JP4666850B2 - 実装装置における装着ヘッドの作動方法および実装装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を回路基板に自動的に実装する実装装置における装着ヘッドの作動方法および実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
部品実装装置の１例としての電子部品実装装置を図５〜図９に基づいて説明する。
【０００３】
図５〜図７に示すように、この部品実装装置１０は、回路基板１１を設備内に搬入、規正、搬出するステージ１２、１３と、テーピングされた電子部品を供給するリール１４と、トレイ１６に電子部品を収容して所要の電子部品を供給位置に配置するトレイフィーダを備えた部品供給部１５と、部品供給部１５からシャトルコンベア２３まで電子部品を配置する移載ヘッド２２と、前記部品供給リール１４または部品供給部１５あるいはシャトルコンベア２３から吸着ノズル（保持具）２１によって電子部品Ｐを吸着して所定の実装位置に位置決めされた回路基板１１に電子部品Ｐを装着する装着ヘッド１７をＸＹ平面上で自在移動させるＸＹロボット１８とを具備している。
【０００４】
上記構成において、装着ヘッド１７はＸＹロボット１８によって自在移動して部品供給リール１４または部品供給部１５あるいはシャトルコンベア２３から所要の電子部品Ｐを吸着ノズル２１に吸着し、所定位置に位置決めされた回路基板１１に電子部品Ｐを装着する。そして前記吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐは、部品認識装置１９、２０のいずれかに吸着姿勢が認識され、姿勢補正がなされることによって正確に所定実装位置に装着される。またこの電子部品実装装置１０は、回路基板１１に電子部品Ｐを実装するとき、図 中のステージ１２、１３が図７に示す位置に移動し、ステージ１２とステージ１３が別れ、電子部品供給位置に近い位置に移動してそれぞれの装着ヘッド１７により実装する。
【０００５】
次に従来の装着ヘッド１７を図８，図９を参照して説明する。
前記装着ヘッド１７には、複数、たとえば１０個の吸着ノズル１１のうち全部または選択的に下降可能なノズル部３１が設けられている。すなわち、ノズル部３１は、装着ヘッド１７にガイド部材（図示せず）を介して稼動部材３３が所定範囲で昇降自在に配置され、この稼動部材３３に１０本のガイド孔３３ａが上下方向に形成されている。そして各ガイド孔３３ａにそれぞれ昇降シャフト３４が所定範囲でスライド自在に支持され、これら昇降シャフト３４の下端部に、ノズルホルダー３５を介して電子部品Ｐを保持する吸着ノズル２１が下方に垂設されている。また各昇降シャフト３４の上端部には、抜止用の係止板３６が取り付けられ、各昇降シャフト３４の上方位置に、出力ロッド３７ｂを伸展して昇降シャフト３４を下方に押出し吸着ノズル２１を下降させるヘッド選択シリンダ３７がそれぞれ配置されている。３８は昇降シャフトを上方に付勢する拘束用コイルばねで、出力ロッド３７ｂに遊嵌されるとともに、ヘッド選択シリンダ３７のシリンダ本体３７ａと係止板３６との間に連結されている。
【０００６】
また装着ヘッド１７には、エア供給源（コンプレッサーなど）４１から駆動エアを供給するエア配管４２が配設され、このエア配管４２から各ヘッド選択シリンダ３８にそれぞれ接続されたエア分岐管４２ａにヘッド選択バルブ４３がそれぞれ介在され、ヘッド選択シリンダ３８の上部に配置されている。また、装着ヘッド１７の一側部には、稼動部材３３を昇降駆動するねじ式の下降規制駆動手段４４が設けられており、下降規制駆動手段４４は、装着ヘッド１７に上下方向に配置されたねじ軸４４ａの一端部に規制駆動モータ（規制駆動装置）４４ｂが連結されるとともに、ねじ軸４４ａに螺合された雌ねじ部材４４ｃが連結部材４４ｄを介して稼動部材３３に連結されている。
【０００７】
したがって、ノズル部３１において、図９（ａ）に示すように、指定のヘッド選択バルブ４３がオンされると、ヘッド選択シリンダ３７に駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢され昇降シャフト３４に荷重がかかる。
【０００８】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、規制ガイド駆動モータ４４ｂが作動されて稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がる。
【０００９】
この時、ヘッド選択バルブ４３がオフの場合は、ヘッド選択シリンダ３７が伸展されず、コイルばね３８によって昇降シャフト３３が上方位置に保持されることから、規制駆動モータ４４ｂにより稼動部材３３が下降されても、吸着ノズル２１が下がることはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
実装時に吸着ノズル２１が上下動作を行う場合は、電子部品の吸着工程（電子部品保持工程）、電子部品の部品認識工程、部品装着工程（以後、部品吸着工程、部品認識工程、部品装着工程という）であり、このうち、部品吸着工程および部品装着工程では、１個の吸着ノズル２１を下降させるにすぎないため、ヘッド選択シリンダ３７により昇降シャフト３３を介して稼動部材３３に負荷される荷重は小さい。しかし、部品認識工程では、電子部品Ｐを保持するすべての吸着ノズル２１を一度に下降させる必要があり、このような実装動作では、速いタクトにヘッド選択シリンダ３７の動作を追従させるために、大きい圧力の駆動エアを供給して一定の大きな荷重を付加している。
【００１１】
このため、１０本の吸着ノズル２１を同時に駆動する部品認識工程では、１０倍の荷重が昇降シャフト３４を介して稼動部材３３に負荷されることとなり、下降規制駆動手段４４に支持されていても、稼動部材３３が連結部材４４ｄを介して一点でのみ支持されていることから、図１０に示すように、稼動部材３３、昇降シャフト３４および吸着ノズル２１が僅かに（数１０μｍ程度）で傾き、この結果吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが傾くことがあった。
【００１２】
このような場合、図１１に示すように、部品認識装置１９，２０、たとえば電子部品Ｐのリード浮き、ＢＧＡのボール高さなどを検出することができる３Ｄセンサで電子部品Ｐを認識した場合、認識結果にΔＨの誤差が生じて正しい認識結果が得られないという問題があった。このため実装時に電子部品Ｐの正しい姿勢補正を行うことができず、装着精度が低下するという問題が生じる。
