JP2007189041A - 実装装置における電子部品の同時吸着方法及び同時吸着の可否判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装装置において電子部品の同時吸着をミス無く且つ適正に行なう。
【解決手段】複数の吸着ノズル１１ａ〜１１ｃのそれぞれの回転軸心位置ＲＣａ〜ＲＣｃを検出する軸心位置検出工程と、各吸着ノズル１１ａ〜１１ｃについて、それぞれの回転軸心位置ＲＣａ〜ＲＣｃと吸着ノズル先端ＮＣａ〜ＮＣｃとの位置ずれ量を検出するノズル位置検出工程と、これらの情報を元に各ノズル先端を回転させ、各吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの先端中心位置ＲＣａ〜ＲＣｃと対応する電子部品の吸着すべき位置（ここではＤＣａ〜ＤＣｃ）とをそれぞれ相対的に移動させ両者を接近させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装装置における電子部品の同時吸着方法及びその可否判定方法に係る。

例えば特許文献１に、電子部品の実装装置の一例が開示されている。図１８において、８１は移載ヘッドであり、ＸＹテーブル８２、８３に装着されている。Ｙテーブル８３には、移載ヘッド８１をθ回転させるθモータ（図示略）が内蔵されている。符号８９はコンベアであり、基板８４を位置決め部８５へ搬送する。位置決め部８５は、基板８４をクランプして位置決めする。位置決め部８５の奥にはパーツフィーダ（部品供給装置）Ｆが設けられている。移載ヘッド８１は、ＸＹθ方向に移動し、パーツフィーダＦの電子部品Ｐを当該移載ヘッド８１に装着された吸着ノズル８８にて吸着し、基板８４に実装する構成とされている。

この移載ヘッド８１の回転中心と吸着ノズル８８の先端中心は、本来完全に一致していなければならない。しかしながら、移載ヘッド８１に吸着ノズル８８を装着する際、製造ばらつきやノズル部の変形等により、例えば図１９の各部に示されるように、吸着ノズル８８の先端位置ＮＣと移載ヘッド８１の回転中心ＲＣとの間に位置ずれ量ｅが存在していることがある。

従来は、吸着される電子部品Ｐのサイズは比較的大きなものであった。従って、若干の位置ずれが発生していても、吸着ノズル８８は電子部品Ｐのいずれかの部分を吸着することができた。しかし、近年電子部品Ｐは益々小型化し、０．５ｍｍ^２以下のものもある。このように、小さなサイズの電子部品Ｐを吸着しようとする場合には、予定する吸着座標から僅かな位置ずれが生じているだけでも、吸着ミスが発生し、電子部品を吸着できなかったり、あるいは縦や斜めに吸着してしまったりして基板８４に電子部品Ｐを正しく装着できなくなることがあるという問題があった。

このため、例えば、特許文献１においては、吸着ノズル８８を移載ヘッド８１に装着した後に、部品認識を行なうカメラ等で移載ヘッド８１の回転中心ＲＣから吸着ノズル８８の先端位置ＮＣの位置ずれ量ｅに相当するＸ座標成分ΔＸ及びＹ座標成分ΔＹを検出し、ＸＹθ軸を駆動することでこの位置ずれ量ｅを補正して微小な電子部品ＰでもパーツフィーダＦから正しく吸着できるようにした構成が開示されている。

特許第３４２９７８５号公報

近年、電子部品の実装装置の生産性を向上させるために、単一の移載ヘッドに複数（２本以上）の吸着ノズルを装着し、同時に別個のパーツフィーダから電子部品を吸着する、いわゆる「同時吸着」を行うように構成したものが広く用いられている。前述した特許文献１に記載されている方法は、「同時吸着」を行なう実装装置には適用できない。それは、ある特定の吸着ノズルに対してその位置ずれ量を補正するためにＸＹ軸を当該吸着ノズルに最適な位置にまで駆動してしまうと、必然的に他の吸着ノズルの偏心の補正ができなくなってしまうためである。

更には、図２０に示されるように、単一の移載ヘッド内に吸着ノズルが複数設けられている装置にあっては、各部品の加工精度や組付調整の際の精度等から、各吸着ノズル８８ａ〜８８ｃのノズル先端９１ａ〜９１ｃの位置ＮＣａ〜ＮＣｃがノズルシャフト９０ａ〜９０ｃの回転中心ＲＣａ〜ＲＣｃからずれているのみならず、各吸着ノズルの８８ａ〜８８ｃのノズルシャフト９０ａ〜９０ｃの回転中心ＲＣａ〜ＲＣｃ自体も設計上の吸着ノズル８８ａ〜８８ｃの中心位置ＤＣａ〜ＤＣｃからずれを持っている。

