JPH11289198A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移載ヘッドの温度上昇にともなうノズルの下
端部の変位による実装位置精度の低下を解消できる電子
部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 ヘッド部２０のフレームに移載ヘッド２
２と発光部３２を一体的に組み付ける。移載ヘッド２２
が熱変形するとノズル２４は傾斜するが、このとき発光
部３２から照射された光束Ｌ，Ｌ’も同一角度で傾斜す
る。観察装置４０の焦点は電子部品を真空吸着するノズ
ル２４の下端部付近に合わされている。したがって観察
装置４０で発光部３２から下方へ発光された光束Ｌ，
Ｌ’の位置を観察すれば、光束Ｌ，Ｌ’の変位量とノズ
ル２４の下端部の変位量は等しいものと見なせる。そこ
でこの変位量を補正するようにヘッド部２０の移動スト
ロークを補正し、電子部品を基板に搭載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置として、移動テーブル
により移載ヘッドを水平方向に移動させながら、電子部
品供給部に備えられた電子部品をノズルの下端部に真空
吸着してピックアップし、基板に移送搭載するようにし
たものが知られている。この種電子部品実装装置は、電
子部品の実装データにしたがって移動テーブルを駆動
し、移載ヘッドを所定の移動ストロークだけ水平移動さ
せて電子部品を基板の所定の座標位置に実装するように
なっている。

【０００３】また近年は、多連式ヘッド部が多用される
ようになってきている。多連式ヘッド部とは、複数個の
移載ヘッドを保持フレームに横並びで保持させたもので
あり、複数個の電子部品を電子部品供給部から基板へ同
時に移送できるので、それだけ電子部品の実装能率が向
上するという長所を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】長時間運転する間に、
移載ヘッドの温度は次第に上昇し、移載ヘッドは熱変形
する。この温度上昇は、移載ヘッドに備えられたノズル
のθ回転モータやノズルの上下動用モータの駆動にとも
なう発熱などに起因する。移載ヘッドが熱変形すると、
移載ヘッドに備えられたノズルは傾いてその下端部は変
位する。その結果、予め設定された電子部品の実装デー
タにしたがって移動テーブルを駆動しても、ノズルの下
端部に真空吸着された電子部品を正しい座標位置に実装
できず、実装位置精度が低下することとなる。また移載
ヘッドの組立て時の組立て精度によりノズル下端部の変
位が生じ、実装位置精度が低下する。

【０００５】そこで本発明は、移載ヘッドの温度上昇な
どによるノズルの下端部の変位による実装位置精度の低
下を解消できる電子部品実装装置および電子部品実装方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子部品を真
空吸着するノズルを有する移載ヘッドと、移載ヘッドを
水平方向に移動させる移動テーブルと、移載ヘッドの移
動路の下方に設けられた観察装置とを備え、移載ヘッド
のノズルにより電子部品供給部の電子部品を真空吸着し
てピックアップし、基板に移送搭載するようにした電子
部品実装装置であって、移載ヘッドのノズルの下端部よ
りも高い位置に、下方へ光束を照射する発光部を移載ヘ
ッドと一体的に設け、発光部から下方へ発光された光束
を焦点位置をノズルの下端部付近に合わせた前記観察装
置で観察し、この光束の観察結果に基づいてノズルの下
端部の変位量を検出するようにしたことを特徴とする電
子部品実装装置である。

【０００７】また本発明は、移動テーブルにより移載ヘ
ッドを水平移動させながら、移載ヘッドのノズルの下端
部で電子部品供給部の電子部品を真空吸着してピックア
ップし、基板に移送搭載するようにした電子部品実装方
法において、移載ヘッドを観察装置の上方へ移動させ、
そこでノズルの下端部よりも高い位置に移載ヘッドと一
体的に設けられた発光部から下方へ光束を照射してこの
光束の位置を焦点位置をノズルの下端部付近に合わせた
観察装置により検出し、検出結果に基づいてノズルの下
端部の変位量を制御部で演算して求め、以後移動テーブ
ルの駆動による移載ヘッドの水平方向の移動ストローク
をこの変位量に基づいて補正し、電子部品を基板に移送
搭載するようにしたことを特徴とする電子部品実装方法
である。

