JP4467776B2

JP4467776B2 - Electronic component mounting method and surface mounter

Info

Publication number: JP4467776B2
Application number: JP2000376611A
Authority: JP
Inventors: 洋志西城
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP2002185193A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の作業位置に搬入、位置決めしたプリント基板等の基板に対してＩＣチップ等の電子部品を実装用ヘッドにより部品供給部から取り出して実装する電子部品の実装方法及び表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンベヤにより所定の作業位置にプリント基板（以下、基板と略す）を搬入、位置決めし、この状態で昇降及び回転可能な実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットによりＩＣチップ等の電子部品を部品供給部から吸着して基板上に装着する表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
このような実装機において、基板は、幅方向両端縁を一対のコンベヤに支持された状態で搬送され、作業位置での基板の位置決めは、該作業位置に設けられたプッシュアップ機構により基板をその下側から持ち上げ、基板（幅方向両端縁）をコンベヤに組付けられた当り板にその下側から押し当てるとともに、このときプッシュアップ機構に設けられた位置決め用のピンを基板の位置決め用の穿孔部に差込むことにより行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような実装機では、通常、作業位置において基板が水平に支持されていると仮定して実装用ヘッドを駆動制御するように構成されており、そのため部品の装着時に次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、作業位置に位置決めされる基板は、コンベヤやプッシュアップ機構の組付け誤差等の物理的な要因によって実際には水平に支持されていない場合が多く、部品の実装面である基板表面（上面）の高さ位置が場所によって異なる場合がある。例えば、両コンベヤの間に高さ方向の誤差があると、基板は幅方向に傾斜した状態で支持されることとなり、幅方向両端部位で基板の高さが異なることになる。従って、このような場合に、基板表面が水平なものと仮定して一律に実装用ヘッドを昇降させると、部品と基板とが接近し過ぎて衝突する場所や、逆に本来の高さよりも高い位置で部品の吸着状態が解除される場所が発生し、その結果、部品や基板が損傷を受けたり、あるいは実装位置に大きな誤差が生じる等することが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板の現実の支持状態を考慮して実装用ヘッドの昇降動作を制御することにより、部品をより正確、かつ適切に実装することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品の実装方法は、昇降可能な実装用ヘッドにより電子部品を吸着して所定の作業位置に位置決めされた矩形状の基板上に搬送し、前記実装用ヘッドの下降に伴い該部品を基板上に実装する電子部品の実装方法において、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定しておき、所定の基準位置から前記各特定位置までの高さを予備高さとして調べる工程と、これら予備高さに基づいて、前記基準位置から基板上の部品実装位置までの現実の高さである実装位置高さを調べる工程と、この実装位置高さに基づいて、前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの高さを調整する工程とを含み、前記実装位置高さを調べる工程では、前記予備高さに基づき前記各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを調べるようにしたものである（請求項１）。
【０００８】
このように部品実装位置の現実の高さを調べて部品実装時の実装用ヘッドの高さを調整すれば、吸着部品を基板に対して過不足なく接近させて実装することができるため、基板と部品の衝突による損傷等を未然に防ぐことが可能となる。特に、この方法では、部品実装位置以外の位置の高さを予め予備高さとして調べておき、この予備高さに基づいて部品実装位置の高さを求めるので、全ての部品実装位置の高さを直接調べる場合に比べて各部品実装位置の高さを求める作業が容易になる。なお、請求項１の記載において「現実の高さ」とは、予備高さに基づいて実装位置の高さを演算で求めた高さである。
【０００９】
なお、基板の高さ方向（上下方向）の誤差は、作業位置において基板を直接支持する支持部材の高さ方向の組付け誤差等に起因するため、前記予備高さを求める場合には、この支持部材の高さを調べるようにしてもよい（請求項２）。
【００１０】
一方、本発明に係る表面実装機は、コンベヤにより所定の作業位置に基板を搬送して位置決めし、昇降可能な実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から電子部品を基板上に搬送して実装する表面実装機において、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、前記作業位置に配置される基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定したときに、所定の基準位置から前記各特定位置までの高さである予備高さの検知に基づき前記基準位置から基板上の部品実装位置までの高さである実装位置高さを検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記実装位置高さに基づいて前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの昇降動作を制御する制御手段とを備えており、前記検出手段は、前記予備高さに基づき各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを求めるように構成されているものである（請求項３）。
【００１１】
より具体的には、前記検出手段は、前記作業位置に配置される基板上の位置であって部品実装位置以外の位置との高さ方向の間隔、又はコンベアとの高さ方向の間隔を検出するセンサと、当該センサによる検出値に基づき前記部品実装位置高さを演算する演算手段とを含み、前記制御手段は、この演算手段による演算結果に基づいて前記実装用ヘッドの部品実装時の昇降動作を制御する（請求項４）。
【００１２】
この装置によると、部品の実装時には、基板上の現実の部品実装位置の高さに基づいて実装用ヘッドが昇降駆動制御されることにより、部品が基板に対して過不足なく接近させられた状態で実装されることとなる。
【００１３】
なお、基板をその下側から持ち上げて、コンベヤに組付けられた当り板にその下側から押し当てることにより上下方向に基板を位置決めするプッシュアップ機構が作業位置に設けられる場合には、前記当り板のうち基板の前記四隅に対応する位置の高さ検知に基づき前記実装位置高さを検出するように前記検出手段を設けるのが好ましい（請求項５）。
【００１４】
このように基板を位置決めする部材（当り板）の高さを検出して実装位置の高さを求めるようにすれば、基板以外の位置（実装位置以外の位置）の高さを検出しながらも、求められる実装位置の高さとして信頼性の高い値を得ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２は本発明に係る実装機を概略的に示している。なお、同図には、方向関係を明確にするために、ＸＹＺ座標軸を示している。
【００１７】
この図に示すように、実装機の基台１上には、搬送ラインを構成する一対のベルトコンベヤ２ａ，２ｂ（以下、コンベヤ２ａ，２ｂと略す）が配設されており、プリント基板３がこのコンベヤ２ａ，２ｂ上を搬送されてバックアップ機構４０等により所定の作業位置に位置決めされるようになっている。なお、コンベヤ２ａ，２ｂ、プッシュアップ機構４０等の構成については後述することにする。
【００１８】
コンベヤ２ａ，２ｂの両側にはそれぞれ部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４には多数列のテープフィーダー４ａが備えられており、各テープフィーダー４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００１９】
一方、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５がＸ軸方向（コンベヤ２ａ，２ｂの方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動するようになっている。
【００２０】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１４と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１３とが配設され、上記ガイド部材１４にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１３に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１３が回転してヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２１】
上記ヘッドユニット５には、複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態においては、６本の実装用ヘッド２０がヘッドユニット５に搭載されている。
【００２２】
各実装用ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能な状態で搭載されており、Ｚ軸サーボモータ２２（図５参照）及びＲ軸サーボモータをそれぞれ駆動源とする図外の駆動機構により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド２０の下端には部品吸着用の吸着ノズル２１が設けられており、部品吸着時には、図外の負圧供給手段から負圧が供給されることにより、その負圧による吸引力で吸着ノズル先端に部品が吸着、保持されるように構成されている。
【００２３】
なお、図１中、符号１７は、基台１上に設置された例えばＣＣＤカメラからなる部品認識用のカメラで、各ヘッドによる部品吸着後、ヘッドユニット５の移動に応じて各吸着部品がこのカメラ１７上にセットされることにより吸着部品を撮影するようになっている。
【００２４】
図３及び図４は、上記コンベヤ２ａ，２ｂ等の構成を概略的に示している。
【００２５】
これらの図に示すように、各コンベヤ２ａ，２ｂは、フレーム３０を有しており、このフレーム３０の上端部にＸ軸方向に延びる基板案内用のレール３１を備えている。両フレーム３０の内側部分には、それぞれレール３１に沿って無端状にベルト３２が掛け渡されて周回移動可能な状態で支持されるとともに、これらベルト３２が図外のサーボモータにより同期して駆動されるようになっており、プリント基板３の両端縁を各ベルト３２により支持した状態で両ベルト３２を駆動することにより、その周回移動に伴いプリント基板３を上記レール３１に沿ってＸ軸方向に搬送するように構成されている。なお、コンベヤ２ａ，２ｂのうち一方側（実装機後側）のコンベヤ２ｂのフレーム３０はＹ軸方向に移動可能な状態で基台１上に支持されており、基板サイズに応じてこのコンベヤ２ｂを移動させることにより各コンベヤ２ａ，２ｂの間隔を調整できるように構成されている。
【００２６】
また、コンベヤ２ａ，２ｂにおいて、上記作業位置には、プリント基板３を位置決めするための複数の当り板３３が組付けられている。これらの当り板３３は、各レール３１から内側、すなわちプリント基板３の搬送経路内に迫出すように各レール３１の上部にボルト等により一体的に組付けられている。
【００２７】
一方、コンベヤ２ａ，２ｂの下方には、上記当り板３３と共にプリント基板３を位置決めするためのプッシュアップ機構４０が配設されている。
【００２８】
詳しく図示していないが、プッシュアップ機構４０は、上面に複数のピン４２を備えたプレート４１をエアシリンダ等の駆動手段により上下動させるように構成されている。そして、プリント基板３が作業位置に搬入されると、前記プレート４１の上昇に伴いプリント基板３をピン４２により押し上げて前記当り板３３に押し当てるとともに、上記ピン４２のうち位置決め用に準備されたピン（図示省略）をプリント基板３に形成された穿孔部に挿入し、これによって図４に示すようにプリント基板３をベルト３２からリフトアップした状態で位置決めするように構成されている。
【００２９】
なお、上記コンベヤ２ａ，２ｂの当り板３３のうち、作業位置に位置決めされたプリント基板３の四隅に対応する箇所の当り板３３の上方には、光センサからなる距離センサ２５ａ〜２５ｄが配設されている。これら距離センサ２５ａ〜２５ｄは、実装機のカバーフレーム（図示省略）等に位置決めされた状態で組付けられており、当り板３３の上面と距離センサ２５ａ〜２５ｄとの距離（間隔）を検出し、その検出信号を後記制御部５０に出力するように構成されている。
【００３０】
図５は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。この図に示すように、実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵと、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御部５０を備えており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ１５，９，２２のコントローラ５４，５５，５６、距離センサ２５ａ〜２５ｄ、あるいは制御部５０に対して各種情報を入出力するための操作部５７及びＣＲＴ５８等がこの制御部５０に対して電気的に接続されている。
【００３１】
上記制御部５０には、その機能構成として、同図に示すように主制御手段５１（制御手段）、演算手段５２および記憶手段５３が含まれている。
【００３２】
主制御手段５１は、実装機を統括的に制御するもので、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って所定の実装動作を実行するとともに、プリント基板３への部品装着時には、演算手段５２において求められる補正量等を加味してヘッドユニット５の駆動を制御するように構成されている。
【００３３】
演算手段５２は、上記距離センサ２５ａ〜２５ｄによる検出結果に基づいて、所定の基準位置、例えば作業位置に位置決めされたプリント基板３の理論上の表面（上面）位置からコンベヤ２ａ，２ｂ（各当り板３３の上面）までの高さ（Ｚ軸方向の位置；予備高さという）を求めるとともに、この予備高さに基づいてプリント基板３上における部品実装位置の高さ（基準位置から基板上面までの高さ）を求め、さらにこの実装位置の高さに基づいて部品実装時の実装用ヘッド２０の下降目標位置データに関する補正量を演算するものである。すなわち、当実施形態においては、距離センサ２５ａ〜２５ｄ及び演算手段５２が本発明の検出手段として機能するように構成されている。
【００３４】
なお、演算手段５２は、プリント基板搬入時、あるいはロット変更時等の一定のタイミングで上記予備高さを求めるように構成されており、上記記憶手段５３は、求められた予備高さを更新的に記憶するように構成されている。
【００３５】
ここで、上記演算手段５２における演算処理の原理、つまりプリント基板３上における部品実装位置の高さを求める方法について図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において「高さ」というときには、いずれも上記基準位置からの高さを意味するものとする。また、距離センサ２５ａ〜２５ｄによる測定位置は上述の通り実際は当り板３３であるが、この説明では便宜上プリント基板３上を測定するものとして説明する。
【００３６】
まず、前提として図６に示すように、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を考え、プリント基板３上の部品の実装位置を点Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）、距離センサ２５ａ〜２５ｄによる測定位置（同図ではプリント基板３のコーナー；特定位置）を点Ａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、点Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ），点Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とする。ここで、点Ｔ及び点Ａ〜点Ｄの各Ｘ座標、Ｙ座標は理論上の座標を示している。
【００３７】
以上の前提の下、まず、直線ＤＡをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＡの式を求めると、
【００３８】
【数１】

