JP4684867B2 - 部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品吸着用のノズルを有するヘッドにより電子部品を基板上に実装する部品実装方法に関するものである。

従来から、部品吸着用のノズルを備えるヘッドを前記ノズル中心軸回りに回転可能とし、高さ方向に昇降動作可能に支持するヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品をパーツフィーダ等の部品供給部から吸着して、プリント基板上の所定位置に実装する表面実装機が知られている。

この表面実装機の部品搭載動作として、まず実装すべき部品を供給する部品供給部までヘッドユニットを移動させた後、ヘッドユニットに対してヘッドを下降させ、部品供給部の電子部品（以下部品）をノズルで吸着する。そして、カメラ等で吸着した部品を撮像した後、部品搭載位置までヘッドユニットを移動させながら、ノズルに吸着された部品姿勢と搭載位置における正規の搭載姿勢とを比較して、ヘッドをノズル中心軸方向（Ｒ軸方向）に回転させて部品の回転角度を調整した後、プリント基板の搭載位置に部品を搭載する（例えば特許文献１参照）。

前記表面実装機では、プリント基板（以下基板）に部品を時間的に効率よく搭載するために、ヘッドユニットには複数のヘッドが備えられ、各ヘッドのそれぞれが上記部品搭載動作を行う。すなわち、複数のヘッドがそれぞれ部品を吸着した後、ヘッドユニットの第１のヘッドに吸着された部品（第１部品）を所定の搭載位置に移動させつつ、第１部品のＲ軸方向の回転角度を調整し、所定の搭載位置に第１部品を下降させて搭載する。次に、ヘッドユニットの第２のヘッドに吸着された部品（第２部品）を所定の搭載位置に移動させつつ、第２部品のＲ軸方向の回転角度を調整し、所定の搭載位置に第２部品を下降させて搭載する。このように各ヘッドに吸着された部品は、それぞれ上記回転角度調整動作と部品下降動作とを各ヘッドごとに別々行うことによって、確実に所定の搭載位置に搭載されていた。
特開平１１−１４５６９２号公報

近年では、基板に実装する部品の高密度化に伴い、さらなる部品実装の高速化が求められている。そのため、上記部品搭載時についても、ヘッドユニットの移動中に部品の回転角度を調整する等、実装時間の短縮化が図られている。しかし、各ヘッドの移動時間内にそのヘッドの角度調整動作を行った上に、さらなる実装時間の短縮化を図るには限界があった。すなわち、基板上に順次部品を搭載する際に部品搭載位置間の移動距離が短い場合等には、移動時間に比べて回転角度調整動作が遅れる場合があった。したがって、ヘッドユニットの移動中に完全に回転角度の調整を行いきれない場合には、ヘッドユニットの移動が終了しているにもかかわらず部品を搭載できずにヘッドが部品搭載位置上で待機し、実装時間をロスしてしまう場合があった。

従来では、各ヘッドの移動時間にそのヘッドにおける回転角度調整動作を行っているため、移動時間内に行いきれない回転角度調整動作の超過時間は、そのまま積算されることになり、この各ヘッドにおける超過時間が実装のタクトタイムに大きく影響していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電子部品を基板に実装するために要する時間を短縮することができる部品実装方法及び部品実装機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の部品実装方法は、複数のヘッドのノズルに電子部品を吸着させて搬送し、基板上に搭載する部品実装方法であって、各ヘッドをそれぞれのノズルの中心軸回りに独立して回転可能とし、前記電子部品の搬送中でかつ前記電子部品が前記基板に搭載される前に、搭載位置に応じた姿勢となるように、前記ヘッドをノズルの中心軸回りに回転させて前記電子部品の回転角度を調整するＲ軸調整ステップと、前記複数のヘッドのうち、一のヘッドに吸着された前記電子部品が搭載位置に到達するまでの移動時間内に、他のヘッドに対しそれぞれ前記Ｒ軸調整ステップを行うことが可能か否かを判断する判断ステップとを有し、前記一のヘッドにおける前記Ｒ軸調整ステップを行う時期と重複する部分を有する時期に、前記判断ステップによりＲ軸調整可能と判断された前記他のヘッドに対し前記Ｒ軸調整ステップを行うことを特徴としている。

