JP2008153458A - 電子部品の移載装置及び表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の各リード端子先端の平坦度を算出する際に用いられる最小二乗平面を利用して電子部品を基板上面に向けて載置する際のＺ軸制御を行う。
【解決手段】本発明の表面実装機１０は、電子部品Ｐの各リード端子先端の位置データから最小二乗平面Ｖを算出し、この最小二乗平面Ｖに対する電子部品Ｐの各リード端子先端の平坦度を算出するコプラナリティ算出手段と、吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１から最小二乗平面Ｖに向けた法線Ｌが最小二乗平面Ｖと交差する交差点Ｖ１から吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１までの距離Ｔを算出する距離算出手段とを備え、基板Ｂ上面から吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１までのＺ軸方向の高さから距離Ｔを差し引いた距離を搬送距離として、この搬送距離だけ電子部品Ｐを下降させることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数の端子を有する電子部品の各端子先端のコプラナリティ検査を行う電子部品の移載装置及び表面実装機に関するものである。

この種の移載装置として、下記特許文献１に記載の移載装置が知られている。この移載装置は、電子部品の各端子先端を撮像する撮像手段を有し、撮像手段によって撮像された画像から画像信号を取得し、この画像信号に基づいて端子平坦度（コプラナリティ、例えば複数リードが同一平面上に位置する度合い）を算出するコプラナリティ算出手段を備えている。一方、コプラナリティ算出手段としては、各端子先端の高さデータから最小二乗法により基準平面を求め、この基準平面から最も離れた低いバンプやリードと高いバンプやリードとの差をコプラナリティと定義し、このコプラナリティを算出し部品の良否を判定する方法があり、例えば下記特許文献２に記載の検査装置が知られている。前記特許文献１の移載装置では、コプラナリティ検出結果、良品である電子部品について吸着ノズルを下降し、プリント基板の上に載置するようにしている。
特開２００２−１７６３００公報 特許第２８７７０６１号公報

しかしながら、吸着ノズルによる電子部品の被吸着面から各リード下面までの高さは、電子部品毎にも、各リード毎にもはらつきが大きく、コプラナリティを算出し不良部品を移載対象から外すのみでは正しい移載をすることができない。あるいは電子部品が吸着ノズルから外れかかっているような場合に、吸着ノズルの下端面から電子部品の各端子までの高さを把握することができない。そのため、吸着ノズルの下降量を正しく設定できず、電子部品が部品載置部に無理に押し付けられて電子部品の端子が損傷を受けたり、電子部品の各端子が部品載置部に接触する前に吸着ノズルから放されて、部品載置部の所定位置に対する位置ずれが発生する等のおそれがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電子部品の各端子先端の平坦度を算出する際に用いられる基準平面を利用して電子部品を部品載置部に載置する際のＺ軸制御を行い、もって電子部品の端子が損傷を受けることを防ぎつつ、電子部品の載置精度を高めることを目的とする。

本発明の電子部品の移載装置は、基台と、基台上に配置され複数の端子を有する電子部品を保持する部品供給部と、基台上に配置され電子部品が載置される部品載置部と、電子部品吸着部を有しその電子部品吸着部下端において電子部品を吸着する吸着手段と、吸着手段を部品供給部上方位置から部品載置部上方位置へ搬送する搬送手段と、搬送手段に設けられ、吸着手段を縦方向に昇降するＺ軸駆動手段と、基台あるいは搬送手段の少なくとも一方に配置され、吸着手段により吸着された電子部品の各端子先端の位置を計測する計測手段と、この計測手段により計測された電子部品の各端子先端の位置データから所定の基準平面を算出し、この基準平面に対する電子部品の各端子先端の平坦度を算出するコプラナリティ算出手段と、吸着手段に対して所定の横方向位置となる前記基準平面上の所定位置を対応部とし、前記電子部品吸着部下端から前記対応部までの距離を算出する距離算出手段と、この距離に基づいて部品載置部に向けて電子部品を下降させるＺ軸制御部と、を備える構成としたところに特徴を有する。
吸着手段に対して「所定の横方向位置となる」前記基準平面上の所定位置とは、前記基準平面上の所定位置が吸着手段に対して横方向位置となる場合に加えて、前記基準平面上の所定位置から吸着手段に向けて引いた直線の傾きが鉛直線に対してゼロとなる場合を含むことを意味する。

この構成によると、Ｚ軸制御部により電子部品吸着部下端から対応部までの距離に基づいて部品載置部に向けて電子部品を下降させることができる。すなわち、電子部品吸着部下端の計測時におけるＺ軸方向位置は既知とすることができ、部品載置部のＺ軸方向位置は設計上既知とすることができるから、部品載置部から電子部品吸着部下端までのＺ軸方向の高さから前記距離を差し引いた距離だけ電子部品を下降させることにより、電子部品を部品載置部に精度良く載置することができる。

