(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、
前記電子部品を吸着、保持するノズルと、
前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、
駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、
前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、
前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部と
を有し、
前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、
前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を行う認識部を有し、
前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行い電子回路基板上に電子部品を装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項３】
駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられたノズル部により、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着を行う電子部品装着方法であって、
前記ノズル部の下方に、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設けた交換ユニットを配設し、
前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設け、
ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを交換するに際し、
交換ユニットにおける空のノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、この交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態で、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを爪の間に入るようにノズル部と交換ユニットとを相対的に昇降させた後に爪を閉じ、ノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させることで、ノズル部に装着されていたノズルまたはメカニカルチャックをノズル部から離脱させてノズル・メカニカルチャック収納部に収納し、
この後、ノズル部に装着すべきノズルまたはメカニカルチャックが保持されている交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を閉じてノズルまたはメカニカルチャックを保持した状態でノズル部と交換ユニットとが近接するように相対的に昇降させて、ノズル部にノズルまたはメカニカルチャックを装着させ、この後、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態でノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させて、ノズルまたはメカニカルチャックの交換を完了させ、
前記ノズル部に装着されたノズルまたはメカニカルチャックに応じて、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行って、電子部品を保持することを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項４】
ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を認識部により行い、
前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行って電子回路基板上に電子部品を装着することを特徴とする請求項３記載の電子部品装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を電子回路基板に装着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】
従来の電子部品装着装置の一例を図８を参照しながら説明する。
図８は従来の電子部品装着装置の全体概要図である。図８において、３１は電子回路基板であり、この電子回路基板３１は搬送部３２により搬入・搬出される。また３３は電子部品を供給する電子部品供給部であり、この電子部品供給部３３より供給された電子部品は、ヘッド部３４のノズル部３５により吸着され、電子回路基板３１に装着される。またヘッド部３４は駆動部（ＸＹロボット）３６により任意の位置に位置決めされ、ノズル部３５が保持するノズルはノズルチェンジ部３７により交換される。
【０００３】
上記電子部品装着装置の動作について説明する。
駆動部３６によりヘッド部３４は電子部品供給部３３上に位置決めされ、位置決め後、ノズル部３５が下降され電子部品が吸着される。
【０００４】
次に駆動部３６によりヘッド部３４は装着位置に位置決めされる。この移動の間にノズル部３５の規正爪により４方向から電子部品のセンタリングが行われ、吸着姿勢の補正が行われた後、ヘッド部３４が下降され電子回路基板３１に電子部品が装着される。
【０００５】
