(57)【要約】【課題】実装ヘッドに保持された電子部品を位置決めするアライメント動作において機器の破損を防止することができる電子部品実装装置を提供すること。【解決手段】実装ヘッドに保持された電子部品を水平方向に位置決めする位置決めユニット９を、電子部品の外形平面形状に応じたアライメント面が設けられ水平方向の支持軸１７によって保持されたアライメントツール１３を基準面としての回収ボックス１４の外側面に当接させることにより正規位置に位置保持し、アライメントツール１３を実装ツール１０ａに保持された電子部品６に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させるアライメント動作を行わせる。アライメント動作において実装ツール１０ａとアライメントツール１３との干渉が生じたならば、アライメントツール１３が支持軸１７廻りの回転変位によって干渉を解除する方向に移動し、機器の破損を確実に防止する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装ヘッドによって電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記実装ヘッドの下面に電子部品を保持させる部品保持手段と、前記基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に隣接して設けられ前記実装ヘッドに保持された電子部品を実装ヘッドに対して水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記位置決め手段は、前記電子部品の外形平面形状に応じたアライメント面が設けられ水平方向の支持軸を介して保持されたアライメントツールと、このアライメントツールを正規位置に位置保持するアライメント位置保持手段と、アライメントツールを前記実装ヘッドに対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、この移動手段を制御してアライメントツールに所定のアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段とを有し、
前記アライメント動作において実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が生じたならば、アライメントツールが前記支持軸廻りの回転によって干渉を解除する方向に移動することを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が解除されたならば、アライメントツールを正規位置に自動的に復帰させる位置復帰手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置では、部品供給部の電子部品を実装ヘッドによってピックアップして基板上の実装位置まで搬送して実装する。フリップチップなどの電子部品は、部品供給部においてトレイなどに収納された状態で供給される場合が多く、このような供給形態の電子部品を実装ヘッドの吸着ノズルによってピックアップすると、吸着ノズルに保持された状態の電子部品は一般に吸着ノズルの正規位置に対して位置ずれを生じている。
【０００３】
そしてこのような位置ずれ状態のまま電子部品を基板に搭載すると実装位置がずれるため、この位置ずれを予め矯正するための位置決め部を基板保持テーブルの近傍に設けた電子部品実装装置が用いられており、このような位置決め部として、位置合わせ用のアライメント面を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このアライメント面による位置決め部は、下面の吸着保持面に電子部品を保持した実装ヘッドを位置決め部に対して下降させ、実装ヘッドに所定のアライメント動作を行わせて電子部品をアライメント面にならわせることにより、電子部品を実装ヘッドの正規位置に位置合わせするものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６４−８２７００号公報（第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１記載の電子部品実装装置では、人為ミスによる吸着ツールの誤装着や動作パラメータの誤設定など、何らかの異常が生じた場合には、実装ヘッドのアライメント動作において、電子部品ではなく吸着ツール自体が位置決め部のアライメント面に干渉する。従来の電子部品実装装置には、アライメント動作時に上述のような干渉が生じた場合の対処機能がなく、そのままアライメント動作を継続すると吸着ツールなどの機器の破損を生じる場合があった。
【０００７】