このような位置ずれがある状態で、設計上の吸着ノズルの中心位置ＤＣａ〜ＤＣｃを基準として吸着動作時のＸＹ軸の位置決めを行なうと、吸着すべき電子部品が微小サイズである場合に、ノズル先端９１ａ〜９１ｃが電子部品の外形からはみ出してしまったり、中心から大きくずれてしまったりして正常な吸着ができない。この事情は、単一の移載ヘッド１に複数の吸着ノズル８８ａ〜８８ｃが装着されている場合には、各吸着ノズル８８ａ〜８８ｃの偏心方向がばらばらであるだけに、一層顕著な問題となっていた。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、単一の移載ヘッドに複数の吸着ノズルが装着され、それぞれの吸着ノズルで複数の電子部品を同時に吸着するような実装装置において、個々の吸着をミス無く且つより正確に行なうことをその課題としている。

複数の部品供給装置からそれぞれ供給される電子部品を、単一の移載ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで同時に吸着可能に構成した実装装置における電子部品の同時吸着方法において、前記複数の吸着ノズルのそれぞれの回転軸心位置を検出する軸心位置検出工程と、各吸着ノズルについて、それぞれの設計上の回転軸心位置と吸着ノズル先端とのそれぞれの位置ずれ量を検出するノズル位置検出工程と、これらの情報を基に、少なくとも前記ノズルシャフトの回転によるノズル先端の位置移動を含む補正により、各吸着ノズルの先端位置と対応する電子部品の吸着すべき位置とを、それぞれ相対的に移動させる相対位置補正工程と、を含む構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

好ましい実施形態の一例は、前記相対位置補正工程により、同時に吸着を行なう全ての吸着ノズルの先端中心位置と対応する電子部品の吸着すべき位置との位置ずれ量が、等しく且つ最小となるように補正することである。

この場合、前記相対位置補正工程による補正が、補正を行なおうとする直交２軸のうち、１軸の補正が当該吸着ノズル自身の旋回によって行なわれ、直交する他の１軸の補正が対応する電子部品の前記部品供給装置の部品送り機構での送り調整によって行なわれるようにするとよい。

このように構成すると、ある条件下では、前記相対位置補正工程により、同時に吸着を行なう全ての吸着ノズルの先端中心位置と対応する電子部品の吸着すべき位置とを完全に一致させることも可能である。

なお、本発明は、相対位置補正工程において残存するずれ量に基づいて、同時吸着の可否、即ち同時吸着を行なって良い状態か否かを判定する方法として捉えることも可能である。

同時吸着を行なう電子部品の実装装置において、各吸着ノズルでの吸着をミス無く正確に行なうことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る電子部品の実装装置を示す斜視図である。

図２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３を搬送すると共に搬送路２上で基板３を保持し位置決めする。搬送路２の両側には、電子部品の供給部４が配置され、それぞれの供給部４には複数台のパーツフィーダ（電子部品の供給装置）５が並設されている。図３〜図５に示されるように、パーツフィーダ５は部品テープ１２に保持された電子部品１９を収納し、この部品テープ１２をテープ長手方向（Ｙ方向）に送ることにより電子部品１９を順次供給する（後述）。

図２に戻って、Ｘ軸テーブル６には、電子部品１９の移載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６は、Ｙ軸テーブル８Ａ、及び該Ｙ軸テーブル８Ａに対向して並設されたガイド８Ｂにその両端部が支持されている。Ｘ軸テーブル６及びＹ軸テーブル８Ａを駆動することにより移載ヘッド７は水平移動し、下端部に装着された吸着ノズル１１ａ〜１１ｃ（図１（Ａ）参照）によりパーツフィーダ５のピックアップ位置から電子部品１９を吸着・ピックアップし、基板３上に移載する。従って、Ｘ軸テーブル６、及びＹ軸テーブル８Ａ及びガイド８Ｂは移載ヘッド７及びこれに装着された吸着ノズル１１ａ〜１１ｃのＸ、Ｙ軸方向の移動手段となっている。

搬送路２と供給部４との間の移載ヘッド７の移動経路には部品認識用のカメラ９が配設されており、該カメラ９は移載ヘッド７に装着されている吸着ノズル１１ａ〜１１ｃを下方側から撮像する。移載ヘッド７が電子部品１９を保持した状態でカメラ９でその様子を撮像することにより、電子部品の識別、位置ずれの検出が行なわれる。又、移載ヘッド７が電子部品１９を保持していない状態で、カメラ９によって下方から撮像することにより、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃのノズル先端部の中心（以下単にノズル先端という）の位置を検出することができる。

