JP4138089B2

JP4138089B2 - 部品搭載装置

Info

Publication number: JP4138089B2
Application number: JP23038798A
Authority: JP
Inventors: 盛夫東; 勇治石沢
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-08-17
Also published as: JP2000059099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品搭載装置、更に詳細には、吸着ノズルにより吸着された部品を基板上に搭載する部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品搭載装置（チップマウンタ）では、例えばＩＣチップ部品等の電子部品（以下単に部品という）を吸着する吸着ノズルを備えた吸着ヘッドが設けられており、フィーダから供給される部品が吸着ノズルにより吸着され、回路基板上に移送、搭載されている。通常、吸着ノズルは部品中心を吸着するとは限らないので、吸着ノズルに吸着された吸着部品の吸着姿勢が、ＣＣＤカメラあるいはラインセンサで検出され、吸着ノズル中心と部品中心のずれ量（ＸＹのずれ）並びに傾き量（θ）のずれが検出される。ＸＹ方向のずれは、吸着ヘッドを基板上にＸＹ移動させる量を補正することにより、また傾きのずれは吸着ノズルをノズル軸を回転することによりそれぞれ補正している。そして、このように吸着姿勢が補正された部品は、吸着ノズルを下降させることにより基板上の所定のＸＹ位置上に正しい姿勢で搭載される。
【０００３】
このような部品吸着から部品搭載のシーケンスで、吸着ヘッドが基板上にＸＹ移動している間に、その加速あるいは減速により吸着部品の位置がずれたり、あるいは場合によって吸着ノズルから脱落する場合があり、従来では、吸着ヘッドのＸＹ軸移動完了後、部品搭載直前に部品有無、すなわち、吸着ノズルに部品が吸着されているかを、圧力センサを用いて検出し、所定以上の負圧がないときには、吸着ノズルに部品が吸着されていないとして、搭載をやり直している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した圧力センサで吸着ノズルにおける部品の有無を検査する場合には、吸着ノズルに異物が詰まっていると、吸着ノズルに部品が吸着されていないにも拘わらず、部品有りの判定となったり、あるいは部品の吸着状態により部品が吸着しているにも拘わらず、所定以上の負圧が得られず、部品無しの判定となって、部品搭載の効率を低下させていた。
【０００５】
従って、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、搭載直前に確実に吸着ノズルにおける部品の有無を検査することが可能な部品搭載装置を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、吸着ノズルにより吸着された部品を基板上に搭載する部品搭載装置において、吸着ノズルに吸着された部品の投影幅を受光することにより吸着姿勢を検出するラインセンサと、前記検出された吸着姿勢に基づき吸着ノズルに対する部品の吸着姿勢を補正する手段とを備え、部品が搭載される基板が部品搭載位置への移動を完了し、ヘッドユニットが基板上の正しい搭載位置に所定の搭載角度で位置した後で、前記吸着姿勢が補正された部品を基板上に搭載する前に吸着ノズルに支障なく部品が吸着されているかを前記ラインセンサで検査する構成を採用している。
【０００７】
このような構成では、吸着姿勢を補正した後、搭載前に行なわれる部品の有無の検査を吸着姿勢を検出するラインセンサを再使用して検査するようにしているので、吸着ノズルの目詰り、あるいは吸着ノズルによる吸着状態に関係なく、確実な部品有無の検査を行なうことが可能になる。
【０００８】
通常、吸着ノズルが基板上にＸＹ移動している間に、その加速あるいは減速により吸着部品が脱落する場合が多いので、部品が搭載される基板のＸＹ位置上に移動した後で搭載直前に部品有無の検査を行なうと、未搭載を防止することがより確実になる。
【０００９】
また、本発明では、部品の有無が吸着姿勢補正後の吸着姿勢を検出することにより行なわれるので、吸着姿勢が補正後の吸着姿勢と異なるときには、再度吸着姿勢を補正してから部品を基板上に搭載させることが可能になる。従って、基板上への移動中に、加減速により部品がずれたような場合にも、再度その姿勢を正すことができ、正確な部品搭載が保証される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１には、部品搭載装置の実施の形態が図示されており、同図において、符号１で示すものは、吸着ヘッドユニットで、このヘッドユニット１は、ノズル保持部２に保持され部品３を吸着する吸着ノズル４を備え、制御装置２０により制御されるＸＹ駆動機構２１により部品を供給するフィーダ（不図示）あるいは搬送されてくる基板（不図示）方向へＸＹ平面上を移動できるように構成されている。
