JP3665368B2 - 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、ロータリテーブルの外縁部に間隔を存して設けられ垂直軸回りに回転可能な複数の装着ヘッドにより電子部品を取出し、該ヘッドの回転により該部品の角度位置決めすべき方向に角度振りが行われて、プリント基板の装着すべき位置に該部品を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平５−１９２８２４号公報に記載されており、電子部品を吸着して取出す取出ノズルが垂直軸の回りに回転可能な装着ヘッドにその回転中心より離れた位置で該ヘッドに対して上下動可能に設けられノズルの選択及びノズルに吸着された部品を角度位置決めするためにヘッドを回転させる技術が開示されている。
【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を装着するプリント基板を載置するＸＹテ−ブルを移動させる際、例えば図１０に示すように極性のある部品８０を隣り合う同士で反対方向となるパターンでプリント基板８２に装着して行く場合であると、ヘッド８１の回転位置が１８０度異なり矢印で示す距離をＸＹテ−ブルが移動しなければならない。また、極性の無い部品を装着する際でも現在装着した位置から次に部品を装着する位置が離れていない場合、部品を位置決めすべき角度位置が異なり次のヘッドでのヘッドに対するノズルの角度位置が異なる場合には、この角度位置に部品を角度振りするためにヘッド８１を角度振りするとノズルのＸＹ座標がずれ、ＸＹテ−ブルをノズルの位置に合わせて移動させなければならない。このようにヘッド８１の角度振りにより、ＸＹテーブルを最大ノズルの回転中心よりの距離の２倍の距離分を加えて移動させなければならない。この場合、高速で部品装着を行い現在の部品装着時から次のヘッドによる部品装着時までのタクトタイムを短くしたい場合ＸＹテ−ブルの移動を短時間に行うには加速度を大きくしなければならず、プリント基板に接着剤により仮固定されている部品の位置ずれが発生すること及びプリント基板が大きなサイズであると基板自体を極めて大きな力で保持する必要があるが基板によってはこの保持力では反ってしまったりして保持することができないこと等が生じ、タクトタイムを短くする障害となることがある。
【０００４】
そこで本発明は、ノズルを装着ヘッドの回転中心位置より偏心させて設ける場合でもタクトタイムを短くでき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、間欠回動するロータリテーブルの外縁部に間隔を存して設けられ垂直軸回りに回転可能な複数の装着ヘッドにより電子部品を取出し、該ヘッドの回転により該部品の角度位置決めすべき方向に角度振りが行われて、プリント基板の装着すべき位置に該部品を装着する電子部品自動装着装置において、前記ヘッドの回転中心より離れた偏心位置に設けられ前記部品を吸着して取出し可能な複数の偏心位置ノズルと、前記ヘッドの回転中心位置に設けられ前記部品を吸着して取出し可能な中心位置ノズルと、装着のステップ毎に近接し、装着角度が大きく異なるときには、前記中心位置ノズルを使用させる制御手段とを備えたものである。
【０００７】
【作用】
請求項１の構成によれば、前に装着した部品とその次に装着する部品の位置決め角度が異なりヘッドの回転が大きな場合には、中心位置ノズルを使用してサイクルタイムが落ちることを防止し、前に装着した部品に対して次に装着する部品の角度位置の差が小さな場合には複数ある偏心位置ノズルのうちより部品種に合わせたノズルを使用し、さらに、装着のステップ毎に近接し、装着角度が大きく異なるときには、前記中心ノズルを使用する。
【０００９】
【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。
【００１０】
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の外縁部には取出ノズルとしての吸着ノズル１４を６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。
【００１１】
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（図２中上方の黒丸の付された位置）が吸着ステーションＩであり、該吸着ステーションＩにて装着ヘッド１５が下降することにより吸着ノズル１４が部品５を吸着する。
