JP3678829B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置などの電子部品を配線基板に実装する電子部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために電子部品実装装置が使用される。この電子部品実装装置には、これらの電子部品を配線基板に搭載する搭載部や、搭載に先立って予め接着剤やクリームはんだなどの塗着物を配線基板に塗布するための塗布部が装着されている。
【０００３】
電子部品実装装置は、配線基板を案内して所定の位置でこれを位置決めするガイドレールと、配線基板に搭載される複数の電子部品を保持する部品ステージとを有しており、前記した塗布部や搭載部といった作業部（作業手段）はガイドレールの上方でＸＹ二軸方向に水平移動する搭載ヘッドに取り付けられている。
【０００４】
配線基板に対する作業部の具体的な動きは、搭載ヘッドの移動に伴って作業部が搭載位置あるいは塗布位置、つまり作業位置まで移動する過程ではこれを上昇移動させておき、作業位置となったときに配線基板に接近するように下降移動させている。そして、たとえば塗布部ではニードル先端を塗布位置にもってゆき、容器の塗着物をこのニードルから滴下して塗布している。なお、滴下された塗着物に電子部品を押し付けることにより、リフローはんだ付けが達成される。
【０００５】
配線基板には電子部品が精度よく実装される必要があるために、塗布部による塗着物もまた精度よく所定の塗布位置に塗布されることが要求される。したがって、ニードルの中心位置は正確に位置出しされていなければならず、中心位置が確保されていない場合には塗着位置精度不良の原因となる。
【０００６】
ここで、充填された塗着物を使い果たしたときの補充は、装置の構造的な理由や作業効率などの点から一般に容器自体を交換することにより行われる。そして、容器とニードルとは一体的に結合されているのでニードル先端の位置出しは容器の交換毎に行う必要がある。また、塗着物を収容する容器に種類などに応じて種々のサイズのものがあるようにニードルもまた種々のサイズがあるが、サイズを問わず当然に正確な位置出しが要求される。さらに、２本のニードルにより同時に２箇所に塗着物を塗布するいわゆるツインニードルの場合には、位置出しは一層困難になる。
【０００７】
このような問題を解決して容器交換やニードルサイズ変更があってもニードルの中心位置を常に高精度に位置出しするために、従来、ニードルの形状やサイズに合わせたアタッチメント（保持手段）を使用してニードルの先端付近を保持することが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アタッチメントを用いた技術では、このアタッチメントを交換可能にするために装置構造が複雑化してコストアップするのみならず、ニードルサイズが変更される毎にそれに合ったアタッチメントに交換する必要があり作業が煩雑化する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、電子部品が搭載される配線基板に塗着物を塗布する塗布部に取り付けられたニードルの位置を、保持手段を用いることなく高精度に位置出しすることのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１３】
すなわち、本発明の電子部品実装装置は、配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データを求める位置算出手段と、前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の電子部品実装装置は、配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、さらに前記塗布手段を上昇移動させて前記ニードルの先端位置を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データ、ならびに該ニードルの先端位置の計３つの位置データを求める位置算出手段と、前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子部品実装装置は、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記ニードルの第１の水平方向の位置データを、前記塗布手段を９０度置きに回転させて４箇所について求め、これらの位置データから前記第１の水平方向における前記塗布手段の中心軸の位置と、前記第２の水平方向における当該中心軸と前記ニードルと前記中心軸との距離を求めることを特徴とする。
【００１６】
これらの電子部品実装装置において、塗布手段の中心軸が既知の場合には、検出されたニードルの９０度回転前後の中心位置と塗布手段の中心軸とにより位置算出手段において偏心量および位相が算出され、塗布手段の中心軸が未知の場合には、さらに塗布手段を９０度回転させて検出されたニードルの中心位置とこの中心位置により規定される塗布手段の中心軸とにより位置算出手段において偏心量および位相が算出される。
【００１７】
このような電子部品実装装置によれば、ニードルの偏心量および位相、あるいはこれに加えて先端位置を算出し、これにより駆動手段を動作制御しているので、ニードルの先端を高精度に位置出しすることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である電子部品実装装置示す平面図であり、図２は図１の正面図である。
【００２０】
この電子部品実装装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに沿う方向つまりＸ方向に移動自在に搭載ヘッド６が装着されている。
【００２１】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２には電動モータ（駆動手段）７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、電動モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。
【００２２】
図２に示すように、クロスバー５にはボールねじ１５が搭載ヘッド６にねじ結合されて設けられている。このボールねじ１５は電動モータ（駆動手段）１６により回転駆動されるようになっており、これにより搭載ヘッド６はＸ方向に移動される。
【００２３】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２は配線基板２０を搬送するコンベアを形成して配線基板２０をＸ方向に搬送し、これを所定位置で支持するようになっている。
【００２４】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品Ｗを保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品を配線基板２０に実装するために、搭載ヘッド６には電子部品Ｗを搬送して搭載する２台の搭載部（作業手段）２４と、搭載に先立って搭載位置にクリームはんだや接着剤などの塗着物を塗布するディスペンサつまり塗布部（作業手段）２５とが設けられている。
