JP2007043076A - 電子部品の実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で且つ正確に電子部品の吸着に関係する種々の判定を行うことのできる実装装置を提供する。
【解決手段】吸着ノズル１０で電子部品Ｅを吸着・保持し、基板上の所定位置に該電子部品Ｅを搭載可能な移載ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、吸着ノズル１０に電子部品Ｅが正常に吸着されたときに、該電子部品が光電センサの検出範囲１４Ｃの一部のみを遮蔽すると考えられる所定の検出高さＺ１に、吸着ノズル１０を位置決めしたときに、光電センサがその受光量に応じて正常吸着時に出力する基準と実際に検出した出力値との関係に基づいて、電子部品Ｅの吸着の有無、吸着姿勢の異常、あるいは搭載ミス等を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の実装装置に係り、特に、電子部品の吸着に関係する判定を適切に行なうことのできる電子部品の実装装置に関する。

特許文献１において、電子部品の吸着状態の良否を判定できるようにした電子部品の実装装置が開示されている。

この実装装置においては、吸着ノズルの駆動機構の上下移動量を検出して間接的に吸着ノズルの位置を検出する上下位置検出器、吸着ノズルの真空状態を検出する真空検出器、及び、光電センサを用いた有無検出器等を備え、これらの検出器からの検出信号に基づいて、電子部品の吸着姿勢の良否を判断するようにしている。

即ち、図１４に示されるように、有無検出器１０２の出力がオフの状態で吸着ノズル１０４を上昇させていき、有無検出器１０２の出力がオンとなる位置（例えば図１４のラインＬ０、或いはＬ１に相当する位置）を、吸着ノズル１０４の上下位置検出器（図示略）によって検出する。この結果、この検出位置が、電子部品Ｅが正常に吸着されたときの基準ノズル位置（図１４（Ａ）におけるラインＬ０に相当する位置）と一致またはほぼ一致している場合には、電子部品Ｅが正常に吸着されていると判断する。一方、図１４（Ｂ）に示されるように、該検出位置が、この基準ノズル位置Ｌ０からＡ１だけ大きくずれたＬ１であった場合には、吸着状態が異常（この場合は縦立ちの状態で吸着されている）と判定する。

なお、この特許文献１には、合わせて吸着ノズル１０４の摩耗の程度を判定する技術も開示されている。この判定原理は、基本的には上述した電子部品Ｅの吸着の良否を判定する原理と同一である。即ち、図１５に示されるように正常な吸着ノズル１０４が有無検出器１０２の出力値をオフからオンに変えるときの上下位置検出器の基準ノズル位置Ｌｒを予め記憶しておき、測定対象である吸着ノズル１０４Ｃを上昇させて行ったときに、有無検出器１０２の出力値が実際にオフからオンに変わるときのノズル位置Ｌ２を上下位置検出器によって実測する。この結果、基準ノズル位置Ｌｒから、例えばＢだけ下方であると考えられる位置Ｌ２のときに有無検出器１０２の出力値がオフからオンに変わった場合には、摩耗量がＢであることが確認できる。従って、この摩耗量Ｂが許容値限度以内であれば、測定対象である吸着ノズル１０４Ｃは交換が不要であり、許容値限度外であれば該吸着ノズル１０４Ｃは交換が必要であると判定する。

特許第２７９０６９４号公報

特許文献１に記載されているような実装装置によって電子部品の吸着異常等を判定しようとした場合、図１４（Ｂ）や図１５（Ｂ）に示されるように、有無検出器１０２の出力がオフからオンに変わるときの位置が、基準ノズル位置Ｌ０、或いはＬｒとの比較で、例えばＡ１、或いはＢだけ明確に変化した位置であった場合には、検出・判定が可能である。

しかし、例えば、図１６の（Ｃ）に示されるように、何らかの原因で不適当に吸着され、結果として有無検出器１０２の○で示す光軸が開放されるノズル下端位置が正常吸着時での位置Ｌ０と殆ど変わらなかった場合には、電子部品Ｅの吸着状態を正しく検出、或いは判定することはできない。

又、この実装装置では、吸着した電子部品Ｅの底面を検出するために、吸着ノズル１０４を上昇させながら有無検出器１０２の出力値を読み取り、且つこれをトリガとして上下位置検出器の出力値を読み取る必要があるため、検出精度の向上と装置のタクトタイムの短縮とを両立させるのが困難である。即ち、装置のタクトタイムを短縮するために、吸着ノズル１０４の高さを速い速度で変化させた場合には、検出精度が著しく低下する。例えば、１ｍ／secで吸着ノズル１０４を上昇させながら、応答時間が１ｍsecである有無検出器１０２を用いて検出した場合には、電子部品Ｅの底面が有無検出器１０２の光軸を開放してから、該開放によって有無検出器１０２の出力が実際にオフからオンに変わるまでには最大で１ｍsec掛かることになり、その間に吸着ノズル４の実高さは１ｍｍも変動してしまうことになる。

