JP2012191133A - 電子部品装着機 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着する方法を適用した場合に、キャビティ内の電子部品の位置に合わせて吸着ノズルを移動させることにより、異常吸着や吸着ミスを回避できる電子部品装着機を提供する。
【解決手段】カメラ１７１により、吸着位置Ｐ３よりキャリアテープ２５の反搬送方向に位置し、かつ、剥離位置Ｐ１よりキャリアテープ２５の搬送方向に位置する撮像位置Ｐ２において、撮像位置Ｐ２に移動してきたキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑを撮像する。キャリアテープ２５の搬送とリボルバヘッドとしてのノズルホルダ４７の移動を同期させると共に、カメラ１７１により撮像したキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの位置に基づいて吸着ノズル４８を移動させながら、吸着ノズル４８により吸着位置Ｐ３にて電子部品Ｑを吸着させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着機に関するものである。

特開２００８−１５９６２３号公報（特許文献１）には、高速化の要請により、キャリアテープの搬送とヘッドの移動を同期させながら、吸着ノズルにより電子部品を吸着することが記載されている。また、異常吸着や吸着ミスを回避するために、特開２００９−５９９２８号公報（特許文献２）には、吸着ノズルによる電子部品の吸着位置において、カメラによりキャビティの下方からキャビティ内の電子部品の位置を撮像して、撮像位置に応じて吸着ノズルを移動することが記載されている。

特開２００８−１５９６２３号公報 特開２００９−５９９２８号公報

しかし、特許文献２は、キャビティが吸着ノズルによる吸着位置に到達した時点において、カメラにより電子部品の位置を撮像している。つまり、キャリアテープの搬送を停止した後に、カメラにより撮像している。このようにキャリアテープの搬送を停止していては、高速化を図ることができない。

また、特許文献２のように、カメラを吸着ノズルによる吸着位置の下方からキャビティ内の電子部品を撮像する方法では、特許文献１のように、キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着する方法には適用できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着する方法を適用した場合に、キャビティ内の電子部品の位置に合わせて吸着ノズルを移動させることにより、異常吸着や吸着ミスを回避できる電子部品装着機を提供することを目的とする。

請求項１に係る電子部品装着機の発明は、電子部品が収容されたキャビティを所定間隔毎に形成すると共に、前記キャビティの上面を被覆するためのトップテープを剥離可能に接着して形成されるキャリアテープと、前記トップテープを剥離する所定の剥離位置より前記キャリアテープの搬送方向に位置する所定の吸着位置において、前記キャリアテープの前記キャビティに収容されている前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、前記吸着ノズルを支持すると共に、前記キャリアテープの搬送に同期して移動するヘッドと、前記吸着位置より前記キャリアテープの反搬送方向に位置し、かつ、前記剥離位置より前記キャリアテープの搬送方向に位置する所定の撮像位置において、当該撮像位置に移動してきた前記キャビティ内の前記電子部品を撮像するカメラと、前記キャリアテープの搬送と前記ヘッドの移動を同期させると共に、前記カメラにより撮像した前記キャビティ内の前記電子部品の位置に基づいて前記吸着ノズルを移動させながら、前記吸着ノズルにより前記吸着位置にて前記電子部品を吸着させる制御手段とを備える。

請求項２に係る発明は、前記電子部品装着機が、前記ヘッドに対して前記吸着ノズルを微小移動させる微小移動アクチュエータをさらに備え、前記制御手段は、前記微小移動アクチュエータを駆動することにより、前記カメラにより撮像した前記キャビティ内の前記電子部品の位置に基づいて前記吸着ノズルを微小移動させることである。

請求項３に係る発明は、前記ヘッドが、前記カメラにより撮像した画像を処理し、前記微小移動アクチュエータにより吸着ノズルを微小移動させるための制御信号を生成する画像処理手段を備え、前記微小移動アクチュエータは、前記画像処理手段から取得する前記制御信号に基づいて前記吸着ノズルを微小移動させることである。

請求項４に係る発明は、前記制御手段が、前記キャリアテープの搬送速度を等速としながら、前記吸着ノズルにより前記吸着位置にて前記電子部品を吸着させることである。
請求項５に係る発明は、前記カメラが、前記ヘッドに固定されることである。
請求項６に係る発明は、前記ヘッドが、複数の前記吸着ノズルを支持し、前記微小移動アクチュエータは、複数であり、それぞれの前記微小移動アクチュエータは、それぞれの前記吸着ノズルを前記ヘッドに対してそれぞれ微小移動させることである。
請求項７に係る発明は、前記ヘッドが、複数の前記吸着ノズルを支持し、前記微小移動アクチュエータは、複数の前記吸着ノズルを前記ヘッドに対して同時に一体的に微小移動させることである。

請求項８に係る発明は、前記ヘッドが、ヘッドフレームに所定軸回りに回転可能に支持され、前記所定軸を中心とした周方向に複数の前記吸着ノズルを支持するリボルバヘッドであることである。

（請求項１）本発明者は、キャビティ内で電子部品が移動する原因について検討し、以下の点に原因があることを見出した。第一として、キャリアテープの搬送開始の瞬間および搬送の停止の瞬間に、電子部品がキャビティ内で移動することがある。第二として、キャリアテープのトップテープの剥離の際に、電子部品がキャビティ内で移動することがある。

そして、第一の原因に対しては、本発明のように、キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着することにより回避することができる。つまり、吸着ノズルにより電子部品を吸着する直前に、キャリアテープを搬送開始および停止するという動作を行わないため、キャリアテープの搬送開始および停止の瞬間における電子部品のキャビティ内の移動を抑制することができる。さらに、キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着することにより、高速化を図ることもできる。