【０００８】上記構成において、長時間運転すると移載
ヘッドは熱変形し、電子部品を真空吸着するノズルは傾
いてその下端部は変位する。そこで移載ヘッドを観察装
置の上方へ移動させ、発光部から観察装置へ向って光束
を照射する。発光部は移載ヘッドと一体であり、したが
って移載ヘッドが熱変形してノズルが傾いていれば、発
光部から照射された光束は下方へ垂直に照射されず、ノ
ズルと同様に傾斜している。また観察装置の焦点はノズ
ルの下端部付近に合わされている。したがって観察装置
で光束を観察すれば、ノズルの下端部付近と同一レベル
の光束の位置を検出できる。そしてこの検出された光束
の変位量はノズルの下端部の変位量と等しいものと見な
すことができる。何故ならば、光束とノズルの傾斜角度
は同一と見なせるからである。そこでこの検出結果に基
づいてノズルの下端部の変位量を求め、以後、移動テー
ブルの駆動による移載ヘッドの水平方向の移動ストロー
クをこの変位量に基づいて補正し、電子部品を基板に移
送搭載する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電
子部品実装装置の斜視図、図２は同平面図、図３は同ヘ
ッド部と観察装置の斜視図、図４は同ヘッド部と観察装
置の構造を示す斜視図、図５は同ヘッド部の平面図、図
６は同ヘッド部の側面図、図７は同光束の平面図であ
る。

【００１０】図１および図２において、基台１の上面中
央には搬送路２が設けられている。基板３は搬送路２を
搬送される。搬送路２の両側方には、パーツフィーダ４
を多数個並設した電子部品供給部５が設けられている。

【００１１】基台１の両側部には門型のフレーム６が設
けられており、フレーム６には水平なフレーム７が架設
されている。図２において、右側のフレーム６の内部に
はＹ方向に長尺の送りねじ８と送りねじ８を回転させる
モータ９が収納されている。また左右のフレーム６の内
部にはＹ方向のガイドレール１０が設けられている。ま
たフレーム７の内部にはＸ方向に長尺の送りねじ１１と
送りねじ１１を回転させるモータ１２が収納されてい
る。なお本発明では、搬送路２による基板３の搬送方向
をＸ方向とする。

【００１２】送りねじ１１にはナット（図示せず）を介
してヘッド部２０が装着されている。モータ９が駆動し
て送りねじ８が回転すると、フレーム７はＹ方向へ水平
移動する。またモータ１２が駆動して送りねじ１１が回
転すると、ヘッド部２０はＸ方向へ水平移動する。すな
わち６〜１２の符号を付した要素は、ヘッド部２０をＸ
方向やＹ方向へ水平移動させる移動テーブルを構成して
いる。また搬送路２とパーツフィーダ４の間には観察装
置４０が設けられている。

【００１３】次に、図３および図４を参照してヘッド部
２０の構造を説明する。ヘッド部２０は、フレーム２１
の下部に複数個（本例では３個）の移載ヘッド２２をＸ
方向に横一列に装着して構成されている（図１も参
照）。３個の移載ヘッド２２は同一構造であってノズル
シャフト２３、ノズルシャフト２３の下端部に連結され
たノズル２４、ノズルシャフト２３に装着された円板状
の光拡散板２５、ノズルシャフト２３をθ回転させるた
めのモータ２６、ベルト２７、ノズルシャフト２３を上
下動させるためのモータ２９、直立した送りねじ３０、
送りねじ３０に螺着されたナット３１などから成ってい
る。

【００１４】ノズル２４はその下端部に電子部品Ｐを真
空吸着する。モータ２６が駆動するとノズルシャフト２
３およびノズル２４はθ回転し、電子部品Ｐのθ方向の
向きが調整される。またモータ２９が駆動するとノズル
シャフト２３およびノズル２４は上下動し、これにより
パーツフィーダ４に備えられた電子部品Ｐのピックアッ
プや、電子部品Ｐの基板３への搭載が行われる。

