(57)【要約】【課題】無駄時間を排してタクトタイムを短縮し、実装効率を向上させることができる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】エアシリンダによって昇降する複数の吸着ノズル１１を備えた移載ヘッドによって電子部品をピックアップし基板へ搭載する電子部品実装方法において、電子部品のピックアップ工程および搭載工程における移載ヘッドの上昇動作時に、移載ヘッドを昇降させるＺ軸上昇動作に吸着ノズル１１を上昇させるエアシリンダの上昇動作を重ね合わせて吸着ノズル１１を上昇させ、上昇途中の吸着ノズル１１が、既実装部品Ｐ１との干渉をクリアできる干渉回避高さＨｎに到達するタイミングから移載ヘッドの水平移動を開始する。これにより、移載ヘッドが待機する無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に昇降可能な複数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし基板へ搭載する電子部品実装方法であって、前記電子部品のピックアップ工程および搭載工程における移載ヘッドの上昇動作時に、移載ヘッドを昇降させるヘッド昇降手段を駆動すると共に移載ヘッドに対して前記吸着ノズルを昇降させるノズル昇降手段を駆動することにより、移載ヘッドの上昇動作と吸着ノズルの移載ヘッドに対する相対的な上昇動作とを重ね合わせて吸着ノズルを上昇させ、上昇途中の吸着ノズルの下端部が既実装部品の高さに余裕分のクリアランスを加味した干渉回避高さに到達するタイミングから移載ヘッドの水平移動を開始することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記ノズル昇降手段は吸着ノズルに結合されたエアシリンダであり、当該電子部品実装装置の稼働時に所定インターバルで前記エアシリンダの動作状態を確認するための動作テストを行うことを特徴とする請求項１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、基板に電子部品を実装する電子部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、供給部に収納された電子部品を吸着ノズルを備えた移載ヘッドによってピックアップするピックアップ工程と、ピックアップした電子部品を基板上へ移送して所定の実装点に搭載する搭載工程を繰り返す。この実装動作では、移載ヘッドはピックアップ工程および搭載工程において昇降動作を反復して行う。
【０００３】
ところで実装効率を向上させるため、１つの移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備えたマルチ型ヘッドが広く用いられている。このマルチ型ヘッドでは各吸着ノズルを移載ヘッドに対して個別に昇降させる必要があることから、移載ヘッド全体を昇降させるヘッド昇降手段と共に、各吸着ノズルを移載ヘッドに対して個別に昇降させるためのノズル昇降手段が設けられる。ヘッド昇降手段としては昇降速度や移動量を任意に設定できるよう、制御自由度の大きいサーボモータなどを用いたヘッド昇降用のＺ軸駆動機構が用いられ、ノズル昇降手段としてはコンパクトさや機構の簡略化などの目的で定ストロークで昇降するエアシリンダが用いられる場合が多い。
【０００４】
以下、このような構成の移載ヘッドを用いた実装動作について図面を参照して説明する。図７は従来の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図である。図７（ａ）は移載ヘッド９によって供給部から電子部品Ｐをピックアップし、基板３上に移動した状態を示している。移載ヘッド９の吸着ノズル１１（２つのみ図示）には電子部品Ｐが保持されており、エアシリンダ１５によっていずれの吸着ノズル１１も上昇位置にある。基板３上には既に電子部品Ｐ１が搭載されている。そしてこの状態から１つの吸着ノズル１１による搭載動作が開始され、図７（ｂ）に示す状態を経て、図７（ｃ）にて電子部品Ｐの第１回目の搭載が行われる。
【０００５】
そして、エアシリンダ１５、移載ヘッド９の昇降用のＺ軸ともに下降位置にある状態から、もう１つの吸着ノズル１１による第２回目の搭載動作に移行する。すなわち、図７（ｄ）に示すように搭載動作を終えた吸着ノズル１１を上昇させ、新たな搭載動作を行う吸着ノズル１１を下降させる動作をそれぞれのエアシリンダ１５によって行わせるとともに、移載ヘッド９のＺ軸による上昇動作が行われる。
【０００６】
次いで図７（ｅ）に示すように、搬送高さ位置Ｈ１，すなわち完全に下降した状態の吸着ノズル１１に保持された電子部品Ｐの下面と、既実装部品Ｐ１との間に十分なクリアランスＣが確保される高さとして予め設定された高さ位置Ｈ１まで、移載ヘッド９が上昇したことを確認した後に、移載ヘッド９の水平移動が開始される。この後、図７（ｆ）に示すように第２回目の電子部品Ｐの搭載が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記構成の移載ヘッド９による従来の電子部品実装方法においては、ピックアップ工程や搭載工程において移載ヘッド９が上昇する際に、図７（ｅ）に示すタイミング、すなわちヘッド昇降用のＺ軸によって移載ヘッド９が所定の搬送高さ位置に到達するタイミングまで、移載ヘッド９の水平移動を行わず待機することとしていた。このため移載ヘッド９の水平移動動作において待機のための無駄時間が生じ、この無駄時間が実装タ
