JPH05226887A - 電子部品装着装置の部品装着速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着ノズル、センタリング爪及び部品供給ユ
ニットの送り速度を一括して装着する電子部品の種類，
型式に最も適した速度に制御する。 【構成】 所定の電子部品を電子部品供給ユニット２０
から取り出してプリント基板３上に装着する装着ヘッド
２を相互に直交する水平面内で移動させる一組の駆動軸
を有するロボット装置１０と、上記装着ヘッド２に設け
られ、電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１１２の
上下動、この吸着ノズル１１２に保持された電子部品の
センタリング爪１２１の開閉動作、及び上記所定の電子
部品を供給する部品供給ユニット２０の送り作動をそれ
ぞれ制御する単一のカム軸に設けられた一組のカムから
なる制御手段と、上記装着ノズルに吸着して保持された
電子部品を所定の向きに回転させる装着スピンドルの回
転手段とを有し、上記ロボット装置の一組の駆動軸と、
上記装着スピンドルを回転させる回転手段の回転軸と、
上記装着ヘッドのカム軸の回転を制御するカム軸制御軸
との速度を、それぞれ独立して制御可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の電子部品供給ユ
ニットを有し、この電子部品供給ユニットから所定の電
子部品を順次取り出してプリント基板上の所定の位置に
装着する電子部品装着装置の部品装着速度制御方法に関
し、特に、電子部品装着装置において、装着スピンドル
の吸着ノズルの上下動、センタリング爪の開閉、及び部
品供給ユニット駆動手段の駆動を単一のカム軸に設けら
れた一組のカムからなる制御手段によって制御し、か
つ、この単一のカム軸の回転速度を独立して制御可能と
した電子部品装着装置の部品装着速度制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の電子部品供給ユニットを有し、こ
の電子部品供給ユニットから所定の電子部品を順次取り
出してプリント基板上の所定の位置に装着する電子部品
装着装置は公知である。そして、これら電子部品装着装
置において、装着スピンドルの吸着ノズルの上下動（上
下方向のストローク）と、センタリング爪の開閉とを単
一のカム軸に設けられた一組のカムによって制御するこ
とは、例えば、特開昭６２−１１１４９６号公報によっ
て公知となっている。すなわち、特開昭６２−１１１４
９６号公報には、単一のカム軸上に設けられた一組のカ
ムを正逆転することによって、吸着ノズルを上下動させ
るとともにセンタリング爪を開閉させ、かつ、上記正逆
転する一組のカムの停止位置を制御することによって、
吸着ノズルの下降端の位置とセンタリング爪の最小間隔
とをカムの停止位置によってそれぞれ制御可能とした装
着ヘッドの制御方法が開示されている。

【０００３】しかし、単一のカム軸上に設けられた一組
のカムによって、吸着ノズルの上下方向のストロークと
センタリング爪の開閉を制御するのみならず、部品供給
ユニットを駆動する部品供給ユニット駆動手段の駆動ま
でも、上記単一のカム軸上に設けられた一組のカムによ
って同時に制御する制御方法は従来知られていない。

【０００４】一方、これらの電子部品装着装置におい
て、装着ヘッドによって所定の電子部品をプリント基板
上の所定の位置に装着する際に、吸着ノズルの口径に比
べて大きな部品を装着する場合には搬送、装着時に慣性
によって部品が移動したり落下することを防止するため
に、ロボット装置の一組の駆動軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の移動
速度、加速度を制限し、吸着ノズルの上下方向のストロ
ークも移動速度、加速度を制限して遅くする必要があ
る。また、薄く軟らかなリード線を有するＩＣ等を吸着
して装着する場合にも、センタリング爪によるセンタリ
ング動作によってリード線を変形させないようにするた
め、センタリング爪の開閉速度を遅くする必要がある。
さらに、大きな部品を装着する場合には、部品供給ユニ
ットの部品送りのストロークが大きくなるので、部品供
給ユニット駆動手段の駆動を遅くする必要が生じる。し
たがって、装着ヘッド内に設けられた吸着ノズル、セン
タリング爪、部品供給ユニット駆動手段等の駆動速度を
変更する必要の生じることがある。

