JPH0430599A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微小な電子部品（パーツまたはチップ）を吸着
して回路基板の所定の位置に配置して自動実装を行う電
子部品装着装置に関するものであた。特に、チップを吸
着するノズルの角度位置を所定の原点角度位置に復帰さ
せる電子部品装着装置内の原点戻し機構および原点戻り
検出機構に関する。

〔従来の技術〕

電子回路基板にチップを実装するための電子部品装着装
置は種々知られている（たとえば、特開昭和６２−１３
１００号公報、特開平１−１５７６００号公報）。

このような従来の電子部品装着装置の概要を。

第６図〜第９図を参照して述べる。第６図はチップ供給
ステーション３とＸＹ方向移動ベツド６との間で、第７
図に示した部品移動機構の移動を示した概念図である。

第７図は部品移動機構の正面図、第８図は第７図の部品
移動機構の平面図である。第９図は第６図における部品
移動機構の動作位置を示す図である。

チップ供給ステージジン３側にはパーツカセット（電子
部品取出装置）が設けられていて、２重テープ内に封入
されているチップを、上面テープを剥離させることによ
り台紙テープ２上に露出させる。チップｌａ、ｌｂはこ
のように露出されたチップを示している。

チップ供給ステージジン３側の位置Ｐｉはチップ吸着位
置を示しており１部品移動機構のロータリへラド４の下
部に設けられたノズル７が台紙テープ２の上に露出され
ているチップ１ｂを真空吸着する。チップ１ｂを吸着し
たロータリヘッド４は支軸１１を中心にインデックステ
ープル１０が回転することにより９位置ずれ検出位置Ｐ
２まで回転され、視覚センサ１７によってチップの位置
ずれが検出される。

この位置ずれは１位置Ｐ１におル）てノズル７がチップ
１ｂを真空吸着したときのチップ１ａのように傾いてい
るチップの装着ずれを意味する。チップが傾いたままで
はＸＹ方向移動ベツド６上の回路基板５に正しく配置で
きないので、視覚センサ１７によってチップのずれを検
出して２位置Ｐ３においてそのずれを修正する。この修
正のためにロータリヘッド回転調整機構１５が設けられ
ている。

ロータリヘッド４は位置Ｐ４において、ノズル７に吸着
しているチップを置く。回路基板５はＸ−Ｙ方向に移動
するＸＹ方向移動ベツド６に載置されており、ＸＹ方向
移動ベツド６が回路基板５を移動させてロータリヘッド
４のノズル７から落とされるチップの位置を規定する。

ロータリヘッド４は位置Ｐ５において、原点戻しが行わ
れる。すなわち１位置Ｐ３においてチップのずれを角度
θだけ回転させたが９位置Ｐ１において次のチップを吸
着させるため、ノズル７の回転角度θをもとに戻す、こ
の原点戻しのため。

原点戻し駆動機構１６と原点戻し用歯車１４とが配設さ
れている。この原点戻し用歯車１４は、インデックステ
ープルｌＯが回転しているときは歯車１２から離脱しれ
ているが、原点戻しが必要なとき原点戻し駆動機構１６
によってロータリヘッド４に向かって揺動させられロー
タリヘッド回転調整歯車１３と歯合する。

なお、この原点戻しとしては、第１０図に示したように
、ノズル７の先端が２つのノズル穴７ａ７ｂがあるよう
なとき、テープ２におけるチップ１の配置によって、チ
ップｌをもっとも適切な状態で吸着可能なように、９０
度位置原点戻しく第１０図（ａ））、Ｏ変位置原点戻し
く第１０図（ｂ））の如く選択的に行う。

また、原点戻りを検出するため、第７図に示すようにノ
ズル原点セレクトビン８ａ、８ｂを設けて　このセレク
トピンの回転を、原点戻し駆動機構１６とは別に設けた
原点戻し検出機構（図示せず）によって検出している。

この原点戻り検出機構は、一種のリミットスイッチであ
りセレクトピンがこのリミットスイッチに当接したこと
をもって、ノズル７が所定の原点位置まで復帰したこと
を検出し、原点戻し用歯車１４の動作を停止させている
。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の原点戻し機構は、原点戻し用歯車１４を用いてロ
ークリヘッド４の歯車１２と歯合させている。しかしな
がら、歯車１２と原点戻し用歯車１４との噛み合わせを
円滑に行うためには時間がかかるという問題がある。電
子部品装着装置全体の動作速度からすると、原点戻し動
作は、０．１〜０．２秒程度以内に原点戻し操作を終了
させなければならないという高速性の要求が高くなって
おり、従来の噛み合わせ方法ではこのような仕様を満足
できないと言う問題に遭遇している。

