JP3901344B2 - 部品装着装置および部品装着方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの各種部品を吸着ノズルにより吸着保持し、プリント基板などの各種装着対象物の所定位置に自動的に装着する部品装着装置および部品装着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路基板を製造する電子部品装着装置において、吸着ノズルにより多数の電子部品を繰り返し吸着して装着するのに、吸着ノズル内への異物の侵入や詰まり、又は配管経路でのエア漏れによって、電子部品の吸着不良や吸着不能な状態が生じることがある。
【０００３】
これに対処した従来の電子部品装着装置として、特開平４−１７７８９６号公報に開示されたものが知られている。その電子部品装着装置は、図８に示すように、移動テーブル３２上に電子部品を供給する部品供給手段３３を搭載した部品供給部３１と、電子部品を装着するプリント基板３４を位置決めする部品装着部３５と、部品供給部３１の部品供給位置で電子部品を吸着保持してプリント基板３４の所定位置に装着する吸着ノズル３６を装備した移載ヘッド３７を円周上に移動させるロータリーヘッド３８とを備えた電子部品装着装置において、その部品供給部３１の移動テーブル３２上にノズル圧力を計測する検出装置４０が搭載されている。
【０００４】
検出装置４０は、図９に示すように、移動テーブル３２上に設置された台座４１を備え、その前部に空間部４２が形成され、この空間部４２に着座体４３が配設されている。着座体４３は孔部４４を有し、チューブ４５を通して台座４１に設けられた圧力センサ４６に接続されている。４７は着座体４３を弾性支持するクッション用のばね材である。４８は空気圧装置であって、チューブ４９を介して吸着ノズル３６に接続されている。吸着ノズル３６が電子部品を吸着する時は真空吸引し、また電子部品を装着する時はエアを吹き出す。
【０００５】
吸着ノズル３６のエア圧を計測する時は移動テーブル３２の送りねじ３９を駆動して移動テーブル３２を移動させ、着座体４３を吸着位置Ａに停止させる。次いで、吸着ノズル３６を下降させてその下端部を着座体４３に密着させ、空気圧装置４８からエアを吹き出しあるいは真空吸引して、そのエア圧を圧力センサ４６により検出し、吸着ノズル３６の詰まりを検出する。そして、吸着ノズル３６に詰まりがあれば、吸着ノズル３６の交換や保守を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、吸着ノズル３６の詰まりをエア圧で検出するようにしているが、詰まり等が発生したときの最終到達エア圧と正常状態におけるエア圧との差は小さく、判定ミスが多いという問題があった。
【０００７】
また、吸着ノズル３６の状態を確認するのは装置の電源投入時および作業者が吸着ノズル３６の状態をチェックするためのキー操作を行った時に限られる。このため、作業者は何時生じるか分からない吸着ノズル３６の異常の発見のために、装置稼働中常に注意して、適時に吸着ノズル３６の良否判定を行う必要があり、面倒であるという問題があった。
【０００８】
また、良否判定操作を頻繁に行うと、その間の生産が中断する上判定操作が無駄になることが多く、装置の稼働率が低下し、一方良否判定操作回数を少なくすると、異常の発見が遅れて吸着ノズル３６に異物が侵入したり、詰まったりして、電子部品の吸着不良や吸着不能によるプリント基板３４の不良が発生してしまい、気付いた時点で装置を停止し処置するにしても、電子部品及びプリント基板の歩留りが低下し、トラブル回復時間を含めた装置停止により生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
また、検出装置４０が部品供給部３１に配設され、横方向にしか移動できないため、吸着ノズル３６を複数個有している場合に各吸着ノズル３６の中心位置のばらつきに対し、縦方向の位置補正をすることができないめ、吸着ノズル３６と着座体４３とにずれを生じ、正しく計測できず、正常な吸着ノズル３６を異常と判定してしまう可能性があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、判定ミスを生じることがなく、また装置を停止することなく、任意間隔で吸着ノズル異常を検出でき、吸着ノズルの不良の早期発見と早期措置ができ、また必要に応じて良否の自動判定や、不良ノズルの自動交換ができる部品装着装置および部品装着方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品装着装置は、部品を供給する部品供給部と、装着対象物を部品装着位置に位置決めする部品装着部と、吸着ノズルを上下動できるように装備し、部品供給部の部品供給位置での部品吸着と部品装着部の部品装着位置での部品装着とを繰り返し行う装着ヘッドとを備えた部品装着装置において、流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する流量計測部を、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に設けたものであり、吸着ノズルへの異物の侵入、詰まり、及び配管経路でのエア漏れ等による吸着ノズルの各種不良を的確に発見でき、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下を防止し、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００１２】
特に、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に流量計測部を設けているので、吸着ノズルが部品供給位置と部品装着位置との間を繰り返し間欠移動して部品を装着対象物に装着することを繰り返す装着動作中に、吸着ノズルが部品装着後流量計測部に一時停止したときに吸着ノズルのエア流量を計測することができ、吸着ノズルの各種不良の発見と、不良ノズルの交換や異常の回復処理といった措置を早期に図ることができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下と、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００１３】