一方、検出精度を向上させるには、吸着ノズル１０４の移動速度を遅くすればよいが、この場合には、当然に装置のタクトタイムが増大し、その分生産性が低下する。

また、この不具合は、同じ検出原理に基づいているノズル先端に関する検出・判定の際にも同様に発生していた。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、短時間で且つ正確に電子部品の吸着に関係する種々の判定を行うことのできる実装装置を提供することをその課題としている。

本発明は、吸着ノズルで電子部品を吸着・保持し、基板上の所定位置に該電子部品を搭載可能な移載ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、光ビームの投光部及び受光部を有し、受光部における検出範囲での受光量に応じた値を出力可能な光電センサと、前記移載ヘッドの吸着ノズルに前記電子部品が正常に吸着されたときに、該電子部品が前記光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽する、予め設定された所定の高さに前記吸着ノズルを位置させるノズル位置決め手段と、該所定の高さにおいて正常吸着時に前記光電センサがその受光量に応じて出力する、予め設定された基準出力値と、この所定の高さにおいて判定時に実際に検出した出力値との関係に基づいて、電子部品の吸着の有無、電子部品の吸着姿勢の異常、電子部品の搭載ミスのうち、少なくとも１つを判定する判定手段と、を備えたことにより、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、吸着ノズルは、電子部品が正常に吸着されたときに、該電子部品が光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽すると考えられる所定の高さに位置決めされる。本発明における光電センサは、検出範囲での受光量にて応じて変化するため、後述するように、正常な態様で吸着されないと、（いずれの異常吸着の場合でも）光電センサからは正常な吸着がなされたときに得られる基準出力値とは異なった出力値が検出される。そのため、様々な態様の異常吸着を確実に判定することができる。又、検出自体は、前記所定の高さにおける１回の検出で完了できるため、タクトタイムを短縮できる。

なお、本発明は、前記所定の高さを、吸着している電子部品の種類に応じて変更するようにするとよい。

又、本発明では、前記判定手段における判定を行う際の閾値を、電子部品を吸着していない状態の前記光電センサの出力値に基づいて変更するようにするとよい。

又、本発明は、前記所定高さに吸着ノズルを位置決めして判定する際に、該吸着ノズルを軸中心に複数のノズル基準角度に回転・位置決めするノズル回転・位置決め手段を、更に備え、各ノズル基準角度でそれぞれ前記光電センサの出力値を検出可能としてもよい。

更に、本発明は、吸着ノズルで電子部品を吸着・保持し、基板上の所定位置に該電子部品を搭載可能な移載ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、光ビームの投光部及び受光部を有し、受光部における検出範囲での受光量に応じた値を出力可能な光電センサと、前記移載ヘッドに正常な吸着ノズルが正常に装着されたときに、該吸着ノズルが前記光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽する、予め設定された所定の高さに前記吸着ノズルを位置決めするノズル位置決め手段と、該所定の高さにおいて正常時に前記光電センサがその受光量に応じて出力する、予め設定された基準出力値と、この所定の高さにおいて判定時に実際に検出した出力値との関係に基づいて、吸着ノズルの実高さ、吸着ノズルの装着異常、吸着ノズルの摩耗状態のうち、少なくとも１つを判定する判定手段と、を備えた構成とすることにより、同じ判定原理に基づいて吸着ノズル自体に関する種々の判定に適用することもできる。

なお、前記所定の高さを、この構成によって求められる吸着ノズルの実高さに応じて変更するようにすると、一層正確な電子部品の吸着判定ができるようになる。

本発明によれば、短時間で且つ正確に電子部品の吸着に関係する種々の判定を行なうことができる。

以下図面を参照して本発明に係る第１実施形態を詳細に説明する。

図３において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は、基板保持部を兼ねており、基板３を搬送すると共に、搬送路２上の所定位置で基板３を保持し、Ｘ軸方向に位置決めする。

又、搬送路２の両側には、電子部品Ｅ（図３では図示略：図１、図２参照）の供給部４が配設され、それぞれの供給部４には多数台のパーツフィーダ５が並設されている。パーツフィーダ５は、テープ（図示略）に保持された電子部品Ｅを収納し、このテープを長手方向（Ｙ軸方向）に送ることにより電子部品を順次供給する。

Ｘ軸テーブル６には、電子部品Ｅを基板３上に搭載する移載ヘッド７が装着されている。このＸ軸テーブル６は、その両端が対向する一対のＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂに支持された状態で架設されている。Ｘ軸テーブル６及びＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂを駆動することにより移載ヘッド７を水平移動可能である。