ＩＩは部品５を吸着した装着ヘッド１５がロータリテーブル１３の間欠回転により停止する認識ステーションであり、部品認識カメラ１６により吸着ノズル１４に対する部品５の位置ずれの認識のための撮像がなされる。
【００１２】
ＩＩＩは吸着ノズル１４が吸着保持している部品５をプリント基板６に装着するために装着ヘッド１５が停止する装着ステーション（図２中下方の黒丸の付された位置）であり、ロータリテーブル１３を貫通する昇降シャフト１７に取り付けられた装着ヘッド１５の下降によりＸＹテーブル３の移動により所定の位置に停止したプリント基板６に部品５は装着される。
【００１３】
１８は後述する角度振り手段としてのパルスモータ３１を駆動するための駆動回路４０からの電流を伝達する駆動電源コードであり、各装着ヘッド１５に接続されている。１９は吸着ノズル１４よりチップ部品５を吸着するため図示しない真空源に連通する真空チューブである。
以下に図１、図４及び図５に基づき装着ヘッド１５について説明する。
【００１４】
３０はシャフト１７の下部に取り付けられた取り付け板であり、該取り付け板３０上にパルスモータ３１が搭載されている。
パルスモータ３１の回動により該モータ３１のロータに取り付けられた回転体３２は上下方向に伸びた軸線の周りであるθ方向に回動する。
前記吸着ノズル１４は夫々回転体３２を上下方向に貫通して上下動可能に設けられている。
【００１５】
吸着ノズル１４は図５に示すように回転体３２の回転中心に対して偏心した位置に設けられているが、回転中心から一定の距離の円周上に略等角度間隔で６本設けられている。回転体３２の回動により偏心位置にある吸着ノズル１４は吸着している部品５を任意の角度位置にロータリテーブル１３の回転中及び停止中を問わず位置決めさせることができる。
【００１６】
また、図５に示すように回転体３２の回転中心位置にも１本の吸着ノズル１４が該回転体３２に対して出入り可能に設けられており、該ノズル１４も回転体３２の回動によりノズル１４の軸心を中心に回動し、該ノズル１４に吸着された部品５の角度位置決めをすることができる。回転体３２の回転により偏心位置の吸着ノズル１４も回転中心位置の吸着ノズル１４もθ方向に回動するが、回転体３２の回転中心に対して即ちヘッド１５に対して偏心位置のノズル１４はＸＹ方向の位置が変化するが回転中心位置の吸着ノズル１４は位置の変化が無いものである。
【００１７】
偏心位置の吸着ノズル１４も回転中心位置の吸着ノズル１４も図１及び図４に示すように回転体３２に対して下方に突出した位置で使用され部品５の吸着がなされ、回転体３２に対して上昇した収納位置では使用されない。常に使用されるノズル１４は１本のみであり、装着ステ−ションＩＩＩから吸着ステ−ションＩに至る間の所定の停止ステ−ションにて図示しない突出収納手段により選択され突出される。ノズル１４は収納位置及び突出位置にてロックされている。
【００１８】
図５に示すように種々の形状のノズル１４が夫々のノズル取付位置に取りつけられ、部品５の大きさ形状などの種類に合わせてノズル１４の穴径などが異なったノズル１４が取りつけられる。回転中心位置のノズル１４は一番使用頻度の高いノズル１４を取りつけるのが良く、または極性のある部品５を吸着するためのノズル１４でもよい。
【００１９】
図３において、４９は部品供給装置８の揺動レバー５０を揺動させるために上下動する昇降レバーであり、該レバー５０を揺動させテープリール５１内に巻回された図示しないテープを送り該テープ内に収納されたチップ部品５を該ノズル１４の吸着位置に供給させる。
次に、図６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。
【００２０】
３５は制御手段としてのＣＰＵであり、データ記憶部としてのＲＡＭ３６に記憶された種々のデータ等に基づき、ＲＯＭ３７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。
また、ＣＰＵ３５の制御対象であるＹ軸モータ２、Ｘ軸モータ４及び前記パルスモータ３１…はインターフェース３８及び駆動回路４０を介してＣＰＵ３５に接続されている。
【００２１】
ＲＡＭ３６にはさらに、図７に示すような装着データがプリント基板６の種類毎に記憶されており、該データのステップの順番にリール番号で示される供給台７上の位置の部品供給装置８より部品５が取り出され、「Ｘ」「Ｙ」で示されるプリント基板６の座標位置に装着角度データである「θ」で示される角度位置で装着されるものである。装着角度データ分だけ部品供給装置８から取り出されたチップ部品５が回転体３２の回動により吸着ノズル１４が回転すると吸着された姿勢が正しければ装着すべき角度位置となるようになされている。