【０００５】このように、吸着ノズル、センタリング
爪、部品供給ユニット駆動手段等の駆動速度を変更する
必要のあるときは、主として、薄く軟らかなリード線を
有する大径のＩＣ部品、又は電子部品のサイズが２１２
５以下の１６０８、１００５等の超小型のチップ部品を
装着する場合であり、いずれも、部品に衝撃的な力が加
えられると、前者は容易にリード線が変形し、後者は部
品の欠けや割れが生じる。また、部品供給ユニットを駆
動する部品供給ユニット駆動手段についても、衝撃的に
駆動すると、前者は電子部品から外周に突出しているリ
ード線が搬送テープの内面に衝突してリード線の曲がり
が生じ、後者は部品が小さいので、必然的に搬送テープ
の内面と部品とのすきまが相対的に大きくなり、カバー
テープを剥離して部品の立ち上がり又は飛び出しを防止
するシャッターを開く際に、部品の立ち上がり又は飛び
出しが生じやすくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情にも
とづいてなされたものであり、単一のカム軸上に設けら
れた一組のカムによって吸着ノズル、センタリング爪、
部品供給ユニット駆動手段を制御する簡便で安価な構成
を採用し、かつ、この一組のカムの回転速度を制御する
ことによって吸着ノズル、センタリング爪及び部品供給
ユニットの駆動速度を電子部品の種類，型式等に最も適
した速度に制御するようにした電子部品装着装置の部品
装着速度制御方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、複数の電子部品供給ユニットを有し、この電子部品
供給ユニットから順次電子部品を取り出してプリント基
板に装着する電子部品装着装置における本発明の部品装
着速度制御方法は、所定の電子部品を電子部品供給ユニ
ットから取り出してプリント基板上の所定の位置に装着
する装着スピンドルを有する装着ヘッドと、この装着ヘ
ッドを相互に直交する水平面内で移動させる一組の駆動
軸を有するロボット装置と、上記装着ヘッドに設けら
れ、電子部品を吸着して保持する吸着ノズルの上下動、
この吸着ノズルに保持された電子部品をセンタリングす
るセンタリング爪の開閉動作、及び上記所定の電子部品
を供給する部品供給ユニットの送り作動をそれぞれ制御
する単一のカム軸に設けられた一組のカムからなる制御
手段と、上記装着ノズルに吸着して保持された電子部品
を所定の向きに回転させる装着スピンドルの回転手段と
を有し、上記ロボット装置の一組の駆動軸と、上記装着
スピンドルを回転させる回転手段の回転軸と、上記装着
ヘッドのカム軸の回転を制御するカム軸制御軸との速度
を、それぞれ独立して制御可能にしてある。

【０００８】

【作用】この電子部品装着装置の部品装着速度制御方法
によれば、吸着ノズルを上下方向に駆動し、吸着ノズル
の上下方向のストロークやセンタリング爪の開閉及び部
品供給ユニットの送りを駆動する制御軸（Ｚ軸）、装着
ヘッドを水平面内で移動させる制御軸（Ｘ軸，Ｙ軸）及
び装着スピンドルを回転させる制御軸（Ｃ軸）の速度を
電子部品の種類（大きさ又は重さ），型式等に応じて制
御する。特に、Ｚ軸については、吸着ノズルの口径に比
べて大きな部品を装着する場合や、薄く軟らかなリード
線を有するＩＣ又は２１２５以下の１６０８、１００５
等の超小型のチップ部品を装着する場合には、吸着ノズ
ルの上下方向のストロークやセンタリング爪の開閉及び
部品供給ユニットの送り速度を遅くする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図１は、本発明の部品装着速度制御方法を実
施するために用いる電子部品装着装置の概略を示す斜視
図であり、１０はロボット装置であり、ヘッド本体１を
相互に直交する水平面内で移動させる一組の駆動軸（Ｘ
軸１１，Ｙ軸１２）を有している。２は電子部品供給ユ
ニット２０から順次電子部品を取り出してプリント基板
３に装着する装着ヘッドであり、本実施例では、装着ヘ
ッド２に三組のスピンドル部１１０を含むスピンドル構
成体１００と、該スピンドル構成体１００を駆動する複
数の（少なくとも三個で一組となった）カムの組が単一
のカム軸上に取り付けられたカム軸構成体２００と、上
記カムの組の駆動制御をスピンドル構成体１００に伝達
するカムレバー等からなる駆動部構成体３００が設けて
ある（図２参照）。