本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
距離算出手段は、対応部を、電子部品吸着部下端の中央から基準平面上への法線が、基準平面と交わる点とし、電子部品吸着部下端の中央から対応部までの距離を算出し、Ｚ軸制御部はこの距離に基づいて部品載置部に向けて電子部品を下降させるようにしてもよい。
吸着手段の電子部品吸着部として電子部品が傾くことを許容する吸着パッド等を使用する場合には、基準平面が部品載置部の載置面に対して傾いていたとしても、電子部品の各端子先端が載置面に接触することにより電子部品の傾きが矯正され、最終的に基準平面が載置面に対して平行となった状態で電子部品が載置面上に載置される。このため、基準平面が載置面に対して傾いた状態の対応部から載置面までの搬送距離は、基準平面が載置面に対して平行となる場合の対応部から載置面までの搬送距離よりも電子部品の傾きに起因した誤差だけ小さくなる。その点、基準平面に対して直交する法線方向に算出した距離に基づいて電子部品を下降させると、電子部品の傾きに起因した誤差を補正することができるから、基準平面が載置面に対して傾いていても、基準平面が載置面に対して平行とした場合における搬送距離を算出することができる。したがって、電子部品の正確な搬送距離を算出することができ、もって電子部品の載置精度をさらに高めることが可能になる。

電子部品を、部品載置部より所定高さだけ上方の所定位置まで高速で下降させた後に部品載置部まで低速で下降させるようにしてもよい。
このようにすると、電子部品を一定速度で部品載置部に載置する場合において電子部品を部品載置部に衝突させないで載置することができる最高速度を越える高速で所定位置まで下降させることができるから、一定速度で載置する場合よりも短時間で載置することができる。

計測手段は、レーザ変位計と、電子部品を撮像する撮像手段と、撮像手段により得られた電子部品の画像に基づいてレーザ変位計に対する電子部品の水平方向の位置を検出する画像処理手段とを備え、計測手段と吸着手段のうち少なくともいずれか一方は、レーザ変位計による水平方向計測位置と電子部品の各端子先端の水平方向位置とを一致させるように電子部品の水平方向の姿勢を相対的に変位させる駆動手段を、更に備えた構成としてもよい。
「水平方向」は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＲ軸方向を意味し、「駆動手段」は、電子部品を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＲ軸方向に変位可能である。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは相互に直交すると共に、Ｒ軸方向はＺ軸を軸心として回転する方向を意味する。
この構成によると、電子部品を吸着した電子部品吸着部を所定の高さ位置に保持した状態で水平方向に移動させることにより、レーザ変位計を用いて電子部品の各端子先端の位置を計測することができる。

法線の鉛直線に対する傾きが予め設定された基準値を越えると異常と判定し、異常と判定された電子部品を部品載置部とは異なる所定箇所に搬送してもよい。
このようにすると、法線の鉛直線に対する傾きに基づいて電子部品の吸着量を判定することができる。これにより、吸着不良に起因する装着不良をなくすことができる。所定箇所は、電子部品を廃棄する部品廃棄部としてもよいし、あるいは、部品供給部としてもよい。

搬送手段は複数の吸着手段及びこれらの吸着手段をそれぞれ縦方向に昇降するＺ軸駆動手段を備えたものであって、吸着手段毎に法線の鉛直線に対する傾き異常を管理してもよい。
このようにすると、特定の吸着手段に起因した異常を検知することができる。

距離算出手段は、電子部品の端子の剛性に基づき、この剛性が高い場合に前記距離を補正して前記距離より大きな値となる補正距離を算出し、この剛性が低い場合に前記距離を補正して前記距離より小さな値となる補正距離を算出すると共に、Ｚ軸制御部は、算出された補正距離に基づいて部品載置部に向けて電子部品を下降させてもよい。
このようにすると、電子部品の端子の剛性に基づいて電子部品を部品載置部に向けて下降させる際の搬送距離を調整することができる。このように搬送距離を調整する理由は、以下の事情に基づく。電子部品を下降させたときに全端子のうち端子先端が基準平面より下方に位置する端子については、部品載置部と接触して上方に曲げられる。ここで、端子の剛性が高い電子部品の場合には、電子部品吸着部が電子部品を放した瞬間に電子部品がスプリングバックによって部品載置部から跳ね上がる等して、載置位置がずれるおそれがある。そのため、部品載置部までの搬送距離を補正して小さくすることにより、スプリングバックの影響をなくすことができる。一方、端子の剛性が低い電子部品の場合には、端子が部品載置部と接触して一旦上方に曲げられると、曲げられた状態のまま保持される。そのため、部品載置部までの搬送距離を補正して大きくすることにより、全ての端子が部品載置部と接触した状態にすることができる。

予め設定された距離の許容上限値および許容下限値を記憶する記憶手段を備え、距離算出手段により算出された距離が、許容上限値より大きい場合あるいは許容下限値より小さい場合に異常と判定し、異常と判定された電子部品を部品載置部とは異なる所定箇所に搬送してもよい。
このようにすると、距離算出手段により算出された距離に基づいて端子の良否を判定することができる。所定箇所は、電子部品を廃棄する部品廃棄部としてもよいし、あるいは、部品供給部としてもよい。

本発明の電子部品の移載装置は、基板搬送手段を備え、その基板搬送手段上の基板に電子部品を実装する表面実装機としてもよい。
また、本発明の電子部品の移載装置は、電子部品の検査を行う部品検査ユニットと共に使用してもよい。

電子部品の各端子先端の平坦度を算出する際の基準平面を利用して部品載置部に向けて電子部品を下降させる際のＺ軸制御を行い、もって電子部品の端子の損傷を防ぎつつ、電子部品の載置精度を高めることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。
本発明の一実施形態にかかる表面実装機１０は、図１及び図２に示すように、基台１１上に配置されてプリント基板（本発明の「部品載置部」に相当し、以下、略して基板という。）Ｂを搬送する一対のコンベア（本発明の「基板搬送手段」に相当する。）２０と、両コンベア２０の両側に配置された部品供給部３０と、基台１１の上方に設けられた電子部品実装用のヘッドユニット（本発明の「搬送手段」に相当する。）４０とを備えている。

