JP4408741B2

JP4408741B2 - 部品実装装置

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Publication number: JP4408741B2
Application number: JP2004115520A
Authority: JP
Inventors: 登山崎; 康雄桜井; 正恭仲道; 一憲金井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: JP2005302945A

Description

本発明は、電子部品等の部品を基板上に装着する部品実装装置に関する。

近年のめざましい電子技術の進歩により、電子部品の形状や大きさが多種多様となり、極めて微細なチップ部品から大型部品までを組み合わせて、目的の電子回路を構成することが多くなっている。そのための部品実装装置には、高速性及び高信頼性が一層強く求められてきている。近年、電子部品等の部品を回路基板等の基板上に実装する部品実装装置として、部品を吸着保持する吸着ユニットを複数個備え、部品の同時吸着等を行う装着ヘッドを備えたもの等、種々の形態のものが提案され実用に供されている。この種の部品実装装置には、複数の吸着ノズルをヘッドユニットの回転中心を中心とする円周方向で配設した例えば下記特許文献１、２に開示されるロータリー型の部品実装装置、あるいは吸着ノズルを一列又は多列状に配列した多連配置型の部品実装装置がある。

ところで、ロータリー型、多連配置型の部品実装装置では、いずれにおいても吸着した電子部品の装着向きを合わせる装着角度補正（θ補正）が行われる。このθ補正は、吸着ノズルに吸着されている電子部品の姿勢を撮像部にて撮影し、この撮像データを制御部に送信し、制御部がこの電子部品の姿勢のズレを演算し、回路基板への装着前にθ補正を行ってズレを補正するものである。

従来、このθ補正は、図１０に示すロータリー型の部品実装装置の場合、θ補正モータ１の主歯車３を、サブヘッド５の従動歯車７に噛合し、θ補正モータ１の駆動によって全ノズル９を同時に回転補正していた。また、このようなロータリー型の部品実装装置では、θ補正モータ１とは別途のヘッド回転モータ１０を設けることで、ヘッドユニット１２の全体を回転駆動していた。一方、図１１に示す多連配置型の部品実装装置の場合、θ補正モータ１のプーリ１４とサブヘッド５のプーリ１６とに平ベルト１８を掛け、θ補正モータ１の駆動によって全ノズル９を同時に回転補正していた。

特開平１−１８４５０４号公報特開平４−２２１９４号公報

しかしながら、上記したロータリー型あるいは多連配置型のいずれの部品実装装置においても、θ補正モータの駆動によって全ノズルを同時に回転補正する構造であったため、吸装着動作とθ補正動作とに交互動作が強いられ、１つの吸着ノズルが吸装着中である場合には他の吸着ノズルのθ補正動作ができない不利があった。また、ロータリー型の部品実装装置では、ヘッドユニット全体の回転駆動を行うヘッド回転モータを、θ補正モータとは別途に設ける必要があり、ヘッドユニットの軽量化に不利となり、かつヘッド回転モータを増設しなければならない分、コストが増大した。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、それぞれの吸着ノズルが独立にθ補正可能となり、吸装着時間の短縮が可能な部品実装装置を得ることにある。また、その第２の目的は、ヘッド回転モータを増設せずに、θ補正モータのみによりθ補正動作及びサブヘッドの回転移動が可能となる部品実装装置を得ることにある。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能なＸＹロボットと、該ＸＹロボットに搭載される部品移載ヘッドと、複数の部品供給位置がＸ軸方向に一定の間隔で配列された部品供給部と、前記部品移載ヘッドに設けられたヘッドユニットと、該ヘッドユニットに配設され吸着方向がＸＹ軸に直交するＺ軸方向となる吸着ノズルを下端に有した複数のサブヘッドと、前記ヘッドユニットに搭載され前記吸着ノズルを前記Ｚ軸まわりに回転駆動するθ補正モータと、前記ヘッドユニットに搭載され前記θ補正モータの回転駆動力をそれぞれの前記サブヘッドへ伝達する回転力伝達機構と、該回転力伝達機構に設けられ前記θ補正モータからの回転力の伝達を遮断可能とする切替手段とを具備したことを特徴とする部品実装装置。

この部品実装装置では、回転力伝達機構によって基本的に全ての吸着ノズルが回転可能となるが、切替手段による選択的な回転力の伝達によって、吸着ノズルの独立した回転制御が可能となる。すなわち、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が可能となる。これにより、１つの吸着ノズルが吸装着中の場合であっても、他の吸着ノズルのθ補正動作が可能となる。

