(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を装着する装着面上の位置を示すＸＹ軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すＺ軸、及びこのＺ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する際に、吸着した電子部品を前記Ｚ軸に沿って上昇し、前記ＸＹ軸に沿って移動し、前記θ軸に沿って回転しているときに、前記ＸＹ軸上の所定の位置範囲に達した旨の第１の信号及び前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第２の信号を受けたときは、当該電子部品を前記Ｚ軸に沿って下降させ、当該下降中において前記ＸＹ軸上の装着位置及び前記θ軸上の装着角度に達した前記電子部品を前記装着面に装着することを特徴とする電子部品の装着方法。
【請求項２】
前記第１の信号を受けた後に予め設定した所定距離だけ移動したとき前記ＸＹ軸に沿った移動を停止し、前記第２の信号を受けた後に予め設定した所定角度だけ回転したとき前記θ軸に沿った回転を停止することを特徴とする請求項１記載の電子部品の装着方法。
【請求項３】
電子部品を装着する装着面上の位置を示すＸＹ軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すＺ軸、及びこのＺ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する電子部品の装着装置であって、
電子部品を吸着する吸着コントローラと、
この吸着コントローラによって吸着された電子部品を前記Ｚ軸に沿って上昇するＺ軸コントローラと、
前記吸着された電子部品を前記ＸＹ軸に沿って移動するＸ軸及びＹ軸コントローラと、
前記吸着された電子部品を前記θ軸に沿って回転するθ軸コントローラと、
前記Ｘ軸及びＹ軸コントローラから前記ＸＹ軸上の所定の位置範囲に達した旨の第１の信号を受け、前記θ軸コントローラから前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第２の信号を受けたときは、前記Ｚ軸コントローラを制御して前記電子部品を前記Ｚ軸に沿って下降させ、当該下降中において前記Ｘ軸及びＹ軸コントローラを制御して前記ＸＹ軸上の装着位置及び前記θ軸上の装着角度に合わせた前記電子部品を前記装着面に装着させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品の装着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の信号を受けた後に予め設定した所定距離だけ移動したとき前記Ｘ軸及びＹ軸コントローラによる前記ＸＹ軸に沿った移動を停止させ、前記第２の信号を受けた後に予め設定した所定角度だけ回転したとき前記θ軸コントローラによる前記θ軸に沿った回転を停止させることを特徴とする請求項３記載の電子部品の装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子部品をプリント基板に装着する際の電子部品装着方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に装着する電子部品の中で最も多いのがチップ部品である。このチップ部品をプリント基板に装着する場合には、吸着ノズルにより真空吸着して自動的に装着する。この場合、プリント基板の装着面において予め設定されている位置に正確に装着するために、装着位置をＸＹ座標で指定し、装着角度をθで指定する。一方、製造コストを低減するために、多くのチップ部品を短時間で装着することが望まれている。このため、吸着したチップ部品できるだけ速く指定した位置に装着するような制御がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着ノズルの中心と吸着したチップ部品の中心とは必ずしも一致するとは限らない。また、吸着したチップ部品の角度もずれている場合がある。このため、装着したチップ部品のＸＹ座標及び装着角度θがずれて、この結果、部品装着されたプリント基板が不良になることがあった。したがって、吸着したチップ部品できるだけ速く指定した位置に装着することが、かえって製造コストを高くしてしまうという問題があった。
この発明の課題は、多くの電子部品を短時間でかつ正確に装着できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
電子部品装着方法の発明は、電子部品を装着する装着面上の位置を示すＸＹ軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すＺ軸、及びこのＺ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する際に、吸着した電子部品をＺ軸に沿って上昇し、ＸＹ軸に沿って移動し、θ軸に沿って回転しているときに、ＸＹ軸上の所定の位置範囲に達した旨の第１の信号及びθ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第２の信号を受けたときは、電子部品をＺ軸に沿って下降させ、その下降中においてＸＹ軸上の装着位置及びθ軸上の装着角度に達した電子部品を装着面に装着することを特徴とする。
【０００５】
