(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
部品を吸着して基板に実装する部品吸着ノズルと、前記部品吸着ノズルを動作させるノズル駆動手段と、前記部品の実装対象となる基板の種類に応じた複数のノズル駆動パラメータを記憶する記憶部と、前記ノズル駆動パラメータにより前記ノズル駆動手段を制御するノズル駆動制御手段とを備え、
前記ノズル駆動制御手段は、実装高さよりも高い高さであって前記部品吸着ノズルの下降動作において前記実装高さに至るまでに下降速度の減速が行われる減速高さである第1の高さまで第1の速度で前記部品吸着ノズルを下降させ、
前記第1の高さから前記実装高さまでは前記第1の速度よりも遅い第2の速度で前記部品吸着ノズルを下降させて前記基板に前記部品を実装させ、
前記ノズル駆動制御手段は、前記部品の実装対象となる基板に応じた前記駆動パラメータに基づいて、前記第1の高さおよび前記第2の速度を変更し、
前記駆動パラメータは、前記第1の速度および前記第2の速度として5mm/sから50mm/sまでの範囲を設定する、部品実装装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら上述の先行技術を含め従来技術においては、実装対象となる基板の種類による部品実装時の挙動の相違が考慮されていないことから、以下のような問題が生じていた。すなわち実装対象となる基板には、ガラス繊維をエポキシ樹脂に含有させたいわゆるガラエポ基板や、金属シートを主体とするキャリア型基板など、複数の材質が用いられている。さらに同一材質の基板であっても、基板の厚みは一定でなく、用途に応じて基板厚みは異なっている。このような基板の材質や厚みの相違により、基板の剛性や部品実装における基板の反り変形量は一定ではなく、この結果として部品実装動作において部品が着地した際の基板からの反発力も基板の種類によって異なったものとなる。
【0005】
そしてこのような基板の種類の相違による部品実装時の挙動への影響を考慮することなく一律に減速高さ位置や減速後の下降速度を設定すると、適正に減速されないまま部品が基板に着地する場合が生じ、着地時の衝撃による部品の損傷や実装位置ずれを招く結果となっていた。このように、従来技術においては、基板の種類の相違による影響が考慮されていないことに起因して、部品実装動作における着地時の衝撃による部品の損傷や実装位置ずれなどの不具合を招くという課題があった。
【0006】
そこで本発明は、部品実装動作における着地時の衝撃による部品の損傷や実装位置ずれなどの不具合を防止することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の部品実装装置は、部品を吸着して基板に実装する部品吸着ノズルと、前記部品吸着ノズルを動作させるノズル駆動手段と、前記部品の実装対象となる基板の種類に応じた複数のノズル駆動パラメータを記憶する記憶部と、前記ノズル駆動パラメータにより前記ノズル駆動手段を制御するノズル駆動制御手段とを備え、前記ノズル駆動制御手段は、実装高さよりも高い高さであ
って前記部品吸着ノズルの下降動作において前記実装高さに至るまでに下降速度の減速が行われる減速高さである第1の高さまで第1の速度で前記部品吸着ノズルを下降させ、前記第1の高さから前記実装高さまでは前記第1の速度よりも遅い第2の速度で前記部品吸着ノズルを下降させて前記基板に前記部品を実装させ、前記ノズル駆動制御手段は、前記部品の実装対象となる基板に応じた前記駆動パラメータに基づいて、前記第1の高さおよび前記第2の速度を変更し、前記駆動パラメータは、前記第1の速度および前記第2の速度として5mm/sから50mm/sまでの範囲を設定するようにしたものである。
【0008】
本発明の部品実装方法は、基板に部品を実装する部品実装方法であって、部品を吸着して基板に実装する部品吸着ノズルと、前記部品吸着ノズルを動作させるノズル駆動手段と、前記部品の実装対象となる基板の種類に応じた複数のノズル駆動パラメータを記憶する記憶部と、前記ノズル駆動パラメータにより前記ノズル駆動手段を制御するノズル駆動制御手段とを備え、前記ノズル駆動制御手段は、実装高さよりも高い高さであ
って前記部品吸着ノズルの下降動作において前記実装高さに至るまでに下降速度の減速が行われる減速高さである第1の高さまで第1の速度で前記部品吸着ノズルを下降させ、前記第1の高さから前記実装高さまでは前記第1の速度よりも遅い第2の速度で前記部品吸着ノズルを下降させて前記基板に前記部品を実装させ、前記ノズル駆動制御手段は、前記部品の実装対象となる基板に応じた前記駆動パラメータに基づいて、前記第1の高さおよび前記第2の速度を変更し、前記駆動パラメータは、前記第1の速度および前記第2の速度として5mm/sから50mm/sまでの範囲を設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、部品実装動作における着地時の衝撃による部品の損傷や実装位置ずれなどの不具合を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず
