JP3560647B2

JP3560647B2 - 部品実装装置

Info

Publication number: JP3560647B2
Application number: JP15401894A
Authority: JP
Inventors: 寿仁黒田; 隆氏鷲見; 雄二浜辺
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JPH0823193A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品をプリント配線基板の表面に押付けて実装を行う構成の部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の軽薄短小化に伴い、スルーホールにリードを挿入するリード挿入方法から基板パターンの電極位置に電子部品を重ねて搭載する表面実装方法へ電子部品の実装方法が移行している。図８は、表面実装方法により、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに実装する部品実装装置を示す従来例である。ここで、吸着ノズル１はＸＹロボットのヘッドにサーボモータを介して取付けられたものであり、前記サーボモータにより上下動され、前記ＸＹロボットによって直交する２方向へ搬送される。この構成の場合、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに実装するにあたっては、まず、電子部品Ａを吸着ノズル１により真空吸着し、ＸＹロボットによりプリント配線基板Ｂへ搬送する。次に、吸着ノズル１を下降させ、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに押付け、吸着ノズル１の真空を解除する。
【０００３】
ところで、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに押付けるにあたって、吸着ノズル１の下降位置が低すぎると、電子部品Ａが過剰に押圧される。また、下降位置が高すぎると、電子部品Ａに対する押圧力が不足し、双方共に安定した装着ができない。そこで、前記サーボモータを駆動制御する制御装置（図示せず）に電子部品Ａの高さや製品公差やプリント配線基板Ｂの反り等を記憶させ、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに押付けるにあたって、電子部品Ａのプリント配線基板Ｂに対する押付量が一定となるように、サーボモータを制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成では、電子部品Ａの種類に係わらず、電子部品Ａの押付量が一定となるように、サーボモータを駆動制御していたため、特に電子部品Ａが１ｍｍ程度の微小なものである場合、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂに押付けるにあたって、大きなストレスが作用し、電子部品Ａが割れたり、内部破損したりする虞れがあり、安定した実装作業を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品の種類に係わらず、電子部品が割れたり破損したりすることのない安定した実装作業を行うことができる部品実装装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品実装装置は、移動可能に設けられ、その移動に伴い電子部品をプリント配線基板に押付ける押圧手段と、前記電子部品に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段と、前記押圧手段の移動量を検出する移動量検出部と、前記押圧手段により前記電子部品を異なる圧力で押圧した時の前記押圧力検出手段及び前記移動量検出部からの検出値に基づき、前記押圧手段の単位下降量あたりの押圧力を求め、求めた単位下降量あたりの押圧力と目標押圧力とに基づき、前記電子部品が前記目標押圧力で押圧されるように前記押圧手段の目標移動位置を決定する移動位置決定手段とを備えたところに特徴を有する（請求項１）。