電子部品装着装置の発明は、電子部品を装着する装着面上の位置を示すＸＹ軸、この装着面と垂直方向の高さ位置を示すＺ軸、及びこのＺ軸の回りの角度を示すθ軸における各座標に基づいて電子部品を装着する電子部品の装着装置であって、電子部品を吸着する吸着コントローラと、この吸着コントローラによって吸着された電子部品を前記Ｚ軸に沿って上昇するＺ軸コントローラと、吸着された電子部品をＸＹ軸に沿って移動するＸ軸及びＹ軸コントローラと、吸着された電子部品をθ軸に沿って回転するθ軸コントローラと、Ｘ軸及びＹ軸コントローラからＸＹ軸上の所定の位置範囲に達した旨の第１の信号を受け、θ軸コントローラから前記θ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第２の信号を受けたときは、Ｚ軸コントローラを制御して電子部品をＺ軸に沿って下降させ、その下降中においてＸ軸及びＹ軸コントローラを制御してＸＹ軸上の装着位置及びθ軸上の装着角度に合わせた電子部品を装着面に装着させる制御手段と、を備えた構成になっている。
【０００６】
これらの発明によれば、吸着した電子部品を上昇し、移動し、回転しているときに、その電子部品が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその電子部品が所定の角度範囲に達したことを通知する信号を受けたときは、その電子部品を下降させ、その下降中の時間を利用してその電子部品を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、このような電子部品の装着装置の内部構造を示す図である。装置内には、プリント基板を搬送して位置決めする基板搬送部１が設けられおり、搬送されたプリント基板（図示せず）に装着するチップ部品（以下、単に部品という）が収納された部品供給部２が供給部取付台３に固定されている。図では１個の部品供給部２が示されているが、実際には実装する部品の種類に対応する数の部品供給部が取付けられる。部品は吸着ヘッド４の下部に設けられた吸着ノズル５によって真空吸着される。このため、吸着ヘッド４を水平方向に移動させるＸＹロボット６が設けられており、図には示していないが吸着ヘッド４を垂直方向に移動させる垂直移動手段が設けられている。
【０００８】
図２は、図１に示した電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図である。制御部（制御手段）７は、吸着コントローラ８、Ｘ軸コントローラ９、Ｙ軸コントローラ１０、Ｚ軸コントローラ１１、θ軸コントローラ１２を制御して、各軸に対応するモータ（図示せず）からなる吸着ヘッド駆動部１３を駆動して吸着ノズル５を移動する。そして、部品供給部２の部品１４を搬送してプリント基板搬送部１によって所定位置に搬送されたプリント基板１５に部品１４を装着する。制御部７は、各軸のモータの回転に応じてエンコーダのパルス信号を受信する。制御部７はまた、ＲＳ４２２インタフェース１６により接続されたレーザーアラインセンサコントローラ１７を制御して、レーザユニット１８を駆動する。レーザユニット１８は、並行な帯状のレーザ光線を放射する発光部１８ａ及びこのレーザ光線を受光する受光部１８ｂで構成されている。したがって、吸着した部品１４がレーザ光線の位置にあるときは、部品１４の投影画像を得ることができる。
【０００９】
図３は、吸着ノズル５によって吸着した部品１４を、Ｚ軸コントローラ１１によってレーザユニット１８のレーザ光線の位置に上昇させ、Ｚ軸の回りのθ軸に沿って回転する様子を示す図である。この回転によって、部品１４の投影画像の極小値を検出して、そのときの位置及び回転角を計測することにより、部品１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向のずれを検出する。
【００１０】
次に、実施形態の電子部品装着方法について、図４〜図６に示す制御部７の動作を示すフローチャートを参照して説明する。
図４において、Ｚ軸コントローラ１１に対して吸着ヘッド４をＺ軸に沿って下降する指示をし（ステップＳ１）、吸着ノズル５の先端が吸着位置に達したか否かを判別する（ステップＳ２）。吸着位置に達したときは、Ｚ軸下降を停止させ（ステップＳ３）、吸着コントローラ８に対して部品１４を吸着させる指示をする（ステップＳ４）。
【００１１】
部品吸着後は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を指示し（ステップＳ５）、ＸＹ方向に移動可能な高さ位置に達したか否かを判別する（ステップＳ６）。移動可能な高さ位置に達したときは、ＸＹ移動を開始する（ステップＳ７）。次に、吸着した部品１４のＺ軸方向の位置がレーザユニット１８のレーザ光線の検出エリアに達したか否かを判別する（ステップＳ８）。検出エリアに達していないときは図示しないメインフローに戻るが、検出エリアに達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を停止する指示をする（ステップＳ９）。
【００１２】
