JP5154999B2

JP5154999B2 - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JP5154999B2
Application number: JP2008094180A
Authority: JP
Inventors: 祥橋爪; 学岡本; 良則狩野
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009246303A

Description

本発明は、プリント基板上に電子部品を装着するようにした電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品装着装置は、例えば特許文献1などに開示されている。この電子部品装着装置は昇降可能な装着ノズルを設け、真空バルブをオン、即ち、切り替えて前記装着ヘッドに設けられた装着ノズルより電子部品供給装置から電子部品（以下単に部品とも示す）を真空吸着して取り出し（以下単に吸着とも示す）、前記真空バルブをオフ、即ち、切り替えて前記電子部品を吸着保持している前記装着ノズルから空気を吹出してプリント基板上に装着する（以下単に装着とも示す）。前記電子部品装着装置において、前記装着ノズルの下降を検出する検出センサと、この検出センサが前記装着ノズルの下降を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブのオン／オフを切り替えるようにする制御装置を備えている（図１６、図１７参照）。図１６は部品吸着を示した図である。図1Aは吸着を始める時の各装置の位置関係を示したものである。図１６Bは位置検出センサが装着ノズルを検出し、バルブオン制御をする時の各装置の位置関係を示した図である。図１６Cは図１６Bから所定時間が経過し、バルブがオンされた時の各装置の位置関係を示した図である。図１６Dは装着ノズルに備えられた吸着ノズル内の圧力が吸着に必要な圧力に達したときの各装置の位置関係を示した図である。図１６Eは部品吸着が完了し、元の位置に戻り始めたときの各装置の位置関係を示した図である。図１０は部品装着を示した図である。図１７Aは装着を始める時の各装置の位置関係を示したものである。図１７Bは位置検出センサが装着ノズルを検出し、バルブオフ制御をする時の各装置の位置関係を示した図である。図１７Cは図１７Bから所定時間が経過し、バルブがオフされた時の各装置の位置関係を示した図である。図１７Dは吸着ノズル内の圧力が装着に必要な圧力に達したときの各装置の位置関係を示した図である。図１７Eは部品装着が完了し、元の位置に戻り始めたときの各装置の位置関係を示した図である。
特開２００７−１２３６６７号広報

しかし、前記装着ヘッドの下降を検出するセンサの位置は固定であり、図１８に示した部品吸着時あるいは装着時のタイミングチャートの図おいてｔ２で示される前記真空バルブのオン／オフを切り替える制御を所定時間経過後に行っているため、制御部で真空バルブのオン／オフ制御を指示する信号のタイミングのバラツキや、前記装着ヘッドの下降動作時間のバラツキがあるので、前記装着ヘッド下降動作完了時に目的の圧力（P２）に到達しない（P１）、あるいは前記装着ヘッド下降動作完了前に目的の圧力に到達してしまい、電子部品供給装置からの電子部品の取り出しやプリント基板上への電子部品の装着が良好にいかないという問題があった。図１０はバルブをオフ状態からオンしてから、即ち、切り換えてからの装着ノズル内の圧力変化を示した図である。図１３はバルブをオン状態からオフしてから、即ち、切り換えてからの装着ノズル内の圧力変化を示した図である。

そこで本発明は、電子部品を精度よく吸着または装着できる電子部品装着装置を提供することを目的とする。また、本発明は、真空バルブのオン／オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツキなく行える電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、プリント基板上に電子部品を装着するようにした昇降可能な装着ヘッドと、前記装着ヘッドの高さ位置を検出するための検出手段と、前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルと真空源との間に設けられたバルブと、前記吸着ノズルにより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出すように前記バルブを切り替える制御を行う制御装置とを備えた電子部品装着装置において、前記制御装置は記憶装置を有し、この記憶装置には前記電子部品を前記真空吸着する時の前記吸着ノズルの動作時間及び前記電子部品を前記真空吸着する時に必要な圧力が部品ごとに記載されているテーブルを有した前記電子部品の固有情報が格納され、前記記憶装置に格納された前記固有情報に基づいて前記検出手段が検出する高さ位置を変更する変更手段を設け、この変更手段は前記検出手段が検出する高さ位置を前記テーブルに基づいて変更し、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて前記バルブを切り替えることを特徴とする。

