JP4818746B2

JP4818746B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP4818746B2
Application number: JP2006038733A
Authority: JP
Inventors: 祐樹恒川
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: JP2007220836A

Description

本発明は、吸着ノズルで電子部品を吸着し、その吸着された電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置に関する。

電子部品実装装置では、部品搭載ヘッドユニットの先端に吸着ノズルが装着され、指定された押し込み量で電子部品（以下、単に部品という）の吸着あるいは搭載が行われている。このとき、吸着ノズルは指定された押し込み量により生じる荷重をノズルの摺動部で吸収することにより部品に異常な荷重を与えないような制御が行われている。また、ヘッドユニットに装着する吸着ノズルは、種々の種類のものがノズル交換機のノズル保持部に保持されており、複数同一形状のものであれば、生産状況により生産タクトが最短となるような吸着ノズルを装着して部品搭載が行われている。また、部品の種類に応じて吸着ノズルを交換することも行われている。

このような電子部品実装装置において、従来から、吸着ノズルを押し込んだときの吸着ノズルに掛かる荷重を測定し、不良吸着ノズルによる吸着不良を防止することが行われている（特許文献１）。
特開２００５―２５２１１８号公報

しかしながら、従来の装置では、吸着ノズルの詰まり具合をチェックするだけで、吸着ノズルの摺動状態は確認されておらず、吸着ノズルの摺動部に詰まりやメカ的な引っかかりが発生しても、摺動チェックを行っていないため押し込み時の荷重を吸収することができずに、部品に異常な荷重を与え破損させてしまう問題があった。

また、単に、吸着ノズルの摺動状態をチェックするだけではなく、吸着ノズルの不良あるいは異常と判断された場合に、どこに原因があるかなどを追求できることが望ましい。

したがって、本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、吸着ノズルの摺動状態を多角的に検査でき、吸着ノズルの不良ないし異常を早期に見つけることが可能な電子部品実装装置を提供することを課題とする。

この課題を解決する本発明は、
部品吸着時あるいは搭載時に作用する押し込み荷重を摺動部で吸収する吸着ノズルを備えた電子部品実装装置であって、
前記吸着ノズルを押し込んだとき該吸着ノズルに掛かる荷重を測定する荷重測定装置と、
前記吸着ノズルの押し込み量と発生荷重の関係をグラフで表示可能な表示装置とを備え、
前記吸着ノズルの押し込み量を順次変化させて、それぞれの押し込み量での荷重を測定し、取得した測定データを、前回の測定データとそれまでの測定データの平均値と共に前記表示装置にグラフで表示することにより、時系列での摺動状態変化を表示することを特徴とする。

本発明によれば、吸着ノズルを押し込んだとき吸着ノズルに掛かる荷重を、押し込み量を変化させて測定し、取得した測定データを、前回の測定データとそれまでの測定データの平均値と共にグラフで表示するようにしているので、吸着ノズルの摺動状態を視覚的に、また多角的に、且つ時系列で把握することができ、メインテナンス時期を的確に知ることができるとともに、ノズルの摺動不良を早期に発見でき、ノズル不良による異常荷重で部品が破損してしまうのを防止することができる。

以下、添付図を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１に示す電子部品実装装置１は、回路基板１０を搬送する搬送路１５と、装置１の前部（図示の下側）に配設され、回路基板１０に実装される部品を供給する部品供給部１４と、これらの上方に配設されたＸ軸移動機構１１とＹ軸移動機構１２を備えている。

Ｘ軸移動機構１１は、部品を吸着する吸着ノズルを備えたヘッドユニット１３をＸ軸方向に移動させ、またＹ軸移動機構１２は、Ｘ軸移動機構１１並びにヘッドユニット１３をＹ軸方向に移動させる。

ヘッドユニット１３は、図２に示したように、先端にエアを吸引するための吸着孔を設けた吸着ノズル２０と、この吸着ノズル２０を着脱自在に装着するノズルシャフト２１と、このノズルシャフトをシャフト軸（θ軸）を中心に回転させるθ軸モータ２２と、ノズルシャフト２１をＺ軸方向（垂直方向）に上下させ、昇降動作を行うためのＺ軸モータ２３を有する。吸着ノズル２０、ノズルシャフト２１、θ軸モータ２２、Ｚ軸モータ２３は、それぞれ複数個（図示例では４個）Ｘ軸方向に並ぶようにヘッドプレート２４に取り付けられており、各θ軸モータ２２並びにＺ軸モータ２３を独立して駆動することにより、複数の部品を吸着並びに搭載できるようになっている。

