JP3784934B2 - Electronic component mounting method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品をプリント基板等に装着する際の電子部品装着方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板に装着する電子部品の中で最も多いのが、いわゆるチップ部品である。このチップ部品をプリント基板に装着する態様として、当該部品を吸着ノズルにより真空吸着し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行うことにより当該部品を適正な配置状態でプリント基板上の所定の箇所に搬送し装着する装置が従来より公知となっている。
【0003】
図6は、かかる部品装着装置の内部構造を示している。装置内には、プリント基板を搬送して位置決めする基板搬送部1が設けられており、搬送されたプリント基板(図示せず)に装着するチップ部品(以下、単に部品という)が収納された部品供給部2が供給部取付台3に固定されている。図では1個の部品供給部2が示されているが、実際には実装する部品の種類に対応する数の部品供給部が取り付けられる。部品は吸着ヘッド4の下部に設けられた吸着ノズル5によって真空吸着される。このため、吸着ヘッド4を水平方向に移動させるXYロボットが設けられており、図には示していないが吸着ヘッド4を垂直方向に移動させる垂直移動手段が設けられている。
【0004】
図7は、図1に示した電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図である。制御部7は、吸着コントローラ8、X軸コントローラ9、Y軸コントローラ10、Z軸コントローラ11、θ軸コントローラ12を制御して、吸着ヘッド駆動部13を駆動して吸着ノズル5の位置及び回転制御を行う。そして、部品供給部2の部品14を搬送してプリント基板搬送部1によって所定位置に搬送されたプリント基板15に部品14を装着する。制御部7はまた、RS422インタフェース16により接続されたレーザーアラインセンサコントローラ17を制御して、レーザユニット18を駆動する。レーザユニット18は、並行な帯状のレーザ光線を放射する発光部18a及びこのレーザ光線を受光する受光部18bで構成されている。したがって、吸着した部品14がレーザ光線の通過位置にあるときは、受光部18bにおいて部品14の投影画像を得ることができる。
【0005】
図8は、吸着ノズル5によって吸着した部品14を、Z軸コントローラによってレーザユニット18のレーザ光線が通る箇所へ上昇させ、Z軸の回りのθ軸に沿って回転する様子を示す図である。この回転によって、部品14の投影画像の所定方向(水平方向)における長さの極小値を検出して、そのときの位置及び回転角を計測することにより、部品14のX軸方向、Y軸方向及びθ軸方向のずれを検出する。
【0006】
次に、制御部7の処理手順を図9及び図10に示されるフローチャートを参照して説明する。なお、説明の簡略化のために部品14の基板15に対する装着角度は0°とする。
【0007】
図9において、制御部7は、吸着ノズル5の部品吸着制御処理を行う(ステップS1)。詳述すると、先ずZ軸コントローラ11に対して吸着ヘッド4をホームポジションからZ軸に沿って下降させる指示を行い、吸着ノズル5の先端が吸着位置に達するとZ軸下降を停止させ、吸着コントローラ8に対して部品14を吸着させる指示を行う。
【0008】
部品吸着後は、Z軸コントローラ11に対してZ軸上昇を指示し(ステップS2)、次いで、吸着した部品14のZ軸方向の位置がレーザユニット18のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する(ステップS3)。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド4の上昇を継続させ、検出エリアに達したときはZ軸コントローラ11に対してZ軸上昇を停止させる指示を行う(ステップS4)。
【0009】
次に、制御部7は、吸着ノズル5の回転角の値を格納するレジスタ(θ)をリセットし(ステップS5)、θ軸コントローラ12に対して吸着ノズル5がθ軸回りに回転するよう指示する(ステップS6)。かかるθの値は、吸着ノズル5の回転角に応じて変化するよう制御される。ステップS6における回転は、逆回転に相当する方向すなわちθの値が負になる方向になされ、θの値が−30゜に達するまで継続される(ステップS7)。θ=−30゜となると、制御部7は、θ軸コントローラ12に対して吸着ノズル5のθ軸回りの回転が停止するよう指示する(ステップS8)。
【0010】
その後、制御部7は、レーザユニット18による部品14の幅wの検出を開始させ(ステップS9)、今度は、θ軸コントローラ12に対して吸着ヘッド5がθ軸回りの正回転すなわちθの値が正になる方向の回転をなすよう指示する(ステップS10)。そして図10において、制御部7は、吸着ノズル5のθ軸回りの正回転を行いつつ、当該検出幅wの第1極小値及び第2極小値を判別し(ステップS11,S12)、θの値が120゜となるまで吸着ノズル5のθ軸回りの正回転を継続する(ステップS13)。θの値が120゜となると、当該回転を停止させ(ステップS14)、検出幅wの検出を終了し(ステップS15)、基準方向に対する吸着されたときの部品14の偏倚角度(角度ずれ)、すなわち補正すべき部品14の角度(以下、補正量αとする)を最終的に求める(ステップS16)。
【0011】
ここで、かかる第1極小値及び第2極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図11並びに図12及び図13を参照して詳しく説明する。
先ず、補正量αが0゜の場合、すなわち部品14が吸着ノズル5によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図11(A)に部品14が実線にて示されるように、レーザ光線bmに対して平行な状態で部品14が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図11上時計回り方向を正回転、反時計回り方向を逆回転としている。この状態から部品14は、上記ステップS6ないしS8によって矢印の如く−30゜逆回転されて図11(B)に実線で示されるようになる。
【0012】