また、第２の発明は、プリント基板上に電子部品を装着するようにした昇降可能な装着ヘッドと、前記装着ヘッドの高さ位置を検出するための検出手段と、前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルと真空源及びエア供給源との間に設けられたバルブと、このバルブを切り替えて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出してプリント基板上に装着するように前記バルブを制御する制御装置とを備えた電子部品装着装置において、前記制御装置は記憶装置を有し、この記憶装置には前記電子部品を前記装着する時の前記吸着ノズルの動作時間及び前記電子部品を前記装着する時に必要な圧力が部品ごとに記載されているテーブルを有した前記電子部品の固有情報が格納され、前記記憶装置に格納された前記固有情報に基づいて前記検出手段が検出する高さ位置を変更する変更手段を設け、この変更手段は前記検出手段が検出する高さ位置を前記テーブルに基づいて変更し、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて前記バルブを切り替えることを特徴とする。

また、第３の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載の電子部品装着装置において、前記記憶装置は、前記真空源の個体特性情報を有し、前記変更手段は前記テーブルと前記個体特性情報に基づいて検出する位置を変更することを特徴とする。

本願発明によれば、電子部品を精度よく吸着または装着できる電子部品装着装置を提供することができる。

また、真空バルブのオン／オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツキなく行うこともできる。

以下、本発明による電子部品装着装置の一実施形態を添付の図面に基づいて説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図、図２は電子部品装着装置１の下部本体の正面図、図３は電子部品装着装置１の右側面図で、該装置１の基台２上のフィーダベース３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ上には種々の電子部品を夫々その部品取出し位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が不動の状態で着脱可能に複数並設固定されている。対向する部品供給ユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に順次搬送し、位置決め部５で位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８は装着装置１の左右部にそれぞれに設けられるＸ方向に長い前後一対のビームであり、各リニアモータ９の駆動により左右一対のガイド１０に沿って前記各ビーム８に固定されたスライダ１１が摺動して位置決め部５上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し位置上方を個別にＹ方向に移動する。前記リニアモータ９は、基台２に固定された上下一対の固定子９Ａと、前記ビーム８の両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ｂとから構成される。

各ビーム８にはその長手方向（Ｘ方向）にリニアモータ１４によりガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７が夫々設けられている。図３に示すように、前記リニアモータ１４はビーム８に固定された前後一対の固定子１４Ａと、各固定子１４Ａの間に位置して前記装着ヘッド体７に設けられた可動子１４Ｂとから構成される。

各装着ヘッド体７は１６本の各バネ１２により下方へ付勢されている吸着ノズル１５を有する装着ヘッド１６を備えている。そして、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６には基板認識カメラ１９が設けられ、位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像する。

以下、装着ヘッド１６の昇降装置及び装着ヘッド１６について、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。２０はガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７の基盤、２１はこの基盤２０に固定されたビーム側ベースである。また、２２は装着ヘッド１６の上部及び下部に固定された装着ヘッド側ベースであり、この装着ヘッド側ベース２２とビーム側ベース２１との間にヘッド昇降装置２３が設けられている。

ヘッド昇降装置２３は、装着ヘッド１６の昇降時に装着ヘッド１６を案内するガイド２４、ビーム側ベース２１に取り付けられたボールネジ２５、該ボールネジ２５を回転駆動し装着ヘッド１６を昇降させるヘッド昇降モータ２６、ボールネジ２５と螺合した昇降ナット２７、ヘッド昇降モータ２６が取り付られると共にボールネジ２５の上部を回転自在に支持する支持体２８などから構成され、昇降ナット２７はヘッド側ベースに２２に固定されている。このため、ヘッド昇降モータ２６の回転によるボールネジ２５の回転により、昇降ナット２７は昇降し、この結果、装着ヘッド１６がガイド２４に案内されて昇降する。

また、スリップリング３０は装着装置本体と装着ヘッド１６との間の通信及びノズル支持部の回転モータへの電力供給のために設けられている。また、３１は装着ヘッド１６下部に所定角度毎に所定間隔毎に周縁部に円周上に１６本配設された各吸着ノズル１５を上下動可能に支持するノズル支持体、３２は装着ヘッド１６下部の外筒体、３３は外筒体３２とノズル支持体３１との間に設けられた吸着ノズル１５のθ回転用のノズル回転モータである。このノズル回転モータ３３のロータ３４はノズル支持体３１の外周面に設けられ、外筒体３２に設けられたステータ３５の内側でノズル支持体３１と共にθ方向に回転可能に設けられる。

