(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を負圧により吸着して装着する吸着ノズルと、
この吸着ノズルを所定方向に沿って移動させる移動駆動手段と、
移動駆動手段における吸着ノズルを移動させる際の負荷を検知する負荷検知手段と、
移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させた後、吸着ノズルに負圧を作用させ、この後、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させた際に、吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを前記負荷検知手段により検知した場合に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行う制御手段とを備えた電子部品装着装置。
【請求項２】
移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させる第１移動工程と、
この第１移動工程後に吸着ノズルに負圧を作用させる負圧作用工程と、
この負圧作用工程後、移動駆動手段における吸着ノズルを移動させる際の負荷を負荷検知手段により検知しながら、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させる第２移動工程と、
前記第２移動工程において吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを検知した際に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行う判定工程と
を有する電子部品装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品をプリント基板に実装する電子部品装着装置および電子部品装着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リードレスの電子部品（チップ部品）が普及するにつれて、その形状および大きさの種類も多品種になってきている。これらの電子部品を組み合わせて電子回路を構成するために電子部品をプリント基板に装着する電子部品装着装置においては、高速、高精度化、高生産性、高信頼性が要望されている。
【０００３】
以下、従来の電子部品装着装置について図５〜図７を参照しながら説明する。
図５に示すように、電子部品装着装置の本体部１０には、電子部品１を供給する部品供給装置１１と一対の駆動スタンド１２とが設けられ、各駆動スタンド１２にはＹ軸駆動部１３がそれぞれ固定され、Ｙ軸駆動部１３間にわたってＸ軸駆動部１４が支持され、さらに、Ｘ軸駆動部１４にＺ軸駆動部１５が支持されている。Ｙ軸駆動部１３は、Ｙ軸に沿って回転自在に配置された各ねじ軸１３ａが図示しない駆動手段により同期されて回転されるようになっており、これによりＸ軸駆動部１４がＹ方向に移動自在とされている。また、Ｘ軸駆動部１４は、Ｘ軸に沿って回転自在に配置されたねじ軸１４ａが図示しない駆動手段により回転されるようになっており、これにより、Ｚ軸駆動部１５がＸ方向に移動自在とされている。さらに、Ｚ軸駆動部１５は、Ｚ軸に沿って回転自在に配置されたねじ軸１５ａが図示しない駆動手段により回転されるようになっており、これにより、ねじ軸１４ａに噛み合って支持されたヘッド部１６がＺ方向にも移動自在とされている。そして、ヘッド部１６にヘッド部ブラケット１８を介して吸着ノズル１７が取り付けられている。
【０００４】
また、図６に示すように、電子部品１を吸着する吸着ノズル１７はベアリング２０を介してヘッド部ブラケット１８に回転保持された吸着ロッド２１の先端部に取り付けられている。また、ヘッド部１６にはモータブラケット２２を介してモータ２３が取り付けられており、このモータ２３に取り付けられた駆動プーリ２４はタイミングベルト２５を介して、吸着ロッド２１に取り付けられた従動プーリ２６に連動するようになっている。そして、モータ２３を回転駆動させることにより吸着ロッド２１および吸着ノズル１７を回転させて、電子部品１の吸着姿勢を補正することができるようになっている。吸着ロッド２１の上部にはエア経路２７を介して吸着ノズル１７に連通する真空発生器２８が設けられ、エア経路２７には圧力センサ２９も取り付けられている。
【０００５】
以下、電子部品装着装置の動作について図７を参照しながら説明する。
まず、部品供給装置１１にて電子部品１を任意の吸着位置に供給し、Ｘ軸駆動部１３、Ｙ軸駆動部１４を駆動させてヘッド部１６の吸着ノズル１７を電子部品１の吸着位置に移動させる（ステップ＃１）とともに、Ｚ軸駆動部１５を駆動させてヘッド部１６を下降させる（ステップ＃２）。そして、これと同時に真空発生器２８を稼働させる（ステップ＃３）ことによってヘッド１６の下方に位置決めされた電子部品１を吸着ノズル１７で吸着させた後、ヘッド部１６を再び上昇させる（ステップ＃４）とともにモータ２３を駆動させて電子部品１の吸着姿勢を補正する。そして、電子部品１を問題なく吸着していれば、ヘッド部１６をプリント基板１９の上方の所定位置に移動させ（ステップ＃５）、ヘッド部１６を下降させた（ステップ＃６）後、真空発生器２８を停止する（ステップ＃７）ことにより、電子部品１をプリント基板１９に装着していた（ステップ＃８）。
【０００６】
ここで、電子部品１を問題なく吸着しているかどうかの判断は、ステップ＃４でヘッド部１６再び上昇させた際に、圧力センサ２９にてヘッド部１６の真空圧力の変化を感知し（ステップ＃９）、その変化状態に基づいて電子部品１の吸着ミスの判定を行っていた（ステップ＃１０）。
