JP2005303208A - 部品実装装置及びこれを用いた部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型軽量な構成のままコストの増大を抑えつつ複数の吸着ノズルに対して部品検出手段を設け、各吸着ノズルの部品を個別に検出することを可能とし、もって、実装効率を向上させること。
【解決手段】 複数種の部品を連続して供給する部品供給部と、該部品供給部から供給される部品を吸着ノズル１１に吸着保持させる複数のノズルユニットを有する部品移載ヘッドとを備え、部品供給部で吸着保持した部品を、基板上の所定の装着位置に相対移動させて装着する部品実装装置であって、吸着ノズル１１に吸着保持された部品３を検出する部品検出手段を具備し、該部品検出手段が、吸着ノズル１１に吸着保持された部品３に対して光を照射する投光器１３と、部品３を通して投光器１３からの照射光を受光する受光器１５とのペアを複数のノズルユニットのそれぞれに配設してなり、投光器１３が、複数のノズルユニットの受光器１５それぞれへ光を照射可能な単一の投光器１３とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品等の部品を基板上に装着する部品実装装置及びこれを用いた部品実装方法に関する。

従来、電子部品等の部品を回路基板等の基板上に装着する部品実装装置として、部品を吸着保持する吸着ユニットを複数個備え、部品の同時吸着等を行う装着ヘッドを備えたもの等、種々の形態のものが提案され実用に供されている。
このような装着ヘッドとしては、例えば、吸着ノズルを装着するノズルユニットを一列或いは多列状に配列した横列型の部品移載ヘッド（特許文献１参照）や、円環状にノズルユニットを配置したロータリー型の部品装着ヘッド等が多く採用されている。
一方、上記装着ヘッドに吸着保持され基板上に装着される電子部品は、所定の一定寸法で供給されるが、形状誤差のために正確には厚さが一定となっていない。そのため部品実装装置においては、厚さが過小であると、吸着ノズルの下端部が部品の上面に着地できず、部品吸着エラーを生じ得る。また、厚さが過大であると、吸着ノズルの先端が部品に強く押し当てられ破壊される虞がある。
そこで、部品の厚さのバラツキによる吸着ミスや搭載ミスをなくし、実装品質を向上させるため、吸着ノズルに部品を吸着した後、又は吸着した部品を基板上に装着する前に、この吸着ノズルに吸着保持された部品を、吸着状態で部品の厚みを検出している（例えば特許文献２参照）。また、吸着した部品を基板上に装着する動作の終了後に、吸着ノズルの部品を検出して、部品の持ち帰り等の異常発生を検知している。

このような部品検出を行う上記特許文献２の部品実装装置では、図１９に示すような部品の厚み（高さ位置）を検出する部品検出手段を特定の位置に固定した構成となっている。この部品検出手段は、吸着ノズル１に吸着保持された部品３を、投光器５と受光器７との間に配置させ、投光器５から照射される光が部品３により遮られることを受光器７で検出することで、部品３の厚み、つまりは、部品高さ情報を検出している。得られた部品の高さ情報は、吸着ノズルの部品の吸装着時におけるＺ軸方向（基板に対して垂直方向）の移動量にフィードバックされる。
特開２００１−１９１２８８号公報 特開平４−７９８号公報

しかしながら、部品の厚みを検出するためには、特定の位置に固定された部品検出手段の位置に吸着ノズルを移動させなければならなかった。そのため、時間的ロスが大きく、タクトアップの妨げの要因となっていた。
また、複数のノズルユニットを備えた装着ヘッドの場合、装備されるノズルユニット毎に部品検出手段を取り付けることで、一度に複数の部品を検出することが可能となるが、ノズルユニットの数分の投光器・受光器のペアが必要となり、装置の大型・重量化とコストアップが避けられない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、小型軽量な構成のままコストの増大を抑えつつ複数の吸着ノズルに対して部品検出手段を設け、各吸着ノズルの部品を個別に検出することを可能とし、もって、実装効率を向上させることのできる部品実装装置及びこれを用いた部品実装方法を提供することを目的としている。

上記目的は下記構成により達成される。
（１） 複数種の部品を連続して供給する部品供給部と、該部品供給部から供給される部品を吸着ノズルに吸着保持させる複数のノズルユニットを有する部品移載ヘッドとを備え、前記部品供給部で吸着保持した部品を、前記基板上の所定の装着位置に相対移動させて装着する部品実装装置であって、前記吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品検出手段を具備し、該部品検出手段が、前記吸着ノズルに吸着保持された部品に対して光を照射する投光器と、前記部品を通して前記投光器からの照射光を受光する受光器とのペアを前記複数のノズルユニットのそれぞれに配設してなり、前記投光器が、前記複数のノズルユニットの受光器それぞれへ光を照射可能な単一の投光器であることを特徴とする部品実装装置。

この部品実装装置によれば、投光器と受光器のペアを各ノズルユニットに対してそれぞれ設け、この投光器を、複数のノズルユニットの受光器それぞれへ光を照射可能とする単一の投光器として構成したことにより、小型軽量な構成のままコストの増大を抑えつつ各吸着ノズルの部品を個別に検出することができる。