この部品実装方法によれば、ヘッドをノズルの中心軸回りに回転させて、所定の回転角度となるように調整するＲ軸調整ステップについて、このＲ軸調整ステップを行う時期を一のヘッドと他のヘッドとで重複させて行うため、それぞれを独立してＲ軸調整を行う時間を各ヘッド毎に画一的に行っていた従来の方法に比べて、実装に要する時間を短縮することができる。

すなわち、一のヘッド（先行ヘッド）におけるＲ軸調整中に、次ヘッド（先行ヘッドよりも後に動作するヘッド）のＲ軸調整を行えば、先行ヘッドのＲ軸調整に必要な時間を利用して次ヘッドのＲ軸調整を行うことができるため、実装に要する時間を短縮することができる。

特に、前記部品実装方法では、前記Ｒ軸調整は、前記電子部品の搬送中に行われ、前記電子部品が前記基板に搭載される前に、搭載位置に応じた姿勢となるように、前記ヘッドをノズルの中心軸回りに回転させて前記電子部品の回転角度を調整するものである。

このため、次ヘッドにおける前記Ｒ軸調整は、先行ヘッドにおける前記電子部品の搬送中に行われることにより、実装に要する時間を短縮することができる。すなわち、次ヘッドにおけるＲ軸調整を先行ヘッドの移動時間を利用して行うことにより、次ヘッドの移動時間に当該次ヘッドのＲ軸調整を行う必要がない。したがって、所定のヘッドのＲ軸調整が当該ヘッドの移動時間を越えて行われる従来の場合に比べて当該ヘッドの移動完了後、すぐに部品を搭載でき、実装に要する時間を短縮することができる。

また、好ましい形態として、前記部品実装方法は、前記電子部品の搬送中に、前記ヘッドを高さ方向に移動させ前記電子部品を前記基板に対して所定高さに近づけるＺ軸調整ステップをさらに有し、前記Ｚ軸調整ステップは、各ヘッドのノズルに吸着された電子部品をノズルの中心軸回りに回転させると隣接する前記電子部品同士が接触するヘッドについて、それらの電子部品の高さ位置が下方側から基板搭載順になるように、前記ヘッドを高さ方向に移動させるものであって、このＺ軸調整ステップ後に、前記一のヘッドを含む複数のヘッドに対し前記Ｒ軸調整ステップを並行して行う。

このような構成によれば、電子部品の搬送中に、予め基板に対して所定高さに近づけるＺ軸調整ステップを行って、基板と吸着された電子部品との距離を小さくしておくことにより、電子部品を搭載する際のヘッドの下降時間を短縮することができ、結果として実装に要する時間をより一層短縮することができる。

また、電子部品をノズルの中心軸回りに回転させると隣接する電子部品に接触するおそれのある電子部品を吸着するヘッドについて、前記Ｒ軸調整ステップを行う前に、電子部品の高さ位置が下方側から基板搭載順に配列するように前記ヘッドを移動させるため、Ｒ軸調整ステップを行った際に隣接する電子部品同士が接触することを回避することができる。また、搭載順に配列されているため、Ｒ軸調整ステップ後に搭載姿勢となった電子部品を所定の搭載位置でその姿勢のまま下降させても他の電子部品と接触することはない。よって、比較的大きな電子部品を吸着した場合であっても実装に要する時間を短縮することができる。

本発明の部品実装方法によれば、電子部品を基板に実装するために要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる部品実装機の平面図、図２は、本実施形態にかかる部品実装機の側面図である。

図１及び図２は本発明が適用される表面実装機（以下、実装機と略す）を概略的に示している。同図に示すように実装機の基台１上には、基板３搬送用のコンベア２が配置され、基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の実装作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ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構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４と基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２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。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール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６支持部材１１が配置され、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軸方向のガイド部材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６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸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６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。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の位置が検出されるようになっている。

