JP3109963B2 - 表面実装機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸着ノズルを備えたヘ
ッドユニットにより部品供給部から電子部品を吸着して
プリント基板に装着するものであって、特に、ヘッドユ
ニットに複数の吸着ノズルを備えるとともに、平行光線
の照射部と受光部とからなる部品認識用ユニットを備え
た表面実装機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、吸着ノズルを有する部品吸着
用ヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を部品供給
部から吸着して、位置決めされているプリント基板上に
移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした
表面実装機は一般に知られている。この種の実装機で
は、上記吸着ノズルによる部品の吸着が正常に行なわれ
ているか否かを判別し、また部品吸着位置にずれがある
場合はそれに応じた装着位置の補正を行なうことが要求
される。このため、上記ヘッドユニットに、平行光線を
照射するレーザー発生部とこれに対向する受光部とを有
する部品認識用のレーザーユニットを装備し、上記吸着
ノズルに吸着された部品を上記レーザー発生部と受光部
との間に位置させた状態で吸着ノズルを回転させつつ、
レーザー光を部品に照射してその投影幅を求め、それに
基づく部品認識により部品吸着状態や吸着位置を調べる
ようにしたものが知られている。

【０００３】特に、部品実装作業の能率向上のためヘッ
ドユニットに複数の吸着ノズルを設けるとともに、上記
レーザーユニットを用いて各吸着ノズルに吸着された部
品の認識を行なうようにしたものも提案されている。例
えば特開平６−６１６９４号公報に示された実装機で
は、複数の吸着ノズルが位置する部分の両側にレーザー
発生部と受光部とを配置するとともに、その受光部に、
各吸着ノズルに吸着される部品の寸法に応じてそれぞれ
に対応する投影幅検出領域を割付け、その投影幅検出領
域毎に該当する部品の投影幅の検出を行なうようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示されるよ
うな実装機では、ヘッドユニットに具備する吸着ノズル
の個数を多くした場合、部品認識のための制御、特に上
記レーザーユニットの受光部に投影幅検出領域を割付け
る処理等が複雑になる。

【０００５】また、各吸着ノズルに吸着された部品を１
つずつ順に認識していくようにすると、多数の吸着ノズ
ルにそれぞれ吸着された部品の全てを認識するのに要す
る時間が長くかかる。そこで、各吸着ノズルに吸着され
た部品の認識を同時に行なうことが考えられるが、この
ようにする場合でも、吸着ノズルの個数が多くなると、
吸着ノズルを回転させつつ一定微小時間毎に上記受光部
から演算部に信号を取り込んで投影幅を求めていくとき
の信号取り込みに要する時間が長くなることから、部品
認識に要する時間が増大する。つまり、上記受光部は一
般にＣＣＤ等の素子が列状に並べられたラインセンサで
構成されていて、その一端側から順に信号が取り込まれ
ていくので、多数の吸着ノズルの配設範囲に対応させて
上記ラインセンサを長くすると、それに伴ってラインセ
ンサからの信号取り込みに要する時間が長くなる。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み、ヘッドユニ
ットに装備する吸着ノズルの個数を多くした場合でも、
部品認識のための制御を簡単にし、かつ部品認識に要す
る時間を短縮することができる表面実装機を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、部品供給側と
装着側とにわたって移動可能なヘッドユニットに設けら
れた吸着ノズルと、この吸着ノズルを回転させる回転駆
動手段と、平行光線の照射部及び受光部を有し上記吸着
ノズルに吸着された部品に平行光線を照射して部品の投
影幅を検出する部品認識用ユニットと、上記部品認識用
ユニットによる検出に基づいて上記吸着ノズルに吸着さ
れた部品の認識を行なう手段とを備えた表面実装機にお
いて、上記ヘッドユニットに複数の吸着ノズルを配設
し、上記部品認識用ユニットの照射部及び受光部を上記
吸着ノズル配設範囲に対応する範囲に相対向させて配置
し、かつ、上記受光部を複数に分割したラインセンサに
より構成するとともに、上記各吸着ノズルに吸着された
部品を上記照射部と受光部との間に位置させた状態で上
記各吸着ノズルを回転させつつ上記各ラインセンサから
の信号を受けて、各吸着ノズルに吸着された部品の認識
を同時に行なう制御手段を設けたものである。