（２） 前記投光器が、該投光器を中心とする放射状に配置された複数の前記受光器に向けて光を照射することを特徴とする（１）記載の部品実装装置。

この部品実装装置によれば、複数の受光器を投光器を中心とする放射状に配置することで、単一の投光器からそれぞれの受光器に一度に光を照射することができる。

（３） 前記投光器が、該投光器の中央に配設された光源と、該光源の周りを囲んで配設され前記受光器に向けた照射光取り出し用の開口を有する照射規制カバーとを備えたことを特徴とする（１）又は（２）記載の部品実装装置。

この部品実装装置によれば、投光器の光源からの光が、照射規制カバーの開口を通して照射されることで、受光器が存在する位置にのみ照射光が届くようになり、投光器の構成を簡単にできるとともに、不要光の回り込みによる検出精度低下の虞がなくなる。

（４） 前記部品検出手段が、前記複数の受光器からの光検出信号を切替える切替えスイッチと、前記投光器を点灯させて前記切替えスイッチにより前記複数の吸着ノズルのうち、いずれかの吸着ノズルに対応する受光器からの光検出信号を取り出して、この吸着ノズルに吸着保持される部品を検出する制御部とを備えたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の部品実装装置。

この部品実装装置によれば、複数の受光器を切替えスイッチにより選択的に切替えることで、所望の吸着ノズルに吸着保持される部品を任意のタイミングで検出することができる。

（５） 前記部品移載ヘッドが、部品の吸装着時に昇降動作させる軸線を前記基板の基板面法線方向と平行にするとともに、それぞれを環状に配した複数のノズルユニットを有して構成され、前記投光器が前記環状に配されたノズルユニットの中心に配置されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の部品実装装置。

この部品実装装置によれば、環状に配置された吸着ノズルに対して、それぞれの吸着保持される部品を個別に検出することができる。

（６） 前記部品移載ヘッドが、前記吸着ノズルを環状にかつ該吸着ノズルの部品吸着側を前記円周の外側に向けて複数配置するとともに該環状に配置された吸着ノズルの周方向へ回動可能に支持されたサブヘッドを複数具備し、前記投光器が隣接する前記サブヘッド間に配置されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の部品実装装置。

この部品実装装置によれば、環状に吸着ノズルが配置されたサブヘッドが複数配置される場合に、隣接するサブヘッドの各吸着ノズルに対して、それぞれの吸着保持される部品を個別に検出することができる。

（７） 前記（１）〜（６）のいずれか１項記載の部品実装装置を用いて、吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品実装方法であって、前記部品検出手段による部品検出結果に基づいて、前記吸着ノズルによる部品吸装着後に前記ノズルユニットの吸着ノズルを昇降動作させる昇降ストロークを調整することを特徴とする部品実装方法。

この部品実装方法によれば、部品検出手段により検出される部品の高さ情報に基づいて吸着ノズルの昇降ストロークを調整するので、部品寸法のバラツキ等によって部品の装着ミスや部品の破壊等が発生することを未然に防止できる。

（８） 前記（１）〜（６）のいずれか１項記載の部品実装装置を用いて、吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品実装方法であって、前記部品検出手段による部品検出結果に基づいて、前記吸着ノズルによる部品実装動作後に前記吸着ノズルに部品が残留しているか否かを判定することを特徴とする部品実装方法。

この部品実装方法によれば、部品装着動作後に部品の残留が判定されるので、装着ミスの発生をいち早く検出することができ、部品の実装効率を高められる。

本発明の部品実装装置によれば、小型軽量な構成のままコストの増大を抑えつつ複数の吸着ノズルに対して部品検出手段を設けることにより、各吸着ノズルの部品を個別に検出することが可能となり、もって、実装効率を向上させることができる。

以下、本発明に係る部品実装装置及びこれを用いた部品実装方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の部品実装装置に用いられる部品検出手段の概略構成を示す要部構成図である。
吸着ノズル１１に吸着保持された部品３を検出する部品検出手段１０は、吸着ノズル１１に吸着保持された部品に３対して光を照射する投光器１３と、部品３を通して投光器１３からの照射光を受光する受光器１５とのペアを、複数のノズルユニットのそれぞれに配設している。そして、部品検出手段１０は、複数の受光器１５からの光検出信号を切替える切替えスイッチ１７と、投光器１３を点灯させて切替えスイッチ１７により複数の吸着ノズル１１のうち、いずれかの吸着ノズル１１に対応する受光器１５からの光検出信号を取り出して、この吸着ノズル１１に吸着保持される部品３を検出する制御部１９とを備えている。