クトタイムの短縮を阻害することとなっていた。
【０００８】
そこで本発明は、無駄時間を排してタクトタイムを短縮し、実装効率を向上させることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の電子部品実装方法は、個別に昇降可能な複数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし基板へ搭載する電子部品実装方法であって、前記電子部品のピックアップ工程および搭載工程における移載ヘッドの上昇動作時に、移載ヘッドを昇降させるヘッド昇降手段を駆動すると共に移載ヘッドに対して前記吸着ノズルを昇降させるノズル昇降手段を駆動することにより、移載ヘッドの上昇動作と吸着ノズルの移載ヘッドに対する相対的な上昇動作とを重ね合わせて吸着ノズルを上昇させ、上昇途中の吸着ノズルの下端部が既実装部品の高さに余裕分のクリアランスを加味した干渉回避高さに到達するタイミングから移載ヘッドの水平移動を開始するようにした。
【００１０】
請求項２記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記ノズル昇降手段は吸着ノズルに結合されたエアシリンダであり、当該電子部品実装装置の稼働時に所定インターバルで前記エアシリンダの動作状態を確認するための動作テストを行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、個別に昇降可能な複数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドの上昇動作時に、移載ヘッドの上昇動作と吸着ノズルの移載ヘッドに対する相対的な上昇動作とを重ね合わせて吸着ノズルを上昇させ、上昇途中の吸着ノズルの下端部が既実装部品の高さに余裕のクリアランスを加味した干渉回避高さに到達するタイミングで移載ヘッドの水平移動を開始させることにより、移載ヘッドが待機する無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に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は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッド上昇動作の説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、電子部品実装装置１は、Ｘ方向に配設された搬送路２を備えており、搬送路２は基板３を搬送し位置決めする位置決め部となっている。搬送路２の手前側には、電子部品の供給部４が配置されており、供給部４にはテーピングされた電子部品を供給するテープフィーダ５が多数並設されている。
【００１４】
搬送路２および供給部４の上方には、移載ヘッド９が図示しない水平移動手段によって水平移動可能に装着されている。移載ヘッド９は複数の吸着ノズル１１を備えたマルチ型ヘッドであり、吸着ノズル１１によりテープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップし、搬送路２上の基板３に移載する。
【００１５】
搬送路２と供給部４の間の移載ヘッド９の移動経路上には、ラインカメラ１０が配設されている。電子部品を保持した移載ヘッド９をラインカメラ１０の上方を水平移動させな
がら、ラインカメラ１０の光学系を介して入光する光を１次元のラインセンサで受光することにより、電子部品を撮像し認識する。
【００１６】
次に図２、図３を参照して移載ヘッド９について説明する。図２、図３において、移載ヘッド９はＺ軸モータ１２ａを備えたＺ軸テーブル１２に装着されている。Ｚ軸テーブルを駆動することにより、移載ヘッド９は昇降する。したがってＺ軸テーブル１２は、ヘッド昇降手段となっている。移載ヘッド９は箱型部材１３に結合された昇降ブロック１４を備えており、箱型部材１３の上面には、円周上の等配位置に６本のエアシリンダ１５が配設されている。
【００１７】
図３に示すように、エアシリンダ１５は両ロッドタイプであり、上下両方向にロッド１５ａが突出している。下方に突出したロッド１５ａは、ノズル昇降ロッド１６と回転自在に結合されており、ノズル昇降ロッド１６はスライドユニットに挿通して下端部に装着された吸着ノズル１１と連結されている。図示しない吸引手段によって吸着ノズル１１の下端部から真空吸引することにより、吸着ノズル１１は下端部の吸着孔に電子部品を吸着保持する。
【００１８】