【００１３】
また認識装置校正工程で部品認識装置１９、２０の校正を行う場合も、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具を吸着させるため、同様に下降させた時に傾きを生じて部品認識装置１９、２０の正確な校正ができないという問題があった。
【００１４】
また、ヘッド選択シリンダ３７の付勢荷重を小さくして昇降シャフト３３を介して稼動部材３３に係る負荷を小さくすれば、ノズル部２１の傾いてしまう課題は避けることはできるが、ヘッド選択シリンダ３７の動作が下降規制駆動手段４４の動作に追従することができないため、タクトが下がり生産性が下がるという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決して、部品を正確に実装できて実装品質を向上させ、設備の生産性を向上させることができる部品実装装置における装着ヘッドの作動方法および部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【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に係わる部品実装装置における装着ヘッドの作動方法は、下降付勢手段により、部品を保持可能な保持具を有する複数の昇降シャフトのうち、下降する前記昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、下降規制駆動手段により前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行うに際し、前記工程に応じて前記下降付勢手段によるシャフトへの付勢荷重を切り換え、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくするものである。
【００１７】
上記構成によれば、複数の下降付勢手段により大きい負荷が稼動部材にかかる工程でのみ、各下降付勢手段による付勢荷重をそれぞれ減少させることで、大きい荷重が昇降シャフトから稼動部材にかかり保持具および部品が傾くのを防止することができ、精度良く実装することができる。さらに、保持工程および装着工程では、下降付勢手段により大きい荷重で目的とする１本の昇降シャフトの下降動作を迅速に行って部品の吸着と実装とを行うことにより、タクトを低下させることがない。また多くの昇降シャフトを下降させる部品認識工程において、各下降付勢手段による付勢荷重が小さいことから、保持具に保持された部品に傾きが生じることが無く、保持具に保持された部品を正確に認識できるので、実装精度が低下することがない。
【００２０】
また、本発明に係わる部品実装装置は、装着ヘッドに、複数の昇降シャフトを介してそれぞれ昇降自在に支持された複数の保持具と、前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を昇降駆動する下降規制駆動手段と、各昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢して吸着ノズルを下降可能な下降付勢手段とを具備し、前記下降付勢手段により、目的の昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、前記下降規制駆動手段により、稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行う実装装置であって、前記工程に応じて前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を切り換える付勢荷重切換手段と、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくする制御コントローラとを設け、前記下降付勢手段を、供給される流体圧が大きいと、昇降シャフトへの付勢荷重が大きくなり、供給される流体圧が小さいと、昇降シャフトへの付勢荷重が小さくなる流体圧シリンダにより構成するとともに、前記付勢荷重切換手段を、前記流体圧シリンダの駆動流体供給路に介在された荷重切換弁により構成し、前記制御コントローラが、前記部品保持工程および前記部品装着工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を大きくするとともに、前記部品認識工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を小さくするものである。
【００２１】
上記構成によれば、工程に応じて、複数の下降付勢手段により付勢荷重の大きい工程では、付勢荷重切換手段により、各下降付勢手段からそれぞれ昇降シャフトを介して負荷される付勢荷重を切り換えて軽減することができるので、付勢荷重により保持具に保持された部品の傾きが生じるのを未然に防止することができる。したがって、タクトを低下させることなく精度よく実装作業を行うことができる。さらに、１本ずつ昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程では、制御コントローラにより大きい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、規制駆動手段による稼動体の下降に追従させることができるので、タクトを下げることなく生産性が低下することがない。また部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程では、制御コントローラにより小さい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、小さい荷重で各昇降シャフトを付勢するので、昇降シャフトを介して稼動部材が傾くことがなく、部品を正確に認識することができ、精度良く実装作業を行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品実装装置の実施の形態について図１〜図４に基づいて説明する。なお、従来例で示した同一構成部品については、同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図１〜図３に示すように、エア供給源４１からヘッド選択シリンダ（下降付勢手段）３７に駆動エア（駆動流体）を供給するエア配管（駆動流体供給路）４２には、付勢荷重切換手段である荷重切換弁５１が介在され、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１が操作され、工程に応じて駆動エア圧が切り換えられる。この荷重切換弁５１は、実装作業時に、下降される昇降シャフト３４の本数に基づいて、部品吸着工程、部品認識工程、部品装着工程に応じて操作されるもので、１本ずつ昇降シャフト３４が下降される部品吸着工程と部品装着工程では、制御コントローラ５２により駆動エア圧が大となるように荷重切換弁５１が操作されて、下降規制駆動手段４４による稼動部材３３に昇降シャフト３４を迅速に追従させることができるので、タクトが低下することがない。また電子部品Ｐを吸着ノズル（保持具）２１に保持するすべての昇降シャフト３４が一度に下降される部品認識工程では、制御コントローラ５２により駆動エア圧が小さくなるように荷重切換弁５１が操作され、すべてのヘッド選択シリンダ３７が小さい荷重で伸展されて昇降シャフト３４が下降される。
