JP4548951B2 - 部品実装装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などを基板に実装する部品実装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は従来の部品実装装置を示す。
この直交ロボット方式による部品実装装置では、実装する電子部品はその種類ごとにキャリアテープ11に一列に収納されたテーピング供給と呼ばれる形態で供給され、キャリアテープ11をリール12に巻き取ったものが部品供給装置13に搭載されている。部品供給装置13は、リール12からキャリアテープ11を吸着位置14まで引き出し、吸着位置14より電子部品を1個ずつ取り出し可能にする機構を有している。
【0003】
直交ロボット部は、Y軸モータ18によって回転するボールねじ20b上を移動するナット21bにX軸モータ17を固定し、X軸モータ17によって回転するボールねじ20a上を移動するナット21aにV軸モータ19を固定し、さらにV軸モータ19によって回転するボールねじ20c上を移動するナット21cにヘッド16を固定した構造を持つ。
【0004】
これにより、ヘッド16は図中に示した水平面内で直交するX,Y方向ならびに垂直なV方向とに沿って移動可能となる。
ヘッド16には、電子部品をその下端で吸着するノズル15が取り付けられており、ヘッド16はノズル15の空圧を制御して電子部品の保持および解放を行えるようになっている。
【0005】
ノズル15が電子部品を保持する場合は、X軸モータ17とY軸モータ18を動作させてヘッド16を部品供給装置13の吸着位置14の上方に移動させた後、V軸モータ19を動作させてヘッド16を下降させ、ノズル15の下端が電子部品に接触した状態でノズル15からエアーを吸引し、電子部品をノズル15の下端に吸着させて保持する。
【0006】
電子部品を保持したノズル15は、X軸モータ17とY軸モータ18を動作させてヘッド16を回路基板22の上方に移動させた後、V軸モータ19を動作させてヘッド16を下降させ、ノズル15に吸着された電子部品の下端が回路基板22に接触した状態でノズル15からエアーの吸引をオフし、電子部品を回路基板22上に実装する。
【0007】
X軸モータ17,Y軸モータ18およびV軸モータ19はマイコン装置23により制御され、マイコン装置23にあらかじめ記憶した動作プログラムに従って、定められた動作パターン(移動位置,速度,加速度,タイミング)で動作するように制御される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
回路基板22の小型化に伴い、電子部品間の隣接距離が0.1〜0.3mm程度と狭ピッチ化しており、わずかの位置ずれも許容されなくなってきている。回路基板上で許容される実装位置ずれは、回路基板上における電子部品同志の間隔,実装方向,形状の関係によって定まるものであるが、最も厳密を要求される箇所では、部品実装装置の一般的な設備仕様を上回る高精度が要求されてきている。
【0009】
このような場合に実装精度を保証するためには、部品実装装置の動作をより精密に制御して隣接距離の精度を確実に確保する必要があって、従来では動作速度を低減するなどして精度を確保する場合には、マイコン装置23の動作プログラムそのものを作業者が手作業で変更するしか方法がなく、動作プログラムの条件設定に時間を要するという問題がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成したことを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項2記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の加速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成したことを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項3記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の動作タイミングを、隣接距離が所定範囲外である場合よりも早くするように構成したことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
なお、実装すべき部品を保持したヘッドを実装先との相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段の機械的部分の構成は、その一例として図8に示した直交ロボット方式と同一の構成であるので同じ符号を付けて説明する。
【0019】
本発明の実施の形態の部品実装装置は、実装先における電子部品間の隣接距離を実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、隣接距離算出手段の求めた隣接距離に応じて実装手段の動作を自動変更する実装機制御手段とが、マイコン装置23を主要部として実現されている点が従来と異なっている。
