JP4305161B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に電子部品を装着する技術に関連する。

従来より、プリント基板等の回路基板に電子部品を実装する多くの実装システムでは、電子部品をノズル等により保持し、回路基板上に塗布されたはんだペースト上に装着する装着装置が用いられている。このような装着装置では、リールに巻き付けられたテープ部材に１個ずつ配列収納された電子部品を供給するテープカセットや、電子部品をばらばらの状態で収納した容器から１個ずつ取り出して供給するバルクカセット等の専用の大型のパーツカセットが電子部品の供給に用いられており、供給された電子部品はノズル等により保持されて回路基板に装着される。

また、特許文献１では、トレイ上にばら置きされた多数のボルトから把持可能なボルトを探索し、ロボットでピックアップする技術が開示されている。
特開平１１−３００６７０号公報

ところで、従来より、電子部品の供給態様に応じた専用の大型の１つのパーツカセットからは１種類の電子部品しか供給されない。一方、１枚の回路基板に装着される電子部品の種類は増加しており、さらに、回路基板の種類変更の度にパーツカセットを交換していては、セッティング作業に時間がかかり、装置の稼働率が低下してしまう。そこで、従来の装着装置では、多数のパーツカセットが取り付けられており、装置が大型化している。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電子部品の供給に係る構成を小型化することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、回路基板を保持する基板保持部と、２以上の種類の複数の電子部品が載置される部品載置部と、前記部品載置部を揺動する揺動機構と、前記部品載置部上の前記電子部品を保持して前記回路基板に装着する装着機構と、前記部品載置部に載置された前記複数の前記電子部品を撮像する撮像部と、前記撮像部からの出力に基づいて前記部品載置部における前記電子部品の位置および種類を検出する部品検出部と、前記部品検出部により検出された前記電子部品の位置および種類に基づいて前記装着機構を制御する制御部とを備え、前記部品載置部は、それぞれに単一種類の前記電子部品が載置される複数の載置領域を有し、前記載置領域の表面に、隣接する凸部の間の距離が、前記電子部品の側面の一辺の長さよりも大きく前記電子部品の側面の一辺の長さの２倍よりも小さくなるように形成した凸状パターンを、備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品装着装置であって、前記部品載置部が、所定のトレイ載置部に載置された部品トレイである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子部品装着装置であって、前記載置領域から静電気を除去する静電気除去手段をさらに備える。

請求項１ないし３の発明では、電子部品の供給に係る構成を小型化することができる。

請求項２の発明では、電子部品を別途部品トレイに準備しておくことができる。

請求項３の発明では、電子部品の帯電を防止することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る電子部品装着装置１の構成を示す斜視図である。電子部品装着装置１は、プリント基板等の回路基板９上に塗布されたはんだペースト上に微細な電子部品を装着する装置である。

電子部品装着装置１は、回路基板９を保持して図１中の（＋Ｘ）方向に搬送するコンベヤ２、コンベヤ２に保持された回路基板９に電子部品を装着する２つの装着機構４、装着機構４が保持する電子部品が載置される２つの部品載置ユニット３、部品載置ユニット３上の電子部品を撮像する撮像部５、および、これらの構成を制御する制御部８を備える。

コンベヤ２は、基台２０上にＸ方向に伸びる１組のガイドレール２１を備え、ガイドレール２１により保持される回路基板９は、ガイドレール２１内に設けられたベルトにより（＋Ｘ）方向に搬送される。また、コンベヤ２は、ガイドレール２１が接続される搬送駆動部２２を備え、搬送駆動部２２は、１組のガイドレール２１の間の距離の変更やガイドレール２１内のベルトの駆動を行う。なお、ガイドレール２１の（−Ｘ）側には回路基板９上にはんだペーストを印刷する印刷装置（図示省略）が配置され、印刷装置からガイドレール２１へと回路基板９が渡される。

２つの装着機構４は、ガイドレール２１の上方にて図１中のＸ方向（すなわち、回路基板９の移動方向に沿う方向）に並ぶように配置され、それぞれ、ヘッド部４１、および、ヘッド部４１をＸＹ平面内にて（すなわち、回路基板９の主面に沿う方向に）移動するヘッド部移動機構４２を備える。ヘッド部移動機構４２は、ヘッド部４１をＸ方向に移動するＸ方向移動機構４２１、および、Ｘ方向移動機構４２１をＹ方向に移動するＹ方向移動機構４２２を有し、Ｘ方向移動機構４２１およびＹ方向移動機構４２２はリニアモータ（図示省略）を駆動源とする。なお、図１では、装着機構４等を支持するフレームの図示を省略している。