また、従来の原点戻り検出機構は、原点戻し用歯車１４
と同様に、原点戻し動作のときノズル７側に揺動させら
れるが、原点戻し駆動機構１６とは別個の移動機構によ
って駆動されるため、移動機構として別にソレノイドま
たはエアーシリンダのような駆動源を別に必要としてい
る。さらに。

原点戻り検出機構としても別個に揺動スペースもとるか
ら、電子部品装着装置全体の構成が大きくなり、小型化
が要求される状況下で駆動源と原点戻し検出部の取り付
けも困難になってきている。

したがって１本発明は、高速で正確な原点戻し操作を達
成し、さらに、構造を簡単にすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題を解決するため、まず１本発明の電子部品装着
装置は１回転主軸の周りに回転するインデックステープ
ルに搭載され１回転副軸を中心として回転しノズルを所
定の原点角度位置に復帰させるための原点復帰用歯車を
有するノズル機構と、この原点復帰用歯車に歯合して該
歯車を回転させノズルを所定の原点角度位置に位置決め
する原点戻し用歯車を有する原点戻し機構と、この原点
戻し用歯車を原点復帰用歯車に向かって揺動させその揺
動中において、原点戻し用歯車の回転数が所定の値に到
達したとき原点復帰用歯車に歯合させる手段とを備えた
。

また本発明においては、ノズルの原点戻り位置を規定す
る突起がノズル機構に設けられ、ノズル機構が回転して
突起が当接したときその回転を停止させるとともにその
当接を検出する原点戻り検出機構を原点戻し機構と一体
的に構成し同時に揺動させる構造にした。

好適には、原点戻り検出機構は突起の回転方向に対応し
て選択的に作動する第１および第２の突起係止手段を有
する。

〔作用〕

原点戻し機構の原点戻し用歯車とノズル機構の原点復帰
用歯車とは、原点戻し機構が揺動されている状態で、か
つ、原点戻し用歯車が最高速度に到達する前の所定の回
転数に到達したとき歯合させられる。したがって、原点
戻し用歯車と原点復帰用歯車とは円滑に噛み合い、しか
も、短時間で噛み合う。

ノズル機構の回転を停止させそれを検出する原点戻り検
出機構を原点戻し機構に一体的に取り付けでいるので、
これらの機構は連動して一体的に揺動され、別に原点戻
り検出機構を揺動させる駆動源を必要とせず、構成もコ
ンパクトになり、さらに原点戻り検出精度も向上する。

原点戻り検出機構が上記第１および第２の突起係止手段
を有することにより、ノズルの原点戻り角度位置を選択
することが可能になる。

〔実施例〕

第１図は第７図のロータリヘッド４−１〜４８、原点戻
し用歯車１４．原点戻し駆動機構１６に相当する本発明
の実施例としての機構の構成を示す。ただし、第７図の
インデックステープル１０に回転可能に搭載されている
ロータリヘッド４−１〜４−８のそれぞれが１本実施例
では、ノズルブロック２０に該当する。したがって、こ
のようなノズルブロック２０が複数個、たとえば、８個
〜１２個、第７図に示したインデックステープル１０に
搭載される。１つのノズルブロック２０には、５個の吸
着ノズル機構２１０，２２０，２３０．２５０が、ノズ
ルブロック２０の軸ＯＡを中心に回転可能に搭載されて
おり、それらに装着されたノズルを選択して使用可能に
構成されている。さらに各吸着ノズル機構２１０〜２５
０はそれぞれの回転軸０．を中心に回転可能になってい
る。インデックステープル１０の回転軸を回転主軸とし
た場合、この回転軸０．を回転副軸と呼ぶ。この回転副
軸０．は原点戻し動作の回転軸である。

すなわち９本発明の実施例においては、第７図に示した
８本のノズルそれぞれに代えて　ノズルブロック２０の
軸ＯＡ中心に回転可能にして選択可能にした５本の異な
るノズルが設けられた吸着ノズル１１１２１０〜２５０
を設け、これらのノズルを適宜選択することにより種々
のチップを吸着可能とした構造にしている。