【００２６】
次にこの装着ヘッド１７の動作を説明する。
まず部品吸着工程では、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が部品供給部１５のトレイ１６またはリール１４上の所定位置に移動され、吸着ノズル（保持具）により電子部品Ｐの吸着を行う。すなわち、指定の１つのヘッド選択バルブ４３がオンされると、駆動エア圧が大に設定された荷重切換弁５１からそのヘッド選択シリンダ３７に駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢され昇降シャフト３４に大きい荷重がかかる。そして、下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がる。そして吸着ノズル２１により所定の電子部品Ｐを保持する。前記ヘッド選択バルブ４３がオフされるとともに下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が上昇されて昇降シャフト３３を介して吸着ノズル２１が上昇される。これを繰り返して全部または大部分の吸着ノズル２１に電子部品Ｐが保持される。
【００２７】
ついで部品認識工程では、図４に示すように、まず部品認識装置（たとえば３Ｄセンサ）１９，２０により部品認識を行うかどうかチェックする（Ｓ−１）。そして、部品認識を行う場合には、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が３Ｄセンサ１９，２０上方の所定位置に移動されるとともに、制御コントローラ５２により駆動エアの圧力が小さくなるように荷重切換弁５１が操作される（Ｓ−２）。そして電子部品Ｐを保持するすべての吸着ノズル２１のヘッド選択バルブ４３がオンされる（Ｓ−３）と、各ヘッド選択シリンダ３７にそれぞれ圧力が小さい駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展方向に小さい荷重で付勢され、各昇降シャフト３４にそれぞれ小さい負荷がかかる（Ｓ−４）。しかし、ヘッド選択シリンダ３７の駆動エア圧が小さいため、荷重全体として小さく、従来のように吸着ノズル２１が傾くことはない。
【００２８】
この状態で、昇降規制駆動手段４４の規制ガイド駆動モータ４４ｂが作動されて稼動部材３３が下降される（Ｓ−５）と同時に、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて所定位置まで降下される（Ｓ−６）。
【００２９】
そして電子部品Ｐを保持した吸着ノズル２１が３Ｄセンサ１９，２０上をスキャンして電子部品が認識され（Ｓ−７）、３Ｄセンサ１９，２０により認識データが取得される（Ｓ−８）。さらに認識データにより電子部品Ｐが正常に保持されているかかどうかが判断され（Ｓ−９）、正常な場合には部品認識工程が完了される（Ｓ−１０）。部品の認識データにエラーが発見されると、その電子部品は廃棄され、再度新たな電子部品Ｐを吸着するリカバリー処理がおこなわれる（Ｓ−１１）。
【００３０】
正常な場合には、３Ｄセンサ１９，２０による部品認識が行われた後かどうかがチェックされ（Ｓ−１２）、３Ｄセンサ１９，２０による部品認識を行った後であれば、制御コントローラ５２により駆動エアの圧力が大きくなるように、（３Ｄセンサ１９，２０による部品認識を行う前の状態に戻るように）荷重切換弁５１が操作され（Ｓ−１３）、部品装着工程に移行する。
【００３１】
部品装着工程では、吸着ノズル（保持具）により電子部品Ｐを回路基板１１に装着実装する。すなわち、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が回路基板１１上の所定位置に移動され、指定の１つのヘッド選択バルブ４３がオンされると、駆動エア圧が大に設定された荷重切換弁５１からそのヘッド選択シリンダ３７に大きい圧力の駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢される。この時、昇降シャフト３４に大きい荷重がかかるが、１本だけであるため、可動部材３３が傾斜するようなことはない。そして、下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して迅速に伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がり、吸着ノズル２１により電子部品Ｐが回路基板１１の所定位置に装着される。次いでヘッド選択バルブ４３がオフされるとともに下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が上昇されて、昇降シャフト３３を介して吸着ノズル２１が上昇される。これを繰り返して各吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが回路基板１１に装着される。
【００３２】
また認識装置校正工程を行う場合にも、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具６１を吸着させ、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して小さいエア駆動圧をヘッド選択シリンダ３７に供給し、小さいエア駆動圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動して吸着ノズル２１を介して装置校正用治具６１を下降し、部品認識装置１９、２０により装置校正用治具６１を検出させる。これにより、吸着ノズル２１に保持された装置校正用治具６１が傾斜することもない。