２つの部品載置ユニット３は、ガイドレール２１の（＋Ｙ）側にて図１中のＸ方向に並ぶように配置され、それぞれ、２以上の種類の複数の電子部品が載置される部品載置部である部品トレイ３１、部品トレイ３１が上面に載置されるトレイ載置部３２、および、基台２０上にてトレイ載置部３２を支持し、部品トレイ３１をトレイ載置部３２とともに揺動する揺動機構３３を備える。なお、図示の都合上、（＋Ｘ）側の部品載置ユニット３については、部品トレイ３１、トレイ載置部３２および揺動機構３３の符号を省略している。

撮像部５は、２つの部品トレイ３１に載置された複数の電子部品をそれぞれ撮像する２つのカメラ５１（（−Ｘ）側の部品トレイ３１に対応する１つのみを図示。）、２つのカメラ５１を部品トレイ３１の上方にてそれぞれ保持するカメラ保持部５２、および、２つのカメラ５１をカメラ保持部５２とともにそれぞれ独立して図１中のＸ方向に移動するカメラ移動機構５３を備える。カメラ５１は、Ｙ方向に平行であって部品トレイ３１のＹ方向の幅よりも大きな幅の撮像範囲を有する１次元ＣＣＤを備える。また、カメラ移動機構５３は、図示省略のフレームに固定される。

図２は、２つの装着機構４を下方（（−Ｚ）側）から見た底面図である。装着機構４のヘッド部４１は、部品トレイ３１（図１参照）から電子部品を受け取って真空吸着により保持する部品保持部である１０個の吸着ノズル４５を備える。図２に示すように、ヘッド部４１では、Ｘ方向に沿って５個の吸着ノズル４５が１列に配置され、さらにもう１列（５個）の吸着ノズル４５が上記吸着ノズル４５と平行に配置される。装着機構４では、ヘッド部移動機構４２（Ｘ方向移動機構４２１およびＹ方向移動機構４２２）がヘッド部４１を回路基板９（図１参照）の主面に沿って移動することにより、吸着ノズル４５が回路基板９に対して相対的に移動する。

図３は、装着機構４、部品載置ユニット３および撮像部５を（−Ｘ）側から見た右側面図である。ヘッド部４１の吸着ノズル４５は、それぞれ独立して上下方向（Ｚ方向）に移動可能であるとともにＺ方向を向く軸を中心に回動可能とされる。これにより、装着機構４では、吸着ノズル４５が吸着した電子部品を保持しつつ回動し、様々な方向に向けて回路基板９に装着することが可能とされる。また、ヘッド部移動機構４２により吸着ノズル４５がヘッド部４１とともに部品載置ユニット３の上方へと移動する場合には、予めカメラ５１はカメラ移動機構５３によりＸ方向に移動してヘッド部４１と干渉しない位置に配置される。

図４は、１個の吸着ノズル４５近傍を（−Ｘ）側から見た拡大図である。図４では、吸着ノズル４５が取り付けられるノズルチャック４１０の一部（平行斜線を付して示す部位）を断面にて示している。図４に示すように、吸着ノズル４５の下端（（−Ｚ）側の先端）には電子部品を真空吸引により吸着するための開口４５０が形成されており、吸着ノズル４５の中心部にはＺ方向にほぼ沿って伸びる真空吸引用の吸引路４５１が設けられている。また、吸着ノズル４５は、吸着する電子部品の種類に合わせて取替可能とされ、係止部４１１によりノズルチャック４１０に固定される。

図５は、部品トレイ３１を拡大して示す斜視図である。部品トレイ３１は、複数の電子部品が載置される部品載置面３１１、部品載置面３１１の外縁に沿って上方（図５中の（＋Ｚ）方向）に突出するトレイ側部３１２、並びに、部品載置面３１１およびトレイ側部３１２により形成される領域を複数（本実施の形態では１５個）の領域（以下、「載置領域」という。）３１４に分割する仕切部３１３を有する。部品トレイ３１では、複数の載置領域３１４のそれぞれに単一種類の複数の電子部品が非拘束の状態（すなわち、複数の電子部品を所定位置に固定するための拘束が与えられていない状態であり、例えば、複数の電子部品を無作為にばらまいた、いわゆる、ばら置き状態）で載置される。また、部品トレイ３１には、載置された電子部品の情報が記載されているタグ３１９が、トレイ側部３１２の上面に貼り付けられる。