そこで本発明は、実装ヘッドに保持された電子部品を位置決めするアライメント動作において機器の破損を防止することができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、実装ヘッドによって電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記実装ヘッドの下面に電子部品を保持させる部品保持手段と、前記基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に隣接して設けられ前記実装ヘッドに保持された電子部品を実装ヘッドに対して水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記電子部品の外形平面形状に応じたアライメント面が設けられ水平方向の支持軸を介して保持されたアライメントツールと、このアライメントツールを正規位置に位置保持するアライメント位置保持手段と、アライメントツールを前記実装ヘッドに対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、この移動手段を制御してアライメントツールに所定のアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段とを有し、前記アライメント動作において実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が生じたならば、アライメントツールが前記支持軸廻りの回転によって干渉を解除する方向に移動する。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が解除されたならば、アライメントツールを正規位置に自動的に復帰させる位置復帰手段を備えた。
【００１０】
本発明によれば、実装ヘッドに保持された電子部品を水平方向に位置決めする位置決め手段を、水平方向の支持軸を介して保持されたアライメントツールを正規位置に位置保持し、このアライメントツールを実装ヘッドに対して相対的に水平方向および上下方向に移動させて所定のアライメント動作を行わせる構成とすることにより、アライメント動作において実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が生じたならば、アライメントツールが支持軸廻りの回転によって干渉を解除する方向に移動させることができ、機器の破損を確実に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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部品位置決めユニットの斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品位置決めユニットの平面図、図４、図５、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品位置決め動作の動作説明図、図７，図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品位置決めユニットの構成図である。
【００１２】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において、電子部品実装装置は移動テーブル１の上方に、実装ヘッド１０を配設した構成となっている。実装ヘッド１０の下面には電子部品を真空吸着による保持する吸着ツール１０ａが装着されている。吸着ツール１０ａおよび吸着ツール１０ａから真空吸引する吸引手段（図示省略）は、電子部品を保持させる部品保持手段となっている。実装ヘッド１０はヘッド移動機構３によって昇降し、ヘッド移動機構３は制御部２によって制御される。
【００１３】
移動テーブル１はＸ軸テーブル１Ｘ、Ｙ軸テーブル１Ｙを積層した直交テーブル上に移動プレート４を搭載した構造となっている。移動プレート４の上面には、電子部品６を所定の配列で供給する部品トレイ５、電子部品６が実装される基板８を保持する基板保持部７（基板保持手段）が配置されており、基板保持部７に隣接して部品位置決めユニット９が配置されている。
【００１４】
Ｘ軸テーブル１Ｘ、Ｙ軸テーブル１Ｙは制御部２によって制御され、Ｘ軸テーブル１Ｘ、Ｙ軸テーブル１Ｙを駆動することにより、移動プレート４を実装ヘッド１０に対して相対的に水平移動させ、部品トレイ５、基板８、部品位置決めユニット９を，実装ヘッド１０の直下に位置させることができる。
【００１５】
電子部品実装動作においては、まず部品トレイ５を実装ヘッド１０に直下に位置させた状態で、実装ヘッド１０の下面に装着された吸着ツール１０ａによって部品トレイ５から電子部品６をピックアップする。次いで、部品位置決めユニット９を実装ヘッド１０の直下に移動させた後に、実装ヘッド１０を部品位置決めユニット９に対して下降させる。
【００１６】