【０００７】
そして、電子部品１を問題なく吸着していれば、ヘッド部１６を上昇させるとともに吸着ノズル１７の真空圧力が安定するまでマシン動作を停止させ、真空圧力が安定した時点でヘッド部１６をプリント基板１９の所定位置まで移動させた後、ヘッド部１６を下降させるとともに真空発生器２８を停止させて電子部品１をプリント基板１９に装着していた。また、電子部品１の吸着ミスが発生したときは部品供給装置１１にて次の電子部品１を吸着位置に送り、再度ヘッド部１６を下降させて上記吸着動作を繰り返させていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品１が普及するにつれてその形状および大きさの種類も多品種になっているため、このような従来の電子部品装着装置では、電子部品を負圧により吸着する動作において、その圧力から電子部品１の吸着有無判定を行っているため、電子部品１を吸着した状態であっても吸着ノズル１７の先端部の孔が外部に露出したままとなったりして、圧力変化が明瞭に検出できず、その結果、、吸着有無判定が困難になったり、判定時間がかかったりすることがあるとともに信頼性に乏しくなり、また、圧力センサ２９が高価なものであるため、コストアップも招いていた。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、吸着有無判定を正確かつ迅速に行えるとともに製造コストを低く抑えることのできる電子部品装着装置および電子部品装着方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の電子部品装着装置は、電子部品を負圧により吸着して装着する吸着ノズルと、この吸着ノズルを所定方向に沿って移動させる移動駆動手段と、移動駆動手段における吸着ノズルを移動させる際の負荷を検知する負荷検知手段と、移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させた後、吸着ノズルに負圧を作用させ、この後、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させた際に、吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを前記負荷検知手段により検知した場合に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行う制御手段とを備えたものである。
【００１１】
この構成によれば、吸着有無判定を正確かつ迅速に行えるとともに製造コストを低く抑えることのできる電子部品装着装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電子部品装着装置は、電子部品を負圧により吸着して装着する吸着ノズルと、この吸着ノズルを所定方向に沿って移動させる移動駆動手段と、移動駆動手段における吸着ノズルを移動させる際の負荷を検知する負荷検知手段と、移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させた後、吸着ノズルに負圧を作用させ、この後、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させた際に、吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを前記負荷検知手段により検知した場合に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行う制御手段とを備えたものであり、また、本発明の請求項２に記載の電子部品装着方法は、移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させる第１移動工程と、この第１移動工程後に吸着ノズルに負圧を作用させる負圧作用工程と、この負圧作用工程後、移動駆動手段における吸着ノズルを移動させる際の負荷を負荷検知手段により検知しながら、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させる第２移動工程と、前記第２移動工程において吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを検知した際に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行う判定工程とを有することを特徴とし、このような電子部品装着装置、並びに電子部品装着方法により、吸着ノズルの移動時の負荷により電子部品の有無判定を行うため、電子部品の形状や大きさに左右されることなく、吸着有無判定を正確かつ迅速に行える。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。なお、従来の電子部品装着装置と同機能ものには同符号を付してその説明は省略する。
図１，図２に示すように、この電子部品装着装置においては、ヘッド部１６がＺ軸駆動部を介することなくＹ軸駆動部１４により支持されている。また、ヘッド部１６にはヘッド部ブラケット１８を介して、吸着ロッド２１および吸着ノズル１７を昇降させる移動駆動手段としてのボイスコイルモータ３０が取り付けられている。なお、吸着ロッド２１および吸着ノズル１７はベアリング２０を介してヘッド部ブラケット１８やヘッド部１６、ボイスコイルモータ３０に対して回転自在に支持されているとともに、例えば吸着ロッド２１にスプライン（図示せず）が形成されて吸着ロッド２１および吸着ノズル１７は昇降自在に保持されている。