【００３９】
で与えられる。ここでＡ_ｄａ、Ｂ_ｄａは次式で与えられる。
【００４０】
【数２】

【００４１】
また、直線ＤＡをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＡの式を求めると、
【００４２】
【数３】

【００４３】
で与えられる。ここでＣ_ｄａ、Ｄ_ｄａは次式で与えられる。
【００４４】
【数４】

【００４５】
同様に、直線ＣＢをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＣＢの式を求めると、
【００４６】
【数５】

【００４７】
【数６】

【００４８】
で与えられ、また、直線ＣＢをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＣＢの式は、
【００４９】
【数７】

【００５０】
【数８】

【００５１】
で与えられる。
【００５２】
一方、直線ＤＣをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＣの式は、
【００５３】
【数９】

【００５４】
【数１０】

【００５５】
で与えられ、また、直線ＤＣをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＣの式は、
【００５６】
【数１１】

【００５７】
【数１２】

【００５８】
で与えられる。
【００５９】
同様に、直線ＡＢをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＡＢの式は、
【００６０】
【数１３】

【００６１】
【数１４】

【００６２】
で与えられ、また、直線ＡＢをＹ−Ｚ座標上に示したときの直線ＡＢの式は、
【００６３】
【数１５】

【００６４】
【数１６】

【００６５】
で与えられる。
【００６６】
次に、点Ｔを通って直線ＤＡ及びＣＢと交わるＹ−Ｚ座標上の直線ＤＡ−ＣＢの式を求めると、
【００６７】
【数１７】

【００６８】
で与えられる。ここで、Ｃ_{ｄａ−ｃｂ}、Ｄ_{ｄａ−ｃｂ}は次式で与えられる。
【００６９】
【数１８】

【００７０】
また、この式においてＺ_ｄａ、Ｚ_ｃｂ、Ｙ_ｄａ、Ｙ_ｃｂはそれぞれ上記数１，数３，数５，数７から次式で与えられる。
【００７１】
【数１９】

【００７２】
同様に、点Ｔを通って直線ＤＣ及びＡＢと交わるＸ−Ｚ座標上の直線ＤＣ−ＡＢの式を求めると、
【００７３】
【数２０】

【００７４】
で与えられる。ここで、Ａ_{ｄｃ−ａｂ}、Ｂ_{ｄｃ−ａｂ}は次式で与えられる。
【００７５】
【数２１】

【００７６】
また、この式においてＺ_ｄｃ、Ｚ_ａｂ、Ｘ_ｄｃ、Ｘ_ａｂはそれぞれ上記数９，数１１，数１３，数１５から次式で与えられる。
【００７７】
【数２２】