【００１５】フレーム２１の下面両側部には発光部３２
が設けられている。発光部３２は棒状であって、ノズル
２４と同様に垂直にフレーム２１に組み付けられてお
り、ノズル２４と平行に垂直な光束を照射する。また図
５に示すように、発光部３２は３本のノズル２４と同一
直線Ｘａ上に設けられている。図６において、発光部３
２はその下端部の高さＨ１がノズル２４の下端部の高さ
Ｈ２よりもかなり高い位置になるように移載ヘッド２２
と一体的にフレーム２１に組み付けられており、したが
って発光部３２はノズル２４の電子部品Ｐのピックアッ
プ動作や基板３への搭載動作の障害にはならない。発光
部３２はレーザ光などの細い光束をノズル２４の軸心線
と平行に下方へ向って垂直に発光する。

【００１６】図４において、観察装置４０は、円形のケ
ース４１の内部に、ハーフミラー４２、ラインセンサ４
３、カメラ４４などの光学素子を収納して成っている。
またケース４１の両側部には上方へ向って照明光を照射
するランプ部４５が設けられている。４６はケース４１
の上面に開口されたスリット孔である。ノズル２４の下
端部に電子部品Ｐを真空吸着したヘッド部２０は、観察
装置４０の上方をＸ方向へ移動し、これにより３本のノ
ズル２４の下端部に真空吸着された電子部品Ｐをライン
センサ４３やカメラ４４で認識する。

【００１７】この電子部品実装装置は上記のような構成
より成り、次に電子部品の実装方法を説明する。図１に
おいて、ヘッド部２０は電子部品供給部５の上方へ移動
し、パーツフィーダ４に備えられた電子部品Ｐを３本の
ノズル２４で次々に真空吸着してピックアップする。次
にヘッド部２０は観察装置４０の上方へ移動し、Ｘ方向
へ移動しながら３本のノズル２４の下端部に真空吸着さ
れた電子部品Ｐの位置を次々に認識する。次にヘッド部
２０は基板３の上方へ移動し、電子部品Ｐを基板３に移
送搭載する。このとき、観察装置４０による観察結果に
基づいて、Ｘ方向やＹ方向の電子部品Ｐの位置ずれはヘ
ッド部２０のＸ方向やＹ方向の移動ストロークを加減す
ることにより補正し、電子部品Ｐのθ方向の位置ずれは
ノズルシャフト２３をθ回転させることにより補正す
る。

【００１８】ところで、長時間運転する間に、移載ヘッ
ド２２は熱変形する。この熱変形はモータ２６，２９の
発熱などに起因する。図６において、実線で示す移載ヘ
ッド２２と発光部３２は熱変形前を示しており、鎖線で
示す移載ヘッド２２と発光部３２は熱変形後を示してい
る。ここで、発光部３２はフレーム２１に移載ヘッド２
２と一体的に組み付けられており、したがって発光部３
２は移載ヘッド２２と同様に熱変形する。図６におい
て、Ｌは熱変形前の発光部３２から発光された光束であ
り、垂直に下方へ発光する。またＬ’は熱変形後の発光
部３２から発光された光束であり、やや傾斜している。
移載ヘッド２２が熱変形するとノズル２４は鎖線で示す
ように傾斜するが、発光部３２は移載ヘッド２２と一体
的にフレーム２１に組み付けられているので、発光部３
２もノズル２４と同角度で傾斜し、これから発光された
光束Ｌ’もノズル２４と同角度でノズル２４と平行に傾
斜する。

