JP2017157762A

JP2017157762A - ロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システム

Info

Publication number: JP2017157762A
Application number: JP2016041648A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　秀俊; Hidetoshi Ito; 秀俊伊藤; 淳飯阪; Atsushi Iizaka
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】ＸＹ両方向の部品吸着位置の補正を短時間で行うことができて、生産性を向上できるロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システムを提供する。【解決手段】吸着する部品の理想吸着点を通ってテープフィーダ２３のテープ送り方向（Ｙ方向）に延びる直線Ａと該部品を吸着する吸着ノズル２６の吸着点の旋回軌跡Ｂとの交点Ｃを補正後の部品吸着位置に設定する。そして、テープフィーダ２３のテープ送り方向であるＹ方向の部品吸着位置の補正は、該テープフィーダ２３のテープ送り動作により該部品を補正後の部品吸着位置へ送ることで行い、前記テープ送り方向と直角な方向であるＸ方向の部品吸着位置の補正は、ヘッド回転機構３１によるロータリーヘッド２４の回転動作により該吸着ノズル２６を前記補正後の部品吸着位置へ旋回させることで行う。【選択図】図３

Description

本発明は、テープフィーダにより供給される部品を吸着ノズルで吸着する位置を補正する機能を搭載したロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システムに関する発明である。

部品実装機は、テープフィーダにより供給される部品を吸着ノズルで吸着する際に、その部品吸着位置がずれていると、部品吸着ミス等が発生しやすくなるため、吸着ノズルの位置を次に吸着する部品の位置に合わせて補正する必要がある。そこで、従来は、吸着ノズルを保持する実装ヘッドをＸＹ方向（左右前後方向）に移動させて吸着ノズルの位置を次に吸着する部品の位置（目標とする部品吸着位置）に合わせて補正するようにしている。

また、ロータリーヘッド型部品実装機においては、特許文献１（特開平９−２７０５９５号公報）に記載されているように、次に吸着する部品を部品認識カメラで撮像して画像処理により該部品の位置を認識し、該部品の位置に応じて、吸着ノズルを保持するロータリーヘッドを僅かに回転させて吸着ノズルの位置を補正するようにしたものがある。

特開平９−２７０５９５号公報

前者のように、実装ヘッド全体をＸＹ方向に移動させて吸着ノズルの位置を補正する構成では、実装ヘッドの支持構造の剛性不足により短時間で位置補正を行うことが困難であり、部品吸着動作のサイクルタイムが長くなって生産性が低下する欠点があった。

一方、特許文献１では、ロータリーヘッドを回転させて吸着ノズルの位置を補正するため、ロータリーヘッド全体をＸＹ方向に移動させて位置補正する構成と比較すれば、位置補正時にロータリーヘッドの支持構造に作用する慣性力が小さくなって、ロータリーヘッドの支持構造の剛性不足による悪影響が少なくなり、短時間で位置補正を行うことが可能であるが、ロータリーヘッドの回転により吸着ノズルの位置がＸ方向（テープフィーダのテープ送り方向と直角な方向）のみならず、Ｙ方向（テープ送り方向）にも位置ずれてしまう。特許文献１では、部品のＸ方向の位置ずれに応じてロータリーヘッドの回転により吸着ノズルの位置をＸ方向に補正するようにしているため、ロータリーヘッドの回転により生じたＹ方向の位置ずれが許容範囲を越える場合は、ロータリーヘッドをＹ方向に移動させて吸着ノズルの位置をＹ方向に補正する必要があり、この場合も、ロータリーヘッドの支持構造の剛性不足により短時間で位置補正を行うことが困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＸＹ両方向の部品吸着位置の補正を短時間で行うことができて、生産性を向上できるロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、部品供給テープの送り動作により該部品供給テープに収容された部品を部品吸着位置へ送るテープフィーダと、円周方向に所定間隔で複数の吸着ノズルを保持するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドを回転させることで前記複数の吸着ノズルを該ロータリーヘッドの回転方向に旋回させるヘッド回転機構と、前記部品吸着位置の上方に位置する吸着ノズルを下降させて該吸着ノズルに部品を吸着させるＺ軸駆動機構と、部品吸着動作を行う部品吸着ステーションと部品実装動作を行う部品実装ステーションとの間を前記ロータリーヘッドをＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構とを備えたロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システムにおいて、前記部品吸着位置を補正する場合に、次に吸着する部品の理想吸着点を通って前記テープフィーダのテープ送り方向に延びる直線と該部品を吸着する吸着ノズルの吸着点の旋回軌跡との交点を補正後の部品吸着位置に設定すると共に、前記テープフィーダのテープ送り方向であるＹ方向の部品吸着位置の補正は、該テープフィーダのテープ送り動作により該部品を前記補正後の部品吸着位置へ送ることで行い、前記テープ送り方向と直角な方向であるＸ方向の部品吸着位置の補正は、前記ヘッド回転機構による前記ロータリーヘッドの回転動作により該吸着ノズルを前記補正後の部品吸着位置へ旋回させることで行うことを特徴とするものである。ここで、部品の理想吸着点とは、一般に部品の中心又は重心であり、吸着ノズルで部品を安定して吸着できる吸着点である。