次に、θ軸コントローラ１２に対してθ軸回りの回転を指示する（ステップＳ１０）。次に、図５において、Ｘ軸コントローラ９及びＹ軸コントローラ１０からＸＹ軸上の所定の位置範囲に達した旨の第１の信号であるＸＹインポジを受信したか、又は、θ軸コントローラ１２からθ軸上の所定の角度範囲に達した旨の第２の信号であるθインポジを受信したかを判別する（ステップＳ１１）。いずれのインポジも受信しない場合はメインフローに戻るが、ＸＹインポジを受信したときは、ＸＹフラグに１をセットする（ステップＳ１２）。次に、カウンタレジスタＣ１に所定の数値ｍをセットする（ステップＳ１３）。このｍは、ＸＹインポジを受信したときから実際に装着する正確な位置に達するまでの間に、制御部７がＸ軸コントローラ９及びＹ軸コントローラ１０から受信するパルス数である。次に、Ｃ１パルスインタラプトを解除する（ステップＳ１４）。パルスインタラプトの解除により、図６（Ａ）に示すように、Ｘ軸コントローラ９及びＹ軸コントローラ１０からパルス信号のインタラプトがあるごとにＣ１の値をデクリメントする。そして、θフラグが１であるか否かを判別し（ステップＳ１５）、このフラグが０であるときはステップＳ１１においてθインポジの受信を待つ。
【００１３】
ステップＳ１１において、θインポジを受信したときは、θフラグに１をセットする（ステップＳ１６）。次に、カウンタレジスタＣ２に所定の数値ｎをセットする（ステップＳ１７）。このｎは、θインポジを受信したときから実際に装着する正確な角度に達するまでの間に、制御部７がθ軸コントローラ１２から受信するパルス数である。次に、Ｃ２パルスインタラプトを解除する（ステップＳ１８）。パルスインタラプトの解除により、図６（Ｂ）に示すように、θ軸コントローラ１２からパルス信号のインタラプトがあるごとにＣ２の値をデクリメントする。そして、ＸＹフラグが１であるか否かを判別し（ステップＳ１９）、このフラグが０であるときはステップＳ１１においてＸＹインポジの受信を待つ。
【００１４】
ステップＳ１５においてθフラグが１である場合、又はステップＳ１９においてＸＹフラグが１である場合は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を指示する（ステップＳ２０）。そして、カウンタレジスタＣ１が０になったか否かを判別し（ステップＳ２１）、Ｃ１が０になっていないときはメインフローに戻る。Ｃ１が０になったときはＸ軸コントローラ９及びＹ軸コントローラ１０を制御して、ＸＹ移動を停止する（ステップＳ２２）。また、Ｃ２が０になったか否かを判別し（ステップＳ２３）、Ｃ２が０になっていないときはメインフローに戻る。Ｃ２が０にななったときは、θ軸コントローラ１２を制御して、θ軸回りの部品回転を停止する（ステップＳ２４）。
【００１５】
次に、吸着した部品がプリント基板の装着面に達したか否かを判別する（ステップＳ２５）。この位置に達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を停止する指示をする（ステップＳ２６）。下降停止後は、部品を装着し（ステップＳ２７）、メインフローに戻る。
【００１６】
このように上記実施形態においては、吸着ノズル５によって吸着した部品１４を上昇し、移動し、回転しているときに、その部品１４が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその部品１４が所定の角度範囲に達したことを通知するインポジを受けたときは、その部品１４を下降させ、その下降中の時間を利用してその部品１４を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。そして、部品１４をプリント基板に装着する。したがって、部品１４を正確な装着位置及び装着角度にした後に下降する場合に比べて、１個の部品の装着時間を短縮することができる。この結果、多くの部品を短時間でかつ正確に装着できる。
【００１７】
なお、上記実施形態においては、１個の部品を装着する場合について説明したが、複数の吸着ノズルによって複数の部品を装着する場合にもこの発明を適用できることはもちろんである。この場合には、部品吸着から部品装着までの時間をより一層短縮することができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、吸着した電子部品を上昇し、移動し、回転しているときに、その電子部品が平面上の所定の位置範囲に達したこと、及びその電子部品が所定の角度範囲に達したことを通知する信号を受けたときは、その電子部品を下降させ、その下降中の時間を利用してその電子部品を正確な装着位置になるまで移動し、かつ、正確な装着角度になるまで回転する。したがって、電子部品を正確な装着位置及び装着角度にした後に下降する場合に比べて、１個の電子部品の装着時間を短縮することができる。この結果、多くの電子部品を短時間でかつ正確に装着できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における電子部品の装着装置の内部構造を示す斜視図。
【図２】図１における電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図。
【図３】部品を吸着した吸着ノズル及びレーザユニットの拡大斜視図。
【図４】制御部における部品装着の動作を示すフローチャート。
【図５】図４に続く部品装着の動作を示すフローチャート。
【図６】インタラプトのフローチャート。
【符号の説明】
４  吸着ヘッド
５  吸着ノズル
７  制御部
８  吸着コントローラ
９  Ｘ軸コントローラ
１０  Ｙ軸コントローラ
１１  Ｚ軸コントローラ
１２  θ軸コントローラ
１３  吸着ヘッド駆動部
１４  部品
【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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