次に、図１の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの近傍について説明する。図１（Ａ）（Ｂ）は、共に移載ヘッド７における吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの周辺を示す側面図及び下面図であり、（Ａ）は設計上のノズルシャフトの回転中心（＝θ軸中心）ＤＣａ〜ＤＣｃが吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの先端ＮＣａ〜ＮＣｃが描く旋回円（回転軌跡）ＮＲａ〜ＮＲｃの範囲内に収まっている場合を示し、同図（Ｂ）は該旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃの範囲内に吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの設計上の回転中心ＤＣａ〜ＤＣｃが収まっていない場合をそれぞれ示している。この設計上の回転中心ＤＣａ〜ＤＣｃがこの実施形態では「吸着すべき位置」に相当している。

より詳細に説明すると、図１（Ａ）（Ｂ）において、移載ヘッド７には、ノズルシャフト１０ａ〜１０ｃが図示しないθ軸モータに係合され、各軸独立でノズルシャフト１０ａ〜１０ｃがθ方向に回転駆動可能となっている。ノズルシャフト１０ａ〜１０ｃの先端には吸着ノズル１１ａ〜１１ｃがそれぞれ着脱自在に装着される。

しかしながら、ノズルシャフト１０ａ〜１０ｃは、それ自体の真直度に機械的な限界があり、それぞれが僅かながらにも「曲り」を持っている。又、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃのノズルシャフト１０ａ〜１０ｃに対する係合状態、及び吸着ノズル１１ａ〜１１ｃ自体の機械的精度により、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの先端ＮＣａ〜ＮＣｃは、ノズルシャフト１０ａ〜１０ｃの回転中心（θ軸中心）ＲＣａ〜ＲＣｃとは完全に一致しておらず、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれΔＸｒａ〜ΔＸｒｃ、及びΔＹｒａ〜ΔＹｒｃだけのずれを持っている。

更に、ノズルシャフト１０ａ〜１０ｃ自体についても、保持部を構成する各部品の加工精度や組付調整の際の精度等から組付位置の誤差が生じており、設計上の吸着ノズルの中心ＤＣａ〜ＤＣｃとノズルシャフト１０ａ〜１０ｃの回転中心ＲＣａ〜ＲＣｃとの間には、Ｘ軸方向にΔＸｎａ〜ΔＸｎｃ、Ｙ軸方向にΔＹｎａ〜ΔＹｎｃだけそれぞれずれを持っている。

続いて、図３〜図５を用いてパーツフィーダ（電子部品供給装置）５について説明する。図３はパーツフィーダ５の側面図、図４はその部品取出し部周辺を示す斜視図、図５はその要部平面図である。

図３〜図５において、パーツフィーダ５にはテープリール保持部１３により部品テープ１２が回転自在に係合され、部品テープ１２は送りローラ１４の回転によって順次送られる。一般的には送りローラには特に図示しない送りピンが円周上に複数配置され、これが部品テープ１２の送り方向に連続して配置されている凹部又は孔部Ｐｉに係合して部品テープ１２を送る。又、部品テープ１２の表面を被い、電子部品の飛び出し等を防止している保護テープ１６は、テープ剥離部１７にて部品テープ１２の表面から剥離されて巻取りリール１８に巻き取られる。

更に、部品テープ１２にパッケージされている電子部品１９は、部品取出し部２４にて吸着ノズル１１ａ〜１１ｃにて吸着・保持される。なお、送りローラ１４は、一般的にパーツフィーダ５に取付けられたフィーダモータ３６（図６参照）によって任意の角度で回転されるようになっている。即ち、このフィーダモータ３６による送りローラ１４の回転制御により、部品テープ１２の「送り」をコントロールすることができ、ひいては、部品テープ１２上にパッケージされている電子部品１９の送り方向（Ｙ方向）の位置を基準ラインＲＬからΔＹｔａ〜ΔＹｔｃだけそれぞれ調整・制御することができる。