吸着ノズル機構２１０は、ノズルブロック２０の上部に
原点復帰用歯車２１４．ノズルブロック２０の下部にノ
ズル２１６を有している。ノズル２１６の先端は第１Ｏ
図に示したように２個のノズル先端７ａ、７ｂが設けら
れている。

歯車２１４には、その上面に突起２１８ａおよび突起２
１８　ｃ、その下面に突起２１８ｂおよび突起２１８ｄ
が固着されている。他の吸着ノズル機構２２０〜２５０
も同様の構造をしている。

第１図（ａ）は原点戻し操作前後の、原点戻し用歯車３
２が原点復帰用歯車２１４に歯合していない状態を示し
ており、第１図（ｂ）が原点戻し機構３０が揺動されて
原点戻し用歯車３２を介して原点戻し動作を行っている
状態を示している。

原点戻し機１Ｉ３０は、後述する原点戻し機構移動機構
６０（第３図）によって吸着ノズル機構２１０方向に揺
動させられる。原点戻し機構３０は、原点戻し用歯車３
２９回転軸３４を介して原点戻し用歯車３２を回転駆動
させる原点戻し歯車駆動モータ３８（第３図）を有して
おり、さらにこの原点戻し機構３０には原点戻り検出機
構４０が一体化されている。

原点戻り検出機構４０は上部原点戻り検出ユニット４２
と下部原点戻り検出ユニット４４とが原点戻し用歯車３
２の上下に配設されてなる。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）は、それぞれ、第１図
（ａ）および第１図（ｂ）の線Ｈ−Ｈから見た平面図を
示している。または、第２図（Ｃ）は第１図（ｂ）の線
Ｈ’−Ｈ’からみた部分的な平面図を示している。特に
、第２図（ｂ）は原点復帰用歯車２１４と原点戻し用歯
車３２との歯合状態を示し、第２図（ｃ）は原点戻り検
出機構４０の動作状態を示している。

第３図は原点戻し機構３０の揺動動作を説明するための
概略的な装置構成を示した図である。第３図において、
サーボモータ５０が電子部品装着装置全体の機器の移動
駆動を行う。このサーボモータ５０の軸には、カム５４
が取り付けられており、カム５４０回転によって原点戻
し機構移動機構６０を構成するレバー６２が押し下げら
れ、揺動機構６４を介して原点戻し機構３０の支持部３
６をノズルブロック２０の方向に揺動させる。その結果
、原点戻し用歯車３２が吸着ノズル機構２１０の原点復
帰用歯車２１４と歯合する。原点戻し歯車駆動モータ３
８を駆動制御する原点戻し駆動モータ制御系７０も設け
られ１回転検出センサ７２がサーボモータ５００軸５６
の回転角度を検出し、この回転角度検出に応じて原点戻
し駆動モータ制御装置７４が原点戻し歯車駆動モータ３
８を制御する。第４図は原点戻し歯車駆動モータ３８の
速度特性図を示す。第５図は原点戻し駆動モータ制御装
置７４の制御処理フローチャートを示す。

ノズルブロック２０が第９図の原点戻し位置Ｐ５以外の
位置にあるとき、このノズルブロック２０に搭載された
ノズル機構に対する原点戻し動作は行わず、第１図（ａ
）および第２図（ａ）に示すように、原点戻し用歯車３
２は原点復帰用歯車２１４から離脱している。これは、
第３図のカム５４がレバー６２を押し下げるに至ってい
ない状態である。

ノズルブロック２０が原点戻し位置Ｐ５に到達して原点
戻しが行われる時点において、サーボモータ５０の回転
によって、カム５４がレバー６２を押し下げ、揺動機構
６４を介して、原点戻し機構３０をノズルブロック２０
の方向に揺動させる。この揺動開始位置は軸５６の回転
位置を検出する回転検出センサ７２によって検出され、
原点戻し駆動モータ制御装置７４が、揺動中にある原点
戻し機構３０に搭載された原点戻し歯車駆動モータ３８
を起動する。この原点戻し歯車駆動モータ３８の起動制
御を第４図および第５図を参照して述べる。

スー・・プＳｌｌ　　　５゛ 原点戻し駆動モータ制御装置７４は回転検出センサ７２
からの検出信号を入力し、サーボモータ５０の軸５６が
揺動開始角度に到達したか否かを検出する。まだ、揺動
開始角度に到達しない場合は待機する。

久至ヱプΣ土Ｉ 時点ｔ１において（第４図）、揺動開始角度に到達した
ことを検出すると、原点戻し駆動モータ制御装置７４は
所定時間τだけ遅延する。この遅延時間τは原点戻し歯
車駆動モータ３８の起動を揺動開始時点ｔ１から若干遅
らせるための時間である。

