JPH11121989A - 部品実装方法 - Google Patents

部品実装方法

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JPH11121989A
JPH11121989A JP9277245A JP27724597A JPH11121989A JP H11121989 A JPH11121989 A JP H11121989A JP 9277245 A JP9277245 A JP 9277245A JP 27724597 A JP27724597 A JP 27724597A JP H11121989 A JPH11121989 A JP H11121989A
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JP
Japan
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vcm
nozzle
control device
component
value
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JP9277245A
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English (en)
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Takeshi Takeda
健 武田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装スピードを高速化できるとともに、部品
に対して衝撃を最小限に抑える部品実装方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 ノズルをVCMで上下させる部品実装機
に於いて、VCM12を下降位置決めする際に、システ
ム制御装置16にあらかじめ設定された移動量だけ手前
の位置にかかったことを位置検出器からの情報によって
検知し、このタイミングでVCM12に流す電流値を制
限することで、VCMが発生するトルク量を制限し、実
装する部品に対する衝撃力を最小限に抑えることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装機の
部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子部品実装機は高精度・高生産
性が要求され、とくに、多機能部品実装機の部品の取り
出しと基板への実装動作を行う部品移載部(以下、ヘッ
ド部と記す)においては、部品供給形態の自由度の高さ
と実装可能部品レンジの広さ、および単純な構成による
実装精度の高さから、XYロボットを用いて高速・高精
度を目指した技術開発が行われている。近年では、XY
ロボットにリニアモータを採用して高速化を行い、部品
吸着のノズルを上下する機構を圧力制御して部品実装時
の圧力を調整するものも開発されている。
【0003】また、ノズルを上下する機構においても高
速駆動が要求され、回転モータやエアシリンダの駆動源
にボールネジやリンク機構を組み合わせたものや、VC
Mのようにノズルを直接高速に上下駆動するものも実現
している。加えて、ノズル部分も各種の材料技術の開発
によって、高剛性・軽量のものが開発されている。
【0004】以下図面を参照しなから、上述した従来の
部品実装機のノズル部分の構造について説明する。図6
は従来の部品実装機のノズル部分の構造を示す概略図で
ある。図6において、1はノズル先端、2はノズル本
体、3はバネ、4はノズルホルダーである。以上のよう
に構成された従来の部品実装機で部品を吸着または装着
する場合、吸着状態を安定に保つため、ノズルを若干押
し込み気味に位置決めして、バネ3でノズル先端1を逃
がし、バネの圧力により部品を押しつけて吸着してい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、部品によって許容できる圧力・衝撃値が
異なるため、バネ強度の異るノズルを数種類用意をし、
部品が変更する都度ノズルを交換しなければならないと
いう問題点を有していた。また、近年では空圧バネを用
い、その強度を電空レギュレータで制御する方法も用い
られているが、圧力切替の時間ロスや応答性、システム
構成が複雑になるなどの問題点も有している。
【0006】加えて、最近ではVCMをノズルの上下に
用い、ノズルが部品に当接したことを検出した後、電流
を変化させて圧力を制御するものも開発されてきたが、
ノズルが当接する位置を検出するために探り動作を行う
必要があり、吸装着の高速性を要求されているマシンで
は用途が限定される問題点を有している。本発明は上記
問題点を鑑み、実装スピードを高速化できるとともに、
部品に対して衝撃を最小限に抑える部品実装方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の部品実装方法
は、部品を移載する為に部品を吸着保持するノズルと、
前記ノズルを上下動作する上下軸としてのボイスコイル
モータ(以下、VCMと記す)と、前記ノズルの吸排気
を制御する入出力制御装置と、前記VCMの位置決め制
御と前記VCMに流す電流量によりトルク制御を行うV
CM制御装置と、前記VCM制御装置に対して位置決め
制御・トルク制御を指示するシステム制御装置と、前記
VCMの昇降位置を検出する位置検出器から構成された
部品移載ヘッドを有するプリント基板の部品実装機にお
いて、前記VCM制御装置がVCMの下降位置を位置決
めする際に、位置検出器がVCMが吸着目標位置(Z)
よりもあらかじめ設定された距離(Δd)だけ手前の位
置(Z−Δd)に到達したことを検出すると、システム
制御装置がVCMに流す最大電流をあらかじめ設定され
た値に制限して吸着または実装することを特徴とするも
のである。
【0008】本発明の上記した構成によれば、ノズルの
上下動を行うVCMを下降位置決めする際に、システム