図６は、複数の電子部品９１が載置される部品トレイ３１の一部を拡大して示す断面図である。電子部品９１は、側面が正方形の略直方体となっており、図６では長手方向がＹ方向へと伸びる姿勢のもののみを描いている。部品載置面３１１は、Ｙ方向に互いに平行に伸びる複数の凸部３１６により形成される凸状パターン（いわゆる、エンボス加工されたパターン）３１５を有する。

凸状パターン３１５は、隣接する凸部３１６の間の距離が、電子部品９１の幅（側面の一辺の長さ）よりも大きく、かつ、電子部品９１の幅の２倍よりも小さくなるように形成される。このため、部品載置面３１１を凸状パターン３１５に垂直な面（図６中のＸＺ面）で切断した断面に注目すると、隣接する凸部３１６の間の平坦な部分に、複数の電子部品９１がＸ方向に安定して載置されることはない（すなわち、凸状パターン３１５の間に２つの電子部品がＸ方向に並んで嵌り込むことはない）。その結果、後述するように揺動機構３３により部品トレイ３１が揺動されると、凸状パターン３１５の間に電子部品が長手方向をＹ方向に向けつつＹ方向に配列されることとなる。換言すれば、電子部品９１の側面を囲む凸状パターン３１５は、揺動の作用により複数の電子部品９１を分離する分離性を有する。

また、部品トレイ３１の部品載置面３１１は金属や導電性樹脂等の導電性材料で形成されており、トレイ載置部３２の上面は接地された導電性材料にて形成される。これにより、トレイ載置部３２を介して部品載置面３１１から静電気が除去され、部品載置面３１１の帯電が防止される。その結果、静電気の影響で微小な電子部品同士、あるいは、電子部品と部品トレイ３１とが吸着し合うことが防止される。

図１に示す電子部品装着装置１は演算ユニット６０をさらに備え、演算ユニット６０内のボードには、各種情報を記憶するメモリ６１、並びに、カメラ５１からの出力に基づいて部品トレイ３１における電子部品の位置および種類を検出する部品検出部である検出回路６２が設けられる。

図７は、電子部品装着装置１とは別の場所で電子部品を部品トレイ３１に供給する電子部品供給装置である部品サーバ７の構成を示す斜視図である。部品サーバ７は、部品トレイ３１が載置されるトレイ台７０、それぞれが単一種類の複数の電子部品を収納する複数（本実施の形態では１５個）の部品収納部７１、複数の部品収納部７１のそれぞれから部品トレイ３１上の対応する載置領域３１４へと電子部品を供給し、また、複数の載置領域３１４のそれぞれから電子部品を回収して対応する部品収納部７１へと戻す供給・回収機構７２、供給・回収機構７２を制御するサーバ制御部７３、電子部品の供給に係る情報の入力を操作者から受け付ける入力部７５および各種情報を表示するディスプレイ７６、並びに、各種情報を記憶するサーバメモリ７４を備える。

供給・回収機構７２は、１５個の部品収納部７１とそれぞれ接続される１５本の供給管７２１を有し、各供給管７２１はトレイ台７０に載置される部品トレイ３１の１５個の載置領域３１４にそれぞれ対応するように配列されている。

図８は、１個の部品収納部７１近傍に注目して供給・回収機構７２を拡大して示す図である。部品収納部７１と供給管７２１との間には、電子部品を１個ずつ供給管７２１へと繰り出す繰出機構７１１が設けられ、各部品収納部７１の上には補助室７２３が設けられる。さらに、補助室７２３と供給管７２１とを接続する回収路７２２、補助室７２３と部品収納部７１との間の開口を開閉する逆止弁７２６、補助室７２３の上部に形成される開口を閉鎖する蓋部７２７、および、補助室７２３にフィルタを介して接続される配管７２４が設けられる。配管７２４は、電磁弁７２５を介して図示省略の真空ポンプに接続される。

部品サーバ７では、繰出機構７１１が駆動されることにより、部品収納部７１から供給管７２１を介して載置領域３１４へと１個ずつ電子部品が供給される。また、蓋部７が閉じられた状態で電磁弁７２５が開放されると、逆止弁７２６が閉じられて載置領域３１４の電子部品が吸引され、供給管７２１および回収路７２２を介して補助室７２３へと回収される。回収された電子部品は、電磁弁７２５が閉じられると逆止弁７２６が開くことにより、部品収納部７１へと落下する。なお、作業者により電子部品が補充される際には、蓋部７２７（および逆止弁７２６）が開放された状態で、蓋部７２７から電子部品が供給される。

図９は、電子部品装着装置１による電子部品の装着に先立って行われる、部品サーバ７による部品トレイ３１に対する電子部品の供給動作の流れを示す図である。図７に示す部品サーバ７の複数の部品収納部７１には、複数種類の電子部品がそれぞれ１種類ずつ、ばらばら（バルク）の状態にて予め収納されている。