上記構成の部品検出手段１０によれば、投光器１３と受光器１５との間に、吸着ノズル１１に吸着保持された部品を配置して、投光器１３から受光器１５に向けて光を照射する。すると、投光器１３から受光器１５までの間の光路途中に配置された部品３により、受光器１５では、部品３によって遮られなかった光だけが到達する。制御部１９では、受光器１５からの光検出信号を受けて、部品３の厚み、つまりは、部品３の高さを検出する。この検出された部品の高さ情報に基づいて、制御部１９は、吸着ノズル１１による部品吸装着時にノズルユニットの吸着ノズル１１を昇降動作させる昇降ストロークを調整する。これにより、部品吸着時に吸着ノズル１１の下端部が部品３の上面に着地できず、部品吸着エラーを生じたり、吸着ノズル１１の先端が部品３に強く押し当てられて部品３が破壊されるといった不具合を未然に防止している。

上記の投光器１３は、複数のノズルユニットの受光器１５それぞれへ光を照射可能な単一の投光器として構成しており、部品検出手段１０の設置スペースを大きく削減して、小型化を図っている。また同時に、ノズルユニットの軽量化が図れ、高速駆動化を容易にしている。

図２は、投光器を中心に受光器を放射状に配置した様子を示す概略構成図である。このように、吸着ノズル１１を備えたノズルユニットが環状に配された場合には、投光器１３を、この環状に配されたノズルユニットの中心に配置することで、各吸着ノズル１１に吸着保持される部品をそれぞれの受光器１５で、略等距離で効率よく個別に検出することができる。

ここで、図３に投光器の具体的な一構成例を示した。
投光器１３は、複数のＬＥＤを配列して形成した光源２１と、光源２１からの光を集光して平行光とするレンズ２３と、レンズ２３から出射された光を分岐させるプリズム２５と、分岐された光を各受光器１５に向けて出射させるミラー２７を備えている。

上記構成の投光器１３によれば、一方向に平行化された光を偏向させて各受光器１５に分配するため、各受光器１５に向かう光の方向が揃えられ、また、均一な光強度分布にすることができ、部品３の厚み、つまりは高さ情報を高精度で検出することができる。

図４及び図５に投光器の他の構成例を示した。
図４は投光器が環状に配されたノズルユニットの中心に配置された状態を示す平面図で、図５は図４に示す投光器のＰ−Ｐ断面図である。
この場合の投光器１４は、投光器の中央に配設した複数のＬＥＤからなる光源２９と、この光源２９の周りを囲んで配設され受光器１５に向けた照射光取り出し用の開口３１を有する照射規制カバー３４とを備えている。
この構成によれば、投光器１４の光源２９からの光を、照射規制カバーの開口３１により各受光器１５へ分配するので、投光器１４の構成を簡単にできる。また、照射規制カバーの開口３１によって受光器１５が存在する位置にのみ照射光が届くようになり、不要光の回り込みによる受光器１５の検出精度低下の虞がなくなる。従って、単純な構成で高精度な部品検出が行えるようになる。

以上説明した受光器１５と投光器１３或いは１４を備えた部品検出手段を、部品実装装置に搭載した例について、以下に詳細に説明する。
まず、部品移載ヘッドが、部品の吸装着時に昇降動作させる軸線を基板の基板面法線方向と平行にするとともに、それぞれを環状に配した複数のノズルユニットを有して構成された部品実装装置について説明する。

図６はロータリー型部品実装装置の概略構成を示す平面図である。
ロータリー型部品実装装置（以下、「部品実装装置」と言う。）１００は、基台４１と、この基台４１上に複数（図では一例として２つ）の部品実装ステージ４３ａ，４３ｂを備えている。基台４１は、その中央に、回路基板４５を所定位置に支持する基板固定部４７を備えており、この基板固定部４７は、回路基板４５を所定の部品実装動作位置（図６に示す部品実装装置１００の略中央）に搬入して位置決めする基板搬送部４９を有する。基板搬送部４９は、一対のプーリ５１ａ，５１ｂの間に巻回された搬送ベルト５３を有する固定側搬送レール５４ａと、この固定側搬送レール５４ａに対してレール間幅を可変に平行移動自在に配置された可動側搬送レール５４ｂとを有する。各搬送レール５４ａ，５４ｂの搬送ベルト５３を駆動することで、基台４１の側部に設けられたローダ５５から送り込まれる回路基板４５を、この搬送ベルト５３に載置させて搬送し、回路基板４５を基板固定部４７の所定位置へ搬入する。

部品実装ステージ４３ａ，４３ｂは、それぞれ略同一の機能を有しており、基台４１上に対称的に配置されている。以下、部品実装ステージ４３ａを主に説明することにする。部品実装ステージ４３ａは、主に、電子部品を連続的に供給するパーツフィーダ６１等が複数取り付けられて多品種の電子部品を部品供給位置６３において吸着可能にする部品供給部６５を備えている。即ち、部品供給部６５には複数の部品供給位置６３がＸ軸方向に一定の間隔で配列されている。

