JP4898641B2 - Parts transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置に関するものである。 The present invention relates to a component transfer apparatus for transferring a component from a component storage portion to a component mounting area.
電子部品などの部品をハンドリングする部品移載装置として、例えば表面実装機やICハンドラー等が従来から数多く提供されている。例えば表面実装機では、テープやトレイなどの部品収容部に収容された電子部品を吸着ノズルの下方端部で吸着し、その吸着ノズルを基板上面に設けられた部品搭載領域に向けて降下させることによって、電子部品が基板上面に着地されて基板の部品搭載領域に搭載される。また、ICハンドラーでは、トレイ(部品収容部)に収容された電子部品を吸着ノズルの下方端部で吸着し、その吸着ノズルを検査用ソケット内の部品搭載領域に向けて降下させることによって、電子部品が検査用ソケットに着地されて部品搭載領域に搭載される。さらに、表面実装機やICハンドラー等では、処理効率を高めるために、複数の吸着ノズルを同時に作動させている。 For example, many surface mounters and IC handlers have been provided as component transfer devices for handling components such as electronic components. For example, in a surface mounter, electronic components housed in a component housing part such as a tape or tray are sucked by the lower end of the suction nozzle, and the suction nozzle is lowered toward the component mounting area provided on the upper surface of the substrate. Thus, the electronic component is landed on the upper surface of the substrate and mounted on the component mounting area of the substrate. Further, in the IC handler, the electronic components housed in the tray (component housing portion) are sucked at the lower end portion of the suction nozzle, and the suction nozzle is lowered toward the component mounting area in the socket for inspection, so that the electronic handler The component is landed on the inspection socket and mounted in the component mounting area. Further, in surface mounters, IC handlers, etc., a plurality of suction nozzles are simultaneously operated in order to increase processing efficiency.
このように構成された部品移載装置では、部品移載を正常に行うためには、部品収容部に収容されている電子部品に向けて吸着ノズルを降下させて該吸着ノズルの下方端部で電子部品を確実に吸着保持する必要がある。また基板や検査用ソケットなどに対しても、部品収容部側と全く同様の考慮が必要である。つまり、基板や検査用ソケットに予め設定されている部品搭載領域に対して吸着ノズルを正確に降下させる必要がある。そこで、上下方向(高さ方向)における各吸着ノズルの高さ位置、電子部品を吸着保持する際の部品収容部の高さ位置、部品搭載領域に電子部品を搭載する際の部品搭載領域の高さ位置などの情報、つまり部品移載を正常に行うために必要な高さ位置情報を部品移載に先立って測定することが従来より行われている。例えば特許文献1では、高さ位置情報を次のようにして測定している。すなわち、真空吸引回路を介して吸着ノズルに負圧を与えながら当該吸着ノズルを計測テーブルや基板に向けて降下させていき、その真空吸引回路内を流れる空気流量に基づき吸着ノズルが計測テーブル等に当接することを判定して高さ位置情報を求めている。
ところで、上記のように構成された部品移載装置では、真空吸引回路内を流れる空気流量が予め固定された流量(特許文献1での吸着面当接流量f5)以下に減少することをもって高さ位置情報を求めているため、次のような問題があった。つまり、真空吸引回路に異物が吸い込まれると、当然のことながら真空吸引回路内を流れる空気流量が減少し、その詰まり具合によっては吸着ノズルの下方端部が計測テーブルや基板に当接していないにもかかわらず吸着面当接流量を下回ってしまうことがあった。その結果、高さ位置情報を常に正確に求めることが困難であるという問題が生じていた。特に、吸着ノズルを真空吸引しながら高さ位置情報を測定する場合には、吸着ノズルの下方端部から異物を吸い込み易く、上記問題が顕著となっている。 By the way, in the component transfer apparatus configured as described above, the flow rate of the air flowing in the vacuum suction circuit is reduced to a predetermined flow rate (attraction surface contact flow rate f5 in Patent Document 1) or less. Since the location information is requested, there are the following problems. In other words, when foreign matter is sucked into the vacuum suction circuit, the flow rate of air flowing through the vacuum suction circuit naturally decreases, and the lower end of the suction nozzle does not come into contact with the measurement table or substrate depending on the degree of clogging. Nevertheless, the suction surface contact flow rate may be lower. As a result, there has been a problem that it is difficult to always obtain the height position information accurately. In particular, when the height position information is measured while vacuum suctioning the suction nozzle, foreign matters are easily sucked from the lower end portion of the suction nozzle, and the above problem becomes remarkable.
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、部品移載を正常に行うために必要な高さ位置情報を常に正確に求めて部品移載を良好に行うことができる部品移載装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a component transfer device that can accurately obtain the height position information necessary for normally performing component transfer and perform component transfer well. The purpose is to do.
