JPH1027996A - 電子部品装着装置 - Google Patents

電子部品装着装置

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JPH1027996A
JPH1027996A JP8180812A JP18081296A JPH1027996A JP H1027996 A JPH1027996 A JP H1027996A JP 8180812 A JP8180812 A JP 8180812A JP 18081296 A JP18081296 A JP 18081296A JP H1027996 A JPH1027996 A JP H1027996A
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electronic component
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Satoshi Shida
智 仕田
Wataru Hirai
弥 平井
Muneyoshi Fujiwara
宗良 藤原
Hiroshi Ota
博 大田
Yuichi Motokawa
裕一 本川
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品への衝撃荷重を低減し、荷重範囲を
大幅に向上することで電子部品対応力を深め、人による
手付け作業もなくし、生産性向上及び無人稼動を可能に
する。 【解決手段】 吸着ノズルユニットは、電子部品を吸着
保持する自動着脱可能な吸着ノズル２と、吸着ノズル２
の回転方向及び高さ方向を位置決めするための位置決め
部３と、吸着ノズル２を下方向に付勢するために流体を
用いて押圧する押圧部４と、付勢力を切り替えるための
流体圧力切り替え部と、前記吸着ノズルの付勢力のタイ
ミング切り替え部と、所望の荷重に制御するための圧力
制御部とを有することにより、付勢力タイミング切り替
えは電子部品を電子回路基板上に装着前、もしくは装着
時に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品を電子回路
基板上に実装する電子部品装着装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子回路基板への電子部品装着装
置は高速化と電子部品の装着精度向上、さらには多品種
の電子部品装着への対応、及び電子部品の品質向上が望
まれている。
【０００３】図10は従来例の電子部品装着装置の全体概
要構成を示す斜視図である。図10において、101は電子
回路基板102を搬入・搬出する搬送部、103は駆動部(Ｘ
Ｙロボット)であり、電子部品を吸着・装着するノズル
部104を内部に有するヘッド部105を任意の位置に位置決
めするものである。106は電子部品を供給する電子部品
供給部、107は実装する部品によってノズル部104が保持
するノズルを交換するノズルチェンジ部、108は、ノズ
ルが吸着保持している電子部品の保持姿勢を認識し、補
正を行う認識部である。
【０００４】図11は従来例の電子部品装着装置のノズル
ユニットの構成を示す要部断面図である。図11におい
て、111は回転方向の位置決めを行うモータ、112は回転
精度を向上させるための減速部、113は電子部品を吸着
保持するための吸着ノズル、114は吸着ノズル113を付勢
するためのバネ、115はバネ力を伝達するための押圧部
である。
【０００５】次に、上記部材で構成された電子部品装着
装置(図10)とノズルユニット(図11)の動作を、以下説明
する。
【０００６】図10に示す電子回路基板102は搬送部101に
より装着位置に搬入される。駆動部103はヘッド部105を
電子部品供給部106上に位置決めし、位置決め後、ヘッ
ド部105内のノズル部104が下降し電子部品を吸着する。
【０００７】次に、電子部品吸着後、ノズル部104は上
昇し、ヘッド部105は駆動部103によって装着位置に位置
決めされる。この移動の際、ノズル部104が吸着した電
子部品の吸着姿勢を認識部108にて認識し、制御部(図示
せず)が補正演算をし、位置補正を行う。位置補正後、
ノズル部104は下降し、電子回路基板102上に電子部品を
装着する。
【０００８】この電子部品装着装置においては、機構
上、ノズル部104が下降するときの速度は一定で可変に
することはできない。また、電子部品装着時の付勢力も
バネ114により規定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電子部品装着装置は、電子部品に対し、単に一定の付
勢力、及びノズルの下降時、一定の速度でしか装着でき