電子部品装着後、次の電子部品を実装するためにノズル部３５が保持するノズルの交換が必要な場合、駆動部３６によりヘッド部３４はノズルチェンジ部３７上に位置決めされ、ノズルの交換が行われ、次の電子部品の実装に移る。交換が必要ない場合には、ノズル交換動作を行なわずに次電子部品の実装に移る。
【０００６】
以上のような動作を繰り返すことによって電子部品は電子回路基板３１に順次装着される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品実装においては、電子基板に様々な形状の電子部品を正確に実装し、実装品質を向上させることが要求されている。
【０００８】
しかしながら、従来の電子部品装着装置では、異形電子部品を認識し補正を行って実装するという機能が無く、規正爪によってセンタリングを行い補正を行っていた。この規正爪では、センタリングができない大型の異形電子部品などは、電子部品装着装置での実装が不可能なため、手付けによって実装が行われており生産性の低下を招いていた。また規正爪での補正では、電子部品を傷つけるといった実装品質の低下も招いていた。
【０００９】
本発明は、このような電子部品装着装置において、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装を可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品装着装置は、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、前記電子部品を吸着、保持するノズルと、前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部とを有し、前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とする。
また、本発明の電子部品装着方法は、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられたノズル部により、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着を行う電子部品装着方法であって、前記ノズル部の下方に、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設けた交換ユニットを配設し、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設け、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを交換するに際し、交換ユニットにおける空のノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、この交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態で、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを爪の間に入るようにノズル部と交換ユニットとを相対的に昇降させた後に爪を閉じ、ノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させることで、ノズル部に装着されていたノズルまたはメカニカルチャックをノズル部から離脱させてノズル・メカニカルチャック収納部に収納し、この後、ノズル部に装着すべきノズルまたはメカニカルチャックが保持されている交換ユニットのノズル・メカニカルチャック収納部に前記ヘッド部を移動させ、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を閉じてノズルまたはメカニカルチャックを保持した状態でノズル部と交換ユニットとが近接するように相対的に昇降させて、ノズル部にノズルまたはメカニカルチャックを装着させ、この後、このノズル・メカニカルチャック収納部の爪を開けた状態でノズル部と交換ユニットとが離反するように相対的に昇降させて、ノズルまたはメカニカルチャックの交換を完了させ、前記ノズル部に装着されたノズルまたはメカニカルチャックに応じて、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行って、電子部品を保持することを特徴とする。
【００１１】
この本発明によれば、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装が可能な電子部品装着装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、部品供給部から電子部品を保持し、この電子部品を電子回路基板上に装着する電子部品装着装置であって、前記電子部品を吸着、保持するノズルと、前記電子部品を掴み、保持するメカニカルチャックと、駆動部により任意の位置に位置決めされるヘッド部に昇降自在に設けられ、前記ノズルまたはメカニカルチャックが装着されるノズル部と、前記ノズル部の下方に配設され、前記ノズルとメカニカルチャックを自動交換する交換ユニットと、前記ノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングの切り替えを行う制御部とを有し、前記交換ユニットに、ノズル部に装着しているノズルまたはメカニカルチャックを収納する空のノズル・メカニカルチャック収納部と、次に使用するノズルまたはメカニカルチャックが配設されているノズル・メカニカルチャック収納部とを設け、前記交換ユニットの各ノズル・メカニカルチャック収納部に、下方から上方に向けて延びかつ折曲して先端同士が両側方から対向するように形成され、閉じることでノズルまたはメカニカルチャックの上部を両側方から挟むようにして保持し、開けることで、ノズル部とのノズルまたはメカニカルチャックの受け渡しを許容する開閉自在の対となった爪を設けたことを特徴とし、さらに、ノズル、またはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測を行う認識部を有し、前記認識部の認識結果に基づいて位置補正を行い電子回路基板上に電子部品を装着する構成としたことを特徴とする。