そして、第二の原因に対しては、カメラにより撮像したキャビティ内の電子部品の位置に基づいて吸着ノズルを移動させることにより解決している。ただし、キャリアテープを搬送しながら吸着ノズルにより電子部品を吸着するため、カメラによる撮像位置は、吸着ノズルによる吸着位置よりもキャリアテープの反搬送方向に位置するようにしている。さらに、カメラによる撮像位置は、トップテープの剥離位置よりもキャリアテープの搬送方向に位置する。そのため、カメラによる撮像位置においては、トップテープの剥離の際に電子部品がキャビティ内で移動した後の状態となる。従って、トップテープの剥離後にカメラによりキャビティ内の電子部品を撮像し、当該キャビティが撮像位置から吸着位置へ移動する間に、カメラにより撮像した電子部品の位置に応じて吸着ノズルを移動させることで、吸着ノズルにより電子部品を確実に吸着できるようになる。

（請求項２）カメラにより電子部品の位置を撮像した後に当該電子部品の位置に応じて吸着ノズルを移動するためには、吸着ノズルを高速で移動する必要がある。本発明によれば、微小移動アクチュエータにより、ヘッドに対して吸着ノズルを微小移動させることができる。ここで、吸着ノズルおよびヘッドを含む移動体全体に比べて、吸着ノズルは軽量であり且つ小型である。従って、吸着ノズルの位置調整は、ヘッドを移動させるのではなく、ヘッドに対して吸着ノズルを微小移動させることにより行うため、高速化を実現できる。つまり、吸着ノズルの高速化を実現できることにより、カメラにより撮像した電子部品の位置に応じて吸着ノズルを確実に移動させることができる。

（請求項３）本発明により、カメラから微小移動アクチュエータまでの信号伝送をヘッド内で完結することができる。従って、カメラから微小移動アクチュエータまでの信号伝送距離を短くすることができ、カメラにより撮像した後に微小移動アクチュエータにより吸着ノズルを移動するまでに要する時間のより短時間化を図ることができる。

（請求項４）キャリアテープの搬送が加減速するときに、電子部品がキャビティ内で移動することがある。そこで、キャリアテープの搬送速度を等速とすることで、キャリアテープの加減速による電子部品の移動を確実に防止できる。つまり、所定の電子部品が撮像位置から吸着位置まで移動する際に、電子部品がキャビティ内で移動することを防止できる。従って、カメラにより撮像した電子部品の位置に応じて吸着ノズルを移動させることで、吸着ノズルにより電子部品を確実に吸着できるようになる。

（請求項５）本発明によれば、カメラと吸着ノズルとの相対的な位置を固定することができる。これにより、撮像位置と吸着位置とを相対的に固定することができる。その結果、吸着位置において電子部品がどの位置にあるかをより高精度に把握できる。
（請求項６）本発明によれば、微小移動させる対象物が小さいため、より高速化が可能となる。
（請求項７）本発明によれば、微小移動アクチュエータの数を低減できるため、低コスト化を図ることができる。

（請求項８）本発明によれば、複数の吸着ノズルを順次移動させながら電子部品を吸着している間、カメラは固定した状態にできる。つまり、複数の吸着ノズルに対して、１個のカメラで、撮像位置の電子部品を撮像できる。特に、リボルバヘッドの構成とすることで、１個の微小アクチュエータにより複数の吸着ノズルを微小移動させる構成を採用することが容易にできる。

電子部品装着機の斜視図である。 電子部品装着ヘッドの軸方向断面図である。 微小駆動手段の部分拡大図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は軸方向断面図である。 キャリアテープを示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は平面図である。 制御装置、部品移載装置および電子部品装着ヘッドの機能ブロック図である。 キャリアテープと吸着ノズルとの相対的な位置関係を示す図である。 制御装置および電子部品装着ヘッドの制御動作を示す時間経過図であり、（ａ）〜（ｅ）の順に時間が経過する。 タイミングチャートである。 第二実施形態：微小駆動手段の部分拡大図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は軸方向断面図である。

以下、本発明の電子部品装着機を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜第一実施形態＞
（１．電子部品装着機の構成）
第一実施形態の電子部品装着機の構成について、図１を参照して説明する。電子部品装着機１は、電子部品Ｑをプリント基板上に装着する装置である。この電子部品装着機１は、装着機本体１０と、部品供給装置２０と、基板搬送装置３０と、部品移載装置４０とを備える。

部品供給装置２０は、装着機本体１０上に複数のフィーダ２１をＸ軸方向に並設して構成したもので、各フィーダ２１は装着機本体１０に取替え可能にセットされる。フィーダ２１は、装着機本体１０に設けた接続部（図示せず）に接続可能な本体フレーム２２と、本体フレーム２２の後部に着脱可能に取付けられる供給リール２３と、供給リール２３に巻回保持されたキャリアテープ２５（図３参照）と、電子部品装着ヘッド４５に搭載されたインテリジェントカメラ１７０により電子部品Ｑを撮像するためのバックライトしての光源装置２６（図７に示す）を備えている。また、キャリアテープ２５には、後述するように、複数の電子部品Ｑを収容している。ここで、本実施形態においては、部品移載装置４０の吸着ノズル４８による電子部品Ｑの吸着は、キャリアテープ２５を搬送させながら行われる。このキャリアテープ２５の詳細構成について後述する。

基板搬送装置３０は、プリント基板をＸ軸方向に搬送するもので、第一搬送装置３１および第二搬送装置３２を二列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第一搬送装置３１および第二搬送装置３２は、基台３３上にそれぞれ一対のガイドレール３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、これらガイドレール３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）を互いに対向させて並設して構成されたものである。また、基板搬送装置３０には設定された位置まで搬送されたプリント基板を持ち上げてクランプするクランプ装置（図示省略）が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板が装着位置の所定位置に位置決めクランプされる。