図1を参照して、部品実装装置1の全体構成を説明する。
図1において、基台1aの上面には基板搬送機構2がX方向(基板搬送方向)に配設されている。基板搬送機構2は上流側装置から受け渡された基板3を搬送して、以下に説明する部品実装機構11による実装作業位置に位置決めして保持する。基板搬送機構2の両側には、それぞれ部品供給部4が配置されており、部品供給部4には複数のテープフィーダ5が並設して装着されている。テープフィーダ5は、部品Pを保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品実装機構11を構成する実装ヘッド9への供給位置に部品を位置させる。
【0012】
基台1aの上面におけるX方向の一端部には、Y軸移動ビーム7がY方向に水平に配設されている。Y軸移動ビーム7には1対のX軸移動ビーム8がY方向にスライド自在に装着されている。X軸移動ビーム8はY軸移動ビーム7が備えたリニア駆動機構によりY方向に駆動される。それぞれのX軸移動ビーム8には、実装ヘッド9がX方向にスライド自在に装着されている。実装ヘッド9は複数のノズルユニット10を備えた多連型ヘッドであり、X軸移動ビーム8が備えたリニア駆動機構によりX方向に駆動される。
【0013】
Y軸移動ビーム7、X軸移動ビーム8、実装ヘッド9を駆動することにより、実装ヘッド9は部品吸着ノズル19(
図2,
図3参照)によってそれぞれの部品供給部4に配置されたテープフィーダ5から部品Pを取り出して、基板3に移送して実装する。上記構成において、Y軸移動ビーム7、X軸移動ビーム8および実装ヘッド9は、部品実装機構11を構成する。
【0014】
基台1aにおいて基板搬送機構2とそれぞれの部品供給部4との間には、部品認識カメラ13およびノズルストッカ14が配設されている。部品供給部4から部品Pを取り出した実装ヘッド9が部品認識カメラ13の上方を移動することにより、部品認識カメラ13は実装ヘッド9において部品吸着ノズル19に保持された状態の部品Pを撮像する。ノズルストッカ14には複数種類の部品Pに対応した部品吸着ノズル19が収納されており、ノズルストッカ14に対して実装ヘッド9をアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、実装ヘッド9の各ノズルユニット10には実装対象の部品Pに応じた部品吸着ノズル19が装着される。
【0015】
X軸移動ビーム8の下面側には実装ヘッド9と一体的に移動する基板認識カメラ12が撮像方向を下向きにした姿勢で配設されている。実装ヘッド9を基板搬送機構2に保持された基板3の上方に移動させることにより、基板認識カメラ12によって基板3の位置認識マークなどの基準点を撮像することができる。部品認識カメラ13、基板認識カメラ12によって取得された撮像データを認識処理部24(
図4参照)によって認識処理することにより、実装ヘッド9において部品吸着ノズル19に保持された状態の部品Pの位置ずれや、基板搬送機構2に保持された基板3の位置ずれを検出することができる。部品実装機構11による部品実装動作においては、これらの位置ずれを加味して実装ヘッド9による部品実装位置が補正される。
【0016】
次に
図2を参照して、実装ヘッド9の構成を説明する。実装ヘッド9は結合プレート9aを介してX軸移動ビーム8に装着される。実装ヘッド9は複数のノズルユニット10を並設した構成となっている。それぞれのノズルユニット10は、ノズル駆動部10aからノズル軸15を下方に延出させた構成となっており、ノズル軸15の下端部に結合されたノズル装着部16には、部品吸着ノズル19が着脱自在に装着されている。
【0017】
図3に示すように、ノズル装着部16は部品吸着ノズル19を着脱自在に保持するノズルホルダ16aと、ノズルホルダ16aを着脱自在且つ上下方向に所定の緩衝荷重でスライド自在に保持する機能を有する緩衝ガイド機構16bより構成されている。緩衝ガイド機構16bは、部品吸着ノズル19が下降して部品Pを基板3に着地させる際の衝撃を緩和する目的で設けられている。ノズル軸15は緩衝ガイド機構16b、ノズルホルダ16aを挿通して部品吸着ノズル19に連通しており、ノズル軸15を貫通して設けられた吸引孔(図示省略)は真空給引源20に接続されている。真空給引源20によってノズル軸15の吸引孔を真空吸引することにより、部品吸着ノズル19は下端部の吸着保持面19aに実装対象の部品Pを吸着して保持する。そしてこの状態で実装ヘッド9を基板3に移動させて部品実装動作を行わせることにより、部品Pを基板3に実装する。