【００２５】
図２に示すように、塗布部２５はクリームはんだや接着剤などの塗着物を塗布するニードル（作業棒体）２６を有し、また、マウンタとも呼ばれる搭載部２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット（作業棒体）２７を有している。
【００２６】
電子部品Ｗを配線基板２０の所定の位置に搭載するには、まず、ニードル２６を上昇させた状態で塗布部２５をはんだの塗布位置（作業位置）まで移動し、この状態でニードル２６を下降移動させて塗着物を塗布位置に滴下する。次いで、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、配線基板２０の所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２７を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させて吸着した後、これを上昇移動させながら塗布された塗着物の位置つまり電子部品Ｗの搭載位置（作業位置）上に移動する。その位置で吸着ビット２７を下降移動させて吸着を解除することにより、電子部品Ｗは配線基板２０の所定の位置に接着固定される。
【００２７】
図３は塗布部２５を拡大して示す図であり、クロスバー５に沿って摺動自在に装着された本体部６ａには支持台３０が固定されている。この支持台３０には上下方向に延びる一対のガイドレール３２が取り付けられており、このガイドレール３２に下側スライダー３３と上側スライダー３４とが上下方向に摺動自在に取り付けられている。支持台３０に固定されたブラケット３５ａと下側スライダー３３との間には圧縮コイルばね３５が設けられて下側スライダー３３に上方に向かうばね力を付勢している。この下側スライダー３３には下ホルダー３６が固定されている。上側スライダー３４には環状部を有するリテーナ３９が固定され、このリテーナ３９の内側には環状の従動歯車４３が固定された円筒形状の上ホルダー４２が回転自在に組み付けられている。
【００２８】
塗着物が収容されたシリンジつまり容器４４の小径の先端部には塗着物を吐出するためのニードル２６が取り付けられ、ニードル２６を下向きとしてホルダー３６，４２に装填されている。装填状態において、容器４４の基端部に設けられた開口に嵌合する加圧キャップ４６が締結されており、この加圧キャップ４６に接続された加圧空気供給用の配管４７を介して容器４４内に圧縮空気のパルスが供給され、ニードル２６から所定の量のクリームはんだや接着剤が吐出されるようになっている。
【００２９】
リテーナ３９から下方に向けて延びる下側スライダー３３に締結されたタイロッド４９が取り付けられており、相互に分離された上ホルダー４２と下ホルダー３６との距離を調整すれば長さが相違する複数種類の容器が支持されるようになっている。
【００３０】
塗布部２５をその中心軸回りに回転させるために、支持台３０には上下方向に延びてその全長にわたって歯車が形成された駆動歯車軸（図示せず）が取り付けられており、軸方向任意の位置で従動歯車４３と噛み合うようになっている。支持台３０には駆動歯車軸を回転させる電動モータ（回転手段）５４が取り付けられており、したがって、電動モータ５４を駆動すると、駆動歯車軸と従動歯車４３とを介して上ホルダー４２に締結された塗布部２５が回転する。支持台３０には駆動歯車（図示せず）の回転角度を検出するセンサ５７が設けられ、駆動歯車の回転角度を検出することよって塗布部２５の回転角度が検出されるようになっている。
【００３１】
塗布部２５を上下方向に駆動するため、支持台３０の上端部には電動モータ（駆動手段）６１が固定されている。この電動モータ６１により駆動されるタイミングベルトには連結部材（図示せず）を介して上ホルダー４２が連結されており、タイミングベルトの回転方向により上下動される上ホルダー４２により塗布部２５が上下方向に駆動される。なお、図示は省略されているが、搭載部２４にも同様の機構で搭載部２４を上下方向に駆動する電動モータが設けられている。
【００３２】
図１および図２に示すように、一方の水平支持部材１の部品ステージ２３近傍には位置算出部（位置算出手段）７０が設置されている。
【００３３】
この位置算出部７０は、図４にて詳しく示すように、光電スイッチからなる検出部７１およびこの検出部７１の検出データにより所定の位置データを演算処理して求める算出部７２とから構成されている。検出部７１にはニードル２６や吸着ビット２７が通過する検出溝７１ａが形成されており、この検出溝７１ａの一方の内壁に設けられた投光部７３から他方の内壁の対向位置に設けられた受光部７４にビームＬが照射されている。したがって、検出溝７１ａを通るニードル２６（あるいは吸着ビット）によりこのビームＬが点滅すれば、そのタイミングにより移動方向の中心位置が検出される。また、図５に示すように、ニードル２６の中心をビームＬの中心に合わせてこれを上昇させれば、それまで遮断されていたビームＬが受光されるようになるので、そのタイミングにより先端位置が検出される。
【００３４】
なお、位置算出部７０の取り付け位置は図示する箇所に限定されるものではなく、自由に設定することができる。また、図４および図５にてはニードルが位置検出される場合が示されているが、吸着ビット２７についても同様に位置検出される。
【００３５】
このような電子部品検出装置は、図６のブロック図に示す制御部７５により制御されている。すなわち、制御部７５にはニードルや吸着ビットの位置を算出する位置算出部７０、所定の処理・制御手順や部品データなどの格納されたＲＡＭ７６およびＲＯＭ７７が、また、位置算出部７０、ＲＡＭ７６、ＲＯＭ７７のデータによりニードルおよび吸着ビットの動作制御をするため、これらをＸ方向およびＹ方向つまり水平方向にそれぞれ駆動する電動モータ１６，７、上下方向に駆動する電動モータ６１、中心軸回りに回転させる電動モータ５４が電気的に接続されている。そして、後述する要領によりニードル２６や吸着ビット２７の先端が作業位置に高精度に位置出しされる。
【００３６】
次に、本電子部品実装装置の塗布部２５によって配線基板２０の所定の位置に塗着物を塗布する手順について説明する。
【００３７】
配線基板２０の所定の位置に塗着物を塗布する前に、ニードル２６の位置検出が行われる。なお、位置検出は作業実行の度ごとではなく、容器４４の交換時などのようにニードル２６の位置変動があった場合に、あるいは必要に応じて行われる。この検出プロセスは図７に示すフローに従って実行される。
【００３８】
すなわち、電動モータ６１で上昇させた状態のもとで電動モータ７，１６でクロスバー５をＹ軸方向に、搭載ヘッド６をＸ軸方向に移動させ、塗布部２５を図４に示す光電スイッチよりなる検出部７１の近傍に移動する（Ｓ1 ）。
【００３９】