【００１０】図２ないし図４によって、スピンドル構成
体１００について詳説する。スピンドル構成体１００
は、上下動するスピンドル部１１０と、スピンドル部１
１０に吸着された電子部品のセンタリングを行なうセン
タリング部１２０と、部品供給ユニット２０を作動させ
る部品供給ユニット作動部１３０を有している。

【００１１】図２において、１１１はスピンドル部１１
０の中心軸で、中空状に形成するとともに、下端には電
子部品を吸着保持するための吸着ノズル１１２が取り付
けてあり、上端には図示しない真空ポンプに図示しない
バルブを介して連接するホース１１３が接続してある。
１１４はヘッド本体に固定された装着ヘッド２に回転自
在に支持されたスリーブであり、中心軸１１１を上下動
可能に支持している。１１５はスリーブ１１４の上部に
固着されたプーリであり、タイミングベルト１１６によ
ってスピンドル駆動モータ４と連結されて、電子部品を
任意の向きに装着するためにスピンドル部１１０を回転
（Ｃ軸制御）させている。１１７は中心軸１１１の上部
に嵌着されたつば部材であり、後述する第一カムレバー
３１１の先端に取り付けた第一ころ３１２が係脱自在に
係合し、第一カムレバー３１１の作動によって中心軸１
１１を上下方向に駆動する。

【００１２】図３において、１２１はセンタリング部１
２０におけるセンタリング爪であり、吸着ノズル１１２
の周りに９０度間隔で四個設けられている。このセンタ
リング爪１２１は、中間部を軸１２２によって回動自在
に支承されており、下端に把持爪１２３を取り付けると
ともに、上端に当接片１２４を形成してある。１２５は
スリーブ１１４の下部外周に上下動可能に取り付けられ
た押圧部材であり、スリーブ１１４に遊嵌された円筒ガ
イド１２５ａと、この円筒ガイド１２５ａの上部外周に
上下動可能に遊嵌されたフランジ片１２５ｂと、円筒ガ
イド１２５ａの下部外周に同心状に遊嵌され二個のスプ
リング１２５ｃを介してフランジ片１２５ｂと対向配置
され、センタリング爪１２１の当接片１２４にそれぞれ
対応する押圧片１２５ｄとからなっている。１２６は装
着ヘッド２に上下動可能に案内された作動杆であり、下
端にはフランジ片１２５ｂと係止する係止部材１２７を
設け、上端には第二カムレバー３２１の先端に取り付け
た第二ころ３２２の係合するつば部材１２８が設けてあ
る。

【００１３】図４において、１３１は周知の部品供給ユ
ニット２０を作動させるための部品供給ユニット作動部
１３０の作動杆であり、スピンドル部１１０の前後に一
本づつ配置され、かつ装着ヘッド２に上下動可能に案内
されている。１３２は作動杆１３１の下端に設けられた
押圧部材である。１３３は二本の作動杆１３１の上端を
固定した支持部材であり、そのほぼ中央部には第三カム
レバー３３１の先端に取り付けた第三ころ３３２の係合
する係合部材１３４が取り付けてある。

【００１４】本実施例においては、装着ヘッド２が、上
記のスピンドル部１１０，センタリング部１２０及び部
品供給ユニット作動部１３０等からなる装着スピンドル
の構成部分を、図１に示すように三組並設して支持し、
スピンドル構成体１００を構成している。そして、装着
ヘッド２は、前面側上部にスピンドル部１１０を回転さ
せるためのスピンドル駆動モータ４を設け、後面側をヘ
ッド本体１に着脱可能に取り付けてある。