本発明では、Ｙ方向の部品吸着位置の補正をテープフィーダのテープ送り動作により行い、Ｘ方向の部品吸着位置の補正をロータリーヘッドの回転動作により行うようにしているため、部品吸着位置の補正時にロータリーヘッドをＸＹ方向に移動させる必要がなくなり、ロータリーヘッドの支持構造の剛性を高めなくても、ＸＹ両方向の部品吸着位置の補正を短時間で行うことができて、生産性を向上できる。

本発明は、予め前記複数の吸着ノズルの位置が計測されてその位置データが記憶手段に記憶され、前記記憶手段に記憶された位置データの中から次に部品吸着位置へ旋回させる吸着ノズルの位置データを検索して、該吸着ノズルの位置と前記ロータリーヘッドの回転中心の位置と次に吸着する部品の理想吸着点の位置とに基づいて前記補正後の部品吸着位置を演算すると共に、前記補正後の部品吸着位置へ移動させるのに必要な前記テープフィーダのテープ送り量と前記ロータリーヘッドの回転角度を演算するようにすると良い。このようにすれば、吸着ノズルの位置とロータリーヘッドの回転中心の位置と次に吸着する部品の理想吸着点の位置との間の幾何学的な位置関係により、補正後の部品吸着位置とテープフィーダのテープ送り量及びロータリーヘッドの回転角度を簡単且つ正確に演算することができる。

図１は本発明の実施例１におけるロータリーヘッド型部品実装機の側面図である。図２は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。図３（ａ）は実施例１の位置ずれ補正前の部品供給テープの部品と吸着ノズルとの位置関係を示す平面図、同図（ｂ）は位置ずれ補正後の部品供給テープの部品と吸着ノズルとの位置関係を示す平面図である。図４（ａ）は実施例２の左側の部品吸着位置Ｃ１の補正時の部品供給テープの部品と吸着ノズルとの位置関係を示す平面図、同図（ｂ）は右側の部品吸着位置Ｃ２の補正時の部品供給テープの部品と吸着ノズルとの位置関係を示す平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
実施例1

本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてロータリーヘッド型の部品実装機１０の構成を説明する。

ロータリーヘッド型の部品実装機１０のベース台１１上には、回路基板１２を搬送するコンベア１３が設けられている（以下、このコンベア１３による回路基板１２の搬送方向をＸ方向とする）。このコンベア１３を構成する２本のコンベアレール１３ａ，１３ｂとコンベアベルト１４ａ，１４ｂを支持する支持部材１５ａ，１５ｂのうち、一方の支持部材１５ａを、一定位置に固定し、その反対側の支持部材１５ｂのＹ方向位置（Ｘ方向と直角な方向の位置）を送りねじ機構（図示せず）等によってガイドレール１６に沿って調整することで、コンベア１３の幅（コンベアレール１３ａ，１３ｂの間隔）を回路基板１２の幅に合わせて調整できるようになっている。

また、ベース台１１上のコンベア１３の側方には、デバイスパレット２２（フィーダセット台）が着脱可能に取り付けられ、このデバイスパレット２２上に、複数のテープフィーダ２３がＹ方向に着脱可能にセットされている。各テープフィーダ２３には、多数の部品を等ピッチで一列に収容した部品供給テープが巻回されたリール２０がセットされ、該リール２０からＹ方向に引き出された部品供給テープの側縁に沿って形成されたスプロケット穴がスプロケット（図示せず）の歯に噛み合わされ、該スプロケットの回転によりＹ方向にテープ送り動作することで、該部品供給テープの部品を部品吸着位置（吸着ノズル２６で部品を吸着する位置）へピッチ送りするように構成されている。各テープフィーダ２３は、スプロケットを回転駆動するモータ２７の回転角度を制御部２８によって制御することで、部品供給テープの送り量（スプロケットの回転角度）を微調整できるように構成されている。