そして上記ステップS8による幅wの検出開始後は、上記ステップS9ないしS13によって、図11(B),(C),(D)の矢印の如く部品14が正回転していき、θの値が120゜に達して図11(F)に示されるような状態となる。
【0013】
これら図11(A)〜(F)の部品14の各状態に対応づけて受光部18bにおいて得られる部品14の幅wとθとの関係を示したのが図12であり、補正量α=0゜のこの場合は、先ず上記ステップS5においてθがリセットされる図11(A)の状態(θ=0゜)でwは第1の極小値wa となる。そして図11(B)の状態(θ=−30゜)でwは極小値wa より大きくなり、図11(C)の状態になるとwは再び第1の極小値wa となる。さらに図11(D)の状態になるとwは最大値近傍に達し、図11(E)の状態でwは第2の極小値wb となる。そして図11(F)の状態でwは極小値wb より大きくなる。
【0014】
以上のことから分かるように、部品14が吸着ノズル5によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品14の正回転中において第1極小値wa が検出されたときにθは0゜を呈する筈である。従ってステップS11において第1極小値を検出した時点のθの値が補正量α(すなわちこの場合0゜)として算出することができる。またこの場合、第2極小値に対応するθの値は90゜である筈であり、ステップS12において第2極小値を検出した時点のθの値が90゜であることをもって補正量αが0゜に相当することを再確認することもできる。
【0015】
これに対し、補正量αが0゜以外の値である場合、例えば部品14が吸着ノズル5によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図11(A)に部品14が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品14がレーザユニット18の検出エリアに配される。この状態から部品14は、上記ステップS6ないしS8によって矢印の如く−30゜逆回転されて図11(B)に一点鎖線で示されるようになる。そして同様に上記ステップS9ないしS13によって、図11(B),(C),(D)の矢印の如く部品14が正回転していき、θの値が120゜に達して図11(F)に示されるような状態となる。
【0016】
この場合の図11(A)〜(F)の部品14の各状態に対応づけて受光部18bにおいて得られる部品14の幅wとθとの関係を示したのが図13であり、補正量α≠0゜(α>0゜)のこの場合は、先ず上記ステップS5においてθがリセットされる図11(A)の状態(θ=0゜)でwは第1の極小値wa よりも部品14の偏倚角度分だけ大なる値となる。そしてこの値から図11(B)の状態(θ=−30゜)でwはさらに大きな値になり、正回転によってwが次第に減少し、図11(C)の状態になるとwは再び第1の極小値wa となる。さらに図11(D)の状態になるとwは最大値近傍に達し、図11(E)の状態でwは第2の極小値wb となる。そして図11(F)の状態でwは極小値wb より大きな値になる。
【0017】
以上のことから分かるように、部品14が吸着ノズル5によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、第1極小値wa が検出されたときにθは0゜を呈さず当該部品の傾斜角度に対応する値を呈する筈である。従ってステップS11において第1極小値を検出した時点のθの値が補正量αとして算出することができる。またこの場合、第2極小値に対応するθの値はα+90゜である筈であり、ステップS12において第2極小値を検出した時点のθの値から90゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
この第1及び第2極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品14のX方向、Y方向及びθ方向のズレ量(X,Y,θ)を計測することができる。
【0018】
α<0゜の場合も、図13に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【0019】
なお、第1及び第2極小値は、受光部18bの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。第1及び第2極小値の検出前後において、部品14をθ=−30゜となるまで回転させたり、θ=120゜となるまで回転させたりしているのは、部品14の偏椅角度の範囲が±30°未満であることが経験則により分かっているので、−30°〜120°の角度範囲の回転により、第1及び第2極小値を確実に検出できるからである。
【0020】
再び図5のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部7は、θ=120゜の図11(F)の状態から、θ軸コントローラ12に対して吸着ノズル5をθ軸回りに逆回転するよう指示し(ステップS17)、部品14をステップS16において求められた補正量αに応じて、装着角度(この場合は0°)にすべく、θ=−120゜+αとなるまで当該逆回転を継続し(ステップS18)、θ=−120゜+αに達するとその回転を停止させる(ステップS19)。
【0021】
ステップS21の後は、フローには示さないが、制御部7は、Z軸コントローラ11に対してZ軸下降を指示し、部品14が所定の装着位置に達すると当該Z軸下降を停止させ部品の装着を完了させる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如き装着装置においては、予備回転動作としてステップS6及びS7により吸着ノズル5を−30°逆回転させ(第1行程)、次に第1及び第2極小値の検出のためにステップS10及びS13により概ね+150°に亘って吸着ノズル5を正回転させ(第2行程)、さらに装着角度に部品14を戻すべくステップS17及びS18により吸着ノズル5を−120°+α逆回転させる(第3行程)、という一連の回転制御が行われている。しかしながら、このような反転動作を行うと、吸着ノズル5のθ軸方向の駆動をなすモータの制御が複雑になり、部品14を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間が多く掛かってしまうという問題がある。
【0023】