また、部品実装ステージ４３ａは、部品供給部６５の所定の部品供給位置６３で電子部品を保持してこの電子部品を回路基板４５に装着する部品移載ヘッド６７を備えている。この部品移載ヘッド６７は、ＸＹロボット６９に支持されており、このＸＹロボット６９は、直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能となり、部品移載ヘッド６７を、図６中のＸＹ方向へ移動させて部品供給位置６３や回路基板４５の上方に移動させる。

ＸＹロボット６９は、基台４１の両側部のシャフト７１に支持されたＸ軸ビーム７３を有し、このＸ軸ビーム７３に部品移載ヘッド６７が、Ｘ方向へ移動可能に支持されている。Ｘ軸ビーム７３は、シャフト７１に沿ってＹ方向へ移動可能とされており、シャフト７１と平行に設けられたボールネジシャフト７５がＹ軸移動用モータ７７によって回転されることにより、Ｙ軸方向へ移動される。

基台４１上には、部品供給部６５と基板固定部４７との間に、ノズルチェンジユニット７９、部品認識部８１、及び廃棄トレイ８３が配設されている。ノズルチェンジユニット７９は、部品移載ヘッド６７に装着させる各種部品実装用の吸着ノズル１１を保持したもので、部品移載ヘッド６７は、このノズルチェンジユニット７９にて、吸着ノズル１１の交換を行うことができる。なお、このノズルチェンジユニット７９には、生産形態に応じて大きさや種類の異なる各種吸着ノズル１１を備えたものが設置される。また、部品認識部８１は、ラインセンサ等からなる光学センサを備え、部品移載ヘッド６７の吸着ノズル１１が吸着している電子部品の姿勢（部品位置や回転角度等）を認識する。廃棄トレイ８３には、部品移載ヘッド６７の吸着ノズル１１が吸着している電子部品に種類の誤りや不具合がある際に、その電子部品が廃棄される。

上記構成の部品移載ヘッド６７は、部品供給位置６３にて電子部品を吸着すると、基本的には、ＸＹロボット６９によって部品認識部８１上を水平に移動されて吸着している電子部品のＸＹ方向の位置及び回転方向（θ方向）の位置から姿勢が認識され、その後、基板固定部４７に支持されている回路基板４５上へ移動され、回路基板４５への電子部品の装着を行う。

次に、部品移載ヘッド６７について説明する。
図７は図６に示した部品移載ヘッドの斜視図、図８は第１ヘッドユニットの縦断面図、図９は部品移載ヘッドを上方から見た平面図である。
部品移載ヘッド６７は、第１ヘッドユニット９１及び第２ヘッドユニット９３を着脱自在に備えている。各ヘッドユニット９１，９３は、対称に構成されて並設された略同一機能のユニットである。そのため、ここでは、第１ヘッドユニット９１の構造を例にとり説明する。

部品移載ヘッド６７に設けられる第１ヘッドユニット９１は、図８に示すように、ＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となる。この第１ヘッドユニット９１には複数（本実施の形態では８つ）のノズルユニット９７が配設され、ノズルユニット９７は回転中心ｈＣを中心とした円周方向で配設される。ノズルユニット９７の下端にはチャック機構９９が設けられ、チャック機構９９は吸着方向がＺ軸方向となり電子部品を吸着保持する吸着ノズル１１を下端に着脱自在に保持している。

ノズルユニット９７（即ち、吸着ノズル１１）は、図９に示すように、吸着ノズル１１同士が部品供給位置３３の隣接間隔に対して整数倍となる距離で配設されている。さらに、本実施の形態では、間隔Ｐで配列された吸着ノズル１１の対が４組、環状に配設され、かつ１組の吸着ノズル１１ａ，１１ａの間隔Ｐ、及びその１組の吸着ノズル１１ａ，１１ａを間に挟んだ他の２つの吸着ノズル１１ｂ，１１ｃと１組の吸着ノズル１１ａ，１１ａとの間隔Ｐが、部品供給部６５において配列された一定の間隔の部品供給位置６３と一致するように設定されている。

このように、１組の吸着ノズル１１の間隔Ｐが部品供給位置６３の一定の間隔と一致するのみならず、この１組の吸着ノズル１１ａ，１１ａを挟んで配置される両脇の吸着ノズル１１ｂ，１１ｃも、この１組の吸着ノズル１１ａ，１１ａと一定の間隔Ｐを隔てて配置されることとなり、第１ヘッドユニット９１、第２ヘッドユニット９３のそれぞれにおいて、吸着ノズル１１を常に部品供給位置６３の直上に配置させることが可能となる。

次に、ヘッドユニット９１の構造について説明する。
図８に第１ヘッドユニットの縦断面図を示すように、第１ヘッドユニット９１は固定台１０３を介して部品移載ヘッド６７（図６，図７参照）に固定される。固定台１０３にはθ補正モータ１０５が固定され、θ補正モータ１０５はＺ軸方向に垂下した駆動軸１０７がローター軸１０９に接続されている。また、固定台１０３の上面にはθ補正モータ１０５を中心に複数（本実施の形態では６つ）のノズル昇降手段であるノズル昇降モータ１１１が固定されている。このノズル昇降モータ１１１の配置は、上記した環状の吸着ノズル１１の配置と一致している。