３７はヘッド支持体３１の中心から下方に突出して設けられた部品有無検出及び吸着姿勢（吸着状態）検出の検出手段、電子部品Ｄの下端の高さの検出手段及び吸着ノズル１５の存在の検出手段（有無検出手段、ノズル径の検出手段）としてのラインセンサユニットで、各装着ヘッド１６の略中央部に設けられた支持体３８下端に設けられ円筒状の発光ユニット取付体４１内上部にＬＥＤ等の発光素子４２を配設すると共にその下方にレンズ４３及びそのレンズ４３の下方に円錐状の反射面４４ａを有する反射体４４を配設して構成された発光ユニット４５と、前記外筒体３２底面に固定されて前記反射体４４を介する前記発光素子４２からの光を受光する複数の受光素子であるＣＣＤ素子を備えた受光ユニット４６とから構成される。

例えば、装着ヘッド１６に設けられ部品の吸着を行うと選択された吸着ノズル１５による電子部品Ｄの吸着動作が終了し、ノズル支持体３１が回転する度に、電子部品Ｄの下端面の高さ位置を各ＣＣＤ素子の受光状態より遮光から受光に変わる境界位置として検出することにより電子部品が図５に示すように正常に吸着されている場合と、吸着すべきでない面が吸着されて所謂立ち状態や斜め吸着状態の場合とが区別して検出される。即ち、吸着ノズル１５が下降して部品供給ユニット３から電子部品Ｄを吸着取出し、上昇した後にノズル回転モータ３３の駆動によりノズル支持体３１を回転させ、電子部品Ｄを吸着保持している吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に吸着ノズル１５が吸着している電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置するので、複数位置で電子部品Ｄの下端面の高さ位置を検出することにより、部品の有無検出、吸着姿勢の検出、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の厚さの検出等が可能となる。

また、吸着ノズル１５を旋回させて旋回中に吸着ノズル１５の有無検出もできる。尚、ノズル支持体３１が回転しながら移動するときに検出する構成にしたが、電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置したときに前記回転を停止させて検出するようにしてもよい。

そして、吸着ノズル１５が電子部品Ｄを吸着していない場合には、発光素子４２からの光のうち遮光されるべき光（吸着されている電子部品により）が受光ユニット４６に受光されることとなるので電子部品Ｄの「無し」を検出し、各ノズル軸６４の側方設けられた後述する真空バルブ入切用作動体であるソレノイドバルブ８２の動作により吸着ノズル１５に真空源４７に連通する流路を遮断し、真空源４７からの真空通路を断って真空吸着動作を停止してリークを防止し、また吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっているとか斜めに吸着されていると検出した場合には、当該吸着ノズル１５を回収箱７９上方に移動させて電子部品Ｄを落下させる。

次に、装着ヘッド１６に設けられたノズル昇降装置５０について説明する。５１はヘッド側ベース２２に取り付けられたノズル昇降用のノズル昇降モータ、５２はノズル昇降モータ５１の回転軸５１１が連結部材５９により連結されノズル昇降モータ５１により回転駆動されるボールネジ、５３はこのボールネジ５２に螺合してボールネジ５２の回転により昇降する昇降体、５５はヘッド側ベース２２に取り付けられ昇降体５３の昇降を案内するガイド、５６は昇降体５３の下端に回転自在に取り付けられたローラである。

更に、５７は装着ヘッド１６の中心軸６０が中心を貫通した第１筒体であり、この第１筒体５７に形成された環状の鍔部５８はローラ５６の上に位置し、第１筒体５７はローラ５６に支持されている。ここで、第１筒体５７は例えばボールスプラインから構成され、鍔部５８の上面にその下端が当接したバネ６１により下方に付勢される共に後述するプーリのθ回転と共にθ回転し、且つ昇降体５３の昇降に伴うローラ５６の昇降に伴い昇降する。６２は第１筒体５７の下部に固定され第１筒体５７と共にθ回転するノズル支持部材であり、このノズル支持部材６２の下端には円周方向に水平に伸びた昇降支持片６３が形成されている。そして、この昇降支持片６３は第１筒体５７の昇降に伴い昇降し、昇降支持片６３の下降により複数の吸着ノズル１５のうち所定の吸着ノズル１５が下降する。

