JP4233125B2 - 電子部品装着装置および電子部品装着方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を電子回路基板に装着する電子部品装着装置および電子部品装着方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子部品装着装置の一例を図8を参照しながら説明する。
図8は従来の電子部品装着装置の全体概要図である。図8において、31は電子回路基板であり、この電子回路基板31は搬送部32により搬入・搬出される。また33は電子部品を供給する電子部品供給部であり、この電子部品供給部33より供給された電子部品は、ヘッド部34のノズル部35により吸着され、電子回路基板31に装着される。またヘッド部34は駆動部(XYロボット)36により任意の位置に位置決めされ、ノズル部35が保持するノズルはノズルチェンジ部37により交換される。
【0003】
上記電子部品装着装置の動作について説明する。
駆動部36によりヘッド部34は電子部品供給部33上に位置決めされ、位置決め後、ノズル部35が下降され電子部品が吸着される。
【0004】
次に駆動部36によりヘッド部34は装着位置に位置決めされる。この移動の間にノズル部35の規正爪により4方向から電子部品のセンタリングが行われ、吸着姿勢の補正が行われた後、ヘッド部34が下降され電子回路基板31に電子部品が装着される。
【0005】
電子部品装着後、次の電子部品を実装するためにノズル部35が保持するノズルの交換が必要な場合、駆動部36によりヘッド部34はノズルチェンジ部37上に位置決めされ、ノズルの交換が行われ、次の電子部品の実装に移る。交換が必要ない場合には、ノズル交換動作を行なわずに次電子部品の実装に移る。
【0006】
以上のような動作を繰り返すことによって電子部品は電子回路基板31に順次装着される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品実装においては、電子基板に様々な形状の電子部品を正確に実装し、実装品質を向上させることが要求されている。
【0008】
しかしながら、従来の電子部品装着装置では、異形電子部品を認識し補正を行って実装するという機能が無く、規正爪によってセンタリングを行い補正を行っていた。この規正爪では、センタリングができない大型の異形電子部品などは、電子部品装着装置での実装が不可能なため、手付けによって実装が行われており生産性の低下を招いていた。また規正爪での補正では、電子部品を傷つけるといった実装品質の低下も招いていた。
【0009】
本発明は、このような電子部品装着装置において、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装を可能とすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品装着装置は、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、前記電子部品を吸着、保持するノズルと、前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部とを有し、前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とする。
また、本発明の電子部品装着方法は、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられたノズル部により、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着を行う電子部品装着方法であって、前記ノズル部の下方に、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設けた交換ユニットを配設し、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設け、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを交換するに際し、交換ユニットにおける空のノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、この交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態で、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを爪の間に入るようにノズル部と交換ユニットとを相対的に昇降させた後に爪を閉じ、ノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させることで、ノズル部に装着されていたノズルまたはメカニカルチャックをノズル部から離脱させてノズル・メカニカルチャック収納部に収納し、この後、ノズル部に装着すべきノズルまたはメカニカルチャックが保持されている交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を閉じてノズルまたはメカニカルチャックを保持した状態でノズル部と交換ユニットとが近接するように相対的に昇降させて、ノズル部にノズルまたはメカニカルチャックを装着させ、この後、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態でノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させて、ノズルまたはメカニカルチャックの交換を完了させ、前記ノズル部に装着されたノズルまたはメカニカルチャックに応じて、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行って、電子部品を保持することを特徴とする。
【0011】
この本発明によれば、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装が可能な電子部品装着装置が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、前記電子部品を吸着、保持するノズルと、前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部とを有し、前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とし、さらに、ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を行う認識部を有し、前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行い電子回路基板上に電子部品を装着する構成としたことを特徴とする。これにより、装着する電子部品によりノズルとメカニカルチャックは交換され、交換したノズルまたはメカニカルチャックに応じてノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングが切り替えられる。また、これらノズルまたはメカニカルチャックを使用して電子部品の吸着・保持が行われると、ノズルまたはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測が行われ、認識結果に基づいて位置補正が行われ、電子回路基板上に電子部品が装着される。