そして、電動モータ６１を駆動してニードル２６の先端が光電スイッチのビームＬを横切る高さまで塗布部２５を下降させた後（Ｓ2 ）、ニードル２６を検出溝７１ａに通してその先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動する（Ｓ3 ）。電動モータ７，１６がサーボモータの場合、このときにニードル２６がビームＬを切ることによる光電スイッチの点滅と塗布部２５を移動している電動モータ７，１６のエンコーダパルスとの相関関係から移動方向のニードル中心位置が算出される（Ｓ4 ）。このときの状態を図８に示す。図８では、上方（あるいは下方）から見た移動状態が概念的に示されており、大きな円が塗布部２５を、×が塗布部の中心軸Ｃを、小さな円が位置ずれしているニードル２６をそれぞれ示している。図８（ａ）に表されているように、塗布部２５の中心軸Ｃを通って移動方向に沿って引いた基準線Ｇを仮想的にｘ軸と見立てた場合、このような移動によって検出されたニードル２６の中心位置はｘ座標の値に相当する。なお、電動モータ７，１６には、電動モータ５４，６１を含めてステッピングモータなど他種の制御用モータを用いてもよく、ステッピングモータの場合には光電スイッチの点滅と駆動パルスとの相関関係が認識される。
【００４０】
前記した移動が終了して中心位置が求められたならば、電動モータ５４を駆動して塗布部を９０°中心軸回りに回転させる（Ｓ5 ）。そして、ニードル２６の先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動させ（Ｓ6 ）、この場合の移動方向のニードル中心位置を同様にして求める（Ｓ7 ）。図８（ｂ）に示すように、この動作で求められた中心位置はｙ座標の値に相当する。
【００４１】
本実施の形態においては塗布部２５の中心軸Ｃが既知であるから（Ｓ8 ）、２位置相互の回転角度差が９０°における２方向の中心位置の算出データから（ｘ，ｙ）が確定され、図８（ｃ）に示すように中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データが最終的に算出部７２によって算出される（Ｓ9 ）。すなわち、図８（ａ）に示すように９０°回転前の中心軸Ｃからニードル２６までのｘ座標値がｘ 1 とし、図８（ｂ）に示すように９０°回転したときの中心軸Ｃからニードル２６までのｘ座標値がｘ 2 とすると、ｙ 1 ＝ｘ 2 であるので、図８（ｃ）に示すように９０°回転前のニードル２６の中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データを算出することができる。
【００４２】
塗布部２５の中心軸Ｃのｘ方向の位置が未知の場合には（Ｓ8 ）、塗布部２５をさらに９０°ずつ２回回転して、つまり９０°毎に４箇所それぞれにおける移動方向のニードル中心位置を同様の手順で算出する（図９（ａ）〜（ｄ）参照）（Ｓ10）。すなわち、ニードル２６がビームＬを横切ったときの塗布部２５の移動距離を４箇所それぞれについて求めると、ｘ 1 とｘ 3 ，またはｘ 2 とｘ 4 の値からＸ方向の中心軸Ｃの値が求められ、図８に示す場合と同様にして、図９（ｅ）に示すように、ニードル２６の中心軸Ｃに対するｙ方向の距離ｙ 1 が求められ、ニードル２６が所定の位置となるようにｙ方向の位置を設定すれば、ニードル２６を塗布位置に高精度に移動させることができる。
【００４３】
次に、図５に示すようにしてニードル２６の中心を光電スイッチのビームＬの中心に合わせ（Ｓ11）、電動モータ６１を駆動して塗布部２５を上昇させる（Ｓ12）。すると、それまで遮断されていたビームＬが受光部７４に受光されるので、その時点の電動モータ６１のエンコーダパルスとの相関関係からニードル２６の先端位置ｐが算出される（Ｓ13）。但し、交換した容器４４のニードル２６の長さがそれまでのものと同じなどの場合には、この先端位置算出プロセスは省略することができる。
【００４４】
このようにしてニードル２６の偏心量ｒ、位相θ、先端位置ｐが算出されたならば、制御部７５によりこれらの値に沿ってＲＡＭ７６に格納されている電動モータ７，１６，６１の動作プログラム、つまり塗布部２５を動作させるＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のデータを補正する（Ｓ14）。
【００４５】
このようなプロセスを終了した後、制御部７５で電動モータ７，１６を駆動して塗布部２５を目的とする塗布位置まで移動しながら電動モータ６１を駆動してこれを下降移動させる。下降移動後、容器４４内に空気圧源からパルス状に圧縮空気を供給し、所定の量の塗着物を配線基板２０の被塗布面に塗布する（Ｓ15）。このとき、前記のように位置算出部７０の位置データにそって電動モータ７，１６，６１の動作制御が行われてニードル２６の先端は高精度に位置出しされているので、塗布位置に対して正確に塗着物が滴下される。なお、塗布終了後は電動モータ６１の駆動によって上昇限位置まで移動する。
【００４６】
はんだが塗布されると、次にその部分に所定の電子部品Ｗが搬送固定されるが、この動作を行う搭載部２４に対しても、ニードル２６の場合と同様に吸着ビット２７の位置データが算出され、その先端が高精度に位置出しされる。
【００４７】
つまり、図７に示すフローに従って搭載部２４を光電スイッチ近傍に移動して吸着ビット２７の先端がビームＬを横切る高さまでこれを下降させて吸着ビット２７の先端がビームＬを横切るように搭載部２４を水平方向に移動させ、移動方向の吸着ビット２７の中心位置を算出する。そして、搭載部２４を９０°中心軸回りに回転させて、この移動方向の中心位置を求め、搭載部２４の中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データを算出する。
【００４８】
次に、吸着ビット２７の中心をビームＬの中心に合わせて搭載部２４を上昇させ、その先端位置ｐを算出する。
【００４９】
そして、制御部７５において、求められた偏心量ｒ、位相θ、先端位置ｐに従って搭載部２４を動作させるＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のデータを補正し、搭載ヘッド６を図１に示された複数の部品ステージ２３のいずれかに移動して、位置出しが行われた吸着ビット側の搭載部２４が特定の部品ステージ２３の真上になるまで搭載ヘッド６を移動する。それから、部品ステージ２３に保持されている電子部品Ｗを吸着し、既に塗布されたはんだの位置にまでこれを搬送してここで吸着を解き、その電子部品Ｗを配線基板２０に固定する。
【００５０】
このように、部品搭載時においては吸着ビット２７の先端が高精度に位置出しされているので、電子部品Ｗは搭載位置に正確に固定される。
【００５１】
なお、配線基板２０に設けられたソケットの部分に止め付けられるリードを有する電子部品を配線基板２０に搭載する場合であって、はんだや接着剤を使用しない場合には、塗布部２５を作動させることなく、吸着ビット２７のみによって搭載作業がなされる。
【００５２】
ここで、２本のニードル２６ａ，２６ｂを有するタイプの塗布部２５が用いられることがあるが、この場合の位置出しは図１０に示すようにして行われる。
【００５３】
つまり、最初の移動は２本のニードル２６ａ，２６ｂを結ぶ線と直角をなす移動方向に行われる（図１０（ａ））。これにより２本のニードル２６ａ，２６ｂに共通のｘ座標の値が求められる。そのため、図７に示すフローチャートにおいて、最初の中心位置算出のための塗布部移動（Ｓ3 ）を行う前に、ビームＬを横切ったとき２本のニードル２６ａ，２６ｂが重なり合って、見かけ上の幅が最小になるように電動モータ５４を駆動して塗布部２５を回転する動作が実行される。
