JP4030774B2

JP4030774B2 - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JP4030774B2
Application number: JP2002049705A
Authority: JP
Inventors: 健士蔵田; 良則狩野; 山口　　晴彦; 健金井
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003249792A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機台上で移動可能なスライドベース上に着脱可能に複数並設される部品供給ユニットから吸着ノズルにより任意の電子部品を取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子部品装着装置においては、吸着ノズルの高さレベルをラインセンサ等の高さ検出装置により検出して、経時的な高さレベルの変化に対応すべく電子部品取出しのための吸着ノズルの下降ストロークを補正することにより、より適正な吸着取出が行なえるよう対応していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着取出レベルは経時的に変化するために、前述した吸着ノズルの高さレベルに応じた補正では、十分とはいえない。
【０００４】
そこで本発明は、吸着取出レベルに応じた補正をすることにより、極小電子部品にも対応できるように吸着取出の安定化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため第１の本発明は、ベース上に着脱可能に複数並設される部品供給ユニットから吸着ノズルにより任意の電子部品を取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、装置本体から延在した取付部材に設けられた第１の検出センサと、該第１の検出センサにより装着動作の自動運転時に使用される前記部品供給ユニットの基準面までの距離を計測した計測値を前記吸着ノズルの電子部品取出時の下降ストロークに加味するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、請求項１に記載の電子部品装着装置において、前記装置本体から延出した取付部材に設けられ、前記ベースの基準面までの距離を計測する第２の検出センサを備え、前記制御装置は前記第２の検出センサにより計測した計測値を前記吸着ノズルの電子部品取出時の下降ストロークに加味するように制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態にについて説明する。図１は高速型電子部品装着装置の側面図であり、図２はその供給系廻りの外観斜視図である。両図に示すように、この高速型電子部品装着装置１は、装置本体２を挟んで相互に平行に、電子部品Ａを供給する供給系３と、電子部品Ａをプリント基板Ｂに装着する装着系４とを配して構成されており、供給系３は電子部品供給装置３Ａで構成されている。
【０００９】
装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニット６と、これに連結された回転テーブル７と、この回転テーブル７の外周部に搭載した複数個（例えば１２個）の装着ヘッド８とが設けられており、この回転テーブル７はインデックスユニット６により、装着ヘッド８の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。回転テーブル７が間欠回転すると、各装着ヘッド８に搭載した吸着ノズル９が供給系３及び装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品Ａを吸着した後、装着系４に回転搬送し、装着系４に導入したプリント基板Ｂにこれを装着する。
【００１０】
