JPH08288691A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 供給部上の電子部品の吸着率の向上，ＸＹテ
ーブル上の電子部品の装着後の位置ずれ防止，電子部品
の破損を防止するとともに生産性の向上を図る。 【構成】 電子部品を吸着するノズルが電子部品と接触
する際の当該ノズルにかかる圧力をロードセル11によっ
て検知し、検知された圧力値に基づいて、メインコント
ローラ14は、ＡＣサーボモータ17を制御し、ノズルの下
降を制御することによりノズルの前記圧力を制御して、
電子部品の吸着，装着時に電子部品に過剰の圧力を加え
ないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を基板上に実
装する電子部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は電子部品実装装置の要部を透視し
た拡大斜視図であり、ＸＹロボット１により位置決めさ
れ、ノズル２を備えたヘッド部３は、部品供給カセット
４から装着する電子部品５を吸着し、電子部品５を、ヘ
ッド部３の移動により装着位置まで搬送し、ＸＹテーブ
ル６に固定された基板７上の所定の位置に装着してい
く。

【０００３】前記ノズル２における吸着，装着時のヘッ
ド部３の下降ストロークはコントローラ８に予め設定さ
れている。しかし、電子部品５の厚み，部品供給カセッ
ト４の供給高さ，基板７の厚み等にばらつきがあるた
め、吸着高さ，装着高さのオフセット値をテーチィング
動作と目視確認とにより決定し、オフセット値を操作盤
９により入力可能とし、コントローラ８に出力してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記電子部品実装装置
においては、吸着高さ，装着高さが目視確認により決定
されており、精度のよい設定ができない。吸着高さ，装
着高さは部品ごとに固定された値であるが、その値は部
品高さのばらつき，基板面のそり等のばらつきにより、
吸着高さにばらつきが生じるため吸着率が低下してしま
う。また、基板面への装着時には、基板面のそり等によ
って装着高さにばらつきが生じ、装着後の部品精度が悪
くなるという問題があった。さらに前記ばらつきの発生
により、電子部品にストレスを発生させ、電子部品にダ
メージを与える原因にもなる。

【０００５】また、部品の厚みが異なる部品をセットし
てしまっても、目視確認ではそれに気づかずに装着動作
を行ってしまうおそれがあるという問題もある。

【０００６】本発明の目的は、前記問題を解決し、供給
部上の電子部品の吸着率の向上，ＸＹテーブル上の電子
部品の装着後の位置ずれ防止，電子部品の破損を防止す
るとともに生産性の向上を図ることができる電子部品実
装装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、電子部品を吸着し、この電子部品をＸ−
Ｙテーブル上に載置された基板の所定の位置に位置決め
して装着する電子部品実装装置において、電子部品を吸
着するノズルが電子部品と接触する際の当該ノズルにか
かる圧力を検知する圧力検知手段と、検知された圧力値
に基づいてノズルにかかる圧力を制御する圧力制御手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００８】また電子部品を吸着あるいは装着する際の
圧力値を予めデータ入力する入力手段を備え、この入力
手段によって入力された圧力値に基づいて、前記圧力制
御手段が吸着あるいは装着時のノズルにおける圧力制御
を行うことを特徴とする。