固定台１０３の下方には下方に向けて開口するカム筒１１３が相対回転不能に設けられ、カム筒１１３は開口縁に軸線の高さの異なるカム面１１５を有している。カム筒１１３の下方にはフレーム１１７が設けられ、フレーム１１７は中央部がローター軸１０９に貫通されている。フレーム１１７の下方にはブロック部１１９が一体に固設され、ブロック部１１９は中央部がローター軸１０９に貫通されている。

それぞれのノズルユニット９７は、ノズル昇降モータ１１１を有する上部駆動部１２１と、下端に吸着ノズル１１を有する下部従動押下部１２３とに摺接面１２５を境に分離されている。下部従動押下部１２３には複数（本実施の形態では８つ）のノズル軸１２７が設けられ、ノズル軸１２７はフレーム１１７、ブロック部１１９を貫通して回動自在に支持されている。

次に、吸着ノズル１１のθ補正回転機構と、下部従動押下部１２３が上部駆動部１２１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となるロータリー回転機構について説明する。
第１ヘッドユニット９１では、θ補正モータ１０５を駆動することで、回転中心ｈＣを中心とした下部従動押下部１２３の回転又は回転中心ｓＣを中心とした個々のノズル軸１２７の回転が切り替えできるようになっている。即ち、ローター軸１２９にはフレーム１１７内で主歯車１３７が固定され、主歯車１３７は転動歯車１３９に噛合されている。

ノズル軸１２７の上端には摺接座１４１が固設され、摺接座１４１は上部駆動部１２１の凹部材１４３に当接している。ノズル軸１２７は、回転自在かつ軸線方向に移動自在にフレーム１１７を貫通している。摺接座１４１の直下のノズル軸１２７には支持体１４５が軸受を介して相対回転自在かつ軸線方向に移動規制されて外挿され、支持体１４５は軸線と直交方向の支持軸回りに回転自在となった大カムフォロア１４７を有している。大カムフォロア１４７は、外周面をカム筒１１３のカム面１１５に当接している。ノズル軸１２７には支持体１４５とフレーム１１７との間に圧縮スプリング１４９が外挿され、圧縮スプリング１４９は支持体１４５を上方向へ付勢している。これにより、摺接座１４１は凹部材１４３へ押付けられ、大カムフォロア１４７はカム面１１５へ押付けられている。

ノズル軸１２７には転動歯車１３９の直下にローター１５０が外挿され、ローター１５０は転動歯車１３９と一体回転される。ローター１５０はクラッチ１５１を介して下ホルダ１５３に接続され、クラッチ１５１はローター１５０からの回転力を下ホルダ１５３へ伝達又は遮断可能としている。下ホルダ１５３の内部にはスプラインナット１５５が固定され、スプラインナット１５５はノズル軸１２７に噛合している。スプラインナット１５５の内周とノズル軸１２７の外周には軸線方向のスプライン溝が形成され、双方の溝内に亘ってボールが介在されることで、ノズル軸１２７はスプラインナット１５５に対して相対回転不能かつ軸線方向へ移動自在となっている。また、ブロック部１１９の下端にはストッパー１５７が設けられ、ストッパー１５７はノズル軸１２７の回転を規制可能としている。

このようなクラッチ機構を有したロータリー回転機構の動作は、θ補正モータ１０５が回転され、ローター軸１０９を介して主歯車１３７が回転すると、転動歯車１３９とローター１５０とが一体回転される。このとき、クラッチ１５１が接続されていると、ローター１５０と下ホルダ１５３とが回転し、下ホルダ１５３に固定されているスプラインナット１５５を介してノズル軸１２７が回転され、吸着ノズル１１に保持されている電子部品も同時回転される。

ここで、吸着ノズル１１の回転を止めるには、クラッチ１５１によってローター１５０と下ホルダ１５３との接続を遮断する。これにより、ローター１５０が空転するのみとなり、ノズル軸１２７の回転、即ち、吸着ノズル１１の回転が停止される。

一方、下部従動押下部１２３を上部駆動部１２１に対して回転中心ｈＣ回りに回転するには（即ち、ヘッドを回すには）、ローター１５０と下ホルダ１５３との間のクラッチ１５１を接続し、ストッパー１５７によってノズル軸１２７の回転を規制する。したがって、ローター１５０と一体となった転動歯車１３９もノズル軸１２７に対しての回転が規制される。この状態でθ補正モータ１０５を介して主歯車１３７が回転されると、フレーム１１７には回転中心ｈＣを中心にモーメントが発生し、下部従動押下部１２３が上部駆動部１２１に対して回転、即ち、ヘッドが回転する。この際、下部従動押下部１２３は、摺接面１２５を境に上部駆動部１２１に対して回転することとなる。