【０００７】
この場合、押圧手段が目標移動位置へ移動されたときの押圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記目標移動位置を補正する補正手段を設けても良い（請求項２）。また、電子部品に関する部品データが記憶される部品データ記憶エリアと補正手段により補正された目標移動位置が記憶される移動位置データ記憶エリアとを有する記憶手段を設けても良い（請求項３）。
【０００８】
【作用】
請求項１記載の手段によれば、押圧手段により電子部品を異なる圧力で押圧した時の押圧力検出手段及び移動量検出部からの検出値に基づき、押圧手段の単位下降量あたりの押圧力を求め、求めた単位下降量あたりの押圧力と目標押圧力に基づいて、電子部品が目標押圧力で押圧されるように押圧手段の目標移動位置が決定される。このため、この目標移動位置に基づいて電子部品を装着すれば、電子部品が目標押圧力で押圧されるようになり、電子部品に対するストレスが小さくなる。従って、電子部品が割れたり破損したりすることのない安定した実装作業を行うことが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の手段によれば、押圧手段が目標移動位置へ移動すると、電子部品に作用する押圧力が検出され、この押圧力と目標押圧力とに基づいて、前記目標移動位置が補正される。従って、例えプリント配線基板が反った状態で装着作業が行われても、その反り分が考慮され、電子部品が目標押圧力で押圧されるようになる。また、請求項３記載の手段によれば、記憶手段が部品データ記憶エリアと移動位置データ記憶エリアとを有しているため、電子部品に関する部品データとプリント配線基板の反り等に伴い値の変わる目標移動位置とを分割して保存することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図５に基づいて説明する。まず、図２において、ＸＹロボット１１は、架台（図示せず）に固定されたＸ軸１１ａとＸ軸１１ａに移動可能に設けられたＹ軸１１ｂとＹ軸１１ｂに設けられたヘッド（図示せず）とから構成されたものであり、図１に示すように、ＸＹロボット１１のヘッドにはサーボモータ１２が取付けられている。そして、サーボモータ１２の回転軸１２ａには運動変換機構１２ｂを介して真空ロッド１３が取付けられており、真空ロッド１３は、サーボモータ１２により上下動され、ＸＹロボット１１により図２の矢印ＸおよびＹ方向へ搬送される。
【００１１】
真空ロッド１３には、図１に示すように、真空吸引孔１３ａが形成され、この真空吸引孔１３ａ内にはノズル本体１４が挿着されている。そして、ノズル本体１４には、真空吸引孔１３ａに連通する真空吸引孔１４ａが形成されており、真空吸引孔１３ａおよび１４ａ内が真空化されると、ノズル本体１４により電子部品Ａが真空吸着される。尚、１５は、ノズル本体１４を真空吸引孔１３ａから抜止めするカバーである。
【００１２】
ＸＹロボット１１は制御装置１６に接続されている。この制御装置１６はマイクロコンピュータを主体に構成されたものであり、ＸＹロボット１１を駆動制御し、図２に示すように、ノズル本体１４を部品供給部Ｃ上およびプリント配線基板Ｂ上に移動させる。また、制御装置１６にはサーボモータ１２が接続されている。そして、制御装置１６はサーボモータ１２を駆動制御することに基づいてノズル本体１４を上下動させ、部品供給部Ｃにセットされた電子部品Ａを取出したり、プリント配線基板Ｂへ押付けたりする。即ち、ノズル本体１４は請求項１記載の押圧手段に相当する。
【００１３】