部品供給部３０は、コンベア２０に対してフロント側とリア側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられている。この部品供給部３０は、リア側の上流部を除く３箇所にテープフィーダを備えた部品供給装置５０が複数並列配置されている。一方、リア側の上流部に複数のリード端子を有する電子部品Ｐ（例えばＱＦＰ(Quad Flat Package)等）を載置するためのトレーフィーダ５１を備えた部品供給装置５０が配置されている。なお、以下においてはトレーフィーダ５１に載置された電子部品Ｐを基板Ｂに実装する場合について説明する。

ヘッドユニット４０は、図３に示すように、部品供給部３０のトレーフィーダ５１から電子部品Ｐをピックアップして基板Ｂ上に装着し得るように、部品供給部３０と基板Ｂとの間を移動可能である。具体的には、ヘッドユニット４０は、図２に示すように、Ｘ軸方向（コンベア２０の基板搬送方向）に延びるヘッドユニット支持部材４２によってＸ軸方向に移動可能に支持され、このヘッドユニット支持部材４２は、その両端部においてＹ軸方向（水平面内でＸ軸と直交する方向）に延びる一対のガイドレール４３によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。このヘッドユニット４０は、Ｘ軸モータ４４によりボールねじ軸４５、及びこのボールねじ軸４５に嵌合し、ヘッドユニット４０に固定支持される不図示のボールナットを介してＸ軸方向の駆動が行われ、ヘッドユニット支持部材４２は、Ｙ軸モータ４６によりボールねじ軸４７、及びこのボールねじ軸４７に嵌合し、ヘッドユニット支持部材４２に固定支持される不図示のボールナットを介してＹ軸方向の駆動が行われるようになっている。

また、ヘッドユニット４０には、複数のヘッド４１がＸ軸方向に並んで搭載されている。各ヘッド４１は、Ｚ軸モータ４８を駆動源とする昇降機構（本発明の「Ｚ軸駆動手段」に相当する。）によりＺ軸方向（本発明の「縦方向」に相当し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に対して直交する。）に駆動されると共に、Ｒ軸モータ４９を駆動源とする回転駆動機構により回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。なお、以下においてはＸ軸方向及びＹ軸方向をＸＹ軸方向と略す場合があり、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，及びＺ軸方向をＸＹＺ軸方向と略す場合があり、またＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向，及びＲ軸方向をＸＹＺＲ軸方向と略す場合がある。

各ヘッド４１の先端には、電子部品Ｐを吸着して基板Ｂ上面の所定位置に装着するための吸着ノズル（本発明の「吸着手段」に相当する。）５２が設けられている。ヘッド４１の内部には図外の空気圧供給手段によって、電子部品Ｐの吸着、電子部品Ｐの運搬中及びヘッド４１の下降中に負圧が、電子部品Ｐを装着する瞬間には正圧が、それぞれ供給されるようになっている。これにより各吸着ノズル５２は、電子部品Ｐの吸着時には空気圧供給手段から負圧が供給されて、その負圧による吸引力で電子部品Ｐを吸着してピックアップできるようになっている。

図２において、符号１２は部品認識カメラ（本発明の「撮像手段」に相当する。）であって、吸着ノズル５２で吸着された電子部品Ｐの状態をＺ軸方向下方から撮像して、電子部品Ｐの吸着ノズル５２に対する吸着位置ずれ等を検出するためのものである。部品認識カメラ１２は光電変換素子を含んで構成され、得られた画像をアナログ画像信号に変換し、このアナログ画像信号が後述する画像処理ボード１００内のＡ／Ｄ変換部（図示せず）においてデジタル画像信号に変換される。なお、部品認識カメラ１２の近傍には、複数種の吸着ノズル５２を保管し、基板Ｂ上に載置される電子部品Ｐを吸着するのに適した吸着ノズル５２を適宜選択可能とするノズルストッカー５３が基台１１上に設置されている。

また図２において部品認識カメラ１２の近傍には、基台１１上にレーザ変位計１３が設置されている。レーザ変位計１３は、自身を基準として被測定物までの距離を計測するためのものであって、投光部１４と受光部１５と光位置検出素子（図示せず）とを備えている。電子部品Ｐはヘッドユニット４０により、図５に示すように、電子部品Ｐの各リード端子先端が投光部１４から出射されたレーザ光の光路上を通過するように各辺毎に矢印の向きに搬送される。投光部１４から出射されたレーザ光は、図６及び図７に示すように、投光部１４の真上に位置する電子部品Ｐの各リード端子先端で反射し、この反射光が受光部１５に進入してレーザ変位計１３の内部に設けられた光位置検出素子によって投光部１４からのＺ軸方向の高さＨ１が検出される。

