(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリヘッドの主軸部の回転駆動部外側面に装着された複数の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、前記移載ヘッドを各インデックス位置を順次移動させて電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置であって、前記主軸部の回転駆動部をインデックス回転させるインデックス機構部と、このインデックス機構部を取付座を介して支持する支持部と、特定インデックス位置に設けられた作業ステーションに対する前記移載ヘッドの相対位置の熱影響による変動を、実装動作を開始するタイミングより前に収束させる変動収束手段とを備え、この変動収束手段は、前記取付座に装着されたヒータおよびまたは前記主軸部の固定部に設けられた移載ヘッド昇降用のカム部に装着されたヒータであることを特徴とする電子部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置および実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装装置の種類として、複数の吸着ノズルが装着された多数の移載ヘッドをインデックス回転させて連続的に実装を行うロータリ式の実装装置が知られている。このロータリ式では、多数の移載ヘッドにより電子部品を順次ピックアップし実装を行うため高速実装が行えるという利点を有している。このロータリ式の実装装置では、ピックアップ位置にて電子部品をピックアップした移載ヘッドが実装位置まで回転して移動する途中に認識ステーションが設けられ、ここで電子部品を保持した状態の吸着ノズルを認識して吸着ノズルの位置や電子部品の位置ずれが検出され、この検出結果に基づいて実装時の位置補正が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品の少サイズ化に伴い、実装時の位置精度は益々高精度が求められるようになって来ている。例えば、既にサイズが０．６ｍｍ程度のものが実用化されており、このような微小部品を吸着ノズルによってピックアップするためには０．１ｍｍ程度の位置ずれも安定した吸着に悪影響を及ぼす。
【０００４】
ところが、認識ステーションにおいて吸着ノズルの位置を認識する際には、種々の要因により認識部のカメラと移載ヘッドとの相対的位置関係は一定せず、時間的にもまた個々の移載ヘッドによってもばらつきを示す。このばらつきは数十μｍのオーダーとなっており、微小部品を実装対象とする場合にはこのばらつきが吸着不具合や実装不良に及ぼす影響は無視できない。このばらつきの要因として、インデックス機構などの駆動機構部から発生する熱に起因する各部の変形が考えられる。しかしながら従来のロータリ式の電子部品実装装置においては、この熱影響についての対策は有効になされておらず、この結果熱影響に起因する各部の変形による精度上の不具合が発生するという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、熱影響による不具合の発生を減少させることができる電子部品の実装装置および実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の実装装置は、ロータリヘッドの主軸部の回転駆動部外側面に装着された複数の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、前記移載ヘッドを各インデックス位置を順次移動させて電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置であって、前記主軸部の回転駆動部をインデックス回転させるインデックス機構部と、このインデックス機構部を取付座を介して支持する支持部と、特定インデックス位置に設けられた作業ステーションに対する前記移載ヘッドの相対位置の熱影響による変動を、実装動作を開始するタイミングより前に収束させる変動収束手段とを備え、この変動収束手段は、前記取付座に装着されたヒータおよびまたは前記主軸部の固定部に設けられた移載ヘッド昇降用のカム部に装着されたヒータである。
【００１２】
本発明によれば、特定のインデックス位置に設けられた作業ステーションに対する前記移載ヘッドの相対位置の熱影響による変動を、変動収束手段によって収束させることにより、実装装置起動時においても安定した実装を行うことができる。
【００１３】
【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平面図、図２は同電子部品実装装置の側断面図、図３は同電子部品実装装置の部分断面図、図４（ａ）は同電子部品実装装置のヒータ駆動のタイムチャート、図４（ｂ）は同電子部品実装装置の温度上昇を示すグラフ、図４（ｃ）は従来の電子部品実装装置の温度上昇を示すグラフである。
【００１４】
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、電子部品の供給部１には電子部品を供給するパーツフィーダ２が多数個並設されている。パーツフィーダ２は図外のフィーダベースに装着され、送りねじ３を回転駆動することにより横方向へ移動する。
【００１５】
供給部１の手前側にはロータリヘッド４が配設されている。ロータリヘッド４は主軸Ｏの廻りでインデックス回転し、その円周上には複数基の移載ヘッド５が備えられている。ロータリヘッド４の特定のインデックス位置は作業ステーションとなっており、以下に説明するピックアップステーション、認識ステーションおよび実装ステーションが設けられている。