ない。そこで、電子部品へのダメージ低減といった品質
向上、さらに、現在では電子部品も多品種になり、大型
コネクターも電子回路基板に挿入したいといった要望も
でており、これを実現するためには高荷重を加えること
ができる機能の必要性が出てきた。
【００１０】本発明は、この課題を解決するもので、電
子部品へのダメージをなくすため、電子部品への衝撃荷
重を低減し、さらには、荷重範囲を大幅に拡大すること
で電子部品対応力を深めることを目的とするものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し目的を達成するために、複数種類の電子部品を電子回
路基板上に装着するとき、吸着ノズルに対し、流体圧力
可変で任意の付勢力設定ができ、さらに、吸着ノズルご
とに付勢力の補正を行い、かつ電子部品装着速度も可変
にすることができるようにしたものである。
【００１２】本発明によれば、高荷重の必要な電子部品
や挿入部品でダメージを受けやすい半導体素子などの各
種電子部品まで対応できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は電子部品を所定位置に供
給する部品供給部，搬送部によって搬送され、所定位置
に位置決めされた電子回路基板上に吸着ノズルユニット
により電子部品装着を行う電子部品装着装置において、
前記吸着ノズルユニットは、電子部品を吸着保持する自
動着脱可能な吸着ノズルと、前記吸着ノズルの回転方向
及び高さ方向を位置決めするための位置決め部と、前記
吸着ノズルを下方向に付勢するために流体を用いて押圧
する押圧部と、付勢力を切り替えるための流体圧力切り
替え部と、前記吸着ノズルの付勢力のタイミング切り替
えを行うタイミング切り替え部と、所望の荷重に制御す
るための圧力制御部とを有する。
【００１４】本発明は付勢力のタイミング切り替えは、
電子部品を電子回路基板上に装着前、もしくは装着時に
行うことができ、高荷重の必要な電子部品や挿入部品で
ダメージを受けやすい半導体素子などの電子部品に応じ
てノズル交換をしたとき、ノズル重量などを補正して電
子部品へのダメージを低減したり、ダメージの受けやす
い半導体素子といったものまで部品対応力が大幅に拡張
できるという作用を有する。
【００１５】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図９を用いて説明する。
【００１６】(実施の形態)図１は本発明の実施の形態に
おける電子部品装着装置の吸着ノズルユニットの構成を
示す要部断面図である。図１において、１は電子部品、
２は電子部品１を吸着保持する吸着ノズル、３は、吸着
ノズル２を回転方向及び高さ方向に位置決め、かつ付勢
力を伝達する位置決め部である。この位置決め部として
は、ボールスプラインなどが使用でき、特に剛球の転が
り運動を利用し、摺動するときの摩擦抵抗が低いという
点で好ましい。４は、流体圧力を受けて、実荷重に変換
する押圧部である。この押圧部はピストンやゴムで構成
される。ピストンとしては、焼き入れ鋼といったものが
使用でき、特に耐摩耗性や加工精度が出しやすいことに
よりホルダーとピストン間の流体漏れを防ぐことができ
るといった点で好ましい。また、ゴムはベロフラムとい
ったものが使用でき、特にゴムの転がり運動を利用し、
摺動抵抗が低いという点や、流体漏れがなく、圧力が均
一にかかりやすいといった点で好ましい。５は回転運度
を行うためのモータ、６はモータ５の回転精度を向上す
るための減速部である。この減速部としては、バックラ
ッシの少ないハーモニックやボール減速機などが使用で
きる。
【００１７】図２は図１に示す押圧部４にかかる流体圧
力の切り替えを行う電空レギュレータ40の動作ブロック
図、図３は図２の電空レギュレータ40の動作原理を説明
する図である。ここで、図２，図３に示す電空レギュレ
ータ40の動作について説明する。まず、入力信号ａが増
大すると、圧電素子で構成されたフラッパ７がオリフィ
ス８を閉じる方向に撓み、背圧室９の圧力が上昇する。
前記圧力は、ダイヤフラム10の上部に作用し、排気弁11
を押し下げ、これと連動したバルブ12が下方に動き、給
気口13が開く。供給圧力ｂの一部は給気口13を介して出
力圧力ｃとなる。この出力圧力ｃは圧力センサ14を介し
て、電気信号に変換されコントローラ15にフィードバッ
クされる。これにより、微小な圧力を制御することが可
能となる。そして、目標とする出力圧力ｃを押圧部４に
加え、実荷重に変換する。
【００１８】図４は荷重(付勢力)切り替えノズルユニッ
ト20の圧力切り替えを行うためのシステムのブロック図
である。図４において、圧力切り替え部40aは前記図
２，図３で説明した電空レギュレータ40であり、圧力制