【００１５】スピンドル支持体の左端には、図１に示す
ように、基板認識（基板上の所定の認識点の位置を認識
して基板の誤供給、位置決めの際の傾き等をチェックす
る）、又は電子部品の装着位置の認識（装着装置のリー
ドパターンを認識して、プログラム上の装着位置と実際
のプリント基板上の装着位置との誤差を補正するティー
チングによる補正、又は画像処理装置による自動補正）
のためのＣＣＤカメラ５が設けてある。

【００１６】次に、図２ないし図７によってカム軸構成
体２００を説明する。図６は図５のＡ−Ａ線に沿って、
また図７は図６のＢ−Ｂ線に沿った断面説明図である。
これらの図面において、２０１はカム軸であり、その両
端がヘッド本体１に、ころがり軸受２０２と、このころ
がり軸受２０２とヘッド本体１の間に介在するフランジ
２０３によって回転自在に支承されている。フランジ２
０３は、ヘッド本体１の外側からボルト２０４によって
取り付けられている。カム軸２０１の一端（図６におい
て左端）はヘッド本体１から突出しており、この突出し
ている部分にはプーリ２０５がキーによって固着してあ
る。

【００１７】２１０はスピンドル部１１０を上下動させ
るための第一カム、２２０はセンタリング部１２０を作
動させるための第二カム、及び２３０は部品供給ユニッ
ト作動部１３０を上下動させる第三カムであり、これら
のカムはそれぞれ図２，図３（ａ），図４に示すような
形状としてある。これら第一〜第三のカム２１０，２２
０，２３０は、単一のカム軸２０１に固着してある。そ
して、カム軸２０１は、図示しないサーボモータからの
回転駆動がプーリ２０５を介して伝達されるものであ
り、サーボモータの回転を制御することによってカム軸
２０１の回転速度（Ｚ軸）の制御が可能となっている。
これにより、単一のカム軸２０１と、このカム軸２０１
に固着された一組のカム２１０，２２０，２３０は、吸
着ノズルの上下動とセンタリング爪の開閉及び部品供給
ユニットの送り速度の制御手段を構成する。また、２４
０はタイミング信号を発生させるための信号カムであ
る。これらカム２１０，２２０，２３０，２４０のセッ
トが一組となり、三組のスピンドル構成体１００に対応
するよう三組のカム群をカム軸２０１に固着してある。
２０６はそれぞれのカム群の中間位置でカム軸２０１の
中間部を支承する軸受であり、図７に示すように支持部
材２０７を介して本体１にボルト２０８によって固定さ
れている。

【００１８】次に、図２ないし図４によって駆動部構成
体３００を説明する。３０１はカムレバー軸であり、カ
ム軸２０１と平行に本体１に軸架されている。図２に示
す第一カムレバー３１１は、ほぼ中心部をカムレバー軸
３０１に回動自在に軸支されている。そして、一端側に
はスピンドル部１１０の中心軸１１１に固着したつば部
材１１７と係合する第一ころ３１２を有し、他端側には
第一カム２１０と当接する第一カムフォロア３１３を有
している。ここで、第一カムフォロア３１３は、スプリ
ング３１４によって常時第一カム２１０と当接するよう
に引っ張られている。３１５は本体１に固定されたシリ
ンダで、ピストンロッドによって第一カムレバー３１１
の中間部に設けた押動ころ３１６を押し、第一カムのプ
ロフィルに関係なくスピンドル部１１０の中心軸１１１
を上昇端まで上昇させて保持する。

【００１９】図３に示す第二カムレバー３２１は、ほぼ
中心部をカムレバー軸３０１に回動自在に軸支されてい
る。そして、一端側にはセンタリング部１２０の作動杆
１２６に設けたつば部材１２８と係合する第二ころ３２
２を有し、他端側には第二カム２２０と当接する第二カ
ムフォロア３２３を有している。３２４はスプリングで
あり、第二カムフォロア３２３を第二カム２２０側に引
っ張り、常時第二カム２２０と当接させている。