移載ヘッド７にはその下端部に吸着ノズル１０（図４参照）が装着されている。該吸着ノズル１０は、パーツフィーダ５のピックアップ位置から電子部品Ｅをピックアップし、これを基板３上に移載する。

搬送路２と供給部４との間の移載ヘッド７の移動経路には、カメラ９が配設されている。カメラ９は移載ヘッド７の吸着ノズル１０を下方から撮像する。移載ヘッド７が電子部品Ｅを保持した状態をカメラ９で撮像することにより、電子部品Ｅ自体の識別、位置ずれ検出が行われる。

図４を用いて、本実施形態に係る実装装置の移載ヘッド７について詳細に説明する。図４において、移載ヘッド７にはノズルシャフト１１がθ軸モータ１２に係合され、各軸独立でノズルシャフト１１がθ方向（Ｚ軸周り）に駆動可能である。また、ノズルシャフト１１の昇降動作を行うためのＺ軸モータ１３を備え、各軸独立でノズルシャフト１１及びθ軸モータ１２の一体的な昇降動作が可能である。ノズルシャフト１１の先端には吸着ノズル１０が着脱自在に係合され、吸着ノズル１０の先端にはエアを吸引するための吸着孔（図示略）が形成されている。本実施形態では、このノズルシャフト１１及びＺ軸モータ１３が後述する所定の高さに、吸着ノズル１０を位置させるためのノズル位置決め手段としての機能を果たしている。

更に、各移載ヘッド７には、それぞれの吸着ノズル１０ごとに光電センサ１４が設置されている。各光電センサ１４は、光ビームを照射する投光器１４Ａと照射された光ビームを受け止める受光器１４Ｂとからなり、該光ビームの光軸とそれぞれの吸着ノズル１０の先端部とが交わるように配置されている。図５に示されるように、投光器１４Ａ、受光器１４Ｂにはそれぞれ同形状（例えば２ｍｍ×０．５ｍｍの矩形状）をした投光窓１４Ａ１及び受光窓１４Ｂ１があり、それらを直線状に結んだ範囲が該光電センサ１４の検出範囲１４Ｃとなる。

光電センサ１４は、センサアンプ（図示略）に接続されている。このセンサアンプは、図６に示されるように、受光器１４Ｂが受光した光量のレベルに応じてアナログ値を出力する。本実施形態では、このセンサアンプは、全受光時（１００％受光時：前記検出範囲１４Ｃ内に何も存在しないとき）に最大出力（例えば５Ｖ）となり、一方、全遮光時（０％受光時：同検出範囲１４Ｃを何らかの部材が完全に塞いでいるとき）に最小出力（例えば１Ｖ）なるように、零点及びゲインが調整されている。図６から明らかなように、光電センサ１４の出力値（受光器１４Ｂの受光レベル）は、検出範囲１４Ｃに物体が挿入されると、その投影面積の大小に応じて１Ｖ〜５Ｖの間で、リニヤに変化するように設定されている。

次に、第１実施形態の実装装置の作用を、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

まず搬送路２上に基板３が搬入され、基台１内において予め定められている搭載位置に搬送され位置決めされる（ステップ１）。次いで、移載ヘッド７はＸ軸テーブル６及びＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂを介して基板３上に移動する。ここで移載ヘッド７に取付けたカメラ（図示せず）にて基板３の２隅ないし３隅に配置された基準マークを撮像する。そしてこれらの撮像データに基づいて画像認識が行われ、基台１のＸ軸−Ｙ軸座標系における基板３の位置と角度のデータを取得する基板位置認識が行われる（ステップ２）。その後、移載ヘッド７は、電子部品Ｅをピックアップするために供給部４の部品吸着位置へと移動を開始する（ステップ３）。このとき、ノズルシャフト１１の先端には吸着ノズル１０が取付けられている。

移載ヘッド７の移動中に、吸着ノズル１０は検出高さＺ１（搭載する部品毎に定められている所定の高さ：詳細は後に説明する）へ移動させておき、この時に、図示しない装置本体のＣＰＵはセンサアンプの出力（解放出力値）Ｆ０ｄを読取る（ステップ４）。この時点では、光電センサ１４の検出範囲１４Ｃを遮る物体は存在しないため、該光電センサ１４の出力は最大となり約５．０Ｖの出力が得られるはずである。

５．０Ｖ付近の出力が得られたとき（ステップ５でＦ０ｄ≒５．０と判定されたとき）は、この解放出力値Ｆ０ｄを更新済解放出力値Ｆ０とし、図示しない装置本体の持つフラッシュメモリ（一時記憶装置）に記憶させておき、次回以降はこの更新済解放出力値Ｆ０と比較できるようにする（ステップ６）。しかしながら、ここで５．０Ｖ付近の出力が得られなかった場合には、光電センサ１４に何らかのトラブルがあったか、２回目以降ならば、前回の電子部品Ｅの持ち帰り（搭載ミス）があったことが考えられるため、相応のエラー処理がなされる（ステップ７：後述）。