供給系３を構成する電子部品供給装置３Ａは、前後方向に長い機台１１と、機台１１上にスライド自在に搭載した４つのスライドベース（ユニットベース）１２と、各スライドベース１２に着脱自在に装着した多数のテープカセット（部品供給ユニット）１３と、機台１１と各スライドベース１２との間に組み込んだリニアモータ１４とを備えている。４つのスライドベース１２は、その２つを一組として機台１１の左右に配置され、各組のスライドベース１２、１２を介して２組のテープカセット１３群を交互に装置本体２に臨ませるようにしている。即ち、それぞれ多数のテープカセット１３を搭載した片側２つのスライドベース１２、１２が、装置本体２の位置に移動（スライド）して部品供給動作している間に、ホーム（原点）位置にある他方の２つのスライドベース１２、１２上では、次の作業に向けてテープカセット１３の交換作業が行われる。
【００１１】
各テープカセット１３は薄手に形成され、この薄手に形成された多数のテープカセット１３は、スライドベース１２の上面に狭い間隙を存して横並び搭載されている。この場合、各テープカセット１３は、スライドベース１２の上面に位置決めされ、且つレバー操作により着脱自在に装着されている。そして、スライドベース１２に装着されたテープカセット１３の先端部には、電子部品Ａを吸着すべく、装置本体２の装着ヘッド８（吸着ノズル９）が臨むようになっている。テープカセット１３には、所定のピッチで電子部品Ａが装填されたキャリアテープが、テープリール１６に巻回された状態で搭載されており、電子部品Ａは、テープリール１６から繰り出されたキャリアテープからカバーテープが剥離されて（カバーテープリール１５に巻かれ）、吸着ノズル９により吸着されていく。
【００１２】
スライドベース１２は、左右の接合部材２１ａ、２１ｂを介して位置決め固定された上側のベースブロック２２と下側のスライドブロック２３とで構成されている。ベースブロック２２の上面には、上記のテープカセット１３が装着され、スライドブロック２３の下面には左右一対のスライダ２４ａ、２４ｂが設けられている。ベースブロック２２は、水平部２６と傾斜部２７とで一体に形成され、水平部２７に装着されたテープカセット１３に対し傾斜部２７は、テープリール１６を逃げた位置に配設されている。
【００１３】
スライドブロック２３は、上水平部２９と垂直部３０と下水平部３１とで、断面クランク状に一体に形成され、また垂直部３０から下水平部３１にかけてその外側には放熱フィンを避けるように切り欠かれた適宜数のリブ部３２が形成されている。上水平部２９は、一方の接合部材２１ａを介してベースブロック２２の水平部２６を支持し、リブ部３２は他方の接合部材２１ｂを介してベースブロック２２の傾斜部２７を支持している。また、上水平部２９の外端部下面には上記の第１のスライダ２４ａが固定されると共に、下水平部３１の外端部下面には上記の第２のスライダ２４ｂが固定されている。
【００１４】
前記機台１１は、機台本体４１と鉛直ブロック４２とで構成され、鉛直ブロック４２の端部上面には、第１のスライダ２４ａが係合する第１のスライドレール４３ａが取り付けられ、機台本体４１の端部上面には、第２のスライダ２４ｂが係合する第２のスライドレール４３ｂが取り付けられている。また、鉛直ブロック４２の上面には水平に延びる上マグネットベース４４が取り付けられ、この上マグネットベース４４に対応して機台本体４１の上面には下マグネットベース４５が取り付けられている。
【００１５】
前記リニアモータ１４は、機台１１に固定された上下一対の固定子４７ａ、４７ｂと、スライドベース１２に固定された可動子４８とを備えている。固定子４７ａ、４７ｂは、上下のマグネットベース４４、４５と上下のマグネット４９、４９とから構成されている。上下一対のマグネット４９、４９のうち上マグネット４９は、上マグネットベース４４の下面に下向きに固定され、下マグネット４９は、下マグネットベース４５の上面に上向きに固定されている。一方、可動子４８は、スライドベース１２とほぼ同じ長さを有しており、スライドブロック２３の垂直部３０の側面に固定されている。この状態で、可動子４８の上面は上固定子４７ａに、下面は下固定子４７ｂにそれぞれ間隙（エアーギャップ）を存して対峙している。即ち、可動子４８と上下両固定子４７ａ、４７ｂとは上下に対峙し、全体としてリニアモータ１４を構成している。