次に、図６を用いてこの実装装置の制御系について説明する。図６は、制御系の構成を示すブロック図である。

図６において、制御部２５はＣＰＵであり、以下に説明する各部全体を統括して制御する。画像認識部２６は部品認識用のカメラ９や基板認識用のカメラ１５の撮像データを撮像認識することにより、移載ヘッド７に保持された電子部品１９の識別や位置検出を行なうと共に、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの先端部の回転方向の位置ずれや、所定角度毎にθ軸を回転させて撮像した結果から吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの回転中心位置等の検出、更にはＸＹ軸の送り位置情報とθ軸回転中心位置の検出結果からθ回転中心の設計上の軸心位置からのずれ量等の算出を行なう。機構制御部２８は、移載ヘッド７の水平移動、上昇、回転動作を行なうＸ軸モータ２９、Ｙ軸モータ３０、Ｚ軸モータ３４及びθ軸モータ３５、更にはフィーダモータ（送りモータ）３６の動作を制御する。

プログラム記憶部３１は、実装時の動作プログラム、即ち移載ヘッド７による実装動作プログラムを基板の各品種毎に記憶する。又、実装データ記憶部３２は、基板３に実装される電子部品１９のサイズデータや実装位置座標等の実装データを記憶する。位置ずれ量記憶部（記憶手段）３３は、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの先端部の位置ずれ量、即ち吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの製作誤差や、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの移載ヘッド７への装着状態によって生じる装着誤差等に起因している生じる吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの軸線と先端部との前記位置ずれ量（ΔＸｒ、ΔＹｒ）や旋回円半径、及びθ軸回転中心の設計上の軸心位置からのずれ量（ΔＸｎ、ΔＹｎ）等を記憶する。

次に、以上の構成における実装装置の動作を説明する。

まず、製品出荷前の調整時のパラメータ取得時の動作に説明する。

移載ヘッド７に（治具用）ノズル１１ａ〜１１ｃを装着し、まずノズル１１ａを部品認識用のカメラ９上に移動させる。このとき、設計上のノズルシャフト１０ａの軸心位置ＤＣａを部品認識用のカメラ９の視野中央に位置するようにＸ軸モータ２９及びＹ軸モータ３０を駆動して位置決めする。

ノズル１１ａの部品認識用のカメラ９上への移動が完了しＸ軸及びＹ軸が停止した後、所定角度毎にθ軸を駆動して停止させ、その都度ノズル１１ａの位置をカメラ９にて撮像する。この撮像結果を撮像認識部２６で演算してノズル１１ａ先端の旋回円ＮＲａを算出してその位置ＲＣａを求め、設計上のノズルシャフト軸心位置ＤＣａとのずれ量（ΔＸｎａ、ΔＹｎａ）、及びノズルの旋回による旋回円ＮＲａの半径、所定角度におけるノズル先端位置ＮＣａとノズルシャフト軸心位置ＲＣａとのずれ量（ΔＸｒａ、ΔＹｒａ）を算出し、位置ずれ量記憶部３３に記憶する。

続いて、ノズル１１ｂ及び１１ｃについても同様に行ない、ノズルシャフト１０ｂ及び１０ｃについても設計上のノズルシャフト軸心位置ＤＣｂ〜ＤＣｃとのずれ量（ΔＸｎｂ、ΔＹｎｂ、及びΔＸｎｃ、ΔＹｎｃ）及びそれぞれの旋回円半径、所定角度におけるノズル先端位置ＮＣｂ、ＮＣｃとノズルシャフト軸心位置ＲＣｂ、ＲＣｂとのずれ量（ΔＸｒｂ、ΔＹｒｂ、ΔＸｒｃ、ΔＹｒｃ）を算出し、位置ずれ量記憶部３３に記憶する。

次に実装動作が開始される。まず搬送路２上に基板３が搬入され位置決めされる。基板３の位置決めが完了すると、移載ヘッド７はＸ軸モータ２９及びＹ軸モータ３０により移動されて基板認識カメラ１５が基板３上の位置基準マークを撮像し、画像認識部２６によって基台１に対する基板３の位置決め座標が求められる。

続いて、移載ヘッド７がＸ軸モータ２９及びＹ軸モータ３０により移動されて部品取出し部２４から電子部品１９をピックアップする。

このとき、制御部２５は、実装データ記憶部３２のデータから当該電子部品１９についての大きさ等のデータを読み取り、ノズル回転による位置ずれ及び回転中心と設計上のノズル中心との位置ずれの補正の必要な小型部品であるかどうかを判断する。

位置ずれ補正が必要とされた小型部品についてのピックアップ動作では、以下のような補正が行なわれる。この補正は、位置ずれ量が比較的小さい場合と大きい場合とで、（基本的な補正概念は同一であるが）具体的な補正手法が異なる。

まず、位置ずれ量が比較的小さい場合、即ち設計上のノズル中心（吸着すべき位置）ＤＣａ〜ＤＣｃがノズル１１ａ〜１１ｃの旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃの範囲内に入っているときの補正について説明する。