【００７８】
そして、数１７に基づいてＹ−Ｚ座標上における点ＴのＺ座標を求めると、
【００７９】
【数２３】

【００８０】
となり、また数２０に基づいてＸ−Ｚ座標上における点ＴのＺ座標を求めると、
【００８１】
【数２４】

【００８２】
となる。ここで、Ｚ_{ｄａ−ｃｂ}、Ｚ_{ｄｃ−ａｂ}は共通の値であるため、求める点ＴのＺ座標（Ｚｔ）は、
【００８３】
【数２５】

【００８４】
で与えられることとなる。
【００８５】
すなわち、点Ｔ、点Ａ〜点Ｄの各Ｘ座標およびＹ座標は既知の値であるため、距離センサ２５ａ〜２５ｄの検出に基づき各点Ａ〜点ＤのＺ座標を求めれば、上記の数１〜数２５に基づいて実装位置のＺ座標（Ｚｔ）、つまり実装位置の高さを求めることができる。
【００８６】
従って、求めた実装位置の高さに部品の大きさ（厚み）等を考慮し、その高さ位置と、予めプログラムされている実装用ヘッド２０の下降目標位置データとを比較することにより当該データの補正量を求めることができる。
【００８７】
なお、この実装機では、距離センサ２５ａ〜２５ｄは上述の通り実際には各距離センサ２５ａ〜２５ｄと当り板３３の距離を検出しているが、プリント基板３は当り板３３に押し付けられた状態で位置決めされているので、各点Ａ〜点ＤのＺ座標を求める段階でこの当り板３３の厚みを考慮することにより、プリント基板３上に測定点を設定したのと同様にして実装位置の高さを求めることができる。
【００８８】
次に、上記制御部５０の制御に基づく部品の実装動作（主に部品の装着動作）について図７のフローチャートに従って説明する。
【００８９】
まず、プリント基板３がコンベヤ２によって上記作業位置に搬送され、前記バックアップ機構４０等によって位置決めされる。このようにプリント基板３が位置決めされると、ヘッドユニット５が部品供給部４上に移動し、実装用ヘッド２０の昇降動作に伴い部品供給部４から部品が吸着された状態でピックアップされる。なお、複数の部品を実装する場合には、各実装用ヘッド２０毎に部品が吸着される。
【００９０】
次いで、ヘッドユニット５が部品認識用カメラ１７の上方に移動して吸着部品の撮影が行われ、実装用ヘッド２０に対する部品の吸着ずれが調べられるとともに、この吸着ずれから部品装着時のヘッドユニット５の目標位置データに対する補正量（ＸＹ軸補正量）が求められる。
【００９１】
こうして部品の吸着が完了すると、部品装着時における実装用ヘッド２０の下降目標位置データの補正に必要なデータが取得されているか、すなわち上記予備高さが求められているかが判断される（ステップＳ１）。
【００９２】
ここで、予備高さデータが求められていない場合には、距離センサ２５ａ〜２５ｄからの出力信号に基づいて予備高さが求められ、そのデータが前記記憶手段５３に記憶されてステップＳ２に移行される（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００９３】
一方、ステップＳ１において、予備高さデータが取得されていると判断された場合には、距離センサ２５ａ〜２５ｄの測定位置及び部品の実装位置に関するデータ（Ｘ−Ｙ座標系上での位置データ）が読み出されるとともに、記憶手段５３に記憶されている予備高さデータが読み出され、これらのデータに基づいて実装用ヘッド２０の下降目標位置データに対する補正量（Ｚ軸補正量）が求められる（ステップＳ２）。
【００９４】
次いで、ヘッドユニット５が部品の実装位置に移動する（ステップＳ３，Ｓ４）。この際、プログラムされている目標位置データが上記ＸＹ軸補正量に基づいて補正され、この補正後のデータに基づいてヘッドユニット５の移動が制御されることにより、プリント基板３上の実装位置上方に部品が正確に位置決めされることとなる。
【００９５】
こうしてヘッドユニット５が実装位置上方に到達すると実装用ヘッド２０が下降し始め、下降目標位置に達すると、直ちに上昇して所定の上昇端位置にリセットされる（ステップＳ５〜Ｓ７）。そして、この昇降動作中、実装用ヘッド２０が下降目標位置に達するタイミングで前記吸着ノズル２１による部品の吸着状態が解除され、これにより部品がプリント基板３上に実装される。この際、プログラムされている下降目標位置データがステップＳ２で求められたＺ軸補正量に基づいて補正され、この補正後のデータに基づいて実装用ヘッド２０の昇降が制御されることにより、プリント基板３に対して過不足なく接近した位置で部品の吸着状態が解除されることとなる。
【００９６】
次いで、ステップＳ８において、各実装用ヘッド２０に吸着されている全ての部品の実装が完了したか否かが判断され、完了していないと判断された場合にはステップＳ１に移行されて次の部品の実装（装着）動作に移る。一方、全ての部品の実装が完了したと判断された場合には、本フローチャートを終了する。
【００９７】
以上説明したように、この実装機では、距離センサ２５ａ〜２５ｄの検出結果に基づいてプリント基板３上の実装位置における実際の高さを求め、この高さに基づいて実装用ヘッド２０の下降目標位置データを補正するようにしているので、コンベヤ２ａ，２ｂの組付け誤差等により、例えば、プリント基板３が作業位置において傾斜した状態で位置決めされている場合でも、全ての実装位置において吸着部品をプリント基板３に対して過不足なく接近させることができる。従って、基板表面を水平なものとみなして実装用ヘッドの昇降動作を一律に制御する（すなわち、予めプログラムされた実装用ヘッドの下降目標位置データに補正を加えないで実装を行う）従来装置のように、実装位置によって部品と基板とが衝突したり、あるいは本来の高さよりも高い位置で部品の吸着状態が解除されるといったことがなく、全ての実装位置に対して部品を正確、かつ適切に実装することができるようになる。
【００９８】
なお、上記実施形態では、コンベヤ２ａ，２ｂに組付けられた位置決め用の当り板３３との距離を距離センサ２５ａ〜２５ｄにより検出し、その検出結果に基づいて予備高さを求めるようにしているが、例えば、コンベヤ２ａ，２ｂのうち上記当り板３３以外の構成部分を検出するようにしてもよい。
【００９９】
また、コンベヤ２ａ，２ｂを検出する以外に、距離センサ２５ａ〜２５ｄによりプリント基板３との距離を検出し、その結果に基づいて予備高さを求めるようにしてもよい。この場合には、例えばプリント基板３の四隅部分において距離を検出するのが好ましい。
【０１００】
なお、距離センサによりプリント基板上の実装位置そのものを直接検出できるように構成してもよい。例えば、ヘッドユニット５に距離センサを搭載し、該ヘッドユニット５の移動に伴い基板上の各実装位置までの距離を検出できるようにし、この検出結果に基づいて各実装位置の高さを求めるようにしてもよい。このようにすれば、直接的に実装位置の高さを求めることができるため、求められるＺ軸補正量の信頼性が向上することとなる。
【０１０１】
また、上記実施形態では実装機に距離センサ２５ａ〜２５ｄを搭載（常設）し、プリント基板３の搬入時等に逐次センサ出力に基づいて予備高さを求めるようにしているが、例えば、工場等に実装機を設置したときに前記当り板３３までの高さや、作業位置にセットしたプリント基板３までの高さを予め治具等を用いて測定し、その測定値を既知のデータとして記憶させておき、実装動作中は、予め記憶した前記既知データと部品の実装位置データとに基づいて実装位置の高さを求めさせるようにしてもよい。例えば、距離センサを備えた検出用治具を三脚等を介して実装機上に設置するとともに、基板又は基板相当板（ダミー基板）を搬入して実装作業位置にセットした状態で、基板又は基板相当板の複数の所定位置における高さを搬出し、データとして記憶すればよい。この場合、実装位置以外の位置の高さを既知データとして記憶する以外に、例えば、可能な場合には、実装位置そのもの高さ、あるいは簡易的に基板又は基板相当板上の一点の高さを測定して既知データとして記憶しておくようにしてもよい。
【０１０２】
また、基板はプッシュアップ機構により当り板に下側から押し付けられるので、予めデータを取る際にも、上記距離センサ２５ａ〜２５ｄの代わりに、三脚等を介して実装機上に設置した検出用治具により当り板の複数箇所を測定するようにしてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、所定の作業位置に位置決めされた基板上の部品実装位置の現実の高さを調べ、その高さに基づいて部品実装時の基板に対する実装用ヘッドの高さを調整するようにしたので、基板が傾斜した状態で位置決めされているような場合でも、基板に対して部品を過不足なく接近させてから装着することができる。従って、部品と基板との衝突による損傷等を有効に防止することができ、これにより全ての実装位置に対して部品を正確、かつ適切に実装することができるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機を示す平面図である。
【図２】本発明に係る表面実装機を示す正面図である。
【図３】コンベヤ（作業位置の部分）及びプッシュアップ機構等の構成を示す平面図である。
【図４】コンベヤ（作業位置の部分）及びプッシュアップ機構等の構成を示す図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】表面実装機の制御系を示すブロック図である。
【図６】実装位置の高さを求める方法を説明するための模式図である。
【図７】実装動作（部品の装着動作）の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ａ，２ｂコンベヤ
３プリント基板
５ヘッドユニット
９Ｙ軸サーボモータ
１５Ｘ軸サーボモータ
２２Ｚ軸サーボモータ
２０実装用ヘッド
２１吸着ノズル
２５ａ〜２５ｄ距離センサ
５０制御部
５１主制御手段
５２演算手段
５３記憶手段
５４Ｘ軸コントローラ
５５Ｙ軸コントローラ
５６Ｚ軸コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting method and a surface mounter in which an electronic component such as an IC chip is taken out from a component supply unit by a mounting head and mounted on a substrate such as a printed circuit board that is carried into and positioned at a predetermined work position. Is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a printed circuit board (hereinafter abbreviated as a board) is carried and positioned at a predetermined work position by a conveyor, and an electronic device such as an IC chip is mounted by a movable head unit equipped with a mounting head that can be moved up and down and rotated in this state. A surface mounter (hereinafter, abbreviated as a mounter) that picks up a component from a component supply unit and mounts it on a substrate is generally known.
[0003]
In such a mounting machine, the substrate is transported with both edges in the width direction being supported by a pair of conveyors, and the substrate is positioned at the work position by a push-up mechanism provided at the work position. The board is lifted from the lower side, and the board (both edges in the width direction) is pressed against the contact plate assembled on the conveyor from the lower side. At this time, the positioning pins provided in the push-up mechanism are drilled for positioning the board. This is done by inserting it into the section.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The mounting machine as described above is generally configured to drive and control the mounting head on the assumption that the substrate is horizontally supported at the working position. Therefore, the following problems occur when mounting components. is there.
[0005]
In other words, the substrate positioned at the working position is not actually supported horizontally due to physical factors such as assembly errors of the conveyor and push-up mechanism, and the substrate surface (upper surface) that is the mounting surface of the component ) May be different depending on the location. For example, if there is an error in the height direction between the two conveyors, the substrate is supported in an inclined state in the width direction, and the height of the substrate differs at both ends in the width direction. Therefore, in such a case, if the mounting head is lifted and lowered uniformly on the assumption that the board surface is horizontal, the part and the board are too close to collide with each other, and conversely, it is higher than the original height. It is conceivable that there is a place where the suction state of the component is released at the position, and as a result, the component and the board are damaged, or a large error occurs in the mounting position.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problem. By controlling the raising / lowering operation of the mounting head in consideration of the actual support state of the board, the components can be mounted more accurately and appropriately. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the electronic component mounting method of the present invention is a method in which the electronic component is sucked by a mounting head that can be moved up and down and transported onto a rectangular substrate positioned at a predetermined work position. In an electronic component mounting method in which the component is mounted on the substrate as the head is lowered, an XYZ coordinate system that represents a horizontal plane in the XY coordinate system is set, and the plane including the substrate surface is assumed to be a horizontal plane. The mounting position is specified by the XY coordinates, and the four positions of the boards arranged at the working position Corner A step of specifying any four points other than the component mounting positions in advance as XY coordinates, and examining the height from a predetermined reference position to each of the specific positions as a preliminary height; and Based on these preliminary heights, a step of examining a mounting position height that is an actual height from the reference position to the component mounting position on the board, and a component relative to the component mounting position based on the mounting position height. Adjusting the height of the mounting head at the time of mounting, and in the step of checking the mounting position height, the actual coordinate position on the Z-axis of each specific position is checked based on the preliminary height, A straight line connecting the two points in the specific position and two straight lines corresponding to two opposite sides of the substrate on the XZ coordinate system and the YZ coordinate system are obtained, respectively, Unknown coordinate position on Z axis of mounting position Then, a linear equation on the XZ coordinate system or YZ coordinate system passing through the component mounting position and intersecting the two straight lines is obtained, and this linear equation and the component mounting position on the XY coordinate are obtained. The coordinate position on the Z-axis at the component mounting position is obtained based on the above, and the height of the mounting position is checked from the coordinate position (Claim 1).
[0008]
By checking the actual height of the component mounting position in this way and adjusting the height of the mounting head when mounting the component, it is possible to mount the suction component close to the substrate without excess or deficiency. It is possible to prevent damage caused by the collision of parts. In particular, in this method, the heights of positions other than the component mounting positions are checked in advance as preliminary heights, and the heights of the component mounting positions are obtained based on the preliminary heights. Compared with the case of directly checking, the work for obtaining the height of each component mounting position becomes easier. In addition, in the description of claim 1, the “real height” is a height obtained by calculating the height of the mounting position based on the preliminary height.
[0009]
The error in the height direction (vertical direction) of the substrate is caused by an assembly error in the height direction of the support member that directly supports the substrate at the work position. You may make it investigate the height of a supporting member (Claim 2).
[0010]
On the other hand, the surface mounting machine according to the present invention transports and positions a substrate to a predetermined working position by a conveyor, and moves an electronic component from the component supply unit onto the substrate by a movable head unit equipped with a mounting head that can be moved up and down. In the surface mounting machine that is transported and mounted, the XYZ coordinate system representing the horizontal plane in the XY coordinate system is set, and the plane including the substrate surface arranged at the work position is assumed to be the horizontal plane, and the mounting position of the component is determined While specifying by the XY coordinates, four of the substrates placed at the work position Corner Based on detection of a preliminary height that is a height from a predetermined reference position to each of the specific positions when any four points other than the component mounting positions are specified as the specific positions in the XY coordinates in advance. A detecting means for detecting a mounting position height that is a height from the reference position to a component mounting position on the board, and when mounting the component with respect to the component mounting position based on the mounting position height detected by the detecting means Control means for controlling the ascending / descending operation of the mounting head, and the detecting means examines the actual coordinate position on the Z-axis of each specific position based on the reserve height, and among the specific positions The straight line connecting the two points and corresponding to the two opposite sides of the board, the straight line expressions on the XZ coordinate system and the YZ coordinate system are obtained, respectively, and the Z axis of the component mounting position The above coordinate position as an unknown number A linear equation on the XZ coordinate system or YZ coordinate system that passes through the product mounting position and that intersects the two straight lines is obtained, and based on this linear equation and the component mounting position on the XY coordinate A coordinate position on the Z-axis at the component mounting position is obtained, and the mounting position height is obtained from the coordinate position.
[0011]
More specifically, the detection means detects a distance in the height direction from a position on the board disposed at the work position and a position other than the component mounting position, or a distance in the height direction from the conveyor. And a calculation means for calculating the component mounting position height based on a detection value by the sensor, and the control means is configured to move the mounting head up and down during component mounting based on a calculation result by the calculation means. The operation is controlled (claim 4).
[0012]
According to this device, when a component is mounted, the mounting head is controlled to move up and down based on the height of the actual component mounting position on the substrate, so that the component is brought close to the substrate without excess or deficiency. Will be implemented.
[0013]
When a push-up mechanism for positioning the substrate in the vertical direction is provided at the work position by lifting the substrate from the lower side and pressing it against the contact plate assembled on the conveyor from the lower side, Preferably, the detecting means is provided so as to detect the mounting position height based on height detection of positions corresponding to the four corners of the board of the board.
[0014]
If the height of the mounting position is obtained by detecting the height of the member (contact plate) for positioning the board in this way, the height of the position other than the board (position other than the mounting position) is detected. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable value as the height of the required mounting position.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1 and 2 schematically show a mounting machine according to the present invention. In the figure, XYZ coordinate axes are shown in order to clarify the directional relationship.
[0017]
As shown in this figure, a pair of