エアシリンダ１５の給排気ポートにはエア配管を介して電磁弁１７が接続されており、電磁弁１７にはレギュレータ１８を経由して駆動用エアが供給される。電磁弁１７を作動させることによりエアの方向が切り換えられ、供給されるエアの方向に応じてエアシリンダ１５は上下動を行う。エアシリンダ１５は電子部品を吸着する吸着ノズル１１を上下動させるためのものであり、その下死点において電子部品の真空吸着を行い、ロッド１５ａを上方に突出させて吸着ノズル１１を上昇させた状態で実装点まで移動し、そこで再び下降し下死点において吸着して保持していた電子部品を実装位置に搭載し、吸着を解除して実装する。従って、エアシリンダ１５は吸着ノズル１１を移載ヘッド９に対して相対的に昇降させるノズル昇降手段となっている。
【００１９】
次に図４を参照して制御系の構成を説明する。図４において、制御部２０はＣＰＵであり、電子部品実装装置全体の動作を制御する。プログラム記憶部２１は実装動作のシーケンスプログラムや、後述するエアシリンダの動作テストプログラムなど、各種動作に必要なプログラムを記憶する。データ記憶部２２は実装座標データや、実装される電子部品の高さ寸法を含む部品データのほか、移載ヘッド９のエアシリンダ１５の動作条件や動作タイミングについてのシリンダデータなどの各種データを記憶する。
【００２０】
ここでシリンダデータについて説明する。半導体チップなどの電子部品は近年非常に小型化しており、吸着や搭載時の取り扱いには極めて精緻な動作制御を必要とする。更に電子部品実装工程においては、実装作業効率の向上が要請され、実装タクトタイムは益々短縮化の傾向にある。このため電子部品吸着用のノズルを上下駆動するエアシリンダには、高速かつ確実な動作が求められている。シリンダデータはこのような動作を実現するために準備されるものであり、エアシリンダ１５の確実な動作を保証するためのデータ、例えば駆動用のエア圧力、動作タイミングを微調整するタイマ値などのデータが含まれる。そして、これらのシリンダデータは、装置稼働時に所定インターバルで行われるシリンダ動作確認用の動作テストの結果に基づいて常に更新される。これにより、駆動用エアの圧力変動やシリンダ内の摺動部の摺動状態の経時変化などによって不安定となり易い動作状態を、許容ばらつき範囲内に保つことが可能となる。
【００２１】
シリンダ制御部２３は、上記シリンダデータに基づいて、エアシリンダ１５の動作制御を行う。すなわち、エアシリンダ１５の駆動タイミングを決定する電磁弁１７や、シリンダ駆動用エアの圧力を設定するレギュレータ１８の設定を制御する。機構制御部２４はＸＹテーブル機構や移載ヘッド９を駆動する各モータの駆動制御を行う。認識処理部２５は
、ラインカメラ１０によって取得された電子部品の画像データを画像処理することにより、移載ヘッド９に保持された状態の電子部品の識別や位置認識を行う。操作・入力部２６は操作盤に設けられた操作ボタンやキーボードであり、部品データやシリンダデータなどの入力や、操作コマンドの入力を行う。
【００２２】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品搭載動作における移載ヘッド９の動作パターンについて図５、図６を参照して説明する。図５（ａ）は移載ヘッド９によって供給部４から電子部品Ｐをピックアップし、基板３上に移動して搭載動作を開始する状態を示しており、２つの吸着ノズル１１のうち、１つがエアシリンダ１５によって下降を開始している。基板３上には既に電子部品（既実装部品）Ｐ１が搭載されている。そしてこの状態から吸着ノズル１１がさらに下降することにより図５（ｂ）に示すように電子部品Ｐが基板３に着地して搭載され、この後、もう１つの吸着ノズル１１による搭載動作に移行する。
【００２３】
すなわち、図５（ｃ）に示すように、電子部品Ｐの搭載を終えた吸着ノズル１１の下端部が、既実装部品Ｐ１との干渉を回避して通過できる高さ（干渉回避高さ）まで上昇するタイミングで、移載ヘッド９の水平移動が開始される。この干渉回避高さは、図６（ｂ）に示すように既実装部品ＰＩの高さに余裕分のクリアランスＣを加味した高さＨｎであり、既実装部品Ｐ１の部品データに基づいて決定される。実装動作においては、プログラム記憶部２１に記憶された実装プログラム上で既実装部品の有無を知ることができ、データ記憶部２２に記憶された部品データにより当該既実装部品の高さ寸法が与えられる。
【００２４】
そして、吸着ノズル１１の下端部がこの干渉回避高さＨｎに到達して既実装部品との干渉がクリアされるタイミングは、以下の方法により求める。まず、図６（ａ）に示すように、吸着ノズル１１を昇降させるエアシリンダ１５の上昇動作における速度パターン、および移載ヘッド９を昇降させるＺ軸モータ１２ａによる上昇動作の速度パターンを、それぞれ個別に求める。ここでは、いずれも略台形の速度パターンで与えられる。
【００２５】
ここで、上述の干渉回避高さＨｎへの到達を移載ヘッド９のＺ軸のみを駆動することにより実現しようとすれば、図６（ａ）に示す台形パターン（ハッチング部）の面積がＨｎに相当する面積になるような到達時間ｔ１を必要とする。これに対し本実施の形態では、エアシリンダ１５による吸着ノズル１１の移載ヘッド９に対する相対的な上昇と、Ｚ軸駆動による移載ヘッド９全体の上昇との重ね合わせ動作によって、この干渉回避高さＨｎを実現するようにしている。
【００２６】
従って、吸着ノズル１１の下端部がこの干渉回避高さＨｎに到達するタイミングは、図６（ａ）にて求められた重ね合わせ動作の速度パターン上で、干渉回避高さＨｎに相当する面積を与える時間軸上の点ｔ２を計算することによって求めることができる。ここで求められる到達時間ｔ２は、前述のＺ軸のみによってこの干渉回避高さＨｎを実現する場合の到達時間ｔ１と比較して、大幅に短い時間となっている。