ヘッドユニット４０のＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動量は、Ｘ軸モータ４４、Ｙ軸モータ４６の駆動量から求めることができるので、吸着ノズル５２のＸ軸方向及びＹ軸方向における中心位置Ｃ１に対する各リード端子先端のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置と関連付けられて検出されるＺ軸方向の高さＨ１が後記する記憶装置１３０に記憶される。図７の寸法線に示すように、後記するＣＰＵボード７０の不図示のＣＰＵにより、測定時において電子部品Ｐを吸着する吸着ノズル５２の吸込口（本発明の「電子部品吸着部」に相当する。）となる下端の基台１１に対するＺ軸方向高さＨ２から、レーザ変位計１３を構成する投光部１４の基台１１に対するＺ軸方向の取り付け高さＨ３と投光部１４からのＺ軸方向の高さＨ１とを差し引き、吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１から電子部品Ｐの各リード端子先端までのＺ軸方向寸法Ｈ４が算出され、各リード端子毎に吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１を基準にしたＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置、及びＺ軸方向寸法Ｈ４が記憶装置１３０に記憶される。

次に、図９に基づいて、本実施形態による表面実装機１０のＣＰＵボード（本発明の「コプラナリティ算出手段」及び「距離算出手段」に相当する。）７０を中心とした作動システムについて説明する。ＣＰＵボード７０には、モータコントローラ８０と、照明コントローラ９０と、画像処理ボード（本発明の「画像処理手段」に相当する。）１００と、各種Ｉ／Ｏ１１０と、表示装置１２０と、記憶装置（本発明の「記憶手段」に相当する。）１３０と、入力装置１４０とが接続されている。

モータコントローラ８０にはモータアンプ８１が接続され、このモータアンプ８１には、Ｘ軸モータ４４、Ｙ軸モータ４６、Ｚ軸モータ４８、及びＲ軸モータ４９（以下、本段落内においては略して各モータという。なお、図９では図面の簡略化のため、１個のモータを図示している。）が接続されている。モータコントローラ８０は各種モータの速度等を制御している。モータアンプ８１はモータコントローラ８０から送られた制御信号に基づいて、各モータを駆動させるのに必要な電圧及び電流を各モータに供給する。これにより、電子部品ＰはＸＹＺＲ軸方向に自在に搬送される。

照明コントローラ９０は、照明装置９１に接続されている。この照明装置９１は、部品認識カメラ１２によって撮像される電子部品Ｐを照明するためのものである。照明コントローラ９０は、照明装置９１により電子部品Ｐに照射される照射量を制御している。
部品認識カメラ１２は画像処理ボード１００に接続されている。ヘッドユニット４０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が調整され、吸着ノズル５２の中心位置Ｃ１が部品認識カメラ１２の真上になる状態で、電子部品Ｐの撮像が行われるので、画像処理ボード１００は、図４の左図のように、画像中心位置は吸着ノズル５２の中心位置Ｃ１として認識する。さらに、画像処理ボード１００は、電子部品Ｐの画像から電子部品Ｐの基台１１上のＸ軸方向あるいはＹ軸方向に対する傾きθａを算出する。この傾きθａが０となるように画像データ上で電子部品Ｐを中心位置Ｃ１を中心として回転させると同右図の状態になる。次に、電子部品Ｐの４辺のリード端子列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄまでの中心位置Ｃ１からの各距離ａ，ｂ，ｃ，ｄを画像データ上で求める。

このようにして画像処理ボード１００によって算出された傾きθａ及び各距離ａ，ｂ，ｃ，ｄに基づいて、レーザ変位計１３で各リード端子列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各リード端子先端の位置を計測するには、以下に示すような操作手順でヘッドユニット４０を移動させる。まず、吸着ノズル５２を回転させてＸ軸方向及びＹ軸方向における傾き補正を行い、電子部品Ｐの実際の姿勢が図４右図と同じ状態となるようにする。次に、図５において左から順に示すとおり、レーザ変位計１３の投光部１４に対して吸着ノズル５２中心をＹ方向手前側にａだけ変位させた状態で吸着ノズル５２をＸ方向右側に移動させてリード端子列Ａの各リード端子先端の位置を計測し、投光部１４に対して吸着ノズル５２中心をＸ方向右側にｂだけ変位させた状態で吸着ノズル５２をＹ方向奥側に移動させてリード端子列Ｂの各リード端子先端の位置を計測し、投光部１４に対して吸着ノズル５２中心をＹ方向奥側にｃだけ変位させた状態で吸着ノズル５２をＸ方向左側に移動させてリード端子列Ｃの各リード端子先端の位置を計測し、さらに、投光部１４に対して吸着ノズル５２中心をＸ方向左側にｄだけ変位させた状態で吸着ノズル５２をＹ方向手前側に移動させてリード端子列Ｄの各リード端子先端の位置を計測する。

レーザ変位計１３はレーザ変位計コントローラ１１１に接続され、レーザ変位計コントローラ１１１は各種Ｉ／Ｏ１１０を介してＣＰＵボード７０に接続されている。レーザ変位計１３によって計測された電子部品Ｐの各リード端子先端の投光部１４からの距離Ｈ１はＣＰＵボード７０に送られ、電子部品Ｐの各リード端子先端の吸着ノズル５２の下端からのＺ軸方向距離Ｈ４が算出される。なお、各リード端子の吸着ノズル５２中心に対するＸ軸方向位置及びＹ軸方向位置は、図４の右図により求められる。また、ＣＰＵボード７０は、図８に示すように、電子部品Ｐの各リード端子先端の位置データ（吸着ノズル５２中心に対するＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置及び吸着ノズル５２の下端からのＺ軸方向距離Ｈ４）から最小二乗法により、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１をＸＹＺ方向の基準とする三次元空間における最小二乗平面Ｖ（本発明の「基準平面」に相当する。）を算出し、この最小二乗平面Ｖに対する電子部品Ｐの各リード端子先端の変位量から、各リード端子先端の平坦度を算出する。