【００１６】
各スライドブロック２３に固定された可動子４８は、磁性体の構造物に励磁コイルを巻回して構成され（図示省略）る一方、上下各固定子４７ａ、４７ｂは、上下各マグネットベース４４、４５の長手方向に多数のマグネット４９を列設して構成されている。
【００１７】
尚、前記プリント基板Ｂは図６に示すＸ軸駆動モータ５０及びＹ軸駆動モータ５１によりＸＹ方向に移動するＸＹテーブル５２に固定され、部品Ａが装着ステーションで前記吸着ノズル９により装着される。
【００１８】
各装着ヘッド８はヘッド昇降シャフト５３の下部に取り付けられており、該シャフト５３上部はローラ取り付け体５４に固定されている。ローラ取り付け体５４の上部にはその内方に突出する上カムフォロワ５５及び下カムフォロワ５６が回動可能に枢支される。
【００１９】
５７は回転テーブル７を下方で水平方向に回動可能に支持している支持台であり、該支持台５７の回転テーブル７の回動軸のまわりには該支持台５７に対して固定して円筒カムが突設され、前記上カムフォロワ５５は該円筒カムの上面に接して取り付け体５４を吊り下げ支持することにより装着ヘッド８を支持している。下カムフォロワ５６は図示しない圧縮バネに付勢され円筒カムの下面を押圧するようになされている。
【００２０】
従って、カムフォロワ５５、５６は円筒カムを挟んだ状態となっており、また円筒カムは上下しているため回転テーブル７の回動によりカムフォロワ５５、５６が円筒カムの上面及び下面を転がりながら移動し、それにつれて装着ヘッド８も上下動しながら回動移動する。
【００２１】
６３は断面コの字形状の昇降ブロックであり、吸着ステーションにおいて前記円筒カムが切り欠かれた部分に配置され、支持板６２に取り付けられたガイド６４に沿って上下動する昇降板６５にその上端が取り付けられている。
【００２２】
前記昇降ブロック６３下部の突片６７は昇降ブロック６３の上昇位置にて円筒カムの延長位置にあり回転テーブル７の回動によりカムフォロワ５５、５６が該突片６７の上下を挟んで乗り移ることができるようになされている。
【００２３】
前記昇降板６５の上端にはレール１１０が取り付けられ、該レール１１０に沿ってガイド部１１１が水平方向に移動可能となっているため、該ガイド部１１１を移動体６６は上下左右方向に移動可能となっている。移動体６６の表側の面には一対のローラ１１２が回動可能に取り付けられており、ストローク可変板１１３に形成された上下方向に伸びる上下ガイド片１１４を挟んでいるため、該移動体６６は該ガイド片１１４に案内されて上下方向に移動する。これによりレール１１０及び昇降板６５も昇降することになる。
【００２４】
１１５はストロークモータであり、ボールネジ１１６を回動させ該ボールネジ１１６が嵌合するナット１１７に取り付けられた前記可変板１１３をガイド１１８に沿って左右に移動させる。該可変板１１３の移動によりガイド片１１４を挟むローラ１１２を介して移動体６６は、例えば図３及び図４の位置にレール１１０に沿って移動する。
【００２５】
１１９は支軸１２０のまわりに回動可能なカムレバー１２１の一端に枢支されたカムフォロワ１２２に係合し該レバー１２１を揺動させるカムであり、カム１１９の回動によりカムレバー１２１が揺動するとレバー１２１の他端に回動可能に枢支されたリンクレバー１２３を介して該リンクレバー１２３の他端に回動可能に枢支された上下揺動レバー１２４が支軸１２５のまわりに揺動する。
【００２６】
上下揺動レバー１２４に形成された係合片１２６には前記移動体６６の背面に回動可能に取り付けられたカムフォロワ１２７がレール１１０と支持台５７の間に張架された引張りバネ１２８に引っ張られて係合する。従って、移動体６６は揺動レバー１２４の揺動によりストロークモータ１１５が回動することにより左右方向の位置が決められたガイド片１１４に沿って上下動することになる。
【００２７】