【0020】
マイコン装置23は次のように構成されている。
図6は実装プログラムの構造を示したものである。
実装プログラムには、実装座標を示すX座標,Y座標と、部品の外形寸法を示す部品寸法X,部品寸法Yおよび後述の判定に使用する判定基準値としての隣接判定距離の値を含んでいる。この実装プログラムの(ステップS1)以下が順次に実行されてX軸モータ17,Y軸モータ18およびV軸モータ19が運転されて、ノズル15のエアーの吸引を制御して、電子部品を回路基板22上に自動実装して行くが、例えばステップ(S1)およびステップ(S2)が実行されて回路基板22の上に実装された結果は、実装プログラムのデータより実際に実装する前にマイコン装置23は図5に示すように想定できる。
【0021】
図5において、電子部品31はステップ(S1)によって実装された電子部品、電子部品32はステップ(S2)によって実装された電子部品である。それぞれ、実装プログラムのX座標,Y座標から中心位置P1,P2を決定することができ、実装プログラムの部品寸法X,部品寸法Yから回路基板上に占める領域、すなわち電子部品31の場合はCX1,CY1の長さの辺を持つ長方形、電子部品32の場合はCX2,CY2の長さの辺を持つ長方形をマイコン装置23が決定するように構成されている。これにより、隣接距離△Rも実際の実装以前に計算によって求めることができる。
【0022】
このように実現された隣接距離判定手段によって計算された隣接距離を使用して、同じマイコン装置23を主要部として構成される実装機制御手段は、図7に示すように構成されている。
【0023】
実装機制御手段は、ステップ(S1)において隣接距離判定手段によって計算された隣接距離△Rが所定範囲内か否かを判定する。具体的には、隣接距離△Rが動作プログラムの隣接判定距離よりも小さいか否かを自動判定する。隣接距離△Rが隣接判定距離よりも大きいと判定した場合には、ステップ(S2)を実行する。ステップ(S2)では、前記吸着位置14で部品を吸着して基板22の実装位置に向かうようにノズル15を駆動するX軸モータ17,Y軸モータ18およびV軸モータ19が通常の動作パターンで運転される。
【0024】
隣接距離△Rが隣接判定距離よりも小さいと判定した場合には、ステップ(S3)を実行する。ステップ(S3)では、前記吸着位置14で部品を吸着して基板22の実装位置に向かうようにノズル15を駆動するX軸モータ17,Y軸モータ18およびV軸モータ19が通常の動作パターンとは異なる高精度の動作パターンで運転される。
【0025】
このステップ(S1)とステップ(S2)またはステップ(S3)は、電子部品1点毎に個別に実行する。
上記の「 通常動作パターン 」と「 高精度動作パターン 」を図1と図2に基づいて具体的に説明する。
【0026】
図1の(a)(b)(c)は電子部品が実装されるタイミングPを中心として、その前後にノズル15が水平方向に移動するタイミングと速度を図示しており、実線が「通常動作パターン」を示し、破線が「高精度動作パターン」を示している。
【0027】
図2の(d)(e)(f)は電子部品が実装されるタイミングPを中心として、その前後にノズル15が水平方向と垂直方向に移動するタイミングと速度を図示しており、実線が「通常動作パターン」を示し、破線が「高精度動作パターン」を示している。
【0028】
− 図1(a)の例 −
この例では、「通常動作パターン」と「高精度動作パターン」の水平方向速度は、両動作パターンの加速度(加速と減速の傾き)は同じであるが、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも最高移動速度が遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
つまり、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも水平移動速度を遅くして、ノズル15を高精度に実装位置に移送する。
【0029】
このように「高精度動作パターン」の場合は、通常動作よりノズル15の水平移動速度を低減させるようにすることにより、X軸モータ17とY軸モータ18が動作状態から停止する時のオーバーシュートによって発生するノズル位置のばらつきを抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0030】
なお、この場合のV軸モータ19の運転は「高精度の動作パターン」と「通常の動作パターン」は同じである。
− 図1(b)の例 −
この例では、両動作パターンの最高移動速度が同じであるが、加速度(加速と減速の傾き)は「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【0031】
このように「高精度動作パターン」の場合は、通常動作よりノズル15の水平移動加速度を低減させるようにすることにより、X軸モータ17とY軸モータ18が動作状態から停止する時のオーバーシュート、またはノズル15の機械的なガタによるノズル位置のばらつきを抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0032】