そして移動プレート４を移動させて実装ヘッド１０を部品位置決めユニット９に対して相対的に水平移動させて、電子部品６の水平位置を決めるアライメント動作を行わせる。これにより、吸着ツール１０ａに保持された状態における電子部品６の水平方向の位置決めが行われる。基板位置決めユニット９は、実装ヘッド１０に保持された電子部品６を実装ヘッド１０に対して水平方向に位置決めする位置決め手段となっている。
【００１７】
この後、基板８を実装ヘッド１０の下方に移動させて、実装ヘッド１０による部品搭載動作が行われる。この搭載に先立って、撮像部１１を基板８と実装ヘッド１０の間に進出させて、基板認識および部品認識を行う。そして実装ヘッド１０による部品搭載動作においては、基板８と電子部品６の位置認識結果に基づいて、電子部品６を基板８に位置合わせする。
【００１８】
次に図２，図３を参照して、部品位置決めユニット９の構造を説明する。図２において、ベース部材１２の中央部には、略箱形状の回収ボックス１４が開口部を上向きにして配置されている。回収ボックス１４は、アライメント動作の途中で吸着ツール１０ａから落下した電子部品６を収容して回収する。回収ボックス１４の両対角位置には、Ｌ字形状のアライメントツール１３がＬ字内側面を回収ボックス１４の外側面１４ａに当接させて配置されている。
【００１９】
図３に示すように、アライメントツール１３のＬ字内側面は、電子部品６の水平位置を位置決めするために設けられたアライメント面１３Ｘ，１３Ｙとなっており、電子部品６の外形平面形状に応じて直角のコーナ部が設けられた形状となっている。後述するように、アライメント面１３Ｘ，１３Ｙに電子部品６の端面を押しつけて沿わせるアライメント動作を行うことにより、電子部品６の水平方向の位置決めが行われる。
【００２０】
アライメントツール１３は保持部材１３ａの上面に締結されており、保持部材１３ａの下面にはヒンジ部１３ｂが設けられている。ヒンジ部１３ｂはベース部材１２の上面に設けられた２つの軸受け部１２ａに挟まれて、水平方向の支持軸１７によってピン結合されている。したがって２つのアライメントツール１３は、支持軸１７を介して保持され、支持軸１７廻りの回動が許容される。この回動において、内側方向への回動はアライメントツール１３が回収ボックス１４の外側面１４ａと当接することによって位置が規制され、外側方向への回動変位のみが許容される。
【００２１】
２つの保持部材１３ａの側端面には、スプリングピン１５がそれぞれ対向する方向に延出して設けられており、２つのスプリングピン１５の間には引張バネ１６が展張されている。したがってアライメントツール１３は、スプリングピン１５、保持部材１３ａを介して内側方向に引き寄せられ、これによりアライメントツール１３の内側面は常に回収ボックス１４の外側面１４ａに当接した状態に保持される。
【００２２】
ここで回収ボックス１４の外側面形状は、アライメントツール１３が当接した状態でアライメント面１３Ｘ，１３Ｙが正規位置に保持されるような形状・配置となっている。したがって、引張りバネ１６および回収ボックス１４の外側面１４ａは、アライメントツール１３を正規位置に位置保持するアライメント位置保持手段となっている。
【００２３】
保持部材１３ａのスプリング装着側と反対側の側面には、薄板部材よりなるプレートドグ１８が延出して設けられており、プレートドグ１８の先端部は、センサブラケット２０によってベース部材１２に保持された光学センサ１９の遮光検出範囲内に位置している。アライメントツール１３が引張バネ１６の付勢力に抗して外側方向に回転変位することにより、プレートドグ１８の先端部は遮光検出範囲内で上下方向に変位し、この変位によって遮光状態が変化することにより、光学センサ１９はアライメントツール１３の回転を検出する。
【００２４】
次に図４、図５を参照して、電子部品６の水平方向の位置決めを行うためのアライメント動作について説明する。部品トレイ５から実装ヘッド１０の吸着ツール１０ａによってピックアップされた状態における電子部品６の吸着ツール１０ａに対する相対位置は、部品トレイ５内での位置ずれなどの要因から、必ずしも正しい位置とはなっておらず、図４（ａ）に示すように、位置ずれ状態にある場合が多い。この位置ずれ状態を放置したまま位置認識を行うと、多くの場合認識エラーが生じる。また認識エラーが生じない場合でも、認識精度が悪化することが多い。
【００２５】
このため、撮像部１１による位置認識に先立って、電子部品６の吸着ツール１０ａに対する相対位置を合わせるアライメント動作を行う。本実施の形態に示す電子部品実装装置では、この位置合わせは、制御部２によってヘッド移動機構３，Ｘ軸テーブル１Ｘ、Ｙ軸テーブル１Ｙを制御して、アライメントツール１３を電子部品６を保持した実装ヘッド１０に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させて、アライメントツール１３に電子部品６に対して所定のアライメント動作を行わせることにより行われる。