より詳しくは、第1ないし第3行程のいずれにおいても、当該モータを先ず加速させ、この後若しくは定速領域を経た後に減速させる、という過程を経なければならず、原理的にモータの制御を終えるまでに長い時間を要するものである。例を挙げると、部品の基板に対する装着角度が0°で第3行程における補正量αについての回転制御を−120°の逆回転の制御とは別に行われた場合に、第1行程に80msec、第2行程に130msec、第3行程における−120°の逆回転制御に−110msec、第3行程における補正量α(例えば+5°)についての回転制御の時間が掛かっており、吸着ノズルの回転制御の開始から基板に対する部品の角度決定まで、全部で360msecもの時間を使っている。
【0024】
本発明の課題は、こうした部品装着に要する時間を削減することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、電子部品を吸着する吸着ノズルを用い、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着方法であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる過程の中で、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【0026】
本発明による装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルを有し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着装置であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる回転制御手段と、回転制御手段によって回転されている電子部品の投影幅を検出する検出手段と、検出手段によって検出された電子部品の投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算する計算手段とを備え、回転制御手段は、計算手段によって計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【0027】
本発明によれば、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる際に、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させながら、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、その補正量を回転に含める。したがって、長い時間を要する加速や減速を伴う吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くして、部品装着における時間を削減することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施形態の部品装着方法の手順を示しており、実際には制御部7がこのような手順のソフトウェア処理を実行する。なお、本実施形態におけるハードウェアの構成は、先の図1ないし図3と同等であり、以下では上述した制御部7とその関連する被制御対象との関係を前提にして説明する。
【0029】
図1において、制御部7は、吸着ノズル5の部品吸着制御処理を行う(ステップS21)。この処理は、先述したステップS1と同様である。
【0030】
部品吸着後、制御部7は、吸着ノズル5の回転角の値を格納するレジスタ(θ)をリセットし(ステップS22)、Z軸コントローラ11に対して吸着ノズル5のZ軸上昇を指示する(ステップS23)。θの値は、吸着ノズル5の回転角に応じて変化するよう制御される。制御部7は、吸着ノズル5のZ軸上昇制御とともにθ軸コントローラ12に対して吸着ノズル5がθ軸回りに回転するよう指示し(ステップS24)、吸着した部品14のZ軸方向の位置がレーザユニット18のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する(ステップS25)。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド4の上昇及び回転を継続させ、検出エリアに達したときはZ軸コントローラ11に対してZ軸上昇を停止させる指示を行う(ステップS26)。
【0031】
ここで、ステップS24における回転は、正回転に相当する方向すなわちθの値が正になる方向になされる。
【0032】
ステップS26の後、図2において制御部7は、レーザユニット18による部品14の投影幅wの検出を開始させ(ステップS27)、吸着ノズル5のθ軸回りの正回転を継続させつつ、投影幅wの第1極小値及び第2極小値を判別し(ステップS28,S29)、θの値が210゜となると(ステップS30)、投影幅wの検出を終了し(ステップS31)、基準方向に対する吸着されたときの部品14の偏椅角度(角度ズレ)を検出し、この検出結果から補正すべき部品14の角度(補正量α)を計算によって求める(ステップS32)。
【0033】
ここで、かかる第1極小値及び第2極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図3並びに図4及び図5を参照して詳しく説明する。
【0034】
先ず、補正量αが0゜の場合、すなわち部品14が吸着ノズル5によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図3(A)に部品14が実線にて示されるように、レーザ光線bmに対して平行な状態で部品14が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図3上時計回り方向を正回転としている。また、この基準角度が部品14の基板に対する装着角度0゜に対応する。
【0035】
この図3(A)の状態でθ=0゜とされ、この状態から部品14は、上記ステップS24によって矢印の如く回転され、上記ステップS25において検出エリア内に部品14が入ったことが判別されたときには、θ=60゜となって部品14は図3(B)に実線で示されるようになる。
【0036】
そして上記ステップS27による投影幅wの検出開始後も、かかる正回転が継続され上記ステップS28ないしS30によって、図3(B),(C),(D)の矢印の如く部品14が正回転していき、θの値が210゜に達して図3(E)に示されるような状態となる。
【0037】