【００２２】
以上の構成により以下動作について説明する。
先ず、図示しない操作部が操作され、電子部品自動装着装置の自動運転が開始される。
まず、装着データの初期のステップにて装着する部品５が図８のように基板上に装着されるものとすると即ち、該部品５には極性があり装着する順番に隣り合い隣り合うどうしの部品５は反対の方向を向いているものとすると、これらの部品５を吸着する装着ヘッド１５の使用すべきノズル１４は回転中心位置の吸着ノズル１４が選択され、吸着ステ−ションＩより以前の図示しないステ−ションにて回転中心位置の吸着ノズル１４が図１のように突出される。このノズル１４の選択は装着すべき部品５の種類毎にノズル１４の種類がＲＡＭ３６内に記憶されていることから割り出されて選択されるものである。
【００２３】
次に、該ヘッド１５が吸着ステ−ションＩに至るとＲＡＭ３６に記憶された装着データのステップ１に従って、供給台７が移動し供給すべきチップ部品５の部品供給装置８が吸着ステ−ションＩの装着ヘッド１５の回転中心位置の吸着ノズル１４の吸着位置に停止してヘッド１５の下降による該ノズル１４の下降によりチップ部品５が取り出される。
【００２４】
次に、ロータリテーブル１３が図示しないインデックス機構を介して間欠回転を行い、チップ部品５を保持したヘッド１５は次のステ−ションに移動して停止し、さらに回転して行き認識ステ−ションＩＩに移動する。
次に、部品認識カメラ１６により吸着ノズル１４に吸着されたチップ部品５の認識が行われる。カメラ１６は回転中心位置の吸着ノズル１４に吸着された部品５を撮像できまた偏心位置の吸着ノズル１４に吸着された部品５も少なくともある回転角度位置では撮像できる視野を持っている。またはカメラ１６は図示しないＸＹ方向に移動するテーブル上に乗っていてもよい。
【００２５】
部品５のノズル１４の回転中心に対する位置ずれが認識されると該認識結果に基づいて補正が行われ、部品５が装着データのステップ１に示される方向を向くようにパルスモータ３１が駆動され回転体３２が回転する。このノズル１４は回転中心位置の吸着ノズル１４であるため装着ヘッド１５に対する部品５の位置ずれはほとんど無い状態で角度位置決めが行われる。
【００２６】
この間に、ロータリテーブル１３は間欠回転を行って装着ステ−ションＩＩＩに達し、角度位置決めが終了したチップ部品５をＸＹテーブル３の移動により位置決めされたプリント基板６に図８の左端に示すように装着する。
次のヘッド１５に吸着された装着データのステップ２の部品５も同様にして認識ステ−ションＩＩにて認識され、ステップ２に示される角度位置である１８０度の角度位置に回転させられる。部品供給装置８から取り出される部品５は常に同じ方向を向いているため１８０度回転させる必要があるものである。また、図８の部品５はすべて同じ部品供給装置８から供給されるためこの間は供給台７は停止した状態であり、供給台７の移動により装着速度を低下させることはない。この場合、１８０度回転させても部品５は略回転体３２の回転中心位置に位置しているため、装着ステ−ションＩＩＩではＸＹテ−ブル３は図９の矢印で示す方向に部品５の間隔分のみ移動して位置決めされ部品５の装着が行われる。
【００２７】
以下、次のステップ３以降でも装着ステ−ションＩＩＩではＸＹテ−ブル３は図９のごとく部品５の間隔分のみ移動するのみで良く、短時間の間に移動でき、従ってロータリテーブル１３の間欠回転の速度も高速で部品装着が行える。
尚、図９では部品５のみが描かれ、ノズル１４は省略してある。
次に、装着データのステップが進み回転中心位置の吸着ノズル１４では吸着できない部品（例えばリード付きの大型部品）を吸着することとなる場合には、あらかじめ吸着ステ−ションＩ以前のステ−ションにては図４に示すように偏心位置にある当該部品５に合った吸着ノズル１４を突出させる。
【００２８】
次に、パルスモータ３１の回動により装着ヘッド１５が吸着ステ−ションＩに達する前に吸着ステ−ションＩにて該突出されたノズル１４は回転中心位置と供給台７の移動方向に並ぶ位置になるように回動され、取り出すべき部品５を供給する部品供給装置８が該ノズル１４の下降位置に停止するように供給台７が移動される。
【００２９】
次に、部品５を吸着したヘッド１５は認識ステ−ションＩＩに達し前述と同様にして認識動作が行われ、部品５の角度振りが行われ、装着ステ−ションＩＩＩでは該角度振りによりＸＹ方向に移動した分の補正も加えられてＸＹテ−ブル３が移動され部品５の装着が行われる。