【０００９】また前記予め入力する圧力値が、装着され
る電子部品の品種ごとに設定されることを特徴とする。

【００１０】また前記予め入力する圧力値が、電子部品
の吸着時と装着時とでそれぞれ個別の値に設定されるこ
とを特徴とする。

【００１１】また前記圧力検知手段によって検知された
圧力値に基づいて、電子部品供給部における電子部品を
吸着する位置までのノズル移動距離を検知する移動距離
検知手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】また前記移動距離検知手段によって検知さ
れたノズル移動距離のデータに基づいて、電子部品を吸
着するまでのノズル移動範囲において、ノズルを高速に
て下降させ、かつノズルに対して圧力制御を行わない範
囲と、ノズルを低速にて下降させ、かつノズルに対して
圧力制御を行う範囲とに分けて制御するノズル制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００１３】また電子部品の部品厚みデータと、電子部
品が装着される基板における装着面までのノズル移動距
離のデータとに基づいて、電子部品を装着するまでのノ
ズル移動範囲において、ノズルを高速にて下降させ、か
つノズルに対して圧力制御を行わない範囲と、ノズルを
低速にて下降させ、かつノズルに対して圧力制御を行う
範囲とに分けて制御するノズル制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００１４】また電子部品の部品厚みデータと、電子部
品厚み許容範囲のデータと、電子部品が装着される基板
における装着面までのノズル移動距離のデータとによ
り、部品装着時にノズルに吸着された電子部品の底面か
ら基板における装着面までの移動距離を予め算出し、実
際の部品装着時にノズルに圧力がかかり始めたときのノ
ズル移動距離によって装着中の部品厚みを算出し、部品
厚み許容範囲と比較して部品厚みを検定する検定手段を
備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】前記構成の本発明に係る電子部品実装装置で
は、電子部品を吸着するノズルが電子部品と接触する際
の当該ノズルにかかる圧力を検知し、検知された圧力値
に基づいてノズルにかかる圧力を制御することで、電子
部品の吸着，装着時に電子部品に過剰の圧力を加えない
ようにできる。

【００１６】電子部品を吸着あるいは装着する際の圧力
値を予めデータ入力し、この圧力値に基づいて、吸着あ
るいは装着時のノズルにおける圧力制御を行う。

【００１７】前記予め入力する圧力値は装着される電子
部品の品種ごとに設定される。

【００１８】前記予め入力する圧力値は電子部品の吸着
時と装着時とでそれぞれ個別の値に設定される。

【００１９】前記検知された圧力値に基づいて、電子部
品供給部における電子部品を吸着する位置までのノズル
移動距離が検知可能である。

【００２０】前記検知されたノズル移動距離のデータに
基づいて、電子部品を吸着するまでのノズル移動範囲に
おいて、ノズルを高速にて下降させ、かつノズルに対し
て圧力制御を行わない範囲と、ノズルを低速にて下降さ
せ、かつノズルに対して圧力制御を行う範囲とに分けて
制御することによって、作業能率がよく、かつ最適な圧
力状態による電子部品の吸着動作が行われる。

【００２１】また電子部品の部品厚みデータと、電子部
品が装着される基板における装着面までのノズル移動距
離のデータとに基づいて、電子部品を装着するまでのノ
ズル移動範囲において、ノズルを高速にて下降させ、か
つノズルに対して圧力制御を行わない範囲と、ノズルを
低速にて下降させ、かつノズルに対して圧力制御を行う
範囲とに分けて制御することによって、作業能率がよ
く、かつ最適な圧力状態による電子部品の装着動作が行
われる。

【００２２】また電子部品の部品厚みデータと、電子部
品厚み許容範囲のデータと、電子部品が装着される基板
における装着面までのノズル移動距離のデータとによ
り、部品装着時にノズルに吸着された電子部品の底面か
ら基板における装着面までの移動距離を予め算出し、実
際の部品装着時にノズルに圧力がかかり始めたときのノ
ズル移動距離によって装着中の部品厚みを算出し、部品
厚み許容範囲と比較して部品厚みを検定することによっ
て、部品厚みの違う電子部品を誤って装着することを防
ぐことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２４】図１は本発明を図８にて説明した電子部品
実装装置に適用した一実施例の要部の構成を示すブロッ
ク図であり、ロードセル11は、ノズル２が部品供給カセ
ット４上にある電子部品５に接触した際に発生する圧力
値、およびノズル２に吸着された電子部品５が基板７に
接触した際に発生する圧力値をリアルタイムに電圧アナ
ログ量に変換する。変換された電圧アナログ値は、Ａ／
Ｄ(アナログ／デジタル)変換器12によりデジタル量に変
換され、シーケンスコントローラ13からメインコントロ
ーラ14に出力される。メインコントローラ14は入力され
たデジタル量(圧力値)によりヘッド部３を上下動させる
ＡＣサーボモータ17を駆動させるための速度，加速度の
パラメータをリアルタイムに変更し、ＮＣコントローラ
15に出力する。すなわち、ロードセル11に加わる圧力値
によりＡＣサーボモータ17の速度を変化できるようにし
てある。