即ち、それぞれの吸着ノズル１５から上方に延びた各ノズル軸６４の上端にはローラ６５が回転自在に取り付けられ、後述するノズル選択装置により選択された１本の吸着ノズル１５のノズル軸６４上端のローラ６５が昇降支持片６３の上面に乗っている状態で、第１筒体５７の下降に伴うノズル支持部材６２及び昇降支持片６３の下降により昇降する。即ち、昇降支持片６３及びローラ６５が、例えば昇降支持片６３Ａ及びローラ６５Ａにて示した位置まで下降した場合には、この下降に伴い、所定の吸着ノズル１５も下降する。更に、ノズル昇降モータ５１の回転量を制御して、昇降体５３下降時の停止高さを調整することにより、前記吸着ノズル１５を所定ストローク降下させることとなる。

また、６６はノズル支持部材６２の下に設けられたθ回転可能な第３筒体であり、この第３筒体６６の上部には下降前のノズル支持部材６２の昇降支持片６３と同じ高さ位置にほぼ円盤状の固定支持片６７が形成されている。固定支持片６７には、図７に示したように昇降支持片６３に対応して切欠き６８が形成され、上記下降するノズル１５を除いたノズル１５のノズル軸６４上端の各ローラ６５が固定支持片６７により支持されている。即ち、固定支持片６７には、円周方向にノズル１５の数分の１６等分した角度であるほぼ１８０°の位置に切欠き６８が形成され、この切欠き６８の箇所にノズル支持部材６２の昇降支持片６３が位置している。

７０は装着ヘッド１６に設けられたノズル選択装置であり、７１は下降ノズル選択用のノズル選択モータ、７２はノズル選択モータ７１の回転軸７３に固定された第１のプーリ、７４は中心軸６０に回動可能に支持された第２のプーリ、７５は第１のプーリ７２と第２のプーリ７４とに渡されたベルト、７６は中心軸６０の外側に位置し第２のプーリ７４の中心から下方に延びた筒状の回転体であり、バネ６１は第２のプーリ７４と第１筒体５７の鍔部５８との間に設けられている。

また、回転体７６下部の外周面外側には第１筒体５７が位置し、第１筒体５７のボールスプラインとしての作用により、第１筒体５７は第２のプーリ７４の回転に伴う回転体７６の回転と共に回転し、且つ昇降体５３が昇降したときにはその昇降に伴い回転体７６に沿い下降する。

即ち、電子部品Dの吸着及び装着に伴うノズル選択時には、ノズル選択モータ７１が回転すると、第１のプーリ７２ベルト７５及び第２のプーリ７４及び回転体７６を介して第１筒体５７が回転し、更に第１筒体５７と連結されたノズル支持部材６２が第３筒体６６と共に回転し、ノズル支持部材６２の昇降支持片６３が選択されたノズル１５から伸びたノズル軸６４の下に位置する。このような状態で、ノズル昇降モータ５１が回転し、吸着及び装着する電子部品の下端の高さに応じて昇降体５３が下降すると、それに伴い第１筒体５７及びノズル支持部材６２が下降し、昇降支持片６３の下降により選択されたノズル１５のみが電子部品の下端の高さに応じて所定ストローク下降する。

８０はエアー切替バルブ（以下、バルブという。）で、各ノズル１５より周方向外側の位置に各ノズル１５に対応して等角度間隔に設けられ、個別にエアーの吸引と吹き出しとの切替が可能である。このバルブ８０は上部に設けられたケース８１と、このケース８１内に上部が位置し、通電がＣＰＵ９０からの信号により制御されるソレノイドバルブ８２とから構成されている。ソレノイドバルブ８２はケース８１の内面に設けられた環状の電磁石８３と、この電磁石８３への通電、非通電によりケース８１内を昇降し、上部には電磁石８３に対応して円柱状の永久磁石８４が設けられた通路切替体８５などから構成されている。この通路切替体８５とケース８１下部の筒部８１Ａとの間には、上から下に順番にエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７、真空引き用通路８８とが形成されている。また、ノズル軸６４にはノズル１５の内部通路及びノズル連通通路８７と連通するノズル軸通路１００が形成され、通路切替体８５の昇降によりノズル連通通路８７を介してノズル通路１００と真空引き用通路８８或いはエアーブロー用通路８６との間の連通が切り替る。

即ち、ソレノイドバルブ８２の電磁石８３への通電により通路切替体８５が上昇しているときには、真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが連通し、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが遮断され、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７及び真空引き用通路８８を介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。また、電磁石８３が非通電になり、通路切替体８５が下降しているときには、真空源４７に連通した真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが遮断され、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが連通し、吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に吸着ノズル１５の内部通路にエアー供給源４８からの空気がエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７及びノズル軸通路１００を介して吹き込まれる。