スー・・ブＳ１３ 所定時間τの遅延後１時点ｔ２において、原点戻し駆動
モータ制御装置７４は原点戻し歯車駆動モータ３８を起
動する。この起動指令に応答して、原点戻し機構３０に
搭載された原点戻し用歯車３２を軸０□を中心に回転さ
せる。原点戻し機構３０とともに揺動されている原点戻
し歯車駆動モータ３８が最高速度Ｖ　ｌｌ１ａｘに向か
って起動される二の原点戻し歯車駆動モータ３８の起動
タイミングは、原点戻し歯車駆動モータ３８の起動特性
、原点戻し機構３０の揺動特性（時間）を考慮して、揺
動されている原点戻し用歯車３２０回転速度が所定の大
きさ、たとえば、最高回転速度（上記Ｖｍａｘに対応）
のほぼ半分の回転数、Ｖａ程度に到達したときに、原点
戻し用歯車３２が歯車２１４と噛み合い始めるように設
計、調整されている。すなわち、揺動されてきて吸着ノ
ズル機構２１０の原点復帰用歯車２１４と噛み合う原点
戻し用歯車３２が、その揺動がほぼ終わりに近くなり、
回転させるべき原点復帰用歯車２１４と円滑に噛み合う
ような速度になったとき（時間ｔ３）。

原点戻し用歯車３２と原点復帰用歯車２１４とを噛み合
わせる。これにより、揺動動作の流れのなかで、比較的
低速で噛み合い易い回転速度で原点戻し用歯車３２と原
点復帰用歯車２１４とが円滑に噛み合う。したがって、
噛み合い時間に無駄がない。

原点戻し用歯車３２と原点復帰用歯車２１４とが噛み合
った状態を第１図（ｂ）および第２図（ｂ）、　　（Ｃ
）に示す。

時間ｔ４において原点戻し歯車駆動モータ３８は最高速
度Ｖ　ｗａｘに到達し、原点戻し用歯車３２も最高回転
数に到達する。そして、原点復帰用歯車２１４を所定の
原点角度位置まで回転させる。

この原点戻り角度位置は１本実施例においては９０度ず
つ間隔づけて原点復帰用歯車２１４の両面に取り付けら
れた突起２１８ａ〜２１８ｄの位置によって規定される
。

第２図（ｂ）の矢印方向に原点戻し用歯車３２と原点復
帰用歯車２１４とが回転しながら噛み合ったとき、原点
復帰用歯車２１４上の突起２１８ａも回転する。この突
起２１８ａは、原点戻り検出機構４０の上部原点戻り検
出ユニット４２の第２のアーム４２４の外縁に沿って回
転し第２のアームを図示破線で示したように回転させ、
第２のアーム４２４と対向する第１のアーム４２０の当
接部４２０ａに当接する。これにより、原点復帰用歯車
２１４の回転が停止され２ノズル機構２１０の回転も停
止する。

なお、第１のアーム４２０．第２のアーム４２４はそれ
ぞれ、枢軸ＰＶを中心に回転可能に軸支されている。こ
の第１のアーム４２０と第２のアーム４２４とは逃しバ
ネ４２２によって接続されこれらの外縁方向から回転し
てくる突起に対しては、破線で示した第２のアーム４２
４のように回転し、一方、対向する第１のアーム４２０
は係止部材４２６によってその回転が規制され、突起の
回転を止める。係止部材４２６は圧力検出機能を有する
圧力検出センサでもあり、突起２１８ａが当接部４２０
ａに当接したことを検出する。

ステ　プＳ１４　　Ｓ１５ 原点戻し駆動モータ制御装置７４は係止部材４２６から
の突起２１８ａが当接部４２０ａに当接したことを検出
した信号を受信すると１時点ｔ５において、原点戻し歯
車駆動モータ３８に停止指令を出力する。これにより、
原点戻し歯車駆動モータ３８は回転停止し、原点戻し用
歯車３２もその回転が停止する。

なお、この回転停止動作に連動して、サーボモータ５０
の回転もカム５４および原点戻り検出機構移動機構６０
を介して、原点戻し機構３０を。

原点戻し用歯車３２が原点復帰用歯車２１４から離脱す
る方向に揺動させる。したがって、突起２１８ａの回転
角度位置、この実施例においては０度、で原点戻しされ
た吸着ノズル機構２１０のノズル２１６の位置は保たれ
る。