（２）複数の前記サブヘッドが、前記ヘッドユニットに直線上に配置され、前記回転力伝達機構が、前記θ補正モータと前記サブヘッドとに亘って掛け渡されるベルト伝達手段を有し、前記切替手段が、それぞれの前記サブヘッドに介装されたクラッチ機構であることを特徴とする部品実装装置。

この部品実装装置では、θ補正モータが駆動されると、θ補正モータの回転力がベルト伝達手段を介して直線上に配置された吸着ノズルのそれぞれに伝達され、基本的に全ての吸着ノズルが回転可能となるが、クラッチ機構による選択的な回転力の伝達／遮断によって、吸着ノズルの独立した回転制御が可能となる。すなわち、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が可能となる。これにより、１つの吸着ノズルが吸装着中の場合であっても、他の吸着ノズルのθ補正動作が可能となる。

（３）複数の前記サブヘッドが、ＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心を中心とした円周方向で配設されるとともに、前記回転中心を中心に回転移動自在に前記ヘッドユニットに保持され、前記回転力伝達機構が、前記θ補正モータとそれぞれの前記サブヘッドとに噛合する主歯車を有し、前記切替手段が、それぞれの前記サブヘッドに介装されたクラッチ機構と、前記ヘッドユニットに設けられ前記サブヘッドの回転を規制するストッパーとを具備したことを特徴とする部品実装装置。

この部品実装装置では、θ補正モータが駆動されると、θ補正モータの回転力が主歯車を介してそれぞれのサブヘッド（すなわち、吸着ノズル）へ伝達され、基本的に全ての吸着ノズルが回転可能となるが、クラッチ機構による選択的な回転力の伝達／遮断によって、吸着ノズルの独立した回転制御が可能となる。すなわち、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が可能となる。これにより、１つの吸着ノズルが吸装着中の場合であっても、他の吸着ノズルのθ補正動作が可能となる。また、クラッチ機構が接続状態（回転力伝達状態）において、θ補正モータが駆動され、さらに、ストッパーによってサブヘッドが回転規制されると、円周方向に配置された複数のサブヘッド全体が回転中心を中心とした円周方向で回転移動される。これにより、複数吸着ノズルの独立したθ補正動作と、複数サブヘッド全体の円周方向の回転移動（すなわち、ヘッド回転）とが１つのθ補正モータで可能となる。

本発明に係る部品実装装置によれば、ＸＹロボットに搭載した部品移載ヘッドにヘッドユニットを設け、ヘッドユニットに複数の吸着ノズルを設け、ヘッドユニットには、θ補正モータと、この回転力をそれぞれのサブヘッドへ伝達する回転力伝達機構と設け、この回転力伝達機構には、θ補正モータからの回転駆動力の伝達を遮断可能とする切替手段を設けたので、切替手段による選択的な回転力の伝達によって、吸着ノズルの独立した回転制御が可能となり、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が実現できる。つまり、１つの吸着ノズルが吸装着中であっても、他の吸着ノズルのθ補正動作が可能となる。この結果、それぞれの吸着ノズルが独立にθ補正可能となり、吸装着時間を短縮することができる。

以下、本発明に係る部品実装装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る部品実装装置の概略構成を示す平面図である。

部品実装装置１００は、基台１１と、この基台１１上に複数（図では一例として２つ）の部品実装ステージ１３ａ、１３ｂを備えている。基台１１は、その中央に、回路基板１５を所定位置に支持する基板固定部１７を備えており、この基板固定部１７は、回路基板１５を所定の部品実装動作位置（図１に示す部品実装装置１００の略中央）に搬入して位置決めする基板搬送部１９を有する。基板搬送部１９は、一対のプーリ２１ａ、２１ｂの間に巻回された搬送ベルト２３を有する固定側搬送レール２４ａと、この固定側搬送レール２４ａに対してレール間幅を可変に平行移動自在に配置された可動側搬送レール２４ｂとを有する。各搬送レール２４ａ、２４ｂの搬送ベルト２３を駆動することで、基台１１の側部に設けられたローダ２５から送り込まれる回路基板１５を、この搬送ベルト２３に載置させて搬送し、回路基板１５を基板固定部１７の所定位置へ搬入する。

部品実装ステージ１３ａ、１３ｂは、それぞれ略同一の機能を有しており、基台１１上に対称的に配置されている。以下、部品実装ステージ１３ａを主に説明することにする。部品実装ステージ１３ａは、主に、電子部品を連続的に供給するパーツフィーダ３１等が複数取り付けられて多品種の電子部品を部品供給位置３３において吸着可能にする部品供給部３５を備えている。すなわち、部品供給部３５には複数の部品供給位置３３がＸ軸方向に一定の間隔で配列されている。