部品サーバ７により載置領域３１４に電子部品が供給される際には、まず電子部品の種類毎に１枚の回路基板９に装着される予定の電子部品の員数が、操作者により入力部７５を介して入力され、サーバメモリ７４に記憶される（ステップＳ１１）。同様に、電子部品装着装置１により電子部品が装着される予定の回路基板９の枚数（以下、「装着予定枚数」という。）が入力部７５を介して入力され、サーバメモリ７４に記憶される（ステップＳ１２）。

続いて、サーバ制御部７３により制御される供給・回収機構７２により、電子部品の種類に応じた員数の倍数（すなわち、電子部品の各種類について、サーバメモリ７４に記憶された員数に装着予定枚数が掛け合わされて得られる個数であり、以下、「装着予定個数」という。）の電子部品が、複数の部品収納部７１のそれぞれからトレイ台７０上に載置された部品トレイ３１の対応する載置領域３１４に供給され、部品載置面３１１上に載置される（ステップＳ１３）。このとき、電子部品は各載置領域３１４の上方に位置する供給管７２１から載置領域３１４へと自然に落下して供給され、載置領域３１４上にて非拘束の状態で無作為に散らばる。すなわち、複数の電子部品は部品載置面３１１上において様々な方向を向きつつ場合によっては互いに重なり合いながらばら置きされる。なお、部品トレイ３１に供給される電子部品の個数は、装着予定個数に所定の数（装着予定個数に比例した個数でもよく、予め定められた一定数でもよい。）を加えた個数とされてもよい。

その後、部品トレイ３１のタグ３１９に記入されているトレイ番号が、部品サーバ７に接続されたバーコードリーダ等を用いて作業者により読みとられ、部品トレイ３１に供給された電子部品の情報（すなわち、各載置領域３１４を識別する番号と、各載置領域３１４に供給された電子部品の種類および個数とが対応付けられた情報であり、以下、「供給情報」という。）が、トレイ番号に関連づけられてサーバメモリ７４に記憶される（ステップＳ１４）。

図１０および図１１は、回路基板９に電子部品を装着する際の電子部品装着装置１の動作の流れを示す図である。以下、図１０および図１１、並びに、他の図を参照しながら電子部品装着装置１の動作について説明する。なお、電子部品装着装置１では通常、２つの装着機構４により２枚の回路基板９に電子部品が並行して装着されるが、説明の便宜上、（−Ｘ）側の１つの装着機構４により１枚の回路基板９に電子部品が装着される様子についてのみ説明する。また、図１０および図１１中のステップＳ３１〜Ｓ４２は繰り返されるが、繰り返し動作の流れの図示を省略している。

図１に示す電子部品装着装置１により回路基板９に電子部品が装着される際には、部品サーバ７（図７参照）により電子部品が供給された部品トレイ３１が予めトレイ載置部３２上に載置されて固定される。部品トレイ３１の固定に際して、作業者により電子部品装着装置１に接続されたバーコードリーダ等を用いてトレイ番号が読み取られ、制御部８が部品サーバ７と通信を行ってこの部品トレイ３１の供給情報（各載置領域３１４に供給された電子部品の種類と個数）を取得し、メモリ６１に記憶する（ステップＳ２１）。

続いて、上面の複数箇所にはんだペーストが付与された回路基板９が、電子部品装着装置１の（−Ｘ）側に位置する印刷装置からガイドレール２１に受け入れられ、ベルトにより装着機構４のおよそ下方まで搬送されて回路基板９の下方に配置された保持機構により保持される（ステップＳ２２）。

次に、制御部８によりカメラ移動機構５３が制御され、カメラ５１が部品トレイ３１の上方をＸ方向へと移動しつつ部品トレイ３１の部品載置面３１１（図５参照）上に載置された電子部品を撮像する（ステップＳ３１）。部品載置面３１１全体の撮像が終了すると、カメラ５１は装着機構４の動作と干渉しない位置へと待避する。なお、カメラ５１の撮像動作中は、装着機構４のヘッド部４１は、カメラ５１の移動と干渉しないように部品トレイ３１の（−Ｙ）側に位置している。

図１２は、複数の電子部品９１が載置された１つの載置領域３１４の一部を拡大して示す平面図である。図１２に示す載置領域３１４の部品載置面３１１上には、複数の電子部品９１が載置され、その一部は互いに重なった状態となることもあり、また、凸部３１６により形成される凸状パターン３１５上に位置することもある。部品載置面３１１は、電子部品９１との明度の差が強くなるように着色されており、後述の電子部品９１の認識が容易とされる。