【００３３】
上記実施の形態によれば、各工程において下降動作される昇降シャフト３４の本数により、ヘッド選択シリンダ３７により昇降シャフト３４から稼動部材３３に負荷される荷重を、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して切り換えるので、全部または多数の昇降シャフト３４を一度に下降する部品認識工程では、小さい駆動エア圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動することができ、稼動部材３３を介して吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが傾斜することがない。したがって、部品認識装置（たとえば３Ｄセンサ）１９，２０により吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐを精度良く検出することができ、電子部品を精度良く実装することができ、タクトが低下されることもない。したがって、電子部品Ｐを正確に実装し実装品質を向上させることができ、設備の生産性向上が可能となる。
【００３４】
また同様に認識装置校正工程を行う場合でも、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して小さい駆動エア圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動し、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具を吸着させるので、吸着ノズル２１に保持された装置校正用治具が傾くことがなく、部品認識装置１９，２０により精度良く装置校正用治具を検出することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、複数の下降付勢手段により大きい負荷が稼動部材にかかる工程でのみ、各下降付勢手段による付勢荷重をそれぞれ減少させることで、大きい荷重が昇降シャフトから稼動部材にかかり保持具および部品が傾くのを防止することができ、精度良く実装することができる。
【００３６】
また、保持工程および装着工程では、下降付勢手段により大きい荷重で目的とする１本の昇降シャフトの下降動作を迅速に行って部品の吸着と実装とを行うことにより、タクトを低下させることがない。また多くの昇降シャフトを下降させる部品認識工程において、各下降付勢手段による付勢荷重が小さいことから、保持具に保持された部品に傾きが生じることが無く、保持具に保持された部品を正確に認識できるので、実装精度が低下することがない。
【００３７】
また、工程に応じて、複数の下降付勢手段により付勢荷重の大きい工程では、付勢荷重切換手段により、各下降付勢手段からそれぞれ昇降シャフトを介して負荷される付勢荷重を切り換えて軽減することができるので、付勢荷重により保持具に保持された部品の傾きが生じるのを未然に防止することができる。したがって、タクトを低下させることなく精度よく実装作業を行うことができる。
【００３８】
また、１本ずつ昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程では、制御コントローラにより大きい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、規制駆動手段による稼動体の下降に追従させることができるので、タクトを下げることなく生産性が低下することがない。また部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程では、制御コントローラにより小さい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、小さい荷重で各昇降シャフトを付勢するので、昇降シャフトを介して稼動部材が傾くことがなく、部品を正確に認識することができ、精度良く実装作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品実装装置の実施の形態を示し、装着ヘッドの概略構成図である。
【図２】同装着ヘッドの部品装着工程および部品実装工程の動作を示す概略構成図である。
【図３】同装着ヘッドの部品認識工程および認識装置校正工程の動作を示す概略構成図である。
【図４】同装着ヘッドの部品認識工程の動作を示すフロー図である。
【図５】従来の実装装置の構成を示す概略平面図である。
【図６】従来の装着ヘッドの外観を示す概略斜視図である。
【図７】従来の実装時の回路基板を示す概略平面図である。
【図８】従来の装着ヘッドを示す概略構成図である。
【図９】（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来の装着ヘッドの装着ノズルの動作を示す部分拡大断面図である。
【図１０】従来の装着ヘッドの傾きを示す正面図である。
【図１１】図１０のＩ部拡大図である。
【符号の説明】
１０ 部品実装装置
１１ 回路基板
１２，１３ ステージ
１４ リール
１５ 部品供給部
１６ トレイ
１７ 装着ヘッド
１８ ＸＹロボット
１９，２０ 部品認識装置
２１ 吸着ノズル
３１ ノズル部
３３ 稼動部材
３４ 昇降シャフト
３５ ノズルホルダー
３７ ヘッド選択シリンダ（下降付勢手段）
３７ａ 出力ロッド
３８ コイルばね
４１ エア供給源
４２ エア配管
４３ ヘッド選択バルブ
４４ 下降規制駆動手段
５１ 荷重切換弁（付勢荷重切換手段）
５２ 制御コントローラ
Ｐ 電子部品
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を回路基板に自動的に実装する実装装置における装着ヘッドの作動方法および実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
部品実装装置の１例としての電子部品実装装置を図５〜図９に基づいて説明する。
【０００３】
図５〜図７に示すように、この部品実装装置１０は、回路基板１１を設備内に搬入、規正、搬出するステージ１２、１３と、テーピングされた電子部品を供給するリール１４と、トレイ１６に電子部品を収容して所要の電子部品を供給位置に配置するトレイフィーダを備えた部品供給部１５と、部品供給部１５からシャトルコンベア２３まで電子部品を配置する移載ヘッド２２と、前記部品供給リール１４または部品供給部１５あるいはシャトルコンベア２３から吸着ノズル（保持具）２１によって電子部品Ｐを吸着して所定の実装位置に位置決めされた回路基板１１に電子部品Ｐを装着する装着ヘッド１７をＸＹ平面上で自在移動させるＸＹロボット１８とを具備している。