【００２５】なお、図１において、９は、各種設定値を
設定し、設定されたデータをメインコントローラ14へ出
力する操作盤、16はＡＣサーボモータ17を駆動するため
のＡＣサーボドライバである。

【００２６】図２は本実施例の電子部品吸着，装着動作
に係るフローチャートであり、まず、ヘッド部３は、Ｘ
Ｙロボット１により部品供給カセット４から電子部品５
を吸着するため、部品供給カセット４上に移動する(Ｓ
1)。そしてヘッド部３のノズル２が電子部品５を吸着す
るため下降する(Ｓ2)。ここでメインコントローラ14は
予め設定された圧力制御有効ストロークか否かを判断し
(Ｓ3)、圧力制御有効ストロークであれば圧力制御が実
行される。この圧力制御では、圧力制御によりフィード
バック処理のタクトロスが生じるので、タクトの影響を
なくすため、あるストローク範囲ではフィードバック処
理が実行されないようにしている。

【００２７】ノズル２が下降して電子部品５に接触する
と、ロードセル11の圧力値が変化する。その圧力値の変
化に応じてＮＣコントローラ15によって速度，加速度を
変更しながらノズル２を下降させる(Ｓ4)。メインコン
トローラ14に予め設定された最適圧力値(スライスレベ
ル)に達したとき(Ｓ5のYES)、ノズル２の下降は停止し
(Ｓ6)、電子部品５の吸着が行われる(Ｓ7)。この吸着後
にノズル２は上昇する(Ｓ8)。

【００２８】次に、電子部品５を基板７に実装するた
め、ヘッド部３はＸＹロボット13により基板７の装着位
置上まで移動し(Ｓ9)、ノズル２が下降する(Ｓ10)。前
記吸着下降時と同様に、メインコントローラ14は圧力制
御有効ストロークか否かが判断される(Ｓ11)。

【００２９】ノズル２が下降して吸着されている電子部
品５と基板７上面とが接触すると、ロードセル11の圧力
値が変化する。その圧力値の変化に応じてＮＣコントロ
ーラ15によって速度，加速度を変更しながらノズル２を
下降させる(Ｓ12)。メインコントローラ14に予め設定さ
れた最適圧力値(スライスレベル)に達したとき(Ｓ13のY
ES)、ノズル２の下降は停止し(Ｓ14)、電子部品５の基
板７に対する装着が行われる(Ｓ15)。この装着後にノズ
ル２は上昇する(Ｓ16)。

【００３０】前記圧力値の変化に応じた速度，加速度と
の関係を図３(a)，(b)に示した。図３(a)における圧力
の各範囲〜と図３(b)における速度，加速度の各範
囲〜とは対応しており、この関係をメインコントロ
ーラ14が管理しており、例えば、メインコントローラ14
は、シーケンスコントローラ13から図３(a)における領
域の圧力状態が入力された場合、ＮＣコントローラ15
に対して図３(b)における領域の速度，加速度パラメ
ータを出力する。図３(a)，(b)から分かるように、圧力
が小さいときには速度，加速度を大きくしている。

【００３１】図４(a)，(b)は吸着時，装着時におけるタ
イミングチャートであり、ノズル２は、ＸＹロボット１
によって所定の位置近傍に達するまで高速で移動し、ま
たＡＣサーボモータ17によって徐々に速度を上げて下降
し、電子部品５と接触すると加圧状態になるが、圧力制
御が行われて予め設定されている最適圧力値(スライス
レベル)に達したときにノズル２の下降は停止される。

【００３２】また、メインコントローラ14には、部品品
種ごとの圧力設定が可能になり、電子部品５に応じて設
定された圧力値で吸着，装着動作が可能になる。1005，
1608等のチップ部品，ＱＦＰ，ＳＯＰ部品に対して、圧
力値の切り換えが可能となる。

【００３３】また、データ入力する圧力値を吸着時と装
着時とにおいてそれぞれ個別に設定可能である。このよ
うに個別に設定するのは、吸着時と装着時とでは、吸着
高さと装着高さ、および下降停止面の状態が異なり、同
一部品でも圧力の状態が異なるためである。装着時に
は、基板７面において接着剤，クリーム半田上での実装
となり、粘性の影響もある。