部品移載装置４０は、部品供給装置２０のキャリアテープ２５に収容されている電子部品Ｑを基板搬送装置３０にて搬送されるプリント基板上に移動させ、プリント基板上に当該電子部品Ｑを実装する装置である。この部品移載装置４０は、ＸＹロボットタイプのものであり、装着機本体１０上に装架されて基板搬送装置３０および部品供給装置２０の上方に配設され、ガイドレール４１ａに沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド４１を備えている。Ｙ軸スライド４１は、Ｙ軸サーボモータ４２の出力軸に連結されたボールねじ４１ｂを有するボールねじ機構によってＹ軸方向に移動される。Ｙ軸スライド４１には、Ｘ軸スライド４３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。Ｙ軸スライド４１にはＸ軸サーボモータ４４（図５に示す）が設置され、このＸ軸サーボモータの出力軸に連結されたボールねじ機構によってＸ軸スライド４３がＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸スライド４３上には、電子部品Ｑを吸着してプリント基板に装着する電子部品装着ヘッド４５と、フィーダ２１に付与された基準マーク（図示せず）を撮像する基準マークカメラ４６が取付けられている。電子部品装着ヘッド４５は、リボルバヘッドを構成する回転可能なノズルホルダ４７を備えている。ノズルホルダ４７には、複数の吸着ノズル４８を上下方向（Ｚ軸方向）に往復動可能に保持されている。電子部品装着ヘッド４５の詳細は、後述する。

（２．電子部品装着ヘッドの機械構成）
次に、電子部品装着ヘッド４５の詳細な機械構成について図２を参照して説明する。電子部品装着ヘッド４５は、ヘッドフレーム１１０と、リボルバヘッドを構成するノズルホルダ４７と、複数の吸着ノズル４８と、Ｚ軸移動体１２０と、Ｚ軸駆動手段１３０と、回転軸駆動手段（Ｒ軸駆動手段）１４０と、θフック駆動手段１５０と、微小駆動手段１６０と、インテリジェントカメラ１７０とを備える。

ノズルホルダ４７は、リボルバヘッドを構成し、Ｒ軸回りに回転可能に設けられている。このノズルホルダ４７は、複数の吸着ノズル４８を周方向に等間隔に配置し、かつ、それぞれの吸着ノズル４８を独立してＺ軸方向に移動可能に支持している。複数の吸着ノズル４８は、それぞれ吸着対象となる電子部品Ｑに応じた形状の先端部を有する。

さらに、ノズルホルダ４７は、対応する吸着ノズル４８を上下移動させることができるＺ軸レバー４７ａを備える。このＺ軸レバー４７ａがＺ軸上方向に移動すると、吸着ノズル４８がＺ軸下方向へ移動する。ここで、図２においては、ノズルホルダ４７の内部構成は、模式的に記載しており、詳細な構成を図示していない。また、Ｚ軸レバー４７ａは、ノズルホルダ４７の外周面から径方向外側へ突出している。そして、Ｚ軸レバー４７ａは、後述するθフック駆動手段１５０のフック１５３ｂによりＺ軸方向へ移動する。

Ｚ軸移動体１２０は、ノズルホルダ４７をヘッドフレーム１１０に対してＺ軸方向に移動するための構成である。Ｚ軸移動体１２０は、スプラインシャフト１２１と、ボールねじナット１２２とを備える。スプラインシャフト１２１は、中空に形成され、微小駆動手段１６０を介して、下端にノズルホルダ４７を保持する。このスプラインシャフト１２１は、外周面にスプラインが形成されている。ボールねじナット１２２は、スプラインシャフト１２１をＺ軸方向には規制すると共に、Ｒ軸回りに回転可能となるように支持する。つまり、スプラインシャフト１２１は、ボールねじナット１２２と一体的にＺ軸方向に移動するとともに、ボールねじナット１２２に対して相対的にＲ軸回りに回転可能となる。

Ｚ軸駆動手段１３０は、Ｚ軸移動体１２０をＺ軸方向に移動するための構成である。Ｚ軸駆動手段１３０は、ヘッドフレーム１１０に支持されたＺ軸サーボモータ１３１と、ヘッドフレーム１１０に対して上下方向の軸回りに回転可能に支持されたＺ軸ボールねじ１３２とを備える。また、Ｚ軸ボールねじ１３２には、Ｚ軸移動体１２０のボールねじナット１２２が噛合している。つまり、Ｚ軸サーボモータ１３１が回転駆動することで、Ｚ軸移動体１２０がＺ軸方向に移動し、それに伴ってノズルホルダ４７がＺ軸方向に移動する。

回転軸駆動手段１４０は、スプラインシャフト１２１をＲ軸回りに回転駆動する。回転軸駆動手段１４０は、Ｒ軸サーボモータ１４１と、Ｒ軸用入力側外歯歯車１４２と、内周スプライン筒部材１４３とを備える。Ｒ軸用入力側外歯歯車１４２は、Ｒ軸サーボモータ１４１の出力軸に同軸的に固定されている。内周スプライン筒部材１４３は、スプラインシャフト１２１と同軸的に設けられ、かつ、スプラインシャフト１２１の外周スプライン部に噛合する。さらに、内周スプライン筒部材１４３のフランジ部１４３ａは、外歯が形成されている。つまり、当該フランジ部１４３ａは、外歯歯車を構成する。この内周スプライン筒部材１４３のフランジ部１４３ａは、Ｒ軸用入力側外歯歯車１４２に噛合する。従って、Ｒ軸サーボモータ１４１が回転駆動すると、Ｒ軸用入力側外歯歯車１４２を介して、内周スプライン筒部材１４３をＲ軸回りに回転させる。そして、内周スプライン筒部材１４３とスプラインシャフト１２１とのスプライン噛合により、内周スプライン筒部材１４３が回転することで、スプラインシャフト１２１、ひいてはノズルホルダ４７がＲ軸回りに回転する。