吸着ノズル２０は、図３に示したように、本体部２０ａに対してばね付勢され上下方向に摺動する摺動部２０ｂを有し、摺動部２０ｂの先端にはスライダ２０ｃが取り付けられる。部品吸着時は、吸着ノズル２０が下方に移動し部品供給部１４から供給される部品３０に押し当てられる。このとき、摺動部２０ｂはばね付勢力に抗して上方に移動し、押圧時吸着ノズルにかかる荷重を吸収する。吸着ノズルは、続いてスライダ２０ｃ内に発生する負圧により部品３０を吸着する。

また、電子部品実装装置１には、部品を吸着するに適した吸着ノズルを装着できるように、ノズル交換機（ＡＴＣ）１７が配置される。ノズル交換機１７は、図４に示したように、複数の吸着ノズルをノズル保持部１７ａに保持しており、ヘッドユニット１３がこのノズル交換機１７上に移動して、ノズルシャフト２１に装着された吸着ノズルが適する吸着ノズル２０と交換される。

また、このノズル交換機１７に隣接する位置に、ロードセルなどで構成される荷重測定装置２５が配置され、後述するように、吸着ノズル２０が荷重測定装置２５へ押し当てられ、吸着ノズル２０にかかる荷重が測定される。

また、図１の部品供給部１４の側部には、吸着ノズル２０に吸着された部品３０を下方から撮像する部品認識カメラ１６が配置され、装置の前面上部には、装置の動作状態などを表示する表示装置（モニタ）１８が設けられる。

また、装置１には、装置全体の制御と、画像処理などを行うＣＰＵなどを備えた制御部１９が設けられる。

制御部１９を中心としたブロック図が図５に図示されており、制御部１９は、記憶手段２６に格納された搭載プログラムを読み出し、Ｘ軸移動機構１１、Ｙ軸移動機構１２、Ｚ軸モータ２３、θ軸モータ２２などの駆動手段２７を制御して部品搭載を実行する。このとき、表示装置１８には、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ１６で撮像した部品の画像などが表示される。また、装置１には、キーボード、操作パネルなどの入力手段２８が設けられる。

部品搭載にあたっては、ヘッドユニット１３は、部品供給部１４に移動して吸着ノズル２０により部品３０を吸着し、部品認識カメラ１６上に移動する。吸着ノズルにより吸着された部品３０はカメラ１６で撮像され、その画像が画像処理され、部品の吸着中心に対する部品中心の位置ずれと吸着角度のずれが検出される。制御部１９は、各ずれ量に基づいて部品の搭載座標を補正し、基板１０上の正しい搭載位置に部品３０を搭載する。

このような部品搭載に際して、吸着ノズル２０の摺動部２０ｂに詰まりや機械的な引っかかりが発生すると、正常な部品吸着、部品搭載が保障されないので、本発明では、吸着ノズルを交換したとき、あるいは定期的に吸着ノズルの摺動状態を検査する。この検査は、多角的に行われ、そのために、吸着ノズルを特定するノズル番号、吸着ノズルのノズル保持部１７ａでの格納位置を示すノズル格納番号、押し込み量ごとの荷重測定値、その理論値、平均値、警告しきい値、エラーしきい値などが記憶手段２６に格納される。

吸着ノズルの摺動状態をチェックする流れが図６に示されており、ステップＳ１で摺動検査が行われる。この検査では、ヘッドユニット１３が荷重測定装置２５上へ案内され、Ｚ軸モータ２３を駆動することにより吸着ノズル２０が荷重測定装置２５へ下降し、そこに押圧される。吸着ノズル２０の下降量がＺ軸モータ２３に取り付けられたエンコーダ２９（図５）により測定され、それが吸着ノズルへの押し込み量として検出される。吸着ノズルの押し込みは、図７に示したように、吸着ノズル２０の先端が荷重測定装置２５の面にちょうど接触するまで下降した位置を０ｍｍとして１ｍｍから２０ｍｍまで１ｍｍごとに吸着ノズルを下降させることにより行われる。荷重測定装置２５は、各押し込み量ごとに、吸着ノズル２０の摺動部２０ｂのばね付勢力を測定し、それを吸着ノズルにかかる荷重として検出する。