belt conveyors

2a and 2b (hereinafter abbreviated as

conveyors

2a and 2b) constituting a conveyance line are disposed on a base 1 of a mounting machine, and a printed circuit board 3 It is conveyed on the

conveyors

2a and 2b and positioned at a predetermined work position by the backup mechanism 40 or the like. The configurations of the

conveyors

2a and 2b, the push-up mechanism 40, etc. will be described later.
[0018]
Component supply sections 4 are arranged on both sides of the

conveyors

2a and 2b, respectively. These component supply units 4 are provided with multiple rows of tape feeders 4a. Each tape feeder 4a stores and holds small chip components such as ICs, transistors, capacitors, etc. at predetermined intervals. Are arranged so as to be led out from the reel, and a feeding mechanism is provided at the tape feeding end, so that the tape is intermittently fed as a part is picked up by the head unit 5 described later.
[0019]
On the other hand, a head unit 5 for mounting components is provided above the base 1, and this head unit 5 is orthogonal to the X axis in the X axis direction (direction of the

conveyors

2a and 2b) and the Y axis (on the horizontal plane). Direction).
[0020]
That is, a pair of fixed rails 7 extending in the Y-axis direction and a ball screw shaft 8 that is rotationally driven by a Y-axis servo motor 9 are disposed on the base 1, and a head unit is disposed on the fixed rail 7. A support member 11 is disposed, and a nut portion 12 provided on the support member 11 is screwed onto the ball screw shaft 8. The support member 11 is provided with a guide member 14 extending in the X-axis direction and a ball screw shaft 13 driven by an X-axis servo motor 15 so that the head unit 5 can move to the guide member 14. A nut portion (not shown) held by the head unit 5 is screwed onto the ball screw shaft 13. Then, the ball screw shaft 8 is rotated by the operation of the Y-axis servo motor 9 to move the support member 11 in the Y-axis direction, and the ball screw shaft 13 is rotated by the operation of the X-axis servo motor 15 to thereby move the head unit 5. Moves in the X-axis direction with respect to the support member 11.
[0021]
A plurality of mounting heads 20 are mounted on the head unit 5. In the present embodiment, six mounting heads 20 are mounted on the head unit 5.
[0022]
Each mounting head 20 is mounted in a state where it can be moved up and down and rotated with respect to the frame of the head unit 5. The Z-axis servo motor 22 (see FIG. 5) and the R-axis servo motor are used as drive sources, respectively. It is driven by a driving mechanism (not shown). Further, a suction nozzle 21 for sucking components is provided at the lower end of each mounting head 20, and when sucking the components, a negative pressure is supplied from a negative pressure supply means (not shown), and suction by the negative pressure is performed. The component is sucked and held at the tip of the suction nozzle by force.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral 17 denotes a component recognition camera, for example, a CCD camera installed on the base 1. After each component is picked up by each head, each picked-up component is moved according to the movement of the head unit 5. The suction part is photographed by being set on the camera 17.
[0024]
3 and 4 schematically show the configuration of the