また、装着対象物を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部に流量計測部を設けると、部品装着動作を中断することなく、その装着動作間に吸着ノズルのエア流量計測を行って同様の作用を奏することができるとともに、複数個存在する吸着ノズルの中心位置のばらつきがあっても、ばらつきに対して補正値を個別に設定し、部品装着部をそれらの補正値により吸着ノズルごとに位置補正することにより、流量計測部でのエア漏れによる計測ミスを防ぎ、良否判定の間違いを無くすことができる。
【００１４】
また、流量計で計測した吸着ノズルのエア流量を、予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定する制御部を備えると、自動的に良否判定することができ、作業者が判定する場合に比べて迅速に判定でき、部品の通常装着動作とは別に特別な時間を必要とせず、かつ良否判定操作漏れや間違いが無くなる。
【００１５】
また、複数の吸着ノズルを有し、それぞれの吸着ノズル毎に対応する基準エア流量を設定すると、吸着ノズルの加工・組立によるばらつきに対して良否判定基準に幅を持たすことができ、良否判定の間違いがなくなる。
【００１６】
また、部品装着点数または部品吸着点数または生産量又は稼働時間のうち少なくとも１つを予め登録し、その登録間隔毎に吸着ノズルのエア流量を計測するように構成すると、装置稼働中に作業者がキー操作で良否判定を行うという面倒がなくなり、また良否判定を生産条件に合わせた適切な間隔で行うことができ、良否判定を頻繁に行うことによる稼働率の低下を防ぐとともに、良否判定を長期間行わないことによる異常発見の遅れに伴う吸着不良や装着不良による不良発生を防ぎ、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００１７】
また、流量計測部から部品供給部への吸着ノズルの移動範囲の間で吸着ノズルが一時停止する位置に、計測した吸着ノズルに関する制御部での判定が不良である場合に、その不良と判定された吸着ノズルを新たな吸着ノズルと自動的に交換するノズル交換部を設けると、不良吸着ノズルを次の部品吸着動作までの間に迅速かつ確実に交換して、部品装着の通常のサイクルに特別な時間を要することなく、部品供給位置で適正な吸着ノズルにより部品を確実に吸着して装着することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の電子部品装着装置について、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施形態の電子部品装着装置は、図１に示すように、電子部品をプリント基板の所定位置に装着して電子回路基板を製造するものであるが、本発明はこれは限定されることなく、種々の部品を種々な装着対象物に装着する各種部品装着装置全般に適用される。
【００１９】
本実施形態の電子部品装着装置は、図１に示すように、電子部品１を供給する部品供給部２と、電子部品１を装着する装着対象物であるプリント基板３を部品装着位置Ｂに位置決めする部品装着部４と、吸着ノズル５を上下動できるように装備して間欠回転し、部品供給位置Ａと部品装着位置Ｂとの間を繰り返し円周移動させる装着ヘッド６とを備えている。装着ヘッド６は、吸着ノズル５をその移動位置に応じて必要な高さに制御しつつ、部品供給位置Ａでの電子部品１の吸着や部品装着位置Ｂでの電子部品１の装着を行うとともに、流量計測部７で吸着ノズル５のエア流量の計測のために下動させるように構成されている。
【００２０】
部品供給部２は、各種の電子部品１を収納し、必要に応じて収納している電子部品１を供給する部品供給カセット８を必要な電子部品１の種類及び数に対応して複数配列され、その都度必要な電子部品１を収納した部品供給カセット８が、図２に示す吸着ノズル５の各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０の内の例えばＰ１に対応する部品供給位置Ａに移動され、その都度必要な電子部品１を供給する。
【００２１】
部品装着部４は、位置決めしたプリント基板３の所定位置に所定の電子部品１を装着できるように、図２に示す例えば停止位置Ｐ６に設定した部品装着位置Ｂにある吸着ノズル５に所定の部品装着位置が対向するように平面より見て互いに直交するＸＹ２方向に移動させるＸＹテーブル９が設けられている。
【００２２】
装着ヘッド６は、間欠回転される回転体６ａのまわりに、吸着ノズル５を持ったノズルユニット１０を複数、図２に示す各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０に対応する円周上に等間隔にかつ上下動できるように装備しており、各ノズルユニット１０のカムフォロア１０ａを回転体６ａまわりに設けたカム１１のカム溝１１ａに係合させることにより、各ノズルユニット１０のそれぞれが回転体６ａの間欠回転による各回転位置で必要な高さになるように制御され、この制御とは別に、部品供給位置Ａでの電子部品１の吸着や部品装着位置Ｂでの電子部品１の装着のため等に吸着ノズル５が各ノズルユニット１０上で下動されたり、吸着した電子部品１の回転位置補正のために回転駆動されたりできるようになっている。
【００２３】
流量計測部７は、吸着ノズル５の部品装着位置Ｂから部品供給位置Ａへ移動する範囲の間の吸着ノズル５が順次に一時停止する、例えば図２に示す停止位置Ｐ７に配設され、流量計１２により吸着ノズル５のエア流量を計測するように構成されている。また、流量計１２で計測された吸着ノズル５のエア流量のデータは制御部１３に取り込まれ、制御部１３にて予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定するようにしてあり、不良と判定されると、操作画面１４上に表示され、作業者に知らされるようにしてある。
【００２４】
また、本実施形態では、図２に示す２つの停止位置Ｐ８、Ｐ９のそれぞれに装着ヘッド６に装備している吸着ノズル５が不良なときに、これを新たな吸着ノズル５と自動交換するためのノズル交換部１５が配設されている。このノズル交換部１５は、ノズル受け取りテーブル１６と、新たな吸着ノズル５を供給するノズル供給テーブル１７にて構成されている。
【００２５】
次に、図３を参照しながら、流量計測部７の構造を説明する。流量計測部７には吸着ノズル５に対向する位置に計測ブロック１８が設けられ、この計測ブロック１８に上向きに開口する空間部１９が設けられるとともに、その周囲にシール材２０が取付けられている。また、計測ブロック１８には空間部１９に連通する孔部２１が形成されており、チューブ２２を通して流量計１２に接続されている。