【００２６】
したがって、ヘッド移動機構３，Ｘ軸テーブル１Ｘ、Ｙ軸テーブル１Ｙは、アライメントツール１３を電子部品６を保持した実装ヘッド１０に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段となっており、制御部２は、この移動手段を制御してアライメントツール１３に所定のアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段となっている。
【００２７】
アライメント動作について説明する。まず図４（ｂ）に示すように、電子部品６を保持した吸着ツール１０ａを２つのアライメントツール１３の中間に下降させる。この状態では、電子部品６の吸着ツール１０ａに対する位置は、ピックアップ時のまま位置ずれ状態にある。このとき、図４（ｃ）に示すように、電子部品６のみがアライメントツール１３のアライメント面１３Ｘ、１３Ｙに当接する高さ（アライメント高さ）となるよう、吸着ツール１０ａの下降停止位置が設定される。
【００２８】
次いで電子部品６をアライメント面１３Ｘ、１３Ｙに押しつけて沿わせるならい動作が行われる。すなわち、図５（ａ）に示すように、電子部品６の端面が一方側のアライメントツール１３のアライメント面１３Ｘ、１３Ｙに押し当てられるように吸着ツール１０ａを矢印ｘ、ｙ方向に移動させる。これにより、電子部品６はアライメントツール１３のアライメント面１３Ｘ，１３Ｙのコーナ部に押し当てられ、吸着ツール１０ａに対する相対位置が正規位置に位置決めされる。この正規位置の基準は、回収ボックス１４の外側面１４ａであり、部品位置決めユニット９の移動プレート４上における配置は、外側面１４ａを基準にして行われる。
【００２９】
このならい動作は、図５（ｂ）に示すように対向する位置にある他方側のアライメントツール１３に対しても同様に行われる。このようにならい動作を対向して配置された２つのアライメントツール１３に対して行うことにより、電子部品６が吸着ツール１０ａに対していずれの方向に位置ずれしていても、図５（ｃ）に示すように、電子部品６は吸着ツール１０ａに対して正しく位置決めされる。
【００３０】
次に図６を参照して、上記アライメント動作における実装ヘッド１０とアライメントツール１３との干渉について説明する。アライメント動作においては、前述のように吸着ツール１０ａを予め設定されたアライメント高さで停止させることにより、電子部品６のみがアライメントツール１３に当接するようになっている。しかしながら、吸着ツール１０ａの誤装着やアライメント高さ設定時の人為的ミスなどによって、図６（ａ）に示すように、アライメント動作において吸着ツール１０ａ自体がアライメントツール１３に当接する事態が発生し得る。
【００３１】
図６（ｂ）は、このようにアライメント高さが誤設定された場合において、吸着ツール１０ａをさらにアライメントツール１３に押し当てる方向に移動させた状態を示している。吸着ツール１０ａが矢印方向に移動することにより、アライメントツール１３との干渉が発生する。
【００３２】
このような場合においても、アライメントツール１３は保持部材１３ａを介して支持軸１７廻りの回動が許容されるように保持されていることから、吸着ツール１０ａの移動によりアライメントツール１３は、引張バネ１６の付勢力（図１，２参照）に抗して支持軸１７廻りに回動する。すなわち、アライメント動作において実装ヘッド１０の吸着ツール１０ａとアライメントツール１３との干渉が生じたならば、アライメントツール１３は支持軸１７廻りの回転変位によって干渉を解除する方向に移動する。
【００３３】
この干渉に伴うアライメントツール１３の回動により、保持部材１３ａに取り付けられているプレートドグ１８がともに支持軸１７廻りに回転変位する。そしてこの変位を光学センサ１９が検知することにより、アライメントツール１３の異常回動、すなわち本来固定位置にあるはずのアライメントツール１３が変位する異常発生を自動的に検出することができる。この検出結果を受けると、実装ヘッド１０に動作が停止するとともに、電子部品実装装置に設けられたモニタ画面や表示灯などの報知手段によって報知される。
【００３４】
そしてこの報知を受けて実装ヘッド１０を部品位置決めユニット９から退去させる処置が行われると、アライメントツール１３は引張バネ１６の付勢力により、再び回収ボックス１４の外側面に押し当てられ、正規位置に復帰する。したがって引張バネ１６は、実装ヘッド１０とアライメントツール１３との干渉が解除されたならば、アライメントツール１３を正規位置に自動的に復帰させる位置復帰手段となっている。
【００３５】