【００５４】
次に、塗布部２５を９０°中心軸回りに回転させてニードル２６ａ，２６ｂの先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動する。この移動により、図１０（ｂ）に示すように、各ニードル２６ａ，２６ｂに対応したｙ座標の値が求められ、（ｘ，ｙ1 ）、（ｘ，ｙ2 ）より、ニードル２６ａの偏心量ｒ1 と位相θ1 、ニードル２６ｂの偏心量ｒ2 と位相θ2 が算出される（図１０（ｃ））。
【００５５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５６】
たとえば、本実施の形態において、ニードル２６，２６ａ，２６ｂや吸着ビット２７など作業棒体の位置出しは塗布部２５や搭載部２４などの作業手段を中心軸回りに９０°ずつ回転させ、且つ、作業手段を移動させて行うようにしているが、図１１に示すように、位置検出を行う検出部７１の側を回転させるようにしても、さらには、検出部７１の側を移動するようにしてもよい。すなわち、作業手段はその中心軸回りに相対回転され、また、相対移動されればよい。
【００５７】
また、搭載ヘッド６における動作上の中心位置と搭載部２４や塗布部２５の有する実際の中心位置とは装置によっては必ずしも同心とはなっていない場合がある。そこで、製品の出荷時やメンテナンス時などに、吸着ビット２７に電子部品Ｗを吸着し、電子部品ＷをビームＬに通して前記したニードル２６などの位置出し手順と同様の手順で偏心量や位相などの位置データを求めて両者のずれを算出し、このずれを打ち消すように制御部７５に補正を加えれば、前記した２つの中心位置が完全に一致して極めて良好な塗着精度、実装精度を確保することが可能になる。
【００５８】
さらに、図示する塗布部２５は水平支持部材１，２に沿ってＹ軸方向に移動するクロスバー５に対してＸ軸方向に移動するようになっており、平面方向の任意の位置に移動するようになっているが、直線方向にのみ移動するように塗布部２５を案内部材に取り付けるようにしてもよい。
【００５９】
そして、搭載ヘッド６に取り付けられる搭載部２４の数は２つに限られず、任意の数とすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００６１】
(1).本発明の電子部品実装装置によれば、ニードルの偏心量および位相、あるいはこれに加えて先端位置を算出し、これにより駆動手段を動作制御しているので、ニードルの先端を高精度に位置出しすることができる。
【００６２】
(2).これにより、中心位置の位置出しのための保持手段を用いることなく電子部品実装装置における実装品質の向上を図ることができる。
【００６３】
(3).また、保持手段を用いる必要がないので、装置構造の複雑化が回避され、さらに、保持手段の交換に伴う作業の煩雑化を未然に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電子部品実装装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１および図２に示された電子部品実装装置の塗布部を示す拡大側面図である。
【図４】図１および図２に示された電子部品実装装置の位置算出部を示す概略図である。
【図５】図４の位置算出部におけるニードルの先端位置検出動作を示す説明図である。
【図６】図１および図２に示された電子部品実装装置の制御機構を示すブロック図である。
【図７】図６の制御機構による実行手順を示すフローチャートである。
【図８】塗布部の中心軸が既知の場合における位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ），（ｂ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｃ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図９】塗布部の中心軸が未知の場合における位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｅ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図１０】２本のニードルが取り付けられた塗布部の位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ），（ｂ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｃ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図１１】回転可能な検出部の回転動作を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２ 水平支持部材
３，４ ガイドレール
５ クロスバー
６ 搭載ヘッド
６ａ 本体部
７ 電動モータ（駆動手段）
８ ボールねじ
１０ 連動シャフト
１１，１２ ピニオンギヤ
１３，１４ ラックギヤ
１５ ボールねじ
１６ 電動モータ（駆動手段）
２０ 配線基板
２１ ガイド部材
２２ コンベア
２３ 部品ステージ
２４ 搭載部（作業手段）
２５ 塗布部（作業手段）
２６，２６ａ，２６ｂ ニードル（作業棒体）
２７ 吸着ビット（作業棒体）
３０ 支持台
３２ ガイドレール
３３ 下側スライダー
３４ 上側スライダー
３５ 圧縮コイルばね
３５ａ ブラケット
３６ 下ホルダー
３９ リテーナ
４２ 上ホルダー
４３ 従動歯車
４４ 容器
４６ 加圧キャップ
４７ 配管
４９ タイロッド
５４ 電動モータ（回転手段）
５７ センサ
６１ 電動モータ（駆動手段）
７０ 位置算出部（位置検出手段）
７１ 検出部
７１ａ 検出溝
７２ 算出部
７３ 投光部
７４ 受光部
７５ 制御部（制御手段）
７６ ＲＡＭ
７７ ＲＯＭ
Ｃ 中心軸
Ｇ 基準線
Ｌ ビーム
Ｗ 電子部品
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置などの電子部品を配線基板に実装する電子部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために電子部品実装装置が使用される。この電子部品実装装置には、これらの電子部品を配線基板に搭載する搭載部や、搭載に先立って予め接着剤やクリームはんだなどの塗着物を配線基板に塗布するための塗布部が装着されている。
【０００３】
電子部品実装装置は、配線基板を案内して所定の位置でこれを位置決めするガイドレールと、配線基板に搭載される複数の電子部品を保持する部品ステージとを有しており、前記した塗布部や搭載部といった作業部（作業手段）はガイドレールの上方でＸＹ二軸方向に水平移動する搭載ヘッドに取り付けられている。
【０００４】
配線基板に対する作業部の具体的な動きは、搭載ヘッドの移動に伴って作業部が搭載位置あるいは塗布位置、つまり作業位置まで移動する過程ではこれを上昇移動させておき、作業位置となったときに配線基板に接近するように下降移動させている。そして、たとえば塗布部ではニードル先端を塗布位置にもってゆき、容器の塗着物をこのニードルから滴下して塗布している。なお、滴下された塗着物に電子部品を押し付けることにより、リフローはんだ付けが達成される。