４９Ａは一端がバルブ８０に連通する切替バルブで、他端が前記真空源４７に連通して吸着ノズル１５が吸引するかエアー供給源４８に連通して吸着ノズル１５が吹き出しするかを切り替えるバルブである。４９Ｂは一端がバルブ８０に連通すると共に他端がエアー供給源４８に連通する開閉バルブで、吸着ノズル１５により電子部品を装着する際に、バルブ８０がエアー吸引からエアー吹き出しに切り替る前に開いてエアー供給源４８からのエアーを吹き出し状態として、吸着ノズル１５が電子部品を吸着して下降し始めたときにバルブ８０がエアー吹き出しに切り替ったときにこの真空を破壊するためのバルブである。

図３に示すように、８９は部品認識カメラで、前記各装着ヘッド１６に対応してそれぞれ１個ずつ計４個基体２の取付板９９に設けられ、電子部品が吸着ノズル１５に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために複数の前記吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品Ｄを一括して撮像し、吸着ノズル１５に電子部品Ｄが吸着保持しているか否かも確認することができる。

図４は装置本体を制御する本体側制御部９０、前記装着ヘッドのバルブ８０および前記ノズルを昇降させる例えばサーボモータであるノズル昇降モータ５１を制御するヘッド側制御部９１のブロック図である。

電源供給部９２はドライバ９３に接続され、さらにノズル昇降モータ５１やバルブ８０に接続される。本体側制御部９０に設けられた本体制御装置９４はＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）９５を備え、そのＣＰＵ９５にはＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）９６とＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）９７が接続される。また、本体制御装置９４はドライバ９３と接続され、さらにノズル昇降モータ５１と接続される。エンコーダ９８はノズル昇降モータ５１に接続される。更に、ドライバ９３はバルブ制御装置１１０と接続される。

本体制御装置９４はＲＯＭ９６に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の部品吸着動作及び部品装着動作に係わる動作を統括制御する。また、ＲＯＭ９６には図９に表で示す部品情報テーブル及び真空源の固体特性を格納している。真空源の固体特性、即ち、バルブ８０の切替わり時の特性は、図１０（真空源側からエア供給源側への切替時の特性）と図１１（エア供給側から真空源側への切替時の特性）に示されたグラフに表され、例えばバルブ８０が変わるとグラフも変わる。バルブ制御装置１１０はＣＰＵ１０１を備え、ＣＰＵ１０１にはＲＯＭ１０２とＲＡＭ１０３が接続される。また、バルブ制御装置１１０はスリップリング１０４に接続され、バルブI／O１０５と接続され、さらに各バルブ８０、切替バルブ４９A及び開閉バルブ４９Bに接続される。バルブ制御装置１１０はＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに従い、バルブI／O１０５の制御を行い、バルブ８０、切替バルブ４９A及び開閉バルブ４９Bのオン／オフ或いは切替えを行う。

図９の部品情報テーブルは部品の種類、即ち、部品ＩＤごとに予め設定された「吸着時の吸着バルブ動作時間」、「装着時の装着バルブ動作時間」、「吸着に必要な圧力」及び「装着に必要な圧力」のデータを表したものであり、ＲＯＭ１０２に格納されている。ここで、吸着時の吸着バルブ動作時間はその部品を吸着するためにバルブ８０が下降して目的位置に達するまでに必要な時間、装着時の装着バルブ動作時間はその部品を装着するために装着ヘッドが下降して目的位置に達するまでに必要な時間、吸着に必要な圧力はその部品を装着バルブで吸着するために必要な圧力及び装着に必要な圧力はその部品を装着バルブが装着するのに必要な圧力である。本体制御装置はＲＡＭ１０３に格納された使用部品情報からＲＯＭ１０２に格納されている図９の部品情報テーブルと真空源の固体特性（例えば、バルブの特性）とを利用し、部品吸着時は部品吸着時の装着ノズル動作時間、吸着に必要な圧力及び真空源の固体特性より、部品装着時は装着時の装着ノズル動作時間、装着に必要な圧力及び真空源の固体特性よりノズル昇降モータ５１が指定位置に到達した事を知らせる信号を出すための指定位置を決定し、ドライバ９３に指定位置を通知する。指定位置の算出方法は、図１０または図１１に示されるグラフにおけるｐ２に示される圧力（表1に示される吸着もしくは装着に必要な圧力）に達するまでの時間を真空源の固体特性に基づいて算出する。