前記係合片１２６はカム１１９の回動により図３及び図４の実線の位置と２点鎖線の位置の間を揺動するが、一番高い位置である実線の位置ではカムフォロワ１２７の係合する面は水平であり、この位置ではストロークモータ１１５の回動によりガイド片１１４がどの位置にあっても移動体６６、即ち昇降ブロック６３の高さ位置は変わらずカフォロワ５５、５６が円筒カムと昇降ブロック６３との間を乗り移れるようになっている。また、ガイド片１１４の左右方向の位置により移動体６６、即ち昇降ブロック６３の下限位置は変わり、吸着ノズル９の上下ストロークは変化することになる。
【００２８】
そして、係合片１２６の揺動の下限位置は図３及び図４の２点鎖線の位置で常に同じであり、またカムフォロワ１２７の当接面が直線状であることから、カムフォロワ１２７がある位置にある場合に移動体６６が下降するストロークに対して、モータ１１５の回動により移動体６６が横方向に移動した場合の下降ストロークの増加分は移動体６６の横方向の移動距離に比例しリニアに変化する。このため吸着ノズル９の上下ストロークの制御が容易となる。
【００２９】
カム１１９の回動により該ブロック６３は一つ前のステーションの装着ヘッド８が吸着ステーションに移動して停止するまで上昇状態を保ち、装着ヘッド８が吸着ステーションに移動して停止してから下降し、次の回転テーブル７の回動までに上昇するようになされている。尚、装着ステーションにおいても、同様な構造のものが設けられている。
【００３０】
ここで、吸着取出レベルは経時的に変化するために、吸着取出レベルに応じた補正をすることにより、極小電子部品にも対応できるように吸着取出の安定化を図る必要があり、この点について説明する。
【００３１】
前記支持台５７には、センサ取付台（取付部材）７０を垂下し、この取付台７０に設けられた光センサなどから成る検出センサ７１によりテープカセット１３の取出位置Ｃにおける電子部品の上面までの距離を計測し、その計測値を後述のＲＡＭ９５に格納し、制御装置であるＣＰＵ９３が前記吸着ノズル９の電子部品取出時の下降ストロークに加味するようにストロークモータ１１５を制御する。
【００３２】
即ち、チップ部品Ａの吸着取出し時の装着ヘッド８の下降ストロークの制御は、エンボステープの場合、下降量が吸着ノズル９の下端面とシュート面との距離である「Ｌ」とすると、この「Ｌ」の値を前記検出センサ７１によりテープカセット１３の取出位置Ｃにおける電子部品の上面までの距離の計測値に基づいて増減する。
【００３３】
次に、図６の制御ブロック図について、以下説明する。９０はインターフェースで、前記Ｘ軸駆動モータ５０、Ｙ軸駆動モータ５１、リニアモータ１４、部品認識装置８９、回転テーブル７を間欠回動させるインデックスモータ１０１、ストロークモータ１１５、タッチパネルスイッチ９１、ＣＲＴ９２等が接続されている一方、これらは本装着動作を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ９３によりＲＯＭ９４に記憶された装着に係わるプログラムに従い制御される。前記タッチパネルスイッチ９１は、図示しない取り付け具を介してＣＲＴ９２の画面上に取り付けられている。また、該タッチパネルスイッチ９１はガラス基板の表面全体に透明導電膜がコーティングされ、四辺に電極が印刷されている。そのため、タッチパネルスイッチ９１の表面に極微少電流を流し、作業者がタッチすると四辺の電極に電流変化を起こし、電極と接続した回路基板によりタッチした座標値が計算される。従って、その座標値が後述するＲＡＭ９５内にある作業を行わせるスイッチ部として予め記憶された座標値群の中の座標値と一致すれば、当該作業が行われることとなる。
【００３４】
８９は部品認識装置で、吸着ノズル９が吸着する部品Ａの位置ずれを部品Ａ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。
【００３５】
以上のような構成により、以下動作について説明する。先ず、電源を投入すると、ＣＲＴ９２は初期画面を表示し、この画面において二重枠で表示された「生産運転」の操作スイッチ部を押圧して始動キーを押圧すると、チップ部品Ａの装着動作の自動運転が開始される。
【００３６】
先ず、図示しない移載装置によりプリント基板ＢがＸＹテーブル５２上に載置されると、ＲＡＭ９５に格納された当該プリント基板Ｂに対応するＮＣデータに従い、リニアモータ１４を駆動して、所定のスライドベース１２上のテープカセット（部品供給ユニット）１３が吸着ノズル９の吸着位置に移動するようにＣＰＵ９３が制御する。