【０００５】
配線基板には電子部品が精度よく実装される必要があるために、塗布部による塗着物もまた精度よく所定の塗布位置に塗布されることが要求される。したがって、ニードルの中心位置は正確に位置出しされていなければならず、中心位置が確保されていない場合には塗着位置精度不良の原因となる。
【０００６】
ここで、充填された塗着物を使い果たしたときの補充は、装置の構造的な理由や作業効率などの点から一般に容器自体を交換することにより行われる。そして、容器とニードルとは一体的に結合されているのでニードル先端の位置出しは容器の交換毎に行う必要がある。また、塗着物を収容する容器に種類などに応じて種々のサイズのものがあるようにニードルもまた種々のサイズがあるが、サイズを問わず当然に正確な位置出しが要求される。さらに、２本のニードルにより同時に２箇所に塗着物を塗布するいわゆるツインニードルの場合には、位置出しは一層困難になる。
【０００７】
このような問題を解決して容器交換やニードルサイズ変更があってもニードルの中心位置を常に高精度に位置出しするために、従来、ニードルの形状やサイズに合わせたアタッチメント（保持手段）を使用してニードルの先端付近を保持することが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アタッチメントを用いた技術では、このアタッチメントを交換可能にするために装置構造が複雑化してコストアップするのみならず、ニードルサイズが変更される毎にそれに合ったアタッチメントに交換する必要があり作業が煩雑化する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、電子部品が搭載される配線基板に塗着物を塗布する塗布部に取り付けられたニードルの位置を、保持手段を用いることなく高精度に位置出しすることのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１３】
すなわち、本発明の電子部品実装装置は、配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データを求める位置算出手段と、前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の電子部品実装装置は、配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、さらに前記塗布手段を上昇移動させて前記ニードルの先端位置を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データ、ならびに該ニードルの先端位置の計３つの位置データを求める位置算出手段と、前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子部品実装装置は、前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記ニードルの第１の水平方向の位置データを、前記塗布手段を９０度置きに回転させて４箇所について求め、これらの位置データから前記第１の水平方向における前記塗布手段の中心軸の位置と、前記第２の水平方向における当該中心軸と前記ニードルと前記中心軸との距離を求めることを特徴とする。
【００１６】
これらの電子部品実装装置において、塗布手段の中心軸が既知の場合には、検出されたニードルの９０度回転前後の中心位置と塗布手段の中心軸とにより位置算出手段において偏心量および位相が算出され、塗布手段の中心軸が未知の場合には、さらに塗布手段を９０度回転させて検出されたニードルの中心位置とこの中心位置により規定される塗布手段の中心軸とにより位置算出手段において偏心量および位相が算出される。
【００１７】
このような電子部品実装装置によれば、ニードルの偏心量および位相、あるいはこれに加えて先端位置を算出し、これにより駆動手段を動作制御しているので、ニードルの先端を高精度に位置出しすることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である電子部品実装装置示す平面図であり、図２は図１の正面図である。
【００２０】
この電子部品実装装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに沿う方向つまりＸ方向に移動自在に搭載ヘッド６が装着されている。
【００２１】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２には電動モータ（駆動手段）７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、電動モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。
【００２２】
図２に示すように、クロスバー５にはボールねじ１５が搭載ヘッド６にねじ結合されて設けられている。このボールねじ１５は電動モータ（駆動手段）１６により回転駆動されるようになっており、これにより搭載ヘッド６はＸ方向に移動される。
【００２３】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２は配線基板２０を搬送するコンベアを形成して配線基板２０をＸ方向に搬送し、これを所定位置で支持するようになっている。
【００２４】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品Ｗを保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品を配線基板２０に実装するために、搭載ヘッド６には電子部品Ｗを搬送して搭載する２台の搭載部（作業手段）２４と、搭載に先立って搭載位置にクリームはんだや接着剤などの塗着物を塗布するディスペンサつまり塗布部（作業手段）２５とが設けられている。
【００２５】
図２に示すように、塗布部２５はクリームはんだや接着剤などの塗着物を塗布するニードル（作業棒体）２６を有し、また、マウンタとも呼ばれる搭載部２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット（作業棒体）２７を有している。
【００２６】
電子部品Ｗを配線基板２０の所定の位置に搭載するには、まず、ニードル２６を上昇させた状態で塗布部２５をはんだの塗布位置（作業位置）まで移動し、この状態でニードル２６を下降移動させて塗着物を塗布位置に滴下する。次いで、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、配線基板２０の所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２７を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させて吸着した後、これを上昇移動させながら塗布された塗着物の位置つまり電子部品Ｗの搭載位置（作業位置）上に移動する。その位置で吸着ビット２７を下降移動させて吸着を解除することにより、電子部品Ｗは配線基板２０の所定の位置に接着固定される。
