(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着する吸着ビットが着脱自在となった搭載ヘッドを前記電子部品を支持する部品支持ステージと、前記電子部品が搭載される基板を支持する基板支持ステージとの間に移動して前記電子部品を前記基板に搭載する部品搭載方法であって、
前記搭載ヘッドに前記吸着ビットを装着する工程と、
前記吸着ビットに負圧を案内しかつ前記吸着ビットの先端を開放した状態で前記吸着ビットの開放圧力値を検出する工程と、
前記吸着ビットに負圧を案内しかつ前記吸着ビットの先端を閉塞した状態で前記吸着ビットの閉塞圧力値を検出する工程と、
前記開放圧力値と前記閉塞圧力値との差に応じてしきい値を算出する工程と、
前記吸着ビットを前記部品支持ステージにおける前記電子部品に接触させた後に、前記吸着ビットの閉塞圧力値が前記しきい値を超えたときにのみ前記搭載ヘッドを前記基板支持ステージに向けて搬送する工程とを有し、
前記しきい値は前記吸着ビットの種類別に異なるように設定されることを特徴とする部品搭載方法。
【請求項２】
電子部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、
前記電子部品を支持する部品支持ステージと、
前記電子部品が搭載される基板を支持する基板支持ステージと、
前記部品支持ステージと前記基板支持ステージとの間を移動自在に設けられた搭載ヘッドと、
前記電子部品を負圧によりそれぞれ吸着するとともに前記搭載ヘッドに着脱自在に設けられた吸着ビットと、
前記吸着ビットに負圧を供給する真空ポンプと、
前記搭載ヘッドに装着された前記吸着ビットのその先端を開放した状態における開放圧力値と閉塞した状態における閉塞圧力値とを検出する圧力センサと、
前記圧力センサによって検出される前記吸着ビットの開放圧力値と閉塞圧力値とに応じてしきい値を算出するしきい値算出手段と、
このしきい値を記憶するメモリーと、
前記吸着ビットにより前記電子部品を吸着した状態のもとで前記圧力センサにより検出した圧力値が前記しきい値を超えているか否かにより前記電子部品が適性に吸着されているか否かを判別する判別手段とを有し、
前記しきい値は前記吸着ビットの種類別に異なるように設定されることを特徴とする部品搭載装置。
【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プリント基板などの基板に自動的に搭載する電子部品搭載技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために電子部品搭載装置が使用される。この電子部品搭載装置は、プリント基板を案内して所定の位置で位置決めして基板支持ステージを構成するするガイドレールと、プリント基板に搭載される複数種類の部品をそれぞれ保持する部品ステージとを有しており、部品ステージにおける電子部品をプリント基板にまで搬送して搭載するために搭載ヘッドがＸＹ二軸方向に水平移動するようになっている。
【０００３】
この搭載ヘッドには電子部品を負圧により吸着するための吸着ビットつまり吸着ノズルが装着されており、この吸着ビットは基板支持ステージと部品ステージとにおいてそれぞれ上下動するように搭載ヘッドに設けられている。
【０００４】
吸着ビットは搭載される電子部品のサイズや種類に応じて交換し得るように、予め電子部品搭載装置のビット保持部に複数の吸着ビットが保持されており、搭載する電子部品に応じて所定の吸着ビットが搭載ヘッドに装着されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吸着ビットには真空ポンプが接続されており、吸着ビットの中空孔内を負圧状態とすることにより、吸着ビットは電子部品を真空吸着する。この吸着ビットが電子部品を吸着したか否かを自動的に検出するために、吸着ビットの中空孔内の圧力をセンサにより検出するようにしている。吸着ビットが電子部品を吸着していない状態では、中空孔内の圧力は大気圧に近い圧力となっているが、電子部品を吸着すると、真空ポンプにより設定される負圧値に近い圧力つまり大気圧よりも低い所定の圧力となる。
【０００６】
したがって、圧力センサにより吸着ビットの中空孔の圧力を検出し、この圧力が所定の圧力よりも低い圧力となったことを検出することによって、吸着ビットに電子部品が吸着されたか否かを検出することができる。
【０００７】
しかしながら、吸着ビットには電子部品に応じて相互に径が相違した複数の種類が用意されており、吸着ビットの種類によっては電子部品が吸着された状態における圧力が相違してしまうことが明らかになった。つまり、吸着された状態における圧力値を一定の圧力に設定すると、ある吸着ビットでは正確に電子部品の吸着が検出されるが、他の吸着ビットを装着して電子部品を吸着した場合には、その設定圧力では電子部品を吸着していない場合がある。また、同じ吸着ビットであっても、搭載ヘッドに対する装着状況に応じて吸着時における圧力が変化することがあった。
【０００８】