次に、ノズル軸１２７の押下機構について説明する。
ノズルユニット９７は、ノズル昇降モータ１１１によって独立に吸着ノズル１１を昇降可能としている。即ち、ノズル昇降モータ１１１の駆動軸１６１にはカム筒１１３の内部へ貫通する上ホルダ１６３が固定され、上ホルダ１６３は固定台１０３、カム筒１１３に回転自在に支持される。カム筒１１３の内部には上スプラインナット１６５が固定され、上スプラインナット１６５は上ホルダ１６３と一体回転される。上ホルダ１６３の内部には同軸で可動ネジ軸１６７が上スプラインナット１６５に螺合されている。この可動ネジ軸１６７の下端には上記の凹部材１４３が固定される。凹部材１４３の側面にはベアリング等を用いた回転自在な小カムフォロア１６９が付設され回転が規制されている。

したがって、ノズル昇降モータ１１１が駆動されると、上ホルダ１６３が回転され、これと一体に上スプラインナット１６５が回転されることで、可動ネジ軸１６７と凹部材１４３とが小カムフォロア１６９によって回転が規制されつつ上下動する。そして、凹部材１４３が下方向へ移動されると、ノズル軸１２７の摺接座１４１が押下され、圧縮スプリング１４９の付勢力に抗してノズル軸１２７が下降されて、図８の左側のノズル軸１２７に示すように、吸着ノズル１１も下降されることになる。

以上のように下部従動押下部１２３は、上部駆動部１２１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となり、ノズル昇降モータ１１１の直下に回転配置された下部従動押下部１２３がノズル昇降モータ１１１の押下駆動に従動して押下されるようになっている。即ち、上部駆動部１２１に対して下部従動押下部１２３がＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転されると、円周方向に複数配設された上部駆動部１２１（ノズル昇降モータ１１１等）に対し、同軸かつ同一半径の円周方向に複数配設された下部従動押下部１２３（ノズル軸１２７等）が円周方向に回転移動される。これにより、任意のノズル昇降モータ１１１に任意のノズル軸１１を対応させることが可能となる。

上記構成の部品移載ヘッド６７においては、本発明の特徴部分である部品検出手段１０が第１ヘッドユニット９１，９３の下部に搭載されている。即ち、投光器１３は、ローター軸１０９から垂下された位置に配設されており、受光器１５はブロック部１１９の外周に取り付けたステー１５６に支持されて、受光面を投光器１３側に向けて配設されている。
これらの投光器１３と受光器１５は、図９に示すように、受光器１５が投光器１３を中心とする放射状に配置され、各ノズルユニット９７の吸着ノズル１１に吸着保持される部品をそれぞれ検出可能に搭載されている。

この構成によれば、いずれのノズルユニット９７の吸着ノズル１１であっても、任意のタイミングで、個別に部品検出を行うことができる。そして、部品検出手段１０が部品移載ヘッド３７と一体に搭載されているため、部品移載ヘッド３７を特定の位置に移動させる必要がなくなる。その結果、部品実装のタクトが向上し、実装効率を大幅に向上させることが可能となる。

次に、吸着ノズルを環状にかつ該吸着ノズルの部品吸着側を円周の外側に向けて複数配置するとともに該環状に配置された吸着ノズルの周方向へ回動可能に支持されたサブヘッドを複数具備した部品移載ヘッドを有して構成された部品実装装置について説明する。
図１０は上記部品実装装置の概略構成を示す平面図である。なお、前述の部品実装装置１００と同一の部材に対しては同一の符号を付与することで、その説明は省略するものとする。
この部品実装装置２００は、部品移載ヘッド６７の構成が異なっている他は、前述の部品実装装置１００と同様の構成となっている。

図１１は部品移載ヘッドの外観斜視図、図１２は部品移載ヘッドを構成するヘッドユニットの斜視図、図１３は吸着ノズルが取り付けられたリボルバ型サブヘッドの要部拡大斜視図、図１４はヘッドユニットの一部分解斜視図、図１５はヘッドユニットの一側部側から視た側面図、図１６はヘッドユニットの他側部側から視た側面図である。

図１１に示すように、部品移載ヘッド６７は、第１ヘッドユニット２６１及び第２ヘッドユニット２６３を着脱自在に備えている。各ヘッドユニット２６１，２６３は、対称の構造で並設された略同一機能のユニットである。そのため、ここでは、第１ヘッドユニット２６１の構造を例にとり説明する。

第１ヘッドユニット２６１は、図１１及び図１２に示すように、複数の吸着ノズル１１を、サブヘッド回転中心であるＲ軸回りに回転可能に配置したリボルバ型のサブヘッド２６７と、このサブヘッド２６７を回転駆動する回転駆動手段としてのサブヘッド回転モータ２６９と、サブヘッド２６７の下端位置の吸着ノズル１１を下降動作させる押し下げ機構２７１と、サブヘッド２６７の上端位置の吸着ノズル１１に吸着された電子部品を撮像する撮像部２７３とを有する。
そして、これらリボルバ型サブヘッド２６７、サブヘッド回転モータ２６９、押し下げ機構２７１及び撮像部２７３は、縦断面視でＬ字状となるヘッドユニット外枠２７５に組み付けられている。