移載ヘッド７が供給部４の部品吸着位置へ整定後、Ｚ軸モータ１３の駆動により、ノズルシャフト１１を下降させることによってノズルシャフト１１の先端に取付けられた吸着ノズル１０を部品吸着高さまで下降させ、パーツフィーダ５に収められた電子部品Ｅと当接する直前に図示しない真空発生装置を作動させることによってノズルシャフト１１の管路内を負圧とし、該吸着ノズル１０の先端に当接した電子部品Ｅを吸着する（ステップ８）。

電子部品Ｅを吸着したノズル１０は、Ｚ軸モータ１３の駆動により、吸着する電子部品の種類（厚さ）に応じて予め変更・設定された検出高さＺ１へ再び移動し、図示しないＣＰＵはこのときのセンサアンプの出力Ｆ１を読み取る（ステップ９）。

ここで、このセンサアンプ出力の検出方法について説明する。前記センサアンプはアナログの電圧値を絶えず出力しており、この値は一定の受光状態であっても様々な要因（電気的なノイズや外乱光等）により変動している。図８には、その一例として増幅後のセンサ出力を示す。

そこで、実際に計測を行なう際には、予め設定されたサンプリング周期とサンプリング回数（例えば１０ｋＨｚ（０．１ｍsec毎）で１０回計測、等）にしたがってＡＤ変換された出力値を、装置本体の図示しないフラッシュメモリ内に取り込む。このように取り込まれた複数の計測データについて平均値Ｆバー（図中、−を上に付したＦ）を算出することにより、その平均値をＦバー一回の検出結果として処理を行なう。

なお、例えば図１（Ａ）に示されるように、この検出高さＺ１は、電子部品Ｅが吸着ノズル１０に正常に吸着された際に部品底面が、光電センサ１４の検出範囲１４Ｃに所定距離（例えば０．１ｍｍ）だけ挿入され、該光電センサ１４の一部のみを遮蔽する高さである。この検出高さは、後述する方法により部品種毎に予め設定されている。

ここで、ステップ１０における判定について詳述する。なお、この判定は、図示しない制御装置が備えているＣＰＵとプログラム等により実現されている判定手段により実行される。

図１は、光電センサの検出範囲１４Ｃに対し比較的小さな電子部品を吸着した場合を示し、図２は、該検出範囲１４Ｃに対し比較的大きな電子部品を吸着した場合をそれぞれ示している。両図とも、（Ａ）が正常な横向きの態様で吸着された場合、（Ｂ）が、（Ａ）で見える面が９０°回転して上又は下になったいわゆる横立ち、或いは縦立ちの状態で吸着された場合、（Ｃ）はいわゆる斜め立ちの状態で吸着された場合であり、（Ｂ）（Ｃ）共に不適正な態様で吸着された場合に相当している。

図１、図２に示されるように、光電センサ１４の検出範囲１４Ｃの大きさに比して電子部品が小さい場合でも、また大きい場合でも、このように検出範囲１４Ｃの一部のみを遮蔽すると考えられる高さに検出高さＺ１を設定することにより、該電子部品Ｅが検出範囲１４Ｃを全て覆ってしまったり、逆に、電子部品Ｅの全てが検出範囲１４Ｃに収まってしまったりする不具合が防止される。この結果、正常な態様で吸着されていないときには、いずれの場合も正常時の基準出力値とは異なった値として検出される。なお、図１、図２には、理解し易くするために、検出高さＺ１を、吸着された部品の下端（裏面）位置として示してあるが、実際にはノズル１０の下端等の基準位置の高さであり、これはＺ軸モータ１３に内蔵されているエンコーダ出力により決定される。

図６を参照して、この作用をより具体的に説明する。今、電子部品Ｅが正常に吸着された場合に光電センサ１４が検出高さＺ１において出力する基準出力値をＦａとすると、部品を吸着していない場合の解放出力値Ｆ０ｄは基準出力値Ｆａよりも大きくなり（受光量が増加）、横立ち（図１（Ｂ）、図２（Ｂ））や斜め立ち（図１（Ｃ）、図２（Ｃ））した際の出力値Ｆｂ、Ｆｃはこの基準出力値Ｆａよりも小さくなる（受光量が減少）。

従って検出高さＺ１において実際に得られた出力値Ｆ１が、基準出力値Ｆａに関係して設定された所定の閾値範囲α内に入っているか否かを確認することにより、電子部品Ｅが正常に吸着されたか否かを判定できる。