ここで、吸着ノズル５２の下端面に対し電子部品Ｐの被吸着面が傾いて吸着された場合の対応について説明する。ＣＰＵボード７０は、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１から最小二乗平面Ｖへの最短距離を求める。すなわち、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１から最小二乗平面Ｖへの法線Ｌを立て、その法線Ｌが最小二乗平面Ｖと交差する交差点（本発明の「対応部」に相当する。）Ｖ１のＸＹＺ座標（吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１をＸＹＺ方向の原点としたＸＹＺ座標）を求め、交差点Ｖ１と吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１との間の距離Ｔを算出する。なお、電子部品Ｐの被吸着面の傾きが小さい場合は、交差点Ｖ１を吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１から真っ直ぐＺ方向に伸ばした鉛直線Ｅと最小二乗平面Ｖと交差する交差点とし、この交差点と吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１との間の距離Ｔを算出する。このように算出された吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１と交差点Ｖ１との間の距離Ｔを、電子部品Ｐの厚みＴと定義しても良い（以下の説明では、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１と交差点Ｖ１との間の距離Ｔを、単に距離Ｔという場合がある。）。すなわち、吸着ノズル５２を下降させ、電子部品Ｐの一部のリード端子先端が基板Ｂに接触し、さらに吸着ノズル５２を下降させると、吸着ノズル５２下端面に対する電子部品Ｐの傾きがほぼ解消され、最小二乗平面Ｖが基板Ｂ表面と一致するようになる。この状態における前記吸着ノズル５２下端面と基板Ｂ表面との間の距離は、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１から最小二乗平面Ｖへの法線Ｌを立て、その法線Ｌが最小二乗平面Ｖと交差する交差点Ｖ１と、吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１との間の距離Ｔに一致する。且つこの状態は、基板Ｂ表面よりＺ軸方向上側に離間するリード端子が、基板上に印刷あるいは塗布されたクリーム半田に所定量潜り込んだ状態となり、基板Ｂがリフロー炉を通過した状態のリード端子先端の半田付け品質が確保される。

なお、距離Ｔは、電子部品Ｐのリード端子の剛性に基づいて補正可能である。すなわち、電子部品Ｐのリード端子の剛性が高い場合には、距離Ｔよりも大きな値となる補正距離Ｔ１を算出し、剛性が低い場合には、距離Ｔよりも小さな値となる補正距離Ｔ２を算出する。リード端子の剛性が高い場合における補正距離Ｔ１と距離Ｔとの差分距離は、例えばリード端子先端が最小二乗平面Ｖより下方に位置するリード端子のうち最小二乗平面Ｖから最も離れたリード端子の先端から最小二乗平面Ｖへの法線Ｌを立て、この法線Ｌが最小二乗平面Ｖと交差する交差点と、この交差点から前記最も離れたリード端子先端までの中間位置との間の距離としてもよい。これにより、電子部品Ｐが吸着ノズル５２から放された瞬間に、電子部品Ｐが基板Ｂに押し付けられたリード端子のスプリングバックによって基板Ｂから離間する方向に飛び跳ねて電子部品Ｐの装着位置ずれが発生するおそれがない。

また、リード端子の剛性が低い場合における補正距離Ｔ２と距離Ｔとの差分距離は、例えばリード端子先端が最小二乗平面Ｖより上方に位置するリード端子のうち最小二乗平面Ｖから最も離れたリード端子の先端から最小二乗平面Ｖへの法線Ｌを立て、この法線Ｌが最小二乗平面Ｖと交差する交差点と、この交差点から前記最も離れたリード端子先端までの中間位置との間の距離としてもよい。このようにすると、電子部品Ｐの各リード端子がクリーム半田内に潜り込んで基板Ｐ上のランドと接触した状態に保持される。したがって、電子部品Ｐの基板Ｂに対する装着精度をより高めることができる。

続いて、図１０及び図１１に基づいて表面実装機１の作動について説明する。まず、距離Ｔの設定距離Ｔ０、設定距離Ｔ０の上限許容値ＴＵ、下限許容値ＴＬ、及び法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂの上限基準値θｂＵを設定し、入力装置１４０によって入力し、記憶装置１３０に記憶させる。次に、コンベア２０によって運搬されてきた基板Ｂが所定位置において停止すると、基板位置認識カメラ（図示しない）により基板Ｂのフィデューシャルマーク（図示せず）が認識されることで基板ＢのＸＹ軸方向における位置が認識される。

モータコントローラ８０によって、Ｘ軸モータ４４、Ｙ軸モータ４６、及びＺ軸モータ４８が作動され、ヘッドユニット４０がトレーフィーダ５１の電子部品Ｐ１を入力記憶されている設定距離Ｔ０を考慮して保持可能な位置に運ばれる。この後、吸着ノズル５２に負圧が供給され、トレーフィーダ５１に載置された電子部品Ｐ１を吸着してトレーフィーダ５１からピックアップし、部品認識カメラ１２上空へ向けてＸＹＺ軸方向に移動する（Ｓ２０１）。