【００２０】図４に示す第三カムレバー３３１は、ほぼ
中心部をカムレバー軸３０１に回動自在に軸支されてい
る。そして、一端側には部品供給ユニット作動部１３０
の支持部材１３３に設けた係合部材１３４と係合する第
三ころ３３２を有し、他端側には第三カム２３０と当接
する第三カムフォロア３３３を有している。３３４はス
プリングであり、第三カムフォロア３３３を第三カム２
３０側に引っ張り、常時第三カム２３０と当接させてい
る。なお、第三カムレバー３３１の上記一端側の下方に
は、図示しない係止部材が設けてあり、選択的に作動し
て第三カムレバ−３３１の揺動を阻止する。

【００２１】このような構成からなる駆動部構成体３０
０は、スピンドル構成体１００とカム軸構成体２００と
の間にそれぞれ配置されており、スピンドル構成体１０
０とカム軸構成体２００と対応するように全部で三組設
けられている。

【００２２】ここで、ロボット装置１０の一組の駆動軸
（Ｘ軸及びＹ軸）と、スピンドル部１１０を回転させる
回転手段の回転軸（Ｃ軸）、及び上記装着ヘッド２のカ
ム軸２０１の回転を制御するカム軸制御軸（Ｚ軸）の速
度を、それぞれ独立して指定することによって各軸の送
り速度を、例えば最高速度から十段階（０から９までの
数で指定）に変更できるようにしてある。この送り速度
の指定は、キーボード等の任意の入力手段によって、制
御部に電子部装着装置の加工データを入力する際に、加
工データの一部として、装着する電子部品の種類や型
式、座標位置等とともに、Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｃ＝４，Ｚ
＝５（ここで、０は減速しないこと、４は４０％の減
速、５は５０％の減速を意味する。）のように指定す
る。この送り速度は、他の加工データと同様に、実際の
装着作業の途中で、加工データの記憶手段から呼出し、
修正することも勿論可能である。

【００２３】上記構成からなる実施例の電子部品装着ヘ
ッドの作動を簡単に説明すると、次のようになる。ロボ
ット装置１０によるヘッド本体１のＸ軸方向１１，Ｙ軸
方向１２への移動によって、所定の部品供給ユニットの
部品取り出し位置の上方にスピンドル部１１０の中心軸
１１１を配置し、カム軸２０１が図２〜図４において時
計方向及び反時計方向に回動してカム２１０，２２０，
２３０を回動させる。

【００２４】すると、まず、第三カム２３０により第三
カムレバー３２１の先端が下降し、第三ころ３３２と係
合部材１３４を介して部品供給ユニット作動部１３０の
作動杆２１を下動させ、所定の部品供給ユニットの作動
杆１３１を押圧部材１３２で押圧して電子部品供給ユニ
ットを１ピッチだけ作動させることによって、電子部品
をテープ等の搬送装置から部品取出し位置に位置決めし
た後、作動杆１３１は上昇してもとの位置に復帰する。

【００２５】次いで、第一カム２１０より第一カムレバ
ー３１１の先端が下降し、第一ころ３１２とつば部材１
１７を介して中心軸１１１を、図３（ｂ）に示すように
下降させ、信号カム２４０からの信号によって電子部品
を吸着ノズル１１２で吸着し、上昇させて部品取出し位
置から取り出す。吸着ノズル１１２で電子部品を吸着し
て中心軸が上昇すると、第二カム２２０により第二カム
レバー３２１の先端が下降し、第二ころ３２２とつば部
材１２８を介して作動杆１２６を下降させ、センタリン
グ部１２０の把持爪１２３を閉じて電子部品のセンタリ
ングを行なう。このとき、中心軸１１１の下降は、所定
の部品供給ユニットのにあるスピンドル部のみであっ
て、他のスピンドル部はシリンダ３１５のピストンロッ
ドが突出して第一カムレバー３１１の押動コロ３１６を
押し第一カムレバー３１１の動作を停止させる。したが
って、他の部品供給ユニットと干渉することはない。