【００１２】
制御装置２０により駆動される真空発生電磁弁２３がオンになったときエア供給源２２から圧送されるエアにより真空発生器２４が作動し、配管２５を介して吸着ノズル４に真空圧を発生させ、これにより吸着ノズル４は、フィーダから供給される部品３を吸着することが可能になる。正常に吸着されたかは、圧力センサ２８により検出され、その情報が制御装置２０に伝達される。
【００１３】
吸着された部品３は、Ｚ軸昇降機構２６を介してラインセンサ５の測定位置に移動され、吸着ノズルに対する吸着姿勢が検出される。この検出は、後述するように、θ軸回転機構２７を介して吸着ノズル４を回転させることにより、部品の影をラインセンサ５で検出することにより行なわれる。
【００１４】
なお、制御装置２０にはメモリ２９が接続さており、このメモリ２９には全体のシーケンスを制御するプログラム、取得したデータあるいは処理したデータ、更に制御に必要な種々の設定値などが格納される。
【００１５】
図２には、ヘッドユニット１の詳細な構成が図示されており、吸着ヘッド６に固定された取り付け台７に上記ノズル保持部２が取り付けられている。エンコーダ８ａを有するＺ軸モータ８はＺ軸昇降機構２６の一部を構成し、Ｚ軸モータ８が回転すると、ボールねじ９と取り付け台７とのねじ結合により取り付け台７がＺ軸に沿って上下し、それにより吸着ノズル４が上下に昇降する。また、エンコーダ１０ａを有するθ軸モータ１０はθ軸回転機構２７の一部を構成し、θ軸モータ１０が回転すると、タイミングベルト１１を介してθ軸１２が回転し、それにより吸着ノズル４がθ回転する。
【００１６】
また、ラインセンサ５は、レーザ発光部５ａ、このレーザ発光部５ａから発光したレーザを受光するレーザ受光部５ｂを有し、吸着ノズル４がセンサ面５ｃに下降したときレーザ受光部５ｂが部品３の影を検出することによりその吸着姿勢を検出する。
【００１７】
なお、圧力センサ２８は、１３の部分の圧力を検出してフィーダから供給された部品が正常に吸着されたかを検出する。
【００１８】
次に、このように構成された装置の動作を図３の流れに沿って説明する。
【００１９】
まず、ステップＳ１においてＸＹ移動機構２１を介して吸着位置（フィーダ）にヘッドユニット１を移動し、Ｚ軸昇降機構２６を介して吸着ノズル４を下降させ（ステップＳ２）、真空発生電磁弁２３を作動させることによりフィーダから供給される部品を吸着し（ステップＳ３）、その後吸着ノズルを上昇させる（ステップＳ４）。このとき、ステップＳ５で圧力センサ２８により所定以上の負圧があるかを判定し、無い場合は、吸着に失敗したものと判断して上記の処理を繰り返す。
【００２０】
正常に部品が吸着されている場合は、ステップＳ６においてＸＹ移動機構２１を介してヘッドユニット１を搭載位置にＸＹ移動させる。この移動開始後ステップＳ７において吸着部品の吸着姿勢を検出し、部品センタリングを行ない吸着姿勢を補正する。このセンタリングは次のようにして行なわれる。
【００２１】
まず、Ｚ軸モータ８を駆動して吸着ノズル４に吸着された部品３をラインセンサ５のセンサ面５ｃまで下降させる。図４（Ｂ）に図示したように、吸着ノズル４のノズル中心４ａで、必ずしも部品３の部品中心３ａが吸着されるとは限らず、ノズル中心４ａと部品中心３ａは、それぞれΔＸとΔＹのずれを有している。また、通常部品３は吸着ノズル４に対してある傾斜をもって吸着される。
【００２２】
そこで、部品３がセンサ面５ｃまで下降したとき、レーザ発光部５ａからレーザを発光させるとともに、θ軸モータ１０を介して吸着ノズル４をθ軸を中心に回転させる。この回転に伴ってレーザ受光部５ｂが受光する部品の影が投影幅Ｗとして、（Ｃ）〜（Ｆ）に図示されており、またその投影幅Ｗの変化が（Ａ）に回転角度θに対して図示されている。なお、この回転角度θはエンコーダ１０ａにより、投影幅は部品の影の右端と左端の長さの差として求められる。
【００２３】