これら図3(A)〜(E)の部品14の各状態に対応づけて受光部18bにおいて得られる部品14の幅wとθとの関係を示したのが図4であり、補正量α=0゜のこの場合は、先ず上記ステップS22においてθがリセットされる図3(A)の状態(θ=0゜)でwは第2の極小値wa となる。そして図3(B)の状態(θ=60゜)でwは第1の極小値wa に近づき、図3(C)の状態になるとwは第1の極小値wa となる。さらに図3(D)の状態になるとwは第2の極小値wb となり、図3(E)の状態でwは第2の極小値wb より大きくなる。
【0038】
以上のことから分かるように、部品14が吸着ノズル5によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品14の正回転中においてwの検出開始から最初に第1極小値wa が検出されたときにθは90゜を呈する筈である。従ってステップS28において第1極小値を検出した時点のθの値から90゜を差し引いて得られる値が補正量α(すなわちこの場合0゜)として算出することができる。またこの場合、wの検出開始から最初に第2極小値が検出されたときのθの値は180゜である筈であり、ステップS29において第2極小値を検出した時点のθの値が180゜であることをもって補正量αが0゜に相当することを再確認することもできる。
【0039】
これに対し、補正量αが0゜以外の値である場合、例えば部品14が吸着ノズル5によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図3(A)に部品14が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品14がレーザユニット18の検出エリアに配される。この状態から部品14は、上記ステップS24によって矢印の如く回転され同様に上記ステップS27ないしS30によって、図3(B),(C),(D)の矢印の如く部品14が正回転していき、θの値が210゜に達して図3(E)に示されるような状態となる。
【0040】
この場合の図3(A)〜(E)の部品14の各状態に対応づけて受光部18bにおいて得られる部品14の投影幅wとθとの関係を示したのが図5であり、補正量α≠0゜(α>0゜)のこの場合は、先ず上記ステップS22においてθがリセットされる図3(A)の状態(θ=0゜)でwは部品14の偏倚角度分だけ第2極小値wb から外れた値となる。そしてこの値から図3(B)の状態(θ=60゜)でwは第1の極小値wa に近づき、図3(C)の状態になるとwは第1の極小値wa となる。さらに図3(D)の状態になるとwは第2の極小値wb となり、図3(E)の状態(θ=210゜)でwは第2の極小値wb を通過する。
【0041】
以上のことから分かるように、部品14が吸着ノズル5によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、部品14が第1極小値wa を呈するときにθは0゜とはならず当該部品の傾斜角度に対応する値を有する筈である。従ってステップS28において第1極小値を検出した時点のθの値から90゜を差し引いて得られる値を補正量αとして算出することができる。またこの場合、ステップS29において検出される第2極小値に対応するθの値はα+180゜である筈であり、そのθの値から180゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
【0042】
この第1及び第2極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品14のX方向、Y方向及びθ方向のズレ量(X,Y,θ)を計測することができる。
【0043】
α<0゜の場合も、図5に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【0044】
なお、第1及び第2極小値は、受光部18bの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。
【0045】
また、θ=60゜となってから第1及び第2極小値の検出を開始し、θ=210゜に達した後に当該検出を終了させるようにしているのは、部品14の偏椅角度の範囲が±30°未満であることが経験則により分かっているので、θ=60°〜210°の角度範囲の回転により、第1及び第2極小値を確実に検出できるからである。
【0046】
再び図2のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部7は、部品14をステップS32において求められた補正量αに応じて、基板に対して装着角度θs にすべく、θ=360゜+θs +αとなるまで当該回転をさらに継続させ(ステップS33)、θ=360゜+θs +αに達するとその回転を停止させる(ステップS34)。
【0047】
ステップS34の後は、フローには示さないが、制御部7は、Z軸コントローラ11に対してZ軸下降を指示し、部品14が所定の装着位置に達すると当該Z軸下降を停止させ部品14の装着を完了させる。
【0048】
図3(F)並びに図4及び図5には、θs が0゜の場合が示されている。補正量α=0゜の図4においては、θ=360゜に達した時点で部品14が装着角度θs (0゜)を満たす。補正量α>0゜の図5においては、θ=α+360゜に達した時点で部品14が装着角度θs (0゜)を満たす。どちらも最終的に図3(F)に示される状態に導かれる。
【0049】
ステップS33においては、θs が0゜の場合の処理がなされているが、これとは異なり、θs が90゜の場合は、θ=α+360゜+90゜に達した時点で部品14が装着角度θs (90゜)を満たし、θs が210゜の場合は、θ=α+360゜+210゜に達した時点で部品14が装着角度θs (210゜)を満たす。また、θs が−150゜の場合は、θ=α+360゜−150゜すなわちθ=α+210゜に達した時点で部品14が装着角度θs (150゜)を満たし、θs が−90゜の場合は、θ=α+360゜−90゜すなわちθ=α+270゜に達した時点で部品14が装着角度θs (−90゜)を満たす。このように、θs に応じて吸着ノズルの回転を停止させる最終的な回転角度が定まりかつその値は無駄な回転を生じないような値に設定される。θs の値として上記以外の値の場合も同様である。
【0050】