【0018】
図2においてそれぞれのノズル駆動部10aは、ノズル軸15と結合された昇降軸(図示省略)をリニアモータにより昇降させるノズル昇降機構および昇降軸の高さ位置を検出するリニアエンコーダなどのノズル高さ検出センサ10b(
図4参照)を備えている。このノズル昇降機構を駆動することにより、ノズル装着部16に装着された部品吸着ノズル19は個別に昇降する。したがってノズル駆動部10aは部品吸着ノズル19を動作させるノズル駆動手段となっている。
【0019】
そしてこのノズル駆動手段により部品吸着ノズル19を個別に昇降させる過程において、部品吸着ノズル19の高さ位置はノズル高さ検出センサ10bによって個別に検出される。この高さ検出結果に基づいて制御部21(
図4参照)がノズル駆動部10aを制御することにより、部品吸着ノズル19の下降停止高さの制御や、下降過程における減速開始高さを任意に制御することができるようになっている。
【0020】
複数列のノズルユニット10の側方にはθ軸モータ17が駆動軸を下向きにして配設されている。駆動軸に結合された駆動プーリ17aとそれぞれのノズル軸15に装着された従動プーリ17bには、ベルト18が調帯されている。θ軸モータ17を駆動することにより、ノズル軸15はノズル装着部16に装着された部品吸着ノズル19とともにθ回転し、これにより部品吸着ノズル19に保持された電子部品のθ方向の位置合わせが行われる。
【0021】
次に
図4を参照して、制御系の構成を説明する。
図4において、制御部21は演算処理機能を有するCPUであり、記憶部22に記憶された各種のプログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御して部品実装装置1における作業動作や演算処理を実行させる。したがって制御部21はノズル駆動手段としてのノズル駆動部10aを制御するノズル駆動制御手段となっている。これらの作業動作や演算処理においては、記憶部22に記憶された実装データ22aやノズル駆動パラメータ22bが参照される。実装データ22aには、基板3に実装される部品Pの種類や実装位置座標、実装ヘッド9によって部品供給部4から取り出した部品Pを基板3に移送搭載する実装ターンの実行順序を規定する実装シーケンスなどが含まれている。
【0022】
ノズル駆動パラメータ22bは、制御部21がノズル駆動部10aを制御して駆動する際に用いられる制御パラメータである。本実施の形態においては、ノズル駆動パラメータ22bには部品吸着ノズル19の昇降動作における基準点の高さ(例えば部品吸着ノズル19の下端部の吸着保持面19aの高さh・・
図5(a)参照)を示すノズル高さ(h)22cおよび部品吸着ノズル19の下降動作における速度を示すノズル下降速度(v)22dが含まれている。
【0023】
ノズル高さ(h)22cとしては、部品吸着ノズル19の下降動作において部品吸着ノズル19が吸着保持している部品Pが基板3の実装面に着地する高さを示す実装高さhm、部品吸着ノズル19の下降動作において実装高さhmに至るまでに下降速度を減速する減速高さ、すなわち実装高さhmよりも高い高さである第1の高さh1が規定されている。そしてノズル下降速度(v)22dには、第1の高さh1まで部品吸着ノズル19を下降させる際の速度である第1の速度v1および第1の速度v1よりも遅い速度であって第1の高さh1から実装高さhmまで部品吸着ノズル19を下降させる際の速度である第2の速度v2が規定されている。
【0024】
なおこれらのノズル駆動パラメータ22bは、実装対象の部品Pの種類やサイズに応じて、さらには対象となる基板3の種類や厚さに応じて適正な値に設定されている。基板3の種類としては、ガラス繊維をエポキシ樹脂に含浸させたガラエポ基板や、アルミニウムやステンレス鋼を用いたキャリアなどが例示され、基板3の厚みとしては0.3mm〜4mmを例示することができる。そしてノズル下降速度(v)22dに規定される第1の高さh1としては、0.1mm〜1mmの範囲から適正値が設定され、ノズル高さ(h)22cに規定される第1の速度v1、第2の速度v2としては、5mm/s〜50mm/sの範囲から適正値が設定される。
【0025】
機構駆動部23は制御部21に制御されて、基板搬送機構2、Y軸移動ビーム7、X軸移動ビーム8、実装ヘッド9を駆動する。これにより、基板3の搬送位置決め、実装ヘッド9による基板3への部品実装動作が実行される。この部品実装動作には、制御部21がノズル駆動部10aを制御することにより実行される部品吸着ノズル19の下降動作が含まれる。認識処理部24は、基板認識カメラ12、部品認識カメラ13により取得された画像を認識処理する。これにより、実装ヘッド9において部品吸着ノズル19に保持された状態の部品Pの位置ずれや、基板搬送機構2に保持された基板3の位置ずれが検出される。