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態における電子部品装着装置の全体概略図である。
図1において、1は電子回路基板2を搬入・搬出する搬送部、3は駆動部(XYロボット)である。この駆動部3により、電子部品を吸着・装着するノズル部4を昇降自在に有するヘッド部5が任意の位置に位置決めされる。ノズル部4に、電子部品を吸着し、保持する従来のノズル、または電子部品を掴み、保持するメカニカルチャック(後述する)が保持される。
【0014】
また6は電子部品を供給する電子部品供給部、7は実装する電子部品によってノズル部4が保持するノズルとメカニカルチャックを自動交換するノズルチェンジ部(交換ユニット)、8はノズルまたはメカニカルチャックで吸着・保持されている電子部品の位置計測を行い、電子部品の保持姿勢を認識し補正を行う認識部である。
【0015】
上記ノズル部4に保持されるメカニカルチャック21を図2により詳細に説明する。
図2において、9は電子部品22を掴む爪、10は爪9と連動して動くピン、11はピンを下方へ付勢するバネであり、通常時には、図2(a)に示すように、ピン10がバネ11によって下方に付勢されて爪9が開いた状態になっている。電子部品22を掴み、保持する際には、図2(b)に示すように、ノズル部4のエア配管20を通って真空が引かれ、この吸着力によってピン10がバネ11の付勢力に勝って上方に引き上げられ、ピン10が上方に引き上げられると、ピン10に連動して爪9が閉じ、電子部品22を2方向から掴み保持する。
【0016】
次にヘッド部5内のノズル部4が保持するノズルと上記メカニカルチャック21を交換する動作を説明する。図3はこの交換動作の一例として、ノズル23からメカニカルチャック21に交換する動作を順に示しており、この交換動作を説明する。図3において、12はノズルチェンジ部7のノズル23またはメカニカルチャック21を保持する爪、13はノズル・メカニカルチャック収納部である。
【0017】
ヘッド部5が駆動部3によりノズルチェンジ部7上に位置決めされると{図3(a)}、同時にノズルチェンジ部7は爪12を開けて上昇する。上昇後、ノズル部4はノズルチャンジ部7の空いているノズル・メカニカルチャック収納部13に下降し、ノズル・メカニカルチャック収納部13はノズル部4が現在保持しているノズル23を収納し、ノズル収納後、ノズルチェンジ部7の爪12が閉じノズル23を保持する{図3(b)}。ノズル保持後、ノズル部4の上昇によりノズル23をノズル部4から離脱させる{図3(c)}。ノズル離脱後、次に使用するメカニカルチャック21上に駆動部3によってヘッド部5が位置決めされ、位置決めされると同時にノズル部4が下降しノズル部4にメカニカルチャック21が装着される{図3(d)}。ノズル装着後、ノズルチェンジ部の爪12が開き、ノズル部4は上昇し、ノズルチェンジ部7は爪12を閉じて下降しノズル交換を完了する{図3(e)}。
【0018】
次にヘッド部5内のノズル部4が保持する上記メカニカルチャック21により電子部品22を掴み・保持する際の動作を図4,図5により説明する。
メカニカルチャック21は、図4(a)に示すように、通常ピン10がバネ11によって下方に付勢されて爪9が開いた状態になっている。ヘッド部5が駆動部3により目的の電子部品22上に位置決めされると、ノズル部4はメカニカルチャック21の爪9が開いた状態で下降される{図4(b)}。そして、上述したように、エア配管20を通って真空に引かれることにより爪9が閉じ電子部品22を2方向から掴み保持する{図4(c)}。この状態でノズル部4が上昇し、電子部品22の吸着が完了する{図4(d)}。
【0019】
このメカニカルチャック21での吸着の際、通常のノズル23により電子部品22の吸着を行うときのように、図5(a)に示すタイミングで吸着を行うと{ノズル23の下降と同時に真空回路(吸着バルブ)をオンとしてエア配管20を通って真空に引くと}、ノズル部4が下降を始めるとすぐに吸着バルブがオンになるために、下降の途中でメカニカルチャック21の爪9が閉じてしまい電子部品22を掴み、保持することができない。そこで、メカニカルチャック21での吸着では、吸着タイミングを図5(b)に示すようにノズル部4が下死点到達後に吸着バルブがオンになり、爪9が閉じて電子部品22を掴み、保持するタイミングに制御装置(図示せず)が自動的に切り換えて電子部品22の実装を行う。前記制御装置は電子部品装着装置内に収納されたコンピュータからなる制御装置(制御部)であり、上記駆動部3の制御、ノズル部5の昇降制御、ノズルチェンジ部7のノズル交換制御などを行うとともに、吸着タイミングの変更、後述する認識部8により認識された電子部品22の姿勢に基づいて補正演算を行う。
【0020】
次に、認識部8により、メカニカルチャック21により保持されている電子部品22の保持姿勢を認識し補正・装着を行う動作について、図6により説明する。図6において、24は電子部品22の裏面を撮像する認識カメラ、25は電子部品22を照明するランプである。
【0021】
電子部品22はメカニカルチャック21により保持された後{図6(a)}、ヘッド部5は駆動部3により電子部品22を保持したまま認識カメラ24上に位置決めされ、認識カメラ24により撮像された電子部品22の裏面の画像により電子部品22の形状寸法や保持姿勢の認識が行なわれる{(図6(b)}。この認識結果から制御部が電子部品22のノズル部4の中心からのズレ量や、指定装着角度とのズレ量などの補正演算を行い、その演算結果に基づいて駆動部3の座標(x,y)、電子部品22の傾きθの補正を行ない電子回路基板2上に電子部品22の実装を行う{図6(c)}。
【0022】
上記電子部品装着装置の動作について図7のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップ−1(電子部品吸着)
電子回路基板2は搬送部1により装着位置に搬入される。そして駆動部3によりヘッド部5は電子部品供給部6上に位置決めされ、位置決め後ヘッド部5内のノズル部4が下降され電子部品22が吸着される。電子部品吸着後ノズル部4は上昇され、ヘッド部5は駆動部3により装着位置に位置決めされる。この移動の際、ノズル部4が吸着した電子部品22の吸着姿勢は認識部8にて認識され、制御部(図示せず)が補正演算をし、位置補正が行われる。位置補正後ノズル部4は下降し電子回路基板2上に電子部品22が装着される。
【0023】
ステップ−2
装着後、制御部に入力されている実装電子部品の寸法・形状や使用ノズル番号などのパーツデータにより、ヘッド部5内のノズル部4が保持するノズル23あるいはメカニカルチャック21を次に実装する電子部品のためのノズル23あるいはメカニカルチャック21に交換する必要があるかを判断する。
【0024】
ステップ−3
ステップ−2の判断により交換の必要があるとき、次に実装する電子部品のためのノズル23あるいはメカニカルチャック21に交換する。
【0025】
ステップ−4
ステップ−3においてメカニカルチャック21に交換されたかを判断する。