部品認識カメラ１２により電子部品Ｐ１の画像をＺ軸方向下方から撮像し、得られた画像信号が画像処理ボード１００に送出され、画像処理ボード１００によって吸着ノズル５２の中心位置Ｃ１から電子部品Ｐの４辺のリード端子列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄまでの各距離ａ，ｂ，ｃ，ｄと、電子部品Ｐの基台１１上のＸ軸方向あるいはＹ軸方向に対する傾きθａとを計測する（Ｓ２０２）。

予め入力された各距離ａ，ｂ，ｃ，ｄと傾きθａに基づいて、電子部品Ｐ１の各リード端子先端がレーザ変位計１３の投光部１４から出射されたレーザ光の光路上を通過するようにヘッドユニット４０をＸＹＺＲ軸方向に移動させて、電子部品Ｐ１の各リード先端位置を計測する（Ｓ２０３）。

ＣＰＵボード７０は、個々のリード端子先端位置データからコプラナリティ検査をするだけでなく、コプラナリティチェックをする際に計算する最小二乗平面Ｖのデータから、吸着ノズル５２下端中央部Ｍ１と交差点Ｖ１との間の距離Ｔと、法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂとを同時に計測する（Ｓ２０４）。

法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂが、予め設定された上限基準値θｂＵを越えると異常と判定し（Ｓ２０５）、異常と判定された電子部品Ｐ１をリジェクトし、吸着ノズル５２毎に法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾き異常の発生回数を記憶装置１３０に記録する（Ｓ２０６）。記憶装置１３０に記録された傾き異常発生回数が予め設定された回数を上回ると異常と判定し（Ｓ２０７）、異常をオペレータに知らせ（Ｓ２０８）、オペレータ作業の為に表面実装機１０を停止する（Ｓ２０９）。
法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂが、予め設定された上限基準値θｂＵを越えない場合には（Ｓ２０５）、次工程（Ｓ３０１）へ進める。

入力記憶されている設定距離Ｔ０と計測された距離Ｔとの違いが予め設定された上下限許容値ＴＵ，ＴＬの範囲内にない場合、すなわち入力記憶されている設定距離Ｔ０と計測された距離Ｔとの差分距離が上限許容値ＴＵより大きい場合あるいは下限許容値ＴＬより小さい場合には異常と判定し（Ｓ３０１）、異常と判定された電子部品Ｐ１をリジェクトする（Ｓ３０７）。リジェクト発生回数が予め設定された回数を上回ると（Ｓ３０８）、オペレータ作業の為に表面実装機１０を停止し（Ｓ３０９）、異常をオペレータに知らせる（Ｓ３１０）。

一方、入力記憶されている設定距離Ｔ０と計測された距離Ｔとの違いが、予め設定された上下限許容値ＴＬ〜ＴＵの範囲内にある場合、すなわち入力記憶されている設定距離Ｔ０と計測された距離Ｔとの差分距離が上限許容値ＴＵより小さくかつ下限許容値ＴＬより大きい場合には（Ｓ３０１）、計測された距離Ｔを記憶装置１３０に記録する（Ｓ３０２）。

次に、部品認識カメラ１２と画像処理ボード１００とで測定した、吸着ノズル５２の中心位置Ｃ１から電子部品Ｐの４辺のリード端子列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄまでの各距離ａ，ｂ，ｃ，ｄと、電子部品Ｐの基台１１上のＸ軸方向あるいはＹ軸方向に対する傾きθａとから、基板Ｂ上面の装着するＸＹ位置までの移動距離を決定し、決定された移動距離に従ってヘッドユニット４０を移動させる（Ｓ３０３）。

ＣＰＵボード７０は、計測された距離Ｔから、電子部品Ｐ１が基板Ｂ上面に塗布された半田上面に接触する位置（本発明における「部品載置部より所定高さだけ上方の所定位置」に相当する。）における吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１の高さであるＬＺ１＝（基板上面高さ−距離Ｔ−半田厚み）を計算する。ここで、Ｚ軸上の原点が吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１より上方に設定されていて、かつ、原点から下の方が正とする座標をとった場合に、吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１の高さは、ＬＺ１＝（基板上面高さ−距離Ｔ−半田厚み）で表される。さらに、電子部品Ｐ１にダメージを与えないで尚且つ最短の時間で装着できる最高速度と加減速時間を計算する（Ｓ３０４）。

そして、Ｚ軸モータ４８を駆動させて、電子部品Ｐ１が半田上面に接触する高さＬＺ１まで電子部品Ｐ１を高速で下降させる（Ｓ３０５）。このときの電子部品Ｐ１の搬送距離は、最小二乗平面Ｖが基板Ｂ上面に対して平行とした場合における最小二乗平面Ｖ上の交差点Ｖ１から半田上面までの距離である。そこで、引き続き電子部品Ｐ１が基板Ｂ上面に接触する位置における吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１の高さであるＬＺ２＝（基板上面高さ−距離Ｔ）まで電子部品Ｐ１を低速で下降させる（Ｓ３０６）。

電子部品Ｐ１が基板Ｂ上面に接触すると、空気圧供給手段により吸着ノズル５２に正圧が供給され、電子部品Ｐ１が吸着ノズル５２から離脱し、基板Ｂ上面の所定位置に装着される。こうして電子部品Ｐ１の装着が完了すると、ヘッドユニット４０は、再び部品供給部３０のトレーフィーダ５１へ移動し、次に装着される電子部品Ｐ２の吸着を行う。