【００２６】
流量計測部７上に一時停止した吸着ノズル５はノズルユニット１０上で下動され、吸着ノズル５の先端は計測ブロック１８に設けられた空間部１９に入っていき、吸着ノズル５の鍔部５ａとシール材２０が密着して空間部１９に密閉状態が作られ、吸着ノズル５の吸引流量、又はブロー流量が流量計１２によって計測される。
【００２７】
本実施形態では、吸着ノズル５が下動して計測する例を示したが、流量計測部７全体又は計測ブロック１８が上動して計測してもよく、また吸着ノズル５が下動するとともに流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動して計測してもよく、吸着ノズル５の鍔部５ａと計測ブロック１８のシール材２０とが密着して空間部１９に密閉状態が作られればよい。
【００２８】
また、本実施形態では流量計測部７を吸着ノズル５が一時停止する位置Ｐ７にのみ設け、吸引流量及びブロー流量を計測する例を示したが、吸着ノズル５の部品装着位置Ｂから部品供給位置Ａへ移動する範囲の間の吸着ノズル５が順次一時停止する、例えば図２に示す停止位置Ｐ７とＰ８の２箇所に流量計測部７を設け、例えば停止位置Ｐ７に設けられた流量計測部７で吸着ノズル５の吸引流量を計測し、停止位置Ｐ８に設けられた流量計測部７で吸着ノズル５のブロー流量を計測してもよい。
【００２９】
本実施形態の流量計測部７で測定した結果を図４（ａ）に示す。従来例のようにエア圧を測定した場合には、図４（ｂ）に示すように、最終到達エア圧の差が小さく、判定ミスが生じ易いのに対して、図４（ａ）から明らかなように、正常ノズルと異常ノズルでは、最終到達流量が大きく異なるために正しく判定することができる。
【００３０】
次に、本実施形態の電子部品装着装置の一連の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明すると、電源投入の後、必要な初期作業が終了するのを待って生産を開始し（ステップ＃１）、電子部品１の吸着ノズル５による吸着及び装着を複数のノズルユニット１０により順次行い（ステップ＃２、３）、部品装着位置Ｂを経てきた部品装着後の各ノズルユニット１０に取付けられている吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し（ステップ＃４）、その計測値を制御部１３に取り込み、予め登録されている基準エア流量と比較することにより、その吸着ノズル５の良否を判定する（ステップ＃５）。
【００３１】
この判定が不良であるときだけ、ノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換した後（ステップ＃６）、不良でなければそのまま進行する。次に、ノズル交換等でのトラブルの発生の有無を判定し（ステップ＃７）、トラブル発生が無ければ再度部品吸着以下の作業を繰り返す。トラブルが発生した場合は装置を停止し（ステップ＃８）、その他の処理を行った後（ステップ＃９）、再度部品吸着以下の作業を繰り返す。
【００３２】
また、図５の例では、吸着ノズル５の良否の判定が不良であると直ちにノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換する例を示したが、図６に示すフローチャートのように、不良と判定されるのが初めての場合はノズル交換部１５で吸着ノズル５を交換せずそのままにしておき、ステップ＃２、＃３をジャンプして部品供給位置Ａでの部品吸着動作及び部品装着位置Ｂでの部品装着動作をさせず、再度ステップ＃４、＃５で流量計測部７にて吸着ノズル５のエア流量を計測し、その値を制御部１３に取り込み、吸着ノズル５の良否を判定するというサイクルを繰り返し（ステップ＃１０）、例えば２回以上連続して不良と判定された時にだけノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換するようにしてもよい。
【００３３】
また、以上の説明では、吸着ノズル５による電子部品１の通常の装着サイクル中、電子部品１の装着を終えた都度、吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行う例を示したが、吸着した電子部品数をカウントしておき、予め設定しておいた数値に達する毎に吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行っても良く、また吸着部品点数、装着部品点数、生産したプリント基板枚数、装置稼働時間のいずれか１つ又は２つ以上の併用により、吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測するタイミングを決定してもよい。
【００３４】
また、吸着エラーが発生した際には必ず吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行うようにしてもよい。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態では、プリント基板３を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部４に流量計１２により吸着ノズル５のエア流量を計測する流量計測部７を設けた部品装着装置を示す。
【００３６】
予め部品装着部４に設けられた流量計測部７にある計測ブロック１８の空間部１９の中心位置データを登録しておき、そのデータに基づき部品装着部４をＸＹ２方向に移動させ、図２に示す吸着ノズル５の各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０の内の例えばＰ６に設定した部品装着位置Ｂの下方に流量計測部７を移動させる。そして、電子部品１をプリント基板３に装着する時と同じ様に吸着ノズル５を下動させ、吸着ノズル５の鍔部５ａとシール材２０が密着し、空間部１９に密閉状態が作られ、吸着ノズル５の吸着流量及びブロー流量を流量計１２にて計測する。この時、予め複数個の吸着ノズル５の中心位置のばらつきに対して個別に補正値を設定しておき、部品装着部４をそれらの補正値分ＸＹ２方向に移動させ、吸着ノズル５の中心と流量計測部７にある計測ブロック１８の空間部１９の中心を合わせることができる。
【００３７】