【００３７】
次に、上記動作と並行して回転テーブル７が間欠的に回動して装着ヘッド８が吸着ステ−ションに移動して、すでにノズル選択装置により選択された吸着ノズル９が部品吸着位置に停止する。装着ヘッド８の移動によりカムフォロワ５５、５６が円筒カムを挟んでいるため、該カムにローラ取り付け体５４が案内されてカムフォロワ５５、５６が昇降ブロック６３の突片６７を挟み込む位置に移動する。
【００３８】
前記装着ヘッド８の移動とともに、インデックスモータ１０１の回動により図示しないカムが回動して昇降棒が下降してテープカセット１３の揺動レバー（図示せず）が押し下げられ、テープリール１６に巻装されたテープが、所定ピッチ送られ、一方カバーテープリール１５が回動し、カバーテープが剥がされる。こうして、吸着ノズル９の吸着位置にチップ部品Ａの供給が行われるが、装着ヘッド８が吸着ステ−ションに移動してくる間に吸着ノズル９の昇降ストロークの設定動作が行われる。
【００３９】
即ち、検出センサ７１によりテープカセット１３の取出位置Ｃにおける電子部品の上面までの距離の計測値を既にＲＡＭ９５に格納しているので、制御装置であるＣＰＵ９３がこの計測値を参照して下降ストロークを計算する。
【００４０】
次に、インターフェース９０を介してストロークモータ１１５を回動させ、ボールネジ１１６及びナット１１７を介して、ガイド１１８に沿ってストローク可変板１１３を移動させ、上下ガイド片１１４及びローラ１１２を介して、移動体６６をレール１１０に沿って移動させる。こうして、移動体６６に設けられたカムフォロワ１２７を上述のように算出されたストロークとなる位置に停止させる。
【００４１】
次に、インデックスモータ１０１が回動して、カム１１９の回動によりカムフォロワ１２２を押し、カムレバー１２１及びリンクレバー１２３の揺動を介して支軸１２５を支点に上下揺動レバー１２４が下方に揺動する。すると、引張りバネ１２８の付勢により、ローラ１１２が上下ガイド片１１４に沿って転がりながら、移動体６６及びレール１１０が下降し、レール１１０と一体の昇降板６５がガイド６４に沿って下降する。こうして、昇降ブロック６３が下降し、既に該ブロック６３に乗り移っているカムフォロワ５５、５６を介して取り付け体５４が下降し吸着ノズル９がチップ部品Ａの上面の位置まで下降し、部品Ａを吸着して取り出す。その後、更にカム１１９が回動することにより揺動レバー１２４が図３の反時計方向に回動し、ノズル９は部品Ａを吸着したまま元の位置まで上昇する。
【００４２】
次に、回転テーブル７が間欠回動をして部品Ａを吸着した装着ヘッド８はカムフォロワ５５、５６が円筒カムに沿って転がり、次の停止ステーションに移動する。
【００４３】
回転テーブル７がさらに間欠回動して装着ヘッド８は部品認識ステーションに達する。認識ステーションでは認識装置８９が部品Ａの下面を撮像してその画面を認識処理することにより吸着ノズル９に対する部品Ａの位置ずれが認識される。
【００４４】
次に、装着ヘッド８は角度補正ステーションに移動しヘッド回動装置により認識装置８９の認識結果に基づく回転角度位置の補正角度を角度データに加えた回転角度量だけ回動させる。
【００４５】
次に、装着ヘッド８が回転テーブル７の回動により装着ステーションに達するが、この間欠回動の間にＣＰＵ９３は下降すべきストロークを算出し吸着ステーションの場合と同様にして、ストロークモータ１１５を回動させ移動体６６の位置を該ストロークに合わせたものとする。こうして吸着ステーションの場合と同様にして装着ヘッド８が下降して、Ｘ軸駆動モータ５０及びＹ軸駆動モータ５１の回動により認識装置８９の認識結果を補正して移動したＸＹテーブル５２上に載置されたプリント基板Ｂ上に吸着ノズル９に吸着された部品Ａを装着する。その後も同様にしてチップ部品Ａの装着動作が続けられる。
【００４６】
