JPS63177590A - 電子部品の自動装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば抵抗器、コンデンサあるいはトランジ
スタ等のチップ化した電子部品（以下、これをチップ部
品という）をプリント基板に位置決め装着する電子部品
の自動装着方法に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、電子部品の自動装着装置、例えばテープまたは
マガジンなどの部品供給部に収納されたチップ部品を自
動的に取り出して予め接着剤が塗布されたプリント基板
上の所定の位置に位置決め載置して装着するにあたって
は、通常、プリント基板をＸ−Ｙテーブル上に載置し、
かつ、このＸ−ＹテーブルをＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動調整することにより、前記プリント基板の位置決めが
行なわれている。

従来、この種の自動装着装置５例えば本出願人が先に出
願した実開昭５７−４８６７３号公報あるいは特開昭６
１−１６１８００号公報に開示してなる電子部品の自動
装着装置においては、プリント基板上の所定の位置にチ
ップ部品を自動的に載置し組み付ける場合、チップ部品
をほぼ等間隔に貼着したテープが巻回収納されたテープ
リールと、このテープリールから供給されるテープ上の
チップ部品を所定ピッチづつ繰り出し送出する部品送出
ユニットとからなる部品供給部を、例えば異なるチップ
部品の種類あるいは大きさなどに分けて移動可能な架台
上に複数適宜の間隔を存して並列させて積載配置し、こ
の架台を駆動用ボールネジなどの架台用駆動制御手段を
介して移動させることにより、各々の部品供給部を選択
的に部品取出し手段の取出し位置に位置決め制御して、
目的に応じた種類あるいは大きさのチップ部品を取り出
し得るようにしてなる構成を有するものが提案され、実
用に供されているものがある。

しかしながら、このような従来の電子部品の自動装着装
置における架台用駆動制御手段は、架台の移動時の加速
度が移動距離の如何に拘らず常に一定となるように制御
しているのが現状である。

［発明が解決しようとする問題点コ このため、従来の架台の移動制御手段にあっては、例え
ば１個のチップ部品を組付ける１サイクルの動きの間に
、多数の部品供給部が積載配置された架台が、ボールネ
ジの回転駆動で各々の部品供給部のセットされている間
隔の２倍の移動距離を移動することができるように、す
なわち、第７図に示すように、移動開始点ａから所定の
加速度による勾配で加速してボールネジの回転数がＮに
なる１時間後の時点すて所定の加速度による勾配で減速
させ、装置のサイクルタイムである２Ｔ時間後の停止点
Ｃで停止させるような架台の動作モードに設定すると、
架台の移動距離は１点ａｂｃで囲まれる面積に相当し、
このとき、プログラムによる架台の部品供給部間の移動
制御が、１ピンチの移動だけで良い場合には、架台の動
作モードが点ａ−）ｄ→ｅとなって、その１ピンチ分の
移動距離が点ａｄｓで囲まれる面積に相当し、これによ
って、架台の移動時間の短縮が図れるものの、２ピンチ
分と同じ加速度が加わるため、駆動系統の摩耗が激しく
、装置の全体寿命を縮めるばかりでなく、振動も大きく
なり、装着時のプリント基板やチップ部品の位置決め作
用に悪影響を及ぼすなど、といった問題があった。

本発明は、上記の事情のもとになされたもので、その目
的とするところは、駆動系統の摩耗を少なくして装置の
全体寿命を延ばし、かつ、振動を少なくして、装着時の
プリント基板やチップ部品の位置決め作用に悪影響を及
ぼすことのないようにした電子部品の自動装着方法を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記した問題点を解決するために１本発明は、Ｘ−Ｙテ
ーブル上にプリント基板を載置して予め位置決め制御す
るとともに、前記プリント基板上の所定の位置に部品供
給手段から部品取出し手段を介して選択的に供給される
チップ状の電子部品を自動的に載置し装着してなる電子
部品の自動装着装置において、前記部品供給手段は、移
動可能な架台上に複数の部品供給部を所定の間隔でもっ
て積載配置し、これら各々の部品供給部の一つから選択
的に供給されるチップ状の電子部品を前記部品取出し手
段に送出させてなる構成を有し、前記架台は、架台用駆
動制御手段を介して前記各々の部品供給部の一つを部品
取出し手段に対する所定の位置に選択的に位置決めされ
る方向に移動制御され、かつその移動速度を移動距離に
応じて可変制御自在にしてなる構成としたものである。