本実施形態では、吸着ノズル５が下動して計測する例を示したが、流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動してもよく、また吸着ノズル５が下動するとともに流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動して計測してもよく、吸着ノズル５の鍔部５ａと計測ブロック１８のシール材２０とが密着して空間部１９に密閉状態が作られればよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に、流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する流量計測部を設けたので、吸着ノズルヘの異物の侵入、詰まり、及び配管経路でのエア漏れ等による吸着ノズルの各種不良を確実に発見することができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下を防止し、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低減を図ることができ、生産性を向上することができる。
【００３９】
特に、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に、流量計測部を設けているので、部品装着動作中に、吸着ノズルが部品装着後吸着ノズルのエア流量を計測して吸着ノズルの各種不良を発見することができ、不良ノズルの交換や異常の回復処理といった措置を早期に図ることができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下と、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００４０】
また、装着対象物を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部に流量計測部を設けると、部品装着動作を中断することなく、その装着動作間に吸着ノズルのエア流量計測を行って同様の作用を奏することができるとともに、複数個存在する吸着ノズルの中心位置のばらつきがあっても、ばらつきに対して補正値を個別に設定し、部品装着部をそれらの補正値により吸着ノズルごとに位置補正することにより、流量計測部でのエア漏れによる計測ミスを防ぎ、良否判定の間違いを無くすことができる。
【００４１】
また、流量計で計測した吸着ノズルのエア流量を、予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定する制御部を備えると、自動的に良否判定することができ、作業者が判定する場合に比べて迅速に判定でき、部品の通常装着動作とは別に特別な時間を必要とせず、かつ良否判定操作漏れや間違いが無くなる。
【００４２】
また、複数の吸着ノズルを有し、それぞれの吸着ノズル毎に対応する基準エア流量を設定すると、吸着ノズルの加工・組立によるばらつきに対して良否判定基準に幅を持たすことができ、良否判定の間違いがなくなる。
【００４３】
また、部品装着点数または部品吸着点数または生産量又は稼働時間のうち少なくとも１つを予め登録し、その登録間隔毎に吸着ノズルのエア流量を計測するように構成すると、装置稼働中に作業者がキー操作で良否判定を行うという面倒がなくなり、また良否判定を生産条件に合わせた適切な間隔で行うことができ、良否判定を頻繁に行うことによる稼働率の低下を防ぐとともに、良否判定を長期間行わないことによる異常発見の遅れに伴う吸着不良や装着不良による不良発生を防ぎ、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００４４】
また、流量計測部から部品供給部への吸着ノズルの移動範囲の間で吸着ノズルが一時停止する位置に、計測した吸着ノズルに関する制御部での判定が不良である場合に、その不良と判定された吸着ノズルを新たな吸着ノズルと自動的に交換するノズル交換部を設けると、不良吸着ノズルを次の部品吸着動作までの間に迅速かつ確実に交換して、部品装着の通常のサイクルに特別な時間を要することなく、部品供給位置で適正な吸着ノズルにより部品を確実に吸着して装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態における装着ヘッド周りの各部配置図である。
【図３】同実施形態における流量計測部の断面図である。
【図４】同実施形態と従来例における測定データを比較して示し、（ａ）は本実施形態における流量測定データの説明図、（ｂ）は従来例における圧力測定データの説明図である。
【図５】同実施形態における動作フローチャートである。
【図６】同実施形態における他の動作フローチャートである。
【図７】本発明の部品装着装置の他の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来例の電子部品装着装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】同従来例における圧力計測部の断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品（部品）
２ 部品供給部
３ プリント基板（装着対象物）
４ 部品装着部
５ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
７ 流量計測部
１２ 流量計
１３ 制御部
１５ ノズル交換部
Ａ 部品供給位置
Ｂ 部品装着位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの各種部品を吸着ノズルにより吸着保持し、プリント基板などの各種装着対象物の所定位置に自動的に装着する部品装着装置および部品装着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路基板を製造する電子部品装着装置において、吸着ノズルにより多数の電子部品を繰り返し吸着して装着するのに、吸着ノズル内への異物の侵入や詰まり、又は配管経路でのエア漏れによって、電子部品の吸着不良や吸着不能な状態が生じることがある。
【０００３】
これに対処した従来の電子部品装着装置として、特開平４−１７７８９６号公報に開示されたものが知られている。その電子部品装着装置は、図８に示すように、移動テーブル３２上に電子部品を供給する部品供給手段３３を搭載した部品供給部３１と、電子部品を装着するプリント基板３４を位置決めする部品装着部３５と、部品供給部３１の部品供給位置で電子部品を吸着保持してプリント基板３４の所定位置に装着する吸着ノズル３６を装備した移載ヘッド３７を円周上に移動させるロータリーヘッド３８とを備えた電子部品装着装置において、その部品供給部３１の移動テーブル３２上にノズル圧力を計測する検出装置４０が搭載されている。