この場合装着データでのその前のステップからの移動距離は比較的大きく、回転体３２の回転により部品５が移動した距離を補正するための距離が加わってデータ上の距離より長い距離を移動することになってもＸＹテ−ブル３の移動時間はあまり変わらない。データ上のＸＹテ−ブルの移動距離が長い場合には比較的ロータリテーブルの間欠回転の速度に対する偏心位置のノズル１４の回転による距離の増加の影響は少ないものである。
【００３０】
次に、他の部品５で回転中心位置のノズル１４では吸着することができず偏心位置にある他の種類のノズル１４を使用しなければならないステップの場合には、偏心位置の他のノズル１４が突出され前述と同様にして吸着ステ−ションＩにて部品５の装着が行われ、装着ステ−ションＩＩＩにて部品５の装着が行われる。
【００３１】
ノズル１４を選択して突出させる場合には、偏心位置のノズルは回転中心位置からの距離が同じ円周上に配設されているため、該円周上の所定の位置で突出動作を行うようにノズル１４を突出させる機構を設ければ回転体３２を選択したいノズル１４の位置に合わせて回動すればよく、回転中心位置のノズルを突出させるための機構は別に設けるか偏心位置の突出機構が移動して突出させるようにしてもよい。
【００３２】
尚、本実施例でノズルの選択は部品５の種類に合わせて行うように説明したが、装着データのステップ毎に使用する吸着ノズルの種類を指定するようにしてもよい。
また、本実施例で回転中心位置のノズルを使用するのは極性のある部品でステップ毎に互いに近接する場合であったが、極性の有無に関係無くステップ毎に近接しており、しかもステップ毎に装着角度データが大きく（例えば９０度前後）異なる場合には回転中心位置のノズルを使用するとタクトタイムを短縮することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、間欠回動するロータリテーブルの外縁部に間隔を存して設けられ垂直軸回りに回転可能な複数の装着ヘッドの回転中心位置に取出ノズルを設けると共に該中心位置より離れた位置に複数の取出ノズルを設けたので、ノズルの切替及び部品の角度振りの機構をシンプルにできるとともに、偏心位置のノズルでは部品装着速度を高速にできない場合には中心位置のノズルを用いることによりロータリテーブルの間欠回転の速度も高速で部品装着が行え高速化が図れるようにすることができる。
【００３４】
また、偏心位置のノズルを複数設けることによってノズルの種類を多く設けて使い勝手のよい装置を得ることができる。
さらに、装着のステップ毎に近接し、装着角度が大きく異なるときには、中心位置の取付ノズルを使用することによって、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】回転中心位置の吸着ノズルが突出した装着ヘッドを示す斜視図である。
【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】偏心位置の吸着ノズルが突出した装着ヘッドを示す斜視図である。
【図５】装着ヘッドを下方から見た平面図である。
【図６】電子部品自動装着装置の制御ブロック図である。
【図７】装着データを示す図である。
【図８】プリント基板に極性のあるチップ部品が装着された状態を示す平面図である。
【図９】回転中心位置の吸着ノズルが図８に示すように部品装着を行う場合の基板の移動状態を示す図である。
【図１０】従来技術にての装着ヘッドの偏心位置のノズルが部品装着を行うのに基板の移動状態を示す図である。
【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（偏心位置ノズル、中心位置ノズル）
１５ 装着ヘッド
３２ 回転体

Claims (1)

1. 間欠回動するロータリテーブルの外縁部に間隔を存して設けられ垂直軸回りに回転可能な複数の装着ヘッドにより電子部品を取出し、該ヘッドの回転により該部品の角度位置決めすべき方向に角度振りが行われて、プリント基板の装着すべき位置に該部品を装着する電子部品自動装着装置において、前記ヘッドの回転中心より離れた偏心位置に設けられ前記部品を吸着して取出し可能な複数の偏心位置ノズルと、前記ヘッドの回転中心位置に設けられ前記部品を吸着して取出し可能な中心位置ノズルと、装着のステップ毎に近接し、装着角度が大きく異なるときには、前記中心位置ノズルを使用させる制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品自動装着装置。

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