この発明は、部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置であって、上記目的を達成するため、下方端部で部品を真空吸着するノズルと、空気経路を介してノズルと接続されて空気経路を流通する空気の圧力を正圧および負圧に切り替える切替部と、空気経路での空気圧力または空気流量を検出する検出センサとを有するヘッドユニットと、部品収容部の上方位置と部品搭載領域の上方位置との間でヘッドユニットを移動させる駆動手段と、空気経路を介してノズルに正圧を供給した状態でノズルを降下させながら検出センサの検出結果を閾値と対比することにより、部品移載を正常に行うために必要な高さ位置情報を求める制御手段とを備え、閾値が可変であることを特徴としている。 The present invention relates to a component transfer apparatus for transferring a component from a component accommodating portion to a component mounting region, and in order to achieve the above object, a nozzle that vacuum-sucks the component at a lower end and a nozzle via an air path A head unit having a switching unit that switches the pressure of the air flowing through the air path to positive pressure and negative pressure, a detection sensor that detects the air pressure or the air flow rate in the air path, and above the component housing part The drive unit that moves the head unit between the position and the position above the component mounting area, and the detection result of the detection sensor is compared with the threshold value while the nozzle is lowered while positive pressure is supplied to the nozzle via the air path. Thus, the apparatus has a control means for obtaining height position information necessary for normal component transfer, and the threshold value is variable.
このように構成された発明では、空気経路を介してノズルに正圧を供給した状態でノズルが降下していき、そのノズル降下の間に検出センサの検出結果と閾値とが対比されて部品移載を正常に行うために必要な高さ位置情報が求められる。このため、高さ位置情報を求める処理や部品移載処理を繰り返している間に、例えばノズル内部や空気経路に異物が入り込むなどの原因により、空気経路内での定常的な空気の流通状態が変動し、閾値との対比では高さ位置情報を求めることが困難となることがあった。そこで、本発明では、閾値を可変とし、空気経路内での定常的な空気の流通状態が変動するのに応じて閾値を変更することができ、高さ位置情報が常に正確に求められる。 In the invention configured as described above, the nozzle descends in a state where positive pressure is supplied to the nozzle via the air path, and the detection result of the detection sensor and the threshold value are compared during the nozzle descending to transfer the component. Height position information necessary for normal loading is obtained. For this reason, while repeating the process for obtaining the height position information and the part transfer process, for example, a foreign matter enters the nozzle or the air path, and the steady air circulation state in the air path is In some cases, it is difficult to obtain height position information in comparison with a threshold value. Therefore, in the present invention, the threshold value can be made variable, and the threshold value can be changed in accordance with fluctuations in the steady air circulation state in the air path, and the height position information is always accurately obtained.
ここで、閾値を設定する具体例としては、制御手段が次のように閾値を設定してもよい。つまり、空気経路を介してノズルに正圧を供給させる前および流通中に検出センサにより検出される検出値(流通前検出値、流通中検出値)に基づき閾値を設定することができる。このように空気経路を介してノズルに正圧を供給する前に流通前検出値が検出されるため、ノズル内部や空気経路に異物が入り込んだとしても、流通前検出値はほぼ一定である。これに対し、流通中検出値は異物の入り込みに応じて変動する。しかも、流通前検出値と流通中検出値との相違量はノズル内部や空気経路の状態に対応したものとなる。したがって、これら流通前検出値および流通中検出値に基づき閾値を設定することにより、閾値はその設定時点でのノズル内部や空気経路の状態を反映した値となるため、高さ位置情報の精度を高めることが可能となる。 Here, as a specific example of setting the threshold, the control unit may set the threshold as follows. That is, the threshold value can be set based on the detection values (pre-distribution detection value, distribution detection value) detected by the detection sensor before the positive pressure is supplied to the nozzle via the air path and during the distribution. Since the detection value prior distribution before supplying positive pressure to the nozzle through the air path is detected as, even he foreign objects inside or air routes nozzle, pre-detection flow value is substantially constant . On the other hand, the detected value during distribution varies according to the entry of foreign matter. Moreover, the difference between the pre-distribution detection value and the in-distribution detection value corresponds to the state of the nozzle and the air path. Therefore, by setting a threshold value based on the pre-distribution detection value and the in-distribution detection value, the threshold value reflects the state of the inside of the nozzle and the air path at the time of setting. It becomes possible to raise.
このようにして閾値を設定する処理は高さ位置情報を求める前に行うのが望ましい。というのも、上記した閾値設定処理を行うことでノズル内部や空気経路の最新状態を反映した閾値が得られるためであり、この閾値に基づき高さ位置情報を求めることで高さ位置情報の精度をさらに高めることができるからである。また、高さ位置情報を求める毎あるいは高さ位置情報を求める処理を複数回行う毎に、流通前検出値と流通前検出値とに基づき閾値を求めて更新するように構成してもよい。これにより閾値が定期的に最新のものに更新されて高さ位置情報の精度をさらに高めることができる。 The process of setting the threshold value in this way is preferably performed before obtaining the height position information. This is because the threshold value reflecting the latest state of the inside of the nozzle and the air path is obtained by performing the threshold value setting process described above, and the accuracy of the height position information is obtained by obtaining the height position information based on this threshold value. It is because it can raise further. Alternatively, the threshold value may be obtained and updated based on the pre-distribution detection value and the pre-distribution detection value each time the height position information is obtained or each time the processing for obtaining the height position information is performed a plurality of times. Thereby, the threshold value is periodically updated to the latest one, and the accuracy of the height position information can be further increased.