この場合、図７（Ａ）に示されるように、ノズル１１ａの先端位置（先端の中心位置：ノズル先端）ＮＣａをθ軸周りで回転し、ノズル先端ＮＣａのＸ座標が設計上のノズル中心であるＤＣａと一致するように移動させる。このとき、図７（Ａ）からも明らかなように、当該条件を満たす回転角度は２つ解を持つため、ノズル先端ＮＣａのＹ軸座標と設計上のノズル中心であるＤＣａのＹ軸座標とのずれ量ΔＹｔａが小さくなる条件を選択する。

詳しくは、ＤＣａの座標を（Ｘｄ、Ｙｄ）、ＲＣａの座標を（Ｘｒ、Ｙｒ）、ノズル１１ａ先端のθ軸回転による旋回円ＮＲａの半径をＲａとするとき、ノズル先端ＮＣａのＸ座標と設計上のノズル中心ＤＣａのＸ座標とが一致する２点の座標（Ｘｒ１、Ｙｒ１）及び（Ｘｒ２、Ｙｒ２）は、それぞれ（Ｘｄ、Ｙｒ＋√｛Ｒａ^２−（Ｘｄ−Ｘｒ）^２｝）、（Ｘｄ，Ｙｒ−√｛Ｒａ^２−（Ｘｄ−Ｘｒ）^２｝）である。従って、ノズル先端ＮＣａのＹ軸座標と設計上のノズル中心であるＤＣａのＹ軸座標とのずれ量ΔＹｔａが小さくなる条件は、｜Ｙｄ−Ｙｒ１｜と｜Ｙｄ−Ｙｒ２｜とを比較し、値が小さい方の座標を選択すればよい。

ノズル１１ａと同時吸着を行なう他のノズルについても同様の動作を行なう。なお、これらの動作は同時吸着を行なう全てのノズルについて一斉に行なっても良いが、部品吸着位置へのＸ軸及びＹ軸の移動中に実施するようにすることで、実生産時間への影響を小さく抑えることができる。

前記動作完了後、Ｘ軸とＹ軸は設計上のノズル中心位置ＤＣａ〜ＤＣｃがパーツフィーダ５上の電子部品吸着位置２４にそれぞれ位置するように位置決めされる。

これらの動作と平行して、同時吸着を行なう対象となる部品を供給する複数のパーツフィーダ５のうち、ノズル１１ａが部品吸着を行なうパーツフィーダでは、フィーダモータ３６の駆動により送りローラ１４を回転させ、図７（Ａ）に示されるＹ軸方向の残量ずれ量ΔＹｔａの分だけ部品テープ１２を送り方向に進退させてＹ座標を補正し、ノズル１１ａの直下に電子部品１９を位置決めする。又、同時吸着を行なう対象となる部品を供給する他のパーツフィーダ５についても全て同様の動作を行なう。これらの動作により吸着対象の電子部品が微小なものであっても、確実にノズルの中心が部品の中心と一致するため、吸着ミスを起こすことなく正確に吸着保持することが可能となる。

前記動作の後、移載ヘッド７の各ノズル１１ａ〜１１ｃは、各Ｚ軸の駆動により下降され、パーツフィーダ５の電子部品１９を吸着保持し、再び各Ｚ軸の駆動により上昇される。

上記電子部品の吸着工程が完了した後、移載ヘッド７は、Ｘ軸及びＹ軸によって駆動され、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃ、ひいてはそれが吸着保持した電子部品がカメラ９の真上に位置するように移動され、カメラ９によって順次電子部品の撮像が行なわれる。

電子部品の撮像画像により、画像認識部２６は、電子部品１９の姿勢情報（中心位置及び角度）を計測し、予め計測された位置ずれ量記憶装置３３に記憶されている情報を勘案して、電子部品を所定の位置に所定の角度で搭載するために必要なＸ軸及びＹ軸の移動量とθ軸の回転角度を算出する。このとき、θ軸の回転によってθ軸回転中心ＲＣａと部品の中心との位置が異なることから生じるＸ軸及びＹ軸方向のずれを勘案し、これを補正するようにＸ軸及びＹ軸の移動量が決定される。

カメラ９による電子部品の撮像が完了した後、各電子部品に応じて順次、移載ヘッド７が前記演算によって決定されたＸ軸及びＹ軸の移動量だけ移動され、同様にθ軸が駆動されて電子基板３上の搭載位置に正しく位置決めされ、Ｚ軸の駆動によって移載ヘッド７が下降して電子部品の搭載を行なう。これらの吸着と認識及び搭載の動作を、電子基板３上で搭載する全ての電子部品の搭載が完了するまで繰り返す。又、搭載作業中に吸着ノズル１１ａ〜１１ｃの種類の交換の必要があれば、交換動作を行ない、必要に応じてθ軸回転中心ＲＣａ〜ＲＣｃとノズル中心ＮＣａ〜ＮＣｃとの位置ずれ量の検出作業を前述と同様の動作にて行なう。