【００１９】またカメラ４４の焦点は、ノズル２４の下
端部に真空吸着された電子部品Ｐを観察するために、ノ
ズル２４の下端部付近の高さＨ２に合わされている。し
たがって発光部３２を点灯してヘッド部２０をＸ方向へ
移動させると、カメラ４４は高さＨ２付近の光束Ｌ，
Ｌ’の位置を観察するが、ノズル２４と光束Ｌ，Ｌ’は
同一直線Ｘａ上にあって、同一角度で傾斜しているの
で、カメラ４４で観察された光束Ｌ，Ｌ’の高さは、同
じ高さのノズル２４の下端部の高さＨ２と見なすことが
できる。図７において、Δｙはこのときの光束Ｌ’の変
位量である。

【００２０】したがって移載ヘッド２２が熱変形する
と、ノズル２４の下端部に真空吸着された電子部品Ｐは
Ｙ方向にΔｙの位置誤差を有することとなる。そこで電
子部品Ｐを基板３に実装するときは、モータ８（図２）
によるヘッド部２０のＹ方向の移動ストロークをΔｙだ
け補正すれば、電子部品Ｐを正しい座標位置に搭載する
ことができる。熱変形に限らず、移載ヘッドの組立て時
の組立て精度による変形の場合も同様である。

【００２１】なお発光部３２は１個でもよいものである
が、本形態のように２個の発光部３２を互いにＸ方向に
離して設けてそれぞれの発光部３２の光束をカメラ４４
で観察し、２つの光束の位置の平均値を求めたり、ある
いは２つの光束のうち信頼性が高いと思われる方の光束
の計測結果を採用するなどして、より信頼性の高い計測
結果を得ることができる。なおカメラ４４やラインセン
サ４３によりノズル２４の下端部の位置を明確に認識す
ることは実際上困難であり、したがって本発明ではノズ
ル２４のダミーとして光束を観察しているものである。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、観察装置
の焦点はノズルの下端部付近に合わされていることを利
用し、移載ヘッドと一体的に発光部を組み付けて、発光
部からノズルと平行に照射された光束のノズル下端部付
近の高さにおける位置を観察装置で測定することによ
り、光束の変位量をノズルの下端部の変位量と見なし、
電子部品の位置ずれを補正して基板に実装することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜
視図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘ
ッド部と観察装置の斜視図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘ
ッド部と観察装置の構造を示す斜視図

【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘ
ッド部の平面図

【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘ
ッド部の側面図

【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の光
束の平面図

【符号の説明】

３ 基板 ５ 電子部品供給部 ８，１１ 送りねじ ９，１２ モータ ２０ ヘッド部 ２１ フレーム ２２ 移載ヘッド ２４ ノズル ３２ 発光部 ４０ 観察装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を真空吸着するノズルを有する移
   載ヘッドと、移載ヘッドを水平方向に移動させる移動テ
   ーブルと、移載ヘッドの移動路の下方に設けられた観察
   装置とを備え、移載ヘッドのノズルにより電子部品供給
   部の電子部品を真空吸着してピックアップし、基板に移
   送搭載するようにした電子部品実装装置であって、移載
   ヘッドのノズルの下端部よりも高い位置に、下方へ光束
   を照射する発光部を移載ヘッドと一体的に設け、発光部
   から下方へ発光された光束を焦点位置をノズルの下端部
   付近に合わせた前記観察装置で観察し、この光束の観察
   結果に基づいてノズルの下端部の変位量を検出するよう
   にしたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】移動テーブルにより移載ヘッドを水平移動
   させながら、移載ヘッドのノズルの下端部で電子部品供
   給部の電子部品を真空吸着してピックアップし、基板に
   移送搭載するようにした電子部品実装方法において、移
   載ヘッドを観察装置の上方へ移動させ、そこでノズルの
   下端部よりも高い位置に移載ヘッドと一体的に設けられ
   た発光部から下方へ光束を照射してこの光束の位置を焦
   点位置をノズルの下端部付近に合わせた観察装置により
   検出し、検出結果に基づいてノズルの下端部の変位量を
   制御部で演算して求め、以後移動テーブルの駆動による
   移載ヘッドの水平方向の移動ストロークをこの変位量に
   基づいて補正し、電子部品を基板に移送搭載するように
   したことを特徴とする電子部品実装方法。