前記ヘッドユニット６には部品装着用の複数のヘッド２０が搭載されており、図示の例では４本のヘッド２０がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（吸着ノズル２１中心軸）回りの回転が可能とされ、Ｚ軸サーボモータ１６（図３参照）を駆動源とする昇降駆動手段およびＲ軸サーボモータ１７（図３参照）を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各ヘッド２０には、その先端（下端）に吸着ノズル２１が装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル２１の先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。本実施形態では、各サーボモータ１５，９，１６，１７及びエンコーダ１５ａ，９ａ，１６ａ，１７ａにより本発明の駆動部が構成されている。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット１８（撮像手段）が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部４との間にそれぞれ撮像ユニット１８が設けられている。この撮像ユニット１８は、カメラ及び照明装置等からなっている。

図３は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は実装機の制御系統のうち主に本発明に関連する部分を抽出して示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置１０（本発明の制御部）を有している。この制御装置１０は、その機能構成として、軸制御部１０１、画像処理部１０２および記憶部１０３および主制御部１０４を含んでいる。

軸制御部１０１は、Ｘ軸サーボモータ１５、Ｙ軸サーボモータ９、各ヘッド２０に設けられるＲ軸サーボモータ１７及びＺ軸サーボモータ１６と、これらに設けられたエンコーダ１５ａ、９ａ、１７ａ、１６ａとが接続されており、これらのエンコーダ１５ａ、９ａ、１７ａ、１６ａの検出値に基づいて、各サーボモータ１５，９，１７，１６の駆動制御を行うものである。

画像処理部１０２は、前記撮像ユニット１８に接続されており、この撮像ユニット１８に備えられたカメラによって取り込まれた部品の画像に所定の画像処理を行い、各ヘッド２０におけるテープフィーダー４ａからの部品の吸着の有無に関する情報、部品の形状、部品の吸着位置、部品のＸ方向及びＹ方向に対するＲ軸回りの角度を検出し、この検出した値を主制御部１０４に送信するものである。

記憶部１０３は、基板３に搭載する部品の位置及び方向などに関する基板データ１０３ｂと、テープフィーダー４ａから供給される部品の形状等に関する部品データ１０３ｃと、基板３にテープフィーダー４ａの部品を実装する動作を制御する動作プログラム１０３ａとを記憶している。

主制御部１０４は、部品を基板３に実装する実装動作を統括的に制御するものである。具体的には、ヘッドユニット６を部品供給部４に移動させて負圧供給手段（不図示）を制御することにより、テープフィーダー４ａからの部品の吸着を行わせる（吸着動作）。そして、部品を吸着したヘッドユニット６を撮像ユニット１８のカメラ上に移動させ（認識動作）、部品認識後、基板３の部品搭載位置にヘッドユニット６を移動させて、吸着した部品を基板３に搭載させる（移載動作）。この一連の動作を記憶部１０３に記憶されている前記動作プログラム１０３ａ、基板データ１０３ｂ及び部品データ１０３ｃに基づいて、前記軸制御部１０１を介して各サーボモータを制御するものである。

次に図４を参照して本実施形態にかかる実装機の動作について説明する。

まず、ステップＳ１において、部品の吸着が行われる。すなわち、主制御部１０４は、軸制御部１０１を介してＸ軸、Ｙ軸サーボモータ１５，９を駆動制御して、ヘッドユニット６を所定の部品供給部４まで移動させる。そして、一定の高さ（初期位置）に配列されているヘッド２０のうち、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動制御して特定のヘッド２０を吸着位置まで下降させ、負圧供給手段を制御して吸着ノズル２１内を負圧にして、必要な部品を吸着ノズル２１先端に吸着させる。この動作を複数のヘッド２０について繰り返し、各ヘッド２０に実装すべき部品を吸着させる（吸着動作）。吸着後、各ヘッド２０は、再び初期位置に配列される。

なお、この吸着動作では、部品の吸着前に、吸着すべき部品の形状等に合わせて各ヘッド２０を吸着ノズル２１の中心軸回りに回転させて調整するＲ軸調整動作が含まれるが、この吸着動作の詳細については後述する。