【００２７】
図３は塗布部２５を拡大して示す図であり、クロスバー５に沿って摺動自在に装着された本体部６ａには支持台３０が固定されている。この支持台３０には上下方向に延びる一対のガイドレール３２が取り付けられており、このガイドレール３２に下側スライダー３３と上側スライダー３４とが上下方向に摺動自在に取り付けられている。支持台３０に固定されたブラケット３５ａと下側スライダー３３との間には圧縮コイルばね３５が設けられて下側スライダー３３に上方に向かうばね力を付勢している。この下側スライダー３３には下ホルダー３６が固定されている。上側スライダー３４には環状部を有するリテーナ３９が固定され、このリテーナ３９の内側には環状の従動歯車４３が固定された円筒形状の上ホルダー４２が回転自在に組み付けられている。
【００２８】
塗着物が収容されたシリンジつまり容器４４の小径の先端部には塗着物を吐出するためのニードル２６が取り付けられ、ニードル２６を下向きとしてホルダー３６，４２に装填されている。装填状態において、容器４４の基端部に設けられた開口に嵌合する加圧キャップ４６が締結されており、この加圧キャップ４６に接続された加圧空気供給用の配管４７を介して容器４４内に圧縮空気のパルスが供給され、ニードル２６から所定の量のクリームはんだや接着剤が吐出されるようになっている。
【００２９】
リテーナ３９から下方に向けて延びる下側スライダー３３に締結されたタイロッド４９が取り付けられており、相互に分離された上ホルダー４２と下ホルダー３６との距離を調整すれば長さが相違する複数種類の容器が支持されるようになっている。
【００３０】
塗布部２５をその中心軸回りに回転させるために、支持台３０には上下方向に延びてその全長にわたって歯車が形成された駆動歯車軸（図示せず）が取り付けられており、軸方向任意の位置で従動歯車４３と噛み合うようになっている。支持台３０には駆動歯車軸を回転させる電動モータ（回転手段）５４が取り付けられており、したがって、電動モータ５４を駆動すると、駆動歯車軸と従動歯車４３とを介して上ホルダー４２に締結された塗布部２５が回転する。支持台３０には駆動歯車（図示せず）の回転角度を検出するセンサ５７が設けられ、駆動歯車の回転角度を検出することよって塗布部２５の回転角度が検出されるようになっている。
【００３１】
塗布部２５を上下方向に駆動するため、支持台３０の上端部には電動モータ（駆動手段）６１が固定されている。この電動モータ６１により駆動されるタイミングベルトには連結部材（図示せず）を介して上ホルダー４２が連結されており、タイミングベルトの回転方向により上下動される上ホルダー４２により塗布部２５が上下方向に駆動される。なお、図示は省略されているが、搭載部２４にも同様の機構で搭載部２４を上下方向に駆動する電動モータが設けられている。
【００３２】
図１および図２に示すように、一方の水平支持部材１の部品ステージ２３近傍には位置算出部（位置算出手段）７０が設置されている。
【００３３】
この位置算出部７０は、図４にて詳しく示すように、光電スイッチからなる検出部７１およびこの検出部７１の検出データにより所定の位置データを演算処理して求める算出部７２とから構成されている。検出部７１にはニードル２６や吸着ビット２７が通過する検出溝７１ａが形成されており、この検出溝７１ａの一方の内壁に設けられた投光部７３から他方の内壁の対向位置に設けられた受光部７４にビームＬが照射されている。したがって、検出溝７１ａを通るニードル２６（あるいは吸着ビット）によりこのビームＬが点滅すれば、そのタイミングにより移動方向の中心位置が検出される。また、図５に示すように、ニードル２６の中心をビームＬの中心に合わせてこれを上昇させれば、それまで遮断されていたビームＬが受光されるようになるので、そのタイミングにより先端位置が検出される。
【００３４】
なお、位置算出部７０の取り付け位置は図示する箇所に限定されるものではなく、自由に設定することができる。また、図４および図５にてはニードルが位置検出される場合が示されているが、吸着ビット２７についても同様に位置検出される。
【００３５】
このような電子部品検出装置は、図６のブロック図に示す制御部７５により制御されている。すなわち、制御部７５にはニードルや吸着ビットの位置を算出する位置算出部７０、所定の処理・制御手順や部品データなどの格納されたＲＡＭ７６およびＲＯＭ７７が、また、位置算出部７０、ＲＡＭ７６、ＲＯＭ７７のデータによりニードルおよび吸着ビットの動作制御をするため、これらをＸ方向およびＹ方向つまり水平方向にそれぞれ駆動する電動モータ１６，７、上下方向に駆動する電動モータ６１、中心軸回りに回転させる電動モータ５４が電気的に接続されている。そして、後述する要領によりニードル２６や吸着ビット２７の先端が作業位置に高精度に位置出しされる。
【００３６】
次に、本電子部品実装装置の塗布部２５によって配線基板２０の所定の位置に塗着物を塗布する手順について説明する。
【００３７】
配線基板２０の所定の位置に塗着物を塗布する前に、ニードル２６の位置検出が行われる。なお、位置検出は作業実行の度ごとではなく、容器４４の交換時などのようにニードル２６の位置変動があった場合に、あるいは必要に応じて行われる。この検出プロセスは図７に示すフローに従って実行される。
【００３８】
すなわち、電動モータ６１で上昇させた状態のもとで電動モータ７，１６でクロスバー５をＹ軸方向に、搭載ヘッド６をＸ軸方向に移動させ、塗布部２５を図４に示す光電スイッチよりなる検出部７１の近傍に移動する（Ｓ1 ）。
【００３９】
そして、電動モータ６１を駆動してニードル２６の先端が光電スイッチのビームＬを横切る高さまで塗布部２５を下降させた後（Ｓ2 ）、ニードル２６を検出溝７１ａに通してその先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動する（Ｓ3 ）。電動モータ７，１６がサーボモータの場合、このときにニードル２６がビームＬを切ることによる光電スイッチの点滅と塗布部２５を移動している電動モータ７，１６のエンコーダパルスとの相関関係から移動方向のニードル中心位置が算出される（Ｓ4 ）。このときの状態を図８に示す。図８では、上方（あるいは下方）から見た移動状態が概念的に示されており、大きな円が塗布部２５を、×が塗布部の中心軸Ｃを、小さな円が位置ずれしているニードル２６をそれぞれ示している。図８（ａ）に表されているように、塗布部２５の中心軸Ｃを通って移動方向に沿って引いた基準線Ｇを仮想的にｘ軸と見立てた場合、このような移動によって検出されたニードル２６の中心位置はｘ座標の値に相当する。なお、電動モータ７，１６には、電動モータ５４，６１を含めてステッピングモータなど他種の制御用モータを用いてもよく、ステッピングモータの場合には光電スイッチの点滅と駆動パルスとの相関関係が認識される。
【００４０】
前記した移動が終了して中心位置が求められたならば、電動モータ５４を駆動して塗布部を９０°中心軸回りに回転させる（Ｓ5 ）。そして、ニードル２６の先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動させ（Ｓ6 ）、この場合の移動方向のニードル中心位置を同様にして求める（Ｓ7 ）。図８（ｂ）に示すように、この動作で求められた中心位置はｙ座標の値に相当する。