吸着動作を行ってもセンサにより電子部品が吸着されていないと検出された場合には、搭載ヘッドは本来の基板支持ステージに向けて移動することなく、部品を排出する個所に移動して、正圧が吸着ビットに供給されるようになっている。これはセンサが吸着されていない状態であると検出しても、万一電子部品が吸着されていることがあることを考慮したためである。したがって、電子部品が吸着されているにもかかわらず、電子部品が吸着されていないとセンサによって判断された場合には、その部品は部品排出部において廃棄されることになり、電子部品の組立作業性が悪化することになる。
【０００９】
本発明の目的は、複数種類の吸着ビットのうち任意のものを搭載ヘッドに装着するようにした場合においても、電子部品を吸着したか否かを確実に検出し得るようにすることにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１２】
すなわち、本発明の部品搭載方法は、電子部品を吸着する吸着ビットが着脱自在となった搭載ヘッドを前記電子部品を支持する部品支持ステージと、前記電子部品が搭載される基板を支持する基板支持ステージとの間に移動して前記電子部品を前記基板に搭載する部品搭載方法であって、前記搭載ヘッドに前記吸着ビットを装着する工程と、前記吸着ビットに負圧を案内しかつ前記吸着ビットの先端を開放した状態で前記吸着ビットの開放圧力値を検出する工程と、前記吸着ビットに負圧を案内しかつ前記吸着ビットの先端を閉塞した状態で前記吸着ビットの閉塞圧力値を検出する工程と、前記開放圧力値と前記閉塞圧力値との差に応じてしきい値を算出する工程と、前記吸着ビットを前記部品支持ステージにおける前記電子部品に接触させた後に、前記吸着ビットの閉塞圧力値が前記しきい値を超えたときにのみ前記搭載ヘッドを前記基板支持ステージに向けて搬送する工程とを有し、前記しきい値は前記吸着ビットの種類別に異なるように設定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の部品搭載装置は、電子部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、前記電子部品を支持する部品支持ステージと、前記電子部品が搭載される基板を支持する基板支持ステージと、前記部品支持ステージと前記基板支持ステージとの間を移動自在に設けられた搭載ヘッドと、前記電子部品を負圧によりそれぞれ吸着するとともに前記搭載ヘッドに着脱自在に設けられた吸着ビットと、前記吸着ビットに負圧を供給する真空ポンプと、前記搭載ヘッドに装着された前記吸着ビットのその先端を開放した状態における開放圧力値と閉塞した状態における閉塞圧力値とを検出する圧力センサと、前記圧力センサによって検出される前記吸着ビットの開放圧力値と閉塞圧力値とに応じてしきい値を算出するしきい値算出手段と、このしきい値を記憶するメモリーと、前記吸着ビットにより前記電子部品を吸着した状態のもとで前記圧力センサにより検出した圧力値が前記しきい値を超えているか否かにより前記電子部品が適性に吸着されているか否かを判別する判別手段とを有し、前記しきい値は前記吸着ビットの種類別に異なるように設定されることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
上記した電子部品搭載方法および搭載装置によれば、搭載ヘッドに吸着ビットが装着されると、その都度開放圧力値と閉塞圧力値とが検出され、吸着ビットに電子部品が接触した際に、その電子部品が確実に吸着されたか否かを高い精度で検出することができる。したがって、電子部品搭載に際しての誤動作が防止されて、高精度で確実に電子部品の吸着状態を検出することができる。しきい値の算出は所定の数だけ搭載作業が行われた後に行うようにしても良い。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例である電子部品搭載装置を示す平面図であり、図２は図１の正面図である。この電子部品搭載装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに案内されてヘッドユニット６が摺動自在に装着されており、ヘッドユニット６はクロスバー５の延びる方向つまりＸ方向に移動自在となっている。
【００１７】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２にはモータ７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオン１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５はＹ方向に移動することになり、この移動に伴ってそれぞれのラックギヤ１３，１４と噛み合うピニオンギヤ１１，１２が回転することから、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。なお、ラックギヤ１３は図２に示すガイドレール４の上方に位置している。
【００１８】
クロスバー５にはヘッドユニット６をＸ方向に駆動するためのボールねじ１５が回転自在に設けられており、このボールねじ１５はヘッドユニット６にねじ結合されている。このボールねじ１５はモータ１６の主軸に設けられたプーリーとボールねじ１５に設けられたプーリーとに掛け渡されたタイミングベルトを介して駆動されるようになっている。