指定位置への到達が通知されたドライバ９３はノズル昇降モータ５１の指定位置への到達を知らせる信号をバルブ制御装置１１０に通知する。通知を受けたバルブ制御装置１１０はバルブI／O１０５を制御し、対象のバルブ８０の切替えを行う。

次に、以上のような構成により、以下電子部品装着装置１による電子部品Ｄの吸着及び装着の動作について詳細に説明する。先ず、作業管理者が電子部品装着装置１に設けられた図示しないモニタに表示されたタッチパネルスイッチの運転開始スイッチ部を押圧操作すると、ＣＰＵ９５は初めにノズル回転モータ３３を原点位置に復帰させ、プリント基板Ｐを上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬入し、位置決め機構により位置決め動作を開始する。

次に、ＣＰＵ９５は、ＲＡＭ９７に格納された装着データに従い、電子部品Ｄの吸着動作を実行する。即ち、ＲＡＭ９７にプリント基板Ｐの装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び配置番号等が指定された装着データ等に従い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１５が装着すべき該電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。

このとき、ＣＰＵ９５によりリニアモータ９及び１４が制御されて、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６の吸着ノズル１５が装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３の先頭の電子部品上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動する。

そして、既に所定の各供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、ＣＰＵ９０からインターフェース９４及び駆動回路９５を介して出力される信号に基づいて、ヘッド昇降モータ２６が回転し、装着ヘッド１６がガイド２４に沿い所定の高さまで下降する。次に、初めに電子部品を吸着する吸着ノズル（以下、「１番吸着ノズル」という）１５が吸着位置、即ち、図８に示す６時の吸着位置からずれている場合には、ＣＰＵ９０はその吸着ノズル１５を吸着位置まで移動させるための信号を出力してノズル回転モータ３３を回転駆動させ、装着ヘッド１６のノズル支持体３１を中心軸６０の回りをθ回転させる。

そして、ローラ６５が昇降支持片６３に乗った時点で、ＣＰＵ１０１はドライバ９３及びスリップリング１０４を介して信号をノズル昇降モータ５１へ出力する。すると、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を下降させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３及び昇降支持片６３は下降し、１番吸着ノズル１５は所定の高さ、即ち予め設定されていた供給ユニット３から電子部品を吸着するのに適した高さに向かい下降する。即ち、ノズル支持体３１のθ回転及び昇降支持片６３の下降により、１番吸着ノズル１５は旋回すると共に下降し、ローラ６５が昇降支持片６３の中央に到達し、１番吸着ノズル１５は吸着位置に到達すると共に、バルブ８０は真空源電子部品を吸着するのに適した高さまで下降し、１番吸着ノズル１５が電子部品を吸着して取出す。

以下、一番吸着ノズル１５により電子部品が吸着されるときのこの吸着ノズルに対応して設けられたバルブ８０の動作について、図１２及び図１３のフローチャートに基づいて説明する。

装着ヘッド１６が電子部品の吸着動作のために部品供給装置への移動を開始すると、まず、図１２に示したように目的位置設定動作がスタートする。そして、ＣＰＵ１０１が本体制御装置９４から吸着する部品情報（部品ＩＤ）を取得し、この部品ＩＤを用いてＲＯＭ１０２に格納されている図９の部品情報テーブルの装着時の装着ノズル動作時間、吸着時の吸着に必要な時間及び吸着に必要な圧力の情報を取得する。

ＣＰＵ１０１は得た情報に基づいて、各バルブ８０を切り替える目的位置を算出し、算出した目的位置をＲＡＭ１０３に書き込む。

そして、吸着ノズル１５が吸着対象の部品を供給する部品供給ユニットの上方に到達し、下降を開始すると、ＣＰＵ１０１は図１３に示した吸着制御をスタートする。

まず、ＣＰＵ１０１はエンコーダ９８の情報からノズル昇降モータ５１の位置を取得し、この位置が予め得られた目的位置に到達したか否か、即ち、吸着ノズル１５の下端位置が目的の高さに到達したか否かを監視する。ＣＰＵ１０１により監視しているノズル昇降モータ５１の位置が目的位置に到達し、吸着ノズル１５が目的の高さに到達すると、ＣＰＵ１０１はバルブ８０に切替信号を出力する。

この結果。バルブ８０において、ソレノイドバルブ８２の電磁石８３への通電により通路切替体８５が上昇し、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７及び真空引き用通路８８を介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。バルブ８０は１番吸着ノズル１５が電子部品を吸着して取出す。