制御装置はあらかじめ設定された移動量だけ手前の位置
にかかったことを位置検出器からの情報によって検知
し、このタイミングでVCMに流す電流値を制限するこ
とにより、VCMが発生するトルク量を制限し、実装す
る部品に対する衝撃力を最小限に抑えることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、部品を移載する為に部品を吸着保持するノズルと、
前記ノズルを上下動作する上下軸としてのボイスコイル
モータ(以下、VCMと記す)と、前記ノズルの吸排気
を制御する入出力制御装置と、前記VCMの位置決め制
御と前記VCMに流す電流量によりトルク制御を行うV
CM制御装置と、前記VCM制御装置に対して位置決め
制御・トルク制御を指示するシステム制御装置と、前記
VCMの昇降位置を検出する位置検出器から構成された
部品移載ヘッドを有するプリント基板の部品実装機にお
いて、前記VCM制御装置がVCMの下降位置を位置決
めする際に、位置検出器がVCMが吸着目標位置(Z)
よりもあらかじめ設定された距離(Δd)だけ手前の位
置(Z−Δd)に到達したことを検出すると、システム
制御装置がVCMに流す最大電流をあらかじめ設定され
た値に制限して吸着または実装することを特徴とする部
品実装方法であり、ノズルの上下動を行うVCMを下降
位置決めする際に、システム制御装置はVCMがあらか
じめ設定された移動量だけ手前の位置にかかったことを
位置検出器からの情報によって検知し、このタイミング
でVCMに流す電流値を制限することにより、ノズルが
対象物と接触する直前でVCMが発生するトルク量を制
限し、実装する部品に対する衝撃力を最小限に抑えるこ
とができる作用を有する。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記VCMに流
す最大電流を制限する値が、VCMの位置と吸装着目標
位置までの距離によって前記VCM制御装置にあらかじ
め設定されており、前記(Z−Δd)の位置から制限電
流値が連続的に変化することを特徴とする部品実装方法
であり、請求項1に記載の発明が有する効果に加えて、
VCMに流す電流値の制限値を連続的に変化することに
よって、VCMの最大発生トルク量を連続的に変化さ
せ、位置決め時のトルク不足やオーバーシュートが発生
することなく、実装する部品に対する衝撃を最小限に抑
えることが出来る作用を有する。
【0011】以下、本発明の実施の形態について図1〜
図6を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
システム構成図、図2はVCMの構造を示す断面図、図
3は部品装着時の動作フロー図、図4はVCMに流れる
電流値の遷移の模式図である。
【0012】図1において、11は部品を吸着するノズ
ル、12はノズルを上下動作させるボイスコイルモータ
(以下VCMと記す)、13はVCMの上下位置を検出
する位置検出器であるマグネスケール、14はVCMを
位置・電流制御するVCM制御装置、15はノズルの吸
気・排気を制御する入出力制御装置、16はVCM制御
機構と入出力制御装置を統合制御するシステム制御装置
である。
【0013】上記VCMの本体12は、図2に示すよう
にコイル17、コイルを巻いたボビン18、マグネット
19、直動するシャフト20から構成されている。この
VCMのコイル17に直流電流が流れると磁界が発生
し、シャフト20に取り付けられたマグネット19がそ
の磁界の向きに応じて力を発生し、シャフト2が動作す
る。またこのとき、シャフト20に発生する力はコイル
に流れる電流の値に比例する。
【0014】図3にはVCMを下降させて部品を装着す
る場合の動作フローが示されており、図3を参照して本
発明の実装方法の動作を説明する。部品の厚みをt、装
着面とノズルの原点位置との距離をLとし、装着時のノ
ズル押し込み量をdとすると、部品を吸着した状態で原
点高さにVCMが位置決めされている状態に於いて、ス
テップ#1で、システム制御装置16は部品吸着時のV
CMの目標位置を、L−t+dと計算する。ステップ#
2で、システム制御装置16にあらかじめ設定されてい
る装着時にノズルにかける圧力fと、VCMに流す電流
と発生するトルクの比例定数αと、VCM可動部のノズ
ルを含めた重量gから制限電流値iを次式でもとめ、
【0015】
【数1】i=(f−g)/α ステップ#3で、制限電流の切り換える位置L−t−d
と共に、制限電流iをVCM制御装置に位置決め指令の
パラメータとして転送し動作を指令する。ステップ#4
で、VCM制御装置は指令通りにVCMをL−t+dへ
位置決め制御するが、その間ステップ#5で、常にVC
Mの位置がL−t−dに達していないかマグネスケール
13で確認し、L−t−dに達したことを検出すると、
ステップ#6で、L−t+dに位置決めしながらノズル
を押し込む方向にトルクがかかる向きの電流値をiに制
限する。このとき逆方向(ノズルを引き上げる方向)の
電流値は制限をかけない。図4の模式図に示すように、
L−t+dに位置決めする際に、電流制限をかけない場
合(a)と、電流制限をかけた場合(b)を比較する
と、部品に接触した後(a)では、点線で示すようにV
CM制御装置の持っている限界性能まで電流が流れ、部
品に対して非常に大きな衝撃・圧力が加わる。それに対
して(b)では、部品に接触したときには既に電流制限
がかかっているため、規定以上の衝撃・圧力が加わらな
い。
【0016】ステップ#7で、位置決めが完了した時点
で入出力制御装置により部品の吸着を切り、ステップ#
8で、VCMを駆動してノズルを上昇させる。この間ス
テップ#9で、VCMの位置がL−t−dを通過したこ
とをマグネスケールが検出し、ステップ#10で、電流
制限を解除する。以上のように本実施例によれば、ノズ
ルか対象物と接触する直前にVCMに流す電流値をあら
かじめ設定された値に制限することにより、VCMが発
生するトルク量を減少させ、部品吸着・装着時の衝撃・
圧力を規定値内に制限することかできる。 (実施の形態2)以下本発明の実施の形態2について図