本実施形態によれば、次に示す効果を奏することができる。
１．電子部品Ｐの各リード端子先端の平坦度を算出するついでに、この算出に用いられる最小二乗平面Ｖを利用して吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１から交差点Ｖ１までの距離Ｔを算出するから、距離Ｔを改めて測定しなくてもよい。
２．電子部品Ｐ本体よりもリード端子先端が下方に突出している電子部品Ｐを基板Ｂ上面に載置する場合において、距離Ｔに基づいて電子部品Ｐのリード端子先端が基板Ｂ上面に接触する位置まで電子部品Ｐを下降させることができるから、電子部品Ｐが基板Ｂに衝突して損傷を受けることを防ぎつつ、電子部品Ｐの基板Ｂに対する装着精度を高めることができる。

３．ＱＦＰ等の大型の電子部品Ｐを取り扱う場合に、電子部品Ｐの被吸着面の端部寄りを吸着すると、電子部品Ｐが自重によって傾きやすくなるものの、電子部品Ｐの傾きに起因した誤差を補正することができるから、電子部品Ｐの傾きによらず高い装着精度を保つことができる。
４．算出された距離Ｔに基づいて電子部品Ｐを吸着する際の吸着ノズル５２の搬送距離を算出することで、部品供給部３０に載置してある電子部品Ｐの吸着ミスを低減することができる。

５．電子部品Ｐを下降させる際の速度を高速と低速との２段階で制御することで、電子部品Ｐの基板Ｂに対する装着時間を短縮することができる。
６．法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂに基づいて電子部品Ｐの良否を判定することができる。
７．距離Ｔに基づいて電子部品Ｐの良否を判定することができる。

８．吸着ノズル５２毎の法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾き異常の発生回数に基づいて各吸着ノズル５２に起因する異常を検知することができる。
９．電子部品Ｐのリード端子の剛性に基づいて距離Ｔを補正することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態では吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１から最小二乗平面Ｖに向けて法線Ｌを立て、この法線Ｌと最小二乗平面Ｖとの交差点Ｖ１と、吸着ノズル５２の下端中央部Ｍ１との間の距離を距離Ｔとしているものの、本発明によれば、吸着ノズル５２の下端の所定位置から最小二乗平面Ｖに向けて鉛直線Ｅを立て、この鉛直線Ｅと最小二乗平面Ｖとの交差点と、吸着ノズル５２の下端の所定位置との間の距離を距離Ｔとしてもよい。

（２）本実施形態では基準平面として最小二乗法により算出した最小二乗平面Ｖを例示しているものの、本発明によれば、例えば電子部品Ｐの各リード端子から任意に選択した３つのリード端子先端を結んで形成される平面を基準平面としてもよい。

（３）本実施形態ではＱＦＰ等のリード端子を有する電子部品を例示しているものの、本発明によれば、ＢＧＡ(Ball Grid Array)等のボール端子を有する電子部品についても適用可能である。

（４）本実施形態では電子部品Ｐのリード端子先端が半田上面に接触する位置を所定位置とし、電子部品Ｐを所定位置まで高速で下降させた後に所定位置から基板Ｂ上面まで低速で下降させるものを例示しているものの、本発明によれば、所定位置は必ずしも半田上面である必要はなく、例えば高速時の最高速度に基づいて所定位置を決定するようにしてもよい。

（５）本実施形態ではレーザ変位計を用いて電子部品Ｐの各リード端子先端の高さを算出するものを例示しているが、本発明によると、三次元カメラを用いて電子部品Ｐを撮像し、撮像された電子部品Ｐの画像に基づいて各リード端子先端の位置を算出するようにしてもよい。

（６）本実施形態では吸着ノズル５２毎に法線Ｌの鉛直線Ｅに対する傾きθｂの異常発生回数を記録することにより吸着ノズル５２に起因する異常を検知するものを例示しているものの、本発明によれば、吸着ノズル５２毎に距離Ｔの異常発生回数を記録することにより吸着ノズル５２に起因する異常を検知するようにしてもよい。

（７）本実施形態ではオペレータが設定入力した設定距離Ｔ０を固定値として異常判定するものを例示しているが、本発明によると、基板Ｂ上に載置された電子部品Ｐの良否を判定する載置良品判定工程を追加し、ＣＰＵあるいはオペレータが載置良否判定において良品と判定された電子部品Ｐにおいて測定された距離Ｔに基づいて適切な設定距離Ｔ０を再設定してもよい。

（８）本実施形態では本発明の電子部品の移載装置を表面実装機１０に適用したものを例示しているが、本発明によると、ＩＣ部品を検査するために部品を検査ソケットに順次運搬載置する、所謂ＩＣハンドラーと呼ばれる部品検査装置に適用したものであってもよい。

実施形態１の表面実装機の正面図 その表面実装機の平面図 その電子部品を部品認識カメラによって縦方向から撮像する様子を示す概略図 その部品認識カメラによって撮像された電子部品の画像に吸着ノズルの中心位置をマーキングする様子を示した図（左図）及びマーキングされた吸着ノズルの中心位置を中心として電子部品を回転させ、その中心位置から４辺の各リード端子列までの距離を算出する様子を示した図（右図） その電子部品の各リード端子先端が投光部から出射されたレーザ光の光路上を通過するように電子部品を各辺毎に矢印の向きに搬送する様子を示した平面図 その投光部から出射されたレーザ光が電子部品の各リード端子先端で反射し、この反射光が受光部に進入する様子を示した斜視図 その電子部品が矢印の向きに搬送される様子を示した側面図 その電子部品Ｐの厚みＴを算出する方法を示した概略図 その表面実装機の作動システムを示すブロック図 その表面実装機の作動を示すフローチャート１ その表面実装機の作動を示すフローチャート２