θフック駆動手段１５０は、ノズルホルダ４７に対してＺ軸方向に移動させる吸着ノズル４８を選択する手段である。θフック駆動手段１５０は、θ軸サーボモータ１５１と、θ軸用入力側外歯歯車１５２と、フック付き外歯歯車１５３とを備える。θ軸用入力側外歯歯車１５２は、θ軸サーボモータ１５１の出力軸に同軸的に固定されている。フック付き外歯歯車１５３は、外歯部１５３ａとフック１５３ｂとを備える。外歯部１５３ａは、環状に形成されかつ外歯を備え、Ｒ軸に同軸的に回転可能に設けられている。フック１５３ｂは、複数のＺ軸レバー４７ａの選択された一つに対して引っかけることができる。つまり、θ軸サーボモータ１５１が回転駆動すると、θ軸用入力側外歯歯車１５２を介して、フック付き外歯歯車１５３をＲ軸回りに回転させる。このようにして、フック１５３ｂを所望のＺ軸レバー４７ａが位置する位相に移動することができる。

微小駆動手段１６０は、スプラインシャフト１２１に対して、ノズルホルダ４７をＲ軸の径方向に相対的に微小移動させる。この微小駆動手段１６０は、シャフト１６１と、複数の微小移動アクチュエータ１６２とを備える。シャフト１６１の下端が、ノズルホルダ４７に一体的に連結される。このシャフト１６１は、スプラインシャフト１２１の中空部に挿入されている。複数の微小移動アクチュエータ１６２は、例えば、ピエゾ素子により形成されている。これらの微小移動アクチュエータ１６２は、シャフト１６１の外周面とスプラインシャフト１２１の内周面との間に挟まれて配置されている。具体的には、微小移動アクチュエータ１６２は、周方向に３箇所以上配置されている。このピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２は、印加電圧に応じて、Ｒ軸の径方向厚みを変化させるように作用する。つまり、ピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２への印加電圧を制御することで、電子部品装着ヘッド４５のヘッドフレーム１１０に対して、吸着ノズル４８をＲ軸の径方向に相対的に微小移動させることができる。この微小駆動手段１６０については、詳細は後述する。

インテリジェントカメラ１７０は、部品カメラ１７１（図５に示す）と、部品カメラ１７１からの撮像信号に基づいて画像処理を行う画像処理コンピュータ１７２（図５に示す）とを備える。つまり、インテリジェントカメラ１７０は、それ自体で、画像処理機能を有するカメラである。インテリジェントカメラ１７０は、ヘッドフレーム１１０に固定されている。例えば、インテリジェントカメラ１７０は、ヘッドフレーム１１０のうちフック付き外歯歯車１５３のフック１５３ｂの径方向外側に固定する。このインテリジェントカメラ１７０は、吸着ノズル４８による電子部品Ｑの吸着位置よりもキャリアテープ２５の反搬送方向に位置する撮像位置において、当該撮像位置に移動してきたキャリアテープ２５のキャビティ内の電子部品Ｑを撮像する。

（３．微小駆動手段の詳細構成）
次に、微小駆動手段１６０の詳細構成について、図３を参照して説明する。図３（ａ）（ｂ）に示すように、微小駆動手段１６０を構成する微小移動アクチュエータ１６２は、例えば、４個であり、シャフト１６１の外周面とスプラインシャフト１２１の内周面との間に挟まれて、かつ、周方向に等間隔に配置されている。例えば、４個の微小移動アクチュエータ１６２は、Ｘ軸方向に対向する２箇所と、Ｙ軸方向に対向する２箇所とのそれぞれに配置される。

そして、Ｘ軸方向に対向して配置されている一対のピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２のそれぞれに正電圧と負電圧を印加することで、スプラインシャフト１２１に対してシャフト１６１をＸ軸正方向に微小移動させることができる。また、Ｙ軸方向に対向して配置されている一対のピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２のそれぞれに正電圧と負電圧を印加することで、スプラインシャフト１２１に対してシャフト１６１をＹ軸正方向に微小移動させることができる。このように、４個のピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２への印加電圧を制御することで、スプラインシャフト１２１に対してシャフト１６１を任意の径方向に微小移動させることができる。結果として、ピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２は、当該微小移動アクチュエータ１６２への印加電圧を制御することで、電子部品装着ヘッド４５のヘッドフレーム１１０に対して、吸着ノズル４８をＲ軸の径方向に相対的に微小移動させることができる。

（４．キャリアテープの構成）
キャリアテープ２５の構成について図４を参照して説明する。キャリアテープ２５は、供給リール２３に巻回保持されており、電子部品Ｑを保持する。キャリアテープ２５は、テープ本体２１０と、トップテープ２２０と、電子部品Ｑとを備える。テープ本体２１０は、一定の厚みを有するテープ状に形成されており、一定のピッチ間隔にキャビティ２１０ａが形成されている。このキャビティ２１０ａは、上面側に開口部を有する。それぞれのキャビティ２１０ａには、１個の電子部品Ｑが収容されている。キャビティ２１０ａの大きさは、電子部品Ｑを容易に且つ確実に収容できるように、電子部品Ｑの大きさよりも大きく形成されている。

さらに、テープ本体２１０のうちキャビティ２１０ａよりも縁側には、一定のピッチ間隔で上下方向に貫通する穴２１０ｂが形成されている。この貫通穴２１０ｂは、テープ送り用サーボモータ４００（図５に示す）により回転駆動するスプロケット（図示せず）に嵌め込まれる。つまり、スプロケットが貫通穴２１０ｂに嵌め込まれた状態で、スプロケットが回転することで、キャリアテープ２５が搬送される。