【0026】
次に
図5を参照して、部品実装装置1により実行される部品実装方法について説明する。この部品実装方法は、部品Pを吸着する部品吸着ノズル19をノズル駆動手段であるノズル駆動部10aによって動作させることにより、部品Pを基板3に実装する部品実装動作を実行するものである。そしてこの部品実装動作は、ノズル駆動部10aをノズル駆動制御手段である制御部21によって制御することにより実行される。
【0027】
図5は、この部品実装動作における部品吸着ノズル19の下降動作を示しており、ここでは時間の経過と部品Pを吸着保持した部品吸着ノズル19の下降変位との相関を模式的に示している。まず
図5(a)(1)は、吸着保持面19aに部品Pを吸着保持した部品吸着ノズル19が厚さTの基板3の上方に位置している状態を示している。この時の部品吸着ノズル19の高さhは、ノズル駆動パラメータ22bのノズル高さ(h)22cに規定されている第1の高さh1(実装高さhmよりも高い位置)よりも高い位置にある。
【0028】
ノズル下降動作が開始されると、制御部21がノズル駆動部10aを制御することにより、実装高さhmよりも高い高さである第1の高さh1まで第1の速度v1で部品吸着ノズル19を下降させる(第1ステップ)。これにより、部品吸着ノズル19は
図5(a)(2)に示す状態となり、ここで下降速度の減速が行われる。すなわち第1の高さh1から実装高さhmまでは、第1の速度v1よりも遅い第2の速度v2で部品吸着ノズル19を下降させて、基板3に部品Pを実装させる(第2ステップ)。
【0029】
これにより、
図5(a)(3)に示すように、吸着保持面19aに吸着保持された部品Pは基板3の実装面に着地して実装が完了する。このように、第1の高さh1から実装高さhmまでの下降速度を第1の速度v1よりも遅い第2の速度v2に減速することにより、部品Pが基板3に着地する際の衝撃を緩和することができ、衝撃に起因する部品Pの破損や実装位置ずれを防止することができる。
【0030】
なお部品実装動作においては、制御部21がノズル駆動パラメータ22bを参照することにより、部品Pの実装対象となる基板3の厚さTに応じて、当該基板3の種類に応じて第1の高さh1を変更するようにしている。これにより、
図5(b)に示すように実装対象の基板3が反り変形を生じやすい種類であって、正常な状態の基板3の実装面よりも反り変形分dだけ浮き上がっているような場合にあっても、予め反り変形分dを考慮した第1の高さh1を選択することができる。
【0031】
これにより、
図5(b)(4)に示すように、反り変形分dだけ浮き上がった状態の基板3の実装面よりも高い位置に第1の高さh1が設定される。したがって下降速度の減速のための高さである第1の高さh1に到達する前に部品Pが基板3の実装面に着地する事態は発生せず、第1の速度v1よりも遅い第2の速度v2に減速された状態で、
図5(b)(5)に示すように、部品Pを基板3の実装面に着地させることができる。
【0032】
なお上述例では、基板3の種類に応じて第1の高さh1を変更する例を示したが、第2の速度v2についても同様に、部品Pの実装対象となる基板3の種類に応じて、さらには基板3の厚さTに応じて変更するようにしてもよい。このような第2の速度v2の変更は、部品実装動作において制御部21が記憶部22に記憶されたノズル駆動パラメータ22bを参照することにより行われる。これにより、種類や厚さによって反り変形や反発力などの特性が異なる基板3を対象とする場合にあっても、対象とする基板3の特性に応じた適正な第2の速度v2を設定して、部品Pの着地時の衝撃に起因する部品Pの破損や実装位置ずれを防止することができる。
【0033】
上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置および部品実装方法では、部品Pを吸着する部品吸着ノズル19をノズル駆動手段であるノズル駆動部10aによって動作させることにより、部品Pを基板3に実装する部品実装において、ノズル駆動部10aをノズル駆動制御手段である制御部21によって制御することにより実行される部品実装動作を、実装高さhmよりも高い高さである第1の高さh1まで第1の速度v1で部品吸着ノズル19を下降させ、第1の高さh1から実装高さhmまでは第1の速度v1よりも遅い第2の速度v2で部品吸着ノズル19を下降させて基板3に部品Pを実装させるように構成し、さらに部品Pの実装対象となる基板3の種類に応じて第1の高さh1を変更するようにしている。これにより、部品吸着ノズル19の下降動作における減速のタイミングを基板3の種類に応じて適正に設定することができ、部品実装動作における着地時の衝撃による部品Pの損傷や実装位置ずれなどの不具合を防止することができる。