また、部品実装ステージ１３は、部品供給部３５の所定の部品供給位置３３で電子部品を保持してこの電子部品を回路基板１５に装着する部品移載ヘッド３７を備えている。この部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９に支持されており、このＸＹロボット３９は、直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能となり、部品移載ヘッド３７を、図１中のＸＹ方向へ移動させて部品供給位置３３や回路基板１５の上方に移動させる。

ＸＹロボット３９は、基台１１の両側部のシャフト４１に支持されたＸ軸ビーム４３を有し、このＸ軸ビーム４３に部品移載ヘッド３７が、Ｘ方向へ移動可能に支持されている。Ｘ軸ビーム４３は、シャフト４１に沿ってＹ方向へ移動可能とされており、シャフト４１と平行に設けられたボールネジシャフト４５がＹ軸移動用モータ４７によって回転されることにより、Ｙ軸方向へ移動される。

基台１１上には、部品供給部３５と基板固定部１７との間に、ノズルチェンジユニット４９、部品認識部５１、及び廃棄トレイ５３が配設されている。ノズルチェンジユニット４９は、部品移載ヘッド３７に装着させる各種部品実装用の吸着ノズル６５（後述の図２参照）を保持したもので、部品移載ヘッド３７は、このノズルチェンジユニット４９にて、吸着ノズル６５の交換を行うことができる。なお、このノズルチェンジユニット４９には、生産形態に応じて大きさや種類の異なる各種吸着ノズル６５を備えたものが設置される。また、部品認識部５１は、ラインセンサ等からなる光学センサを備え、部品移載ヘッド３７の吸着ノズル６５が吸着している電子部品の姿勢（部品位置や回転角度等）を認識する。廃棄トレイ５３には、部品移載ヘッド３７の吸着ノズル６５が吸着している電子部品に種類の誤りや不具合がある際に、その電子部品が廃棄される。

上記構成の部品移載ヘッド３７は、部品供給位置３３にて電子部品を吸着すると、ＸＹロボット３９によって部品認識部５１上を水平に移動されて吸着している電子部品のＸＹ方向の位置及び回転方向（θ方向）の位置から姿勢が認識され、その後、基板固定部１７に支持されている回路基板１５上へ移動され、回路基板１５への電子部品の装着を行う。

次に、部品移載ヘッド３７について説明する。
図２は図１に示した部品移載ヘッドの斜視図、図３は部品移載ヘッドの正面図である。
図２に示すように、部品移載ヘッド３７は、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３を着脱自在に備えている。各ヘッドユニット６１、６３は、図３に示すように、左右対称に構成されて並設された略同一機能のユニットである。そのため、ここでは、第１ヘッドユニット６１の構造を例にとり説明する。

部品移載ヘッド３７に設けられる第１ヘッドユニット６１は、ＸＹ軸に直交するＺ軸方向の図２に示す回転中心ｈＣを中心に回転自在となる。つまり、本実施の形態による部品実装装置１００は、ロータリー型の装置となっている。この第１ヘッドユニット６１には複数（本実施の形態では８つ）のサブヘッド６７が配設され、サブヘッド６７は回転中心ｈＣを中心とした円周方向で配設される。サブヘッド６７の下端にはチャック機構６９が設けられ、チャック機構６９は吸着方向がＺ軸方向となり電子部品を吸着保持する吸着ノズル６５を下端に着脱自在に保持している。

次に、ヘッドユニットについて説明する。
図４は第１ヘッドユニットの縦断面図、図５は図４に示した第１ヘッドユニットの上部拡大図、図６は図４に示した第１ヘッドユニットの下部拡大図である。
図４に示すように、第１ヘッドユニット６１は固定台７３を介して部品移載ヘッド３７に固定される。固定台７３にはθ補正モータ７５が固定され、θ補正モータ７５はＺ軸方向に垂下した駆動軸７７がローター軸７９に固定されている。また、固定台７３の上面にはθ補正モータ７５を中心に複数（本実施の形態では６つ）のノズル昇降手段であるノズル昇降モータ８１が固定されている。このノズル昇降モータ８１の配置は、上記した円周方向における吸着ノズル６５の配置と一致している。

固定台７３の下方には下方に向けて開口するカム筒８３が相対回転不能に設けられ、カム筒８３は開口縁に部品認識用昇降手段である軸線方向の高さの異なるカム面８５を有している。カム筒８３の下方にはフレーム８７が設けられ、フレーム８７は中央部がローター軸７９に貫通されている。フレーム８７の下方にはブロック部８９が一体に固設され、ブロック部８９は中央部がローター軸７９に貫通されている。