次に各ヘッド２０により部品を吸着させた後、ステップＳ２において、部品の認識が行われる。すなわち、主制御部１０４は、軸制御部１０１を介してＸ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御してヘッドユニット６を撮像ユニット１８の上を通過するように移動させる。そして、各ヘッド２０に吸着された部品のすべての画像が撮像ユニット１８のカメラによって取り込まれ、部品データ１０３ｃと比較して部品の認識が行われる（認識動作）。

次に吸着された部品すべての画像を取り込んだ後、ステップＳ３において、部品の搬送が行われる。すなわち、主制御部１０４は、軸制御部１０１を介してＸ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御して部品を搭載する所定の搭載位置にヘッドユニット６を移動させてヘッド２０に吸着された部品を搬送する。すなわち、基板３に搭載すべき特定の部品が所定搭載位置の直上に位置するようにヘッドユニット６を移動させる（搬送動作）。

次に前記搬送動作により所定搭載位置の直上まで部品を搬送させた後、ステップＳ４において、基板３上に部品を搭載する。すなわち、主制御部１０４は、軸制御部１０１を介してＺ軸サーボモータ１６を駆動制御してヘッド２０を下降させて基板３の搭載位置に部品を載置する。そして、負圧供給手段を制御して吸着ノズル２１内の負圧を解除してヘッド２０を初期位置まで上昇させる（搭載動作）。

なお、上記の搬送動作及び搭載動作からなる移載動作においては、部品を搭載する前に、吸着された部品の姿勢を吸着ノズル２１中心軸回りに回転させて搭載位置の姿勢に調整するＲ軸調整動作が含まれるが、この移載動作の詳細については後述する。

次にステップＳ５において、各ヘッド２０に吸着したすべての部品についての搭載が完了したか否かが判断される。吸着した部品がいずれかのヘッド２０に残っている場合には、ステップＳ５でＮＯと判断されてステップＳ３に戻って残った部品について搬送・搭載動作が行われる（ステップＳ３、Ｓ４）。そして、ヘッド２０に吸着された部品をすべて搭載し終えた場合には、ステップＳ６において、基板３に搭載すべきすべての部品が搭載されたかどうか判断され、搭載されていない場合には、ステップＳ６でＮＯと判断され、ステップＳ１の処理に戻ってステップＳ１〜Ｓ５の処理が行われる。そして、基板３に搭載すべきすべての部品を搭載した場合には、部品の実装動作が終了する。

次に、図５を参照して吸着動作ついて詳細に説明する。図５は、本実施形態における吸着動作を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、ヘッドユニット６には４本のヘッド２０が設けられている場合について説明するが、ヘッドの数は４本に限定されるものではない。

４本のヘッド２０それぞれについて実装すべき部品が決定されると、吸着動作が開始され、吸着動作を行う対象となるヘッド２０を決定するヘッド決定値Ｎに初期値ゼロが入力される（ステップＳ１１）。

次に、複数のヘッド２０から吸着動作を行うヘッドを選択する（ステップＳ１３）。すなわち、初期値ゼロのヘッド決定値Ｎに１が加算され（ステップＳ１２）、一番目に吸着動作を行うヘッド２０を選択する。

ここで、最初に吸着動作を行うヘッド２０を第１ヘッド２０、次に吸着動作を行うヘッド２０を第２ヘッドとし、最後に吸着動作を行うヘッド２０を第４ヘッド２０とする。そして、第１〜第４ヘッドに吸着される部品をそれぞれ、第１部品、第２部品・・第４部品とする。

次に、吸着すべき部品の存在について判断される（ステップＳ１４）。すなわち、主制御部１０４により第１ヘッド２０に部品を吸着させるか否かが判断され、吸着させる部品がある場合にはステップＳ１４でＹＥＳと判断され、Ｘ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御してヘッドユニット６を所定の部品供給部４に移動させる（ステップＳ１５）。また、今回の吸着動作において第１ヘッド２０には部品を吸着させる必要がない場合には、ステップＳ１４でＮＯと判断され、再びステップＳ１２、Ｓ１３の処理により、次ヘッドである第２ヘッド２０が吸着動作の対象として選択される。

