の中心を中心とする円盤４１が取り
付けられており、該円盤４１には図４に示すように外周
部から中心方向にスリット４３及びスリット４４が切り
欠かれている。スリット４３は円周方向の切り欠きの幅
が狭く、スリット４４は広くなされている。

【００１５】該円盤４１の板厚方向には該円盤４１を挟
み透過型のフォトセンサ４５が設けられており、円盤４
１が回転して前記スリット４３またはスリット４４によ
り通光することによりカム軸３５の回転の位相の検出が
可能になされている。カム軸３７にも同様に円盤４６が
同軸に設けられており、該円盤４６にも図５に示すよう
に円盤４１の場合と同様に狭いスリット４７及び広いス
リット４８が切り欠かれている。スリット４７の幅はス
リット４３の幅と同じであり、スリット４８の幅はスリ
ット４４の幅と同じになされている。また、該円盤４６
の板厚方向にも該円盤４６を挟み透過型のフォトセンサ
４９が設けられている。前記スリット４３、スリット４
７、フォトセンサ４５及びフォトセンサ４９の位置関係
はフォトセンサ４５がスリット４３による通光を検出す
るカム軸３５の回転位相（回転角度位置）とフォトセン
サ４９がスリット４７による通光を検出するカム軸３７
の回転位相とが一致すべき回転位相となるように取り付
けられている。この回転位相はまたカム用出力軸３２の
所定の回転位相と一致しなければならない。本実施例で
はフォトセンサ４５及びフォトセンサ４９は図１にて時
計短針が０時の位置にあるスリット４３、４７を検出で
きるように取り付けられている。

【００１６】カム軸３５には図６に示すようにカム５１
が取り付けられており、カム軸３５の回転による該カム
５１の回動により圧縮バネ５２（図３参照）により下方
に付勢されたロッド５３が回動可能に取り付けられた揺
動レバー５４が揺動してロッド５３が昇降して昇降棒２
０が昇降するようになされている。カム軸３７にはカム
５１と同様にして図示しないカムが取り付けられてお
り、吸着ステ−ションＩにてヘッド１５を昇降させるた
めに図６と同様な機構が設けられている。ヘッド１５は
昇降シャフト２６の下部に取り付けられており、該シャ
フト２６がロータリテーブル１３中を貫通して昇降する
ようになつれており、該シャフト２６の上部に取り付け
られたローラ２７が上下動体２８に載置され該上下動体
２８が図示しないカム軸３７に設けられたカムの回動に
より上下動することにより、ヘッド１５の昇降がなされ
るものである。

【００１７】図７には昇降棒２０及び装着ヘッド１５の
カム軸３５、３７の回転による昇降の状態（部品取出
し）（テープ送り）及びインデックスユニット３０によ
るロータリテーブル１３の回転（インデックス回転）の
関係を示すが、カム用出力軸３２、各カム軸３５、３７
の位相があった場合にこの図７のグラフの通りに動作す
る。図７の供給台移動はこのタイミングに合わせてモー
タ９が駆動されて供給台７が移動することを示す。

【００１８】前記スリット４３、４７をフォトセンサ４
５、４９で検出する位置がこのグラフの０度の位置とな
っている。フォトセンサ４５、４９の取り付け位置がず
れたり、円盤４１、４６の固定位置またはスリット４
３、４７の切り欠き位置がずれると位相が正しいか正確
な検出ができなくなるので、この組付け位置は正確に行
う必要がある。

【００１９】また、スリット４４はスリット４３から所
定の角度（例えば９０度）回転した位置に設けられてお
り、スリット４８もスリット４７からスリット４４の場
合と同じ所定の角度回転した位置に設けられており、フ
ォトセンサ４５、４９が夫々スリット４４、４８を検出
した場合にもカム軸３５、３７の位相が図７のタイミン
グチャートのグラフにに合っている場合には同時に遮光
して同時に通光するようになされている。

【００２０】ベルト３４が掛け渡されていない場合には
各カム軸３５、３７は夫々出力軸３２とは連動せずに回
動するため、位相があっていないが、位相を合わせた状
態でベルト３４が掛け渡されると図７の関係となって連
動して回動するようになされているものである。次に、
図８に基づき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。