本実施形態においては、この判定に当たって、「実質的」にこの閾値範囲αを、電子部品Ｅを吸着していない状態における光電センサ１４の実際の解放出力値Ｆ０ｄに基づいて変更するべく、先述の工程でフラッシュメモリ内に格納されている更新済解放出力値Ｆ０（即ち最新の状態に更新されたＦ０ｄ）と、検出高さＺ１で得た出力値Ｆ１との差（Ｆ０−Ｆ１）を算出している。なお、この実際の解放出力値Ｆ０ｄには、前記図８を参照して説明した検出方法を、同様に適用することができる。

この差（Ｆ０−Ｆ１）を判定の指標として用い、これが部品種毎に定められた前記閾値範囲αに対応して設定された閾値範囲β内に収まっているか否かを確認することにより、光電センサ１４の出力変動（経時変化や温度ドリフト等）をキャンセルした判定ができる。また、検出高さＺ１において、吸着ノズル１０の先端の一部が検出範囲１４Ｃ内に臨んでいるときには、結果として該吸着ノズル１０の摩耗等の要因を反映した判定も可能となる。

なお、閾値範囲βは、閾値範囲αに対応しているが、差（Ｆ０−Ｆ１）を指標として設定される概念であるため、大小関係は光量の大小関係とは逆になる（出力値Ｆ１が高いときは、差（Ｆ０−Ｆ１）は小さくなる）。

ステップ１０における判定で、出力値Ｆ１の値が高く、差（Ｆ０−Ｆ１）が部品ごとに予め定めた所定の閾値範囲βより小さいと検出された場合には、「吸着ミス」と判定し、ステップ１１に進み、再度部品の吸着動作を行う。一方、出力値Ｆ１の値が低く、差（Ｆ０−Ｆ１）が所定の閾値範囲βより大きいと検出された場合には、「横立ちや斜立ち等の吸着異常あり」と判定し、ステップ１２に進んで装置内の図示しない廃棄トレー上へと移動し電子部品の廃棄（エアブロー）を行った後に再度部品の吸着動作を行う等の適切なエラー処理が成される。

ステップ１０において差（Ｆ０−Ｆ１）が閾値範囲β内にあり、電子部品が「正常に吸着された」と判定された場合には、吸着部品の吸着位置、及び角度の認識を行うため、移載ヘッド７は、装置本体に設けられた認識カメラ９上へ移動し（ステップ１３）、吸着部品の位置認識を行う（ステップ１４）。更に、位置認識した結果を基に移載ヘッド７は、搬送路２に固定された基板３上の所定位置に移動し（ステップ１５）、θ軸モータ１２とＺ軸モータ１３の駆動により、電子部品を基板３へ搭載する（ステップ１６）。

搭載後、ステップ１７において、全電子部品の搭載が完了したか否かの確認を行い、完了していない場合には、ステップ３以降が繰り返される。

２回目以降におけるステップ３においても、再び部品吸着位置へ移動を行う際に、ノズルは検出高さＺ１へ再度移動し、この時、光電センサ１４は再び解放出力値Ｆ０ｄを新たに読み込む（ステップ４）。

但し、２回目以降の繰り返しでステップ４、５に入ってきたときは、解放出力値Ｆ０ｄを直前の搭載動作で検出して既にフラッシュメモリ内に記憶されている更新済解放出力値Ｆ０と比較する。比較の結果その値が大きく異なる（判定値はユーザが任意に設定可能）場合には（ステップ５でＦ０ｄ≪Ｆ０の判断）、「部品の持ち帰り若しくは異物の付着等がある」と判定し、図示しない警報装置を作動させ作業者に異常を知らせると共に装置の生産動作を一時的に休止させることや、装置内の図示しない廃棄トレー上へと移動し吸着物の廃棄（エアブロー）を行う等の、適切なエラー処理が成される（ステップ７）。

逆に、既に記憶されている更新済解放出力値Ｆ０と新しく検出された解放出力値Ｆ０ｄとに大きな差が無い場合には、ステップ６に進んでフラッシュメモリ内に記憶されている更新済解放出力値Ｆ０は最新値に上書き保存され、既に説明したステップ６以降が繰り返される。

やがて、ステップ１７で全部品の搭載が完了したと判定されると、搭載動作は終了される。

以上説明した本実施形態における作用を纏めると次のようになる。

（１）電子部品Ｅの吸着ミスや横立ち、縦立ち、持ち帰り等を確実に検出することができるため、搭載ミスや誤搭載といった実生産における致命的な問題を回避できる。

（２）従来のように、判定に当たって吸着ノズルの高さを変えながら検出する必要がないため、短時間での吸着状態の検出が可能となり、装置のタクトタイム、生産性の向上に繋がる。

（３）電子部品Ｅの種類に応じて検出する吸着ノズル１０の検出高さＺ１を変更することにより、光電センサ１４の検出範囲１４Ｃよりも大きい（または小さい）サイズの電子部品Ｅについても、吸着確認、異常吸着の検出が行える。