第４図に示した原点戻し歯車駆動モータ３８の動作時間
Ｔ（時点ｔ２〜ｔ６）は０．１秒以下と短時間である。

そして１時点ｔ３は、たとえば。

時点ｔ２から１０〜２０ｍ５程度遅れた時間である。

角度０度および１８０度の原点戻しには歯車２１４の上
面にある突起２１８ａ、突起２１８Ｃと第１のアーム４
２０が用いられ、角度９０度および２７０度の原点戻し
には突起２１８ｂ、突起２１８ｄと第２のアーム４２４
が用いられる。

これらの原点戻し角度位置は突起の設置角度を適宜設定
することにより任意に設定できる。

原点戻り検出機構４０が原点戻し機構３０と一体構造に
なっており、揺動動作が共通のサーボモータ５０によっ
て行われるから構造が簡単になり、さらにその一体構造
ゆえに原点戻り検出精度も高い。

上記実施例は、ノズルブロック２０に複数のノズル機構
が搭載された場合について例示したが。

第７図および第８図に図解したように１つの場合であっ
ても本発明が上記同様に適用可能であることは言うまで
もない。また、原点戻し動作は第９図の位置Ｐ５に限定
されるものではなくチップ吸着位置Ｐ１の前であれば何
処でもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように５本発明によれば、原点戻しを行う
べきノズル機構の原点復帰用歯車と原点戻し用歯車が２
円滑な噛み合いを可能にする適切な回転速度で行われる
から、原点戻し用歯車と原点戻しされるノズル機構の原
点復帰用歯車とが円滑に噛み合い、しかも、連続した揺
動動作の中で行われるから無駄な時間がなく噛み合いが
短時間で行われる。

また本発明においては、原点戻し機構と原点戻り検出機
構とを一体的に構成して揺動動作させるようにしたから
、駆動源が簡単になり、また検出精度も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の電子部品装着装置の原点戻し
機構の正面図 第２図は第１図の原点戻し機構の平面図。 第３図は本発明の実施例の原点戻し機構の揺動メカニズ
ムの概要と原点戻し駆動モータ制御系を示す図。 第４図は第３図の原点戻し歯車駆動モータの動作特性図 第５図は第３図における原点戻し駆動モータ制御装置の
動作フローチャート 第６図は本発明の電子部品装着装置の概略的な動作態様
を示す図。 第７図は従来の部品移動機構の正面図 第８図は第７図の部品移動機構の平面図第９図は部品移
動機構の動作態様の１例を示す図 第１０図はノズル先端部と部品配置の関係を示す図、で
ある。 （符号の説明） １０・・・インデックステープル ３０・・・原点戻し機構。 ３２・・・原点戻し用歯車。 ３８・・・原点戻し歯車駆動モータ。 ４０・・・原点戻り検出機構 ６０・・・原点戻し機構移動機構。 ７０・・・原点戻し駆動モータ制御系 ７４・・・原点戻駆動モータ制御装置 ２１０・・・吸着ノズル機構 ２１４・・・原点復帰用歯車 ２１８ａ　〜２１８ｄ−−・突起。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．回転主軸の周りに回転するインデックステープルに
   搭載され，回転副軸を中心として回転しノズルを所定の
   原点角度位置に復帰させるための原点復帰用歯車を有す
   るノズル機構と， 該原点復帰用歯車に歯合して該歯車を回転させ該ノズル
   を所定の原点角度位置に位置決めする原点戻し用歯車を
   有する原点戻し機構と， 該原点戻し用歯車を該原点復帰用歯車に向かって揺動さ
   せ，その揺動中において，該原点戻し用歯車の回転数が
   所定の値に到達したとき該原点復帰用歯車に歯合させる
   手段とを備えたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. ２．ノズルの原点戻り位置を規定する突起が該ノズル機
   構に設けられ，該ノズル機構が回転して該突起が当接し
   たときその回転を停止させるとともにその当接を検出す
   る原点戻り検出機構を前記原点戻し機構と一体的に構成
   し，該原点戻し機構と原点戻り検出機構とを同時に揺動
   させることを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装
   置。
3. ３．前記原点戻り検出機構は前記突起の回転方向に対応
   して選択的に作動する第１および第２の突起係止手段を
   有し，前記ノズルの原点戻り角度位置を選択可能にした
   ことを特徴とする請求項２記載の電子部品装着装置。