これにより、装着する電子部品によりノズルとメカニカルチャックは交換され、交換したノズルまたはメカニカルチャックに応じてノズルの吸着、またはメカニカルチャックの開閉を行うタイミングが切り替えられる。また、これらノズルまたはメカニカルチャックを使用して電子部品の吸着・保持が行われると、ノズルまたはメカニカルチャックで保持した電子部品の位置計測が行われ、認識結果に基づいて位置補正が行われ、電子回路基板上に電子部品が装着される。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における電子部品装着装置の全体概略図である。
図１において、１は電子回路基板２を搬入・搬出する搬送部、３は駆動部（ＸＹロボット）である。この駆動部３により、電子部品を吸着・装着するノズル部４を昇降自在に有するヘッド部５が任意の位置に位置決めされる。ノズル部４に、電子部品を吸着し、保持する従来のノズル、または電子部品を掴み、保持するメカニカルチャック（後述する）が保持される。
【００１４】
また６は電子部品を供給する電子部品供給部、７は実装する電子部品によってノズル部４が保持するノズルとメカニカルチャックを自動交換するノズルチェンジ部（交換ユニット）、８はノズルまたはメカニカルチャックで吸着・保持されている電子部品の位置計測を行い、電子部品の保持姿勢を認識し補正を行う認識部である。
【００１５】
上記ノズル部４に保持されるメカニカルチャック２１を図２により詳細に説明する。
図２において、９は電子部品２２を掴む爪、１０は爪９と連動して動くピン、１１はピンを下方へ付勢するバネであり、通常時には、図２（ａ）に示すように、ピン１０がバネ１１によって下方に付勢されて爪９が開いた状態になっている。電子部品２２を掴み、保持する際には、図２（ｂ）に示すように、ノズル部４のエア配管２０を通って真空が引かれ、この吸着力によってピン１０がバネ１１の付勢力に勝って上方に引き上げられ、ピン１０が上方に引き上げられると、ピン１０に連動して爪９が閉じ、電子部品２２を２方向から掴み保持する。
【００１６】
次にヘッド部５内のノズル部４が保持するノズルと上記メカニカルチャック２１を交換する動作を説明する。図３はこの交換動作の一例として、ノズル２３からメカニカルチャック２１に交換する動作を順に示しており、この交換動作を説明する。図３において、１２はノズルチェンジ部７のノズル２３またはメカニカルチャック２１を保持する爪、１３はノズル・メカニカルチャック収納部である。
【００１７】
ヘッド部５が駆動部３によりノズルチェンジ部７上に位置決めされると｛図３（ａ）｝、同時にノズルチェンジ部７は爪１２を開けて上昇する。上昇後、ノズル部４はノズルチャンジ部７の空いているノズル・メカニカルチャック収納部１３に下降し、ノズル・メカニカルチャック収納部１３はノズル部４が現在保持しているノズル２３を収納し、ノズル収納後、ノズルチェンジ部７の爪１２が閉じノズル２３を保持する｛図３（ｂ）｝。ノズル保持後、ノズル部４の上昇によりノズル２３をノズル部４から離脱させる｛図３（ｃ）｝。ノズル離脱後、次に使用するメカニカルチャック２１上に駆動部３によってヘッド部５が位置決めされ、位置決めされると同時にノズル部４が下降しノズル部４にメカニカルチャック２１が装着される｛図３（ｄ）｝。ノズル装着後、ノズルチェンジ部の爪１２が開き、ノズル部４は上昇し、ノズルチェンジ部７は爪１２を閉じて下降しノズル交換を完了する｛図３（ｅ）｝。
【００１８】
次にヘッド部５内のノズル部４が保持する上記メカニカルチャック２１により電子部品２２を掴み・保持する際の動作を図４，図５により説明する。
メカニカルチャック２１は、図４（ａ）に示すように、通常ピン１０がバネ１１によって下方に付勢されて爪９が開いた状態になっている。ヘッド部５が駆動部３により目的の電子部品２２上に位置決めされると、ノズル部４はメカニカルチャック２１の爪９が開いた状態で下降される｛図４（ｂ）｝。そして、上述したように、エア配管２０を通って真空に引かれることにより爪９が閉じ電子部品２２を２方向から掴み保持する｛図４（ｃ）｝。この状態でノズル部４が上昇し、電子部品２２の吸着が完了する｛図４（ｄ）｝。
【００１９】
このメカニカルチャック２１での吸着の際、通常のノズル２３により電子部品２２の吸着を行うときのように、図５（ａ）に示すタイミングで吸着を行うと｛ノズル２３の下降と同時に真空回路（吸着バルブ）をオンとしてエア配管２０を通って真空に引くと｝、ノズル部４が下降を始めるとすぐに吸着バルブがオンになるために、下降の途中でメカニカルチャック２１の爪９が閉じてしまい電子部品２２を掴み、保持することができない。そこで、メカニカルチャック２１での吸着では、吸着タイミングを図５（ｂ）に示すようにノズル部４が下死点到達後に吸着バルブがオンになり、爪９が閉じて電子部品２２を掴み、保持するタイミングに制御装置（図示せず）が自動的に切り換えて電子部品２２の実装を行う。前記制御装置は電子部品装着装置内に収納されたコンピュータからなる制御装置（制御部）であり、上記駆動部３の制御、ノズル部５の昇降制御、ノズルチェンジ部７のノズル交換制御などを行うとともに、吸着タイミングの変更、後述する認識部８により認識された電子部品２２の姿勢に基づいて補正演算を行う。
