(57)【要約】【課題】搭載ヘッド近傍に設置されている部品認識装置によりノズルに保持されている電子部品を認識した後、該電子部品を基板上に実装する際のタクトアップを図る。【解決手段】搭載ヘッド近傍に設置されている部品認識手段により部品認識した電子部品を基板上に実装する際、実装予定の電子部品を予め高さが低い順にソートし、高さが低い電子部品から順に保持し、搭載ヘッドの平面方向移動時に保持されている電子部品が干渉しない最大高さに前記クランプを上昇させ、固定されている基板上に実装すると共に、実装する電子部品の高さが高くなるに従い、その高さに合わせて該電子部品が干渉しない最大高さに前記クランプを下降させ、順次基板高さを低くする。【選択図】図３
2010021425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面方向に移動可能な搭載ヘッドに装着されている上下動可能なノズルヘッドにより、部品供給部から電子部品を保持し、該搭載ヘッド近傍に設置されている部品認識手段の高さに上昇させて部品認識すると共に、該電子部品の高さを維持したまま、前記搭載ヘッドを基板搬送装置の固定部にクランプされている基板の上方に移動させ、前記ノズルヘッドに保持されている電子部品を下降させて該基板上に実装する電子部品実装方法であって、
実装予定の電子部品を予め高さが低い順にソートし、
高さが低い電子部品から順に保持して実装する際、最初は搭載ヘッドの平面方向移動時に保持されている電子部品が、実装済みの電子部品を含む基板と干渉しない最大高さに、Ｚ方向移動部により固定部にクランプされている基板を上昇させ、
実装する電子部品の高さが高くなるに従い、その高さに合わせて該電子部品が、実装済みの電子部品と干渉しない最大高さに、Ｚ方向移動部により固定部にクランプされている基板を下降させ、順次基板高さを低く設定することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記搭載ヘッドに複数の前記ノズルヘッドが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装方法、特に搭載ヘッドに装着されているノズルヘッドが有する吸着ノズルにより電子部品を吸着保持し、該部品を搭載ヘッド近傍に取付けられている部品認識装置により認識した後、所定位置のクランプに位置決め固定されている基板上に実装する電子部品実装装置において、高速で電子部品を実装する際に適用して好適な電子部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１には、従来のマウンタ（電子部品実装装置）の概要を示す。このマウンタ１は、Ｘ軸１２により搭載ヘッド１３をＸ方向に移動すると共に、Ｙ軸１４によりＸ軸１２と一体でＹ方向に移動し、該ヘッド１３に装着されているノズルヘッド下端の吸着ノズル１３ａにより部品供給部１１から吸着保持した電子部品を、基板搬送部１５により搬送され、そのクランプに位置決め・固定されている回路基板１０上に実装することが可能になっている。
【０００３】
又、上記搭載ヘッド１３には、回路基板１０の基準マーク等を認識するための基板認識カメラ１７が取り付けられ、又、マウンタのベース上には、吸着ノズル１３ａで吸着した電子部品を認識するための部品認識カメラ１６等が設置されている。
【０００４】
ところで、従来のマウンタには、吸着ノズルをＺ軸方向に移動可能とする複数のノズルヘッドが搭載ヘッドに装着されているものもある。このようなマウンタでは、各ノズルヘッドをパラレルに動作させ、部品供給部から電子部品を吸着ノズルに吸着した後、吸着保持された電子部品がマシン内部の構造物や設置物に干渉しないようにノズルヘッドをＺ軸（高さ）制御しながら、搭載ヘッドをＸＹ（平面）方向に移動させ、目標位置に位置決めした後、電子部品を基板上に実装している。
【０００５】
従って、搭載ヘッド自体は、マウンタを出荷する前の組付け段階で、実装が予定されている電子部品等の高さを考慮して、ＸＹ移動しても上記構造物等と干渉しないように充分に余裕を持った高さに取付けられている。
【０００６】
そこで、基板上に電子部品を実装するときには、ノズルヘッド（吸着ノズル）に吸着されている電子部品をマシン内部の構造物等と干渉しない最下点まで一旦下降させ、該最下点から順次電子部品を実装することにより、部品実装時の全体としてのＺ軸方向ストロークを小さくして、タクトアップを実現するようにした技術が特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３０７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている技術では、ノズルヘッドで保持した電子部品を認識する部品認識装置がベース上等の低い位置に設置されている場合には有効であるが、部品認識装置が搭載ヘッド近傍に設置されている場合には、高い位置で部品認識を行なった後に、前記最下点まで電子部品を下降させることになるため、必ずしも有効な技術とはなり得ないという