このように、制御部7は、吸着ノズル5を所定方向に回転させる回転制御手段、吸着された部品14の所定方向における回転状態においてその部品14の投影幅wを検出する検出手段、検出された投影幅に基づいて、部品14をプリント基板15の所定箇所に正確に装着させるための補正量を計算する計算手段を構成する。そして、部品14を逆回転させることなく終始一貫して吸着ノズル5を正回転させ続けることによって、部品14の投影幅wの検出と基板に対する装着方向に戻すことの制御を行っている。これにより、吸着ノズル5のθ軸方向の駆動をなすモータの反転動作を皆無としてその制御態様が簡単化される。よって本実施形態においては、部品14を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間を少なくて済むこととなる。
【0051】
先述した従来例と対比して詳しく説明すると、部品の吸着から吸着ノズルの回転停止までの期間において、吸着ノズルの回転駆動モータを加速させるのは、当該期間の最初の1回だけ行われ、また、その減速制御も当該期間の最後の1回だけ行われ、速度を低下させる機会が根本的に最少化され、当該モータ制御の終了を早めることができる。例えば、部品の基板に対する装着角度が0°でかつ補正量αが+5゜である場合、本実施形態においては、当該モータの回転開始から停止までの全制御に要する時間が220msecで足りる、という結果を得ている。従来例においては、先述したように360msecもの時間を要している訳であるから、部品装着に要する時間の大幅な削減が達成できることになる。すなわち、1つの部品の装着につき140msecの所要時間削減がなされるので、例えば、かかる装着が時系列上順次行われるのであれば、1枚の基板に装着すべき全部品の数が1000個の場合140secもの時間が削減されることになり、さらにこの削減が各基板に対して有効である訳であるから、いわゆる製造コストの面からも極めて有益となる。
【0052】
なお、上記実施形態においては、吸着ノズルを正回転させる態様について述べたが、逆回転させる態様についても本発明を適用できる。要は部品の投影幅を検出した後も同じ所定方向に継続して吸着ノズルを回転させ、更にその回転中に補正量を加えるところに本発明の特徴の1つがある。
【0053】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くし部品装着に要する時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す前半フローチャート。
【図2】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す後半フローチャート。
【図3】本発明による一実施形態における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図4】本発明による一実施形態における、補正量α=0゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅wと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図5】本発明による一実施形態における、補正量α≠0゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅wと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図6】本発明による一実施形態及び従来例の部品装着装置の内部構造を示す斜視図。
【図7】図6に示した装着装置のシステム構成を示すブロック図。
【図8】部品を吸着した吸着ノズル及びレーザユニットの拡大斜視図。
【図9】従来例の電子部品装着処理の手順を示す前半フローチャート。
【図10】従来例の電子部品装着処理の手順を示す後半フローチャート。
【図11】従来例における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図12】従来例における補正量α=0゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅wと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図13】従来例における補正量α≠0゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅wと回転角θとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 基板搬送部
2 部品供給部
3 供給部取付台
4 吸着ヘッド4
5 吸着ノズル5
6 XYロボット
7 制御部
8 吸着コントローラ
9 X軸コントローラ
10 Y軸コントローラ
11 Z軸コントローラ
12 θ軸コントローラ
13 吸着ヘッド駆動部
14 部品
15 プリント基板
16 RS422インタフェース
17 レーザーアラインセンサコントローラ
18 レーザユニット
18a 発光部
18b 受光部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting method and apparatus for mounting an electronic component on a printed circuit board or the like.
[0002]
[Prior art]
The so-called chip component is the most common electronic component mounted on the printed circuit board. As an aspect of mounting this chip component on a printed circuit board, the component is vacuum-sucked by a suction nozzle, and the suction nozzle position and rotation are controlled so that the component is transported to a predetermined location on the printed circuit board in an appropriate arrangement state. A device for mounting is known in the art.
[0003]