（４）吸着ノズル１０が検出高さＺ１にある状態では常に電子部品の吸着状態を知ることが可能であり、吸着直前、直後や搭載直前、直後において異常がないかを検出できる。

（５）搭載動作毎に光電センサ１４の解放出力値Ｆ０ｄの検出を行い、順次更新・補正を行うため（Ｆ０ｄ→Ｆ０）、光電センサ１４の出力の経時変化や温度変化等による影響を吸収することが出来、信頼性の高い検出を行える。また、検出高さＺ１において、吸着ノズル１０の先端の一部が検出範囲１４Ｃ内に臨んでいるときには、結果として該吸着ノズル１０の摩耗等の要因をも反映した判定も可能となる。

（６）レーザセンサやエリアセンサ等の高価なセンサを用いずに、例えばＬＥＤを光源とするファイバセンサ等の安価なセンサを用いることができ、装置コストを低減させることが可能である。

なお、本実施形態においては、光電センサを各吸着ノズル毎に設けているが、複数ノズルに対して一対の光電センサのみを使用してもよい（図９参照）。この場合において個々の吸着ノズル１０の電子部品の吸着状態を検出する際には、例えば、各吸着ノズル１０は個別に順次検出高さＺ１へ移動を行い、その際他のノズルは光電センサ１４の検出範囲１４Ｃを遮ることのない任意の高さまで退避させるようにすればよい。

また、ノズル交換時等に、ノズル先端１０Ａの高さをより正確に知るために、例えば図１０に示すように吸着ノズル１０の先端１０Ａが光電センサ１４の検出範囲１４Ｃの略中央となるような高さ（移載ヘッドに正常な吸着ノズルが正常に装着されたときに、該吸着ノズルが光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽すると考えられる所定の高さ）Ｚｎに、該吸着ノズル１０を移動させ、その際の光電センサ１４の実出力値Ｆ２を、予め知られている当該所定の高さＺｎにおける基準出力値Ｆｒとの比較することにより、ノズル先端１０Ａの実高さを検出するようにしても良い。

どの程度の摩耗が存在したときにどの程度基準出力値Ｆｒからの出力アップが生じるかを予め確認しておくことにより、基準高さＺｎとの差ΔＺを換算・検出することができる。また、吸着ノズル１０の実高さの検出を行った場合に、基準高さＺｎと差ΔＺだけ差が生じていた場合には、設定されている前記検出高さＺ１をΔＺ分だけ補正（Ｚ１new ←Ｚ１old−ΔＺ）するようにしてもよい。

この構成により、（検出高さＺ１において吸着ノズル１０の先端１０Ａが検出範囲１４Ｃ内に臨んでいるか否かに関わらず）ノズル交換による取付け高さの変動や、ノズル個体差による高さのバラツキ、或いは経時的なノズルの損傷・摩耗等の影響を正確にキャンセルでき、電子部品の吸着状態を一層精度良く検出することができるようになる。

更には、この差ΔＺが所定の値よりも大きいか否かを判定することにより、異なるノズル種を誤装着していることの判定や、当該吸着ノズルの摩耗・損傷が許容限界を超えた（交換時期となった）こと等の判定も行うことができる。因みに、これらの判定がなされた場合には、例えば、図示しない警報装置を作動させ作業者に異常を知らせると共に装置の生産動作を一時的に休止させる等の適切なエラー処理を行うようにすると良い。

なお、更新済解放出力値Ｆ０の更新は、搭載動作毎ではなく、所定回数の搭載毎や、所定時間毎、ノズルの交換毎等、ユーザが任意に設定可能としても良い。

また、エラーの検出回数や頻度をメモリ内に記憶させ、吸着ミスや異常吸着が連続する場合にはノズルの取付け位置やフィーダの取付け位置を自動的に補正、若しくはアラーム等によりユーザに補正を促すようにしても良い。

次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。

本実施形態の電子部品の実装装置は、前記第１実施形態の場合と同様に、前記所定高さに吸着ノズル１０を位置決めして電子部品Ｅの吸着状態を判定する際に、該吸着ノズルを軸中心に複数のノズル基準角度に回転・位置決めするノズル回転・位置決め手段を、更に備え、各ノズル基準角度でそれぞれ前記光電センサの出力値を検出可能になっている。

このノズル回転・位置決め手段は、吸着ノズル１０を下端部に装着するノズルシャフト１１、該ノズルシャフトを軸中心に回転させるθモータ１３、該θモータ１３に内蔵されているロータリエンコーダ（図示せず）等により構成されている。このロータリエンコーダの出力信号によりノズルシャフト１１と共に回転される吸着ノズル１０を、予め設定されている複数のノズル基準角度に回転させ、位置決めできるようになっている。