【００１６】
移載ヘッド５は複数の吸着ノズル６を備えており、ピックアップステーションＰに位置している状態で移載ヘッド５が昇降動作を行うことにより、パーツフィーダ２から電子部品をピックアップする。このとき、送りねじ３によってパーツフィーダ２を横移動させることにより、所望の電子部品をピックアップすることができる。
【００１７】
ピックアップステーションＰでピックアップされた電子部品は、ロータリヘッド４をインデックス回転することにより各インデックス位置を順次通過して矢印ａ方向に移動する。そして認識ステーション７の撮像手段であるカメラ７ａの上方に位置している間にカメラ７ａより下方から撮像され、位置ずれが検出される。ここでは、移載ヘッド５の回転中心に対する位置ずれが検出される。ロータリヘッド４の手前側には基板９を位置決めする可動テーブル８が配設されており、認識ステーション７から移動した移載ヘッド５が実装ステーションＭに到達し、そこで昇降動作を行うことにより、電子部品を基板９に実装する。
【００１８】
次に図２を参照して電子部品実装装置の駆動系について説明する。図２において、架台２０上には天板２１が水平に架設されている。天板２１の中央部には、取付座１０を介してインデックス機構部１１が配設されている。取付座１０にはヒータＨ１が装着されており、ヒータＨ１を駆動することにより、取付座１０を介して天板２１、インデックス機構部１１を加熱昇温させる。この加熱昇温の目的については後述する。
【００１９】
インデックス機構部１１の下方には、ロータリヘッド４の主軸部４ａが連結されている。主軸部４ａは取付座１０に対して固定された固定部１２および固定部１２に対して相対的にインデックス回転動作を行う回転駆動部１４が設けられている。固定部１２の外周にはカム部であるリブカム１３が設けられており、リブカム１３の基部に沿ってヒータＨ２が固定部１２の外周面上に敷設されている。ヒータＨ２を駆動することにより、リブカム１３を加熱昇温させる。この加熱昇温の目的についても後述する。
【００２０】
リブカム１３にはカムフォロア１７が上下両方向から挟み込む形で当接している。カムフォロア１７は連結部材１６に結合されており、連結部材１６は回転駆動部１４に対してスライダ１５ａおよびガイドレール１５よりなるスライド手段によって上下方向にスライド自在となっている。連結部材１６の下部には移載ヘッド５が装着されている。回転駆動部１４がインデックス回転することにより、カムフォロア１７はリブカム１３に沿って転動し、これにより連結部材１６はリブカム１３のカム曲線に従って上下動を行う。したがって、インデックス機構部１１を駆動して回転駆動部１４がインデックス回転を行うことにより、移載ヘッド５は所定のインデックス位置にて所定タイミングで上下動作を行う。
【００２１】
図２の断面に示す認識ステーション７には、撮像手段であるカメラ７ａを移動させるカメラ移動テーブル１８が装着されており、カメラ７ａは認識ステーション７において移載ヘッド５を下方から認識する。ここでカメラ７ａはカメラ移動テーブル１８に結合された連結部材１９を介して天板２１と結合されている。このため、天板２１の変形はカメラ移動テーブル１８の変位を発生させる。
【００２２】
次に図３を参照して、インデックス機構部１１を駆動してロータリヘッド４を回転させ各移載ヘッド５に実装動作を行わせたときの、各部の熱変形挙動について説明する。インデックス機構部１１は図示しないモータにより回転駆動され、内蔵されたインデックス機構により回転駆動部１４を回転させる。この動作によりインデックス機構部１１は各動作部分の摩擦による発熱によって昇温する。そしてこの熱は取付座１０を介して天板２１に伝達される。この熱影響により天板２１は熱変形し、この変形は連結部材１９によって結合された認識ステーション７のカメラ移動テーブル１８の位置を矢印ａ方向に変動させる。
【００２３】
一方、ロータリヘッド４がインデックス回転を繰り返すことにより、カムフォロア１７はリブカム１３に沿って転動し、リブカム１３には摩擦熱が発生する。これによりリブカム１３は次第に昇温するが、この昇温過程においてはリブカム１３の各部の昇温は均一ではない。そしてある収束時間経過後に各部の温度が定常温度に到達する。この昇温過程でのリブカム１３各部の温度不均一に起因して、上部側のリブカム１３は矢印ｂ方向に変位し、下部側のリブカム１３は矢印ｃ方向に変位する。この結果、インデックス回転起動後ある時間までは、ロータリヘッド４の主軸Ｏが矢印ｄ方向にわずかに傾く現象が発生する。このような各部の変形・変位は、実機を用いて行った変位計測試験において確認されている。そしてこの変形は、前述のようにリブカム１３とカムフォロア１７との摩擦熱による昇温が、周辺大気へ放散する熱によって収束した時点で、ほぼ一定の定常状態に収束する。
【００２４】
この熱変形の収束は前述の天板２１の熱変形についても同様であり、実装装置起動時の天板２１の昇温過程においては、カメラ７ａの絶対的位置は変動している。すなわち、装置起動後各部の昇温が収束するまでは、認識ステーション７におけるカメラ７ａと移載ヘッド５との相対的位置関係は熱影響によって変動しており、この結果カメラ７ａによる認識結果にはばらつきが生じる。
【００２５】