【０００４】
検出装置４０は、図９に示すように、移動テーブル３２上に設置された台座４１を備え、その前部に空間部４２が形成され、この空間部４２に着座体４３が配設されている。着座体４３は孔部４４を有し、チューブ４５を通して台座４１に設けられた圧力センサ４６に接続されている。４７は着座体４３を弾性支持するクッション用のばね材である。４８は空気圧装置であって、チューブ４９を介して吸着ノズル３６に接続されている。吸着ノズル３６が電子部品を吸着する時は真空吸引し、また電子部品を装着する時はエアを吹き出す。
【０００５】
吸着ノズル３６のエア圧を計測する時は移動テーブル３２の送りねじ３９を駆動して移動テーブル３２を移動させ、着座体４３を吸着位置Ａに停止させる。次いで、吸着ノズル３６を下降させてその下端部を着座体４３に密着させ、空気圧装置４８からエアを吹き出しあるいは真空吸引して、そのエア圧を圧力センサ４６により検出し、吸着ノズル３６の詰まりを検出する。そして、吸着ノズル３６に詰まりがあれば、吸着ノズル３６の交換や保守を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、吸着ノズル３６の詰まりをエア圧で検出するようにしているが、詰まり等が発生したときの最終到達エア圧と正常状態におけるエア圧との差は小さく、判定ミスが多いという問題があった。
【０００７】
また、吸着ノズル３６の状態を確認するのは装置の電源投入時および作業者が吸着ノズル３６の状態をチェックするためのキー操作を行った時に限られる。このため、作業者は何時生じるか分からない吸着ノズル３６の異常の発見のために、装置稼働中常に注意して、適時に吸着ノズル３６の良否判定を行う必要があり、面倒であるという問題があった。
【０００８】
また、良否判定操作を頻繁に行うと、その間の生産が中断する上判定操作が無駄になることが多く、装置の稼働率が低下し、一方良否判定操作回数を少なくすると、異常の発見が遅れて吸着ノズル３６に異物が侵入したり、詰まったりして、電子部品の吸着不良や吸着不能によるプリント基板３４の不良が発生してしまい、気付いた時点で装置を停止し処置するにしても、電子部品及びプリント基板の歩留りが低下し、トラブル回復時間を含めた装置停止により生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
また、検出装置４０が部品供給部３１に配設され、横方向にしか移動できないため、吸着ノズル３６を複数個有している場合に各吸着ノズル３６の中心位置のばらつきに対し、縦方向の位置補正をすることができないめ、吸着ノズル３６と着座体４３とにずれを生じ、正しく計測できず、正常な吸着ノズル３６を異常と判定してしまう可能性があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、判定ミスを生じることがなく、また装置を停止することなく、任意間隔で吸着ノズル異常を検出でき、吸着ノズルの不良の早期発見と早期措置ができ、また必要に応じて良否の自動判定や、不良ノズルの自動交換ができる部品装着装置および部品装着方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品装着装置は、部品を供給する部品供給部と、装着対象物を部品装着位置に位置決めする部品装着部と、吸着ノズルを上下動できるように装備し、部品供給部の部品供給位置での部品吸着と部品装着部の部品装着位置での部品装着とを繰り返し行う装着ヘッドとを備えた部品装着装置において、流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する流量計測部を、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に設けたものであり、吸着ノズルへの異物の侵入、詰まり、及び配管経路でのエア漏れ等による吸着ノズルの各種不良を的確に発見でき、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下を防止し、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００１２】
特に、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に流量計測部を設けているので、吸着ノズルが部品供給位置と部品装着位置との間を繰り返し間欠移動して部品を装着対象物に装着することを繰り返す装着動作中に、吸着ノズルが部品装着後流量計測部に一時停止したときに吸着ノズルのエア流量を計測することができ、吸着ノズルの各種不良の発見と、不良ノズルの交換や異常の回復処理といった措置を早期に図ることができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下と、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００１３】
また、装着対象物を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部に流量計測部を設けると、部品装着動作を中断することなく、その装着動作間に吸着ノズルのエア流量計測を行って同様の作用を奏することができるとともに、複数個存在する吸着ノズルの中心位置のばらつきがあっても、ばらつきに対して補正値を個別に設定し、部品装着部をそれらの補正値により吸着ノズルごとに位置補正することにより、流量計測部でのエア漏れによる計測ミスを防ぎ、良否判定の間違いを無くすことができる。
【００１４】
また、流量計で計測した吸着ノズルのエア流量を、予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定する制御部を備えると、自動的に良否判定することができ、作業者が判定する場合に比べて迅速に判定でき、部品の通常装着動作とは別に特別な時間を必要とせず、かつ良否判定操作漏れや間違いが無くなる。
【００１５】
また、複数の吸着ノズルを有し、それぞれの吸着ノズル毎に対応する基準エア流量を設定すると、吸着ノズルの加工・組立によるばらつきに対して良否判定基準に幅を持たすことができ、良否判定の間違いがなくなる。