真空吸引孔１３ａ内には圧縮コイルばね１７が収容されている。この圧縮コイルばね１７は、許容量を越える押圧力が電子部品Ａに作用することに伴って弾性変形し、電子部品Ａに過大な押圧力が作用しないようにするものである。また、圧縮コイルばね１７と真空吸引孔１３ａの上壁との間には圧力センサ１８が介在されている。この圧力センサ１８は、ノズル本体１４により吸着された電子部品Ａがプリント配線基板Ｂに押付けられることに伴い、電子部品Ａに作用する押圧力に応じた電気信号を出力するものであり、例えばストレインゲージ式圧力センサか構成される。即ち、圧力センサ１８は請求項１記載の押圧力検出手段に相当する。
【００１４】
圧力センサ１８は制御装置１６に接続されている。そして、制御装置１６は、圧力センサ１８の出力信号に基づいて電子部品Ａに作用する押圧力を検出し、その検出値が目標押圧力Ｐｏに等しくなるように、ノズル本体１４の目標下降位置Ｈｏを演算する。即ち、制御装置１６は請求項１記載の移動位置決定手段に相当する。また、制御装置１６には移動位置検出部１９が接続されている。この移動位置検出部１９は、サーボモータ１２の回転量を検出するロータリーエンコーダ１９ａおよびロータリーエンコーダ１９ａの出力パルス数をカウントするカウンタ１９ｂから構成されるものであり、制御装置１６は、カウンタ１９ｂのカウント値に基づいてサーボモータ１２の回転量、即ちノズル本体１４の下降位置を検出し、「下降位置＝目標下降位置Ｈｏ」となるように、サーボモータ１２を駆動制御する。
【００１５】
次に上記構成の作用について説明する。制御装置１６は、電子部品Ａに関するデータが入力されると、図３において、ステップＳ１に移行し、まず図４に実線で示すように、ノズル本体１４を「０」位置から下降させ、部品供給部Ｃにセットされた電子部品Ａを押圧し、このときの圧力センサ１８の出力値Ｐａおよび移動量検出部１９のカウント値Ｈａを読込む。次に二点鎖線で示すように、ノズル本体をＨｂの位置に下降させ、このときの圧力センサ１８の検出値Ｐｂおよび移動量検出部１９のカウント値Ｈｂを読込んだ後、「Ｐｂ−Ｐａ」を演算して基本押圧力Ｐを求め、この基本押圧力Ｐを記憶する。
【００１６】
制御装置１６は、基本押圧力Ｐを記憶すると、図３のステップＳ２に移行し、まず、「Ｐ／（Ｈｂ−Ｈａ）」を演算することにより、ノズル本体１４が単位下降量だけ下降したときに電子部品Ａに作用する押圧力Ｐｃを求め、この押圧力Ｐｃを記憶する。ここで、制御装置１６には、各種の電子部品Ａに関する目標押圧力Ｐｏや高さ寸法Ｈ等のデータが記憶されており、次に制御装置１６は、「Ｐｏ／Ｐｃ」を演算することにより、ノズル本体１４の目標移動量Ｌｏを求め、この目標移動量Ｌｏに基づき目標下降位置Ｈｏを演算して記憶する。尚、図５は目標下降位置Ｈｏの演算原理を示すものであり、Ｈは電子部品Ａの高さ寸法である。同図から明らかなように、目標下降位置Ｈｏは「Ｈｃ−（Ｈ−Ｌｏ）」で表される。
【００１７】
制御装置１６は、目標下降位置Ｈｏを演算すると、ステップＳ３に移行し、ノズル本体１４により電子部品Ａを吸着し、サーボモータ１２を駆動させることにより、部品供給部Ｃから電子部品Ａを取出し、ＸＹロボット１１を駆動させることにより、電子部品Ａをプリント配線基板Ｂ上に搬送する。そして、ステップＳ４に移行し、サーボモータ１２を駆動することにより電子部品Ａを下降させ、プリント配線基板Ｂに押付ける。そして、移動量検出部１９の検出信号に基づいて、ノズル本体１４の下降位置が目標下降位置Ｈｏに達したことを検出すると、ステップＳ５からＳ６に移行し、電子部品Ａの押付動作を停止させ、ステップＳ７において、ノズル本体１４の真空を解除し、電子部品Ａをノズル本体１４から引離す。以上の動作により、電子部品Ａの装着動作が完了する。
【００１８】
また、電子部品Ａとは異なる電子部品（図示せず）を実装するにあたっては、該電子部品に関するデータを入力する。すると、制御装置１６は、ステップＳ１およびＳ２を行うことにより、該電子部品の目標押圧力Ｐｏ´から目標移動量Ｌｏ´および目標下降位置Ｈｏ´を求める。そして、ステップＳ３〜Ｓ７を行うことにより、電子部品Ａを目標下降位置Ｈｏ´まで下降させ、電子部品を目標押圧力Ｐｏ´で装着する。
【００１９】