【０００８】この表面実装機において、上記回転駆動手
段は、１個のサーボモータと、このサーボモータの駆動
を上記各吸着ノズルに伝達する伝動機構とで構成するこ
とが好ましい。

【０００９】

【作用】上記構成の表面実装機によると、上記ヘッドユ
ニットに複数の吸着ノズルが具備されることにより、部
品の吸着，装着作業の能率が高められるとともに、各吸
着ノズルによる部品吸着後に、上記部品認識用ユニット
を用いた部品認識が、各吸着ノズルに吸着された部品に
対して同時に行なわれることにより、認識処理の能率も
高められる。とくに、上記部品認識用ユニットの受光部
が複数に分割されたラインセンサよって構成されている
ことにより、各部品に対する投影幅検出領域の割付け等
の処理が簡略化されるとともに、受光部からの信号を取
り込んで投影幅等の演算処理を行なう際に上記各ライン
センサからの信号が同時に取り込まれることにより処理
時間が短縮される。

【００１０】さらに、上記回転駆動手段を、１個のサー
ボモータと、このサーボモータの駆動を上記各吸着ノズ
ルに伝達する伝動機構とで構成すると、駆動系統の構造
が簡略化される。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】図１及び図２は本発明の一実施例による表
面実装機全体の構造を示している。これらの図におい
て、表面実装機の基台１上には、プリント基板搬送用の
コンベア２が配置され、プリント基板３が上記コンベア
２上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるよ
うになっている。

【００１３】上記コンベア２の側方には、部品供給部４
が配置されている。この部品供給部４は部品供給用のフ
ィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａ
を備えている。各テープフィーダー４ａはそれぞれ、Ｉ
Ｃ、トランジスタ、コンデンサ等の電子部品を所定間隔
おきに収納、保持したテープがリールから導出されるよ
うにするとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式
の送り機構を具備し、後記ヘッドユニット５により部品
がピックアップされるにつれてテープが間欠的に繰り出
されるようになっている。

【００１４】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニ
ット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部
品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施例ではＸ
軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上
でＸ軸と直交する方向）に移動することができるように
なっている。

【００１５】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に
延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９によ
り回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固
定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され
て、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上
記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材
１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サ
ーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが
配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移
動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられた
ナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合
している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上
記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サ
ーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部
材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

【００１６】図３は上記ヘッドユニット５の構造を示し
ている。この図において、上記ヘッドユニット５には、
中空状のノズルシャフト２１に吸着ノズル２２を取り付
けてなる部品吸着用のノズル部材２０が複数設けられ、
当実施例では８個のノズル部材２０がＸ軸方向に整列す
る状態に配設されている。この各ノズル部材２０は、そ
れぞれ、ヘッドユニット本体５に昇降及び回転可能に保
持されており、Ｚ１軸〜Ｚ８軸の各サーボモータ２３に
より各ノズル部材２０が個別に昇降駆動されるととも
に、回転駆動手段により各ノズル部材２０が同時に回転
駆動されるようになっている。

【００１７】上記回転駆動手段は、ヘッドユニットの側
部に設けられた１個のＲ軸サーボモータ２４と、伝動機
構とで構成されている。すなわち、上記Ｒ軸サーボモー
タ２４により駆動される駆動軸に駆動プーリ２５が設け
られるとともに、各ノズル部材２０と一体的に回転する
ノズルガイドに被駆動プーリ２６が設けられ、上記駆動
プーリ２５と各被駆動プーリ２６にタイミングベルト２
７が巻き掛けられることにより、Ｒ軸サーボモータ２４
の回転が各ノズル部材２０に伝達されるようになってい
る。