符号の説明

１０…表面実装機（電子部品の移載装置）
１２…部品認識カメラ（撮像手段）
１３…レーザ変位計
３０…部品供給部
４０…ヘッドユニット（搬送手段）
４８…Ｚ軸モータ（Ｚ軸駆動手段）
５２…吸着ノズル（吸着手段）
７０…ＣＰＵボード（コプラナリティ算出手段、距離算出手段）
１００…画像処理ボード（画像処理手段）
１３０…記憶装置（記憶手段）
Ｂ…プリント基板（部品載置部）
Ｌ…法線
Ｍ１…吸着ノズルの下端中央部
Ｐ…電子部品
Ｔ…吸着ノズルの下端中央部と交差点との間の距離
ＴＵ…上限許容値
ＴＬ…下限許容値
Ｖ…最小二乗平面（基準平面）
Ｖ１…交差点（対応部）
θｂ…法線の鉛直線に対する傾き
θｂＵ…法線の鉛直線に対する傾きの上限基準値

Claims (10)

1. 基台と、
   前記基台上に配置され複数の端子を有する電子部品を保持する部品供給部と、
   前記基台上に配置され前記電子部品が載置される部品載置部と、
   電子部品吸着部を有しその電子部品吸着部下端において前記電子部品を吸着する吸着手段と、
   前記吸着手段を部品供給部上方位置から部品載置部上方位置へ搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に設けられ、前記吸着手段を縦方向に昇降するＺ軸駆動手段と、
   前記基台あるいは前記搬送手段の少なくとも一方に配置され、前記吸着手段により吸着された前記電子部品の各端子先端の位置を計測する計測手段と、
   この計測手段により計測された前記電子部品の各端子先端の位置データから所定の基準平面を算出し、この基準平面に対する前記電子部品の各端子先端の平坦度を算出するコプラナリティ算出手段と、
   前記吸着手段に対して所定の横方向位置となる前記基準平面上の所定位置を対応部とし、前記電子部品吸着部下端から前記対応部までの距離を算出する距離算出手段と、
   この距離に基づいて前記部品載置部に向けて前記電子部品を下降させるＺ軸制御部と、を備えることを特徴とする電子部品の移載装置。
2. 前記距離算出手段は、前記対応部を、前記電子部品吸着部下端の中央から前記基準平面上への法線が、前記基準平面と交わる点とし、前記電子部品吸着部下端の中央から前記対応部までの距離を算出し、前記Ｚ軸制御部はこの距離に基づいて前記部品載置部に向けて前記電子部品を下降させることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の移載装置。
3. 前記電子部品を、前記部品載置部より所定高さだけ上方の所定位置まで高速で下降させた後に前記部品載置部まで低速で下降させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品の移載装置。
4. 前記計測手段は、レーザ変位計と、前記電子部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた前記電子部品の画像に基づいて前記レーザ変位計に対する前記電子部品の水平方向の位置を検出する画像処理手段とを備え、
   前記計測手段と前記吸着手段のうち少なくともいずれか一方は、前記レーザ変位計による水平方向計測位置と前記電子部品の各端子先端の水平方向位置とを一致させるように前記電子部品の水平方向の姿勢を相対的に変位させる駆動手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子部品の移載装置。
5. 前記法線の鉛直線に対する傾きが予め設定された基準値を越えると異常と判定し、異常と判定された電子部品を前記部品載置部とは異なる所定箇所に搬送することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の電子部品の移載装置。
6. 前記搬送手段は複数の前記吸着手段及びこれらの吸着手段をそれぞれ縦方向に昇降する前記Ｚ軸駆動手段を備えたものであって、前記吸着手段毎に前記法線の傾き異常を管理することを特徴とする請求項５に記載の電子部品の移載装置。
7. 前記距離算出手段は、前記電子部品の端子の剛性に基づき、この剛性が高い場合に前記距離を補正して前記距離より大きな値となる補正距離を算出し、この剛性が低い場合に前記距離を補正して前記距離より小さな値となる補正距離を算出すると共に、前記Ｚ軸制御部は、前記算出された補正距離に基づいて前記部品載置部に向けて前記電子部品を下降させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電子部品の移載装置。
8. 予め設定された距離の許容上限値および許容下限値を記憶する記憶手段を備え、前記距離算出手段により算出された前記距離が、前記許容上限値より大きい場合あるいは前記許容下限値より小さい場合に異常と判定し、異常と判定された電子部品を前記部品載置部とは異なる所定箇所に搬送することを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか一項に記載の電子部品の移載装置。
9. 基板搬送手段を備え、その基板搬送手段上の基板に前記電子部品を実装する電子部品の移載装置が請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載した電子部品の移載装置である表面実装機。
10. 前記電子部品に検査用電流を流し、前記電子部品からの出力電流により前記電子部品の良否を判定する部品検査ユニットと共に使用され、前記電子部品との検査用電流の入出力部となる部品検査部が、前記基台上に取り付けられた状態において、前記電子部品が載置される前記部品載置部として前記部品検査部が機能することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電子部品の移載装置。

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