上記した「部品移載を正常に行うために必要な高さ位置情報」としては、吸着ノズルの高さ位置、部品を吸着保持する際の部品収容部の高さ位置、部品搭載領域に部品を搭載する際の部品搭載領域の高さ位置などが含まれる。また、ヘッドユニットが複数のノズルを有している場合には、上下方向における複数のノズル間の相対的な位置ずれ量(ヘッドオフセット)を求めるのが望ましい。そこで、制御手段を次のように構成して相対位置ずれ量を求めてもよい。すなわち、複数のノズルの各々について、当該ノズルに対して切替部から空気経路を介して正圧を供給した状態で当該ノズルを予め設定されている基準面に向けて降下させながら検出センサの検出結果を閾値と対比することにより当該ノズルの高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として高精度に求めることができる。そして、複数の高さ位置に基づき上下方向における複数のノズル間の相対的な位置ずれ量を求めることができる。これにより、相対的な位置ずれ量を高精度に求めることができる。 The above-mentioned “height position information necessary for normal component transfer” includes the height position of the suction nozzle, the height position of the component housing part when holding the component by suction, and the component in the component mounting area. The height position of the component mounting area when mounting is included. Further, when the head unit has a plurality of nozzles, it is desirable to obtain a relative positional deviation amount (head offset) between the plurality of nozzles in the vertical direction. Therefore, the control unit may be configured as follows to obtain the relative positional deviation amount. That is, for each of the plurality of nozzles, the detection result of the detection sensor while lowering the nozzles toward a preset reference plane in a state where positive pressure is supplied to the nozzles from the switching unit via the air path. Can be obtained with high accuracy as the “height position information” of the present invention. Based on the plurality of height positions, the relative displacement amount between the plurality of nozzles in the vertical direction can be obtained. Thereby, the relative displacement amount can be obtained with high accuracy.
なお、検出センサの具体的な構成は特に限定されるものではないが、後の実施形態で詳述する理由から、空気経路での空気流量を検出する流量センサを検出センサとして用いるのが好適である。 The specific configuration of the detection sensor is not particularly limited, but for the reason described in detail in the following embodiment, it is preferable to use a flow sensor for detecting the air flow rate in the air path as the detection sensor. is there.
以上のように、本発明によれば、高さ位置情報を求めるために検出センサの検出結果と対比される、閾値が可変可能となっているため、空気経路内での定常的な空気の流通状態が変動するのに応じて閾値を変更することができ、高さ位置情報を常に正確に求めることができる。その結果、部品移載を良好に行うことができる。 As described above, according to the present invention, since the threshold value, which is compared with the detection result of the detection sensor in order to obtain the height position information, can be changed, steady air circulation in the air path. The threshold value can be changed according to the change of the state, and the height position information can always be obtained accurately. As a result, component transfer can be performed satisfactorily.
<第1実施形態>
図1は本発明にかかる部品移載装置の第1実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図2はヘッドユニットの正面図である。さらに、図3は図1に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、各図の方向関係を明確にするために、XYZ直角座標軸が示されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a surface mounter which is a first embodiment of a component transfer apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a front view of the head unit. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the surface mounter shown in FIG. In these drawings and the drawings to be described later, XYZ rectangular coordinate axes are shown in order to clarify the directional relationship between the drawings.