【００１６】
また、部品装着点数または部品吸着点数または生産量又は稼働時間のうち少なくとも１つを予め登録し、その登録間隔毎に吸着ノズルのエア流量を計測するように構成すると、装置稼働中に作業者がキー操作で良否判定を行うという面倒がなくなり、また良否判定を生産条件に合わせた適切な間隔で行うことができ、良否判定を頻繁に行うことによる稼働率の低下を防ぐとともに、良否判定を長期間行わないことによる異常発見の遅れに伴う吸着不良や装着不良による不良発生を防ぎ、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００１７】
また、流量計測部から部品供給部への吸着ノズルの移動範囲の間で吸着ノズルが一時停止する位置に、計測した吸着ノズルに関する制御部での判定が不良である場合に、その不良と判定された吸着ノズルを新たな吸着ノズルと自動的に交換するノズル交換部を設けると、不良吸着ノズルを次の部品吸着動作までの間に迅速かつ確実に交換して、部品装着の通常のサイクルに特別な時間を要することなく、部品供給位置で適正な吸着ノズルにより部品を確実に吸着して装着することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の電子部品装着装置について、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施形態の電子部品装着装置は、図１に示すように、電子部品をプリント基板の所定位置に装着して電子回路基板を製造するものであるが、本発明はこれは限定されることなく、種々の部品を種々な装着対象物に装着する各種部品装着装置全般に適用される。
【００１９】
本実施形態の電子部品装着装置は、図１に示すように、電子部品１を供給する部品供給部２と、電子部品１を装着する装着対象物であるプリント基板３を部品装着位置Ｂに位置決めする部品装着部４と、吸着ノズル５を上下動できるように装備して間欠回転し、部品供給位置Ａと部品装着位置Ｂとの間を繰り返し円周移動させる装着ヘッド６とを備えている。装着ヘッド６は、吸着ノズル５をその移動位置に応じて必要な高さに制御しつつ、部品供給位置Ａでの電子部品１の吸着や部品装着位置Ｂでの電子部品１の装着を行うとともに、流量計測部７で吸着ノズル５のエア流量の計測のために下動させるように構成されている。
【００２０】
部品供給部２は、各種の電子部品１を収納し、必要に応じて収納している電子部品１を供給する部品供給カセット８を必要な電子部品１の種類及び数に対応して複数配列され、その都度必要な電子部品１を収納した部品供給カセット８が、図２に示す吸着ノズル５の各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０の内の例えばＰ１に対応する部品供給位置Ａに移動され、その都度必要な電子部品１を供給する。
【００２１】
部品装着部４は、位置決めしたプリント基板３の所定位置に所定の電子部品１を装着できるように、図２に示す例えば停止位置Ｐ６に設定した部品装着位置Ｂにある吸着ノズル５に所定の部品装着位置が対向するように平面より見て互いに直交するＸＹ２方向に移動させるＸＹテーブル９が設けられている。
【００２２】
装着ヘッド６は、間欠回転される回転体６ａのまわりに、吸着ノズル５を持ったノズルユニット１０を複数、図２に示す各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０に対応する円周上に等間隔にかつ上下動できるように装備しており、各ノズルユニット１０のカムフォロア１０ａを回転体６ａまわりに設けたカム１１のカム溝１１ａに係合させることにより、各ノズルユニット１０のそれぞれが回転体６ａの間欠回転による各回転位置で必要な高さになるように制御され、この制御とは別に、部品供給位置Ａでの電子部品１の吸着や部品装着位置Ｂでの電子部品１の装着のため等に吸着ノズル５が各ノズルユニット１０上で下動されたり、吸着した電子部品１の回転位置補正のために回転駆動されたりできるようになっている。
【００２３】
流量計測部７は、吸着ノズル５の部品装着位置Ｂから部品供給位置Ａへ移動する範囲の間の吸着ノズル５が順次に一時停止する、例えば図２に示す停止位置Ｐ７に配設され、流量計１２により吸着ノズル５のエア流量を計測するように構成されている。また、流量計１２で計測された吸着ノズル５のエア流量のデータは制御部１３に取り込まれ、制御部１３にて予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定するようにしてあり、不良と判定されると、操作画面１４上に表示され、作業者に知らされるようにしてある。
【００２４】
また、本実施形態では、図２に示す２つの停止位置Ｐ８、Ｐ９のそれぞれに装着ヘッド６に装備している吸着ノズル５が不良なときに、これを新たな吸着ノズル５と自動交換するためのノズル交換部１５が配設されている。このノズル交換部１５は、ノズル受け取りテーブル１６と、新たな吸着ノズル５を供給するノズル供給テーブル１７にて構成されている。
【００２５】
次に、図３を参照しながら、流量計測部７の構造を説明する。流量計測部７には吸着ノズル５に対向する位置に計測ブロック１８が設けられ、この計測ブロック１８に上向きに開口する空間部１９が設けられるとともに、その周囲にシール材２０が取付けられている。また、計測ブロック１８には空間部１９に連通する孔部２１が形成されており、チューブ２２を通して流量計１２に接続されている。
【００２６】
流量計測部７上に一時停止した吸着ノズル５はノズルユニット１０上で下動され、吸着ノズル５の先端は計測ブロック１８に設けられた空間部１９に入っていき、吸着ノズル５の鍔部５ａとシール材２０が密着して空間部１９に密閉状態が作られ、吸着ノズル５の吸引流量、又はブロー流量が流量計１２によって計測される。
【００２７】
本実施形態では、吸着ノズル５が下動して計測する例を示したが、流量計測部７全体又は計測ブロック１８が上動して計測してもよく、また吸着ノズル５が下動するとともに流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動して計測してもよく、吸着ノズル５の鍔部５ａと計測ブロック１８のシール材２０とが密着して空間部１９に密閉状態が作られればよい。
【００２８】