【００１５】
また、ボイスコイルモータ３０にはその電流値を検出する負荷検知手段としての電流計３１が接続されているとともに、この電流値に対応するデータが制御手段３２に入力され、制御手段３２にて電流値に基づいて電子部品１の有無判定を行う。なお、この電子部品装着装置においては、真空発生器に接続されているエア経路２７には圧力センサは接続されていない。
【００１６】
上記構成における電子部品装着装置の制御動作を説明する。
まず、部品供給装置１１にて電子部品１を任意の吸着位置に供給し、Ｘ軸駆動部１３、Ｙ軸駆動部１４を駆動させてヘッド部１６の吸着ノズル１７を電子部品１の吸着位置に移動させる（ステップ＃１１）。電子部品吸着位置において吸着ロッド１１を距離ｂ１だけ比較的高速度で下降させて（ステップ＃１２）吸着ノズル１７を電子部品１に近接させた後、真空発生器を稼働させて、エア経路２７を介して吸着ノズル１７の先端の真空圧により電子部品１を吸着させる。
【００１７】
この後、さらに距離ｂ２だけ緩やかな速度で下降させる動作を行わせる。この時間ｔ３内において、ボイスコイルモータ３０の負荷状態をその電流を検出することにより測定し、吸着ノズル１７が電子部品１に当接したかどうかを判定する（ステップ＃１３，＃１４）。すなわち、吸着ノズル１７が電子部品１に正規の位置で当接すると、それ以上吸着ノズル１７が下降できなくなり、ボイスコイルモータ３０による吸着ロッド２１に対する下降させようとする負荷が増大し、これに応じてボイスコイルモータ３０の電流量が増加するため、ボイスコイルモータ３０の電流が所定電流を越えた場合には、この電流値を電流計３１から入力した制御手段３２が、吸着ノズル１７が電子部品１に当接したと判断する。
【００１８】
そして、これにより吸着ノズル１７が電子部品１に当接したと判断した場合には、ステップ＃１５に進んで、吸着ロッド２１を距離ｂ３まで上昇させ（ステップ＃１５）、ヘッド部１６を移動させて（ステップ＃１６）吸着ノズル１７をプリント基板１９上に位置決めした後、再び吸着ノズル１７を下降させ（ステップ＃１７）、電子部品１をプリント基板１９上に装着する（ステップ＃１８）。
【００１９】
また、ステップ＃１２において吸着ロッド１１を距離ｂ１だけ下降させた後に、吸着ノズル１７が電子部品１に当接するであろう距離ｂ２だけさらに下降させたにもかかわらず、ボイスコイルモータ３０の負荷が増えなくてその電流量が所定電流値を越えなかった場合には、電子部品１に吸着ノズル１７が当接せず、電子部品１の吸着無しと判定する。この場合には、ステップ＃１４からステップ＃１９に進んで吸着ロッド１１を距離ｂ４だけ上昇させた後、電子部品供給装置１１の電子部品１を吸着位置に送る動作により予め吸着位置に送られた電子部品１を吸着する。そして、吸着ロッド２１を上昇させた後、再度、吸着動作を行わせる。
【００２０】
この電子部品装着ヘッドによれば、ボイスコイルモータ３０によりその負荷状態から判断する力制御を行い、吸着ノズル１７が電子部品１に当接すると考えられる検出範囲で負荷状態を検出し、電子部品１と吸着ノズル１７が当接しなかったら部品無しと判断して次の電子部品１を吸着させることにより、電子部品１の形状や大きさに左右されることなく確実かつ迅速に電子部品１の有無を判定できる。そして、これによれば欠品が発生しないので、実装されたプリント基板１９の品質を向上でき、また従来の電子部品装着ヘッドに使用していた圧力センサーもなくすことができるので、製造コストの上昇も最小限に抑えられる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、移動手段により吸着ノズルを第１の速度で所定方向に移動させて電子部品に近接させた後、吸着ノズルに負圧を作用させ、この後、第１の速度よりも遅い第２の速度で吸着ノズルを前記所定方向に電子部品に当接するべき距離だけさらに移動させた際に、吸着ノズルを移動させる負荷が増加したことを前記負荷検知手段により検知した場合に吸着ヘッドが電子部品を吸着して電子部品と正規の位置で当接したと判断して電子部品の有無判定を行うことにより、電子部品の形状や大きさに左右されることなく、吸着有無判定を正確かつ迅速に行え、また製造コストの上昇も最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品装着ヘッドの概略構成を示す断面図
【図２】同電子部品装着ヘッドを備えた電子部品装着装置の斜視図
【図３】同電子部品装着ヘッドの動作を示すフローチャート図
【図４】同電子部品装着ヘッドの昇降動作と時間との関係を示す図
【図５】従来の電子部品装着ヘッドを備えた電子部品装着装置の斜視図
【図６】従来の電子部品装着ヘッドの概略構成を示す断面図
【図７】従来の電子部品装着ヘッドの動作を示すフローチャート図
【符号の説明】
１６          ヘッド部
１７          吸着ノズル
２１          吸着ロッド
３０          ボイスコイルモータ（移動駆動手段）
３１          電流計（負荷検知手段）
３２          制御手段
【図１】
0003942217.tif 000002
【図２】
0003942217.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003942217.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003942217.tif 000007
【図７】
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