FIG. 6 shows the internal structure of such a component mounting apparatus. In the apparatus, there is provided a
[0004]
FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of the electronic component mounting apparatus shown in FIG. The
[0005]
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the
[0006]
Next, the processing procedure of the
[0007]
In FIG. 9, the
[0008]
After the component suction, the Z-axis controller 11 is instructed to raise the Z-axis (step S2), and then whether or not the position of the sucked
[0009]
Next, the
[0010]
Thereafter, the
[0011]
Here, the manner of discriminating the first minimum value and the second minimum value and the manner of calculating the correction amount α will be described in detail with reference to FIG. 11, FIG. 12, and FIG.
First, when the correction amount α is 0 °, that is, when the
[0012]
After the detection of the width w in step S8, the
[0013]
FIG. 12 shows the relationship between the width w and θ of the
[0014]
As can be seen from the above, when the
[0015]
On the other hand, when the correction amount α is a value other than 0 °, for example, when the
[0016]
FIG. 13 shows the relationship between the width w and θ of the
[0017]
As can be seen from the above, when the
Assuming that θ at the time when the first and second minimum values are detected is a reference angle, by detecting this reference angle, the amount of deviation (X, Y) in the X direction, Y direction, and θ direction of the
[0018]
Even when α <0 °, the value of α can be obtained in the same manner as the principle described with reference to FIG.
[0019]
The first and second minimum values can be determined by looking at changes in the sample value of the light reception output of the
[0020]
Returning to the flowchart of FIG. 5 again, when the correction amount α is obtained as described above, the
[0021]
After step S21, although not shown in the flow, the
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
In the mounting apparatus as described above, as a preliminary rotation operation, the
[0023]
More specifically, in any of the first to third strokes, the motor must first be accelerated and then decelerated after passing through a constant speed region, and in principle, the motor is controlled. It takes a long time to finish. For example, when the rotation angle of the correction amount α in the third stroke is controlled separately from the reverse rotation control of −120 ° when the mounting angle of the component to the board is 0 °, 80 msec in the first stroke, The second stroke takes 130 msec, the -120 ° reverse rotation control in the third stroke takes -110 msec, and the rotation control takes a correction amount α (for example, + 5 °) in the third stroke. A total of 360 msec is used from the start to the determination of the angle of the component with respect to the board.