このように、エンコーダ９８からの信号によってＣＰＵ１０１は吸着ノズル１５の位置を監視し、位置が部品情報テーブルの装着時の装着ノズル動作時間、吸着時の吸着に必要な時間及び吸着に必要な圧力などの情報に基づいてＣＰＵ１０１が求めた目的位置に達すると、バルブ８０を切り替えるので、図１５のタイミングチャートに図に示しように、吸着ノズル１５の下降動作の終了時には、ノズル圧力を最適な負圧に到達させることができ、吸着ノズル１５によって精度よく電子部品を吸着することができる。また、部品を吸着するときのバルブ８０の切り替え制御を遅れることなく、またバラツキなく行うこともできる。

そして、１番吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作が終了すると、ＣＰＵ９０は信号をノズル昇降モータ５１へ出力し、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を上昇させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３は所定に高さ、即ち、下降前の高さまで上昇する。

そして、装着ヘッド１６により電子部品を連鎖吸着できる場合には、１番吸着ノズルと同様に、上記のようにノズル支持体３１に設けられた１６本の吸着ノズル１５のうち、即ち２番吸着ノズルから１６番吸着ノズルのうち残りの選択された吸着ノズルについても同様に電子部品をマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）する。即ち、残りの各吸着ノズル１５に部品供給ユニット３から電子部品が供給され、ノズル回転モータ３３の回転によりノズル支持体３１は間欠的に回動し、ノズル支持体３１の停止時に各吸着ノズル１５は昇降し、電子部品を吸着保持する。

そして、各吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作に伴うラインセンサユニット３７による吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さの検出がなされる。即ち、ラインセンサユニット３７の受光ユニット４６は図８に示した吸着位置より例えば１１．２５ずれた位置に設けられ、ノズル支持体３１の時計方向への間欠的な回動に伴い電子部品を吸着した吸着ノズル１５が前記ラインセンサユニット３７の反射体４４と受光ユニット４６との間を定速度で通過し、前記ノズル支持体３１をノズル回転モータ３３により回転させながら所定時間毎に前記吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さを検出する。

以下同様に、各吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さをラインセンサユニット３７により検出し、ＲＡＭ９２に格納され、その後部品認識カメラ８９による電子部品の撮像及び認識処理装置９１の認識処理等の部品認識動作を行なうか、電子部品の姿勢異常が無かった場合に部品認識動作を行なって、プリント基板Ｐへの装着動作を行う。

即ち、ＣＰＵ９０は認識処理装置９１からの認識処理結果を加味して、位置決め部５で位置決めされているプリント基板Ｐ上の装着座標位置に吸着ノズル１５が移動するようにリニアモータ９及び１４を制御し、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動し、ノズル回転モータ３３、ヘッド昇降モータ２６及びノズル昇降モータ５１を制御して、プリント基板Ｐに電子部品を装着する。

この場合、ＣＰＵ９０は前述の電子部品Ｄの下端の高さに応じて前記ノズル昇降モータ５１を制御して吸着ノズル１５を下降させる。従って、プリント基板Ｐへ電子部品Ｄを装着する際の下降量が前記電子部品Ｄの下端の高さに応じて定まるので、適切な押込み量で電子部品Ｄが装着されることとなるので、電子部品Ｄが破損したりすることもなく、電子部品Ｄが装着できないこともなく、確実に装着されることとなる。

また、上述した部品吸着時と同様に、装着ヘッド１６が電子部品の装着動作のためにプリント基板の上方への移動を開始すると、図１４に示したように目的位置設定動作がスタートする。そして、ＣＰＵ１０１が本体制御装置９４から装着する部品情報（部品ＩＤ）を取得し、この部品ＩＤを用いてＲＯＭ１０２に格納されている図９の部品情報テーブルの装着時の装着ノズル動作時間、吸着時の吸着に必要な時間及び吸着に必要な圧力の情報を取得する。なお、目的位置設定動作は、上述したような、吸着ノズルが装着動作のためにプリント基板の上方への移動を開始したときに限定されるものではなく、例えば、生産するプリント基板の機種が変更されたとき、プリント基板の生産がスタートしたときなどでもよい。

そして、吸着ノズル１５が吸着対象の部品を装着するプリント基板の上方に到達し、下降を開始すると、ＣＰＵ１０１は図１４に示した装着制御をスタートする。

この結果。バルブ８０において、電磁石８３が非通電になり、通路切替体８５が下降し、真空源４７に連通した真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが遮断され、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが連通し、吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に吸着ノズル１５の内部通路にエアー供給源４８からの空気がエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７及びノズル軸通路１００を介して吹き込まれる。１番吸着ノズル１５が電子部品をプリント基板上に装着する。