図１に示すカメラ５１による撮像が終了すると、撮像により取得された画像データは検出回路６２へと送信され、予めメモリ６１に記憶された電子部品の形状や模様等の外観データに基づいて、検出回路６２により複数の電子部品の位置（重心位置）および姿勢（向き）が検出される（ステップＳ３２）。続いて、検出された各電子部品の位置に基づいてその電子部品が載置されている載置領域３１４（図５参照）の番号が検出回路６２により特定され、メモリ６１に記憶された供給情報に基づいて各電子部品の種類が検出される（ステップＳ３３）。さらに、検出回路６２では、電子部品の重なりが推測され、部品トレイ３１上の電子部品の種類毎の個数が求められる（ステップＳ３４）。

図１３は、検出回路６２が電子部品の個数を求める動作の流れを示す図である。検出回路６２では、まず、取得された画像データからエッジ画像が生成され（ステップＳ５１）、エッジ画像から電子部品のコーナー（角）の位置および向きが検出されてメモリ６１に記憶される（ステップＳ５２）。続いて、検出された複数のコーナーの中から１つのコーナーが選択され、選択されたコーナー（以下、単に、「選択コーナー」という。）が１個の電子部品に形式的に対応付けられる（ステップＳ５３）。

次に選択コーナーから推定される電子部品の他のコーナーに対応する位置においてコーナー（以下、「対応コーナー」という。）が検出されているか否かが確認される（ステップＳ５４）。対応コーナーが１つ以上存在する場合には、対応コーナーが選択コーナーと共に１個の電子部品に対応すると判断される（ステップＳ５４１）。以下、電子部品に対応付けられていない残りのコーナーの存否が確認され（ステップＳ５５）、存在する場合にはステップＳ５３〜Ｓ５５の動作が繰り返され、繰り返し回数が電子部品の個数と推定される。

図１に示す検出回路６２では、以上の処理により電子部品が重なっている場合であっても電子部品のいずれか１つのコーナーが撮像されることにより電子部品の向きおよび重なりを推測しつつ電子部品の数をカウントすることができ、部品トレイ３１上の電子部品の種類毎の個数を精度良く推定することができる。なお、場合によっては全てのコーナーが他の電子部品の下に隠れている電子部品が存在するが、後述するように、電子部品装着装置１では重なっている電子部品を分離して撮像する動作が繰り返されるため、あまり重要な問題とはならない。

メモリ６１には、各種類の電子部品に関して補充が必要となる部品残数（以下、「残数しきい値」という。）が予め記憶されており、検出回路６２により推定された各種類の電子部品の個数（以下、「推定個数」いう。）は、制御部８により残数しきい値と比較され、いずれかの種類の電子部品の推定個数が残数しきい値を下回るか否かが確認される（ステップＳ３５）。

推定個数が残数しきい値を下回る場合には、電子部品装着装置１の上部に設けられた警告ランプ８１の点灯（警報音等の他の通知手法でもよい。）により操作者にその旨が通知される（ステップＳ３５１）。操作者はいずれかの種類の電子部品の推定個数が０個になった後に（または、必要であればその前に）、電子部品装着装置１の動作を停止し（ステップＳ３５２）、トレイ載置部３２上の部品トレイ３１を、予め部品サーバ７により電子部品が供給されて準備されている新たな部品トレイ３１と交換し、電子部品装着装置１の動作がステップＳ３１へと戻される。

電子部品装着装置１では、部品トレイ３１を撮像する毎に残っている電子部品の個数を推定して必要な場合に警告するため、電子部品の供給を効率良く（タイミング良く）行うことができる。また、部品載置ユニット３に電子部品を載置する際に部品トレイ３１を利用するため、補充すべき電子部品を予め別途他の部品トレイ３１に準備しておくことができる。交換された使用済みの部品トレイ３１に残っている未使用の電子部品は、部品サーバ７の供給・回収機構７２により回収され、各電子部品は同じ種類の電子部品が収納されている部品収納部７１に再び収納される。この場合、部品サーバ７の複数の部品収納部７１のいずれかが収納する複数の電子部品に、使用済みの部品トレイ３１から回収された電子部品が含まれることになり、電子部品を効率よく装着に使用することができる。