この表面実装機1では、基台11上に基板搬送機構2が配置されており、基板3を所定の搬送方向Xに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構2は、基台11上において基板3を図1の右側から左側へ搬送する一対のコンベア21、21を有している。これらのコンベア21、21は表面実装機1全体を制御する制御ユニット4の駆動制御部41により制御される。すなわち、コンベア21,21は駆動制御部41からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板3を所定の実装作業位置(同図に示す基板3の位置)で停止させる。そして、このように搬送されてきた基板3は図略の保持装置により固定保持される。この基板3に対して部品収容部5から供給される電子部品(図示省略)がヘッドユニット6に搭載された吸着ノズル61により移載される。また、基板3に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構2は駆動制御部41からの駆動指令に応じて基板3を搬出する。
In the
基板搬送機構2の両側には、上記した部品収容部5が配置されている。これらの部品収容部5は多数のテープフィーダ51を備えている。また、各テープフィーダ51には、電子部品を収納・保持したテープを巻回したリール(図示省略)が配置されており、電子部品を供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路(IC)、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ51がリールからテープをヘッドユニット6側に送り出すことによって該テープ内の電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット6の吸着ノズル61による電子部品のピックアップが可能となる。
On both sides of the
また、この実施形態では、基板搬送機構2の他に、本発明の「駆動手段」に相当するヘッド駆動機構7が設けられている。このヘッド駆動機構7はヘッドユニット6を基台11の所定範囲にわたりX軸方向及びY軸方向(X軸及びZ軸方向と直交する方向)に移動するための機構である。そして、ヘッドユニット6の移動により吸着ノズル61で吸着された電子部品が部品収容部5の上方位置から基板3の上方位置に搬送される。すなわち、ヘッド駆動機構7は、X軸方向に延びる実装用ヘッド支持部材71を有しており、この実装用ヘッド支持部材71はヘッドユニット6をX軸に沿って移動可能に支持している。また、実装用ヘッド支持部材71は、両端部がY軸方向の固定レール72に支持され、この固定レール72に沿ってY軸方向に移動可能になっている。さらに、ヘッド駆動機構7は、ヘッドユニット6をX軸方向に駆動する駆動源たるX軸サーボモータ73と、ヘッドユニット6をY軸方向に駆動する駆動源たるY軸サーボモータ74とを有している。モータ73はボールねじ75に連結されており、駆動制御部41からの動作指令に応じてモータ73が作動することでヘッドユニット6がボールねじ75を介してX軸方向に駆動される。一方、モータ74はボールねじ76に連結されており、駆動制御部41からの動作指令に応じてモータ74が作動することで実装用ヘッド支持部材71がボールねじ76を介してY軸方向へ駆動される。
In this embodiment, in addition to the
ヘッド駆動機構7によりヘッドユニット6は電子部品を吸着ノズル61により吸着保持したまま基板3に搬送するとともに、所定位置に移載する(部品移載動作)。より詳しく説明すると、ヘッドユニット6は次のように構成されている。このヘッドユニット6では、鉛直方向Zに延設された実装用ヘッド62が8本、X軸方向(基板搬送機構2による基板3の搬送方向)に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッド62のそれぞれの先端部には、吸着ノズル61が装着されている。すなわち、図2に示すように、各実装用ヘッド62はZ軸方向に伸びるヘッドシャフト63を備えている。ヘッドシャフト63の軸心部には、上方(Z軸方向)に延びる空気通路が形成されている。そして、ヘッドシャフト63の下方端部には、吸着ノズル61が接続されて空気通路と連通している。一方、上端部は開口しており、後で説明する真空切替バルブ機構を介して真空吸引源および正圧源に接続される。
The
また、ヘッドユニット6では、上記吸着ノズル61を上下方向Zに昇降させるZ軸サーボモータ64が設けられており、制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づきZ軸サーボモータ64が作動して吸着ノズル61を上下方向Zに移動させる。また、吸着ノズル61をR方向に回転させるR軸サーボモータ65が設けられており、制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づきR軸サーボモータ65が作動して吸着ノズル61をR方向に回転させる。したがって、上記のようにヘッド駆動機構7によってヘッドユニット6が部品収容部5に移動されるとともに、Z軸サーボモータ64およびR軸サーボモータ65を駆動することによって、部品収容部5から供給される電子部品に対して吸着ノズル61の先端部が適正な姿勢で当接する。
Further, the
図4は真空切替バルブ機構の概略構成を示す模式図である。この真空切替バルブ機構66は上記したようにヘッドシャフト63に設けられた空気経路67を介して吸着ノズル61に接続されている。この真空切替バルブ機構66は制御ユニット4のバルブ制御部42からの動作指令に基づき作動して各吸着ノズル61に対して負圧および正圧を選択的に供給する。すなわち、図4に示すように、真空切替バルブ機構66は表面実装機1を設置する工場で用意されている正圧発生装置を正圧源として用いて各吸着ノズル61に正圧を供給可能に構成されるとともに、図略の真空発生装置を真空吸引源として用いて各吸着ノズル61に負圧を供給可能に構成されている。また、真空切替バルブ機構66と各吸着ノズル61とを接続する空気経路67には流量センサ68が介挿されており、流量センサ68により流量検出を行い、その検出結果が入出力I/F部43を介して制御ユニット4に与えられる。そして、次に説明するように、制御ユニット4の主制御部44が流量センサ68の検出結果を閾値と対比して基板面の高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求める。以下、図5および図6を参照しつつ第1実施形態における高さ位置情報の取得について説明する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the vacuum switching valve mechanism. The vacuum switching
図5は第1実施形態での高さ位置情報の取得動作を示すフローチャートである。図6は図5の取得動作を模式的に示す図である。この第1実施形態では、制御ユニット4のメモリ(図示省略)に予め記憶されているプログラムにしたがって主制御部44が装置各部を制御して実装作業位置(図1に示す基板3の位置)に固定保持された基板3の表面(基板面、部品搭載領域)の高さ位置を高さ位置情報として求めている。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of acquiring height position information in the first embodiment. FIG. 6 is a diagram schematically showing the acquisition operation of FIG. In the first embodiment, the
この実施形態では、ヘッドユニット6に装備された複数の吸着ノズル61のうちの1本を測定用ノズルとし、当該測定用ノズル並びにこれに接続されるヘッドシャフト63および流量センサ68からなるヘッドが測定ヘッドMHとして選択される(ステップS101)。そして、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作指令にしたがって動作して測定ヘッドMHへの正圧供給および負圧供給のいずれをも停止して空気経路67を流れる空気の流量をゼロに設定する(図6(a))。この流量ゼロ時に流量センサ68から出力される値、つまり出力値Aが制御ユニット4のメモリに一時的に記憶される(ステップS102)。
In this embodiment, one of the plurality of