御部40bは所定の荷重をＤ／Ａ変換し、所定の電圧信号
を電空レギュレータ40へ送信する。タイミング切り替え
部40cは電空レギュレータ40の電圧を変更してタイミン
グを変更するものでメインのコントローラにて行う。
【００１９】図５は荷重補正を行うシステムのブロック
図である。図５において、測定部50aは測定用の治具の
ダミーゲージ18と実荷重を測定するための歪ゲージ16よ
り構成され、制御記憶部50bは前記測定された荷重結果
を記憶するためのメインコントローラである。
【００２０】図６は図５の測定部50aの動作機構を示す
図であり、その測定の手順は、まず、ダミーゲージ18を
吸着ノズル２が吸着し、吸着ノズル２が設定された任意
のノズル高さＨまで下降速度Ｖにて下降し、歪ゲージ16
に接地される。このとき、図２，図３に示したとおり電
空レギュレータ40に微小単位ごとに電圧を加え、そのと
き、歪ゲージ16より出力される荷重を測定し、荷重プロ
ファイルを作成する。この時の入力電圧と実荷重との関
係を図７に示し、横軸に電空レギュレータ40への入力電
圧(Ｖ)、縦軸にはロードセルの実荷重(kgf)をとってあ
る。即ち、図７から入力電圧と実荷重とは比例関係にあ
る。
【００２１】これにより、この荷重プロファイルを電子
部品装着装置の制御部にデータとして入力し、前記デー
タに基づき、目的として必要な荷重より、電空レギュレ
ータ40に入力すべき電圧を求め、任意に荷重を切り替え
ることができる。
【００２２】図８，図９は荷重(付勢力)切り替えノズル
ユニットの付勢力切り替えのタイミングを説明する図で
ある。ここで、図８は電子部品装着前の付勢力切り替え
タイミングを示し、図中の17は電子回路基板である。ま
た、図８(1)と(2)は吸着ノズル２の動作変化状態、図８
(3)と(4)は低荷重，高荷重のときの圧力プロファイル、
図８(5)は装着速度のプロファイルを示している。電子
部品１を吸着ノズル２にて吸着保持した図８(1)及び図
８(5)に示す状態でノズル原点高さＨ３の位置より高速
度Ｖ１にて図８(2)及び図８(5)に示すノズル速度切り替
え高さＨ２の位置まで下降する。
【００２３】このノズル原点高さＨ３の時点で荷重プロ
ファイル(図７)に基づき、電空レギュレータ40に指令の
入力電圧(Ｖ)を与え、高荷重の場合(図８(4))、常時圧
力Ｐ２から高圧力Ｐ３に、低荷重の場合(図８(3))、常
時圧力Ｐ２から低圧力Ｐ１に圧力を切り替え、付勢力切
り替えノズルユニットの加圧部の付勢力を変化させる。
その後、ノズル速度切り替え高さＨ２の位置までノズル
２が下降した後、図８(5)に示すように、低速度Ｖ２に
切り替え、電子回路基板17上面高さＨ１まで下降し、電
子回路基板上の電子部品１に荷重を加え装着する。装着
後、任意のノズル高さＨにて常時圧力Ｐ２に戻す。
【００２４】図９は電子部品装着時の付勢力切り替えタ
イミングを示し、図９(1)ないし（３）は吸着ノズル２
の動作変化状態、図９（４）と(5)は低荷重，高荷重の
ときの圧力プロファイル、図９(6)は吸着速度プロファ
イルを示している。まず、電子部品１を吸着ノズル２に
て吸着保持した図９(1)及び図９(6)に示す状態でノズル
原点高さＨ３の位置より高速度Ｖ１にて図９(2)及び図
９(6)に示すノズル速度切り替え高さＨ２の位置まで下
降する。その後、ノズル速度切り替え高さＨ２の位置ま
で吸着ノズル２が下降した後、図９(6)に示すように低
速度Ｖ２に切り替え、電子回路基板17上面高さＨ１まで
の図９(3)に示す位置まで吸着ノズル２を下降する。吸
着ノズル２が下降した時点で、荷重プロファイル(図７)
に基づき、電空レギュレータ40に指令の入力電圧Ｖを与
え、高荷重の場合(図９(5))、常時圧力Ｐ２から高圧力
Ｐ３に、低荷重の場合(図９(4))、常時圧力Ｐ２から低
圧力Ｐ１に圧力を切り替え、付勢力切り替えノズルユニ
ットの加圧部の付勢力を変化させ、電子回路基板上の電
子部品１に荷重を加え装着する。装着後、任意のノズル
高さＨにて常時圧力Ｐ２に戻す。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電子部品装
着装置によれば、流体を用いた任意付勢力切り替え機構
を設けたことと、電子部品の品種に応じてノズルチェン
ジを行うときに歪ゲージを用いて自動で付勢力の補正機
能を設けたことと、装着下降速度を任意のノズルの高さ
により、任意の速度に切り替える機能を設けたことによ
り、今まで電子部品に与えていたダメージを低減できる
と同時に、半導体素子部品など、マイクロクラックが入
りやすいものに対しても対応可能となり、品質上大幅な
改善が見られる。
【００２６】また、今まで実装が不可能であったコネク
ターといった高荷重を有する異形電子部品の実装が可能