このように、電子部品を装着するときにも、エンコーダ９８からの信号によってＣＰＵ１０１は吸着ノズル１５の位置を監視し、位置が部品情報テーブルの装着時の装着ノズル動作時間、吸着時の吸着に必要な時間及び吸着に必要な圧力などの情報に基づいてＣＰＵ１０１が求めた目的位置に達すると、バルブ８０を切り替えるので、吸着ノズル１５によって精度よく電子部品を装着することができる。また、部品を装着するときのバルブ８０の切り替え制御を遅れることなく、またバラツキなく行うこともできる。

なお、上記実施形態においては、ノズル昇降モータ５１の位置（ノズルの高さ位置）をエンコーダによって監視したが、その昇降によって吸着ノズルの高さが変化するヘッド昇降モータ２６の位置を例えばエンコーダによって監視し、予め求めた目的位置に到達したときには、バルブを切り替えるようにしてもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。電子部品装着装置の正面図である。電子部品装着装置の右側面図である。電子部品装着装置の制御ブロック図である。装着ヘッド体の縦断正面図である。装着ヘッド体の縦断側面図である。固定支持片及び昇降支持片を示す平面図である。装着ヘッドの下部の拡大縦断正面図である。部品ごとの吸着時のバルブ動作時間などを示す部品情報テーブルの図である。バルブオン時の圧力特性図である。バルブオフ時の圧力特性図である。目的位置設定のフローチャート図である。部品吸着時のフローチャート図である。部品装着時のフローチャート図である。バルブオン時のタイミングチャート図である。部品吸着時の動作説明図である。部品装着時の操作説明図である。従来のバルブオン時のタイミングチャート図である。

符号の説明

１部品装着装置
７装着ヘッド体
１５吸着ノズル
１６装着ヘッド
３１ノズル支持体
３３ノズル回転モータ
３７ラインセンサユニット
４２発光素子
４５発光ユニット
４６受光ユニット
５１ノズル昇降モータ
８０バルブ
９５ＣＰＵ
９４本体制御装置
９７ＲＡＭ
９８エンコーダ
１０１ＣＰＵ
１０２ＲＡＭ
１０３ＲＡＭ
１１０ヘッド制御装置

Claims

プリント基板上に電子部品を装着するようにした昇降可能な装着ヘッドと、前記装着ヘッドの高さ位置を検出するための検出手段と、前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルと真空源との間に設けられたバルブと、前記吸着ノズルにより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出すように前記バルブを切り替える制御を行う制御装置とを備えた電子部品装着装置において、前記制御装置は記憶装置を有し、この記憶装置には前記電子部品を前記真空吸着する時の前記吸着ノズルの動作時間及び前記電子部品を前記真空吸着する時に必要な圧力が部品ごとに記載されているテーブルを有した前記電子部品の固有情報が格納され、前記記憶装置に格納された前記固有情報に基づいて前記検出手段が検出する高さ位置を変更する変更手段を設け、この変更手段は前記検出手段が検出する高さ位置を前記テーブルに基づいて変更し、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて前記バルブを切り替えることを特徴とする電子部品装着装置。
プリント基板上に電子部品を装着するようにした昇降可能な装着ヘッドと、前記装着ヘッドの高さ位置を検出するための検出手段と、前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルと真空源及びエア供給源との間に設けられたバルブと、このバルブを切り替えて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出してプリント基板上に装着するように前記バルブを制御する制御装置とを備えた電子部品装着装置において、前記制御装置は記憶装置を有し、この記憶装置には前記電子部品を前記装着する時の前記吸着ノズルの動作時間及び前記電子部品を前記装着する時に必要な圧力が部品ごとに記載されているテーブルを有した前記電子部品の固有情報が格納され、前記記憶装置に格納された前記固有情報に基づいて前記検出手段が検出する高さ位置を変更する変更手段を設け、この変更手段は前記検出手段が検出する高さ位置を前記テーブルに基づいて変更し、前記制御装置は、前記検出手段の出力に基づいて前記バルブを切り替えることを特徴とする電子部品装着装置。
前記記憶装置は、前記真空源の個体特性情報を有し、前記変更手段は前記テーブルと前記個体特性情報に基づいて検出する位置を変更することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の電子部品装着装置。