この部品実装機１０には、部品吸着動作を行う部品吸着ステーションと部品実装動作を行う部品実装ステーションとの間をロータリーヘッド２４をＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構２５が設けられている。ロータリーヘッド２４には、テープフィーダ２３により部品吸着位置に送られた部品を吸着する複数の吸着ノズル２６が円周方向に所定間隔（等ピッチ）で保持されている。ロータリーヘッド２４には、該ロータリーヘッド２４をその軸心線（Ｒ軸）の回りを回転（自転）させて複数の吸着ノズル２６を該ロータリーヘッド２４の円周方向に旋回させるヘッド回転機構３１と、吸着ノズル２６の旋回軌道の所定の停止位置（部品吸着位置の上方）で該吸着ノズル２６を下降させて該吸着ノズル２６に部品を吸着させるＺ軸駆動機構３２と、吸着ノズル２６をその軸心線の回りを回転（自転）させて該吸着ノズル２６に吸着した部品の向きを修正するノズル回転機構３３とが設けられている。

また、部品実装機１０には、ロータリーヘッド２４と一体的に移動して回路基板１２の基準位置マークをその上方から撮像するマークカメラ３５（マーク撮像用のカメラ）と、吸着ノズル２６に吸着した部品をその下方から撮像するパーツカメラ３６（部品撮像用のカメラ）とが設けられている。

部品実装機１０の制御装置４１には、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置４２と、各種のプログラムやデータ等を記憶するハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置４３（記憶手段）と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置４４等が接続されている。

部品実装機１０の稼働中は、ヘッド移動機構２５によりロータリーヘッド２４を部品吸着ステーションへ移動させて部品吸着動作を行った後、該ロータリーヘッド２４を部品吸着ステーションへ移動させて部品実装動作を行うという動作を繰り返す。部品吸着ステーションでは、テープフィーダ２３の部品供給テープの送り動作により該部品供給テープに収容された部品を部品吸着位置へ送り、該部品吸着位置の上方に位置する吸着ノズル２６を下降させて該吸着ノズル２６に部品を吸着させた後、該吸着ノズル２６を元の高さ位置へ上昇させるという動作を繰り返して、ロータリーヘッド２４に保持された複数の吸着ノズル２６に部品を順番に吸着させる。

部品吸着動作時に部品吸着位置がずれていると、部品吸着ミス等が発生しやすくなるため、部品実装機１０の制御装置４１は、部品吸着動作を行う吸着ノズル２６毎に、ロータリーヘッド２４の回転動作とテープフィーダ２３のテープ送り動作を制御して部品吸着位置を次のようにして補正する。

事前準備として、予め、ロータリーヘッド２４に保持された複数の吸着ノズル２６の位置を画像認識技術等により計測して、各吸着ノズル２６の位置の計測データを記憶装置４３に記憶しておく。その上で、まず、図３に示すように、次に吸着する部品（部品供給テープの先頭の部品）の理想吸着点（安定吸着点）を通ってテープフィーダ２３のテープ送り方向であるＹ方向に延びる直線Ａと該部品を吸着する吸着ノズル２６の吸着点の旋回軌跡Ｂとの交点Ｃを補正後の部品吸着位置に設定する。ここで、部品の理想吸着点（安定吸着点）とは、一般に部品の中心又は重心であり、吸着ノズル２６で部品を安定して吸着できる吸着点である。

部品吸着位置の具体的な補正方法は、制御装置４１が記憶装置４３に記憶された複数の吸着ノズル２６の位置の計測データの中から次に部品吸着位置へ旋回させる吸着ノズル２６の位置の計測データを検索して、該吸着ノズル２６の位置とロータリーヘッド２４の回転中心の位置と次に吸着する部品の理想吸着点の位置とに基づいて補正後の部品吸着位置を演算する。つまり、吸着ノズル２６の位置とロータリーヘッド２４の回転中心の位置が既知であれば、吸着ノズル２６の吸着点の旋回軌跡Ｂを特定でき、次に吸着する部品の理想吸着点の位置が既知であれば、該部品の理想吸着点からＹ方向に延びる直線Ａを特定できるため、両者の交点Ｃである補正後の部品吸着位置を簡単に演算することができる。尚、ロータリーヘッド２４の回転中心と部品の理想吸着点の位置情報は、予め記憶装置４３に記憶しておけば良い。