次に、当該ヘッド２０について後述するＲ軸調整が起動されたか否かが判断される（ステップＳ１６）。すなわち、吸着ノズル２１先端部分は、吸着対象部品の形状や吸着ノズル２１先端部分の形状等により、部品に対して吸着に適した回転角度に位置している必要がある。したがって、吸着ノズル２１先端部分が吸着対象部品の吸着に適した回転角度になっていない場合には、Ｒ軸サーボモータ１７を駆動制御してヘッド２０を吸着ノズル２１の中心軸回りに回転させて調整するＲ軸調整が行われる（ステップＳ１７：Ｒ軸調整ステップ）。ステップＳ１６では、このＲ軸調整が起動されたか否かが判断され、当該ヘッド２０に対しＲ軸調整ステップを経ていない場合には、ステップＳ１６でＮＯと判断されステップＳ１７においてＲ軸調整が行われる。

次に、次ヘッド２０のＲ軸調整について可否が判断される（ステップＳ１８）。すなわち、設定条件、例えば第１ヘッドが部品供給部４に到達するまでの移動時間内に次ヘッドである第２ヘッド２０におけるＲ軸調整が可能であるか否かが判断され、第２ヘッド２０に対してＲ軸調整を行うことができる場合には、ステップＳ１８でＹＥＳと判断され、第１ヘッド２０のＲ軸調整動作と並行して第２ヘッド２０のＲ軸調整が行われる（ステップＳ１７）。そして、さらにステップＳ１８において、第２ヘッドの次ヘッドに該当する第３ヘッドに対しても同様にしてＲ軸調整の可否が判断される。このように、このＳ１７、Ｓ１８の処理を繰り返すことによって、第１ヘッド２０のＲ軸調整動作と並行して、Ｒ軸調整が必要なヘッド２０すべて（第２〜第４ヘッド２０）についてＺ軸調整が行われる。すなわち、第１ヘッド２０のＲ軸調整ステップを行う時期とその他のヘッド２０のＲ軸調整ステップを行う時期とが互いに重複するように各ヘッド２０についてＲ軸調整が行われる。本実施形態においては、原則的には第１ヘッド２０の移動時間内に第２〜第４ヘッドすべてのＲ軸調整が行われるものとする。

また、ステップＳ１８において、すべてのヘッド２０（第１〜第４ヘッド２０）についてＲ調整を行った場合や次ヘッド２０についてＲ軸調整が不可と判断された場合には、ステップＳ１８でＮＯと判断されて、ヘッドユニット６（第１ヘッド２０）の部品供給部４への移動が完了した後、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動制御して第１ヘッド２０を下降させる（ステップＳ１９）。すなわち、第１部品を吸着する吸着高さ位置に第１ヘッド２０を下降させ、第１部品の吸着を行う。

次に、ステップＳ２０において、全ヘッド２０の吸着が完了したか否かが判断され、部品の吸着が完了していないヘッド２０が存在する場合には、ステップＳ１２からステップＳ２０が繰り返される。

すなわち、各ヘッド２０で順次部品を吸着する場合は、第１ヘッド２０による第１部品の吸着が完了すると、部品を吸着していないヘッド２０（第２〜第４ヘッド２０）が存在しているため、ステップＳ２０でＮＯと判断される。そして、ステップＳ１２、１３において、ヘッド決定値Ｎに１が加算され第２ヘッドが選択された後、第２ヘッド２０の吸着ノズル２１先端部分にも部品を吸着させる場合には、ステップＳ１４でＹＥＳと判断され、Ｘ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御して、第２ヘッド２０を第２部品を供給する部品供給部４にヘッドユニット６を移動させる（ステップＳ１５）。ここで、第２ヘッド２０では、上述のようにすでにＲ軸調整済みであるため、ステップＳ１６においてＹＥＳと判断される。したがって、ヘッドユニット６の移動完了後、そのままＺ軸サーボモータ１６を駆動制御して第２ヘッド２０を下降させ第２部品を吸着させる（ステップＳ１９）。