本実施例によれば、電子部品Ａに作用する押圧力を検出する圧力センサ１８を設け、電子部品Ａが目標押圧力Ｐｏで押圧されるように、圧力センサ１８の実測値に基づいて目標下降位置Ｈｏを演算し、ノズル本体１４を目標下降位置Ｈｏへ下降させるように構成した。このため、電子部品Ａが目標押圧力Ｐｏで実装されるようになり、電子部品Ａに対するストレスが小さくなる。従って、電子部品Ａの種類に係わらず、電子部品Ａが割れたり破損したりすることのない安定した実装作業を行うことが可能になる。
【００２０】
次に本発明の第２実施例を図６に基づいて説明する。本実施例は、制御装置１６を請求項２記載の補正手段として機能させたものであり、上記第１実施例と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明を行う。即ち、制御装置１６は、電子部品Ａに関するデータが入力されると、第１実施例と同様、ステップＳ１およびＳ２を行うことにより、ノズル本体１４の目標下降位置Ｈｏを求め、ステップＳ３〜Ｓ６を行うことにより、ノズル本体１４を目標下降位置Ｈｏへ下降させる。次に、ステップＳ８に移行し、この状態で電子部品Ａに作用する押圧力Ｐｄを圧力センサ１８の出力値から検出する。そして、ステップＳ９に移行し、この押圧力Ｐｄを目標押圧力Ｐｏと比較する。
【００２１】
例えば「Ｐｄ＝Ｐｏ」の場合、制御装置１６は、ステップＳ７に移行し、電子部品Ａをノズル本体１４から引離し、実装動作を終了させる。また、ＰｄとＰｏとが異なる場合、ステップＳ１０に移行し、まず「Ｐｄ／Ｌｏ」を演算することにより、ノズル本体１４が単位下降量だけ下降しときに電子部品Ａに作用する新たな押圧力Ｐｃ´を求め、次に、上記第１実施例と同様の手順により、押圧力Ｐｃ´に基づいた新たな目標移動量Ｌｏ´および目標下降位置Ｈｏ´を演算して記憶する。そして、ステップＳ１１に移行し、「Ｈｏ←Ｈｏ´」とした後、ステップＳ７に移行し、電子部品Ａをノズル本体１４から引離す。
【００２２】
ところで、プリント配線基板Ｂの材質やプリント配線基板Ｂを固定する固定治具の設定が適切でないため、プリント配線基板Ｂが反った状態で実装作業が行われることがある。上記第１実施例によれば、電子部品Ａの種類によって目標下降位置Ｈｏが一定となるため、プリント配線基板Ｂが反っていると、目標下降位置Ｈｏまでノズル本体１４を下降させても、「押圧力＝目標押圧力Ｐｏ」にならない虞れがある。この点第２実施例は、ノズル本体１４が目標下降位置Ｈｏへ下降されたときの押圧力Ｐｄに基づいて、目標移動量Ｌｏおよび目標下降位置Ｈｏを補正するようにしたので、例えプリント配線基板Ｂが反っていても、次回の実装時には、電子部品Ａを目標押圧力Ｐｏでプリント配線基板Ｂに押付けることができる。
【００２３】
次に本発明の第３実施例を図７に基づいて説明する。尚、上記第２実施例と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明を行う。制御装置１６のワークエリアであるＲＡＭ１６Ａには固有データ記憶エリア１６ａと共有データ記憶エリア１６ｂとが設けられており、目標移動量Ｌｏや目標下降位置Ｈｏ等の各部品実装装置に固有のデータは固有データ記憶エリア１６ａに記憶され、製品高さＨや製品公差等の電子部品Ａに関するデータは共有データ記憶エリア１６ｂに記憶される。即ち、固有データ記憶エリア１６ａは請求項３記載の移動位置データ記憶エリアに相当し、共有データ記憶エリア１６ｂは部品データ記憶エリアに相当し、ＲＡＭ１６Ａは記憶手段に相当する。
【００２４】
この構成によれば、制御装置１６は、各部品実装装置ごとにステップＳ１〜Ｓ１１を行い、目標移動量Ｌｏおよび目標下降位置Ｈｏを書換える。そして、これら書換えた目標移動量Ｌｏおよび目標下降位置Ｈｏを固有データ記憶エリア１６ａに記憶し、次回の実装時には、固有データ記憶エリア１６ａから各目標下降位置Ｈｏ´を読出し、各部品実装装置ごとに異なる目標下降位置Ｈｏで電子部品Ａの実装作業を行う。
【００２５】