【００１８】また、上記各ノズル部材２０には、図外の
真空発生手段からバルブ等を介して部品吸着用の負圧が
供給されるようになっている。

【００１９】さらに、上記ヘッドユニット５の下部に
は、レーザーユニット（部品認識用ユニット）３０が設
けられている。このレーザーユニット３０は、図４に示
すように、レーザー発生部（平行光線の照射部）３１と
受光部３２とを有している。上記レーザー発生部３１と
受光部３２とは、吸着ノズル配設部分を挾んでその両側
に相対向するように配置され、吸着ノズル配設範囲に対
応するＸ軸方向所定範囲にわたって設けられている。そ
して、上記レーザー発生部３１から照射されたレーザー
光が受光部３２に受光され、吸着ノズル２２に吸着され
た部品３５が所定認識高さにある状態では上記レーザー
光の一部が部品３５によって遮られることにより、部品
の投影幅が検出されるようになっている。

【００２０】上記受光部３２は、複数に分割されたライ
ンセンサにより構成され、当実施例では、４本のライン
センサ３２ａ〜３２ｄで構成されている。この各ライン
センサ３２ａ〜３２ｄは、それぞれ、ＣＣＤ素子が列状
に並べられてなるものである。そして、これらのライン
センサ３２ａ〜３２ｄは直線状に並び、それぞれが吸着
ノズル２２の２個ずつに対応するように配置されてい
る。

【００２１】図５は制御系統の一実施例を示している。
この図において、実装機には主制御器４０が設けられ、
この主制御器４０は軸制御器（ドライバ）４１、入出力
手段４２及び主演算部４３が設けられている。また、上
記Ｙ軸サーボモータ９、Ｘ軸サーボモータ１５、ヘッド
ユニット５におけるＺ１軸〜Ｚ８軸の各サーボモータ２
３及びＲ軸サーボモータ２４には、それぞれ、エンコー
ダからなる位置検出手段４４，４５，４６，４７が設け
られ、これらの位置検出手段４４〜４７が上記主制御器
４０の軸制御器４１に接続されている。この軸制御器４
１により、各サーボモータ９，１５，２３，２４の駆動
制御が行なわれるようになっている。

【００２２】上記レーザーユニット３０は、ヘッドユニ
ット５に設けられたレーザーユニット演算部４８に電気
的に接続されている。このレーザーユニット演算部４８
は、上記Ｒ軸サーボモータ２４の位置検出手段４７から
の信号と、上記レーザーユニット３０の受光部３２の各
ラインセンサ３２ａ〜３２ｄからそれぞれ出力される信
号とを受け、ノズル回転角度の演算及び部品投影幅の演
算等を行なうようになっている。そして、このレーザー
ユニット演算部４８が主制御器４０の入出力手段４２を
介して主演算部４３に接続されている。

【００２３】なお、４９はヘッドユニット５に設けられ
た干渉位置検出手段であって、ヘッドユニット５が移動
しても吸着ノズル２２が他の部材に干渉しない高さ位置
にあるかどうかを検出するものであり、この干渉位置検
出手段４９も上記主制御器４０の入出力手段４２に接続
されている。

【００２４】上記主制御器４０及びレーザーユニット演
算部４８により制御手段が構成される。この制御手段
は、部品の吸着、認識及び装着の各処理の制御を行な
い、とくに部品認識の際には、上記各吸着ノズル２２に
吸着された部品３５を上記レーザーユニット３０のレー
ザー発生部３１と受光部３２との間に位置させた状態
で、各吸着ノズル２２を回転させつつ上記受光部３２の
各ラインセンサ３２ａ〜３２ｄからの信号を受けて、各
吸着ノズル２２に吸着された部品の認識を同時に行なう
ようになっている。