conveyors

2a, 2b and the like.
[0025]
As shown in these drawings, each of the

conveyors

2a and 2b has a frame 30, and a rail 31 for guiding a substrate extending in the X-axis direction is provided at the upper end of the frame 30. Belts 32 are looped endlessly along the rails 31 and supported in a state in which they can move around the inner side of both frames 30, and these belts 32 are driven in synchronization by a servo motor (not shown). By driving both belts 32 with both end edges of the printed circuit board 3 being supported by the belts 32, the printed circuit board 3 is moved along the rail 31 in the X-axis direction along with its circular movement. It is comprised so that it may convey. Note that the frame 30 of the conveyor 2b on one side (the rear side of the mounting machine) of the

conveyors

2a and 2b is supported on the base 1 so as to be movable in the Y-axis direction, and this conveyor 2b depends on the substrate size. Is configured so that the interval between the

conveyors

2a and 2b can be adjusted.
[0026]
In the

conveyors

2a and 2b, a plurality of contact plates 33 for positioning the printed circuit board 3 are assembled at the work position. These contact plates 33 are integrally assembled with bolts or the like on the upper side of the rails 31 so as to protrude from the inner sides of the rails 31, that is, into the transport path of the printed circuit board 3.
[0027]
On the other hand, below the

conveyors

2a and 2b, a push-up mechanism 40 for positioning the printed circuit board 3 together with the contact plate 33 is disposed.
[0028]
Although not shown in detail, the push-up mechanism 40 is configured to move up and down a plate 41 having a plurality of pins 42 on its upper surface by driving means such as an air cylinder. When the printed circuit board 3 is brought into the working position, the printed circuit board 3 is pushed up by the pins 42 and pressed against the contact plate 33 as the plate 41 is raised, and the pin 42 is prepared for positioning. A pin (not shown) is inserted into a perforated portion formed in the printed circuit board 3, thereby positioning the printed circuit board 3 in a state where it is lifted up from the belt 32 as shown in FIG. 4.
[0029]
Of the contact plates 33 of the

conveyors

2a and 2b, distance sensors 25a to 25d made of optical sensors are disposed above the contact plates 33 corresponding to the four corners of the printed circuit board 3 positioned at the work positions. Has been. These distance sensors 25a to 25d are assembled in a state of being positioned on a cover frame (not shown) or the like of the mounting machine, and detect the distance (interval) between the upper surface of the contact plate 33 and the distance sensors 25a to 25d. The detection signal is output to the control unit 50 described later.
[0030]
FIG. 5 is a block diagram showing the control system of the mounting machine. As shown in this figure, the mounting machine stores a well-known CPU that executes logical operations, a ROM that stores various programs for controlling the CPU in advance, and temporarily stores various data during operation of the apparatus. The controller 50 includes a RAM and the like. The

controllers

54, 55, and 56 of the X-axis, Y-axis, and Z-

axis servomotors

15, 9, and 22, distance sensors 25a to 25d, or the controller 50 On the other hand, an operation unit 57 and a CRT 58 for inputting / outputting various information are electrically connected to the control unit 50.
[0031]
As shown in the figure, the control unit 50 includes a main control means 51 (control means), a calculation means 52, and a storage means 53 as shown in the figure.
[0032]
The main control unit 51 controls the mounting machine in an integrated manner, executes a predetermined mounting operation in accordance with a program stored in the ROM, and a correction amount required by the calculation unit 52 when mounting the component on the printed circuit board 3. The driving of the head unit 5 is controlled in consideration of the above.
[0033]
Based on the detection results of the distance sensors 25a to 25d, the calculation means 52 determines the

conveyors

2a and 2b (each contact from the theoretical surface (upper surface) position of the printed circuit board 3 positioned at a predetermined reference position, for example, the work position. The height (position in the Z-axis direction; referred to as preliminary height) to the upper surface of the board 33 is obtained, and the height of the component mounting position on the printed circuit board 3 (from the reference position to the upper surface of the board) based on this preliminary height. Further, a correction amount related to the descent target position data of the mounting head 20 at the time of component mounting is calculated based on the height of the mounting position. That is, in the present embodiment, the distance sensors 25a to 25d and the calculation means 52 are configured to function as the detection means of the present invention.
[0034]
The calculation means 52 is configured to obtain the preliminary height at a fixed timing such as when a printed board is carried in or when a lot is changed, and the storage means 53 renews the obtained preliminary height. It is comprised so that it may memorize.
[0035]
Here, the principle of the arithmetic processing in the arithmetic means 52, that is, a method for obtaining the height of the component mounting position on the printed circuit board 3 will be described with reference to FIG. In the following description, the term “height” means the height from the reference position. In addition, the measurement position by the distance sensors 25a to 25d is actually the contact plate 33 as described above.
[0036]
First, as shown in FIG. 6, an XYZ coordinate system in which a horizontal plane is represented by an XY coordinate system is considered, a component mounting position on the printed circuit board 3 is a point T (Xt, Yt, Zt), and distance sensors 25 a to 25- The measurement positions by 25d (the corners of the printed circuit board 3; specific positions in the figure) are point A (Xa, Ya, Za), point B (Xb, Yb, Zb), point C (Xc, Yc, Zc), point D (Xd, Yd, Zd). Here, the X coordinate and the Y coordinate of the point T and the points A to D indicate theoretical coordinates.
[0037]
Under the above assumption, first, when the straight line DA is shown on the X-Z coordinate, the equation of the straight line DA is obtained.
[0038]
[Expression 1]

[0039]
Given in. Where A _da , B _da Is given by:
[0040]
[Expression 2]

[0041]
Further, when the equation of the straight line DA when the straight line DA is indicated on the YZ coordinate is obtained,
[0042]
[Equation 3]

[0043]
Given in. Where C _da , D _da Is given by:
[0044]
[Expression 4]

[0045]
Similarly, when the equation of the straight line CB is obtained when the straight line CB is shown on the XZ coordinate,
[0046]
[Equation 5]

[0047]
[Formula 6]

[0048]
The equation of the straight line CB when the straight line CB is shown on the YZ coordinate is given by
[0049]
[Expression 7]

[0050]
[Equation 8]