図４（Ａ）に示したように、吸着ノズル４を回転させると、（Ｃ）の状態を通過して（Ｄ）に至り、その回転角度θ1で投影幅Ｗは最小となる。レーザーの検知幅をＬ、部品の影の右端及び左端の長さをＷ2、Ｗ1とすると、吸着ノズルの中心は、Ｌ／２のところに位置するので、吸着ノズルの中心から部品の中心のＹ方向のずれΔＹは、｛Ｌ−（Ｗ2＋Ｗ1）｝／２となる。更に吸着ノズルを回転させると、（Ｅ）の状態、すなわちθ2で投影幅が次の最小値となり、そのときの部品の影の右端と左端の位置をＷ4、Ｗ3とすると、吸着ノズルの中心から部品の中心のＸ方向のずれΔＸ＝｛Ｌ−（Ｗ4＋Ｗ3）｝／２が求められる。また、部品の傾きは回転してから投影幅が最小になる（Ｄ）のときのエンコーダ１０ａの値を求めることによりそのずれを求めることができる。
【００２４】
このように、求められた吸着ノズル中心と部品中心のずれ量ΔＸ、ΔＹは、ヘッドユニット１の基板上へのＸＹ移動量をそのずれに応じて補正することにより補償され、また、傾きのずれは、吸着ノズルをノズル軸を回転することによりそれぞれ補正し、部品のセンタリングが行なわれる（ステップＳ７）。なお、測定ないし算出された各データはメモリ２９に格納される。
【００２５】
その後ステップＳ８で、ヘッドユニット１はＸＹ軸の移動を完了し、部品はそれが搭載される基板上の正しいＸＹ位置に所定の搭載角度で位置している。そこで、吸着ノズルを基板に向けてＺ軸方向に下降させることになるが、そのときステップＳ９で吸着ノズル４に部品３が吸着されているかの検査を行なう。これは、吸着ノズルがフィーダで部品を吸着してから基板上に移動する間に、部品が加減速を受けてずれあるいは脱落している可能性があるためである。
【００２６】
そこで、吸着ノズル４をＺ軸に沿って下降しラインセンサ５を通過させ、投影幅Ｗを検出する。部品の影が検出できない場合には、部品が脱落しているので、ステップＳ１に戻り、部品吸着からやり直す。一方、投影幅Ｗが得られる場合には、この投影幅Ｗは、図４（Ｄ）に示す向きに搭載される場合には、Ｗ2−Ｗ1に、また所定角度傾けて搭載される場合には、それに角度に応じた係数が乗算された値になる。また、その投影幅の中心は、ノズル中心に対して、ステップＳ７で求められたずれ量ΔＸ、ΔＹにある。そこで、投影幅Ｗ並びにその中心を各基準値と比較する。差がある場合には、Ｘ、Ｙ方向にあるいは傾きにずれが発生している可能性があるので、ステップＳ１１でステップＳ７で行なったのと同様にセンタリングを行ない、各ずれを補正する。
【００２７】
なお、ステップＳ９で行なわれる部品の有無の検査は、部品３をθ軸中心に回転することなく、部品幅（投影幅）と部品中心のみをラインセンサ５で検出することにより行なわれるので、搭載タクトを劣化させることはない。
【００２８】
その後、ステップＳ１２で吸着ノズル４を下降させ、部品を基板上に搭載し（ステップＳ１３）、吸着ノズルを上昇させる（ステップＳ１４）。
【００２９】
なお、ステップＳ９で行なわれる部品の有無に、ステップＳ５で行なった圧力センサ２８による部品吸着の有無を加えると、更に確実な部品有無の検査を行なうことが可能になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吸着姿勢補正後基板に搭載される前に吸着姿勢を検出する手段により部品吸着の有無を検査するようにしているので、吸着ノズルの目詰り、あるいは吸着ノズルによる吸着状態に関係なく、確実な部品有無の検査を行なうことが可能になり、搭載信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品搭載装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】吸着ヘッドユニットの詳細な構成を示す側面図である。
【図３】部品搭載の流れを示すフローチャート図である。
【図４】部品のセンタリングを説明する説明図である。
【符号の説明】
１ヘッドユニット
２ノズル保持部
３部品
４吸着ノズル
５ラインセンサ
８Ｚ軸モータ
１０ θ軸モータ
２０制御装置
２１ＸＹ駆動機構
２６Ｚ軸昇降機構
２７ θ軸回転機構
２９メモリ

Claims

吸着ノズルにより吸着された部品を基板上に搭載する部品搭載装置において、
吸着ノズルに吸着された部品の投影幅を受光することにより吸着姿勢を検出するラインセンサと、
前記検出された吸着姿勢に基づき吸着ノズルに対する部品の吸着姿勢を補正する手段とを備え、
部品が搭載される基板が部品搭載位置への移動を完了し、ヘッドユニットが基板上の正しい搭載位置に所定の搭載角度で位置した後で、前記吸着姿勢が補正された部品を基板上に搭載する前に吸着ノズルに支障なく部品が吸着されているかを前記ラインセンサで検査することを特徴とする部品搭載装置。
前記検査で部品の影が検出できない場合は、部品の吸着からやり直すことを特徴とする請求項１に記載の部品搭載装置。
前記検査で部品の投影幅を検出できた場合で、吸着姿勢が補正後の吸着姿勢と異なるときには、再度吸着姿勢を補正してから部品を基板上に搭載することを特徴とする請求項１に記載の部品搭載装置。