次に、同図(b)に示すように、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作指令にしたがって動作して測定ヘッドMHへの正圧供給を開始して吸着ノズル61から空気をブローする(ステップS103)。この空気ブロー中に流量センサ68から出力される値、つまり出力値Bが制御ユニット4に与えられ、メモリに一時的に記憶される(ステップS104)。こうして空気経路67に空気を流通させる前に流量センサ68により検出された出力値(流通前検出値)Aと、空気経路67に空気が流通している際に流量センサ68により検出された出力値(流通中検出値)Bとが求まると、主制御部44は流通前検出値Aと流通中検出値Bに基づき閾値TH(N)を求め、この閾値TH(N)をメモリに記憶する(ステップS105)。
Next, as shown in FIG. 5B, the vacuum switching
ここで、流通前検出値Aと流通中検出値Bを比較すると、次のようなことがわかる。すなわち、空気経路67に空気を流通させる前に流通前検出値Aが検出されるため、ノズル61の内部や空気経路67に異物が入り込んだとしても、流通前検出値Aはほぼ一定である。これに対し、流通中検出値Bは異物の入り込みに応じて減少する。しかも、流通前検出値Aと流通中検出値Bとの相違量はノズル内部や空気経路67の状態に対応したものとなる。そこで、この実施形態では、検出値A,Bの中間値、例えば上記相違量(=B−A)の半値、より好ましくは半値よりも小さく且つ流通前検出値Aよりも大きな値を閾値TH(N)として設定している。このようなステップS101〜S105の一連の処理(第1閾値設定処理)によって、その設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した最新の閾値TH(N)が得られる。なお、このとき、既にメモリに古いデータが残っている場合には、当該データを閾値TH(N)に書き換えて更新する。
Here, comparing the detection value A before distribution and the detection value B during distribution shows the following. That is, since the pre-flow detection value A is detected before air is circulated through the
こうして第1閾値設定処理が完了すると、吸着ノズル61から空気をブローさせたまま、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき作動して測定ヘッドMHが降下移動する(ステップS106)。この降下中においても、流量センサ68から検出値Cが出力されるが、図6(c)に示すように吸着ノズル61の下方端部が基板面3a、つまり部品を搭載する部品搭載領域に当接していない間、流量センサ68からの出力値Cは出力値Bとほぼ同程度であり、閾値TH(N)よりも大きい値となっている。
When the first threshold value setting process is completed in this way, the Z-
測定ヘッドMHの降下移動開始からの時間経過ととに、吸着ノズル61の下方端部が基板面3aに接近し、やがて基板面3aに当接する(同図(d))。すると、吸着ノズル61の開口部が基板面3aで塞がれて空気経路67を真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に向けて流れる空気の流量が大幅に減少し、流量センサ68からの出力値Dは大きく低下して閾値TH(N)に達する。この第1実施形態では、出力値Dが閾値TH(N)とほぼ一致するタイミング(ステップS107で「YES」)で吸着ノズル61のZ軸方向の座標を基板面3aの高さ位置として取得し、メモリに記憶する(ステップS108)。また、これに同時に、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき逆回転して測定ヘッドMHが上昇移動する(ステップS109)。これによって基板面3aに対して吸着ノズル61が過剰接触するのを効果的に防止することができる。
With the passage of time from the start of the descent movement of the measuring head MH, the lower end portion of the
測定ヘッドMHが基板面3aから十分に離れて元の位置に戻ると、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作停止指令にしたがって動作停止して測定ヘッドMHへの正圧供給を停止する(ステップS110)。
When the measuring head MH is sufficiently separated from the
以上のように、第1実施形態によれば、空気経路67内を空気が真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に流通した状態で測定ヘッドMHが基板面3aに向けて降下していき、そのヘッド降下の間に流量センサ68からの出力値と閾値TH(N)とを対比して基板面3aの高さ位置を求めている。しかも、その閾値TH(N)については、ノズル内部や空気経路内に異物が入り込んで定常的な空気の流通状態が変動したとしても、それに応じて閾値TH(N)を変更することができるように構成しているので、基板面3aの高さ位置を常に正確に求めることができる。また、この第1実施形態では、基板面3aの高さ位置を求める前に、第1閾値設定処理(ステップS102〜S105)を実行して閾値TH(N)を設定しているので、閾値TH(N)はその設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した値となるため、基板面3aの高さ位置を高精度に求めることができる。そして、この基板面3aの高さ位置に基づき部品移載を行っているので、当該部品移載を良好に行うことができる。
As described above, according to the first embodiment, the measurement head MH descends toward the
また、上記第1実施形態では、空気経路67での空気流量を流量センサ68で検出して基板面3aへの吸着ノズル61の当接を判定しているが、空気経路67での空気圧を圧力センサで検出して上記判定を行うように構成してもよい。ここで、圧力センサを用いる場合と、流量センサを用いる場合とで得失を考察すると、次のことがわかる。真空ポンプ等の負圧発生源を用いた場合、負圧が与えられる吸着ノズル61の本数が増減すると、それに応じて各ノズルでの真空圧が変動する。このため、圧力センサが圧力変動を検出した場合、その圧力変動が負圧供給されるノズル数の変動によるものか、ノズル高さ位置に起因するものかを正確に判別することが難しい。これに対し、本発明の「検出センサ」として流量センサを用いる場合には、正逆両方向の流れを検出することができるものがあるため、それを用いることで基板面3aの高さ位置を計測するための検出センサとしても、部品移載動作時の部品吸着確認用センサとしても兼用することができ、合理的である。
In the first embodiment, the air flow rate in the
なお、上記第1実施形態では、基板面3aの高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求めているが、部品を吸着保持する際の部品収容部5の高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求める場合も、上記第1実施形態をそのまま転用することができる。
In the first embodiment, the height position of the
<第2実施形態>