トップテープ２２０は、テープ本体２１０の上面側、すなわちキャビティ２１０ａの開口部側に剥離可能に接着されている。つまり、トップテープ２２０は、キャビティ２１０ａの上面開口部を被覆している。このトップテープ２２０は、キャリアテープ２５が搬送方向への搬送に伴って、図示しない剥離部材により自動的にテープ本体２１０から剥離される。

（５．制御装置およびヘッドの機能ブロック構成）
次に、上述した電子部品装着機１の機械構成を制御する制御装置３００、および、電子部品装着ヘッド４５の機能ブロック構成について、図５を参照して説明する。制御装置３００は、ＣＰＵ３１１、ＲＯＭ３１２、ＲＡＭ３１３およびそれらを接続するバスを備えるコンピュータ３１０を主体として構成される。さらに、バスには、入出力インターフェース３２０が接続されており、入出力インターフェース３２０には、駆動回路３３０，３４０を介して、部品移載装置４０のＸ軸サーボモータ４４、Ｙ軸サーボモータ４２が接続されている。また、入出力インターフェース３２０には、駆動回路３５０〜３７０を介して、電子部品装着ヘッド４５のＺ軸サーボモータ１３１、Ｒ軸サーボモータ１４１およびθ軸サーボモータ１５１が接続されている。また、入出力インターフェース３２０には、駆動回路３８０を介して、テープ送り用サーボモータ４００が接続されている。さらに、入出力インターフェース３２０には、電子部品装着ヘッド４５に搭載されているインテリジェントカメラ１７０の部品カメラ１７１が接続されている。また、入出力インターフェース３２０には、データの入力を行うキーボードやその他の入力手段を備える入力装置５００が接続されている。つまり、制御装置３００は、入力装置５００から入力される各種入力情報に基づいて、ＣＰＵ３１１にて演算処理を行い、サーボモータや部品カメラなどの外部の接続機器を制御する。

ここで、制御装置３００のコンピュータ３１０は、吸着ノズル４８がキャリアテープ２５に収容されている電子部品Ｑを吸着する際に、キャリアテープ２５の搬送と吸着ノズル４８の移動とを同期させる。つまり、コンピュータ３１０は、吸着位置においてキャリアテープ２５の搬送方向と吸着ノズル４８の移動方向が同一であり、両速度が同一となるように、Ｒ軸サーボモータ１４１を駆動する駆動回路３６０とテープ送り用サーボモータ４００を駆動する駆動回路３８０を制御している。さらに、コンピュータ３１０は、Ｚ軸サーボモータ１３１およびθ軸サーボモータ１５１を駆動する駆動回路３５０，３７０に対して、Ｒ軸サーボモータ１４１を駆動する駆動回路３６０と同期するように制御する。さらに、コンピュータ３１０は、部品カメラ１７１に対する撮像処理についても、Ｚ軸サーボモータ１３１、Ｒ軸サーボモータ１４１およびθ軸サーボモータ１５１と同期するように制御する。なお、各駆動回路に対する制御タイミングについては後述する。

また、電子部品装着ヘッド４５は、図５に示すように、Ｚ軸サーボモータ１３１、Ｒ軸サーボモータ１４１、θ軸サーボモータ１５１、インテリジェントカメラ１７０、駆動回路１８０および微小移動アクチュエータ１６２を備える。ここで、Ｚ軸サーボモータ１３１、Ｒ軸サーボモータ１４１およびθ軸サーボモータ１５１は、図１および図２を参照して説明したとおりである。

インテリジェントカメラ１７０は、上述したように、部品カメラ１７１および画像処理コンピュータ１７２（画像処理手段）を備える。部品カメラ１７１は、所定の撮像位置に移動してきたキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑを撮像する。そして、画像処理コンピュータ１７２は、部品カメラ１７１により撮像された撮像画像を受け取り、当該撮像画像を処理して、キャビティ２１０ａ内における電子部品Ｑの位置を算出する。続けて、画像処理コンピュータ１７２は、算出したキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの位置に基づいて、微小移動アクチュエータ１６２により吸着ノズル４８を移動させる駆動回路１８０を制御するための制御信号を生成する。つまり、駆動回路１８０は、画像処理コンピュータ１７２から制御信号が出力されると、ピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２に電圧を印加して、微小移動アクチュエータ１６２を駆動する。そして、吸着ノズル４８が、キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの位置に応じて、確実に電子部品Ｑを吸着できる位置に微小移動する。

ここで、インテリジェントカメラ１７０、駆動回路１８０および微小移動アクチュエータ１６２が全て電子部品装着ヘッド４５内に配置されている。つまり、部品カメラ１７１による画像の撮像から微小移動アクチュエータ１６２の駆動までの信号伝送を、電子部品装着ヘッド４５内にて完結することができる。これにより、部品カメラ１７１から微小移動アクチュエータ１６２までの信号伝送距離を短くすることができ、部品カメラ１７１により撮像した後に微小移動アクチュエータ１６２により吸着ノズル４８を移動する前に要する時間をより短時間化することができる。

（６．キャリアテープと吸着ノズルとの相対位置関係）
上述したように、吸着ノズル４８によるキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの吸着の際には、キャリアテープ２５を搬送させながら行う。そこで、吸着ノズル４８によるキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの吸着付近における、キャリアテープ２５と吸着ノズル４８との相対的な位置関係について、図６を参照して説明する。図６は、キャリアテープ２５と吸着ノズル４８の移動をＺ軸方向から見た関係図である。