この後、制御装置４１は、次に吸着する部品の現在位置と補正後の部品吸着位置Ｃとから補正後の部品吸着位置Ｃへ移動させるのに必要なテープフィーダ２３のテープ送り量を演算すると共に、該部品を吸着する吸着ノズル２６の旋回角度（ロータリーヘッド２４の回転角度）を演算する。テープフィーダ２３のテープ送り方向であるＹ方向の部品吸着位置の補正を、該テープフィーダ２３のテープ送り動作により、次に吸着する部品（部品供給テープの先頭の部品）を補正後の部品吸着位置ＣへＹ方向に送ることで行い、テープ送り方向と直角な方向であるＸ方向の部品吸着位置の補正を、ヘッド回転機構３１によるロータリーヘッド２４の回転動作により、該部品を吸着する吸着ノズル２６を補正後の部品吸着位置Ｃへ旋回させることで行う。

以上のようにして部品吸着位置の補正を完了した後、補正後の部品吸着位置Ｃの上方に位置する吸着ノズル２６を下降させて該吸着ノズル２６に部品を吸着させた後、該吸着ノズル２６を元の高さ位置へ上昇させる。これにより、１本の吸着ノズル２６の部品吸着動作が完了し、以後、残りの全ての吸着ノズル２６について、順番に１本ずつ、部品吸着位置の補正と部品吸着動作を行って、ロータリーヘッド２４に保持された全ての吸着ノズル２６に部品を順番に吸着させる。

以上説明した本実施例によれば、Ｙ方向の部品吸着位置の補正をテープフィーダ２３のテープ送り動作により行い、Ｘ方向の部品吸着位置の補正をロータリーヘッド２４の回転動作により行うようにしているため、部品吸着位置の補正時にロータリーヘッド２４をヘッド移動機構２５によりＸＹ方向に移動させる必要がなくなり、ロータリーヘッド２４の支持構造の剛性を高めなくても、ＸＹ両方向の部品吸着位置の補正を短時間で行うことができて、生産性を向上できる。
実施例２

上記実施例１では、ロータリーヘッド２４で部品を吸着する位置は１箇所のみとしたが、図４に示す本発明の実施例２では、ロータリーヘッド２４の２箇所に２つのＺ軸駆動機構３２を設け、ロータリーヘッド２４の２箇所でそれぞれ吸着ノズル２６を下降させて該吸着ノズル２６に部品を吸着できるようにしている。部品実装機１０にセットした複数のテープフィーダ２３のうちの２つのテープフィーダ２３の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の上方に２本の吸着ノズル２６を位置させるように部品吸着ステーションの所定位置でロータリーヘッド２４をＸＹ方向への移動を停止させ、上記実施例１と同様の方法で、一方のテープフィーダ２３について部品吸着位置Ｃ１の補正を行って部品吸着動作を行った後、他方のテープフィーダ２３について部品吸着位置Ｃ２の補正を行って部品吸着動作を行うという一連の動作を繰り返して、ロータリーヘッド２４に保持された全ての吸着ノズル２６に順番に部品を吸着させる。補正後の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の演算方法は、上記実施例１と同じであり、次に吸着する部品（部品供給テープの先頭の部品）の理想吸着点を通ってテープフィーダ２３のテープ送り方向であるＹ方向に延びる直線Ａ１，Ａ２と該部品を吸着する吸着ノズル２６の吸着点の旋回軌跡Ｂとの交点Ｃ１，Ｃ２を補正後の部品吸着位置に設定する。

図４の構成例では、ロータリーヘッド２４に合計１６本の吸着ノズル２６（Ｎ１〜Ｎ１６）が円周方向に２２．５°ピッチで配列されて保持され、２つのテープフィーダ２３の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の間に３本の吸着ノズル２６が位置するように構成されている。つまり、部品を吸着する２つのテープフィーダ２３の間隔がロータリーヘッド２４の４角度ピッチ（２２．５°×４＝９０°）の間隔に設定されている。