[0024]
An object of the present invention is to reduce the time required for such component mounting.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The method according to the present invention is a mounting method for an electronic component that uses a suction nozzle that sucks an electronic component, controls the position and rotation of the suction nozzle, and mounts the electronic component at a predetermined position on a substrate at a reference angle. In the process of rotating the sucked electronic component in the same direction, the projection width of the electronic component is detected, and the deviation angle between the reference angle and the sucked electronic component mounting angle is determined based on the detected projection width. A correction amount to be corrected is calculated, and the calculated correction amount is included in the rotation.
[0026]
An apparatus according to the present invention is a mounting device for an electronic component that includes a suction nozzle that sucks an electronic component, controls the position and rotation of the suction nozzle, and mounts the electronic component at a predetermined position on a substrate at a reference angle. The rotation control means for rotating the electronic component sucked by the nozzle in the same direction, the detection means for detecting the projection width of the electronic component rotated by the rotation control means, and the projection width of the electronic component detected by the detection means And a calculation means for calculating a correction amount for correcting a deviation angle between the reference angle and the mounted electronic component mounting angle based on the rotation angle, and the rotation control means includes the correction amount calculated by the calculation means in the rotation. Features.
[0027]
According to the present invention, when the electronic component is mounted at a predetermined angle on the substrate at a reference angle by controlling the position and rotation of the suction nozzle, the electronic component is rotated while rotating the electronic component sucked by the suction nozzle in the same direction. A correction amount for correcting a deviation angle between the reference angle and the attached electronic component mounting angle is calculated based on the detected projection width, and the correction amount is included in the rotation. Therefore, it is possible to eliminate the switching of the rotation direction of the suction nozzle accompanied by acceleration or deceleration that requires a long time, and to reduce the time required for component mounting.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a procedure of a component mounting method according to an embodiment of the present invention. In practice, the
[0029]
In FIG. 1, the
[0030]
After the component suction, the
[0031]
Here, the rotation in step S24 is performed in a direction corresponding to the positive rotation, that is, a direction in which the value of θ is positive.
[0032]
After step S26, the
[0033]
Here, the manner of discriminating the first minimum value and the second minimum value and the manner of calculating the correction amount α will be described in detail with reference to FIG. 3, FIG. 4 and FIG.
[0034]
First, when the correction amount α is 0 °, that is, when the
[0035]
In this state shown in FIG. 3A, θ = 0 °. From this state, the
[0036]
Then, even after the start of detection of the projection width w in step S27, the forward rotation is continued, and the
[0037]
FIG. 4 shows the relationship between the width w and θ of the
[0038]
As can be seen from the above, when the
[0039]
On the other hand, when the correction amount α is a value other than 0 °, for example, when the
[0040]
FIG. 5 shows the relationship between the projection width w and θ of the
[0041]
As can be seen from the above, when the
[0042]
Assuming that θ at the time when the first and second minimum values are detected is a reference angle, by detecting this reference angle, the amount of deviation (X, Y) in the X direction, Y direction, and θ direction of the
[0043]
Even when α <0 °, the value of α can be obtained in the same manner as the principle described with reference to FIG.
[0044]
The first and second minimum values can be determined by looking at changes in the sample value of the light reception output of the
[0045]
The detection of the first and second minimum values is started after θ = 60 °, and the detection is terminated after θ = 210 ° is reached. This is because the empirical rule indicates that the range is less than ± 30 °, and therefore the first and second minimum values can be reliably detected by rotation in the angle range of θ = 60 ° to 210 °.