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、搭載ヘッド近傍等の高い位置に設置されている部品認識装置によりノズルに保持された電子部品を認識した後、該電子部品を基板上に実装する際のタクトアップを図ることができる電子部品実装方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、平面方向に移動可能な搭載ヘッドに装着されている上下動可能なノズルヘッドにより、部品供給部から電子部品を保持し、該搭載ヘッド近傍に設置されている部品認識手段の高さに上昇させて部品認識すると共に、該電子部品の高さを維持したまま、前記搭載ヘッドを基板搬送装置の固定部にクランプされている基板の上方に移動させ、前記ノズルヘッドに保持されている電子部品を下降させて該基板上に実装する電子部品実装方法であって、実装予定の電子部品を予め高さが低い順にソートし、高さが低い電子部品から順に保持して実装する際、最初は搭載ヘッドの平面方向移動時に保持されている電子部品が、実装済みの電子部品を含む基板と干渉しない最大高さに、Ｚ方向移動部により固定部にクランプされている基板を上昇させ、実装する電子部品の高さが高くなるに従い、その高さに合わせて該電子部品が、実装済みの電子部品と干渉しない最大高さに、Ｚ方向移動部により固定部にクランプされている基板を下降させ、順次基板高さを低く設定することにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明においては、前記搭載ヘッドに複数の前記ノズルヘッドが装着されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品供給部からノズルヘッドで保持した電子部品を、搭載ヘッド近傍の部品認識手段の高さまで上昇させて部品認識すると共に、高さの低い電子部品からその高さを維持して移動させ、該電子部品が干渉しない最大高さに上昇させた基板上に実装し、且つ、電子部品の高さが高くなるに従い、該電子部品が実装済みの電子部品と干渉しない最大高さに基板を下降させながら実装するようにしたので、任意の大きさの電子部品について実装時に下降させる距離を大幅に削減することが可能となることから、タクトアップを図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図２には、本発明に係る一実施形態に適用される搭載ヘッドの概要を拡大して示す。その他の電子部品実装装置の構成は、前記図１に示したものと実質同一であるので、必要に応じて同一の符号を使用して説明する。
【００１５】
図２に示される搭載ヘッド１３には、複数（ここでは４本）のノズルヘッド２０が装着され、各ノズルヘッド２０はシャフト２２と、その下端に取付けられている吸着ノズル２４とを有している。そして、これら各ノズルヘッド２０には、吸着ノズル２４を上下動させるＺ軸モータ２６と、軸中心に回転させるθ軸モータ２８が設置されている。
【００１６】
又、搭載ヘッド１３の近傍には、基板上の基準マーク等を認識するための基板認識装置３０と共に、吸着ノズル２４に部品供給部１１から吸着保持し、所定の認識高さまで上昇させた電子部品を認識するためのレーザセンサ等からなる部品認識装置３２が取付けられている。
【００１７】
更に、電子部品の実装動作を説明するための図３にイメージを示すように、本実施形態では、基板搬送部１５の所定位置に、回路基板１０を位置決め固定するクランプ３４がＺ方向移動部により上下動可能な固定部に設置されており、該固定部４２を上昇させることにより回路基板１０をＸＹ移動する搭載ヘッド１３に近接する高さまで上昇させることが可能であると共に、任意の高さに位置決めできるようになっている。
【００１８】
ここで、回路基板１０をＺ方向移動部により上下動させる固定部４２について説明する。
【００１９】
図４には、本実施形態の実装装置が備えている基板搬送部１５の概要を示す。
【００２０】
この図に示されるように、基板搬送部１５は、基板１０を搬入する搬入部４０と、搬入された基板１０を位置決め固定し、その上に前記搭載ヘッド１３により電子部品Ｐを搭載するための固定部４２と、搭載が完了した基板１０を搬出する搬出部４４とで構成されている。
【００２１】
これら搬入部４０、固定部４２及び搬出部４４には、基板１０を移動・停止させるためにそれぞれ駆動プーリにより回転される無端状の搬入ベルト４０Ａ、位置決めベルト４２Ａ及び搬出ベルト４４Ａが、搬送方向に対する左右の基板位置を規制するレール部４６の内側に配設されている。
【００２２】
又、基板１０を位置決め固定する固定部４２では、位置決めベルト４２Ａが基板をクランプするために僅かな隙間を上下動可能になっており、前記図３に示したように基板１０を上端規制部材に押し付けて固定するクランプ３４として機能するようになっている。
【００２３】