推定個数が残数しきい値以上の場合は、検出された電子部品の種類、位置および姿勢に基づいて、装着予定の種類であって吸着ノズル４５により吸着可能な電子部品の有無が、制御部８により確認される（図１１：ステップＳ３６）。吸着の可否は、電子部品の形状や姿勢、近接する他の電子部品や凸部３１６（図６参照）との位置関係、さらには、吸着ノズル４５の形状等に基づいて適宜判断される。本実施の形態では、例えば、電子部品が他の電子部品と接触（重なりを含む。）していないこと、電子部品が凸部３１６と重なっていないこと等が吸着可能の要件とされる。

いずれの吸着ノズル４５についても吸着可能な電子部品が存在しない場合には、制御部８の制御により揺動機構３３が駆動されて部品トレイ３１がトレイ載置部３２とともに揺動され、電子部品に対して分離性を有する凸状パターン３１５により、部品トレイ３１上で重なっていた電子部品が揺動（振動）により容易に分離されて吸着可能な状態とされる（ステップＳ３６１）。例えば、図１２に示す状態の電子部品９１が図１４に示す状態とされる。そして、再び電子部品が撮像されて位置等が検出され、装着予定の種類であって吸着可能な電子部品の有無を確認する動作（ステップＳ３１〜Ｓ３６）が行われる。

ステップＳ３６において少なくとも１つの吸着ノズル４５について吸着可能な電子部品が存在すると確認された場合、ヘッド部移動機構４２によりヘッド部４１が部品トレイ３１の上方へと移動する（ステップＳ３７）。続いて、検出回路６２により検出された電子部品の位置および種類に基づいて、制御部８によりヘッド部移動機構４２が制御されて１つの吸着ノズル４５が対応する電子部品の上方に移動する。吸着ノズル４５は部品トレイ３１に向かって下降し、部品載置面３１１上の電子部品が真空吸着により吸着ノズル４５の先端に保持される（ステップＳ３８）。装着機構４では、吸着可能な電子部品が存在する各吸着ノズル４５について、電子部品の吸着が順次行われる。

なお、部品トレイ３１では、既述のように部品載置面３１１から静電気が除去されることから、電子部品の帯電が防止され、部品トレイ３１上の電子部品が他の電子部品や部品載置面３１１と密着することが防止されて吸着ノズル４５により電子部品を容易に吸着することができる。また、帯電した電子部品の装着による回路基板９の損傷を防止することもできる。

吸着可能な電子部品が存在する全ての吸着ノズル４５が電子部品を吸着保持すると、ヘッド部４１では、検出回路６２にて検出された電子部品の姿勢（向き）に基づく制御部８の制御により、吸着ノズル４５が電子部品を保持しつつＺ方向を向く軸を中心に回動して電子部品の姿勢が補正される（ステップＳ３９）。すなわち、電子部品装着装置１では、保持された電子部品の向きが撮像部５により間接的に検出されるため、保持状態を確認するための専用の撮像部を別途設けることなく、装着機構４に保持された電子部品の姿勢を補正することができる。なお、電子部品装着装置１では、電子部品を吸着する前に吸着ノズル４５が電子部品の姿勢に基づいて予め回動し、電子部品を吸着した後に元の位置まで戻ることにより、電子部品の姿勢が補正されてもよい。

その後、ヘッド部４１がコンベヤ２に保持された回路基板９の上方へと移動し、吸着ノズル４５および保持された電子部品が、はんだペーストの付与された装着位置に対向する（ステップＳ４０）。制御部８の制御により吸着ノズル４５が回路基板９に向けて下降し、真空吸引が解除されて電子部品が回路基板９上のはんだペーストに装着され（ステップＳ４１）、吸着ノズル４５が上昇して元の位置へと戻る。装着機構４では、電子部品を保持する吸着ノズル４５の全てについて、回路基板９に対する電子部品の装着が順次行われる。電子部品装着装置１では、複数の吸着ノズル４５により電子部品の装着が行われるため、電子部品の装着に必要な時間が短縮される。

なお、電子部品装着装置１では、吸着不能であったために吸着ノズル４５の一部に装着予定の電子部品が保持されなかった場合には、制御部８の制御により装着機構４による電子部品の保持や装着の順序が適宜変更される。

電子部品装着装置１では、回路基板９に対する全ての電子部品の装着が終了したか否かが確認され（ステップＳ４２）、終了していない場合には、吸着可能な電子部品の存否が確認され、存在する場合には複数の吸着ノズル４５による電子部品の吸着、姿勢の補正、および、回路基板９への装着動作が繰り返される（ステップＳ３６〜Ｓ４２）。また、吸着可能な電子部品が存在しない場合には、部品トレイ３１の揺動、並びに、電子部品の撮像、検出、吸着、姿勢の補正、および、回路基板９への装着動作が繰り返される（ステップＳ３１〜Ｓ４２）。