それぞれのサブヘッド６７は、ノズル昇降モータ８１を有する上部駆動部９１と、下端に吸着ノズル６５を有する下部従動押下部９３とに摺接面９５を境に分離されている。下部従動押下部９３には複数（本実施の形態では８つ）のノズル軸９７が設けられ、ノズル軸９７はフレーム８７、ブロック部８９を貫通して回動自在に支持されている。

フレーム８７の外周には周方向へわたってスリット板部９９が形成されており、このスリット板部９９は複数のスリットを周方向へ間隔をあけて有している。第１ヘッドユニット６１の外周の一部には、エンコーダとなる読み取りセンサ部１０１が設けられている。読み取りセンサ部１０１は、スリット板部９９へ向かって光を照射する投光器と、この投光器から照射されてスリット板部９９のスリットを通過した光を受光して電気信号に変換する光検出器とを有している。そして、この光検出器からの検出信号に基づいて、第１ヘッドユニット６１の回転量が検出される。

また、ノズル軸９７の外周には周方向へわたって同様のスリット板部１０３が形成され、第１ヘッドユニット６１の外周の一部には、エンコーダとなる読み取りセンサ部１０５が設けられている。読み取りセンサ部１０５も読み取りセンサ部１０１と同様の構成を有し、光検出器からの検出信号に基づいて、サブヘッド６７の回転量が検出される。

次に、吸着ノズル６５のθ補正回転機構と、下部従動押下部９３が上部駆動部９１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となるロータリー回転機構について説明する。
第１ヘッドユニット６１では、θ補正モータ７５を駆動することで、回転中心ｈＣを中心とした下部従動押下部９３の回転又は回転中心ｓＣを中心とした個々のノズル軸９７の回転が切り替えできるようになっている。すなわち、図５に示すように、ローター軸７９にはフレーム８７内で回転力伝達機構である主歯車１０７が固定され、主歯車１０７はノズル軸９７の上端側に空転自在かつ軸線方向に移動自在に外挿された回転力伝達機構である転動歯車１０９に噛合されている。

ノズル軸９７の上端には摺接座１１１が固設され、摺接座１１１は上部駆動部９１の凹部材１１３に当接している。ノズル軸９７は、回転自在かつ軸線方向に移動自在にフレーム８７を貫通している。摺接座１１１の直下のノズル軸９７には支持体１１５が軸受を介して相対回転自在かつ軸線方向に移動規制されて外挿され、支持体１１５は軸線と直交方向の支持軸回りに回転自在となった部品認識用昇降手段である大カムフォロア１１７を有している。大カムフォロア１１７は、外周面をカム筒８３のカム面８５に当接している。ノズル軸９７には支持体１１５とフレーム８７との間に圧縮スプリング１１９が外挿され、圧縮スプリング１１９は支持体１１５を上方向へ付勢している。これにより、摺接座１１１は凹部材１１３へ押付けられ、大カムフォロア１１７はカム面８５へ押付けられている。

ノズル軸９７には転動歯車１０９の直下にローター１２０が外挿され、ローター１２０は転動歯車１０９と一体回転される。ローター１２０は切替手段であるクラッチ機構（クラッチ）１２１を介して下ホルダ１２３に接続され、クラッチ１２１はローター１２０からの回転力を下ホルダ１２３へ伝達又は遮断可能としている。下ホルダ１２３の内部にはスプラインナット１２５が固定され、スプラインナット１２５はノズル軸９７に噛合している。スプラインナット１２５の内周とノズル軸９７の外周には軸線方向のスプライン溝が形成され、双方の溝内に亘ってボールが介在されることで、ノズル軸９７はスプラインナット１２５に対して相対回転不能かつ軸線方向へ移動自在となっている。また、ブロック部８９の下端には切替手段であるストッパー１２７が設けられ、ストッパー１２７はノズル軸９７の回転を規制可能としている。

このようなクラッチ機構を有したロータリー回転機構の動作は、θ補正モータ７５が回転され、ローター軸７９を介して主歯車１０７が回転すると、転動歯車１０９とローター１２０とが一体回転される。このとき、クラッチ１２１が接続されていると、ローター１２０と下ホルダ１２３とが回転し、下ホルダ１２３に固定されているスプラインナット１２５を介してノズル軸９７が回転され、吸着ノズル６５に保持されている電子部品１２９も同時回転される。