キャリアテープ２５は、キャリアテープ２５の長手方向に搬送される。そこで、図６において、キャリアテープ２５に収容される電子部品Ｑの中心の移動経路をＬ１とする。また、吸着ノズル４８は、リボルバヘッドとしてのノズルホルダ４７により支持されている。従って、吸着ノズル４８は、Ｒ軸を中心とした円弧状に移動する。そこで、図６において、吸着ノズル４８の中心の移動経路をＬ２とする。

そして、吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着する位置（以下、「吸着位置」と称する）は、移動経路Ｌ１とＬ２とが接する位置Ｐ３となる。また、吸着位置Ｐ３よりも、キャリアテープ２５の反搬送方向の位置にて、キャリアテープ２５のトップテープ２２０が剥離される。このトップテープ２２０の剥離位置をＰ１とする。また、部品カメラ１７１による電子部品Ｑの撮像位置Ｐ２は、剥離位置Ｐ１と吸着位置Ｐ３との間となる。つまり、撮像位置Ｐ２は、吸着位置Ｐ３よりもキャリアテープ２５の反搬送方向に位置し、かつ、トップテープ２２０の剥離位置よりキャリアテープ２５の搬送方向に位置する。

つまり、電子部品Ｑを基準として見た場合には、トップテープ２２０が剥離された後に、部品カメラ１７１によりキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑが撮像され、その後に吸着ノズル４８により当該電子部品Ｑが吸着される。

（７．制御装置およびヘッドの制御動作）
次に、制御装置３００および電子部品装着ヘッド４５の制御動作について、図７および図８を参照して説明する。図７における各図（ａ）〜（ｅ）は、図８における（ａ）〜（ｅ）と同じ時間を意味する。ここで、図８において、「テープ送り速度」は、キャリアテープ２５の搬送速度を示し、「ヘッド（Ｒ）速度」は、Ｒ軸サーボモータ１４１の回転速度（ノズルホルダ４７の回転速度に相当）を示し、「ヘッド（Ｚ）位置」は、電子部品装着ヘッド４５のＺ軸サーボモータ１３１の回転角（ノズルホルダ４７のＺ軸位置に相当）を示し、「カメラ撮像信号」は、部品カメラ１７１による撮像および撮像画像の出力処理を行うための信号を示し、「微小駆動信号」は、微小移動アクチュエータ１６２の微小駆動信号を示し、「フック（θ）位置」は、θ軸サーボモータ１５１の回転角（フック１５３ｂの位置に相当）を示す。

まず、図８の「テープ送り速度」欄および「ヘッド（Ｒ）速度」欄に示すように、停止している初期状態（時間０）から、テープ送り用サーボモータ４００の回転およびＲ軸サーボモータ１４１の回転を開始する。ここで、両サーボモータ４００，１４１は、吸着ノズル４８の周方向移動速度とキャリアテープ２５の搬送速度が設定された速度に到達するまで加速する。ここで、キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑは、キャリアテープ２５の搬送の加減速によって、キャビティ２１０ａ内において移動するおそれがある。そして、吸着ノズル４８の周方向移動速度とキャリアテープ２５の搬送速度が設定された速度に到達した後は、両サーボモータ４００，１４１の回転速度は等速とする。

続いて、吸着ノズル４８の周方向移動速度とキャリアテープ２５の搬送速度が設定された速度に到達して等速となると、図７（ａ）および図８の「ヘッド（Ｚ）位置」欄に示すように、ノズルホルダ４７がＲ軸回りに回転しながらＺ軸下方向へ移動する。この位置（剥離位置Ｐ１）にて、トップテープ２２０がテープ本体２１０から剥離される。ここで、トップテープ２２０の剥離動作によって、キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑは、キャビティ２１０ａ内において移動するおそれがある。

続いて、さらにノズルホルダ４７がＲ軸回りに等速回転しながらＺ軸下方向へ移動し、かつ、キャリアテープ２５を等速で搬送しながら、キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑが撮像位置Ｐ２に到達すると、図７（ｂ）および図８の「カメラ撮像信号」欄に示すように、制御装置３００のコンピュータ３１０が部品カメラ１７１に対する撮像信号を出力する。そうすると、部品供給装置２０の本体フレーム２２に固定された光源装置２６にライト点灯指令が出力される。同時に、部品カメラ１７１が撮像を開始する。撮像画像は、部品カメラ１７１から画像処理コンピュータ１７２へ出力される。つまり、部品カメラ１７１は、トップテープ２２０が剥離された後に、キャリアテープ２５を等速で搬送している最中に、キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑを撮像する。

さらに、図８の「フック（θ）位置」欄に示すように、図７（ｂ）の状態を基点として、θ軸サーボモータ１５１の駆動を開始して、フック１５３ｂの回転速度が、ノズルホルダ４７の回転速度に一致する状態にさせる。フック１５３ｂの回転速度がノズルホルダ４７の回転速度に到達すると、フック１５３ｂが当該電子部品Ｑを吸着させる吸着ノズル４８に対応するＺ軸レバー４７ａに当接する。そうすると、Ｚ軸レバー４７ａはフック１５３ｂによりＺ軸下側への移動が規制される。その結果、Ｚ軸レバー４７ａは、ノズルホルダ４７に対して相対的にＺ軸上側へ移動する。従って、Ｚ軸レバー４７ａの動作に伴って、対応する吸着ノズル４８がノズルホルダ４７に対してＺ軸下側へ移動する。

続いて、さらにノズルホルダ４７がＲ軸回りに等速回転しながらＺ軸下方向へ移動し、かつ、キャリアテープ２５を等速で搬送する。そうすると、図７（ｃ）および図８の「微小駆動信号」欄に示すように、駆動回路１８０がインテリジェントカメラ１７０の画像処理コンピュータ１７２により生成された制御信号に基づいて、４個のピエゾ素子としての微小移動アクチュエータ１６２に電圧を印加する。その結果、ノズルホルダ４７全体が、Ｒ軸の径方向に微小移動する。微小移動する方向および量は、撮像されたキャビティ２１０ａ内における電子部品Ｑの位置に基づいて決定される。例えば、微小移動する方向および量は、キャビティ２１０ａの中心位置と当該電子部品Ｑの中心位置とのずれ方向およびずれ量に一致させる。