１つの回路基板９に対して装着機構４による電子部品の装着が全て完了すると、回路基板９はガイドレール２１により下流へと搬送される。すなわち、２つの装着機構４による電子部品の装着がそれぞれ完了した２つの回路基板９はガイドレール２１から下流の他の装置（例えば、リフロー装置）へと搬出される。なお、２つの装着機構４により同一の回路基板９に対して異なる装着動作が行われてもよく、この場合、（−Ｘ）側の装着機構４から（＋Ｘ）側の装着機構４へと回路基板９が搬送されると同時に、（＋Ｘ）側の装着機構４から回路基板９が搬出される。

以上に説明したように、電子部品装着装置１では、複数種類の多数の電子部品が部品トレイ３１上に載置された状態で装着機構４に供給されるため、パーツカセット等と呼ばれる多数の供給機構を配列する必要がなくなり、電子部品の供給に係る構成を小型化することができる。また、電子部品を非拘束の状態で供給できるため、電子部品の形状や大きさ等に起因する供給機構の構成に対する制限が緩和され、供給できる電子部品の種類を容易に増加することができる。さらには、部品トレイ３１の交換のみで（大がかりな供給機構の交換作業をすることなく）多種類の電子部品を組合せ自在に装着することができ、また、少量の電子部品の供給に特に適しているため、操作者の周囲に装置や装着予定の電子部品等を配置して行われる多品種少量生産（いわゆる、セル生産）にも適している。

電子部品装着装置１では、部品トレイ３１の複数の載置領域３１４のそれぞれに単一種類の電子部品が載置されるため、カメラ５１による撮像位置が電子部品の種類に対応付け可能であり、実質的に電子部品の種類の検出が容易とされる。また、各載置領域３１４の電子部品の位置を検出する際に対比する電子部品の外観データを１つに特定することができるため、電子部品の正確な位置の検出も容易に行うことができる。

さらに、電子部品装着装置１では、揺動機構３３により部品トレイ３１を揺動することにより、部品トレイ上で重なっている電子部品を分離することができ、吸着可能な電子部品の個数を増加させることができる。

一方、部品サーバ７では、部品トレイ３１に複数種類の電子部品を所望数ずつ供給することができる。このとき、実装予定数の回路基板９に装着する個数より多い電子部品を部品トレイ３１に供給することにより、吸着可能な電子部品の個数を増加させ、揺動機構３３による部品トレイ３１の揺動動作の回数を減少させて電子部品の装着に必要な時間を短縮することも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、コンベヤ２にて回路基板９が保持される前に、カメラ５１により部品トレイ３１が撮像されてもよい。

部品載置面３１１の凸状パターン３１５は、必ずしも直線状の複数の凸部３１６により構成される必要はなく、半球状の複数の突起部等により構成されてもよい。また、凸状パターン３１５に代えて、部品トレイ３１の底面（部品載置面３１１の表面、内側または裏側）に複数の帯状の磁性体が設けられ、部品載置面３１１に載置される電子部品が磁力により整列されることにより、部品載置面３１１に非拘束の状態で供給された複数の電子部品の重なり合いや接触が抑制されてもよい。磁性体を設ける代わりに、部品トレイ３１の底面が着磁されてもよい。

部品載置面３１１では、接地以外の他の方法により静電気が除去されてもよい。例えば、部品載置面３１１が導電性材料で形成されていない場合は、イオナイザによりイオン化されたガスが部品載置面３１１に付与されることにより静電気が除去されてもよい。

また、仕切部３１３は省略されてもよく、この場合、複数種類の電子部品の外観データとマッチングを行うことにより各電子部品の種類が検出される。さらに、複数の載置領域３１４を有する部品トレイ３１に代えて、仕切部３１３を有さない複数の部品トレイ３１が配列されてもよい。この場合、各部品トレイ３１には単一種類の電子部品が載置され、１つの載置領域３１４として機能する。

部品トレイ３１上には、表裏の区別がある（すなわち、回路基板９に装着される面が定められている）電子部品が載置されてもよく、この場合、カメラ５１からの画像データに基づいて各電子部品の表裏（どちらの面が上を向いているか）が検出回路６２により検出され、表側の面が上を向いている電子部品のみが吸着可能と判断される。

部品載置ユニット３では、電子部品の供給に必ずしも部品トレイ３１が用いられる必要はなく、例えば、仕切部３１３がトレイ載置部３２の上面に設けられて複数の載置領域３１４が形成され、トレイ載置部３２の上面に直接電子部品が載置されてもよい。この場合、トレイ載置部３２の上面が部品載置面３１１として機能する。