この熱影響による変形は認識ステーション７のみならず、ピックアップステーションＰ、実装ステーションＭにおいても発生し、それぞれ吸着位置不良、実装位置精度不良の原因となるが、熱影響による変形が精度に及ぼす影響は移載ヘッド５とカメラ７ａがともに変位する認識ステーション７において特に顕著である。しかも認識ステーション７における位置誤差は認識誤差として表れ、そのまま位置補正量の誤差となって吸着動作、実装動作に影響を及ぼすため、極力排除することが必要である。
【００２６】
以下、実装装置起動時に発生する熱影響による各部の位置変動を収束させる変動収束手段について、実装装置の動作に則して説明する。本実施の形態では、インデックス機構部１１の取付座１０に装着されたヒータＨ１およびリブカム１３基部に敷設されたヒータＨ２により予め当該部分を加熱し、収束温度付近まで昇温させるものである。
【００２７】
まず、実装装置を起動して電子部品の実装を行う場合には、図４（ａ）に示すように、実際に実装動作を開始するタイミングｔ１よりウォームアップ時間Ｔ１だけ前にヒータＨ１，Ｈ２をＯＮする。これにより、図４（ｂ）に示すように当該加熱部の温度は周囲温度Ｒから急速に上昇し、図示しない温度調節手段によって収束温度Ａに収束するよう制御される。この収束温度Ａは、予め各装置毎に実測により求められるものである。そしてタイミングｔ１にて電子部品の実装動作が開始され、インデックス機構部１１からの発熱と、リブカム１３とカムフォロア１７との摩擦熱が発生する。
【００２８】
この時点では当該部分での温度は、これらの摩擦によって発生する熱量と外部に放散される熱量とが均衡する温度、すなわち収束温度Ａに到達しているため、実装装置を起動することによって新たに付加されるこれらの熱量は放熱量と等しく、当該部分はこれ以上昇温することなく一定温度に保たれる。なお、図４（ａ）に示すように、起動後に所定時間Ｔ２の間ヒータＨ１，Ｈ２の温度調節機能を作動させて、当該部分の温度が完全に収束するまでヒータＨ１，Ｈ２のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すようにしてもよい。
【００２９】
このように、実装動作時に発熱し熱的不均一の原因となる部分を予め収束温度まで昇温させておくことにより、特定の各インデックス位置に設けられた作業ステーションおける移載ヘッド５の作業ステーションに対する相対的位置関係の変動を収束させることができ、特に認識ステーション７におけるカメラ７ａと移載ヘッド５との相対的位置関係の変動を収束させることにより、位置認識のばらつきを排除することができる。これにより、図４（ｃ）に示すような従来の実装装置では不可避であった、装置起動後に周囲温度Ｒから収束温度Ａに到達するまでに要する変動発生時間Ｔ３を解消し、最初の動作時から熱影響による位置精度不良を生じることなく、安定した実装を行うことができる。
【００３０】
次に、前述の収束温度Ａについて説明する。この変動収束を精度よく行うためには、収束温度Ａを予め適切に設定することが必要である。収束温度は発熱量と放熱量の関係、すなわち実装装置の構成によって定められる特性とともに、一般には実装装置が置かれる環境の周囲温度によっても左右される。このため、収束温度の設定のために行われる実測に際しては、周囲温度を変化させ実際の収束温度を周囲温度をパラメータとした変数として求める。そして実装装置の稼動時には、その時点での周囲温度に応じてその都度収束温度を設定して起動前ウォームアップを行う。
【００３１】
上記説明したように、本発明は電子部品実装装置の各部の位置精度に大きな影響を及ぼす起動後の昇温過程における装置各部の変形・変位の変動を、別途求められた収束温度まで予め昇温させることにより排除するものである。この方法によれば、所定温度まで加熱するという簡便な方法で、従来解決が困難とされた微小な位置変動を安定させることができ、微小部品の実装精度を向上させることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、変動収束手段としてインデックス機構部１１の取付座１０およびリブカム１３に沿って設けられたヒータの例を示しているが、これらには限定されず、要は熱影響による変形・変位の変動を収束させるのに適当であればその他の部位を加熱するものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータリヘッドの主軸部の外側面に装着された移載ヘッドの、各ステーションにおける相対的位置関係の熱影響による変動を、加熱により収束させる変動収束手段を備えるようにしたので、実装装置起動時においても熱影響による位置誤差のない安定した実装を行うことができる。
【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平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヒータ駆動のタイムチャート
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の温度上昇を示すグラフ
（ｃ）従来の電子部品実装装置の温度上昇を示すグラフ
【符号の説明】
１  供給部
４  ロータリーヘッド
４ａ  主軸部
５  移載ヘッド
７  認識ステーション
９  基板
１０  取付座
１１  インデックス機構部
１２  固定部
１３  リブカム
１４  回転駆動部
Ｈ１、Ｈ２  ヒータ
【図１】
0004141557.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004141557.tif 000004
【図４】
0004141557.tif 000005