続いて、さらにノズルホルダ４７がＲ軸回りに等速回転しながらＺ軸下方向へ移動し、かつ、キャリアテープ２５を等速で搬送する。キャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑが吸着位置Ｐ３に到達すると、図７（ｄ）および図８に示すように、電子部品Ｑを吸着ノズル４８により吸着させる。このとき、吸着ノズル４８の中心位置と電子部品Ｑの中心位置とは一致しているため、吸着ノズル４８による異常吸着や吸着ミスを回避できる。

吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着した後には、図７（ｅ）および図８の「ヘッド（Ｚ）位置」欄に示すように、ノズルホルダ４７はＲ軸回りに等速回転しながらＺ軸上方向へ移動する。このとき、キャリアテープ２５は、等速で搬送し続けている。さらに後、図８の「フック（θ）位置」欄に示すように、フック１５３ｂがＺ軸レバー４７ａから離間すると、フック１５３ｂは逆方向に回転し始める。そして、次の吸着ノズル４８に対応するＺ軸レバー４７ａに引っかける位置まで移動する。

そして、上記と同様の動作により、次のキャビティ２１０ａに収容されている電子部品Ｑを次の吸着ノズル４８により吸着させる。この動作を、ノズルホルダ４７に支持されている吸着ノズル４８の数に対応する回数分行う。全ての吸着ノズル４８が電子部品Ｑを吸着した後には、キャリアテープ２５の搬送を停止すると共に、Ｘ軸サーボモータ４４およびＹ軸サーボモータ４２を駆動することで、プリント基板に当該電子部品Ｑを実装する。

上述したように、キャリアテープ２５を搬送しながら吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着する。つまり、吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着する直前に、キャリアテープ２５を搬送開始および停止するという動作を行わない。そのため、吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着するまでの一定期間において、キャリアテープ２５の搬送開始および停止の瞬間における電子部品Ｑのキャビティ２１０ａ内の移動を抑制することができる。さらに、キャリアテープ２５を搬送しながら吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着することにより、高速化を図ることもできる。

また、吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着するまでの一定期間において、キャリアテープ２５の搬送速度を等速としている。キャリアテープ２５の搬送が加減速するときに、電子部品Ｑがキャビティ２１０ａ内で移動することがある。当該一定期間、キャリアテープ２５の搬送速度を等速とすることで、キャリアテープ２５の加減速による電子部品Ｑの移動を確実に防止できる。つまり、電子部品Ｑが撮像位置Ｐ２から吸着位置Ｐ３まで移動する際に、電子部品Ｑがキャビティ２１０ａ内で移動することを防止できる。

さらに、部品カメラ１７１により撮像したキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑの位置に基づいて吸着ノズル４８を移動させている。ただし、キャリアテープ２５を搬送しながら吸着ノズル４８により電子部品Ｑを吸着するため、部品カメラ１７１による撮像位置Ｐ２は、吸着ノズル４８による吸着位置Ｐ３よりもキャリアテープ２５の反搬送方向に位置するようにしている。さらに、部品カメラ１７１による撮像位置Ｐ２は、トップテープ２２０の剥離位置Ｐ１よりもキャリアテープ２５の搬送方向に位置する。そのため、部品カメラ１７１による撮像位置Ｐ２においては、トップテープ２２０の剥離の際に電子部品Ｑがキャビティ２１０ａ内で移動した後の状態となる。従って、トップテープ２２０の剥離後に部品カメラ１７１によりキャビティ２１０ａ内の電子部品Ｑを撮像し、当該キャビティ２１０ａが撮像位置Ｐ２から吸着位置Ｐ３へ移動する間に、部品カメラ１７１により撮像した電子部品Ｑの位置に応じて吸着ノズル４８を移動させることで、吸着ノズル４８により電子部品Ｑを確実に吸着できるようになる。

特に、微小移動アクチュエータ１６２を用いて、ノズルホルダ４７を微小移動させている。ここで、部品カメラ１７１により電子部品Ｑの位置を撮像した後に当該電子部品Ｑの位置に応じて吸着ノズル４８を移動するためには、吸着ノズル４８を高速で移動する必要がある。微小移動アクチュエータ１６２を用いることで、電子部品装着ヘッド４５のヘッドフレーム１１０に対して吸着ノズル４８を微小移動させることができる。ここで、吸着ノズル４８および電子部品装着ヘッド４５を含む移動体全体に比べて、吸着ノズル４８は軽量であり且つ小型である。従って、吸着ノズル４８の位置調整は、電子部品装着ヘッド４５を移動させるのではなく、電子部品装着ヘッド４５に対して吸着ノズル４８を微小移動させることにより行うため、高速化を実現できる。つまり、吸着ノズル４８の高速化を実現できることにより、部品カメラ１７１により撮像した電子部品Ｑの位置に応じて吸着ノズル４８を確実に移動させることができる。

さらに、インテリジェントカメラ１７０を採用して、電子部品装着ヘッド４５内にて、部品カメラ１７１から微小移動アクチュエータ１６２までの信号伝送を完結している。従って、部品カメラ１７１から微小移動アクチュエータ１６２までの信号伝送距離を短くすることができ、部品カメラ１７１により撮像した後に微小移動アクチュエータ１６２により吸着ノズル４８を移動するまでに要する時間のより短時間化を図ることができる。