[0046]
Returning to the flowchart of FIG. 2 again, when the correction amount α is obtained as described above, the
[0047]
Although not shown in the flow after step S34, the
[0048]
FIG. 3 (F) and FIGS. 4 and 5 show the case where θs is 0 °. In FIG. 4 where the correction amount α = 0 °, the
[0049]
In step S33, processing is performed when θs is 0 °. However, when θs is 90 °, when the angle reaches θ = α + 360 ° + 90 °, the
[0050]
As described above, the
[0051]
Explaining in detail in comparison with the above-described conventional example, in the period from the suction of the component to the stop of the rotation of the suction nozzle, the rotation drive motor of the suction nozzle is accelerated only once in the first period. The deceleration control is also performed only once at the end of the period, and the opportunity to reduce the speed is fundamentally minimized, so that the end of the motor control can be accelerated. For example, when the mounting angle of the component with respect to the board is 0 ° and the correction amount α is + 5 °, in this embodiment, the time required for the entire control from the start to the stop of the motor is 220 msec. Have gained. In the conventional example, as described above, the time of 360 msec is required, so that the time required for component mounting can be greatly reduced. That is, since the required time is reduced by 140 msec per mounting of one component, for example, if such mounting is performed sequentially in time series, the number of all components to be mounted on one board is 1000 Since the time of 140 seconds is reduced, and this reduction is effective for each substrate, it is extremely beneficial from the viewpoint of so-called manufacturing cost.
[0052]
In addition, in the said embodiment, although the aspect which rotates a suction nozzle forward was described, this invention is applicable also to the aspect rotated reversely. In short, one of the features of the present invention is that the suction nozzle is continuously rotated in the same predetermined direction after the projection width of the component is detected, and a correction amount is added during the rotation.
[0053]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to eliminate the switching of the rotation direction of the suction nozzle and reduce the time required for component mounting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first half flowchart illustrating a processing procedure of suction nozzle rotation control executed by a control unit in a component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a second half flowchart showing a processing procedure of suction nozzle rotation control executed by a control unit in the component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a rotation mode in a detection area of a mounted component in an embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the width w of the mounted component and the rotation angle θ obtained in the light receiving unit when the correction amount α = 0 ° in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the width w of the mounted component and the rotation angle θ obtained in the light receiving unit when the correction amount α ≠ 0 ° in the embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing an internal structure of a component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention and a conventional example.
7 is a block diagram showing a system configuration of the mounting apparatus shown in FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged perspective view of an adsorption nozzle and a laser unit that adsorb components.
FIG. 9 is a first half flowchart illustrating a procedure of a conventional electronic component mounting process.
FIG. 10 is a second half flowchart illustrating a procedure of a conventional electronic component mounting process.
FIG. 11 is a plan view showing a rotation mode in a detection area of a mounted part in a conventional example.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the width w of the mounted component and the rotation angle θ obtained in the light receiving unit when the correction amount α = 0 ° in the conventional example.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the width w of the mounted component and the rotation angle θ obtained in the light receiving unit when the correction amount α ≠ 0 ° in the conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5
6
Claims (3)
前記吸着ノズルに吸着させた前記電子部品を同一方向に回転させる過程の中で、当該電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて前記基準角度と吸着された前記電子部品の角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、当該計算された補正量を回転に含めることを特徴とする電子部品の装着方法。A mounting method for an electronic component that uses a suction nozzle that sucks an electronic component, controls the position and rotation of the suction nozzle, and mounts the electronic component on a predetermined position of a substrate at a reference angle,
In the process of rotating the electronic component sucked by the suction nozzle in the same direction, the projection width of the electronic component is detected, and the reference angle of the electronic component sucked by the reference angle is detected based on the detected projection width. An electronic component mounting method comprising: calculating a correction amount for correcting a deviation angle from an angle, and including the calculated correction amount in rotation.
前記吸着ノズルに吸着させた前記電子部品を同一方向に回転させる回転制御手段と、
前記回転制御手段によって回転されている前記電子部品の投影幅を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記電子部品の投影幅に基づいて前記基準角度と吸着された前記電子部品の角度との偏倚角度を補正する補正量を計算する計算手段とを備え、
前記回転制御手段は、前記計算手段によって計算された補正量を回転に含めることを特徴とする電子部品の装着装置。An electronic component mounting device that includes a suction nozzle that sucks an electronic component, controls the position and rotation of the suction nozzle, and mounts the electronic component on a predetermined position of a substrate at a reference angle.
Rotation control means for rotating the electronic component sucked by the suction nozzle in the same direction;
Detecting means for detecting a projection width of the electronic component rotated by the rotation control means;
Calculation means for calculating a correction amount for correcting a deviation angle between the reference angle and the angle of the sucked electronic component based on the projection width of the electronic component detected by the detection means;
The electronic component mounting apparatus, wherein the rotation control means includes the correction amount calculated by the calculation means in the rotation.
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