【０００４】
上記構成において、装着ヘッド１７はＸＹロボット１８によって自在移動して部品供給リール１４または部品供給部１５あるいはシャトルコンベア２３から所要の電子部品Ｐを吸着ノズル２１に吸着し、所定位置に位置決めされた回路基板１１に電子部品Ｐを装着する。そして前記吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐは、部品認識装置１９、２０のいずれかに吸着姿勢が認識され、姿勢補正がなされることによって正確に所定実装位置に装着される。またこの電子部品実装装置１０は、回路基板１１に電子部品Ｐを実装するとき、図 中のステージ１２、１３が図７に示す位置に移動し、ステージ１２とステージ１３が別れ、電子部品供給位置に近い位置に移動してそれぞれの装着ヘッド１７により実装する。
【０００５】
次に従来の装着ヘッド１７を図８，図９を参照して説明する。
前記装着ヘッド１７には、複数、たとえば１０個の吸着ノズル１１のうち全部または選択的に下降可能なノズル部３１が設けられている。すなわち、ノズル部３１は、装着ヘッド１７にガイド部材（図示せず）を介して稼動部材３３が所定範囲で昇降自在に配置され、この稼動部材３３に１０本のガイド孔３３ａが上下方向に形成されている。そして各ガイド孔３３ａにそれぞれ昇降シャフト３４が所定範囲でスライド自在に支持され、これら昇降シャフト３４の下端部に、ノズルホルダー３５を介して電子部品Ｐを保持する吸着ノズル２１が下方に垂設されている。また各昇降シャフト３４の上端部には、抜止用の係止板３６が取り付けられ、各昇降シャフト３４の上方位置に、出力ロッド３７ｂを伸展して昇降シャフト３４を下方に押出し吸着ノズル２１を下降させるヘッド選択シリンダ３７がそれぞれ配置されている。３８は昇降シャフトを上方に付勢する拘束用コイルばねで、出力ロッド３７ｂに遊嵌されるとともに、ヘッド選択シリンダ３７のシリンダ本体３７ａと係止板３６との間に連結されている。
【０００６】
また装着ヘッド１７には、エア供給源（コンプレッサーなど）４１から駆動エアを供給するエア配管４２が配設され、このエア配管４２から各ヘッド選択シリンダ３８にそれぞれ接続されたエア分岐管４２ａにヘッド選択バルブ４３がそれぞれ介在され、ヘッド選択シリンダ３８の上部に配置されている。また、装着ヘッド１７の一側部には、稼動部材３３を昇降駆動するねじ式の下降規制駆動手段４４が設けられており、下降規制駆動手段４４は、装着ヘッド１７に上下方向に配置されたねじ軸４４ａの一端部に規制駆動モータ（規制駆動装置）４４ｂが連結されるとともに、ねじ軸４４ａに螺合された雌ねじ部材４４ｃが連結部材４４ｄを介して稼動部材３３に連結されている。
【０００７】
したがって、ノズル部３１において、図９（ａ）に示すように、指定のヘッド選択バルブ４３がオンされると、ヘッド選択シリンダ３７に駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢され昇降シャフト３４に荷重がかかる。
【０００８】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、規制ガイド駆動モータ４４ｂが作動されて稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がる。
【０００９】
この時、ヘッド選択バルブ４３がオフの場合は、ヘッド選択シリンダ３７が伸展されず、コイルばね３８によって昇降シャフト３３が上方位置に保持されることから、規制駆動モータ４４ｂにより稼動部材３３が下降されても、吸着ノズル２１が下がることはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
実装時に吸着ノズル２１が上下動作を行う場合は、電子部品の吸着工程（電子部品保持工程）、電子部品の部品認識工程、部品装着工程（以後、部品吸着工程、部品認識工程、部品装着工程という）であり、このうち、部品吸着工程および部品装着工程では、１個の吸着ノズル２１を下降させるにすぎないため、ヘッド選択シリンダ３７により昇降シャフト３３を介して稼動部材３３に負荷される荷重は小さい。しかし、部品認識工程では、電子部品Ｐを保持するすべての吸着ノズル２１を一度に下降させる必要があり、このような実装動作では、速いタクトにヘッド選択シリンダ３７の動作を追従させるために、大きい圧力の駆動エアを供給して一定の大きな荷重を付加している。
【００１１】
このため、１０本の吸着ノズル２１を同時に駆動する部品認識工程では、１０倍の荷重が昇降シャフト３４を介して稼動部材３３に負荷されることとなり、下降規制駆動手段４４に支持されていても、稼動部材３３が連結部材４４ｄを介して一点でのみ支持されていることから、図１０に示すように、稼動部材３３、昇降シャフト３４および吸着ノズル２１が僅かに（数１０μｍ程度）で傾き、この結果吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが傾くことがあった。
【００１２】
このような場合、図１１に示すように、部品認識装置１９，２０、たとえば電子部品Ｐのリード浮き、ＢＧＡのボール高さなどを検出することができる３Ｄセンサで電子部品Ｐを認識した場合、認識結果にΔＨの誤差が生じて正しい認識結果が得られないという問題があった。このため実装時に電子部品Ｐの正しい姿勢補正を行うことができず、装着精度が低下するという問題が生じる。
【００１３】
また認識装置校正工程で部品認識装置１９、２０の校正を行う場合も、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具を吸着させるため、同様に下降させた時に傾きを生じて部品認識装置１９、２０の正確な校正ができないという問題があった。
【００１４】