【００２０】
次に、認識部８により、メカニカルチャック２１により保持されている電子部品２２の保持姿勢を認識し補正・装着を行う動作について、図６により説明する。図６において、２４は電子部品２２の裏面を撮像する認識カメラ、２５は電子部品２２を照明するランプである。
【００２１】
電子部品２２はメカニカルチャック２１により保持された後｛図６（ａ）｝、ヘッド部５は駆動部３により電子部品２２を保持したまま認識カメラ２４上に位置決めされ、認識カメラ２４により撮像された電子部品２２の裏面の画像により電子部品２２の形状寸法や保持姿勢の認識が行なわれる｛（図６（ｂ）｝。この認識結果から制御部が電子部品２２のノズル部４の中心からのズレ量や、指定装着角度とのズレ量などの補正演算を行い、その演算結果に基づいて駆動部３の座標（ｘ，ｙ）、電子部品２２の傾きθの補正を行ない電子回路基板２上に電子部品２２の実装を行う｛図６（ｃ）｝。
【００２２】
上記電子部品装着装置の動作について図７のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップ−１（電子部品吸着）
電子回路基板２は搬送部１により装着位置に搬入される。そして駆動部３によりヘッド部５は電子部品供給部６上に位置決めされ、位置決め後ヘッド部５内のノズル部４が下降され電子部品２２が吸着される。電子部品吸着後ノズル部４は上昇され、ヘッド部５は駆動部３により装着位置に位置決めされる。この移動の際、ノズル部４が吸着した電子部品２２の吸着姿勢は認識部８にて認識され、制御部（図示せず）が補正演算をし、位置補正が行われる。位置補正後ノズル部４は下降し電子回路基板２上に電子部品２２が装着される。
【００２３】
ステップ−２
装着後、制御部に入力されている実装電子部品の寸法・形状や使用ノズル番号などのパーツデータにより、ヘッド部５内のノズル部４が保持するノズル２３あるいはメカニカルチャック２１を次に実装する電子部品のためのノズル２３あるいはメカニカルチャック２１に交換する必要があるかを判断する。
【００２４】
ステップ−３
ステップ−２の判断により交換の必要があるとき、次に実装する電子部品のためのノズル２３あるいはメカニカルチャック２１に交換する。
【００２５】
ステップ−４
ステップ−３においてメカニカルチャック２１に交換されたかを判断する。
ステップ−５
メカニカルチャック２１に交換された場合、制御部により、真空回路の吸着バルブのオンのタイミングを図５（ｂ）に示すタイミングに設定する。
【００２６】
ステップ−６
ノズル２３に交換された場合、制御部により、真空回路の吸着バルブのオンのタイミングを図５（ａ）に示すタイミングに設定する。
【００２７】
ステップ−２において、ノズル２３あるいはメカニカルチャック２１の交換を行わないとき、ステップ−５またはステップ−６の終了後、ステップ−１へ戻る。以後この工程を繰り返し電子部品２２の実装を行っていく。
【００２８】
このように、電子部品２２を認識する認識部８を設置し、ノズルチェンジ部７にメカニカルチャック２１を設置すること、メカニカルチャック２１での電子部品実装の際、制御部が吸着タイミングを自動的にメカニカルチャック専用タイミングに切り換えること、およびメカニカルチャック２１によって掴み、保持した電子部品を認識部８にて認識し、制御部が補正演算し、その結果に基づいて補正を行い電子回路基板２上に実装することにより、高精度実装が可能となり、実装品質を向上できるとともに、今まで実装が不可能であった異形電子部品の実装が可能になり、対象部品も大幅に広げることができる。したがって、人による手付作業を無くすこともでき、生産性向上、および無人稼働を可能にできる。
【００２９】
なお、メカニカルチャック２１の爪９は、部品の形状に合わせて幅の調整が可能で同一メカニカルチャック２１で数種類の部品に対応できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来の電子部品装着装置では実装ができなかった異形部品などの電子部品の実装が可能になり、対象部品も大幅に広げることができ、したがって、人による手付作業を無くすこともでき、生産性向上、および無人稼働を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電子部品装着装置の全体概要図である。
【図２】同電子部品装着装置のメカニカルチャックの詳細図である。
【図３】同電子部品装着装置のノズルチェンジ動作図である。
【図４】同電子部品装着装置のメカチャックノズルによる電子部品保持動作説明図である。
【図５】同電子部品装着装置の電子部品吸着タイミング図である。
【図６】同電子部品装着装置の電子部品認識・装着動作説明図である。
【図７】同電子部品装着装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】従来の電子部品装着装置の全体概要図である。
【符号の説明】
１  搬送部
２  電子回路基板
３  駆動部（ＸＹロボット）
４  ノズル部
５  ヘッド部
６  電子部品供給部
７  ノズルチェンジ部（交換ユニット）
８  認識部
９  爪
１０  ピン
１１  バネ
１２  爪
１３  ノズル収納部爪
２０  エア配管
２１  メカニカルチャック
２２  電子部品
２３  ノズル
２４  認識カメラ
２５  照明ランプ
【図１】
0004233125.tif 000002
【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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