【００２６】次いで、本体１の移動により吸着ノズル１
１２が実装位置までくると、第一及び第二カム２１０，
２２０の回転により、上記と逆の動作でセンタリング部
１２０の把持爪１２３が開き、かつスピンドル部１１０
の吸着ノズル１１２が、図３（ｂ）に示すように再度下
降して電子部品を実装位置に装着し、かつ、その後上昇
してもとの位置に復帰する。

【００２７】すなわち、単一のカム軸２０１の回転のみ
で一組のカム２１０，２２０，２３０を回転させ、これ
により、一連の、吸着ノズル１１２の上下動と、センタ
リング爪１２１の開閉動作、及び部品供給ユニット２０
における送り動作を行なう。ここで、カム軸２０１の回
転速度（Ｚ軸）の制御は、上述したように、あらかじめ
設定してある複数の速度のうちから、電子部品の種類、
型式等に応じて任意に選択することができる。この場
合、電子部品の種類、型式等に対応した速度をあらかじ
め制御部に記憶させておき、電子部品の種類、型式等を
制御部に入力するだけで、カム軸２０１の回転速度を自
動的に選択することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カム軸の
回転速度を調整することにより、吸着ノズルの上下動と
センタリング爪の開閉及び部品供給ユニットの送り速度
を、電子部品の種類や型式等に応じた最適の速度とする
ことができるので、薄く軟らかなリード線を有する大径
のＩＣ部品においてリード線の曲りが生じることを防止
し、２１２５以下の１６０８，１００５等の超小型のチ
ップ部品において部品の欠けや割れが生じ、又はカバー
テープを剥離してシャッターを開く際に部品が立上り又
は飛び出すことを防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法を実施するための装置例
の概略斜視図を示す。

【図２】スピンドル構成体におけるスピンドル部と、第
一カムレバー及び第一カムの関係を示す要部側面図。

【図３】スピンドル構成体におけるセンタリング部と、
第二カムレバー及び第二カムの関係を示す要部側面図
で、（ａ）はセンタリング爪が開いている状態、（ｂ）
はセンタリング爪が閉じている状態を示す。

【図４】スピンドル構成体における部品供給ユニット作
動部と、第三カムレバー及び第三カムの関係を示す要部
側面図。

【図５】スピンドル支持体，カムレバー軸及びカム軸の
本体への取り付け状態を示す右側面図。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿って一部を断面にした図。

【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿って一部を截断にした断面
図。

【符号の説明】

１…ヘッド本体 ２…装着ヘッド １０…ロボット装置 １００…スピンドル構成体 １１０…スピンドル部 １１１…中心軸 １１２…吸着ノズル １２０…センタリング部 １２１…センタリング爪 １３０…部品供給ユニット作動部 ２００…カム軸構成体 ２０１…カム軸 ２１０…第一カム ２２０…第二カム ２３０…第三カム ３００…駆動部構成体 ３０１…カムレバー軸 ３１１…第一カムレバー ３２１…第二カムレバー ３３１…第三カムレバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電子部品供給ユニットを有し、こ
   の電子部品供給ユニットから順次電子部品を取り出して
   プリント基板に装着する電子部品装着装置において、 所定の電子部品を電子部品供給ユニットから取り出して
   プリント基板上の所定の位置に装着する装着スピンドル
   を有する装着ヘッドと、 この装着ヘッドを相互に直交する水平面内で移動させる
   一組の駆動軸を有するロボット装置と、 上記装着ヘッドに設けられ、電子部品を吸着して保持す
   る吸着ノズルの上下動、この吸着ノズルに保持された電
   子部品をセンタリングするセンタリング爪の開閉動作、
   及び上記所定の電子部品を供給する部品供給ユニットの
   送り作動をそれぞれ制御する単一のカム軸に設けられた
   一組のカムからなる制御手段と、 上記装着ノズルに吸着して保持された電子部品を所定の
   向きに回転させる装着スピンドルの回転手段とを有し、 上記ロボット装置の一組の駆動軸と、上記装着スピンド
   ルを回転させる回転手段の回転軸と、上記装着ヘッドの
   カム軸の回転を制御するカム軸制御軸との速度を、それ
   ぞれ独立して制御可能にしたことを特徴とする電子部品
   装着装置の部品装着速度制御方法。