また、ヘッド選択シリンダ３７の付勢荷重を小さくして昇降シャフト３３を介して稼動部材３３に係る負荷を小さくすれば、ノズル部２１の傾いてしまう課題は避けることはできるが、ヘッド選択シリンダ３７の動作が下降規制駆動手段４４の動作に追従することができないため、タクトが下がり生産性が下がるという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決して、部品を正確に実装できて実装品質を向上させ、設備の生産性を向上させることができる部品実装装置における装着ヘッドの作動方法および部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【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に係わる部品実装装置における装着ヘッドの作動方法は、下降付勢手段により、部品を保持可能な保持具を有する複数の昇降シャフトのうち、下降する前記昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、下降規制駆動手段により前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行うに際し、前記工程に応じて前記下降付勢手段によるシャフトへの付勢荷重を切り換え、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくするものである。
【００１７】
上記構成によれば、複数の下降付勢手段により大きい負荷が稼動部材にかかる工程でのみ、各下降付勢手段による付勢荷重をそれぞれ減少させることで、大きい荷重が昇降シャフトから稼動部材にかかり保持具および部品が傾くのを防止することができ、精度良く実装することができる。さらに、保持工程および装着工程では、下降付勢手段により大きい荷重で目的とする１本の昇降シャフトの下降動作を迅速に行って部品の吸着と実装とを行うことにより、タクトを低下させることがない。また多くの昇降シャフトを下降させる部品認識工程において、各下降付勢手段による付勢荷重が小さいことから、保持具に保持された部品に傾きが生じることが無く、保持具に保持された部品を正確に認識できるので、実装精度が低下することがない。
【００２０】
また、本発明に係わる部品実装装置は、装着ヘッドに、複数の昇降シャフトを介してそれぞれ昇降自在に支持された複数の保持具と、前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を昇降駆動する下降規制駆動手段と、各昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢して吸着ノズルを下降可能な下降付勢手段とを具備し、前記下降付勢手段により、目的の昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、前記下降規制駆動手段により、稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行う実装装置であって、前記工程に応じて前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を切り換える付勢荷重切換手段と、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくする制御コントローラとを設け、前記下降付勢手段を、供給される流体圧が大きいと、昇降シャフトへの付勢荷重が大きくなり、供給される流体圧が小さいと、昇降シャフトへの付勢荷重が小さくなる流体圧シリンダにより構成するとともに、前記付勢荷重切換手段を、前記流体圧シリンダの駆動流体供給路に介在された荷重切換弁により構成し、前記制御コントローラが、前記部品保持工程および前記部品装着工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を大きくするとともに、前記部品認識工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を小さくするものである。
【００２１】
上記構成によれば、工程に応じて、複数の下降付勢手段により付勢荷重の大きい工程では、付勢荷重切換手段により、各下降付勢手段からそれぞれ昇降シャフトを介して負荷される付勢荷重を切り換えて軽減することができるので、付勢荷重により保持具に保持された部品の傾きが生じるのを未然に防止することができる。したがって、タクトを低下させることなく精度よく実装作業を行うことができる。さらに、１本ずつ昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程では、制御コントローラにより大きい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、規制駆動手段による稼動体の下降に追従させることができるので、タクトを下げることなく生産性が低下することがない。また部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程では、制御コントローラにより小さい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、小さい荷重で各昇降シャフトを付勢するので、昇降シャフトを介して稼動部材が傾くことがなく、部品を正確に認識することができ、精度良く実装作業を行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品実装装置の実施の形態について図１〜図４に基づいて説明する。なお、従来例で示した同一構成部品については、同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図１〜図３に示すように、エア供給源４１からヘッド選択シリンダ（下降付勢手段）３７に駆動エア（駆動流体）を供給するエア配管（駆動流体供給路）４２には、付勢荷重切換手段である荷重切換弁５１が介在され、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１が操作され、工程に応じて駆動エア圧が切り換えられる。この荷重切換弁５１は、実装作業時に、下降される昇降シャフト３４の本数に基づいて、部品吸着工程、部品認識工程、部品装着工程に応じて操作されるもので、１本ずつ昇降シャフト３４が下降される部品吸着工程と部品装着工程では、制御コントローラ５２により駆動エア圧が大となるように荷重切換弁５１が操作されて、下降規制駆動手段４４による稼動部材３３に昇降シャフト３４を迅速に追従させることができるので、タクトが低下することがない。また電子部品Ｐを吸着ノズル（保持具）２１に保持するすべての昇降シャフト３４が一度に下降される部品認識工程では、制御コントローラ５２により駆動エア圧が小さくなるように荷重切換弁５１が操作され、すべてのヘッド選択シリンダ３７が小さい荷重で伸展されて昇降シャフト３４が下降される。
【００２６】
次にこの装着ヘッド１７の動作を説明する。