本実施形態においては、電子部品Ｅの吸着異常の検出における信頼性を向上させるために、図１１に吸着ノズル１０と、これに吸着されている電子部品Ｅとを拡大して模式的に示すように、図中検出角度０°と９０°で示したＡ面と、これに直交するＢ面とを、ノズルシャフト１１を２つのノズル基準角度０°と９０°に回転させて位置決めすることにより、固定されている前記光電センサ１４により、これら２つのノズル基準角度に位置決めされた電子部品Ｅによる遮光の程度をそれぞれ検出することが可能となる。

従って、これら複数の検出結果から全ての検出結果が正常であった場合のみ、正常吸着と判断し、何れかの検出結果が異常であった場合には、異常吸着と判断する、等により、より信頼性の高い検出が可能となる。

図１２には、本実施形態により検出される図１１に示した具体例についての吸着の正異常のイメージをまとめて示す。なお、図１２中Ａ、Ｂ、Ｃは、図１１に示した電子部品Ｅの正面、側面、上（下）面をそれぞれ表わす。

この図１２に示されるように、本実施形態では、前記図１に示した例と同様に破線で示す検出範囲１４Ｃが、電子部品Ｅの大きさに比して十分に広い光電センサ１４を使用し、その一部のみが遮蔽されるようになっている。従って、Ｚ軸モータ１３により、そのエンコーダ（図示せず）出力に基づいて、吸着ノズル１０を位置決めして停止させる、予め設定されている所定高さが、図１２に示したように少なくとも電子部品Ｅの全てが検出範囲１４Ｃ内に入ってしまう場合には、同一面については吸着方向が異なっても遮光面積が同一であるために吸着の正異常を判別できないことがある。

即ち、ノズル基準角度０°（図中ノズル角度０°）の場合には、横向きの正常吸着と、縦向きの異常吸着（１）では、遮光面積の変化が実質上無いため両者の差異の検出が困難であるが、ノズル基準角度９０°（図中ノズル角度９０°）の場合の正常吸着との間では、Ａ面とＢ面とでは横の長さが異なり、遮光面積の変化が大きいため、両者の差異の検出が容易となる。逆にノズル基準角度９０°では正常吸着と、異常吸着（２）との差異の検出が困難であるが、ノズル基準角度０°では異常吸着（２）の主として傾斜したＣ面による遮光との差異の検出が容易となる。

本実施形態によれば、上記のようにノズル１０に吸着された電子部品Ｅにおける直交側面（Ａ面、Ｂ面）の面積が異なる場合には、正常吸着を２つのノズル基準角度で検出するようにしたことから、判定精度を一段と向上させることができる。

又、ノズル基準角度を変えて行なう電子部品の吸着異常の検出は、搭載ヘッドが部品吸着位置から吸着ノズルで部品を吸着した後、搭載位置へ移動を行なっている最中に行なうことも可能であり、これにより装置の搭載タクトへの影響を緩和することができる。又、この判定方法は、前記第１実施形態のように電子部品Ｅの一部で検出範囲１４Ｃを遮蔽する場合にも当然に適用できる。

又、本実施形態では、電子部品Ｅの全体が検出範囲１４Ｃに入り込む状態にして吸着の正異常を検出するため、前記図９に相当する図１３に示すように、微小部品の検出を行なうための微小部品用光電センサ１４（Ａ）と、同様の構成で検出範囲が該光電センサ１４（Ａ）よりも大きい大部品用光電センサ１４（Ｂ）とを、それぞれの光軸と各吸着ノズルの先端部とが交差可能となるように、移載ヘッド７に一組ずつ配設するようにしてもよい。

この場合、Ｚ軸モータ１３によりノズルシャフト１１を上下動させ、対象の吸着ノズル１０の先端部を、光電センサ１４（Ａ）及び光電センサ１４（Ｂ）のいずれの検出範囲１４Ｃとも一致させることが可能となる。

従って、光電センサ１４（Ａ）は、光電センサ１４（Ｂ）に比べて、その検出範囲（透過光を受光する面積）が小さいため、同一の面積を遮光した場合には、検出範囲に対する遮光面積の割合がより大きいことから、センサの出力差が大きく得られるため、より高精度な検出が可能である。

また、光電センサ１４（Ｂ）は、その検出範囲が装置で扱う電子部品種のうち最も大きな部品サイズの検出が可能となるように設定することが、種々の大きさの部品に対応できることから極めて有効である。

なお、本実施形態における前記ノズル基準角度は、前述した０°と９０°に限定されず、２以上の任意の角度に設定可能であることはいうまでもない。これにより、電子部品の形状等の特性に合せた、より高精度な判定が可能となる。

