JP3623981B2 - 電子部品自動装着装置 - Google Patents

Description

【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６３−１７４３９８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、一定のタイミングで圧縮空気の吹き出しを行う場合には、部品の種類等によって装着の速度を変えることがあると、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。特に、吸着ノズルの上下動がカム駆動によりなされ、このカム駆動に動機したカム駆動により圧縮空気の供給が行われるような場合には吸着ノズルの装着動作に対して常に同一のタイミングで圧縮空気の供給が行われる構造となっていた。
【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設定された前記吸着ノズルの基板からの高さに基づき前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気の供給の開始タイミング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、カム軸の回転により上下に駆動される装着ヘッドに設けられた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設定された前記カム軸の回転角度に基づき前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気の供給タイミング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設定された前記吸着ノズルの基板からの高さに基づき圧縮空気吹き出し手段を制御して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設定された前記カム軸の回転角度に基づき圧縮空気吹き出し手段を制御して圧縮空気を吸着ノズルの吸引孔に供給して、最適のタイムングで真空を切る。
【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１５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３７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３１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７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４４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７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４５への圧縮空気の流速が調整される。４３は該ニードルバルブ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４３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５８が設けられ、該レギュレータ５８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。
【００１８】
次に、図１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４３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４３の開閉のタイミング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１５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６２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１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カムポジショナ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１４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、ソレノイドバルブ４３を開くタイミングを早くするようにするため、この開始タイミングをバルブ開データとして装着タクト毎に前記カム軸の回転角度量で図８に示すようにＲＡＭ６０内に記憶している。該タイミングは圧縮空気を供給してから真空度が適正に無くなるまでの時間により決められる。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を開ける一番早い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。
【００２２】
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。
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。
【００２３】
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。
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１５がヘッド回動装置１７により回動される。
【００２４】
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。
即ち、この場合の装着タクトが部品種により決定された「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４６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４４に連通する。
次に、カムポジショナ６５が図８の「θ１」を検出するとＣＰＵ５９はソレノイドバルブ４３を開けるように制御し、該タイミングにて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４３はカムポジショナ６５がθ２を検出した時に開けられ、圧縮空気がノズル４４より吸着ノズル１４内に供給される。θ２はθ１よりも小さな回転角度位置であり、θ１の場合よりも早いタイミングで圧縮空気が吸着ノズル１４に供給され、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】
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カムポジショナ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」…毎にノズルの基板６からの高さ位置で圧縮空気の開タイミングをＲＡＭ６０に記憶しておいてもよい。この場合には、Ｈ１等の高さ位置になったことは、下降速度から計算される下降距離により検出してもよいし、部品５を吸着するノズルの高さ位置をセンサで直接検出してもよい。
【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高さ位置で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によれば、吸着ノズルの下降速度が変化した場合、あるいは装着タクト時間が変化した場合にも最適のタイミングで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】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】ソレノイドバルブを示す図である。
【図８】装着タクトに対するバルブの開タイミング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バルブの開タイミング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
４３ 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）

Claims (2)

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設定された前記吸着ノズルの基板からの高さに基づき前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気の供給の開始タイミング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. カム軸の回転により上下に駆動される装着ヘッドに設けられた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設定された前記カム軸の回転角度に基づき前記圧縮空気吹き出し手段の圧縮空気の供給タイミング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。

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