この実施形態では、吸着ノズルの先端ＮＣａ〜ＮＣｃとノズルシャフトの回転中心ＲＣａ〜ＲＣｃとにずれがあることを不可避的なものと認識し、むしろこれを積極的に各吸着ノズルの補正代として利用して各ノズルシャフトを所定量だけ回転させることにより、各ノズルの先端のＸ軸方向の位置を一致させ、Ｙ軸方向については、各パーツフィーダ５の送り軸の調整によって個別に調整するようにしている。この結果、結果として全ての設計上のノズルシャフトの中心ＤＣａ〜ＤＣｃがノズル先端の旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃの範囲内に存在するときには、同時に吸着しようとする全ての吸着ノズル１１ａ〜１１ｃにおけるノズル先端ＮＣａ〜ＮＣｃを設計上のノズルシャフトの中心位置ＤＣａ〜ＤＣｃに一致・補正することができる。

ところで、複数の吸着ノズルのうち、１つでも設計上のノズルシャフトの中心位置が旋回円内に収まっていないものが存在した場合には、同時に吸着しようとする吸着ノズルの全てを設計上のノズルシャフトの中心位置に一致させるように補正することはできない。この場合には、同時に吸着を行なう全ての吸着ノズルの先端位置と対応する電子部品の吸着すべき位置との位置ずれ量が、全吸着ノズルにおいて等しく且つ最小となるように補正するようにする。

以下この第２の補正方法について詳細に説明する。

図１（Ｂ）、図７（Ｂ）に示されるように、ノズルシャフト１０ａの設計上の軸心ＤＣａ〜ＤＣｃを原点として、各点の座標をＲＣａ（ｘａ，ｙａ）、ＲＣｂ（ｘｂ，ｙｂ）、ＲＣｃ（ｘｃ，ｙｃ）とおく。又、ノズル先端の旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃの半径をそれぞれｒａ、ｒｂ、ｒｃとする。これら３つのノズル先端の旋回円を各設計上の軸中心ＤＣａ〜ＤＣｃをＤＣａに一致させる形で平行移動させると、各円の中心はそれぞれＲＣａ（ｘａ，ｙａ）、ＲＣｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（ｘｂ−ΔＸ）、ＲＣｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（ｘｃ−２ΔＸ）となる（但し、ΔＸは設計上のノズル軸心間のＸ方向距離）。

このとき、図８に示されるように、これら３つの円に同時に正接する円について、この円の中心座標を（Ｘ，Ｙ）、半径をＲとすると、正接する円と３つのノズル旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃとの間に３平方の定理から次式が成り立つ。

（Ｘ−ｘａ）^２＋（Ｙ−ｙａ）^２＝（Ｒ＋ｒａ）^２

（Ｘ−ｘｂ’）^２＋（Ｙ−ｙｂ’）^２＝（Ｒ＋ｒｂ）^２

（Ｘ−ｘｃ’）^２＋（Ｙ−ｙｃ’）^２＝（Ｒ＋ｒｃ）^２

そこで、これらの連立方程式を｛Ｘ，Ｙ，Ｒ｝について解いて、３つのノズル先端の旋回円と正接する円を得る。解については冗長となるため表記しないが、公知の演算手法により制御部２５によって自動演算処理を行なえば良い）。

しかしながら、実際には、図９〜図１１に示されるように、算出される円は複数存在する。そこで、半径Ｒに着目し、最もＲが小さくなる条件の円を解として採用する。このようにして求めた円の中心Ｏが、即ち各ノズル先端旋回円ＮＲａ〜ＮＲｃからの距離が等しく且つ最小となる座標を示す（図１２参照）。

続いて、各ノズル１１ａ〜１１ｃをそれぞれθ軸モータ３６ａ〜３６ｃの駆動により回転させて、ノズル先端の旋回円と前述で求めた円との接点となる角度へと移動させる（図１３参照）。なお、このときの実際の各ノズルの配置としてのＯａ〜Ｏｃは図１４のようになる。