【００２１】５６はＣＰＵであり、ＲＡＭ５７に格納さ
れた種々のデータ及びフォトセンサ４５、４９等のセン
サの出力に基づき、ＲＯＭ５８に格納されたプログラム
に従って電子部品５の装着に係わる種々の動作を制御す
る。該ＣＰＵ５６にはインターフェース５９及び駆動回
路６０を介して前記Ｙ軸モータ２、Ｘ軸モータ４、供給
台駆動モータ９及び前記インデックスユニット３０即ち
ロータリテーブル１３等の駆動源となるインデックスモ
ータ６１等が接続され駆動が制御される。

【００２２】該インターフェース５９にはさらに出力軸
３２及びカム軸３５、３７の位相のずれを検出するため
の回路が接続されているが、該回路について説明する。
前記フォトセンサ４５、４９の出力はアンド回路６３に
入力されている。前記カム用出力軸３１には設定した回
転角度のタイミングで出力信号を出力可能なエンコーダ
６４が取り付けられており、該エンコーダ６４からの出
力はアンド回路６５に入力されるように接続されてい
る。前記アンド回路６３の出力はアンド回路６５のもう
一方の入力端子に入力されアンド回路６５の出力はラッ
チ回路６６に入力され、一時的に保持され、ＣＰＵ５６
に読み込まれる。

【００２３】エンコーダ６４からは読み込みのタイミン
グの信号が出力されるものであり、ＯＮの信号はフォト
センサ４５、４９がスリット４３、４７による通光の信
号を読み込む場合には、図７の０度のときに出力され、
スリット４４、４８による通光の信号を読み込む場合に
は、例えば９０度のときに出力される。エンコーダ６
４、及びフォトセンサ４５、４９の出力信号のパルス信
号はスパイクノイズの除去のための抵抗及びコンデンサ
で構成する回路を介して出力されるため、該回路の定数
のばらつきにより遅れがばらつく。また、前述するよう
にフォトセンサ４３、４９及びスリット４３、４７の組
付けの誤差もあるためこの誤差を許容できる範囲のスリ
ット４３、４７の幅としてかつ前述の信号伝達の遅れば
らつきによる影響を無くすために出力軸３２が回転して
いない状態で０度の位置に停止させて検出するか、遅れ
のばらつきが無視できる程度の低速回転をして検出する
ようにする。

【００２４】また、スリット４４、４８は高速回転させ
た時に即ち自動運転中の検出に用い該スリット４４、４
８の切り欠きの角度幅は最高速で回転させたときに遅れ
のばらつきが無視できる角度幅を切り欠くものである。
本実施例は２つの幅のスリットを切り欠くが、ロータリ
テーブル１３の回転速度にはいくつかの段階があること
から、最高速に対応する一番広い幅のスリットと一番せ
まいスリット４３、４７との間に各速度にて信号の遅れ
のばらつきがあっても検出が可能な幅のスリットを各円
盤４１、４６の前記スリットとはことなる角度位置の対
応する位置に切り欠いておいてもよい。このようにすれ
ば、遅い速度であれば、できるだけ精度を上げた回転位
相のずれが可能となる。

【００２５】以上の構成により以下動作について説明す
る。先ず、ベルト３４をプーリ３３、３６、３８に掛け
渡す作業から説明する。この作業は最初に装置を製造す
る場合のみならず、メンテナンス等の際ベルト３４を交
換する場合に必要となるが、カム用出力軸３２を０度の
位置に合わせ、各カム軸３５、３７を０度の位置に合わ
せ、夫々が合った状態で掛け渡される。

【００２６】次に、装置を検査用のモードとして０度の
位置に出力軸３２を回動させ停止させ、この時にエンコ
ーダ６４からタイミング用のパルス信号が出力され、フ
ォトセンサ４５、４９の通光を示すＯＮ出力がアンド回
路６３に入力される。位相が合っている場合にはアンド
回路６３からＯＮ出力がなされ、その結果アンド回路６
５からＯＮ出力がラッチ回路６６に出力される。該ラッ
チ回路６６に一時保持されたＯＮ信号はインターフェー
ス５９を介してＣＰＵ５６に読み込まれ、出力軸３２、
カム軸３５及びカム軸３７の位相が一致していることが
判断される。