【００１９】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２はプリント基板２０を搬送するコンベアを形成し、これらのガイド部材２１，２２に案内されてプリント基板２０がＸ方向に搬送されるようになっている。プリント基板２０はガイド部材２１，２２に案内されて所定の基板支持ステージの位置に位置決めされるようになっている。プリント基板２０のサイズに対応させて、一方のガイド部材２１は他方のガイド部材２２に対して接近離反移動し得るようになっている。
【００２０】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品を保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品をプリント基板２０に搭載するために、ヘッドユニット６には複数の搭載ヘッド２４が設けられている。
【００２１】
図２に示すように、搭載ヘッド２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット２５つまり吸着ノズルを有している。この吸着ビット２５は、クロスバー５を水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動するとともに、搭載ヘッド２４をクロスバー５に沿ってＸ方向に移動することにより、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、プリント基板２０の所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２５を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させ、吸着した後に吸着ビット２５を上昇移動させながら、吸着ビット２５をプリント基板２０の所定の位置に移動する。所定の位置まで移動した状態で吸着ビット２５を下降移動させることにより、電子部品Ｗはプリント基板２０の所定の位置に搭載される。
【００２２】
吸着ビット２５は中空孔２６を有しており、この中空孔２６は真空ポンプ２７に導通され負圧によって電子部品Ｗが吸着ビット２５の先端に吸着されるようになっている。吸着ビット２５の中空孔２６内の圧力を検出するために、圧力センサ２８が設けられている。中空孔２６内の圧力は吸着ビット２５の先端に電子部品Ｗが吸着されない状態では大気圧に近い圧力となっており、電子部品Ｗが吸着されると、真空ポンプ２７によって設定される所定の負圧状態つまり大気圧よりも低い圧力となる。なお、図２にあっては、１つの搭載ヘッド２４にのみ圧力センサ２８が設けられているように示されているが、それぞれの搭載ヘッド２４に圧力センサ２８が設けられている。
【００２３】
図３は前記した電子部品搭載装置の制御回路を示すブロック図であり、制御部を構成するＣＰＵ３１には圧力センサ２８からの検出信号がＡＤ変換器やインターフェースを介して送られるようになっている。さらに、ＣＰＵ３１には操作パネル３２からの指令信号が送られるようになっており、ＣＰＵ３１からは真空ポンプ２７、クロスバー５をＹ方向に駆動するためのモータ７、ヘッドユニット６をＸ方向に駆動するためのヘッド水平動モータ１６、および吸着ビット２５を上下動するための吸着ビット上下動モータ３３などに制御信号が送られるようになっている。
【００２４】
ＣＰＵ３１は前記したモータ７などの種々の作動部材を制御するための制御プロセスが記憶されたＲＯＭや、制御情報を記憶するためのＲＡＭなどのメモリーつまり記憶媒体が内蔵あるいは外付けされている。
【００２５】
吸着ビット２５は電子部品Ｗのサイズや種類などに応じて、複数個用意されており、用意された吸着ビット２５は、図１に示すビット保持部２９に保持されている。搭載される電子部品Ｗに応じて所定の吸着ビット２５が選択されて搭載ヘッド２４に装着される。吸着ビット２５の種類により、電子部品Ｗが吸着されたときにおける中空孔２６内の圧力が相違することから、吸着ビット２５が装着され搭載作業が開始される前に吸着ビット２５は所定の位置に設けられたテスト部材に接近移動して中空孔２６が閉塞される。
【００２６】
その状態で圧力センサ２８によって検出された圧力つまり閉塞圧力値はＣＰＵ３１によって制御されて外付けあるは内蔵されたメモリー３４に記憶される。一方、吸着ビット２５の先端を開放した状態のもとで圧力センサ２８によって検出された圧力つまり開放圧力値もメモリー３４に記憶される。これらの圧力値に基づいてＣＰＵ３１によって、両方の圧力値の中間のうち吸着ビット２５が確実に電子部品Ｗを吸着した状態となるしきい値が算出される。このしきい値はメモリー３４に記憶される。
【００２７】
したがって、搭載ヘッド２４に装着された吸着ビット２５はその作動前に、その吸着ビット２５に対応した所定のしきい値が算出されることになる。
【００２８】