［作　用］ すなわち、本発明は、上記の構成とすることによって、
チップ状の電子部品が供給される部品供給部を複数積載
配置した架台の移動速度を移動距離に応じて可変させる
ように制御してなることから１例えば１個のチップ部品
を組付ける１サイクルの動きの間に、架台が各々の部品
供給部のセットされている間隔の２倍の移動距離を移動
することができるようにし、かつ、架台の移動時間を装
置のサイクルタイムに一致するように架台の動作モード
を設定すれば、各々の部品供給部間の１ビッチ分の間隔
移動時の架台に加わる加速度を数段落すことができ、こ
れによって、駆動系統の摩耗を少なくすることができる
とともに、振動が少ないために、組付は時のプリント基
板やチップ部品の位置決め作用に悪影響を及ぼすことが
なく、また、通常の装置運転時においては、大部分のチ
ップ部品が１ピツチづつ動くプログラムで済むことから
、装置の全体寿命を大幅に延ばすことが可能になる。

［実　施　例］ 以下、本発明を第１図から第６図に示す一実施例を参照
しながら詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る電子部品の自動装着装置を概略
的に示すもので、図中（１）は部品供給手段である。こ
の部品供給手段（１）は、移動可能な架台（２）と、こ
の架台（２）を第１図実線矢印方向（Ａ）に等ピッチま
たは計数ピッチで移動させる駆動用モータ（３）及びボ
ールネジ（４）からなる架台用駆動制御手段と、前記架
台（２）上の移動方向に沿って所定のピッチ間隔で並列
させて積載配置した複数の部品供給部（５）・・・とで
構成され、この部品供給部（５）は、チップ部品（Ｕ）
をほぼ等間隔に貼着したテープ（６）が巻回収納された
テープリール（７）と、このテープリール（７）から供
給されるテープ（６）上のチップ部品（Ｕ）を所定ピッ
チづつ繰り出し送出する部品送出ユニット（８）とから
なっている。

そして、前記部品供給手段（１）の各々の部品送出ユニ
ット（８）から繰り出し送出されるテープ（６）上のチ
ップ部品（Ｕ）は、部品取出し手段（９）を介して一個
づつ取り出すようになっているもので、この部品取出し
手段（９）は、図示しない駆動系により間欠的に回転駆
動するロータリーテーブル（１０）と、このロータリー
テーブル（１０）の下面円周方向に図示しないカム駆動
装置により上下動可能に支持された複数本の吸着ノズル
（１１）・・・とで構成され、この部品取出し手段（９
）には、前記各々の部品供給部（５）・・・の一つが後
述する架台（２）の移動制御で所定の位置に選択的に位
置決め制御されるもので、このように位置決めされた部
品供給部（５）から繰り出し送出されるテープ（６）上
のチップ部品（Ｕ）を、前記吸着ノズル（１１）・・・
の一つで吸着保持して取り出し、かつ、前記ロータリー
テーブル（１０）を回転させて回転搬送することにより
、一旦、吸着ノズル（１１）に吸着保持されたチップ部
品（Ｕ）を位置決めユニット（１２）上に載置し、この
位置決めユニット（１２）上で四方からの複数の爪部材
（１３）・・・によりチップ部品（Ｕ）の位置及び方向
法めを行なった後。

チップ部品（Ｕ）をｘ−ｙテーブル（１４）上に設置さ
れたプリント基板（Ｐ）上に自動的に載置し装着してな
るものである。

上記Ｘ−Ｙテーブル（１４）は、図示しない駆動系によ
りＸ軸方向に移動可能なＸ軸周テーブル（１５）と、Ｙ
軸方向に移動可能なＹ軸用テーブル（１６）とから構成
され、前記Ｘ軸周テーブル（１５）上に設置されたプリ
ント基板（Ｐ）を、予めチップ部品（Ｕ）の組付は前に
、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動調整して位置決めするよ
うになっている。

また、第２図は、本発明に係る電子部品の自動装着装置
の架台駆動制御を示すブロック図で、図中（２０）はイ
ンターフェイスである。このインターフェイス（２０）
には、前記架台（２）の駆動モータ（３）を移動制御す
る加減速コントローラ（２１）及びドライバー（２２）
と、前記ロータリーテーブル（１０）の駆動モータ（２
３）を回転制御するドライバー（２４）と、前記ロータ
リーテーブル（１０）の定位置を検出するセンサー（２
５）と、前記吸着ノズル（１１）を吸着制御する吸着ノ
ズル制御部（２６）、パーソナルコンピュータ（２７）
及びスタートスイッチ（２８）が接続されている一方、
これら各々の制御要素は。