リボルバ型のサブヘッド２６７は、図１３に示すように、吸着ノズル１１をサブヘッド回転軸であるＲ軸を中心とする円周上に、この吸着ノズル１１の部品吸着側を円周の外側に向けて複数（本実施形態では一例として８個）のノズルユニット２７７を配置している。このように、周方向へ間隔をあけて放射状に配置された複数のノズルユニット２７７が備えられ、これらノズルユニット２７７は、詳細は後述するノズル固定用回転部材としての円盤形状のフランジ部２７８に取り付けられている。
これらノズルユニット２７７は、その先端部に吸着ノズル１１のチャック機構２７９を有し、このチャック機構２７９により、電子部品を吸着させて保持する吸着ノズル１１を着脱自在に保持している。
ノズルユニット２７７は、その基端部側に、中心軸であるθ軸を中心として吸着ノズル１１を回動させるθ軸モータ２８１を備えており、一方の側面（図１３では手前側の側面）には、カムフォロア２８３が突出して設けてある。そして、これらノズルユニット２７７は、フランジ部１７８に固定されたガイドレール２８０に、サブヘッド２６７の径方向へ移動可能に支持されている。

ノズルユニット２７７のカムフォロア２８３が突出されたサブヘッド２６７の一側面側には、図１２に示すように、押し下げ機構２７１の一構成部材である回転案内板２８５が配設されている。この回転案内板２８５は、ユニット外枠２７５に固定されている。回転案内板２８５を図１２の裏側から見た状態を表す図１４に示すように、この回転案内板２８５には、サブヘッド２６７側に、円環状のカム溝２８７を有する円筒カム部材２８８を備えている。
カム溝２８７には、サブヘッド２６７の各ノズルユニット２７７に設けられたカムフォロア２８３が転動可能に配置されており、サブヘッド２６７がＲ軸を中心として回転することにより、カムフォロア２８３がカム溝２８７内を案内されつつ移動する。

回転案内板２８５は、その下部に、上下方向へ移動可能な昇降カム部材２８９を備えている。この昇降カム部材２８９は、サブヘッド２６７側に、カム溝２８７の一部を構成する昇降カム溝２９１を有している。そして、この昇降カム部材２８９は、図１５及び図１６に示すように、昇降カム溝２９１が、実線で示される上方位置でカム溝２８７の一部として他の部分と連続され、二点鎖線で示される下方位置でカム溝２８７の他の部分と分断される。

これにより、サブヘッド２６７の下端に位置するノズルユニット２７７のカムフォロア２８３が昇降カム溝２９１内に配置された状態にて、昇降カム部材２８９が下方へ移動することにより、カムフォロア２８３が下方へ移動され、そのノズルユニット２７７がカムフォロア２８３とともに下方へ向かって移動され、吸着ノズル１１による部品供給部６５からの電子部品の受け取りあるいは回路基板４５への電子部品の装着等が行われる。

上記の昇降カム部材２８９には、図１５に示すように、サブヘッド２６７と反対側に突出する係合ピン２９３が設けられている。この係合ピン２９３には、中間部が回転案内板２８５に回動可能に連結されたノズル昇降駆動アーム２９５の一端部に形成された切り欠き部２９７が係合されている。
ノズル昇降駆動アーム２９５は、他端部にも切り欠き部３０１が形成されており、この切り欠き部３０１には、回転案内板２８５の一側部にて上下方向へ移動可能に支持された昇降用ロッド３０３の下端に設けられたロッド下端ピン３０５が係合されている。
昇降用ロッド３０３は、図１２に示すように、その上端部が、連結アーム３０７に連結されている。この連結アーム３０７は、サブヘッド２６７の上方に設けられたノズル昇降用モータ３０９の回転軸に固定されている。

そして、ノズル昇降用モータ３０９が駆動されて連結アーム３０７が回動されると、その回動によって昇降用ロッド３０３が上下に移動する。これにより、ノズル昇降駆動アーム２９５が、回転案内板２８５との連結支点２９６を中心として回動し、昇降カム部材２８９が昇降され、これに伴い、サブヘッド２６７の下端に位置されたノズルユニット２７７が昇降駆動される。

上記構成の部品移載ヘッド６７においては、本発明の特徴部分である部品検出手段１０が第１ヘッドユニット２６１，２６３の内部に搭載されている。
図１７は部品移載ヘッドの横断面図、図１８は部品移載ヘッドの下側一部の正面図である。
本構成の部品移載ヘッド６７では、ノズルユニット２７７が並列に配置されており、これら隣接するノズルユニット２７７，２７７との間に投光器１３を配置する一方、吸着ノズル１１に吸着保持される部品３を通して投光器１３からの照射光を受光する受光器１５を、投光器１３の両脇側に配置している。これにより、僅かな設置スペースに投光器１３と受光器１５とを収容することができ、また、異なるノズルユニット２７７，２７７の吸着ノズル１１を同時に部品検出することができる。もって、部品移載ヘッド６７を小型に維持したままで、部品実装のタクトアップが図られる。さらに、ノズルユニット２７７のサブヘッド２６７は回転自在のため、いずれの位置の吸着ノズル１１に吸着保持される部品であっても、部品検出を随時行うことができ、これによっても部品実装効率を高められる。
そして、部品検出手段１０が部品移載ヘッド３７と一体に搭載されているため、部品移載ヘッド３７を特定の位置に移動させる必要がなくなる。その結果、部品実装のタクトが向上し、実装効率を大幅に向上させることが可能となる。