ここで、電子部品１２９の回転を止めるには、クラッチ１２１によってローター１２０と下ホルダ１２３との接続を遮断する。これにより、ローター１２０が空転するのみとなり、ノズル軸９７の回転、すなわち、電子部品１２９の回転が停止される。

一方、下部従動押下部９３を上部駆動部９１に対して回転中心ｈＣ回りに回転するには（すなわち、ヘッドを回すには）、ローター１２０と下ホルダ１２３との間のクラッチ１２１を接続し、ストッパー１２７によってノズル軸９７の回転を規制する。したがって、ローター１２０と一体となった転動歯車１０９もノズル軸９７に対しての回転が規制される。この状態でθ補正モータ７５を介して主歯車１０７が回転されると、フレーム８７には回転中心ｈＣを中心にモーメントが発生し、下部従動押下部９３が上部駆動部９１に対して回転、すなわち、ヘッドが回転する。この際、下部従動押下部９３は、摺接面９５を境に上部駆動部９１に対して回転することとなる。

図７は吸着ノズルとヘッドユニットとの回転動作を説明するタイムチャートである。
したがって、図７に示すように、θ補正モータ７５の駆動に伴って任意のサブヘッド６７のクラッチ１２１が接続されると、それぞれのサブヘッド６７におけるノズル軸９７に対応した読み取りセンサ部１０５から回転信号が出力され、θ補正回転が制御可能となる。また、全てのサブヘッド６７においてのクラッチ１２１が接続され、ストッパー１２７によってノズル軸９７が回転規制されると、フレーム８７の読み取りセンサ部１０１から回転信号が出力され、ヘッド回転が制御可能となる。この制御は、例えば後述の制御部による位置フィードバック制御によって行われる。

次に、ノズル軸９７の押下機構について説明する。
サブヘッド６７は、ノズル昇降モータ８１によって独立に吸着ノズル６５を昇降可能としている。すなわち、図５に示すように、ノズル昇降モータ８１の駆動軸１３１にはカム筒８３の内部へ貫通する上ホルダ１３３が固定され、上ホルダ１３３は固定台７３、カム筒８３に回転自在に支持される。カム筒８３の内部には上スプラインナット１３５が固定され、上スプラインナット１３５は上ホルダ１３３と一体回転される。上ホルダ１３３の内部には同軸で可動ネジ軸１３７が上スプラインナット１３５に螺合されている。この可動ネジ軸１３７の下端には上記の凹部材１１３が固定される。凹部材１１３の側面にはベアリング等を用いた回転自在な小カムフォロア１３９が付設され、小カムフォロア１３９はカム筒８３の内壁部に形成された軸線方向の回転規制溝１４１に挿入されている。

したがって、ノズル昇降モータ８１が駆動されると、上ホルダ１３３が回転され、これと一体に上スプラインナット１３５が回転されることで、可動ネジ軸１３７と凹部材１１３とが小カムフォロア１３９によって回転が規制され、その結果、回転規制溝１４１に沿って上下動されるようになっている。そして、凹部材１１３が下方向へ移動されると、ノズル軸９７の摺接座１１１が押下され、圧縮スプリング１１９の付勢力に抗してノズル軸９７が下降されて、図６の左側のノズル軸９７に示すように、吸着ノズル６５も下降されることになる。

以上のように下部従動押下部９３は、上部駆動部９１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となり、ノズル昇降モータ８１の直下に回転配置された下部従動押下部９３がノズル昇降モータ８１の押下駆動に従動して押下されるようになっている。すなわち、上部駆動部９１に対して下部従動押下部９３がＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転されると、円周方向に複数配設された上部駆動部９１（ノズル昇降モータ８１等）に対し、同軸かつ同一半径の円周方向に複数配設された下部従動押下部９３（ノズル軸９７等）が円周方向に回転移動される。これにより、任意のノズル昇降モータ８１に任意のノズル軸９７を対応させることが可能となり、例えばノズル軸９７の数よりノズル昇降モータ８１の数が少ない場合であっても、全てのノズル軸９７に、ノズル昇降モータ８１を対応させることが可能となる。

それぞれのヘッドユニット６１、６３では、上部駆動部９１に対して下部従動押下部９３（すなわち、ヘッド）が回転すると、支持体１１５に設けられた大カムフォロア１１７がカム筒８３のカム面８５に倣って転動する。したがって、図５に示すように、カム面８５の高さが高い場所では、ノズル軸９７が圧縮スプリング１１９の付勢力によって上方へ上げられることになる（図５中、右側のノズル軸９７参照）。このノズル軸９７の上昇動作は、吸着ノズル６５に保持された電子部品１２９を撮像部７１によって撮像するためになされる。つまり、部品移載ヘッド３７に固定された撮像部７１の位置に回転配置されると、ノズル軸９７が上昇されるようになっている。