さらに、インテリジェントカメラ１７０を電子部品装着ヘッド４５に固定することで、部品カメラ１７１と吸着位置Ｐ３に位置する吸着ノズル４８との相対的な位置を固定することができる。これにより、撮像位置Ｐ２と吸着位置Ｐ３とを相対的に固定することができる。その結果、吸着位置Ｐ３において電子部品Ｑがどの位置にあるかをより高精度に把握できる。

特に、ノズルホルダ４７としてリボルバヘッドを適用することで、複数の吸着ノズル４８を順次移動させながら電子部品Ｑを吸着する間に、１個の部品カメラ１７１で、撮像位置Ｐ２の電子部品Ｑを撮像できる。つまり、複数の吸着ノズル４８に対して、１個の部品カメラ１７１で、撮像位置Ｐ２の電子部品Ｑを撮像できる。

また、微小移動アクチュエータ１６２は、ノズルホルダ４７に対して１組設けている。つまり、１組の微小移動アクチュエータ１６２を駆動することで、ノズルホルダ４７に支持されている全ての吸着ノズル４８が電子部品装着ヘッド４５のヘッドフレーム１１０に対して微小移動する。これにより、少ない微小移動アクチュエータ１６２により多くの吸着ノズル４８を微小移動させることができるため、微小移動アクチュエータ１６２の数を低減でき、低コスト化を図ることができる。

＜第二実施形態＞
上記実施形態においては、微小移動アクチュエータ１６２をノズルホルダ４７に一体的に連結されたシャフト１６１と、スプラインシャフト１２１との間に設けた。本実施形態においては、図９に示すように、ノズルホルダ４７の内部において、ノズルホルダ４７とそれぞれの吸着ノズル４８との間に微小移動アクチュエータ１６２をそれぞれ配置するようにする。つまり、吸着ノズル４８の数と同数組の微小移動アクチュエータ１６２が必要となる。微小移動アクチュエータ１６２の詳細な構成は、上記実施形態と同一である。

このようにすることで、微小移動アクチュエータ１６２により移動させる対象物は、吸着ノズル４８のみとなる。つまり、微小移動アクチュエータ１６２により微小移動させる対象物が小さいため、より高速化が可能となる。

１：電子部品装着機、 ２０：部品供給装置、 ２５：キャリアテープ
３０：基板搬送装置、 ４０：部品移載装置
４５：電子部品装着ヘッド、 ４７：ノズルホルダ、 ４８：吸着ノズル
１１０：ヘッドフレーム、 １６２：微小移動アクチュエータ
１７０：インテリジェントカメラ、 １７１：部品カメラ
１７２：画像処理コンピュータ
２１０ａ：キャビティ、 ２２０：トップテープ
Ｐ１：剥離位置、 Ｐ２：撮像位置、 Ｐ３：吸着位置、 Ｑ：電子部品

Claims (8)

1. 電子部品が収容されたキャビティを所定間隔毎に形成すると共に、前記キャビティの上面を被覆するためのトップテープを剥離可能に接着して形成されるキャリアテープと、
   前記トップテープを剥離する所定の剥離位置より前記キャリアテープの搬送方向に位置する所定の吸着位置において、前記キャリアテープの前記キャビティに収容されている前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、
   前記吸着ノズルを支持すると共に、前記キャリアテープの搬送に同期して移動するヘッドと、
   前記吸着位置より前記キャリアテープの反搬送方向に位置し、かつ、前記剥離位置より前記キャリアテープの搬送方向に位置する所定の撮像位置において、当該撮像位置に移動してきた前記キャビティ内の前記電子部品を撮像するカメラと、
   前記キャリアテープの搬送と前記ヘッドの移動を同期させると共に、前記カメラにより撮像した前記キャビティ内の前記電子部品の位置に基づいて前記吸着ノズルを移動させながら、前記吸着ノズルにより前記吸着位置にて前記電子部品を吸着させる制御手段と、
   を備える電子部品装着機。
2. 請求項１において、
   前記電子部品装着機は、前記ヘッドに対して前記吸着ノズルを微小移動させる微小移動アクチュエータをさらに備え、
   前記制御手段は、前記微小移動アクチュエータを駆動することにより、前記カメラにより撮像した前記キャビティ内の前記電子部品の位置に基づいて前記吸着ノズルを微小移動させる電子部品装着機。
3. 請求項２において、
   前記ヘッドは、前記カメラにより撮像した画像を処理し、前記微小移動アクチュエータにより吸着ノズルを微小移動させるための制御信号を生成する画像処理手段を備え、
   前記微小移動アクチュエータは、前記画像処理手段から取得する前記制御信号に基づいて前記吸着ノズルを微小移動させる電子部品装着機。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、
   前記制御手段は、前記キャリアテープの搬送速度を等速としながら、前記吸着ノズルにより前記吸着位置にて前記電子部品を吸着させる電子部品装着機。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記カメラは、前記ヘッドに固定される電子部品装着機。
6. 請求項２または３において、
   前記ヘッドは、複数の前記吸着ノズルを支持し、
   前記微小移動アクチュエータは、複数であり、
   それぞれの前記微小移動アクチュエータは、それぞれの前記吸着ノズルを前記ヘッドに対してそれぞれ微小移動させる電子部品装着機。
7. 請求項２または３において、
   前記ヘッドは、複数の前記吸着ノズルを支持し、
   前記微小移動アクチュエータは、複数の前記吸着ノズルを前記ヘッドに対して同時に一体的に微小移動させる電子部品装着機。
8. 請求項１〜７の何れか一項において、
   前記ヘッドは、ヘッドフレームに所定軸回りに回転可能に支持され、前記所定軸を中心とした周方向に複数の前記吸着ノズルを支持するリボルバヘッドである電子部品装着機。
   

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