中央情報処理装置（以下、これをＣＰＵと略記する＞　
　（３０）でプログラム制御されるようになっている。

なお１図中（３１）はアドレスカウンタ、（３２）はデ
ータメモリ、（３３）は現在位置データＲＡＭをそれぞ
れ示し、第３図に示すように、前記パーソナルコンピュ
ータ（２７）等によって予めＣＰＵ　（３０）に接続さ
れたデータメモリ（３２）、例えばＲＡＭに、前記架台
（２）の位置を示すデータＲ１〜Ｒ□。。（３４）を各
アドレスに対応させて格納するとともに、データの終り
を示すコントロールコマンドＥ（３５）を格納してなる
ものである。

さらに、第４図は、本発明に係る電子部品の自動装着装
置のタイミングチャートの一部を示すもので、装置のサ
イクルタイムを４Ｔ［５ｅｃｌとすると、まず、ロータ
リーテーブル（１０）が、２Ｔ［ｓｅｃ］で１割出し分
回転し、その後、吸着ノズル（１１）が下降してチップ
部品（Ｕ）を吸着保持し、再び上昇して１サイクルが終
ることを表しているものであり、ここで、架台（２）が
移動することのできる時間は、２Ｔ［ｓｅｃ］に設定さ
れ、これによって、本装置における架台（２）は、各々
の部品供給部（５）間の２ピッチ分が１サイクル内で可
能となっている。

次に、このような架台（２）の移動制御方式の流れを、
第５図に示すフローチャートに基づいて以下に説明する
。

まず、スタートスイッチ（２８）をオンすることにより
、アドレスカウンタ（３１）をクリアして初期化する（
ＳＴ−１）。次いで、アドレスカウンタ（３１）を歩進
しく５Ｔ−２）、部品供給部（５）における架台（２）
の現位置データとアドレスカウンタ（３１）で示す架台
（２）の次の位置を示すデータ（３４）とにより移動ピ
ッチ及び移動方向を算出する（ＳＴ−３）。

ここで、移動ピッチが、”０”か否かを判定しく５Ｔ−
４）　、移動ピッチが、Ｉｔ　ＯＩＩであるなら５Ｔ−
１０へ移行させる一方、５Ｔ−５で移動ピッチが、ｙｙ
ｌＦ＋か否かを判定するとともに、移動ピッチが、”１
″であるなら５Ｔ−１０へ移行させる。そして、５Ｔ−
６で移動ピッチが、２”か否かを判定し、移動ピッチが
、”２″であるなら５Ｔ−１５へ移行させる。

５Ｔ−６で移動ピッチが、”３”以上ならば、部品取出
し手段（９）であるロータリーテーブル（１０）が１回
転する間に、架台（２）が移動することができる範囲が
２ピッチ以内に設定されている場合、ロータリーテーブ
ル（１０）を停止するか、減速して移動することができ
る時間を稼ぐ必要があり、この実施例では、ロータリー
テーブル（１ｏ）を停止するものとする（ＳＴ−７）。

そして、５Ｔ−８で加減速コントローラ（２１）を、高
加速パターン（第６図に示す点ａｂｃの動作モード）に
設定し、この動作モードに基づいて前記架台（２）を指
定されたピッチ量で移動させ、目的とする部品供給部（
５）を部品取出し手段（９）に対する所定の位置に選択
的に位置決めする（ＳＴ−９）。

この状態で、ロータリーテーブル（１０）の駆動モータ
（２３）を駆動して、図示しないカム機構により吸着ノ
ズル（１１）を下降させ、さらに吸着ノズル制御部（２
６）を作動させることにより、部品供給部（５）の部品
送出ユニット（８）から繰り出し送出されるテープ（６
）上のチップ部品（Ｕ）を吸着する（ＳＴ−１０）。

次いで、ロータリーテーブル（１０）の定位置センサ（
２５）で、ロータリーテーブル（１０）が１回転したか
否かを判別しく５Ｔ−１１）、ロータリーテーブル（１
０）が１回転したならば。

アドレスカウンタ（３１）で示す架台（２）の位置デー
タ（３４）を現位置データ（３３）にセラＩＬ　（ＳＴ
−１２）、さらに、アドレスカウンタ（３１）で示すコ
ントロールコマンドにＩＩ　Ｅ”があるかを確認して処
理の終了を判定する（ＳＴ−１３）、このとき、終りで
なければ、５Ｔ−２に移行させる。