【００２７】
すなわち、図５（ｂ）の状態から上記のように求められた時間ｔ２だけ経過したタイミングは、吸着ノズル１１が干渉回避高さＨｎに到達するタイミングと一致する。このようにして、吸着ノズル１１と既実装部品Ｐ１との干渉がクリアされたならば、図５（ｄ）、（ｅ）に示す状態の間、移載ヘッド９は水平移動を続ける。そしてこの間に搭載動作を終えた吸着ノズル１１の上昇と、新たに搭載動作を行う吸着ノズル１１の下降とをそれぞれのエアシリンダ１５によって同時並行的に行う。
【００２８】
これにより、図５（ｅ）にて電子部品Ｐを保持した吸着ノズル１１は完全に下降完了した状態となる。そしてこのとき、移載ヘッド９はＺ軸による下降を既に開始しており、図
５（ｆ）に示す電子部品Ｐの着地動作においては、Ｚ軸のみの下降動作により電子部品Ｐを基板３にスムースに着地させて搭載する。
【００２９】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品搭載動作によれば、移載ヘッド９は図５（ｂ）に示す第１回目の搭載のための下降から、高さｈだけ上昇したタイミングで既に第２回目の搭載動作に向けての水平移動を開始可能な状態となっている。図７に示す従来の方法における水平移動開始タイミング、すなわち完全に下降した状態の吸着ノズル１１が既実装部品Ｐ１と干渉しない高さとして設定される搬送高さ位置Ｈ１まで上昇したタイミングで移載ヘッド９の水平移動を開始していたことと比較すると、移載ヘッド９の水平移動動作における待機による無駄時間が排除され、実装タクトタイムが短縮されている。
【００３０】
次に本実施の形態において、電子部品実装装置の稼働中の所定インターバルにおいて行われるエアシリンダ１５の動作テストについて説明する。前述のように、エアシリンダ１５の動作特性は種々の要因によって変動し、往復動の速度パターンを確実に設定値通りに維持することが難しい。そこで本実施の形態では、装置稼働中の所定インターバルでエアシリンダ１５の動作テストを実施し、そのテストデータに基づいて前述のシリンダデータを変更することにより、確実な動作を確保するようにしている。
【００３１】
すなわち、動作テストにおいてはエアシリンダ１５のストロークエンド間の往復に要する時間を計測し、計測結果が所定時間からずれている場合には、レギュレータ１８の設定圧力を修正するか、もしくは電磁弁１７の作動タイミング設定用のタイマ値を調整することにより、極力所定の速度パターンに近い動作形態でエアシリンダ１５が駆動されるようにする。このような方法を採用することにより、エアシリンダ１５を用いた移載ヘッド９においてエアシリンダ１５の高速かつ確実な動作が保証され、移載ヘッド９の各動作における無駄時間を排除して実装効率を向上させることができる。
【００３２】
なお上記実施の形態では、電子部品を保持した移載ヘッド９が基板３上で電子部品の搭載動作を行う際の、移載ヘッド９および吸着ノズル１１の昇降動作について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の動作における昇降動作、例えば供給部４から電子部品をピックアップする際の移載ヘッド９および吸着ノズル１１の昇降動作についても、本発明が適用可能である。この場合には、干渉回避の対象はテープフィーダ５などにおいて吸着ノズル１１がクリアしなければならない突出部位となるが、この場合においても吸着ノズル１１の上昇と移載ヘッド９の上昇を重ね合わせることにより、部品ピックアップに要する時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、個別に昇降可能な複数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドの上昇動作時に、移載ヘッドの上昇動作と吸着ノズルの移載ヘッドに対する相対的な上昇動作とを重ね合わせて上昇させ、上昇途中の吸着ノズルの下端部が既実装部品の高さに余裕のクリアランスを加味した干渉回避高さに到達するタイミングで移載ヘッドの水平移動を開始させるようにしたので、移載ヘッドが待機する無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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移載ヘッドの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載動作における移載ヘッドの上昇動作の説明図
【図７】従来の電子部品搭載動作における移載ヘッドの動作説明図
【符号の説明】
【００３５】
３  基板
４  供給部
５  テープフィーダ
９  移載ヘッド
１１  吸着ノズル
２１  プログラム記憶部
２２  データ記憶部
２３  シリンダ制御部
【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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