【００４１】
本実施の形態においては塗布部２５の中心軸Ｃが既知であるから（Ｓ8 ）、２位置相互の回転角度差が９０°における２方向の中心位置の算出データから（ｘ，ｙ）が確定され、図８（ｃ）に示すように中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データが最終的に算出部７２によって算出される（Ｓ9 ）。すなわち、図８（ａ）に示すように９０°回転前の中心軸Ｃからニードル２６までのｘ座標値がｘ 1 とし、図８（ｂ）に示すように９０°回転したときの中心軸Ｃからニードル２６までのｘ座標値がｘ 2 とすると、ｙ 1 ＝ｘ 2 であるので、図８（ｃ）に示すように９０°回転前のニードル２６の中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データを算出することができる。
【００４２】
塗布部２５の中心軸Ｃのｘ方向の位置が未知の場合には（Ｓ8 ）、塗布部２５をさらに９０°ずつ２回回転して、つまり９０°毎に４箇所それぞれにおける移動方向のニードル中心位置を同様の手順で算出する（図９（ａ）〜（ｄ）参照）（Ｓ10）。すなわち、ニードル２６がビームＬを横切ったときの塗布部２５の移動距離を４箇所それぞれについて求めると、ｘ 1 とｘ 3 ，またはｘ 2 とｘ 4 の値からＸ方向の中心軸Ｃの値が求められ、図８に示す場合と同様にして、図９（ｅ）に示すように、ニードル２６の中心軸Ｃに対するｙ方向の距離ｙ 1 が求められ、ニードル２６が所定の位置となるようにｙ方向の位置を設定すれば、ニードル２６を塗布位置に高精度に移動させることができる。
【００４３】
次に、図５に示すようにしてニードル２６の中心を光電スイッチのビームＬの中心に合わせ（Ｓ11）、電動モータ６１を駆動して塗布部２５を上昇させる（Ｓ12）。すると、それまで遮断されていたビームＬが受光部７４に受光されるので、その時点の電動モータ６１のエンコーダパルスとの相関関係からニードル２６の先端位置ｐが算出される（Ｓ13）。但し、交換した容器４４のニードル２６の長さがそれまでのものと同じなどの場合には、この先端位置算出プロセスは省略することができる。
【００４４】
このようにしてニードル２６の偏心量ｒ、位相θ、先端位置ｐが算出されたならば、制御部７５によりこれらの値に沿ってＲＡＭ７６に格納されている電動モータ７，１６，６１の動作プログラム、つまり塗布部２５を動作させるＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のデータを補正する（Ｓ14）。
【００４５】
このようなプロセスを終了した後、制御部７５で電動モータ７，１６を駆動して塗布部２５を目的とする塗布位置まで移動しながら電動モータ６１を駆動してこれを下降移動させる。下降移動後、容器４４内に空気圧源からパルス状に圧縮空気を供給し、所定の量の塗着物を配線基板２０の被塗布面に塗布する（Ｓ15）。このとき、前記のように位置算出部７０の位置データにそって電動モータ７，１６，６１の動作制御が行われてニードル２６の先端は高精度に位置出しされているので、塗布位置に対して正確に塗着物が滴下される。なお、塗布終了後は電動モータ６１の駆動によって上昇限位置まで移動する。
【００４６】
はんだが塗布されると、次にその部分に所定の電子部品Ｗが搬送固定されるが、この動作を行う搭載部２４に対しても、ニードル２６の場合と同様に吸着ビット２７の位置データが算出され、その先端が高精度に位置出しされる。
【００４７】
つまり、図７に示すフローに従って搭載部２４を光電スイッチ近傍に移動して吸着ビット２７の先端がビームＬを横切る高さまでこれを下降させて吸着ビット２７の先端がビームＬを横切るように搭載部２４を水平方向に移動させ、移動方向の吸着ビット２７の中心位置を算出する。そして、搭載部２４を９０°中心軸回りに回転させて、この移動方向の中心位置を求め、搭載部２４の中心軸Ｃに対する偏心量ｒと位相θの位置データを算出する。
【００４８】
次に、吸着ビット２７の中心をビームＬの中心に合わせて搭載部２４を上昇させ、その先端位置ｐを算出する。
【００４９】
そして、制御部７５において、求められた偏心量ｒ、位相θ、先端位置ｐに従って搭載部２４を動作させるＸ・Ｙ・Ｚ軸方向のデータを補正し、搭載ヘッド６を図１に示された複数の部品ステージ２３のいずれかに移動して、位置出しが行われた吸着ビット側の搭載部２４が特定の部品ステージ２３の真上になるまで搭載ヘッド６を移動する。それから、部品ステージ２３に保持されている電子部品Ｗを吸着し、既に塗布されたはんだの位置にまでこれを搬送してここで吸着を解き、その電子部品Ｗを配線基板２０に固定する。
【００５０】
このように、部品搭載時においては吸着ビット２７の先端が高精度に位置出しされているので、電子部品Ｗは搭載位置に正確に固定される。
【００５１】
なお、配線基板２０に設けられたソケットの部分に止め付けられるリードを有する電子部品を配線基板２０に搭載する場合であって、はんだや接着剤を使用しない場合には、塗布部２５を作動させることなく、吸着ビット２７のみによって搭載作業がなされる。
【００５２】
ここで、２本のニードル２６ａ，２６ｂを有するタイプの塗布部２５が用いられることがあるが、この場合の位置出しは図１０に示すようにして行われる。
【００５３】
つまり、最初の移動は２本のニードル２６ａ，２６ｂを結ぶ線と直角をなす移動方向に行われる（図１０（ａ））。これにより２本のニードル２６ａ，２６ｂに共通のｘ座標の値が求められる。そのため、図７に示すフローチャートにおいて、最初の中心位置算出のための塗布部移動（Ｓ3 ）を行う前に、ビームＬを横切ったとき２本のニードル２６ａ，２６ｂが重なり合って、見かけ上の幅が最小になるように電動モータ５４を駆動して塗布部２５を回転する動作が実行される。
【００５４】
次に、塗布部２５を９０°中心軸回りに回転させてニードル２６ａ，２６ｂの先端が光電スイッチのビームＬを横切るように塗布部２５を水平方向に移動する。この移動により、図１０（ｂ）に示すように、各ニードル２６ａ，２６ｂに対応したｙ座標の値が求められ、（ｘ，ｙ1 ）、（ｘ，ｙ2 ）より、ニードル２６ａの偏心量ｒ1 と位相θ1 、ニードル２６ｂの偏心量ｒ2 と位相θ2 が算出される（図１０（ｃ））。
【００５５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５６】
たとえば、本実施の形態において、ニードル２６，２６ａ，２６ｂや吸着ビット２７など作業棒体の位置出しは塗布部２５や搭載部２４などの作業手段を中心軸回りに９０°ずつ回転させ、且つ、作業手段を移動させて行うようにしているが、図１１に示すように、位置検出を行う検出部７１の側を回転させるようにしても、さらには、検出部７１の側を移動するようにしてもよい。すなわち、作業手段はその中心軸回りに相対回転され、また、相対移動されればよい。
【００５７】