まず部品吸着工程では、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が部品供給部１５のトレイ１６またはリール１４上の所定位置に移動され、吸着ノズル（保持具）により電子部品Ｐの吸着を行う。すなわち、指定の１つのヘッド選択バルブ４３がオンされると、駆動エア圧が大に設定された荷重切換弁５１からそのヘッド選択シリンダ３７に駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢され昇降シャフト３４に大きい荷重がかかる。そして、下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がる。そして吸着ノズル２１により所定の電子部品Ｐを保持する。前記ヘッド選択バルブ４３がオフされるとともに下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が上昇されて昇降シャフト３３を介して吸着ノズル２１が上昇される。これを繰り返して全部または大部分の吸着ノズル２１に電子部品Ｐが保持される。
【００２７】
ついで部品認識工程では、図４に示すように、まず部品認識装置（たとえば３Ｄセンサ）１９，２０により部品認識を行うかどうかチェックする（Ｓ−１）。そして、部品認識を行う場合には、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が３Ｄセンサ１９，２０上方の所定位置に移動されるとともに、制御コントローラ５２により駆動エアの圧力が小さくなるように荷重切換弁５１が操作される（Ｓ−２）。そして電子部品Ｐを保持するすべての吸着ノズル２１のヘッド選択バルブ４３がオンされる（Ｓ−３）と、各ヘッド選択シリンダ３７にそれぞれ圧力が小さい駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展方向に小さい荷重で付勢され、各昇降シャフト３４にそれぞれ小さい負荷がかかる（Ｓ−４）。しかし、ヘッド選択シリンダ３７の駆動エア圧が小さいため、荷重全体として小さく、従来のように吸着ノズル２１が傾くことはない。
【００２８】
この状態で、昇降規制駆動手段４４の規制ガイド駆動モータ４４ｂが作動されて稼動部材３３が下降される（Ｓ−５）と同時に、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて所定位置まで降下される（Ｓ−６）。
【００２９】
そして電子部品Ｐを保持した吸着ノズル２１が３Ｄセンサ１９，２０上をスキャンして電子部品が認識され（Ｓ−７）、３Ｄセンサ１９，２０により認識データが取得される（Ｓ−８）。さらに認識データにより電子部品Ｐが正常に保持されているかかどうかが判断され（Ｓ−９）、正常な場合には部品認識工程が完了される（Ｓ−１０）。部品の認識データにエラーが発見されると、その電子部品は廃棄され、再度新たな電子部品Ｐを吸着するリカバリー処理がおこなわれる（Ｓ−１１）。
【００３０】
正常な場合には、３Ｄセンサ１９，２０による部品認識が行われた後かどうかがチェックされ（Ｓ−１２）、３Ｄセンサ１９，２０による部品認識を行った後であれば、制御コントローラ５２により駆動エアの圧力が大きくなるように、（３Ｄセンサ１９，２０による部品認識を行う前の状態に戻るように）荷重切換弁５１が操作され（Ｓ−１３）、部品装着工程に移行する。
【００３１】
部品装着工程では、吸着ノズル（保持具）により電子部品Ｐを回路基板１１に装着実装する。すなわち、ＸＹロボット１８により装着ヘッド１７が回路基板１１上の所定位置に移動され、指定の１つのヘッド選択バルブ４３がオンされると、駆動エア圧が大に設定された荷重切換弁５１からそのヘッド選択シリンダ３７に大きい圧力の駆動エアが供給されて出力ロッド３７ｂが伸展付勢される。この時、昇降シャフト３４に大きい荷重がかかるが、１本だけであるため、可動部材３３が傾斜するようなことはない。そして、下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が下降されることによって、ヘッド選択シリンダ３７の出力ロッド３７ｂがコイルばね３８に抗して迅速に伸展され、昇降シャフト３３が押し下げられて吸着ノズル２１が下がり、吸着ノズル２１により電子部品Ｐが回路基板１１の所定位置に装着される。次いでヘッド選択バルブ４３がオフされるとともに下降規制駆動手段４４により稼動部材３３が上昇されて、昇降シャフト３３を介して吸着ノズル２１が上昇される。これを繰り返して各吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが回路基板１１に装着される。
【００３２】
また認識装置校正工程を行う場合にも、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具６１を吸着させ、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して小さいエア駆動圧をヘッド選択シリンダ３７に供給し、小さいエア駆動圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動して吸着ノズル２１を介して装置校正用治具６１を下降し、部品認識装置１９、２０により装置校正用治具６１を検出させる。これにより、吸着ノズル２１に保持された装置校正用治具６１が傾斜することもない。
【００３３】
上記実施の形態によれば、各工程において下降動作される昇降シャフト３４の本数により、ヘッド選択シリンダ３７により昇降シャフト３４から稼動部材３３に負荷される荷重を、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して切り換えるので、全部または多数の昇降シャフト３４を一度に下降する部品認識工程では、小さい駆動エア圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動することができ、稼動部材３３を介して吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐが傾斜することがない。したがって、部品認識装置（たとえば３Ｄセンサ）１９，２０により吸着ノズル２１に保持された電子部品Ｐを精度良く検出することができ、電子部品を精度良く実装することができ、タクトが低下されることもない。したがって、電子部品Ｐを正確に実装し実装品質を向上させることができ、設備の生産性向上が可能となる。
【００３４】