上記第1実施形態では、ヘッドユニットが複数の吸着ノズル61を有している。このような装置では、各吸着ノズル61の高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求めるとともに、上下方向(Z軸方向)における吸着ノズル61間の相対的な位置ずれ量、いわゆるヘッドオフセットを求めるのが望ましい。以下、ヘッドオフセットを求める実施形態について、図7を参照しつつ詳述する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the head unit has a plurality of
図7は本発明の第2実施形態における高さ位置情報の取得動作を示すフローチャートである。この実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、各吸着ノズル61について第1閾値設定処理および高さ位置の取得処理を行っている点と、ノズルの高さ位置に基づきヘッドオフセット値を算出している点であり、その他の構成は基本的に同一である。そこで、以下の説明では、相違点を中心に説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of acquiring height position information according to the second embodiment of the present invention. This embodiment differs greatly from the first embodiment in that the first threshold value setting process and the height position acquisition process are performed for each
この第2実施形態においても、制御ユニット4のメモリに予め記憶されているプログラムにしたがって主制御部44が装置各部を制御して各吸着ノズル61の高さ座標を求めている。まず、ステップS201で変数Nを初期値に設定する。そして、複数の吸着ノズル61のうちのN=1に対応する吸着ノズルと、当該ノズルに接続されるヘッドシャフト63および流量センサ68とからなるヘッドが、第1ヘッドとして予め設定された測定面、例えばコンベア21の測定箇所の上方に位置するように、ヘッド駆動機構7によりXY方向に移動されて第1ヘッドがノズル高さ位置を求める対象として選択される(ステップS202)。なお、この第2実施形態では、第1ヘッドを基準ヘッドとして設定し、この第1ヘッドのノズル高さ位置が基準高さ位置として求められる。また、第Nヘッドの選択と同時に、特定の測定箇所の上方位置にXY移動されるように構成しているので、いずれの吸着ノズルについても同一位置で後述するようにノズル高さが測定されて正確なヘッドオフセットの測定が可能となっている。
Also in the second embodiment, the
こうして第1ヘッドが選択されると、第1ヘッドについて、第1実施形態と同様に、第1閾値設定処理が実行された(ステップS203〜S206)後に、吸着ノズル61から空気をブローさせたまま、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき作動して基準ヘッドが降下移動する(ステップS207)。そして、基準ヘッドの降下移動開始から時間が経過すると、吸着ノズル61の下方端部が測定面(コンベア表面)に接近し、やがて測定面に当接する。すると、吸着ノズル61の開口部が測定面で塞がれて空気経路67を真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に向けて流れる空気の流量が大幅に減少し、流量センサ68からの出力値が閾値TH(N)とほぼ一致するタイミング(ステップS208で「YES」)で吸着ノズル61のZ軸方向の座標を当該吸着ノズル61の高さ位置として取得し、メモリに記憶する(ステップS209)。また、これに同時に、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき逆回転して基準ヘッドが上昇移動する(ステップS210)。これによってコンベア表面に対して吸着ノズル61が過剰接触するのを効果的に防止することができる。
When the first head is selected in this manner, air is blown from the
基準ヘッドがコンベア表面から十分に離れて元の位置に戻ると、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作停止指令にしたがって動作停止して第1(基準)ヘッドへの正圧供給を停止する(ステップS211)。
When the reference head is sufficiently separated from the conveyor surface and returns to the original position, the vacuum switching
次のステップS212では、全てのヘッドについて上記一連の処理が実行されて吸着ノズル61の高さ位置が求められたか否かを、主制御部44が判定する。そして、ステップS212で「NO」と判定されている間は、変数Nを1だけインクリメントし(ステップS213)、高さ位置の測定対象ヘッドを順番に切り替えながら各ヘッドについて吸着ノズル61の高さ位置が求められる。そして、全ヘッドについてノズル高さ位置が求められる(ステップS212で「YES」)と、メモリから各ヘッドのノズル高さ位置が読み出されて第1(基準)ヘッドに対するヘッドの相対的なノズル高さ位置、つまりヘッドオフセットが算出される(ステップS214)。なお、この実施形態では全てのヘッドについてノズル高さ位置を求めた後にヘッドオフセットを算出しているが、第2ヘッド以降の各ヘッドについてノズル高さ位置を求めた直後に第1ヘッドのノズル高さ位置に対する差異をヘッドオフセットとして求めてもよい。この点に関しては、後の第3実施形態においても同様である。
In the next step S212, the
以上のように、第2実施形態では、本発明の「高さ位置情報」として吸着ノズル61の高さ位置およびヘッドオフセットを求めているが、第1実施形態と同様に第1閾値設定処理により得られた閾値を基準としている。そのため、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
As described above, in the second embodiment, the height position of the
<第3実施形態>
ところで、上記第2実施形態では、吸着ノズル61から空気をブローしながら各吸着ノズル61の高さ位置を求めているが、吸着ノズル61に真空吸引力を与えながら各吸着ノズル61の高さ位置を求めてもよい。以下、図8を参照しつつ説明する。
<Third Embodiment>
In the second embodiment, the height position of each
図8は本発明の第3実施形態における高さ位置情報の取得動作を示すフローチャートである。この実施形態では、ステップS301で変数Nが初期値に設定され、ヘッド駆動機構7により第1ヘッドが、予め設定された測定面、例えばコンベア21の測定箇所の上方に位置するように、XY方向に移動されてノズル高さ位置を求める対象として選択される(ステップS302)。なお、この第3実施形態においても、第1ヘッドを基準ヘッドとして設定し、この第1ヘッドのノズル高さ位置が基準高さ位置として求められる。また、第Nヘッドの選択と同時に、特定の測定箇所の上方位置にXY移動されるように構成しているので、いずれの吸着ノズルについても同一位置で後述するようにノズル高さが測定されて正確なヘッドオフセットの測定が可能となっている。