また、搭載ヘッド６における動作上の中心位置と搭載部２４や塗布部２５の有する実際の中心位置とは装置によっては必ずしも同心とはなっていない場合がある。そこで、製品の出荷時やメンテナンス時などに、吸着ビット２７に電子部品Ｗを吸着し、電子部品ＷをビームＬに通して前記したニードル２６などの位置出し手順と同様の手順で偏心量や位相などの位置データを求めて両者のずれを算出し、このずれを打ち消すように制御部７５に補正を加えれば、前記した２つの中心位置が完全に一致して極めて良好な塗着精度、実装精度を確保することが可能になる。
【００５８】
さらに、図示する塗布部２５は水平支持部材１，２に沿ってＹ軸方向に移動するクロスバー５に対してＸ軸方向に移動するようになっており、平面方向の任意の位置に移動するようになっているが、直線方向にのみ移動するように塗布部２５を案内部材に取り付けるようにしてもよい。
【００５９】
そして、搭載ヘッド６に取り付けられる搭載部２４の数は２つに限られず、任意の数とすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００６１】
(1).本発明の電子部品実装装置によれば、ニードルの偏心量および位相、あるいはこれに加えて先端位置を算出し、これにより駆動手段を動作制御しているので、ニードルの先端を高精度に位置出しすることができる。
【００６２】
(2).これにより、中心位置の位置出しのための保持手段を用いることなく電子部品実装装置における実装品質の向上を図ることができる。
【００６３】
(3).また、保持手段を用いる必要がないので、装置構造の複雑化が回避され、さらに、保持手段の交換に伴う作業の煩雑化を未然に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電子部品実装装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１および図２に示された電子部品実装装置の塗布部を示す拡大側面図である。
【図４】図１および図２に示された電子部品実装装置の位置算出部を示す概略図である。
【図５】図４の位置算出部におけるニードルの先端位置検出動作を示す説明図である。
【図６】図１および図２に示された電子部品実装装置の制御機構を示すブロック図である。
【図７】図６の制御機構による実行手順を示すフローチャートである。
【図８】塗布部の中心軸が既知の場合における位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ），（ｂ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｃ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図９】塗布部の中心軸が未知の場合における位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｅ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図１０】２本のニードルが取り付けられた塗布部の位置算出部による位置データ算出メカニズムを示す説明図であり、（ａ），（ｂ）は移動方向におけるニードル中心位置検出内容を、（ｃ）はそれにより得られる偏心量と位相との位置データを示す。
【図１１】回転可能な検出部の回転動作を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２ 水平支持部材
３，４ ガイドレール
５ クロスバー
６ 搭載ヘッド
６ａ 本体部
７ 電動モータ（駆動手段）
８ ボールねじ
１０ 連動シャフト
１１，１２ ピニオンギヤ
１３，１４ ラックギヤ
１５ ボールねじ
１６ 電動モータ（駆動手段）
２０ 配線基板
２１ ガイド部材
２２ コンベア
２３ 部品ステージ
２４ 搭載部（作業手段）
２５ 塗布部（作業手段）
２６，２６ａ，２６ｂ ニードル（作業棒体）
２７ 吸着ビット（作業棒体）
３０ 支持台
３２ ガイドレール
３３ 下側スライダー
３４ 上側スライダー
３５ 圧縮コイルばね
３５ａ ブラケット
３６ 下ホルダー
３９ リテーナ
４２ 上ホルダー
４３ 従動歯車
４４ 容器
４６ 加圧キャップ
４７ 配管
４９ タイロッド
５４ 電動モータ（回転手段）
５７ センサ
６１ 電動モータ（駆動手段）
７０ 位置算出部（位置検出手段）
７１ 検出部
７１ａ 検出溝
７２ 算出部
７３ 投光部
７４ 受光部
７５ 制御部（制御手段）
７６ ＲＡＭ
７７ ＲＯＭ
Ｃ 中心軸
Ｇ 基準線
Ｌ ビーム
Ｗ 電子部品
Claims (4)
- 配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、
前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、
前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、
前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データを求める位置算出手段と、
前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする電子部品実装装置。 - 配線基板の部品搭載位置に塗着物を塗布する塗布手段が装着された搭載ヘッドと、
前記塗布手段を水平方向および上下方向に駆動してこれを前記配線基板の複数の部品搭載位置に対して接近離反させる駆動手段と、
前記塗布手段に設けられたニードルがビームを横切ると信号を出力する光電スイッチと、
前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向の距離を算出するとともに、前記塗布手段を９０°回転させた状態で前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記塗布手段の中心位置から前記第１の水平方向に対して直角の第２の水平方向の距離を算出し、さらに前記塗布手段を上昇移動させて前記ニードルの先端位置を算出し、この算出データに基づいて前記ニードルの前記塗布手段の中心軸に対する第１と第２の位置データ、ならびに該ニードルの先端位置の計３つの位置データを求める位置算出手段と、
前記位置算出手段による位置データから、塗布時において前記ニードルの先端が塗布位置に位置するように前記駆動手段を動作制御する制御手段とを有することを特徴とする電子部品実装装置。 - 請求項１または２記載の電子部品実装装置において、
前記塗布手段を前記光電スイッチに対して第１の水平方向に移動して前記ニードルが前記ビームを横切るときの前記ニードルの第１の水平方向の位置データを、前記塗布手段を９０度置きに回転させて４箇所について求め、これらの位置データから前記第１の水平方向における前記塗布手段の中心軸の位置と、前記第２の水平方向における当該中心軸と前記ニードルと前記中心軸との距離を求めることを特徴とする電子部品実装装置。 - 請求項１、２または３記載の電子部品実装装置において、前記塗布手段は回転手段によってその中心軸回りに回転可能であることを特徴とする電子部品実装装置。
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