次に、上記構造の部品実装装置１００の制御系について説明する。
図８は部品実装装置の制御系を示すブロック図である。
図８に示すように、この部品実装装置１００は、制御部３０１を備えている。
この制御部３０１には、基板搬送部１９、部品供給部３５及びＸＹロボット３９が接続されており、制御部３０１は、これら基板搬送部１９、部品供給部３５及びＸＹロボット３９に制御信号を送信してそれぞれの駆動を制御する。

この制御部３０１には、部品認識部５１からの撮像データが入力される。また、制御部３０１には、部品移載ヘッド３７の駆動機構等にも接続されている。具体的に、制御部３０１には、θ補正モータ７５、撮像部７１、チャック機構６９、ノズル昇降モータ８１及び給気ユニット３０３が接続されており、制御部３０１は、これらθ補正モータ７５、撮像部７１、チャック機構６９、ノズル昇降モータ８１及び給気ユニット３０３に制御信号を送信してそれぞれの駆動を制御する。

また、この制御部３０１には、読み取りセンサ部１０１が接続されており、この読み取りセンサ部１０１からの検出信号に基づいて、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３の回転中心ｈＣ回りの回転角度を演算する。また、制御部３０１には、読み取りセンサ部１０５が接続されており、この読み取りセンサ部１０５からの検出信号に基づいて、サブヘッド６７における下部従動押下部９３の回転中心ｓＣ回りの回転角度を演算する。
さらに、この制御部３０１には、例えば、エアーの漏れ等を検出する各機構部等に設けられた各種センサ３０５が接続されており、それぞれのセンサ３０５からの検出信号が入力される。

また、制御部３０１には、ディスプレイ等からなる表示部３０７、キーボードやタッチパネルからなる入力部３０９及び記憶部３１１が接続されている。そして、制御部３０１は、表示部３０７に各種表示を行うとともに、入力部３０９から各種の設定データ等が入力され、さらに、記憶部３１１に対して各種データの読み込み及び書き込みを行う。

次に、上記部品実装装置１００による電子部品の装着動作について説明する。
部品実装装置１００は、基板搬送部１９によって基板固定部１７に回路基板１５が送り込まれると、この回路基板１５への電子部品１２９の装着動作を開始する。
装着動作が開始されると、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって所定の電子部品１２９を吸着ノズル６５に吸着させるべく、吸着させる電子部品１２９の部品供給位置３３の上方へ移動する。

次に、この部品供給位置３３にて、それぞれの第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３をθ補正モータ７５によって順次回動させるとともに、ノズル昇降モータ８１を駆動させ、吸着ノズル６５をＺ方向である下方へ移動させ、この吸着ノズル６５に電子部品１２９を順次吸着させる。

ここで、部品移載ヘッド３７は、部品供給部３５の部品供給位置３３に対してその配列方向であるＸ方向へ移動可能とされていることより、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のそれぞれのサブヘッド６７によって全ての部品供給位置３３における電子部品１２９の吸着を行うことができる。

その後、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって認識部５１上を水平に移動される。これにより、吸着している電子部品１２９のＸＹ方向の位置及び回転方向（θ方向）の位置が認識部５１によって検出され、その検出データが制御部３０１へ送信される。

その後、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって基板固定部１７に支持されている回路基板１５上の所定の装着位置へ移動される。そして、この状態にて、ノズル昇降モータ８１が駆動され、吸着ノズル６５がＺ方向である下方へ移動され、この吸着ノズル６５に吸着されている電子部品１２９が回路基板１５の所定の位置に装着される。

吸着ノズル６５を引き上げる際には、制御部３０１によって給気ユニット３０３が制御されることにより、吸着ノズル６５内が正圧とされ、電子部品１２９の吸着が確実に解除される。
以降は、サブヘッド６７がθ補正モータ７５によって順次回転され、吸着ノズル６５に吸着している電子部品１２９が回路基板１５の所定の装着位置に順次装着される。
なお、制御部３０１は、認識部５１からの検出データに基づいて、吸着している電子部品１２９に不具合があると判断した場合は、ＸＹロボット３９を駆動させて部品移載ヘッド３７を廃棄トレイ５３上へ移動させ、吸着ノズル６５に吸着している電子部品１２９を廃棄トレイ５３へ廃棄させる。