[0051]
Given in.
[0052]
On the other hand, the equation of the straight line DC when the straight line DC is shown on the XZ coordinate is:
[0053]
[Equation 9]

[0054]
[Expression 10]

[0055]
The equation of the straight line DC when the straight line DC is shown on the YZ coordinate is given by
[0056]
## EQU11 ##

[0057]
[Expression 12]

[0058]
Given in.
[0059]
Similarly, when the straight line AB is shown on the XZ coordinate, the formula of the straight line AB is
[0060]
[Formula 13]

[0061]
[Expression 14]

[0062]
In addition, when the straight line AB is shown on the YZ coordinate, the formula of the straight line AB is
[0063]
[Expression 15]

[0064]
[Expression 16]

[0065]
Given in.
[0066]
Next, when the equation of the straight line DA-CB on the YZ coordinate intersecting with the straight lines DA and CB through the point T is obtained,
[0067]
[Expression 17]

[0068]
Given in. Where C _da-cb , D _da-cb Is given by:
[0069]
[Formula 18]

[0070]
In this formula, Z _da , Z _cb , Y _da , Y _cb Are given by the following equations from

Equations

1, 3, 5, and 7 respectively.
[0071]
[Equation 19]

[0072]
Similarly, when the equation of the straight line DC-AB on the XZ coordinate intersecting with the straight lines DC and AB through the point T is obtained,
[0073]
[Expression 20]

[0074]
Given in. Where A _dc-ab , B _dc-ab Is given by:
[0075]
[Expression 21]

[0076]
In this formula, Z _dc , Z _ab , X _dc , X _ab Are given by the following equations from

Equations

9, 11, 13, and 15, respectively.
[0077]
[Expression 22]

[0078]
And when obtaining the Z coordinate of the point T on the YZ coordinate based on the equation 17,
[0079]
[Expression 23]

[0080]
Further, when the Z coordinate of the point T on the XZ coordinate is obtained based on Equation 20,
[0081]
[Expression 24]

[0082]
It becomes. Where Z _da-cb , Z _dc-ab Are common values, the Z coordinate (Zt) of the point T to be obtained is
[0083]
[Expression 25]

[0084]
Will be given.
[0085]
That is, since the X and Y coordinates of the points T and A to D are known values, the above numbers can be obtained by obtaining the Z coordinates of the points A to D based on the detection of the distance sensors 25a to 25d. Based on 1 to Equation 25, the Z coordinate (Zt) of the mounting position, that is, the height of the mounting position can be obtained.
[0086]
Therefore, considering the size (thickness) of the component in the height of the obtained mounting position, the height position is compared with the descent target position data of the mounting head 20 programmed in advance. The amount of correction can be obtained.
[0087]
In this mounting machine, the distance sensors 25a to 25d actually detect the distance between the distance sensors 25a to 25d and the contact plate 33 as described above, but the printed circuit board 3 is pressed against the contact plate 33. Since the thickness of the contact plate 33 is taken into consideration at the stage of obtaining the Z coordinates of the points A to D, the mounting position is determined in the same manner as the measurement points are set on the printed circuit board 3. The height can be determined.
[0088]
Next, a component mounting operation (mainly a component mounting operation) based on the control of the control unit 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0089]
First, the printed circuit board 3 is conveyed to the work position by the conveyor 2 and positioned by the backup mechanism 40 or the like. When the printed circuit board 3 is thus positioned, the head unit 5 moves onto the component supply unit 4 and is picked up in a state in which components are adsorbed from the component supply unit 4 as the mounting head 20 moves up and down. When mounting a plurality of components, the components are attracted to each mounting head 20.
[0090]
Next, the head unit 5 is moved above the component recognition camera 17 to photograph the suction component, and the suction displacement of the component with respect to the mounting head 20 is checked. A correction amount (XY axis correction amount) for the target position data is obtained.
[0091]
When the component suction is completed in this way, it is determined whether data necessary for correcting the descent target position data of the mounting head 20 at the time of component mounting has been acquired, that is, whether the preliminary height is obtained (step S1). ).
[0092]
Here, when the preliminary height data is not obtained, the preliminary height is obtained based on the output signals from the distance sensors 25a to 25d, the data is stored in the storage means 53, and the process proceeds to step S2. (Steps S9 and S10).
[0093]
On the other hand, if it is determined in step S1 that the preliminary height data has been acquired, data relating to the measurement positions of the distance sensors 25a to 25d and the component mounting positions (position data on the XY coordinate system). Is read out, and preliminary height data stored in the storage means 53 is read out, and a correction amount (Z-axis correction amount) for the descent target position data of the mounting head 20 is obtained based on these data ( Step S2).
[0094]
Next, the head unit 5 moves to the component mounting position (steps S3 and S4). At this time, the programmed target position data is corrected based on the XY-axis correction amount, and the movement of the head unit 5 is controlled based on the corrected data. Therefore, the parts are accurately positioned.
[0095]
Thus, when the head unit 5 reaches the upper position of the mounting position, the mounting head 20 starts to descend, and when it reaches the lowering target position, it immediately rises and is reset to a predetermined ascent end position (steps S5 to S7). During this lifting operation, the component suction state by the suction nozzle 21 is released at the timing when the mounting head 20 reaches the lowering target position, whereby the component is mounted on the printed circuit board 3. At this time, the programmed descent target position data is corrected based on the Z-axis correction amount obtained in step S2, and the raising / lowering of the mounting head 20 is controlled based on the corrected data. The adsorbed state of the components is released at a position approaching the substrate 3 without excess or deficiency.
[0096]
Next, in step S8, it is determined whether or not the mounting of all the components attracted to each mounting head 20 is completed. If it is determined that the mounting is not completed, the process proceeds to step S1 and the next step is performed. Move on to component mounting (mounting) operation. On the other hand, if it is determined that all the components have been mounted, this flowchart is terminated.
[0097]
As described above, in this mounting machine, the actual height at the mounting position on the printed circuit board 3 is obtained based on the detection results of the distance sensors 25a to 25d, and the lowering target of the mounting head 20 is calculated based on this height. Since the position data is corrected, due to assembly errors of the

conveyors

2a, 2b, etc., for example, even when the printed circuit board 3 is positioned in an inclined state at the work position, the suction parts are placed at all mounting positions. The printed circuit board 3 can be approached without excess or deficiency. Therefore, it is assumed that the substrate surface is assumed to be horizontal, and the lifting operation of the mounting head is uniformly controlled (that is, mounting is performed without correcting the descent target position data of the mounting head programmed in advance). In this way, the component and the board do not collide depending on the mounting position, or the suction state of the component is not released at a position higher than the original height, and the component is accurate and appropriate for all mounting positions. Can be implemented.
[0098]
In the above embodiment, the distance from the positioning contact plate 33 assembled to the

conveyors

2a and 2b is detected by the distance sensors 25a to 25d, and the preliminary height is obtained based on the detection result. However, you may make it detect structural parts other than the said contact board 33 among the