ところで、プリント配線基板Ｂの設置状態は部品実装装置ごとにばらつきがあり、このばらつきを無くすのは困難である。従って、複数の部品実装装置の間でデータベースの共有化を図ると、上記第２実施例のように目標下降位置Ｈｏを補正しても、ある実装装置においては、押圧力が目標押圧力Ｐｏに達しなかったり、ある実装装置においては、目標押圧力Ｐｏを越えてしまう虞れがある。この点第３実施例は、固有データ記憶エリア１６ａと共有データ記憶エリア１６ｂとを設け、目標下降位置Ｈｏを固有データ記憶エリア１６ａに記憶するようにしたので、複数の部品実装装置間でデータベースの共有化を図った場合でも、各部品実装装置ごとに記憶エリアを設けることなく、各部品実装装置ごとに異なる目標下降位置Ｈｏで実装作業を行うことができる。このため、電子部品Ａを目標押圧力Ｐｏでプリント配線基板Ｂに押付けることができ、実装ライン全体としてより安定した電子部品Ａの装着が可能になる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の部品実装装置によれば次のような優れた効果を奏する。
請求項１記載の手段によれば、電子部品に作用する押圧力を検出することに基づいて、電子部品を目標圧力で押圧するための目標移動位置を決定するので、電子部品が目標押圧力で押圧されるようになり、電子部品に対するストレスが小さくなる。このため、電子部品の種類に拘らず、電子部品が割れたり破損したりすることのない安定した実装作業を行うことが可能になる。
【００２７】
請求項２記載の手段によれば、押圧力検出手段の検出結果に基づいて目標移動位置を補正するので、例えプリント配線基板が反った状態で実装作業が行われても、電子部品に作用する押圧力を一定化することができる。
請求項３記載の手段によれば、プリント配線基板の反り等に伴い値の変わる目標移動位置を分割して保存するので、複数の部品実装装置間でデータベースの共有化を図った場合でも、各装置ごとに記憶エリアを設けることなく、異なる押付量で電子部品をプリント配線基板に押付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を概略的に示す図
【図２】概略上面図
【図３】制御装置の制御内容を示すフローチャート
【図４】基本圧力の検出原理を示す図
【図５】目標下降位置の演算原理を示す図
【図６】本発明の第２実施例を示す図３相当図
【図７】本発明の第３実施例を示す記憶手段の概念図
【図８】従来例を示す図
【符号の説明】
Ａは電子部品、Ｂはプリント配線基板、１４はノズル本体（押圧手段）、１６は制御装置（移動位置決定手段，補正手段）、１６Ａは記憶手段、１６ａは固有データ記憶エリア（移動位置データ記憶エリア）、１６ｂは共有データ記憶エリア（部品データ記憶エリア）を示す。

Claims

移動可能に設けられ、その移動に伴い電子部品をプリント配線基板に押付ける押圧手段と、
前記電子部品に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段と、
前記押圧手段の移動量を検出する移動量検出部と、
前記押圧手段により前記電子部品を異なる圧力で押圧した時の前記押圧力検出手段及び前記移動量検出部からの検出値に基づき、前記押圧手段の単位下降量あたりの押圧力を求め、求めた単位下降量あたりの押圧力と目標押圧力とに基づき、前記電子部品が前記目標押圧力で押圧されるように前記押圧手段の目標移動位置を決定する移動位置決定手段と
を備えたことを特徴とする部品実装装置。
押圧手段が目標移動位置へ移動されたときの押圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記目標移動位置を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
前記電子部品に関する部品データが記憶される部品データ記憶エリアと前記補正手段により補正された目標移動位置が記憶される移動位置データ記憶エリアとを有する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の部品実装装置。