５Ｔ−１３で処理の終了が判定されたならば、前記ロー
タリーテーブル（１０）の駆動モータ（２３）を停止さ
せる（ＳＴ−１４）。一方、架台（２）が２ピツチ移動
時には、加減速コントローラ（２１）を、高加速パター
ン（第６図に示す点ａｂｃの動作モード）に設定し、こ
の動作モードに基づいて架台（２）をスタートさせ（Ｓ
Ｔ’−１５）＋　５Ｔ−１０へ移る。また、架台（２）
が１ピツチ移動時には、加減速コントローラ（２１）を
、低加速パターン（第６図に示す点ａｆｃの動作モード
）に設定し、この動作モードに基づいて架台（２）をス
タートさｆ　（ＳＴ−１６）、５Ｔ−１０へ移る。

このように、架台（２）の移動が、１ピツチ移動あるい
は２ピツチ移動時には、ロータＩＪ−テーブル（１０）
の１サイクル内で２ピツチの移動が可能であることから
、架台（２）が移動完了を待たずに５Ｔ−１０に移れる
ようになっているものである。

すなわち、本発明は、第６図に示すように、架台（２）
の移動時間が２Ｔ［ｓｅｃ］だけ掛っても、装置のサイ
クルタイムを落さずに済むように、点ａ−＋ｆ−＋ｃの
動作モードで架台（２）を移動させ、その１ピツチ分の
移動距離が点ａｆｃで囲まれる面積に相当するようにボ
ールネジ（４）の回転数［ｒ、ｐ、　ｓコが最高（１／
２’）　　・Ｎの回転数に可変制御してなるもので、こ
れにより、架台（２）移動時の加速度は、点ａ→ｆを結
ぶ線の勾配となり、第７図に示す従来の加速度より数段
落すことを可能にしてなるものである。

ところで、第６図に示す本発明の架台（２）の動作モー
ド（点ａ−４ｆ　−＋　Ｃ）と、第７図に示す従来装置
における架台の動作モード（点ａ→ｄ−＋ｅ）とのボー
ルネジによる駆動系の寿命比較を具体的な計算式で行な
うと、第７図に示す従来装置のように、架台移動時の加
速度が一定である場合、１ピッチ送り時の最高回転数Ｎ
工は、 Ｎ１＝　（１／ｖ”！Ｊ）　　・Ｎ　［ｒ、　ｐ　、　
ｓｌ移動時間Ｔ１は、 Ｔ１＝＝ｆテ・Ｔ　［ｓ　ｅ　ｃ　］ となる。

一方、第６図に示す本発明のように、架台移動時の加速
度を可変とした場合における架台の移動時間を２Ｔ［５
ｅｃｌとすると、その最高回転数は、（１／２）　　・
Ｎ　［ｒ、ｐ、ｓ］となる。

ここで、ボールネジの疲れ寿命Ｓ［ｒｅｖｌは、次式で
表される； Ｓ＝　　（Ｃａ／　　（Ｆａ−ｆｗ））　　”Ｘ　１０
″　［ｒｅｖコＣａ：ボールネジの 基本動定格荷重［ｋｇｆｌ Ｆａ：軸方向荷重［ｋｇｆコ ｆ瞥：荷重係数 また、軸方向荷重Ｆａは、 Ｆａ＝ｍｃｃ＝　（Ｗ／ｇ）　　・ａ　［ｋｇｆ１ｍ＝
移動物体の質量［ｋｇｌ α：加速度［ｍｍ／ｓｅｃ”コ ｇ：重力加速度［ｍｍ／５ｅｃ２］ さらに、加速度αは、 ａ＝Ｎ−Ｌ／Ｔ　［ｍｍ／　ｓ　ｅ　ｃ２］Ｎ：ボール
ネジの回転数［ｒ、ｐ、ｓｌＬ：ボールネジのリードピ
ッチ［ｍ　ｍ　］Ｔ：加速時間［ｓｅｃコ で表される。