また、本実施形態では流量計測部７を吸着ノズル５が一時停止する位置Ｐ７にのみ設け、吸引流量及びブロー流量を計測する例を示したが、吸着ノズル５の部品装着位置Ｂから部品供給位置Ａへ移動する範囲の間の吸着ノズル５が順次一時停止する、例えば図２に示す停止位置Ｐ７とＰ８の２箇所に流量計測部７を設け、例えば停止位置Ｐ７に設けられた流量計測部７で吸着ノズル５の吸引流量を計測し、停止位置Ｐ８に設けられた流量計測部７で吸着ノズル５のブロー流量を計測してもよい。
【００２９】
本実施形態の流量計測部７で測定した結果を図４（ａ）に示す。従来例のようにエア圧を測定した場合には、図４（ｂ）に示すように、最終到達エア圧の差が小さく、判定ミスが生じ易いのに対して、図４（ａ）から明らかなように、正常ノズルと異常ノズルでは、最終到達流量が大きく異なるために正しく判定することができる。
【００３０】
次に、本実施形態の電子部品装着装置の一連の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明すると、電源投入の後、必要な初期作業が終了するのを待って生産を開始し（ステップ＃１）、電子部品１の吸着ノズル５による吸着及び装着を複数のノズルユニット１０により順次行い（ステップ＃２、３）、部品装着位置Ｂを経てきた部品装着後の各ノズルユニット１０に取付けられている吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し（ステップ＃４）、その計測値を制御部１３に取り込み、予め登録されている基準エア流量と比較することにより、その吸着ノズル５の良否を判定する（ステップ＃５）。
【００３１】
この判定が不良であるときだけ、ノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換した後（ステップ＃６）、不良でなければそのまま進行する。次に、ノズル交換等でのトラブルの発生の有無を判定し（ステップ＃７）、トラブル発生が無ければ再度部品吸着以下の作業を繰り返す。トラブルが発生した場合は装置を停止し（ステップ＃８）、その他の処理を行った後（ステップ＃９）、再度部品吸着以下の作業を繰り返す。
【００３２】
また、図５の例では、吸着ノズル５の良否の判定が不良であると直ちにノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換する例を示したが、図６に示すフローチャートのように、不良と判定されるのが初めての場合はノズル交換部１５で吸着ノズル５を交換せずそのままにしておき、ステップ＃２、＃３をジャンプして部品供給位置Ａでの部品吸着動作及び部品装着位置Ｂでの部品装着動作をさせず、再度ステップ＃４、＃５で流量計測部７にて吸着ノズル５のエア流量を計測し、その値を制御部１３に取り込み、吸着ノズル５の良否を判定するというサイクルを繰り返し（ステップ＃１０）、例えば２回以上連続して不良と判定された時にだけノズル交換部１５により新たな吸着ノズル５と交換するようにしてもよい。
【００３３】
また、以上の説明では、吸着ノズル５による電子部品１の通常の装着サイクル中、電子部品１の装着を終えた都度、吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行う例を示したが、吸着した電子部品数をカウントしておき、予め設定しておいた数値に達する毎に吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行っても良く、また吸着部品点数、装着部品点数、生産したプリント基板枚数、装置稼働時間のいずれか１つ又は２つ以上の併用により、吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測するタイミングを決定してもよい。
【００３４】
また、吸着エラーが発生した際には必ず吸着ノズル５のエア流量を流量計測部７にて計測し、制御部１３にて良否の判定を行うようにしてもよい。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態では、プリント基板３を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部４に流量計１２により吸着ノズル５のエア流量を計測する流量計測部７を設けた部品装着装置を示す。
【００３６】
予め部品装着部４に設けられた流量計測部７にある計測ブロック１８の空間部１９の中心位置データを登録しておき、そのデータに基づき部品装着部４をＸＹ２方向に移動させ、図２に示す吸着ノズル５の各停止位置Ｐ１〜Ｐ１０の内の例えばＰ６に設定した部品装着位置Ｂの下方に流量計測部７を移動させる。そして、電子部品１をプリント基板３に装着する時と同じ様に吸着ノズル５を下動させ、吸着ノズル５の鍔部５ａとシール材２０が密着し、空間部１９に密閉状態が作られ、吸着ノズル５の吸着流量及びブロー流量を流量計１２にて計測する。この時、予め複数個の吸着ノズル５の中心位置のばらつきに対して個別に補正値を設定しておき、部品装着部４をそれらの補正値分ＸＹ２方向に移動させ、吸着ノズル５の中心と流量計測部７にある計測ブロック１８の空間部１９の中心を合わせることができる。
【００３７】
本実施形態では、吸着ノズル５が下動して計測する例を示したが、流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動してもよく、また吸着ノズル５が下動するとともに流量計測部７全体または計測ブロック１８が上動して計測してもよく、吸着ノズル５の鍔部５ａと計測ブロック１８のシール材２０とが密着して空間部１９に密閉状態が作られればよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に、流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する流量計測部を設けたので、吸着ノズルヘの異物の侵入、詰まり、及び配管経路でのエア漏れ等による吸着ノズルの各種不良を確実に発見することができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下を防止し、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低減を図ることができ、生産性を向上することができる。
【００３９】