上記装着動作において、部品移載ヘッド３７の第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３では、吸着した電子部品１２９を、装着向きを合わせるために回転させて装着する場合は、電子部品１２９を吸着した後、その電子部品１２９を吸着した吸着ノズル６５が最上位置へ移動する前にθ補正モータ７５によって回転される。

ここで、部品移載ヘッド３７の第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３では、サブヘッド６７を順次回動させて、吸着ノズル６５に電子部品１２９を吸着させるとともに、最上位置の吸着ノズル６５に吸着されている電子部品の姿勢を撮像部７１にて撮影する。
そして、この撮像部７１からの撮像データは、制御部３０１に送信され、この制御部３０１が、電子部品１２９の姿勢のズレを演算し、回路基板１５へ装着する前にθ補正モータ７５を駆動させてズレを補正する。

なお、サブヘッド６７としては、生産形態に応じて各種の大きさ種類の電子部品１２９に対応した各種吸着ノズル６５が装着可能な様々なものを用いることができる。
例えば、一方の第１ヘッドユニット６１を小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとし、他方の第２ヘッドユニット６３を大型の吸着ノズル６５が装着可能なものとできる。また、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３の両方を、小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとしてもよい。

特に、一方の第１ヘッドユニット６１を小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとし、他方の第２ヘッドユニット６３を大型の吸着ノズル６５が装着可能なものとした場合は、それぞれのヘッドユニット６１、６３にて、異なる大きさの電子部品１２９を吸着ノズル６５へ同時に吸着させることができる。
また、異なる大きさの電子部品１２９を同時に吸着可能なパーツフィーダ３１の配列を複数列セットすれば、パーツフィーダ３１による電子部品１２９の供給を待たずに、その配列間において、部品移載ヘッド３７を部品供給位置３３に沿って移動させることにより、それぞれのヘッドユニット６１、６３の吸着ノズル６５への異なる大きさの電子部品１２９の吸着を迅速に行うことができる。

また、上記部品実装装置１００では、第１ヘッドユニット６１あるいは第２ヘッドユニット６３は、生産形態の変更等に応じて各種のものに交換される。
生産形態の変更等により、第１ヘッドユニット６１を他の種類のものに交換する場合は、取り付け板２９１（図２参照）に装着されている第１ヘッドユニット６１を取り外し、次いで、以降の生産形態に適合した第１ヘッドユニット６１を取り付け板２９１に装着する。

このように上記のロータリー型部品実装装置１００によれば、ＸＹロボット３９に搭載した部品移載ヘッド３７に第１、第２ヘッドユニット６１、６３を設け、この第１、第２ヘッドユニット６１、６３に複数の吸着ノズル６５を設け、第１、第２ヘッドユニット６１、６３には、θ補正モータ７５と、この回転力をそれぞれのサブヘッドへ伝達する回転力伝達機構（主歯車１０７、転動歯車１０９）と設け、この回転力伝達機構には、θ補正モータ７５からの回転力の伝達を遮断可能とする切替手段（クラッチ１２１、ストッパー１２７）を設けたので、切替手段による選択的な回転力の伝達によって、吸着ノズル６５の独立した回転制御が可能となり、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が実現できる。つまり、１つの吸着ノズル６５が吸装着中であっても、他の吸着ノズル６５のθ補正動作が可能となる。この結果、それぞれの吸着ノズル６５が独立にθ補正可能となり、吸装着時間を短縮することができる。

次に、本発明に係る部品実装装置の他の実施の形態を説明する。
図９は本発明を多連配置型の部品実装装置に採用した場合の平面視を（ａ）、正面視を（ｂ）に表した他の実施の形態の構成図である。なお、図１〜図８に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態による部品実装装置は、複数（本実施の形態では８つ）のサブヘッド２０１（２０１ａ〜２０１ｈ）がＸ軸方向の直線上でヘッドユニット２０３に配置される多連配置型となっている。８つのサブヘッド２０１は、２つの回転力伝達機構２０５、２０７によって４つずつがθ補正回転される。すなわち、ヘッドユニット２０３には２つのθ補正モータ２０９、２１１が設けられ、θ補正モータ２０９、２１１の回転駆動力は回転力伝達機構２０５、２０７によってそれぞれのサブヘッド２０１ａ〜２０１ｈへ伝達されるようになっている。