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of acquiring height position information according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the variable N is set to an initial value in step S301, and the first head is positioned by the
そして、第2閾値設定処理が実行されて閾値TH(N)が求められる。すなわち、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作指令にしたがって動作して第1ヘッドへの正圧供給および負圧供給のいずれをも停止して空気経路67を流れる空気の流量をゼロに設定する。この流量ゼロ時に流量センサ68から出力される値Aが制御ユニット4のメモリに一時的に記憶される(ステップS303)。
Then, the second threshold setting process is executed to obtain the threshold TH (N). That is, the vacuum switching
次に、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作指令にしたがって動作して第1ヘッドへの負圧供給を開始して吸着ノズル61から空気を吸引して真空切替バルブ機構66への空気流を形成する(ステップS304)。この真空吸引中に流量センサ68から出力される値、つまり出力値Bが制御ユニット4に与えられ、メモリに一時的に記憶される(ステップS305)。こうして空気経路67に空気を流通させる前に流量センサ68により検出された出力値(流通前検出値)Aと、空気経路67に空気が流通している際に流量センサ68により検出された出力値(流通中検出値)Bとが求まると、主制御部44は流通前検出値Aと流通中検出値Bに基づき閾値TH(N)を求め、この閾値TH(N)をメモリに記憶する(ステップS306)。こうした一連の処理(第2閾値設定処理)によって、その設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した最新の閾値TH(N)が得られる。なお、このとき、既にメモリに古いデータが残っている場合には、当該データを閾値TH(N)に書き換えて更新する。
Next, the vacuum switching
第2閾値設定処理が完了した後、吸着ノズル61に真空吸引力を与えたまま、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき作動して基準ヘッドが降下移動する(ステップS307)。そして、基準ヘッドの降下移動開始から時間が経過すると、吸着ノズル61の下方端部が測定面(コンベア表面)に接近し、やがて測定面に当接する。すると、吸着ノズル61の開口部が測定面で塞がれて空気経路67を真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に向けて流れる空気の流量が大幅に減少し、流量センサ68からの出力値が閾値TH(N)とほぼ一致するタイミング(ステップS308で「YES」)で吸着ノズル61のZ軸方向の座標を当該吸着ノズル61の高さ位置として取得し、メモリに記憶する(ステップS309)。また、これに同時に、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき逆回転して基準ヘッドが上昇移動する(ステップS310)。これによってコンベア表面に対して吸着ノズル61が過剰接触するのを効果的に防止することができる。
After the second threshold value setting process is completed, the Z-
基準ヘッドがコンベア表面から十分に離れて元の位置に戻ると、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作停止指令にしたがって動作停止して第1(基準)ヘッドへの負圧供給を停止する(ステップS311)。
When the reference head is sufficiently separated from the conveyor surface and returns to the original position, the vacuum switching
次のステップS312では、全てのヘッドについて上記一連の処理が実行されて吸着ノズル61の高さ位置が求められたか否かを、主制御部44が判定する。そして、ステップS312で「NO」と判定されている間は、変数Nを1だけインクリメントし(ステップS313)、高さ位置の測定対象ヘッドを順番に切り替えながら各ヘッドについて吸着ノズル61の高さ位置が求められる。全ヘッドについてノズル高さ位置が求められる(ステップS312で「YES」)と、メモリから各ヘッドのノズル高さ位置が読み出されて第1(基準)ヘッドに対するヘッドの相対的なノズル高さ位置、つまりヘッドオフセットが算出される(ステップS314)。
In the next step S312, the
以上のように、第3実施形態においても、空気経路67内を空気が真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に流通した状態でヘッドがコンベア表面(測定面)に向けて降下していき、そのヘッド降下の間に流量センサ68からの出力値と閾値TH(N)とを対比して吸着ノズル61の高さ位置を求めている。しかも、その閾値TH(N)については、ノズル内部や空気経路内に異物が入り込んで定常的な空気の流通状態が変動したとしても、それに応じて閾値TH(N)を変更することができるように構成しているので、ノズル高さ位置を常に正確に求めることができる。また、この第3実施形態では、基板面3aの高さ位置を求める前に、第2閾値設定処理(ステップS303〜S306)を実行して閾値TH(N)を設定しているので、閾値TH(N)はその設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した値となるため、ノズル高さ位置およびヘッドオフセットを高精度に求めることができる。そして、ノズル高さ位置に基づき部品移載を行っているので、当該部品移載を良好に行うことができる。
As described above, also in the third embodiment, the head descends toward the conveyor surface (measurement surface) in a state where air flows from the vacuum switching
また、上記第3実施形態では、空気経路67での空気流量を流量センサ68で検出してコンベア表面(測定面)への吸着ノズル61の当接を判定しているが、空気経路67での空気圧を圧力センサで検出して上記判定を行うように構成してもよい。ここで、圧力センサを用いる場合と、流量センサを用いる場合とで得失を考察すると、次のことがわかる。
In the third embodiment, the air flow rate in the
図9はノズルの開放数と各ノズルの真空吸引力との関係を示すグラフである。表面実装機1では、生産管理者などが予め編集した搭載データに基づき部品実装を行うが、使用するノズル本数に応じて各ノズルに与えられる真空吸引力が変化する。すなわち、同図に示すように、使用するノズル数が増えるにしたがって各ノズルの真空吸引力が減少する。したがって、本発明の「検出センサ」として真空圧センサを用いると、次のような問題は発生することがある。全ノズル61が開放した状態、つまり部品を吸着していない状態で真空吸引力を供給すると、真空圧センサで検出される検出値は相当に低下する。そして、この状態から1つの吸着ノズル61のみが部品を吸着する(第1ケース)と、当該吸着ノズル61に接続された空気経路内の圧力が上昇し、センサ出力値が増大する。この圧力変化に基づき部品吸着を検出することができる。しかしながら、真空切替バルブ機構66により1つの吸着ノズル61のみに真空吸引力を与えるように切り替える(第2ケース)と、部品を吸着していないにもかかわらず、上記と同様の圧力変化が生じる。その結果、第1ケースと第2ケースを明確に区別することができず、誤吸着の原因となってしまう。これに対し、空気流量はノズル開放数の影響を受けにくいため、本実施形態では本発明の「検出センサ」として流量センサ68が用いられている。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of open nozzles and the vacuum suction force of each nozzle. In the