上記と同時に前述で求めた円の中心座標（Ｘ，Ｙ）がノズル１０ａが吸着すべき電子部品Ｐの吸着位置２４とＸＹ平面において一致するようにＸ軸モータ２９及びＹ軸モータ３０を駆動して移載ヘッド７を移動させる。これらの一連の動作によって、吸着ノズル１１ａ〜１１ｃは、それぞれ同時吸着を行なうべき各電子部品に対しての位置ずれが等しく且つ最小（距離＝Ｒ）となる位置へ位置決めされる（図１５参照）。

なお、これに先立って既に求めた円の情報から、前記のとおりにノズル１１ａ〜１１ｃをθ軸周りに駆動した際に残存するノズル１１ａ〜１１ｃと電子部品との位置ずれ量を算出し、この情報は位置ずれ量記憶部３３に記憶される。ここで、これから同時吸着を行なう際に吸着ノズル１１ａ〜１１ｃが吸着・保持しようとする電子部品について、予め実装データ記憶部３２に記憶されている部品サイズ等の情報を元に、吸着時に残存するずれ量が許容範囲内に収まっているか否かを判断し、許容範囲に収まっていない電子部品について同時吸着の対象から除外するようにする。

これにより、吸着ミスが発生することが懸念される電子部品の吸着を確実に防止することができる。なお、この電子部品については、別途の工程でその電子部品にとって最適な位置にまでＸＹθ軸を駆動した後に吸着を行なうことになる。

これ以降、即ち電子部品を吸着・保持した後の動作については、先の実施形態とほぼ同様であるため、重複説明を省略する。

この第２の実施形態によれば、吸着ノズル１０ａ〜１０ｃは、それぞれ同時吸着を行なうべき各電子部品に対しての位置ずれが等しく、且つ最小となる位置へと位置決めされることになる。そのため、たとえノズル先端の旋回円内に設計上のノズルシャフトの回転軸心が存在しないような吸着ノズルが存在したとしても、各吸着ノズルを最も妥当な位置に位置決めした上で吸着を行なうことができるようになる。

又、この補正の段階で、ずれ量が許容値を超えるか否かを合わせて判断することにより、許容値を超えるほどの吸着ノズルにあってはこれを同時吸着の対象から予め外すことができるようになるため、吸着ミスを未然に防止することができる。

更には、同時吸着の際のノズル先端位置の補正を既存のＸＹθ軸のみで行なうため、補正のためにパーツフィーダ等に補正用のアクチュエータ等を設ける必要が無いという利点も得られる。

なお、上記実施形態においては、吸着ノズルの回転中心座標と設計上のノズル中心座標のずれ量を検出するようにしていたが、本発明においては、要は、実際の吸着ノズルの回転中心座標と電子部品の吸着すべき位置とのずれを相対的に把握できれば、このずれをノズルの旋回を含めた補正手法によって補正することができる。例えば、装置ＸＹ軸の座標系に基づいて検出しても良く、フィーダ列を示す座標系における基準吸着位置でのノズルの回転中心座標であってもよい。

又、上記実施形態では、３本のノズルで説明したが、２本の場合でも同様の動作で所定の効果を得ることができる。又、同様に、上記実施形態のおいては、３本のノズルが等間隔に配置されていたが、例えば、更に多数のノズルがあるうちの３本が同時吸着を行なうような場合であっても構わない。

又、この計測・補正は、必ずしもノズル交換毎に行なう必要は無く、例えば装置の電源投入後の初回のみや、製品組付け調整時にのみ行なうものであっても構わない。

又、実装装置にノズルホルダが備えてある場合には、このノズルホルダ内若しくはその近傍においてカメラやレーザ計測器等を用いて予めノズルのチャック部に対する先端のずれ量やθ傾き等を計測しておき、ノズル交換後の部品認識カメラによる計測を行なわないようにして構わない。

なお、４本以上のノズルにて同時吸着を行なう場合には、各ノズル先端の旋回円半径から等しく最小となる点が存在しない場合が多い。従って、この場合には、同時吸着を行なおうとする全ての部品の部品データについて予め参照し、吸着の際のノズルと部品との位置ずれ量の許容範囲が大きいものは補正の対象から除外し、ずれ量補正が必要な部品を３つ以下としてこれらについて前述したような方法にてずれ補正を行なうようにしても良い。

図１６に示されるように、半径が最小となる正接円が複数存在する場合には、いずれを選択しても良い。又、その中心座標が設計上のノズル軸心に最も近いものを選択するようにしても良い。