【００２７】この場合に、出力軸３２。カム軸３５、３
７のいずれかの位相がずれているとＯＮ出力はアンド回
路６５からは出力されずにＣＰＵ５６は位相のずれを判
断して異常状態を図示しない報知装置により報知すると
共に自動運転の操作を受け付けないように制御する。位
相が一致していることを判断すると、図示しない操作部
より自動運転の操作をキーインすることにより装置は自
動運転を開始する。

【００２８】即ち、インデックスモータ６１の回転によ
りインデックスユニット３０を介してテーブル回転出力
軸３１が間欠回転してロータリテーブル１３が間欠的に
回転すると共にカム用出力軸３２が回転して各カム軸３
５、３７がベルト３４を介して回転する。この結果、図
７のタイミングチャートのインデックス回転に示すよう
にロータリテーブル１３が回動している間に、供給台７
が移動して次に部品５を供給する部品供給装置８を吸着
ステ−ションＩに移動させ、１８０度から２７０度まで
の回転の間に昇降棒２０が下降して揺動レバー２１に係
合して該レバー２１を揺動させ図示しないテープを送り
部品５をノズル１４の吸着位置に供給する。その後昇降
棒２０はカム５１の回転につれ上昇してテープの送り動
作が終了すると２７０度から３６０度の回転の間に、カ
ム軸３７に取り付けられた図示しないカムの回転により
吸着ステ−ションＩに停止している装着ヘッド１５が下
降してノズル１４が供給された部品５を真空吸着してヘ
ッド１５が上昇することにより該部品を取出して保持す
る。

【００２９】次に、０度からの回転によりロータリテー
ブル１３は間欠回転を開始して該ヘッド１５に保持され
た部品５は次のステ−ションに搬送される。以下同様に
して次々とヘッド１５により部品５の取出し及び搬送が
なされる。ヘッド１５が認識ステ−ションＩＩに達する
と部品認識装置１６により停止したヘッド１５の部品５
のノズル１４に対する位置認識が行われ次に、該ヘッド
１５が角度補正ステ−ションＩＩＩに達して停止すると
ヘッド回動装置１７により装着すべき角度位置になるよ
うにヘッド１５はθ方向に回動される。

【００３０】次に、ヘッド１５が装着ステ−ションＩＶ
に達すると、プリント基板６の装着すべき位置に部品５
の装着が行われる。この時、Ｙ軸モータ２及びＸ軸モー
タ４が回動してＸＹテ−ブル３を装着すべき位置に位置
決めするものである。該ＸＹテ−ブル３の動作及び装着
ステ−ションＩＶでのヘッド１５の昇降動作も図７に示
すのと同様なタイミングチャートによりカム及びＣＰＵ
５６により制御されている。

【００３１】上記の自動運転中にあっては、エンコーダ
６４のスリット４４、４８の位置に合わせたタイミング
信号がアンド回路６５に入力され（例えば９０度）、そ
の都度スリット４４、４８の通光を示すセンサ４５、４
９のＯＮ出力がアンド回路６３に入力され、該アンド回
路６３の出力がアンド回路６５に入力されることにより
エンコーダ６４の出力の間に、図９に示すように両セン
サ４５、４９の出力が一致するタイミングがあれば、ラ
ッチ回路６６にＯＮ出力がなされ、該出力をＣＰＵ５６
が読み込み、正常に動作していることを判断して運転を
続ける。

【００３２】出力軸３２の１回転の間に、該ラッチ回路
６６にＯＮ出力が出力されていないと、ＣＰＵ５６はこ
れを読み込み異常を判断して、例えばノズル１４が部品
供給装置８に衝突するのを避けるため（または、損傷を
最小限とするため）にモータ９、６１、２、４等を停止
して装置の自動運転を停止する。このような場合はベル
ト３４が切れた場合等が考えられる。

【００３３】次に、装置の使用が長い年月を経て、ベル
ト３４が伸びてしまったような場合には、自動運転を始
める前または、自動運転を停止したとき、自動的にまた
は作業者の任意の操作により位相検査のモードとする
と、前述のように０度の位置に出力軸３２を停止また
は、十分な低速で回転させて前述し同様にして精度を高
くして位相ずれの検出を行う。位相がずれていることが
検出されると報知され、作業者は例えばベルト３４を新
しいものに交換するなどの処置をとることになる。