【００３４】次に、部品供給カセット４の電子部品５と
ノズル２との吸着ストロークを自動検知する方法につい
て説明する。図５(a)〜(d)は第１部品供給カセット４a
乃至第３部品供給カセット４cにおける吸着ストローク
の自動検知の説明図であり、各部品供給カセット４a〜
４cにはそれぞれ高さの異なる電子部品５a〜５cが搭載
されている。

【００３５】まず、操作盤９に対して吸着ストロークを
自動検知したい部品供給カセット４における位置データ
を入力し、自動検知モードを設定する。例えば、第２部
品供給カセット４bにおける吸着ストローク検知時に
は、ヘッド部３がＸＹロボット１により第１部品供給カ
セット(吸着ストロークａ)４aから第２部品供給カセッ
ト4bの吸着位置へ移動し、ノズル２が電子部品５bを吸
着するため下降動作する。ノズル２と電子部品５bの接
触によりロードセル11に圧力がかかり、その圧力値がメ
インコントローラ14にリアルタイムに入力される。予め
入力されて設定されている最適圧力値に達したとき、メ
インコントローラ14は、そのときのストロークｂを第２
部品供給カセット4bの吸着ストロークとして記憶する。
その後、ノズル２は上昇する。次に、ヘッド部３は第３
部品供給カセット４cに移動し、前記第２部品供給カセ
ット４bのときと同様にして、検知した吸着ストローク
ｃをメインコントローラ14に記憶させる。このようにし
て、ノズル２が電子部品５a〜５cを最適な圧力状態(押
込量)で吸着できるようにしている。

【００３６】次に、部品厚み検定について説明する。図
６は部品厚み検定を含む装着時におけるタイミングチャ
ートであり、メインコントローラ14には、部品装着時に
基板７の上面とノズル２に吸着された電子部品５との接
触により検知された部品厚みと、メインコントローラ14
に予め入力されている部品厚みの許容範囲を比較し、部
品厚みの検定を行う機能を具備している。装着時におい
て、吸着された電子部品５を基板７上に装着するため、
ヘッド部３はＸＹロボット１により所定の装着位置に移
動し、ノズル２の下降動作を行う。ノズル２には、下降
して吸着された電子部品５が基板７の上面と接触したと
き、ロードセル11に圧力がかかり、接触したときのスト
ロークがメインコントローラ14に記憶される。

【００３７】すなわち、図７(a)，(b)の部品厚み検定の
説明図に示すように、図７(b)におけるｂがノズル２先
端から電子部品５の上面までの下降ストロークであり、
また、メインコントローラ14には予めノズル２の先端か
ら基板７の上面までのストロークａが入力されている
(図７(a)参照)。そして、メインコントローラ14は、前
記ストロークａの値から下降ストロークｂの値を引き、
部品厚み(ａ−ｂ)を算出し、次に、予め入力された部品
厚みの許容範囲と、算出された部品厚みの値との比較を
行い、部品厚みの検定をする。

【００３８】前記部品厚みデータ、あるいは吸着時のノ
ズルストローク、装着時のノズルストローク、ノズルの
基板装着面までのストロークの各データによって、メイ
ンコントローラ14は、ノズル２を高速にて下降させ、か
つノズル２に対して圧力制御を行わない範囲と、ノズル
２を低速にて下降させ、かつノズル２に対して圧力制御
を行う範囲とに分けて制御し、作業効率の向上を図って
いる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
実装装置は、電子部品の吸着，装着時において、ヘッド
部のノズルが電子部品に接触することにより、リアルタ
イムに圧力制御し、吸着，装着時の最適なノズル高さを
求め、電子部品供給部上の電子部品の吸着率の向上、お
よびＸＹテーブル上の電子部品の装着後の位置ずれを防
止すると共に、生産性を向上するため良品生産を前提と
した高効率生産を実現することができる。また、圧力制
御に基づき、最適な電子部品の吸着高さ，装着高さのデ
ータを求め、それらのデータから吸着，装着時のノズル
の下降ストロークを自動的に設定することができる。ま
た、部品厚みの違う部品を誤って装着することもなくな
り、さらにノズルの設置位置のばらつきによる悪影響を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部の構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明の一実施例の電子部品吸着，装着動作に
係るフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例のノズルにおける圧力の変化
に応じた速度，加速度との関係の説明図である。