２つの回転力伝達機構２０５、２０７は同一の構成を有するので、ここでは、回転力伝達機構２０５を例に挙げて説明する。回転力伝達機構２０５では、それぞれのサブヘッド２０１ａ〜２０１ｄにおけるノズル軸にプーリ２１５ａ〜２１５ｄが固設され、プーリ２１５ａ〜２１５ｄは２つずつ（２１５ａと２１５ｃ、２１５ｂと２１５ｄ）がθ補正モータ２０９のプーリ２１７ａ、２１７ｂにベルト伝達手段２１９ａ、２１９ｂを介して接続されている。なお、図中、２２１、２２３は、ベルト伝達手段２１９ａ、２１９ｂに適宜なテンションを付与するテンションローラを示す。

サブヘッド２０１ａ〜２０１ｄのそれぞれのノズル軸には切替手段であるクラッチ機構が介装され、クラッチ機構はプーリ２１５ａ〜２１５ｄを介して伝達された回転駆動力をノズル軸へ伝達／遮断可能としている。したがって、θ補正モータ２０９が駆動されると、ベルト伝達手段２１９ａ、２１９ｂを介して全てのサブヘッド２０１ａ〜２０１ｈ、すなわち、吸着ノズル６５が回転駆動されることとなるが、任意のクラッチ機構が作動されることにより、ベルト伝達手段２１９ａ、２１９ｂからの回転駆動力が遮断され、当該クラッチ機構の設けられたサブヘッド２０１ａ〜２０１ｄにおける吸着ノズル６５が回転停止されることになる。

この部品実装装置では、θ補正モータ２０９、２１１が駆動されると、θ補正モータ２０９、２１１の回転力がベルト伝達手段２１９ａ、２１９ｂを介して直線上に配置された吸着ノズル６５のそれぞれに伝達され、基本的に全ての吸着ノズル６５が回転可能となるが、クラッチ機構による選択的な回転力の伝達／遮断によって、吸着ノズル６５の独立した回転制御が可能となる。すなわち、吸装着動作とθ補正動作との交互動作が可能となる。これにより、１つの吸着ノズル６５が吸装着中の場合であっても、他の吸着ノズル６５のθ補正動作を可能にすることができる。

本発明に係る部品実装装置の概略構成を示す平面図である。図１に示した部品移載ヘッドの斜視図である。部品移載ヘッドの正面図である。第１ヘッドユニットの縦断面図である。図４に示した第１ヘッドユニットの上部拡大図である。図４に示した第１ヘッドユニットの下部拡大図である。吸着ノズルとヘッドユニットとの回転動作を説明するタイムチャートである。部品実装装置の制御系を示すブロック図である。本発明を多連配置型の部品実装装置に採用した場合の平面視を（ａ）、正面視を（ｂ）に表した他の実施の形態の構成図である。従来のロータリー型部品実装装置の概略構成を表す正面図である。従来の多連配置型部品実装装置の概略構成を表す正面図である。

符号の説明

３３部品供給位置
３５部品供給部
３７部品移載ヘッド
３９ＸＹロボット
６１、６３ヘッドユニット
６５吸着ノズル
６７サブヘッド
７５、２０９、２１１ θ補正モータ
１００部品実装装置
１０７主歯車（回転力伝達機構）
１０９転動歯車（回転力伝達機構）
２１９ａ、２１９ｂベルト伝達手段（回転力伝達機構）
１２１クラッチ（切替手段）
１２７ストッパー（切替手段）
ｈＣＺ軸方向の回転中心

Claims

直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能なＸＹロボットと、
該ＸＹロボットに搭載される部品移載ヘッドと、
複数の部品供給位置がＸ軸方向に一定の間隔で配列された部品供給部と、
前記部品移載ヘッドに設けられたヘッドユニットと、
該ヘッドユニットに配設され吸着方向がＸＹ軸に直交するＺ軸方向となる吸着ノズルを下端に有した複数のサブヘッドと、
前記ヘッドユニットに搭載され前記吸着ノズルを前記Ｚ軸まわりに回転駆動するθ補正モータと、
前記ヘッドユニットに搭載され前記θ補正モータの回転駆動力をそれぞれの前記サブヘッドへ伝達する回転力伝達機構と、
該回転力伝達機構に設けられ前記θ補正モータからの回転力の伝達を遮断可能とする切替手段とを具備した部品実装装置であって、
複数の前記サブヘッドが、ＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心を中心とした円周方向に配設されるとともに、前記回転中心を中心に回転移動自在に前記ヘッドユニットに保持され、
前記回転力伝達機構が、前記θ補正モータとそれぞれの前記サブヘッドとに噛合する主歯車を有し、
前記切替手段が、それぞれの前記サブヘッドに介装されたクラッチ機構と、前記ヘッドユニットに設けられ前記サブヘッドの回転を規制するストッパーとを具備したことを特徴とする部品実装装置。