更に、この固定部４２は、搬送方向下流側の矢印Ａ方向から見た基板１０をクランプした状態を図５に、基板搬送部１５全体を搬送方向に直交する内側から見た状態を図６に、それぞれ模式的に示すように、装置本体のベース部４８の裏側に配設されたモータ５０によりタイミングベルト５２を介して回転されるボールねじ５４を含むＺ方向移動部５６により、全体が上下動可能になっている。
【００２４】
そして、図７に制御系の要部を示すように、制御装置６０により搬入ベルト４０Ａ、位置決めベルト４２Ａ、搬送ベルト４４Ａをそれぞれ制御して、基板１０の搬入、位置決め、搬出が実現される。又、固定部４２の所定位置へ基板１０の搬入が、基板先端センサ６２（図４には明示せず）により検出され、その検出信号がこの制御装置６０に入力されると、図５に示したように該基板１０を固定部４２にクランプ３４で固定すると共に、モータ５０により前記Ｚ方向移動部５６を駆動して固定部４２にクランプされた基板１０を上下動させる制御が実現されるようになっている。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を、図８のフローチャート等を参照しながら説明する。
【００２６】
まずは、図９（Ａ）に部品データの例として示す、実装する予定の電子部品を、同図（Ｂ）に示すように高さの低い順にソートし、ソートした部品高さの順に、電子部品を実装する際に回路基板１０を固定する基板実装予定高さを決定する。その際、この例のように同一高さ又は近似する高さの電子部品が複数個存在する場合には、グルーピングしてグループ毎に決定するようにしてもよい。
【００２７】
この基板実装予定高さは、実装するためにノズルヘッド２０に保持される電子部品の高さと、既に基板上に電子部品が存在する場合には、その実装済み部品の基板上の高さをも考慮して計算により決定する（ステップ１）。
【００２８】
例えば、実装予定の電子部品の高さだけを考慮する場合であれば、ノズルヘッドに吸着されている電子部品を基板に押し付けるだけのストローク分の余裕をみて基板実装予定高さを決定しておく。又、前記図３（Ａ）に「クランプ時の基板上面高さ」として示すように、回路基板１０を搬入した段階で、既に基板上に電子部品Ｐａが実装済みである場合は、基板実装予定高さは同図（Ｂ）のようにノズルヘッド２０に吸着されている電子部品Ｐが、実装済みの電子部品Ｐａと干渉しない最大高さに設定する。この最大高さは、適切な余裕を考慮すれば計算で決定できるが、実験的に決定してもよい。
【００２９】
以上のステップ１が完了した後、基板を基板搬送部１５により搬入し、位置決めしてクランプ３４に固定する（ステップ２）。次いで、最初は最も高さの低い電子部品（この例では、高さ０．３ｍｍ）を実装するため、この部品高さに合わせて前記モータ５０等のＺ方向移動部５６により固定部４２にクランプされている回路基板１０を上昇させ、既に決定してある基板実装予定高さに基板を位置決めし（ステップ４）、その後ノズルヘッドを下降させ、吸着している電子部品を基板上の目標位置に実装する（ステップ５、６）。
【００３０】
以上のステップ４〜６の動作を、ステップ４で取得される部品高さが変更される場合は、その部品高さに合わせて決定されている基板実装予定高さに設定し直し、図３（Ｂ）〜（Ｄ）にイメージを示すように部品高さが順次大きくなる方向に、対象の電子部品が無くなるまで繰り返す（ステップ３）。
【００３１】
以上詳述した本実施形態によれば、搭載ヘッド１３の近傍に部品認識装置が設置されているマウンタにおいて、搭載ヘッドの取付高さに影響されることなく、電子部品を実装する際のタクトを改善することが可能となる。
【００３２】
又、搭載ヘッド１３には複数本のノズルヘッド２０が装着されているため、同一グループに分類された電子部品を同時吸着することにより、同一高さに設定した基板上に繰返して実装できるため、一段とタクトアップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】マウンタ全体の概要を一部破断して示す斜視図
【図２】本発明に係る一実施形態に適用される搭載ヘッドの概要を示す拡大斜視図
【図３】本実施形態により電子部品を実装する手順のイメージを示す説明図
【図４】本実施形態に適用される基板搬送部の概要を示す斜視図
【図５】上記基板搬送部の固定部を拡大して示す正面図
【図６】上記基板搬送部の概要を示す内部側面図
【図７】本実施形態の制御系の要部を示すブロック図
【図８】本実施形態の作用を示すフローチャート
【図９】実装予定の電子部品の例と、部品高さ順にソートした結果を示す図表
【符号の説明】
【００３４】
１０…回路基板
１１…部品供給部
１３…搭載ヘッド
１３ａ…吸着ノズル
２０…ノズルヘッド
２２…シャフト
２４…吸着ノズル
２６…Ｚ軸モータ
２８…θ軸モータ
３０…基板認識装置
３２…部品認識装置
３４…クランプ
４０…搬入部
４２…固定部
４４…搬出部
５０…モータ
５２…タイミングベルト
５４…ボールねじ
５６…Ｚ方向移動部
Ｐ…電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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