<第4実施形態>
上記第1実施形態では、吸着ノズル61から空気をブローしながら基板面3aの高さ位置を求めているが、第3実施形態と同様に吸着ノズル61に真空吸引力を与えながら基板面3aの高さ位置を求めてもよい。以下、図10を参照しつつ説明する。
<Fourth embodiment>
In the first embodiment, the height position of the
図10は本発明の第4実施形態における高さ位置情報の取得動作を示すフローチャートである。この実施形態では、ヘッドユニット6に装備された複数の吸着ノズル61のうちの1本を測定用ノズルとし、当該測定用ノズル並びにこれに接続されるヘッドシャフト63および流量センサ68からなるヘッドが測定ヘッドとして選択される(ステップS401)。そして、上記した第2閾値設定処理が実行される(ステップS402〜S405)。これによって、その設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した最新の閾値TH(N)が得られる。なお、このとき、既にメモリに古いデータが残っている場合には、当該データを閾値TH(N)に書き換えて更新する。
FIG. 10 is a flowchart showing an operation of acquiring height position information according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, one of the plurality of
第2閾値設定処理が完了した後、吸着ノズル61に真空吸引力を与えたまま、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき作動して測定用ヘッドが降下移動する(ステップS406)。そして、測定用ヘッドの降下移動開始から時間が経過すると、吸着ノズル61の下方端部が基板面3aに接近し、やがて基板面3aに当接する。すると、吸着ノズル61の開口部が測定面で塞がれて空気経路67を真空切替バルブ機構66から吸着ノズル61に向けて流れる空気の流量が大幅に減少し、流量センサ68からの出力値が閾値TH(N)とほぼ一致するタイミング(ステップS407で「YES」)で吸着ノズル61のZ軸方向の座標を基板面3aの高さ位置として取得し、メモリに記憶する(ステップS408)。また、これに同時に、Z軸サーボモータ64が制御ユニット4の駆動制御部41からの動作指令に基づき逆回転して測定用ヘッドが上昇移動する(ステップS409)。これによってコンベア表面に対して吸着ノズル61が過剰接触するのを効果的に防止することができる。
After the second threshold setting process is completed, the Z-
測定用ヘッドがコンベア表面から十分に離れて元の位置に戻ると、真空切替バルブ機構66がバルブ制御部42からの動作停止指令にしたがって動作停止して測定用ヘッドへの負圧供給を停止する(ステップS410)。
When the measuring head is sufficiently separated from the conveyor surface and returns to the original position, the vacuum switching
以上のように、第4実施形態においても、第1実施形態と同様に、閾値TH(N)を可変可能に構成しているので、ノズル内部や空気経路内に異物が入り込んで定常的な空気の流通状態が変動したとしても、それに応じて閾値TH(N)を変更することができる。そのため、基板面3aの高さ位置を常に正確に求めることができる。また、基板面3aの高さ位置を求める前に、第2閾値設定処理(ステップS402〜S405)を実行して閾値TH(N)を設定しているので、閾値TH(N)はその設定時点でのノズル内部や空気経路67の状態を反映した値となるため、基板面3aの高さ位置を高精度に求めることができる。そして、この基板面3aの高さ位置に基づき部品移載を行っているので、当該部品移載を良好に行うことができる。
As described above, in the fourth embodiment as well, as in the first embodiment, the threshold value TH (N) is configured to be variable. Even if the distribution state of the fluctuates, the threshold value TH (N) can be changed accordingly. Therefore, the height position of the
上記第4実施形態では、基板面3aの高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求めているが、部品を吸着保持する際の部品収容部5の高さ位置を本発明の「高さ位置情報」として求める場合も、上記第4実施形態をそのまま転用することができる。
In the fourth embodiment, the height position of the
<その他>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、ヘッドオフセット値を求めるためのノズル高さ位置、基板面3aの高さ位置や部品収容部5の高さ位置などの「高さ位置情報」を求める前に閾値設定処理を行っているが、その実行頻度は任意である。例えば、高さ位置情報を求める毎あるいは高さ位置情報を求める処理を複数回行う毎に、閾値設定処理を実行してもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described one without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the threshold value setting process is performed before obtaining “height position information” such as the nozzle height position for obtaining the head offset value, the height position of the
また、上記実施形態では、部品移載装置として機能する表面実装機1に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ICハンドラー等の部品移載装置に対しても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the
1…表面実装機(部品移載装置)
3a…基板面(部品搭載領域)
4…制御ユニット(制御手段)
5…部品収容部
6…ヘッドユニット
7…ヘッド駆動機構(駆動手段)
44…主制御部(制御手段)
61…吸着ノズル
66…真空切替バルブ機構(切替部)
67…空気経路
68…流量センサ(検出センサ)
1 ... Surface mounter (component transfer device)
3a: Board surface (component mounting area)
4. Control unit (control means)
5...
44 ... Main control section (control means)
61 ...
67 ...
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