【００２５】このような実装機の制御の一例を、図６の
フローチャートによって説明する。

【００２６】実装動作が開始されると、先ず部品供給部
４へヘッドユニット５が移動され（ステップＳ１）、各
吸着ノズル２２に部品３５が吸着される（ステップＳ
２）。つまり、吸着ノズル２２に負圧が供給されるとと
もに、吸着ノズル２２が部品３５に当接する位置まで下
降されて、部品３５が吸着される。この場合、各吸着ノ
ズル２２の配置と吸着すべき部品の配置とが対応する場
合は、各吸着ノズル２２を同時に作動させて同時吸着を
行ない、また、同時吸着が困難な場合は、各吸着ノズル
２２を順次作動させて連続吸着を行なうようにすればよ
い。あるいは、一部の吸着ノズル２２を同時吸着とし、
他を連続吸着としてもよい。

【００２７】部品吸着後は、吸着ノズル２２が部品に応
じて設定された認識高さ位置へ上昇されるとともに、全
吸着ノズル２２が干渉位置よりも上昇したときにプリン
ト基板上へのヘッドユニット５の移動が開始される。そ
して、全ての吸着ノズル２２が認識高さ位置に到達した
か否かが判定され（ステップＳ３）、認識高さ位置に到
達したときは、部品認識処理が、各吸着ノズル２２に吸
着された部品について同時に行なわれる。

【００２８】この部品認識処理としては、上記Ｒ軸サー
ボモータ２４が駆動されることにより全吸着ノズル２２
が同時に回転されるとともに、一定微小回転角毎に、上
記各ラインセンサ３２ａ〜３２ｄからの信号に基づいて
各部品の投影幅が求められる（ステップＳ４）。そし
て、吸着ノズル２２が所定角度回転されたか否かが判定
され（ステップＳ５）、所定角度回転されれば回転及び
投影幅検出が終了されるとともに、検出データに基づ
き、各吸着ノズル２２に吸着された部品についてそれぞ
れ、部品吸着状態の判定及び装着位置補正量の演算が行
なわれる（ステップＳ６）。

【００２９】この部品吸着状態の判定及び補正量の演算
は従来行なわれているような手法によればよく、例え
ば、投影幅の極小値等に基づいて部品３５の長辺、短辺
の長さを求めて、部品データと照合することにより吸着
不良の有無を判定し、また、投影幅極小のときの回転角
度及び投影中心位置等に基づき、吸着ずれに相当する
Ｘ、Ｙ方向及びＲ方向（回転方向）の補正量を演算すれ
ばよい。

【００３０】部品認識処理が終了すれば、補正後の装着
位置へ部品３５が装着される（ステップＳ７）。なお、
認識エラー（吸着不良等）があった場合は、その部品の
再吸着が行なわれ（ステップＳ８，Ｓ９）、ステップＳ
３からの処理が繰り返される。

【００３１】以上のような当実施例の実装機によると、
ヘッドユニット５に多数の吸着ノズル２２が具備されて
いることにより、部品の吸着、装着が能率良く行なわれ
る。また、このヘッドユニット５に部品認識用のレーザ
ーユニット３０が設けられていることにより、部品吸着
後にヘッドユニット５がプリント基板上へ移動する間に
部品の認識が行なわれ、しかも、各吸着ノズル２２に吸
着された部品の認識が同時に行なわれることにより、部
品認識処理の効率が高められる。

【００３２】とくに、上記レーザーユニット３０の受光
部３２が分割された複数のラインセンサ３２ａ〜３２ｂ
で構成され、これらのラインセンサからの信号が同時に
レーザーユニット演算部４８に取り込まれることによ
り、部品認識処理に要する時間が短縮される。つまり、
部品認識の際には、上記各吸着ノズル２２が回転されつ
つ、一定微小回転角毎にラインセンサからの信号が取り
込まれて投影幅の検出が行なわれ、この処理が所定角度
回転するまで繰り返されるが、この場合に、多数の吸着
ノズルに対応する範囲に１本の長いラインセンサを配置
したものでは一定微小回転角毎の信号取り込みに要する
時間が長くなり、ノズル部材の回転速度を遅くする必要
がある。これに対し、当実施例のように分割された複数
（４本）のラインセンサ３２ａ〜３２ｂから同時に信号
が取り込まれると、上記微小回転各毎の信号取り込み処
理の時間が短くなり、これに伴ってノズル部材の回転速
度が速められ、部品認識処理に要する時間が短縮される
こととなる。