【図４】本発明の一実施例の吸着時，装着時におけるタ
イミングチャートである。

【図５】本発明の一実施例の部品供給カセットにおける
吸着ストロークの自動検知の説明図である。

【図６】本発明の一実施例の部品厚み検定を含む装着時
におけるタイミングチャートである。

【図７】部品厚み検定の説明図である。

【図８】電子部品実装装置の要部を透視した拡大斜視図
である。

【符号の説明】

１…ＸＹロボット、 ２…ノズル、 ３…ヘッド部、
４，4a〜4c…部品供給カセット、 ５，5a〜5c…電子部
品、 ６…ＸＹテーブル、 ７…基板、 ８…コントロ
ーラ、 ９…操作盤、 11…ロードセル、 12…Ａ／Ｄ
変換器、 13…シーケンスコントローラ、 14…メイン
コントローラ、 15…ＮＣコントローラ、16…ＡＣサー
ボドライバ、 17…ＡＣサーボモータ。

フロントページの続き (72)発明者 大江 邦夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を吸着し、この電子部品をＸ−
   Ｙテーブル上に載置された基板の所定の位置に位置決め
   して装着する電子部品実装装置において、電子部品を吸
   着するノズルが電子部品と接触する際の当該ノズルにか
   かる圧力を検知する圧力検知手段と、検知された圧力値
   に基づいてノズルにかかる圧力を制御する圧力制御手段
   とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】 電子部品を吸着あるいは装着する際の圧
   力値を予めデータ入力する入力手段を備え、この入力手
   段によって入力された圧力値に基づいて、前記圧力制御
   手段が吸着あるいは装着時のノズルにおける圧力制御を
   行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装
   置。
3. 【請求項３】 前記予め入力する圧力値が、装着される
   電子部品の品種ごとに設定されることを特徴とする請求
   項２記載の電子部品実装装置。
4. 【請求項４】 前記予め入力する圧力値が、電子部品の
   吸着時と装着時とでそれぞれ個別の値に設定されること
   を特徴とする請求項２記載の電子部品実装装置。
5. 【請求項５】 前記圧力検知手段によって検知された圧
   力値に基づいて、電子部品供給部における電子部品を吸
   着する位置までのノズル移動距離を検知する移動距離検
   知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部
   品実装装置。
6. 【請求項６】 前記移動距離検知手段によって検知され
   たノズル移動距離のデータに基づいて、電子部品を吸着
   するまでのノズル移動範囲において、ノズルを高速にて
   下降させ、かつノズルに対して圧力制御を行わない範囲
   と、ノズルを低速にて下降させ、かつノズルに対して圧
   力制御を行う範囲とに分けて制御するノズル制御手段を
   備えたことを特徴とする請求項１または５記載の電子部
   品実装装置。
7. 【請求項７】 電子部品の部品厚みデータと、電子部品
   が装着される基板における装着面までのノズル移動距離
   のデータとに基づいて、電子部品を装着するまでのノズ
   ル移動範囲において、ノズルを高速にて下降させ、かつ
   ノズルに対して圧力制御を行わない範囲と、ノズルを低
   速にて下降させ、かつノズルに対して圧力制御を行う範
   囲とに分けて制御するノズル制御手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
8. 【請求項８】 電子部品の部品厚みデータと、電子部品
   厚み許容範囲のデータと、電子部品が装着される基板に
   おける装着面までのノズル移動距離のデータとにより、
   部品装着時にノズルに吸着された電子部品の底面から基
   板における装着面までの移動距離を予め算出し、実際の
   部品装着時にノズルに圧力がかかり始めたときのノズル
   移動距離によって装着中の部品厚みを算出し、部品厚み
   許容範囲と比較して部品厚みを検定する検定手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。