以上の各式から従来装置における加速度α□、軸方向荷
重Ｆａ□、ボールネジの疲れ寿命Ｓｉは。

α、＝Ｎ　−Ｌ／Ｔ　　［ｍｍ／　ｓ　　ｅ　　ｃ”コ
Ｆａ、＝（Ｗ／ｇ）　　・　（ＮＬ／Ｔ）［ｋｇｆｌＳ
、＝　（Ｃａ／　（Ｆａ、ｆｗ））’Ｘ１０’［ｒｅｖ
ｌ となり、また、本発明装置における加速度α２、軸方向
荷重Ｆａ、、ボールネジの疲れ寿命Ｓ２は、αｚ＝（１
／２）Ｎ・　（Ｌ／Ｔ） ＝Ｎ　＠　Ｌ／２Ｔ　［ｍｍ／ｓ　ｅ　ｃ２コＦａｘ＝
　（Ｗ／　ｇ　）・（Ｎ−Ｌ／　２　Ｔ）　　［ｋ　ｇ
　ｆ　］５ｚ＝（Ｃａ／（Ｆａ、・ｆｗ））’　Ｘ　１
０”　　［ｒ　ｅ　ｖコとなり、これから両者を比較す
ると、 Ｓ、／　Ｓ□＝　Ｆａ１’／　Ｆａ２３＝＝　８　（倍
）となる。なお、この比較式では、荷重係数ｆｖを一定
として計算したが、当然、加速度が減る分だけ荷重係数
ｆｖの値は減少し、これにより、本発明装置の寿命は、
従来装置よりも８倍以上延びていることが分かる。

また、上記した実施例においては、装置の１サイクル中
に架台が２ピツチ移動することができる余裕のある場合
について説明したが、これには限定されないものであり
、１ピツチ以上移動することができる余裕のある場合に
ついても適用することができ、これによって、その余裕
のある分だけボールネジからなる駆動系の寿命を長くす
ることが可能である。

その他１本発明は、本発明の要旨を変えない範囲で種々
変更実施可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように１本発明によれば、Ｘ−
Ｙテーブル上にプリント基板を載置して予め位置決め制
御するとともに、前記プリント基板上の所定の位置に部
品供給手段から部品取出し手段を介して選択的に供給さ
れるチップ状の電子部品を自動的に載置し組み付けして
なる電子部品の自動装着装置において、チップ状の電子
部品が供給される部品供給部を複数積載配置した架台の
移動速度を移動距離に応じて可変させるように制御して
なることから、例えば１個のチップ部品を組付ける１サ
イクルの動きの間に、架台が各々の部品供給部のセット
されている間隔の２倍の移動距離を移動することができ
るようにし、かつ、架台の移動時間を装置のサイクルタ
イムに一致するように架台の動作モードを設定すれば、
各々の部品供給部間の１ピツチ分の間隔移動時の架台に
加おる加速度を数段落すことができ、これによって、駆
動系統の摩耗を少なくすることができるとともに、振動
が少ないために、組付は時のプリント基板やチップ部品
の位置決め作用に悪影響を及ぼすことがなく、また５通
常の装置運転時においては、大部分のチップ部品が１ピ
ツチづつ動くプログラムで済むことから、装置の全体寿
命を大幅に延ばすことができるというすぐれた効果を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子部品の自動装着装置の一実施
例を示す概略的斜視図、第２図は同じく部品供給部が積
載配置された架台の移動制御方式のブロック図、第３図
は同じくデータメモリの説明図、第４図は同じくタイミ
ングチャートの一部を示す説明図、第５図は同じく架台
の移動制御方式のフローチャート、第６図は同じく架台
の動作モード特性を示す説明図、第７図は従来の電子部
品の自動装着装置における架台の動作モード特性を示す
説明図である。 （１）・・・部品供給手段、（２）・・・架台。 （３）・・・駆動モータ、 （４）・・・ボールネジ、 （５）・・・部品供給部、 （６）・・・テープ、（７）・・・テープリール、（８
）・・・部品送出ユニット、 （９）・・・部品取出し手段、 （１０）・・・ロータリーテーブル。 （１１）・・・吸着ノズル、 （１２）・・・位置決めユニット、 （１４）・・・Ｘ−Ｙテーブル、 （１５）・・・Ｘ軸テーブル。 （１６）・・・Ｙ軸テーブル。 （Ｕ）　　・・・チップ部品、 （Ｐ）　　・・・プリント基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｘ−Ｙテーブル上にプリント基板を載置して予め位置
   決め制御するとともに、前記プリント基板上の所定の位
   置に部品供給手段から部品取出し手段を介して選択的に
   供給されるチップ状の電子部品を自動的に載置し装着し
   てなる電子部品の自動装着装置において、前記部品供給
   手段は、移動可能な架台上に複数の部品供給部を所定の
   間隔でもって積載配置し、これら各々の部品供給部の一
   つから選択的に供給されるチップ状の電子部品を前記部
   品取出し手段に送出させてなる構成を有し、前記架台は
   、架台用駆動制御手段を介して前記各々の部品供給部の
   一つを部品取出し手段に対する所定の位置に選択的に位
   置決めされる方向に移動制御され、かつその移動速度を
   移動距離に応じて可変制御自在にしたことを特徴とする
   電子部品の自動装着方法。