次に、図１に示すように、装置本体２に水平な取付板７２を設け、この取付板７２に設けられた光センサなどから成る検出センサ（第１の検出センサ）７３によりテープカセット１３の所定基準位置Ｄまでの距離を計測し、その計測値を後述のＲＡＭ９５に格納し、制御装置であるＣＰＵ９３が前記吸着ノズル９の電子部品取出時の下降ストロークに加味するようにストロークモータ１１５を制御する。
【００４７】
即ち、テープカセット１３の所定基準位置Ｄまでの距離も経時的に変化するので、これに対応すべく、前記計測値に基づいてその変化した分だけ増減させ、ＣＰＵ９３はストロークモータ１１５を制御して、チップ部品Ａの吸着取出し時における装着ヘッド８の下降ストロークの制御を行う。
【００４８】
更には、前記取付板７２に断面Ｌ字形状の取付板７４を設け、この取付板７４に設けられた光センサなどから成る検出センサ（第２の検出センサ）７５によりスライドベース１２の所定基準位置Ｅまでの距離を計測し、その計測値を後述のＲＡＭ９５に格納し、制御装置であるＣＰＵ９３が前記吸着ノズル９の電子部品取出時の下降ストロークに加味するようにストロークモータ１１５を制御する。尚、このスライドベース１２の所定基準位置までの距離の計測に当り、スライドベース１２を構成するベースブロック２２の水平部２６に検出部１２Ａを突設する。
【００４９】
即ち、スライドベース１２の所定基準位置Ｅまでの距離も経時的に変化するので、これに対応すべく、前記計測値に基づいてその変化した分だけ増減させ、ＣＰＵ９３はストロークモータ１１５を制御して、チップ部品Ａの吸着取出し時における装着ヘッド８の下降ストロークの制御を行う。
【００５０】
尚、本実施形態は、従来から行われていた補正に加えて行ってもよい。即ち吸着ノズル９の高さレベルをラインセンサ等の高さ検出装置により検出して、経時的な高さレベルの変化に対応すべく電子部品取出しのための吸着ノズルの下降ストロークを補正することに加えて行ってもよい。
【００５１】
更に、検出センサ７１、７３、７５の検出結果を組み合わせて前記下降ストロークを制御してもよく、また各検出センサ７１、７３、７５のうちのいずれか１つ又は２つを装着装置に設け、その検出結果に基づいて前記下降ストロークを制御してもよい。
【００５２】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装着動作の自動運転時に使用される部品供給ユニットの基準面までの距離を計測し、吸着取出レベルに応じた補正をすることにより、極小電子部品にも対応できるように吸着取出の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速型電子部品装着装置の側面図である。
【図２】電子部品供給装置の外観斜視図である。
【図３】装着ヘッドの昇降機構を示す正面図である。
【図４】装着ヘッドの昇降機構を示す正面図である。
【図５】装着ヘッドの昇降機構を示す側面図である。
【図６】制御ブロック図である。
【符号の説明】
１高速型電子部品装着装置
２装着本体
３電子部品供給装置（供給系）
８装着ヘッド
９吸着ノズル
１１機台
１２スライドベース（ユニットベース）
１３テープカセット
１４リニアモータ
７１、７３、７５検出センサ
９３ＣＰＵ
９５ＲＡＭ
１１５ストロークモータ

Claims

ベース上に着脱可能に複数並設される部品供給ユニットから吸着ノズルにより任意の電子部品を取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、装置本体から延在した取付部材に設けられた第１の検出センサと、該第１の検出センサにより装着動作の自動運転時に使用される前記部品供給ユニットの基準面までの距離を計測した計測値を前記吸着ノズルの電子部品取出時の下降ストロークに加味するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
前記装置本体から延出した取付部材に設けられ、前記ベースの基準面までの距離を計測する第２の検出センサを備え、前記制御装置は前記第２の検出センサにより計測した計測値を前記吸着ノズルの電子部品取出時の下降ストロークに加味するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。