ステップＳ２で、検査されている吸着ノズルのノズル格納番号が、前回測定したときのノズル格納番号と同じかどうかが判断され、同じである場合には、同じ吸着ノズルに対する検査であるので、前回までのデータの平均値をクリアして（ステップＳ３）、測定した荷重値を記憶手段２６に保存し（ステップＳ５）、また、同じでないときは、その吸着ノズルに対する初めての検査であるので、入力手段２８の操作ボタン２８ａ（図５）を操作して（ステップＳ４）、荷重測定値を記憶手段２６に保存する。

続いて、ステップＳ１で測定された荷重測定値は、前回のデータと平均され、その平均値データが同様に記憶手段２６に保存される（ステップＳ６）。

次に、記憶手段２６に保存されているデータが表示装置１８に表示される。このとき、項目選択ボタン２８ｂで表示項目を選択し（ステップＳ７）、その選択された項目のデータを表示する（ステップＳ８）。

例えば、ステップＳ１で取得した荷重測定値を表示する場合には、図７に示したように、横軸に押し込み量、縦軸に荷重測定値を表示する（黒丸）。このとき、図７に示したように、荷重測定値の理論値（設計値）、吸着ノズルの不良を警告する警告しきい値（警告上限しきい値、警告下限しきい値）、エラーとするエラーしきい値（エラー上限しきい値、エラー下限しきい値）も表示するようにする。

また、図８に示したように、取得したデータを、前回の測定データとそれまでの測定データの平均値とともに表示し、時系列での摺動状態変化を表示する。例えば、設計値と比較するなどして吸着ノズルの摺動状態の傾向を把握することも可能となる。

表示は、終了ボタン２８ｃを操作することにより終了する（ステップＳ９）。

なお、設計値、警告しきい値、エラーしきい値、前回データ、平均値などは表示項目として選択できるようにし、項目選択ボタン２８ｂにより選択されたときのみ表示されるようにしてもよい。

また、警告しきい値、エラーしきい値、平均値などを表示する場合、各しきい値、平均値と取得データとを色を変えて表示するようにしてもよく、また、取得データのうち、警告上限しきい値と下限しきい値で定まる範囲外のデータ部分、あるいは、エラー上限しきい値と下限しきい値で定まる範囲外のデータ部分を、警告用の表示色、エラー用の表示色で表示するようにしてもよい。これにより、視覚的なノズル摺動状態の把握、摺動不良部の特定が可能となる。

本発明の電子部品実装装置の概観を示す斜視図である。ヘッドユニットの詳細な構成を示す斜視図である。吸着ノズルの概観を示す正面図である。ノズル交換機のノズル保持部の構成を示す斜視図である。制御系の構成を示すブロック図である。吸着ノズルの摺動状態を検査し、その結果を表示する流れを示したフローチャートである。取得したデータの表示例を示すグラフ図である。取得したデータの他の表示例を示すグラフ図である。

符号の説明

１３ヘッドユニット
１７ノズル交換機
１８モニタ
１９制御部
２０吸着ノズル

Claims

部品吸着時あるいは搭載時に作用する押し込み荷重を摺動部で吸収する吸着ノズルを備えた電子部品実装装置であって、
前記吸着ノズルを押し込んだとき該吸着ノズルに掛かる荷重を測定する荷重測定装置と、
前記吸着ノズルの押し込み量と発生荷重の関係をグラフで表示可能な表示装置とを備え、
前記吸着ノズルの押し込み量を順次変化させて、それぞれの押し込み量での荷重を測定し、取得した測定データを、前回の測定データとそれまでの測定データの平均値と共に前記表示装置にグラフで表示することにより、時系列での摺動状態変化を表示することを特徴とする電子部品実装装置。
前記各押し込み量での荷重測定値を、その理論値、警告しきい値、あるいはエラーしきい値とともに表示することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。