なお、この場合のV軸モータ19の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
− 図1(c)の例 −
この例では、両動作パターンの最高移動速度ならびに加速度(加速と減速の傾き)が同じであるが、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合より早くに加速を始める。
【0033】
このように「高精度動作パターン」の場合は、ノズル15の水平移動が終了してから部品実装を行うまでの時間間隔、または部品実装後にノズル5の水平移動を再開するまでの時間間隔を拡大することにより、移動後の残留振動や移動開始時の振動を抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0034】
なお、この場合のV軸モータ19の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
図2(d)〜(f)では、電子部品が実装されるタイミングを中心として、その前後にヘッドが水平方向に移動するタイミングと速度を下方のグラフに図示している。また、これと並行してノズル15の上下移動がどのような速度,加速度,タイミングで行われるかを、その上方に図示した。
【0035】
− 図2(d)の例 −
この例では、「高精度動作パターン」の場合は、ノズル15の上下移動動作のV軸モータ19の最高速度を通常動作より低減させるよう運転する。ノズル15の下降時には「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【0036】
なお、この場合のX軸モータ17とY軸モータ18の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
これにより、ノズル15の下降時のオーバーシュート、またはノズル15が下降して電子部品が回路基板22に接触する場合の衝撃を低減し、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0037】
− 図2(e)の例 −
この例では、ノズル15の上下移動用のV軸モータ19の最高速度は両動作パターンとも同じであるが、加速度は「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【0038】
なお、この場合のX軸モータ17とY軸モータ18の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
これにより、ノズル15の下降時のオーバーシュート、またはノズル15が下降して電子部品が回路基板22に接触する場合の衝撃を低減し、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0039】
− 図2(f)の例 −
この例では、ノズル15の上下移動用のV軸モータ19の駆動は、最高移動速度ならびに加速度(加速と減速の傾き)は両動作パターンとも同じで、下降時には「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合より早くに加速を始める。
【0040】
このように「高精度動作パターン」の場合は、ノズル15の垂直移動が終了してから部品実装を行うまでの時間間隔、または部品実装後にノズル5の垂直移動を再開するまでの時間間隔を拡大することにより、ノズルに電子部品を吸着,解放するための空圧制御の時間を十分に確保し、空圧切り替えが不完全な状態でノズル15が動作しないようにして、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【0041】
なお、この場合のX軸モータ17とY軸モータ18の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
また、この実施の形態ではマイコン装置23が隣接距離判定手段によって計算した隣接距離を使用して、図1(a)(b)(c)の何れか、または図2(d)(e)(f)の何れかの動作パターンに従ってX軸モータ17,Y軸モータ18,V軸モータ19を運転したが、各種の組み合わせが可能である。
【0042】
具体的には、図2(d)(e)(f)では、何れの場合も、ノズル水平移動速度が「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」とで同じであったが、この場合のノズル水平移動速度を図1(a)(b)(c)の何れかで駆動する。
【0043】
さらに、水平移動と垂直移動の実施可能な例について図3と図4に基づいて詳細に説明する。
図3は水平方向のみ変更の種類を示しており、最上段は水平移動の標準のパターンを示しており、この標準のパターンを比較のために下段の各波ターン図に破線で併記した。
【0044】