となり、対象部品も大幅に広げることが可能になり、さ
らに人による手付け作業もなくすことができ生産性向
上、及び無人稼動を可能にすることができるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における電子部品装着装置の
吸着ノズルユニットの構成を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す押圧部にかかる流体圧力の切り替え
を行う電空レギュレータの動作ブロック図である。
【図３】図２の電空レギュレータの動作原理を説明する
図である。
【図４】本発明の実施形態における荷重(付勢力)切り替
えノズルユニットの圧力切り替えを行うシステムのブロ
ック図である。
【図５】本発明の実施形態における荷重補正を行うシス
テムのブロック図である。
【図６】図５の測定部の動作機構を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における入力電圧と実荷重と
の荷重プロファイルを示す図である。
【図８】本発明の実施形態における電子部品装着前の付
勢力切り替えのタイミングを説明する図である。
【図９】本発明の実施形態における電子部品装着時の付
勢力切り替えのタイミングを説明する図である。
【図１０】従来例の電子部品装着装置の全体概要構成を
示す斜視図である。
【図１１】図10のノズルユニットの構成を示す要部断面
図である。
【符号の説明】
１…電子部品、 ２…吸着ノズル、 ３…位置決め部、
４…押圧部、 ５…モータ、 ６…減速部、 ７…フ
ラッパ、 ８…オリフィス、 ９…背圧室、 10…ダイ
ヤフラム、 11…排気弁、 12…バルブ、 13…給気
口、 14…圧力センサ、 15…コントローラ、 16…歪
ゲージ、 17…電子回路基板、 18…ダミーゲージ、
20…荷重切り替えノズルユニット、 40…電空レギュレ
ータ、 40a…圧力切り替え部、 40b…圧力制御部、
40c…タイミング切り替え部、 50a…測定部、 50b…
制御記憶部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 本川 裕一 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子部品を所定位置に供給する部品供給
    部と、搬送部によって搬送され、所定位置に位置決めさ
    れた電子回路基板上に吸着ノズルユニットにより電子部
    品装着を行う電子部品装着装置において、 前記吸着ノズルユニットは、電子部品を吸着保持する自
    動着脱可能な吸着ノズルと、前記吸着ノズルの回転方向
    及び高さ方向を位置決めするための位置決め部と、前記
    吸着ノズルを下方向に付勢するために流体を用いて押圧
    する押圧部と、付勢力を切り替えるための流体圧力切り
    替え部と、前記吸着ノズルの付勢力のタイミング切り替
    えを行うタイミング切り替え部と、所望の荷重に制御す
    るための圧力制御部とを有し、電子部品装着荷重を切り
    替えることができるようにしたことを特徴とする電子部
    品装着装置。
  2. 【請求項２】 前記付勢力のタイミング切り替えは、電
    子部品を電子回路基板上に装着前、もしくは装着時に行
    うことを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
  3. 【請求項３】 前記吸着ノズルを用いて、ダミーゲージ
    を吸着し、歪ゲージを用いて装着荷重を測定する測定部
    と、予め前記荷重測定結果を記憶する制御記憶部を有
    し、任意の装着荷重を設定できることを特徴とする請求
    項１記載の電子部品装着装置。
JP8180812A 1996-07-10 1996-07-10 電子部品装着装置 Pending JPH1027996A (ja)

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JP8180812A JPH1027996A (ja) 1996-07-10 1996-07-10 電子部品装着装置
US09/029,627 US6178621B1 (en) 1996-07-10 1997-07-02 Electronic component mounting apparatus
PCT/JP1997/002295 WO1998002026A1 (fr) 1996-07-10 1997-07-02 Appareil de montage de composants electroniques
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