conveyors

2a and 2b, for example.
[0099]
In addition to detecting the

conveyors

2a and 2b, the distance from the printed circuit board 3 may be detected by the distance sensors 25a to 25d, and the preliminary height may be obtained based on the result. In this case, for example, it is preferable to detect the distance at the four corners of the printed circuit board 3.
[0100]
The mounting position itself on the printed circuit board may be directly detected by the distance sensor. For example, a distance sensor is mounted on the head unit 5 so that the distance to each mounting position on the substrate can be detected as the head unit 5 moves, and the height of each mounting position is obtained based on the detection result. It may be. In this way, since the height of the mounting position can be directly obtained, the reliability of the obtained Z-axis correction amount is improved.
[0101]
In the above-described embodiment, the distance sensors 25a to 25d are mounted (permanently installed) on the mounting machine, and the preliminary height is obtained based on the sensor output sequentially when the printed circuit board 3 is loaded. When the mounting machine is installed, the height to the contact plate 33 and the height to the printed circuit board 3 set at the work position are measured in advance using a jig or the like, and the measured values are stored as known data. In addition, during the mounting operation, the height of the mounting position may be obtained based on the previously stored known data and the mounting position data of the component. For example, a detection jig equipped with a distance sensor is installed on a mounting machine via a tripod or the like, and a substrate or a substrate equivalent board (dummy substrate) is loaded and set at a mounting work position. What is necessary is just to carry out the height in the several predetermined position of an equivalent board, and memorize | store it as data. In this case, in addition to storing the height of the position other than the mounting position as known data, for example, if possible, the height of the mounting position itself, or the height of one point on the board or board equivalent board is simply set. It may be measured and stored as known data.
[0102]
In addition, since the board is pressed against the contact plate from below by the push-up mechanism, the detection jig installed on the mounting machine via a tripod or the like is used instead of the distance sensors 25a to 25d when data is acquired in advance. You may make it measure the several location of a contact board with a tool.
[0103]
【The invention's effect】
As described above, the present invention examines the actual height of the component mounting position on the board positioned at a predetermined work position, and based on the height, the height of the mounting head with respect to the board at the time of component mounting. Therefore, even when the board is positioned in an inclined state, it is possible to mount the parts after bringing the parts closer to the board without excess or deficiency. Accordingly, it is possible to effectively prevent damage due to the collision between the component and the board, and thereby it is possible to mount the component accurately and appropriately at all mounting positions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a surface mounter according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a surface mounter according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing configurations of a conveyor (working position portion), a push-up mechanism, and the like.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 showing the configuration of a conveyor (working position portion), a push-up mechanism, and the like.
FIG. 5 is a block diagram showing a control system of the surface mounter.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of obtaining the height of the mounting position.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a control example of a mounting operation (component mounting operation).
[Explanation of symbols]
2a, 2b conveyor
3 Printed circuit board
5 Head unit
9 Y-axis servo motor
15 X-axis servo motor
22 Z-axis servo motor
20 Mounting head
21 Suction nozzle
25a-25d Distance sensor
50 Control unit
51 Main control means
52 Calculation means
53 Memory means
54 X-axis controller
55 Y-axis controller
56 Z-axis controller

Claims

Mounting an electronic component by which an electronic component is sucked by a mounting head that can be moved up and down and transported onto a rectangular substrate positioned at a predetermined work position, and the component is mounted on the substrate as the mounting head is lowered In the method, an XYZ coordinate system that represents a horizontal plane in an XY coordinate system is set, a plane including the substrate surface is assumed to be a horizontal plane, and a component mounting position is specified by an XY coordinate, and is arranged at the work position. that a four corner positions of the substrate advance specified in X-Y coordinates as previously specified positions any four points other than the component mounting position, the preliminary high the height of the to each specific position from a predetermined reference position And the process
Based on these preliminary heights, a step of examining a mounting position height that is an actual height from the reference position to the component mounting position on the board;
Adjusting the height of the mounting head at the time of component mounting with respect to the component mounting position based on the mounting position height,
In the step of checking the mounting position height, the actual coordinate position on the Z-axis of each specific position is checked based on the preliminary height, and is a straight line connecting two points of the specific position and the relative position of the board Two straight line expressions on the XZ coordinate system and the YZ coordinate system corresponding to the two facing sides are obtained, respectively, and the coordinate position on the Z axis of the component mounting position is passed through the component mounting position as an unknown. A linear equation on the XZ coordinate system or the YZ coordinate system that intersects the two straight lines is obtained, and the component mounting position is determined based on the linear equation and the component mounting position on the XY coordinate. A method for mounting an electronic component, comprising: obtaining a coordinate position on the Z axis and examining the mounting position height from the coordinate position.

2. The method of mounting an electronic component according to claim 1, wherein the height of the support member that directly supports the substrate at the work position is examined as the preliminary height from the reference position.

In a surface mounter that transports and positions a substrate to a predetermined work position by a conveyor, and transports and mounts electronic components on a substrate from a component supply unit by a movable head unit equipped with a mounting head that can be moved up and down,
An XYZ coordinate system that represents a horizontal plane in an XY coordinate system is set, a plane including the substrate surface arranged at the work position is assumed to be a horizontal plane, and a component mounting position is specified by the XY coordinate, and the work when a four corner positions of the substrate disposed at a position specified by the X-Y coordinates as previously specified positions any four points other than the component mounting position,
Detecting means for detecting a mounting position height that is a height from the reference position to a component mounting position on the board based on detection of a preliminary height that is a height from a predetermined reference position to each of the specific positions;
Control means for controlling the ascending / descending operation of the mounting head at the time of component mounting with respect to the component mounting position based on the mounting position height detected by the detection means,
The detection means examines the actual coordinate position on the Z-axis of each specific position based on the preliminary height, and corresponds to two opposite sides of the substrate that are straight lines connecting two points of the specific position. The XZ coordinate system passing through the component mounting position with the coordinate position on the Z-axis of the component mounting position as an unknown number A linear expression on the YZ coordinate system that intersects the two straight lines is obtained, and a coordinate position on the Z axis at the component mounting position based on the linear expression and the component mounting position on the XY coordinate And a height of the mounting position from the coordinate position.

The detection means obtains the preliminary height based on a sensor that detects a distance in a height direction from the substrate disposed at the work position or a height in a height direction from a conveyor, and a detection value by the sensor. Calculating means for calculating the mounting position height based on a preliminary height, and the control means controls the raising / lowering operation of the mounting head during component mounting based on a calculation result by the calculating means. The surface mounter according to claim 3.

The detection means comprises a push-up mechanism for positioning the substrate in the vertical direction by lifting the substrate from the lower side and pressing it against the contact plate assembled on the conveyor from the lower side. 4. The surface mounting machine according to claim 3, wherein the mounting position height is detected based on height detection of positions corresponding to the four corners of the substrate in the contact plate of the conveyor.