図3(a)(b)(c)は図1(a)(b)(c)の低速,低加速度,タイミングの変更のパターンを示しており、図3(a+b)は図3(a)のパターンと(b)のパターンの組み合わせによる低速で低加速度のパターンを示している。図3(a+c)は図3(a)のパターンと(c)のパターンの組み合わせによる低速でタイミング変更のパターンを示している。図3(b+c)は図3(b)のパターンと(c)のパターンの組み合わせによる低加速度でタイミング変更のパターンを示している。図3(a+b+c)は図3(a)のパターンと(b)のパターンと(c)のパターンの組み合わせによる低速で低加速度かつタイミング変更のパターンを示している。
【0045】
なお、図3のノズルの垂直移動については、最下段に示す標準速度で運転する。この図3に示すように水平方向の単独パターンには7種類の何れかで運転する。
【0046】
図4は垂直方向のみ変更の種類を示しており、最上段と2段目は水平移動の標準のパターンと垂直移動の標準のパターンを示しており、この標準のパターンを比較のために下段の各波ターン図に垂直の標準を破線で併記した。
【0047】
図4(d)(e)(f)は図2(d)(e)(f)の低速,低加速度,タイミングの変更のパターンを示しており、図4(d+e)は図4(d)のパターンと(e)のパターンの組み合わせによる低速で低加速度のパターンを示している。図4(d+f)は図4(d)のパターンと(f)のパターンの組み合わせによる低速でタイミング変更のパターンを示している。図4(e+f)は図4(e)のパターンと(f)のパターンの組み合わせによる低加速度でタイミング変更のパターンを示している。図4(d+e+f)は図4(d)のパターンと(e)のパターンと(f)のパターンの組み合わせによる低速で低加速度かつタイミング変更のパターンを示している。
【0048】
なお、この図4に示すように垂直方向の単独パターンには7種類の何れかで運転する。
このように、水平方向と垂直方向の単独パターンにはそれぞれ7種類のパターンが存在し、水平方向と垂直方向の組み合わせによって49通りのパターンの何れかによる運転が可能である。
【0049】
上記の実施の形態では、直交ロボット方式の部品実装装置での例を示したが、回路基板を支持するテーブルを、所定位置に下降するヘッドに対して移動させる方式の部品実装装置にも、同様に適用することができる。
【0050】
上記の実施の形態では、ノズル15を上下動作させる方式の部品実装装置での例を示したが、回路基板を支持するテーブルを上下させる方式の部品実装装置にも、同様に適用することができる。
【0051】
なお、図6ではひとつの実装プログラムに全ての情報を格納しているが、それぞれを個別に格納したり、部品寸法および隣接判定距離は電子部品単位に格納したり、隣接判定距離を固定値として実装プログラムから切り離してもよい。
【0052】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、隣接距離算出手段が実装プログラムから回路基板上に実装する電子部品間の隣接距離を求め、実装機制御手段が求められた前記隣接距離に応じて部品実装手段の動作パターンのパラメータのうちひとつ以上を切り換えて自動運転するので、マイコン装置の動作プログラムそのものを作業者が手作業で変更していた従来例に比べて作業性がよく、しかも、前記手作業による処理時間を短縮するために特定の種類の電子部品のみ動作速度を低減させるように簡易な設定変更を実施した場合のような速度低減の必要のない箇所でも速度低減が行われてしまう不都合も解消でき、生産効率の低下を最小限に留めながら高い実装品質を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の部品実装装置の実装機制御手段の水平移動の単独についての説明図
【図2】同実施の形態のノズルの垂直移動の単独についての説明図
【図3】同実施の形態の水平移動の7種類のパターン図
【図4】同実施の形態の垂直移動の7種類のパターン図
【図5】同実施の形態の隣接距離判定手段の説明図
【図6】同実施の形態の実装プログラムのフォーマット図
【図7】同実施の形態の隣接距離判定手段のフローチャート図
【図8】部品実装装置の斜視図
【符号の説明】
15 ノズル
16 ヘッド
17 X軸モータ
18 Y軸モータ
19 V軸モータ
22 回路基板
23 マイコン装置
Claims (3)
- 実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成した
部品実装装置。 - 実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の加速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成した
部品実装装置。 - 実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度,加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の動作タイミングを、隣接距離が所定範囲外である場合よりも早くするように構成した
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