図４は図３に示す制御回路によって電子部品搭載装置の作動状態を示すフローチャートであり、これを参照しながら前記電子部品搭載装置による電子部品の搭載手順について説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１において操作パネル３２に設けられたスタートスイッチがＯＮされると、搭載ヘッド２４は図１に示すビット保持部２９へステップＳ２で移動する。この移動に際しては、クロスバー５はＹ方向に駆動され、搭載ヘッド２４はＸ方向に駆動される。ステップＳ３において吸着ビット２５は下降移動されて、搭載ヘッド２４に所定の吸着ビット２５が装着される。既に他の吸着ビット２５が装着されている場合には、この吸着ビット２５はこのビット保持部２９において取り外される。吸着ビット２５が搭載された状態では、吸着ビット２５の先端は閉塞されておらず、真空ポンプ２７を駆動した状態で圧力センサ２８により開放圧力値が検出され（ステップＳ４）、メモリー３４にそのデータが格納される。
【００３０】
次いで、ステップＳ５では吸着ビット２５の閉塞動作がなされる。この閉塞動作は、所定の平坦度となったテスト領域にまで吸着ビット２５を移動した後に吸着ビット２５を下降移動して吸着ビット２５を閉塞する。この状態のもとで、圧力センサ２８により閉塞圧力値をステップＳ６で検出する。開放圧力値と閉塞圧力値に基づいて、装着された吸着ビット２５に電子部品Ｗが接触したことを判断するのに最適な圧力値つまりしきい値がステップＳ７においてＣＰＵ３１によって算出され、この算出値は記憶される。
【００３１】
このようにして、搭載装置による電子部品の搭載作業を行う際における準備作業が完了する。図１に示すように、ヘッドユニット６に複数個たとえば３つの搭載ヘッド２４が取り付けられているのであれば、それぞれの搭載ヘッド２４に装着された吸着ビット２５についてしきい値を算出する。
【００３２】
ステップ８では部品の搭載が実行されて、プリント基板２０に対して所定の電子部品が全て搭載される。搭載が完了した後のプリント基板２０は、次の工程に搬送されるとともに、部品が搭載されていない新たなプリント基板２０が所定の基板支持ステージの位置までガイド部材２１，２２に案内されて搬送される。吸着動作が実行されても、圧力センサ２８がしきい値以上の負圧を検出しなかった場合には、誤動作の可能性があり、搭載ヘッド２４は所定の廃棄位置まで搬送されて、真空破壊が実行される。
【００３３】
同種のプリント基板２０に対する部品の搭載が完了して他の種類のプリント基板に対して別の吸着ビット２５を用いて部品の搭載が行われること、あるいは所定の数の部品搭載作業が完了したことが、ステップＳ９で判断されたならば、ステップ１０で搭載作業が停止される。
【００３４】
吸着ビット２５のしきい値の算出は、搭載ヘッド２４に装着される毎に行っても良く、吸着操作を繰り返して行うことにより、負圧状態が変動する場合には所定の数の電子部品Ｗの搭載作業が終了する毎に行うようにしても良い。
【００３５】
このように装着された吸着ビット２５毎に最適な検出圧力のしきい値が算出されるので、吸着ビット２５に電子部品Ｗが吸着したことが高い精度で検出されることになり、たとえば、電子部品が吸着されているのに、吸着されていないと判断されることが防止される。逆に、吸着されていないのに吸着されていると判断することが防止されることになる。したがって、電子部品の搭載に際しての誤動作の発生が防止され、搭載の歩留りが向上することになるのみならず、搭載作業の作業能率が大幅に向上する。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００３８】
(1).搭載ヘッドに装着される吸着ビットに電子部品が吸着されたか否かを高い精度で確実に検出することができる。
【００３９】
(2).これにより、吸着の誤動作が防止されて、搭載作業能率が大幅に向上する。
【００４０】
(3).また、搭載不良の発生が防止され搭載歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電子部品搭載装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】電子部品搭載装置の制御回路を示すブロック図である。
【図４】電子部品搭載装置の作動状態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２    水平支持部材
３，４    ガイドレール
５        クロスバー
６        ヘッドユニット
７        モータ
８        ボールねじ
１０      連動シャフト
１１，１２  ピニオンギヤ
１３，１４  ラックギヤ
１５      ボールねじ
１６      モータ
２０      プリント基板
２１，２２  ガイド部材
２３      部品ステージ
２４      搭載ヘッド
２５      吸着ビット
２６      中空孔
２７      真空ポンプ
２８      圧力センサ
３１      ＣＰＵ（しきい値算出手段、判別手段）
３２      操作パネル
３３      吸着ビット上下動モータ
３４      メモリー
Ｗ        電子部品
【図１】
0003652397.tif 000002
【図２】
0003652397.tif 000003
【図３】
0003652397.tif 000004
【図４】
0003652397.tif 000005