【００３４】尚、本実施例ではカム用出力軸３２及びカ
ム軸３５、３７を連動して回転させるためにベルト３４
を掛け渡したが、ギア等により連動して回転するように
してもよいし、または、夫々のカム軸をインデックスモ
ータ６１とは別個のモータにより回転させる場合でも本
実施例のようなフォトセンサ等を用いた各回転軸の位相
のずれの検出をすることが有効である。

【００３５】また、エンコーダ６４からの検出のタイミ
ングは一定の幅を持つパルスとしたが、図１０に示すよ
うにエッジトリガによる検出でもよい。また、出力軸３
２にもカム軸３５等の同様なフォトセンサ及びスリット
付きの円盤を設けてこのフォトセンサの出力をエンコー
ダ６４の出力としてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、インデックス装
置の出力軸及び電子部品の装着に係わる動作を駆動する
ためのカム軸相互の回転位相のずれを検出するようにし
たので、位相ずれを検出した際に停止させて装置の破壊
を防止したり、位相ずれを修正して未然に大きな位相ず
れとなることを防止したりすることができる。

【００３７】また、位相ずれの検出のためにカム軸に幅
の異なるスリットを設けてフォトセンサで検出するよう
にすれば、インデックス装置の回転速度が高速になった
場合には幅の広いスリットにより回転中に検出が行え、
回転中の装置の破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インデックスユニット、カム用出力軸及びカム
軸を示す側面図である。

【図２】電子部品自動装着装置の平面図である。

【図３】電子部品自動装着装置の側面図である。

【図４】円盤を示す図である。

【図５】円盤を示す図である。

【図６】カムの回動機構を示す側面図である。

【図７】タイミングチャートを示す図である。

【図８】電子部品自動装着装置の制御ブロックを示す図
である。

【図９】エンコーダ及びフォトセンサの出力信号を示す
図である。

【図１０】エンコーダ及びフォトセンサの出力信号を示
す図である。

【符号の説明】

５ チップ状電子部品 ６ プリント基板 １５ 装着ヘッド ３０ インデックスユニット（インデックス装
置） ３２ カム用出力軸（出力軸） ３５ カム軸 ３７ カム軸 ４１ 円盤 ４３ スリット ４４ スリット ４５ フォトセンサ ４６ 円盤 ４７ スリット ４８ スリット ４９ フォトセンサ ５１ カム ５６ ＣＰＵ（検出手段）（判断手段） ６３ アンド回路 ６４ エンコーダ ６５ アンド回路 ６６ ラッチ回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータリテーブルの周縁に配設された装
   着ヘッドが電子部品を吸着して該テーブルの間欠回転に
   より該部品を搬送してプリント基板に装着すると共に、
   前記ロータリテーブルの間欠回転を駆動するインデック
   ス装置の出力軸の回転に連動して回転する複数のカム軸
   に固定されたカムにより電子部品の装着に係わる種々の
   動作が駆動され電子部品がプリント基板に装着される電
   子部品自動装着装置において、前記出力軸及び前記カム
   軸相互の回転の位相ずれを検出する検出手段を設けたこ
   とを特徴とする電子部品自動装着装置。
2. 【請求項２】 ロータリテーブルの周縁に配設された装
   着ヘッドが電子部品を吸着して該テーブルの間欠回転に
   より該部品を搬送してプリント基板に装着すると共に、
   前記ロータリテーブルの間欠回転を駆動するインデック
   ス装置の出力軸の回転に連動して回転する複数のカム軸
   に固定されたカムにより電子部品の装着に係わる種々の
   動作が駆動され電子部品がプリント基板に装着される電
   子部品自動装着装置において、前記カム軸に取り付けら
   れ該カム軸の回転中心に向かって切り欠かれた幅の狭い
   スリット及び幅の広いスリットを有するカム軸円盤と、
   前記スリットに合わせたタイミングの前記出力軸の回転
   角度位置で検出用信号を発生する検出信号発生手段と、
   前記カム軸円盤に切り欠かれた前記スリットによる通光
   状態を検出するカム軸フォトセンサと、前記検出信号発
   生手段の発生する信号及びカム軸フォトセンサのスリッ
   トによる出力信号に応じて前記出力軸及びカム軸相互の
   回転の位相ずれを判断する判断手段を設けたことを特徴
   とする電子部品自動装着装置。