【００３３】また、分割していない一連のラインセンサ
で同時に多数の部品の投影幅を検出しようとすると、各
部品に対応した投影幅検出領域の割付け等の処理が複雑
なものになるが、当実施例によると、８個の吸着ノズル
２２に対して４本に分割したラインセンサ３２ａ〜３２
ｂが配置されていることにより、各ラインセンサがそれ
ぞれ２個ずつの部品の投影幅の検出を受け持てばよく、
投影幅検出領域の割付け等の処理が簡略化され、そのた
めの処理時間も短縮されることとなる。

【００３４】なお、上記実施例では、ヘッドユニット５
に８個の吸着ノズル２２を具備しているが、吸着ノズル
の個数はこれに限らず、複数であればよい。また、レー
ザーユニット３０の受光部３２を構成するラインセンサ
の分割数も上記実施例に限定されず、例えば吸着ノズル
と同数に分割してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の表面実装機による
と、ヘッドユニットに具備された複数の吸着ノズルによ
り部品の吸着、装着を能率良く行なうことができるとと
もに、平行光線の照射部と受光部とを有してこれらを吸
着ノズル配設範囲に対応する範囲に配置した部品認識用
ユニットにより、上記各吸着ノズルに吸着された部品の
認識を効果的に行なうことができる。とくに、上記受光
部を複数に分割したラインセンサより構成するととも
に、この各ラインセンサからの信号に基づいて各吸着ノ
ズルに吸着された部品の認識を同時に行なうようにして
いるので、ヘッドユニットに具備される吸着ノズルの個
数が多くなった場合でも、各吸着ノズルに吸着された部
品の認識を簡単に行なうことができ、かつ、認識処理に
要する時間を短縮することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による表面実装機全体の概略
平面図である。

【図２】上記表面実装機の概略正面図である。

【図３】上記表面実装機におけるヘッドユニットの正面
図である。

【図４】上記ヘッドユニットに設けられたレーザーユニ
ットを示す底面図である。

【図５】制御系統を示すブロック図である。

【図６】部品の吸着、認識及び装着を含む実装処理の一
例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

３ プリント基板 ５ ヘッドユニット ２２ 吸着ノズル ２４ Ｒ軸サーボモータ ３０ レーザーユニット（部品認識用ユニット） ３１ レーザー発生部（照射部） ３２ 受光部 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ ラインセンサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品供給側と装着側とにわたって移動可
   能なヘッドユニットに設けられた吸着ノズルと、この吸
   着ノズルを回転させる回転駆動手段と、平行光線の照射
   部及び受光部を有し上記吸着ノズルに吸着された部品に
   平行光線を照射して部品の投影幅を検出する部品認識用
   ユニットと、上記部品認識用ユニットによる検出に基づ
   いて上記吸着ノズルに吸着された部品の認識を行なう手
   段とを備えた表面実装機において、上記ヘッドユニット
   に複数の吸着ノズルを配設し、上記部品認識用ユニット
   の照射部及び受光部を上記吸着ノズル配設範囲に対応す
   る範囲に相対向させて配置し、かつ、上記受光部を複数
   に分割したラインセンサにより構成するとともに、上記
   各吸着ノズルに吸着された部品を上記照射部と受光部と
   の間に位置させた状態で上記各吸着ノズルを回転させつ
   つ上記各ラインセンサからの信号を受けて、各吸着ノズ
   ルに吸着された部品の認識を同時に行なう制御手段を設
   けたことを特徴とする表面実装機。
2. 【請求項２】 上記回転駆動手段を、１個のサーボモー
   タと、このサーボモータの駆動を上記各吸着ノズルに伝
   達する伝動機構とで構成したことを特徴とする請求項１
   記載の表面実装機。