１６本の吸着ノズル２６（Ｎ１〜Ｎ１６）に部品を吸着させる順序は、最初に２つのテープフィーダ２３の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の上方に位置する２本の吸着ノズル２６（Ｎ１とＮ１３）の位置を順番に補正してそれぞれ部品を吸着した後、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ２とＮ１４）を順番に補正後の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の上方に位置させて、当該２本の吸着ノズル２６（Ｎ２とＮ１４）にそれぞれ部品を吸着する。以後、同様に、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ３とＮ１５）に部品を吸着した後、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ４とＮ１６）にそれぞれ部品を吸着する。

この後、ロータリーヘッド２４を５角度ピッチ（２２．５°×５＝１１２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、２本の吸着ノズル２６（Ｎ９とＮ５）にそれぞれ部品を吸着した後、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ１０とＮ６）を順番に補正後の部品吸着位置Ｃ１，Ｃ２の上方に位置させて、当該２本の吸着ノズル２６（Ｎ１０とＮ６）にそれぞれ部品を吸着する。以後、同様に、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ１１とＮ７）に部品を吸着した後、ロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させて、次の２本の吸着ノズル２６（Ｎ１２とＮ８）にそれぞれ部品を吸着する。これにより、ロータリーヘッド２４に保持した合計１６本の吸着ノズル２６（Ｎ１〜Ｎ１６）の部品吸着動作が完了する。その他の構成は、前記実施例１と同じである。

以上説明した本実施例２では、ロータリーヘッド２４の２箇所に２つのＺ軸駆動機構３２を設けているため、ヘッド回転機構３１によりロータリーヘッド２４を１角度ピッチ（２２．５°）±位置ずれ補正量だけ回転させることで、２個分の部品の吸着が可能になり、生産性を向上できる。

尚、本発明は、ロータリーヘッド２４の３箇所以上にそれぞれＺ軸駆動機構３２を設けて、ロータリーヘッド２４の３箇所以上で吸着ノズル２６を下降させて部品吸着動作させるように構成しても良い。

その他、本発明は、上記各実施例１，２の構成に限定されず、部品実装機１０の構成を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
符号の説明

１０…ロータリーヘッド型部品実装機、１２…回路基板、１３…コンベア、２３…テープフィーダ、２４…ロータリーヘッド、２５…ヘッド移動機構、２６…吸着ノズル、３１…ヘッド回転機構、３２…Ｚ軸駆動機構、３３…ノズル回転機構、４１…制御装置、４３…記憶装置（記憶手段）

Claims

部品供給テープの送り動作により該部品供給テープに収容された部品を部品吸着位置へ送るテープフィーダと、
円周方向に所定間隔で複数の吸着ノズルを保持するロータリーヘッドと、
前記ロータリーヘッドを回転させることで前記複数の吸着ノズルを該ロータリーヘッドの回転方向に旋回させるヘッド回転機構と、
前記部品吸着位置の上方に位置する吸着ノズルを下降させて該吸着ノズルに部品を吸着させるＺ軸駆動機構と、
部品吸着動作を行う部品吸着ステーションと部品実装動作を行う部品実装ステーションとの間を前記ロータリーヘッドをＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構とを備えたロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システムにおいて、
前記部品吸着位置を補正する場合に、次に吸着する部品の理想吸着点を通って前記テープフィーダのテープ送り方向に延びる直線と該部品を吸着する吸着ノズルの吸着点の旋回軌跡との交点を補正後の部品吸着位置に設定すると共に、前記テープフィーダのテープ送り方向であるＹ方向の部品吸着位置の補正は、該テープフィーダのテープ送り動作により該部品を前記補正後の部品吸着位置へ送ることで行い、前記テープ送り方向と直角な方向であるＸ方向の部品吸着位置の補正は、前記ヘッド回転機構による前記ロータリーヘッドの回転動作により該吸着ノズルを前記補正後の部品吸着位置へ旋回させることで行うことを特徴とするロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システム。
予め前記複数の吸着ノズルの位置が計測されてその位置データが記憶手段に記憶され、
前記記憶手段に記憶された位置データの中から次に部品吸着位置へ旋回させる吸着ノズルの位置データを検索して、該吸着ノズルの位置と前記ロータリーヘッドの回転中心の位置と次に吸着する部品の理想吸着点の位置とに基づいて前記補正後の部品吸着位置を演算すると共に、前記補正後の部品吸着位置へ移動させるのに必要な前記テープフィーダのテープ送り量と前記ロータリーヘッドの回転角度を演算する演算手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーヘッド型部品実装機の部品吸着位置補正システム。