更に、図１７に示されるように、半径が最小となる正接円の半径が零となる場合でも、その解（円は半径０となり点となる：即ちこの点は図中の交点である）を選択すれば良い。又、予め計測するノズル先端のθ回転軌跡円の半径が所定の値を超えている場合には、ノズル若しくはノズルシャフトの異常と判断し、交換や補正を要求するようにしたり、そのノズルを使用しないようにしても良い。即ち、本発明に係る要補正データを利用することにより、同時吸着の可否を判定するように構成することができる。

複数の部品供給装置からそれぞれ供給される電子部品を、複数の吸着ノズルで同時に吸着可能な実装装置に対して利用できる。

本発明の実施形態において、各吸着ノズルの位置補正を行なう際の指標となるパラメータを示す状態説明図 本発明に係る同時吸着方法が適用される実装装置の概略構成を示す斜視図 上記実装装置におけるパーツフィーダ（部品供給装置）の概略構成を示す正面図 上記パーツフィーダの要部を示す斜視図 同取出口付近を示す要部平面図 上記実装装置の制御系を示すブロック図 本発明の実施形態に係る第１（Ａ）、第２（Ｂ）の補正手法を説明するための線図 第２の補正手法における正接円の求め方を示す線図 同じく他の正接円の求め方を示す線図 同じく更に他の正接円を求めるための線図 同じく更に他の正接円を求めるための線図 求められた正接円の意義を説明するための線図 ノズルの先端を旋回させて補正する様子を示した線図 図１３の状態を各ノズルに分解して説明した線図 ノズルが電子部品に対しての位置ずれが等しく最小となる位置に位置決めされる様子を示す線図 半径が最小となる正接円が複数存在する場合の対処を説明するための線図 半径が最小となる正接円の半径が零となる場合を説明するための線図 従来の電子部品の実装装置の各構成を模式的に配置した斜視図 ノズルの先端が移載ヘッドの回転中心からずれている様子を示す模式図 設計上のノズルシャフトの回転中心位置と実際のノズルシャフトの回転中心位置及びノズルの先端位置との関係を示す線図

符号の説明

１…基台
２…搬送路
３…基板
４…供給部
５…パーツフィーダ（部品供給装置）
６…Ｘ軸テーブル
７…移載ヘッド
８Ａ…Ｙ軸テーブル
８Ｂ…ガイド
９…（部品認識）カメラ
１０ａ〜１０ｂ…ノズルシャフト
１１ａ〜１１ｃ…吸着ノズル
１２…部品テープ
１３…テープリール保持部
１５…部品取出し部
１９…電子部品
２６…画像処理部
２８…機構制御部
２９…Ｘ軸モータ
３０…Ｙ軸モータ
３１…プログラム記憶部
３２…実装データ記憶部
３３…位置ずれ量記憶部
３４…Ｚ軸モータ
３５…θ軸モータ
３６…フィーダモータ

Claims (5)

1. 複数の部品供給装置からそれぞれ供給される電子部品を、単一の移載ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで同時に吸着可能に構成した実装装置における電子部品の同時吸着方法において、
   前記複数の吸着ノズルのそれぞれのノズルシャフトの回転軸心位置を検出する軸心位置検出工程と、
   各吸着ノズルについて、それぞれのノズルシャフトの回転軸心位置とノズル先端とのそれぞれの位置ずれ量を検出するノズル位置検出工程と、
   これらの情報を基に、少なくとも前記ノズルシャフトの回転によるノズル先端の位置補正を含む補正により、各ノズル先端の位置と対応する前記電子部品の吸着すべき位置とを、それぞれ相対的に移動させる相対位置補正工程と、
   を含むことを特徴とする実装装置における電子部品の同時吸着方法。
2. 請求項１において、
   前記相対位置補正工程により、同時に吸着を行う全てのノズル先端の位置と対応する電子部品の吸着すべき位置との位置ずれ量が、等しく且つ最小となるように補正する
   ことを特徴とする実装装置における電子部品の同時吸着方法。
3. 請求項１または２において、
   前記相対位置補正工程による補正が、補正を行おうとする直交２軸のうち、１軸の補正が当該吸着ノズルの前記ノズルシャフトの回転によって行われ、直交する他の１軸の補正が対応する電子部品の前記部品供給装置の部品送り機構での送り調整によって行われる
   ことを特徴とする実装装置における電子部品の同時吸着方法。
4. 請求項３において、
   前記相対位置補正工程により、同時に吸着を行う全ての吸着ノズル先端の位置と対応する電子部品の吸着すべき位置とを一致させる
   ことを特徴とする実装装置における電子部品の同時吸着方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品の同時吸着方法における前記相対位置補正工程において残存するずれ量に基づいて、当該同時吸着の可否を判定する
   ことを特徴とする同時吸着の可否判定方法。

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