又、前記図１３に示した２つの光電センサ１４（Ａ）、１４（Ｂ）は、前記図４と同様に吸着ノズル毎に配設してもよいことはいうまでもない。

また、上記実施形態においては、光電センサとして、「アナログ値」を出力する構成のものが採用されていたが、本発明における光電センサは、要は、「受光部における検出範囲での受光量に応じた値」の出力が可能な構成とされていれば足り、例えば、３２段階、あるいは６４段階等の多段デジタル値を出力可能な構成とされているものであっても良い。

電子部品を実装する装置、特に、吸着手段を用いて電子部品を吸着し、これを基板上に搭載する電子部品の実装装置に広く適用できる。

本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装装置で判定しようとする電子部品の吸着態様の例を模式的に示す断面図 同実装装置で判定しようとする電子部品の吸着態様の他の例を模式的に示す断面図 同実装装置の外観を示す斜視図 同実装装置が備えている移載ヘッドを示す斜視図 同実装装置が備えている光電センサを示す斜視図 該光電センサの受光レベルとセンサ出力との関係を示すグラフ 同実施形態の作用を示すフローチャート 光電センサの出力値の検出原理を説明する線図 本実施形態に適用可能な、移載ヘッドに付設された他の光電センサの例を示す、図４相当の斜視図 本発明をノズル先端状態の検出に適用した実施形態例を模式的に示す断面図 本発明の第２実施形態の特徴を示すノズルに吸着された電子部品を拡大して示す部品斜視図 本実施形態による電子部品の吸着の正異常のイメージを示す説明図 本実施形態に適用して好適な光電センサの組合せと吸着ノズルの関係を示す、図９相当の斜視図 従来の電子部品の実装装置における電子部品の吸着状態の判定原理を示す説明図 同じくノズル先端状態の検出原理を示す説明図 同じく電子部品の吸着態様の例を示す図１または図２相当の断面図

符号の説明

３…基板
４…供給部
６…Ｘ軸テーブル
７…移載ヘッド
８Ａ、８Ｂ…Ｙ軸テーブル
１０…吸着ノズル
１１…ノズルシャフト
１２…θ軸モータ
１３…Ｚ軸モータ
１４…光電センサ
１４Ａ…投光器
１４Ｂ…受光器
１４Ｃ…検出範囲
Ｚ１…検出高さ（所定の高さ）
Ｆ０ｄ…解放出力値
Ｆ０…（更新済）解放出力値
Ｆａ…基準出力値
Ｆ１…検出高さＺ１における検出値

Claims (6)

1. 吸着ノズルで電子部品を吸着・保持し、基板上の所定位置に該電子部品を搭載可能な移載ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、
   光ビームの投光部及び受光部を有し、受光部における検出範囲での受光量に応じた値を出力可能な光電センサと、
   前記移載ヘッドの吸着ノズルに前記電子部品が正常に吸着されたときに、該電子部品が前記光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽する、予め設定された所定の高さに前記吸着ノズルを位置させるノズル位置決め手段と、
   該所定の高さにおいて正常吸着時に前記光電センサがその受光量に応じて出力する、予め設定された基準出力値と、この所定の高さにおいて判定時に実際に検出した出力値との関係に基づいて、電子部品の吸着の有無、電子部品の吸着姿勢の異常、電子部品の搭載ミスのうち、少なくとも１つを判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 前記所定の高さを、吸着している電子部品の種類に応じて変更することを特徴とする、請求項１に記載の電子部品の実装装置。
3. 前記判定手段における判定を行う際の閾値を、電子部品を吸着していない状態の前記光電センサの出力値に基づいて変更することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部品の実装装置。
4. 吸着ノズルで電子部品を吸着・保持し、基板上の所定位置に該電子部品を搭載可能な移載ヘッドを備えた電子部品の実装装置において、
   光ビームの投光部及び受光部を有し、受光部における検出範囲での受光量に応じた値を出力可能な光電センサと、
   前記移載ヘッドに正常な吸着ノズルが正常に装着されたときに、該吸着ノズルが前記光電センサの検出範囲の一部のみを遮蔽する、予め設定された所定の高さに前記吸着ノズルを位置決めするノズル位置決め手段と、
   該所定の高さにおいて正常時に前記光電センサがその受光量に応じて出力する、予め設定された基準出力値と、この所定の高さにおいて判定時に実際に検出した出力値との関係に基づいて、吸着ノズルの実高さ、吸着ノズルの装着異常、吸着ノズルの摩耗状態のうち、少なくとも１つを判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
5. 請求項１における前記所定の高さを、請求項４において求められる吸着ノズルの実高さに応じて変更することを特徴とする電子部品の実装装置。
6. 前記所定高さに吸着ノズルを位置決めして判定する際に、該吸着ノズルを軸中心に複数のノズル基準角度に回転・位置決めするノズル回転・位置決め手段を、更に備え、各ノズル基準角度でそれぞれ前記光電センサの出力値を検出可能としたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装装置。

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