電子部品装着装置１では、吸着ノズル４５に保持された電子部品の保持状態を確認するカメラが別途設けられる場合には、検出回路６２による電子部品の姿勢の検出が省略されてもよい。また、図１０および図１１に示す動作に代えて、予め選択された全ての吸着ノズル４５が電子部品を吸着するまで、部品トレイの３１の揺動および吸着可能な電子部品の確認が繰り返され、その後、電子部品の装着が行われてもよい。

部品サーバ７の供給管７２１の本数は、載置領域３１４の数と異なっていてもよく、この場合、部品トレイ３１を供給管７２１に対して相対的に移動するトレイ移動機構が設けられ、１つの載置領域３１４が対応する供給管７２１の下方に相対移動した後に、部品収納部７１から載置領域３１４へと電子部品が供給されたり、載置領域３１４から部品収納部７１へと電子部品が回収される。また、１つの供給管７２１が切替機構を介して複数の部品収納部７１に接続されてもよい。一方、部品サーバ７では、部品収納部７１から部品トレイ３１へと電子部品を供給する機構と、部品トレイ３１から部品収納部７１へと電子部品を回収する機構とが、個別に設けられてもよい。

なお、部品トレイ３１への電子部品の供給、または、部品トレイ３１からの電子部品の回収は、作業者の手作業により行われてもよいが、作業の省力化や人為的ミスの防止という観点からは、部品サーバ７により行われることが好ましい。

また、部品サーバ７による部品トレイ３１への電子部品の供給、または、部品トレイ３１からの電子部品の回収は、トレイ載置部３２に載置された部品トレイ３１に対して直接行われてもよい。すなわち、電子部品装着装置１と部品サーバ７とが合体されてもよい。この場合、電子部品の推定個数が残数しきい値を下回ると自動的に部品トレイ３１に電子部品を供給することができる。

一の実施の形態に係る電子部品装着装置を示す斜視図 装着機構を示す底面図 装着機構、部品載置ユニットおよび撮像部を示す右側面図 吸着ノズル近傍の拡大図 部品トレイを示す斜視図 部品トレイの一部を拡大して示す断面図 部品サーバを示す斜視図 供給・回収機構の構造を示す断面図 部品サーバによる電子部品の供給動作の流れを示す図 電子部品装着装置の動作の流れを示す図 電子部品装着装置の動作の流れを示す図 載置領域の一部を拡大して示す平面図 電子部品の個数を推定する動作の流れを示す図 載置領域の一部を拡大して示す平面図

符号の説明

１ 電子部品装着装置
２ コンベヤ
４ 装着機構
５ 撮像部
７ 部品サーバ
８ 制御部
９ 回路基板
３１ 部品トレイ
３２ トレイ載置部
３３ 揺動機構
４５ 吸着ノズル
６１ メモリ
６２ 検出回路
７１ 部品収納部
７２ 供給・回収機構
７３ サーバ制御部
７４ サーバメモリ
８１ 警告ランプ
９１ 電子部品
３１１ 部品載置面
３１４ 載置領域
３１５ 凸状パターン
Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３１〜Ｓ４２，Ｓ５１〜Ｓ５５，Ｓ３５１，
Ｓ３５２，Ｓ３６１，Ｓ５４１ ステップ

Claims (3)

1. 回路基板に電子部品を装着する電子部品装着装置であって、
   回路基板を保持する基板保持部と、
   ２以上の種類の複数の電子部品が載置される部品載置部と、
   前記部品載置部を揺動する揺動機構と、
   前記部品載置部上の前記電子部品を保持して前記回路基板に装着する装着機構と、
   前記部品載置部に載置された前記複数の前記電子部品を撮像する撮像部と、
   前記撮像部からの出力に基づいて前記部品載置部における前記電子部品の位置および種類を検出する部品検出部と、
   前記部品検出部により検出された前記電子部品の位置および種類に基づいて前記装着機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記部品載置部は、それぞれに単一種類の前記電子部品が載置される複数の載置領域を有し、
   前記載置領域の表面に、隣接する凸部の間の距離が、前記電子部品の側面の一辺の長さよりも大きく前記電子部品の側面の一辺の長さの２倍よりも小さくなるように形成した凸状パターンを、備えることを特徴とする電子部品装着装置。
2. 請求項１に記載の電子部品装着装置であって、
   前記部品載置部が、所定のトレイ載置部に載置された部品トレイであることを特徴とする電子部品装着装置。
3. 請求項１ないし２のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、
   前記載置領域から静電気を除去する静電気除去手段をさらに備えることを特徴とする電子部品装着装置。

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