特に、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に、流量計測部を設けているので、部品装着動作中に、吸着ノズルが部品装着後吸着ノズルのエア流量を計測して吸着ノズルの各種不良を発見することができ、不良ノズルの交換や異常の回復処理といった措置を早期に図ることができ、部品の吸着不良や吸着不能による部品及び装着対象物の歩留り低下と、トラブル発生時の回復措置時間を含む時間ロスの低下を図り、生産性を向上することができる。
【００４０】
また、装着対象物を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部に流量計測部を設けると、部品装着動作を中断することなく、その装着動作間に吸着ノズルのエア流量計測を行って同様の作用を奏することができるとともに、複数個存在する吸着ノズルの中心位置のばらつきがあっても、ばらつきに対して補正値を個別に設定し、部品装着部をそれらの補正値により吸着ノズルごとに位置補正することにより、流量計測部でのエア漏れによる計測ミスを防ぎ、良否判定の間違いを無くすことができる。
【００４１】
また、流量計で計測した吸着ノズルのエア流量を、予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定する制御部を備えると、自動的に良否判定することができ、作業者が判定する場合に比べて迅速に判定でき、部品の通常装着動作とは別に特別な時間を必要とせず、かつ良否判定操作漏れや間違いが無くなる。
【００４２】
また、複数の吸着ノズルを有し、それぞれの吸着ノズル毎に対応する基準エア流量を設定すると、吸着ノズルの加工・組立によるばらつきに対して良否判定基準に幅を持たすことができ、良否判定の間違いがなくなる。
【００４３】
また、部品装着点数または部品吸着点数または生産量又は稼働時間のうち少なくとも１つを予め登録し、その登録間隔毎に吸着ノズルのエア流量を計測するように構成すると、装置稼働中に作業者がキー操作で良否判定を行うという面倒がなくなり、また良否判定を生産条件に合わせた適切な間隔で行うことができ、良否判定を頻繁に行うことによる稼働率の低下を防ぐとともに、良否判定を長期間行わないことによる異常発見の遅れに伴う吸着不良や装着不良による不良発生を防ぎ、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００４４】
また、流量計測部から部品供給部への吸着ノズルの移動範囲の間で吸着ノズルが一時停止する位置に、計測した吸着ノズルに関する制御部での判定が不良である場合に、その不良と判定された吸着ノズルを新たな吸着ノズルと自動的に交換するノズル交換部を設けると、不良吸着ノズルを次の部品吸着動作までの間に迅速かつ確実に交換して、部品装着の通常のサイクルに特別な時間を要することなく、部品供給位置で適正な吸着ノズルにより部品を確実に吸着して装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態における装着ヘッド周りの各部配置図である。
【図３】同実施形態における流量計測部の断面図である。
【図４】同実施形態と従来例における測定データを比較して示し、（ａ）は本実施形態における流量測定データの説明図、（ｂ）は従来例における圧力測定データの説明図である。
【図５】同実施形態における動作フローチャートである。
【図６】同実施形態における他の動作フローチャートである。
【図７】本発明の部品装着装置の他の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来例の電子部品装着装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】同従来例における圧力計測部の断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品（部品）
２ 部品供給部
３ プリント基板（装着対象物）
４ 部品装着部
５ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
７ 流量計測部
１２ 流量計
１３ 制御部
１５ ノズル交換部
Ａ 部品供給位置
Ｂ 部品装着位置
Claims (7)
- 部品を供給する部品供給部と、装着対象物を部品装着位置に位置決めする部品装着部と、吸着ノズルを上下動できるように装備し、部品供給部の部品供給位置での部品吸着と部品装着部の部品装着位置での部品装着とを繰り返し行う装着ヘッドとを備えた部品装着装置において、流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する流量計測部を、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置に設けたことを特徴とする部品装着装置。
- 装着対象物を保持してＸＹ２方向に移動させる部品装着部に流量計測部を設けたことを特徴とする請求項１記載の部品装着装置。
- 流量計で計測した吸着ノズルのエア流量を、予め登録された基準エア流量と比較して良否を判定する制御部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の部品装着装置。
- 複数の吸着ノズルを有し、それぞれの吸着ノズル毎に対応する基準エア流量を設定したことを特徴とする請求項３記載の部品装着装置。
- 部品装着点数または部品吸着点数または生産量又は稼働時間のうち少なくとも１つを予め登録し、その登録間隔毎に吸着ノズルのエア流量を計測するように構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の部品装着装置。
- 流量計測部から部品供給部への吸着ノズルの移動範囲の間で吸着ノズルが一時停止する位置に、計測した吸着ノズルに関する制御部での判定が不良である場合に、その不良と判定された吸着ノズルを新たな吸着ノズルと自動的に交換するノズル交換部を設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の部品装着装置。
- 部品を供給する工程と、装着対象物を部品装着位置に位置決めする工程と、吸着ノズルを上下動させることで、部品供給位置での部品吸着と部品装着位置での部品装着とを繰り返し行う工程とを備えた部品装着方法において、吸着ノズルの部品装着位置から部品供給位置へ移動する範囲の間の吸着ノズルが一時停止する位置で流量計により吸着ノズルのエア流量を計測する工程を設けたことを特徴とする部品装着方法。
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