面を参照しながら説明する。
【0017】図5は本発明に用いるVCM制御装置にあ
らかじめ設定されている目標位置までの残り距離と制限
電流値の関係を表で示したものである。動作は実施の形
態1と同じであるが、異なる点はステップ#5とステッ
プ#6において、実施の形態1では設定された位置検出
と単一な電流制限をかけるのに対して、本実施の形態で
は図5に示すように目標位置までの残り距離に応じて制
限する電流値を徐々に変化させることにある。
【0018】以上のように、制限する電流値を連続的に
変化させることにより、位置決め時のトルク不足やオー
バーシュートなく実装する部品に対する衝撃を最小限に
抑えることが出来る。なお、第2の実施例において制限
電流値を変化させる要因として、目標位置までの距離を
用いたが、変化させる要因は位置決め減速開始からの速
度としてもよい。
【0019】また上記実施の形態において制限電流の切
り換え位置をL−t−dとしているが、dの値として他
の数値を用いることにより切り換え位置を適宜変更する
ことが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の第1の発明は、ノ
ズルをVCMで上下させる部品実装機に於いて、VCM
を下降位置決めする際に、システム制御装置にあらかじ
め設定された移動量だけ手前の位置にかかったことを位
置検出器からの情報によって検知し、このタイミングで
VCMに流す電流値を制限することにより、VCMが発
生するトルク量を制限し、実装する部品に対する衝撃力
を最小限に抑えることができる。
【0021】また、本発明の第2の発明は、VCMの下
降減速時に速度と位置によってVCMに流す電流値の制
限値を連続的に変化することにより、VCMの最大特性
トルク量を連続的に変化させ、位置決め時のトルク不足
やオーバーシュートなく実装する部品に対する衝撃を最
小限に抑えることが出来る。くわえて、本発明によると
従来のノズルのように先端にバネを取り付けることがな
いため、本格的な加重制御を行う場合とノズルが共有で
き、ノズルの種類を削減しノズルチェンジの回数も同時
に削減する。また、構造が簡単なためバネの経年変化な
どのための部品交換などのメンテナンスが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例におけるシステム構成図である。
【図2】第1の実施例におけるVCMの構造を示した断
面図である。
【図3】第1の実施例における部品装着時の動作フロー
である。
【図4】第1の実施例におけるVCMに流れる電流の変
化を示した模式図である。
【図5】第2の実施例におけるVCM制御装置に設定さ
れている残距離−制限電流値対応表である。
【図6】従来例のノズルの構造図である。
【符号の説明】
11 ノズル 12 VCM 13 マグネスケール 14 VCM制御装置 15 入出力制御装置 16 システム制御装置 17 コイル 18 ボビン 19 マグネット 20 シャフト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 部品を移載する為に部品を吸着保持する
    ノズルと、前記ノズルを上下動作する上下軸としてのボ
    イスコイルモータ(以下、VCMと記す)と、前記ノズ
    ルの吸排気を制御する入出力制御装置と、前記VCMの
    位置決め制御と前記VCMに流す電流量によりトルク制
    御を行うVCM制御装置と、前記VCM制御装置に対し
    て位置決め制御・トルク制御を指示するシステム制御装
    置と、前記VCMの昇降位置を検出する位置検出器から
    構成された部品移載ヘッドを有するプリント基板の部品
    実装機において、前記VCM制御装置がVCMの下降位
    置を位置決めする際に、位置検知器がVCMが吸着目標
    位置(Z)よりもあらかじめ設定された距離(Δd)だ
    け手前の位置(Z−Δd)に到達したことを検出する
    と、システム制御装置がVCMに流す最大電流をあらか
    じめ設定された値に制限して吸着または実装することを
    特徴とする部品実装方法。
  2. 【請求項2】 前記VCMに流す最大電流を制限する値
    が、VCMの位置と吸装着目標位置までの距離によって
    前記VCM制御装置にあらかじめ設定されており、前記
    (Z−Δd)の位置から制限電流値が連続的に変化する
    ことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
JP9277245A 1997-10-09 1997-10-09 部品実装方法 Pending JPH11121989A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6293006B1 (en) * 1998-06-15 2001-09-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electronic component mounting method
US6343415B1 (en) * 1996-12-25 2002-02-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Part holding head, part mounting device and part holding method
DE10124320B4 (de) * 2000-05-22 2005-03-10 Smc Corp Stellglied mit steuerbarem Schub
JP2005318769A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Shinko Electric Co Ltd リニアアクチュエータおよびチップマウンタ

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