なお上記実施の形態では、アライメントツール１３を正規位置に自動復帰させる例を示しているが、アライメントツール１３の自重のみでアライメント動作時の部品押し付け荷重を保持させるような構成を用いてもよい。この場合には、実装ヘッド１０との干渉が生じるとアライメントツール１３は支持軸１７廻りに転倒し、これにより実装ヘッド１０との干渉が解除される。
【００３６】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置では、部品位置決めユニット９に上述の構成を採用することにより、従来の電子部品実装装置に設けられていた同様機能の位置決めユニットにおいて発生していたような不具合、すなわち人為ミスによる吸着ツールの誤装着やアライメント高さの誤設定など、何らかの異常が生じた場合に、固定されたアライメントツールに実装ヘッドが干渉して当接した状態のまま、動作が継続されることによる機器の破損やマシントラブルの発生を招くことがない。
【００３７】
図７，図８は、部品位置決めユニット９と異なる構成で同様の部品位置決め機能を有する部品位置決めユニット９Ａ，９Ｂの例を示している。図７、図８に示す部品位置決めユニット９Ａ，９Ｂは、図１，図２に示す２つのアライメントツール１３を枠状に一体化したアライメントツール１３Ａ，１３Ｂを用いた例を示している。アライメントツール１３Ａ，１３Ｂには、それぞれ平面視して矩形の開口部が設けられており、開口部の内側面がアライメント面１３Ｘ，１３Ｙと同様の機能を有するアライメント面となっている。
【００３８】
図７に示す例では、アライメントツール１３Ａは一体の略Ｕ字形状の保持部材２１によって保持されており、保持部材２１の底部は水平方向の支持軸２２によってベース部材１２Ａに軸支されている。アライメントツール１３Ａの下方には、図１と同様の回収ボックス１４が配置されている。上記構成で、前述と同様の干渉が生じた場合には、アライメントツール１３Ａは、図７（ｂ）に示すように、支持軸２２廻りに一体に回転変位し、これにより同様に吸着ツール１０ａの破損を防止することができる。
【００３９】
また図８に示す例では、アライメントツール１３Ｂの下部は支持軸２４によって複数のリンク部材２３とヒンジ結合されており、リンク部材２３の下端部は同様にベース部材１２Ｂ上にリンク結合されている。したがってアライメントツール１３Ｂは、水平方向の支持軸２４を介してベース部材１２Ｂに保持されている。この構成で、前述と同様の干渉が生じた場合には、図８（ｂ）に示すように、各リンク部材２３が支持軸２４廻りに回転することにより、アライメントツール１３Ｂは水平姿勢を保ったまま水平方向に移動する。これにより同様に吸着ツール１０ａの破損を防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、実装ヘッドに保持された電子部品を水平方向に位置決めする位置決め手段を、水平方向の支持軸を介して保持されたアライメントツールを正規位置に位置保持し、このアライメントツールを実装ヘッドに対して相対的に水平方向および上下方向に移動させて所定のアライメント動作を行わせる構成としたので、アライメント動作において実装ヘッドとアライメントツールとの干渉が生じたならば、アライメントツールが支持軸廻りの回転によって干渉を解除する方向に移動させることができ、機器の破損やマシントラブルを確実に防止することができる。
【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部品位置決めユニットの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品位置決めユニットの平面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品位置決め動作の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品位置決め動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品位置決め動作の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品位置決めユニットの構成図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品位置決めユニットの構成図
【符号の説明】
１  移動テーブル
２  制御部
３  ヘッド移動機構
６  電子部品
７  基板保持部
８  基板
９  部品位置決めユニット
１０  実装ヘッド
１０ａ  吸着ツール
１３，１３Ａ，１３Ｂ  アライメントツール
１３Ｘ，１３Ｙ  アライメント面
１６  引張バネ
１７  支持軸１７
【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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