本発明の部品実装装置に用いられる部品検出手段の概略構成を示す要部構成図である。 投光器を中心に受光器を放射状に配置した様子を示す概略構成図である。 投光器の具体的な一構成例を示す構成図である。 投光器が環状に配されたノズルユニットの中心に配置された状態を示す平面図である。 図４に示す投光器のＰ−Ｐ断面図である。 ロータリー型部品実装装置の概略構成を示す平面図である。 図６に示した部品移載ヘッドの斜視図である。 第１ヘッドユニットの縦断面図である。 部品移載ヘッドを上方から見た平面図である。 他の部品実装装置の概略構成を示す平面図である。 部品移載ヘッドの外観斜視図である。 部品移載ヘッドを構成するヘッドユニットの斜視図である。 吸着ノズルが取り付けられたリボルバ型サブヘッドの要部拡大斜視図である。 ヘッドユニットの一部分解斜視図である。 ヘッドユニットの一側部側から視た側面図である。 ヘッドユニットの他側部側から視た側面図である。 部品移載ヘッドの横断面図である。 部品移載ヘッドの下側一部の正面図である。 従来の部品検出手段の構成を示す説明図である。

符号の説明

１５ 回路基板（基板）
３３ 部品供給位置
３５ 部品供給部
３７ 部品移載ヘッド
６５ 吸着ノズル
６７ リボルバ型サブヘッド（サブヘッド）
７３ 撮像部
１００ 部品実装装置
２５１ ノズルサイズ変更機構
２６９ 小型部品ノズル
２７１ 中・大型部品ノズル
２９７ メモリタグ
２９９ タグ読み書き部
３０１ 制御部

Claims (8)

1. 複数種の部品を連続して供給する部品供給部と、該部品供給部から供給される部品を吸着ノズルに吸着保持させる複数のノズルユニットを有する部品移載ヘッドとを備え、前記部品供給部で吸着保持した部品を、前記基板上の所定の実装位置に相対移動させて装着する部品実装装置であって、
   前記吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品検出手段を具備し、
   該部品検出手段が、前記吸着ノズルに吸着保持された部品に対して光を照射する投光器と、前記部品を通して前記投光器からの照射光を受光する受光器とのペアを前記複数のノズルユニットのそれぞれに配設してなり、
   前記投光器が、前記複数のノズルユニットの受光器それぞれへ光を照射可能な単一の投光器であることを特徴とする部品実装装置。
2. 前記投光器が、該投光器を中心とする放射状に配置された複数の前記受光器に向けて光を照射することを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
3. 前記投光器が、該投光器の中央に配設された光源と、該光源の周りを囲んで配設され前記受光器に向けた照射光取り出し用の開口を有する照射規制カバーとを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の部品実装装置。
4. 前記部品検出手段が、前記複数の受光器からの光検出信号を切替える切替えスイッチと、前記投光器を点灯させて前記切り替えスイッチにより前記複数の吸着ノズルのうち、いずれかの吸着ノズルに対応する受光器からの光検出信号を取り出して、この吸着ノズルに吸着保持される部品を検出する制御部とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の部品実装装置。
5. 前記部品移載ヘッドが、部品の吸装着時に昇降動作させる軸線を前記基板の基板面法線方向と平行にするとともに、それぞれを環状に配した複数のノズルユニットを有して構成され、前記投光器が前記環状に配されたノズルユニットの中心に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の部品実装装置。
6. 前記部品移載ヘッドが、前記吸着ノズルを環状にかつ該吸着ノズルの部品吸着側を前記円周の外側に向けて複数配置するとともに該環状に配置された吸着ノズルの周方向へ回動可能に支持されたサブヘッドを複数具備し、
   前記投光器が隣接する前記サブヘッド間に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の部品実装装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の部品実装装置を用いて、吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品実装方法であって、
   前記部品検出手段による部品検出結果に基づいて、前記吸着ノズルによる部品吸装着時に前記ノズルユニットの吸着ノズルを昇降動作させる昇降ストロークを調整することを特徴とする部品実装方法。
8. 請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の部品実装装置を用いて、吸着ノズルに吸着保持された部品を検出する部品実装方法であって、
   前記部品検出手段による部品検出結果に基づいて、前記吸着ノズルによる部品実装動作後に前記吸着ノズルに部品が残留しているか否かを判定することを特徴とする部品実装方法。

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