また同様に認識装置校正工程を行う場合でも、制御コントローラ５２により荷重切換弁５１を操作して小さい駆動エア圧でヘッド選択シリンダ３７を駆動し、１０本の吸着ノズル２１に装置校正用治具を吸着させるので、吸着ノズル２１に保持された装置校正用治具が傾くことがなく、部品認識装置１９，２０により精度良く装置校正用治具を検出することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、複数の下降付勢手段により大きい負荷が稼動部材にかかる工程でのみ、各下降付勢手段による付勢荷重をそれぞれ減少させることで、大きい荷重が昇降シャフトから稼動部材にかかり保持具および部品が傾くのを防止することができ、精度良く実装することができる。
【００３６】
また、保持工程および装着工程では、下降付勢手段により大きい荷重で目的とする１本の昇降シャフトの下降動作を迅速に行って部品の吸着と実装とを行うことにより、タクトを低下させることがない。また多くの昇降シャフトを下降させる部品認識工程において、各下降付勢手段による付勢荷重が小さいことから、保持具に保持された部品に傾きが生じることが無く、保持具に保持された部品を正確に認識できるので、実装精度が低下することがない。
【００３７】
また、工程に応じて、複数の下降付勢手段により付勢荷重の大きい工程では、付勢荷重切換手段により、各下降付勢手段からそれぞれ昇降シャフトを介して負荷される付勢荷重を切り換えて軽減することができるので、付勢荷重により保持具に保持された部品の傾きが生じるのを未然に防止することができる。したがって、タクトを低下させることなく精度よく実装作業を行うことができる。
【００３８】
また、１本ずつ昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程では、制御コントローラにより大きい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、規制駆動手段による稼動体の下降に追従させることができるので、タクトを下げることなく生産性が低下することがない。また部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程では、制御コントローラにより小さい流体圧を流体圧シリンダに供給するように荷重切換弁を操作し、小さい荷重で各昇降シャフトを付勢するので、昇降シャフトを介して稼動部材が傾くことがなく、部品を正確に認識することができ、精度良く実装作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品実装装置の実施の形態を示し、装着ヘッドの概略構成図である。
【図２】同装着ヘッドの部品装着工程および部品実装工程の動作を示す概略構成図である。
【図３】同装着ヘッドの部品認識工程および認識装置校正工程の動作を示す概略構成図である。
【図４】同装着ヘッドの部品認識工程の動作を示すフロー図である。
【図５】従来の実装装置の構成を示す概略平面図である。
【図６】従来の装着ヘッドの外観を示す概略斜視図である。
【図７】従来の実装時の回路基板を示す概略平面図である。
【図８】従来の装着ヘッドを示す概略構成図である。
【図９】（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来の装着ヘッドの装着ノズルの動作を示す部分拡大断面図である。
【図１０】従来の装着ヘッドの傾きを示す正面図である。
【図１１】図１０のＩ部拡大図である。
【符号の説明】
１０ 部品実装装置
１１ 回路基板
１２，１３ ステージ
１４ リール
１５ 部品供給部
１６ トレイ
１７ 装着ヘッド
１８ ＸＹロボット
１９，２０ 部品認識装置
２１ 吸着ノズル
３１ ノズル部
３３ 稼動部材
３４ 昇降シャフト
３５ ノズルホルダー
３７ ヘッド選択シリンダ（下降付勢手段）
３７ａ 出力ロッド
３８ コイルばね
４１ エア供給源
４２ エア配管
４３ ヘッド選択バルブ
４４ 下降規制駆動手段
５１ 荷重切換弁（付勢荷重切換手段）
５２ 制御コントローラ
Ｐ 電子部品
Claims (2)
- 下降付勢手段により、部品を保持可能な保持具を有する複数の昇降シャフトのうち、下降する前記昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、下降規制駆動手段により、前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行うに際し、
前記工程に応じて前記下降付勢手段によるシャフトへの付勢荷重を切り換え、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくする
ことを特徴とする実装装置における装着ヘッドの作動方法。 - 装着ヘッドに、複数の昇降シャフトを介してそれぞれ昇降自在に支持された複数の保持具と、前記昇降シャフトの下降を規制する稼動部材を昇降駆動する下降規制駆動手段と、各昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢して吸着ノズルを下降可能な下降付勢手段とを具備し、
前記下降付勢手段により、目的の昇降シャフトをそれぞれ下方に付勢し、前記下降規制駆動手段により、稼動部材を下降させて昇降シャフトを介して保持具を下降することにより、複数の工程で部品の実装を行う実装装置であって、
前記工程に応じて前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を切り換える付勢荷重切換手段と、１本の昇降シャフトを下降する部品保持工程および部品装着工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を大きくし、部品を保持したすべての昇降シャフトを下降する部品認識工程で、前記下降付勢手段による昇降シャフトへの付勢荷重を小さくする制御コントローラとを設け、
前記下降付勢手段を、供給される流体圧が大きいと、昇降シャフトへの付勢荷重が大きくなり、供給される流体圧が小さいと、昇降シャフトへの付勢荷重が小さくなる流体圧シリンダにより構成するとともに、前記付勢荷重切換手段を、前記流体圧シリンダの駆動流体供給路に介在された荷重切換弁により構成し、
前記制御コントローラが、前記部品保持工程および前記部品装着工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を大きくするとともに、前記部品認識工程で、前記荷重切換弁を操作して前記流体圧シリンダに供給する流体圧を小さくする
ことを特徴とする実装装置。
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