ステップ−5
メカニカルチャック21に交換された場合、制御部により、真空回路の吸着バルブのオンのタイミングを図5(b)に示すタイミングに設定する。
【0026】
ステップ−6
ノズル23に交換された場合、制御部により、真空回路の吸着バルブのオンのタイミングを図5(a)に示すタイミングに設定する。
【0027】
ステップ−2において、ノズル23あるいはメカニカルチャック21の交換を行わないとき、ステップ−5またはステップ−6の終了後、ステップ−1へ戻る。以後この工程を繰り返し電子部品22の実装を行っていく。
【0028】
このように、電子部品22を認識する認識部8を設置し、ノズルチェンジ部7にメカニカルチャック21を設置すること、メカニカルチャック21での電子部品実装の際、制御部が吸着タイミングを自動的にメカニカルチャック専用タイミングに切り換えること、およびメカニカルチャック21によって掴み、保持した電子部品を認識部8にて認識し、制御部が補正演算し、その結果に基づいて補正を行い電子回路基板2上に実装することにより、高精度実装が可能となり、実装品質を向上できるとともに、今まで実装が不可能であった異形電子部品の実装が可能になり、対象部品も大幅に広げることができる。したがって、人による手付作業を無くすこともでき、生産性向上、および無人稼働を可能にできる。
【0029】
なお、メカニカルチャック21の爪9は、部品の形状に合わせて幅の調整が可能で同一メカニカルチャック21で数種類の部品に対応できる。
【0030】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装が可能になり、対象部品も大幅に広げることができ、したがって、人による手付作業を無くすこともでき、生産性向上、および無人稼働を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における電子部品装着装置の全体概要図である。
【図2】同電子部品装着装置のメカニカルチャックの詳細図である。
【図3】同電子部品装着装置のノズルチェンジ動作図である。
【図4】同電子部品装着装置のメカチャックノズルによる電子部品保持動作説明図である。
【図5】同電子部品装着装置の電子部品吸着タイミング図である。
【図6】同電子部品装着装置の電子部品認識・装着動作説明図である。
【図7】同電子部品装着装置の動作を説明するフローチャートである。
【図8】従来の電子部品装着装置の全体概要図である。
【符号の説明】
1 搬送部
2 電子回路基板
3 駆動部(XYロボット)
4 ノズル部
5 ヘッド部
6 電子部品供給部
7 ノズルチェンジ部(交換ユニット)
8 認識部
9 爪
10 ピン
11 バネ
12 爪
13 ノズル収納部爪
20 エア配管
21 メカニカルチャック
22 電子部品
23 ノズル
24 認識カメラ
25 照明ランプ
Claims (4)
- 部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、
前記電子部品を吸着、保持するノズルと、
前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、
駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、
前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、
前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部と
を有し、
前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、
前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。 - ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を行う認識部を有し、
前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行い電子回路基板上に電子部品を装着する構成としたことを特徴とする請求項1記載の電子部品装着装置。 - 駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられたノズル部により、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着を行う電子部品装着方法であって、
前記ノズル部の下方に、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設けた交換ユニットを配設し、
前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設け、
ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを交換するに際し、
交換ユニットにおける空のノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、この交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態で、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを爪の間に入るようにノズル部と交換ユニットとを相対的に昇降させた後に爪を閉じ、ノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させることで、ノズル部に装着されていたノズルまたはメカニカルチャックをノズル部から離脱させてノズル・メカニカルチャック収納部に収納し、
この後、ノズル部に装着すべきノズルまたはメカニカルチャックが保持されている交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を閉じてノズルまたはメカニカルチャックを保持した状態でノズル部と交換ユニットとが近接するように相対的に昇降させて、ノズル部にノズルまたはメカニカルチャックを装着させ、この後、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態でノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させて、ノズルまたはメカニカルチャックの交換を完了させ、
前記ノズル部に装着されたノズルまたはメカニカルチャックに応じて、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行って、電子部品を保持することを特徴とする電子部品装着方法。 - ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を認識部により行い、
前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行って電子回路基板上に電子部品を装着することを特徴とする請求項3記載の電子部品装着方法。
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