このようにして、第１ヘッド２０から第４ヘッド２０まで第１部品から第４部品を吸着し終えた場合には、ステップＳ２０でＹＥＳと判断され、吸着動作は終了する（ステップＳ２１）。なお、各ヘッド２０がＲ軸調整を終えた後、複数のヘッドが同時に部品を吸着するものであってもよい。

次に、図６、７を参照して移載動作について詳細に説明する。図６は、本実施形態における移載動作を示すフローチャートである。また、図７は、移載動作におけるタイムチャートであり、第１〜第４ヘッド２０に吸着された部品が基板３に搭載される場合における各軸の駆動時間を時系列的に表したものである。

すなわち、図７におけるＸＹは、ヘッドユニット６を移動させるためのＸ軸、Ｙ軸サーボモータ９の駆動時間を示している。また、各ヘッド２０のＲ軸及びＺ軸は、それぞれ各ヘッド２０のＲ軸サーボモータ１７、Ｚ軸サーボモータ１６の駆動時間を表している。

図６において、認識動作が終了すると、移動動作及び搭載動作からなる移載動作が開始され、まず搭載動作を行う対象ヘッド２０を決定するヘッド決定値Ｎに初期値ゼロが入力される（ステップＳ３１）。

次に、複数のヘッド２０から移載動作を行うヘッドを選択する（ステップＳ３３）。すなわち、初回は、初期値ゼロのヘッド決定値Ｎに１が加算され（ステップＳ３２）、１番目に移載動作を行うヘッド２０を選択する。

ここで、最初に移載動作を行うヘッド２０を第１ヘッド２０、次に移載動作を行うヘッド２０を第２ヘッドとし、最後に移載動作を行うヘッド２０を第４ヘッド２０とする。そして、第１〜第４ヘッドに吸着されている部品をそれぞれ、第１部品、第２部品・・第４部品とする。

次に、ヘッド２０に搭載すべき部品が存在しているか否かが判断される（ステップＳ３４）。すなわち、第１ヘッド２０の吸着ノズル２１先端部分に部品が吸着されているか否かが判断され、第１ヘッドに第１部品が吸着されている場合には、ステップＳ３４でＹＥＳと判断され、Ｘ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御して、基板３上の第１部品が搭載される搭載位置にヘッドユニット６を移動させる（ステップＳ３５）。また、今回の搭載動作において第１ヘッド２０に第１部品が吸着されていない場合には、ステップＳ３４でＮＯと判断され、再びステップＳ３２、Ｓ３３の処理が行われる。すなわち、次ヘッドである第２ヘッド２０が搭載動作の対象として選択される。

次に、当該ヘッド２０について後述するＲ軸調整が起動されたか否かが判断される（ステップＳ３６）。すなわち、吸着動作により吸着された部品の姿勢と搭載位置における姿勢とは異なる場合があり、また吸着時における微少のずれも発生する。したがって、吸着された吸着対象部品の姿勢が搭載位置の姿勢に合致するように、ステップＳ３７において、Ｒ軸サーボモータ１７を駆動制御してヘッド２０を吸着ノズル２１の中心軸回りに回転させてＲ軸調整を行う（Ｒ軸調整ステップ）。ステップＳ３６では、このＲ軸調整が起動されたか否かが判断され、当該ヘッド２０に対しＲ軸調整ステップを経ていない場合には、ステップＳ３６でＮＯと判断されステップＳ３７においてＲ軸調整が行われる。

次に、次ヘッド２０（本実施形態では第２ヘッド２０）のＲ軸調整について可否が判断される（ステップＳ３８）。すなわち、設定条件、例えば第１ヘッドが第１部品の搭載位置に到達するまでの移動時間内に第２ヘッド２０のＲ軸調整が可能であるか否かが判断され、第２ヘッド２０に対してＲ軸調整を行うことができる場合には、ステップＳ３８でＹＥＳと判断され、第１ヘッド２０のＲ軸調整動作と並行して第２ヘッド２０のＲ軸調整が行われる（ステップＳ３７）。そして、さらにステップＳ３８において、第２ヘッドの次ヘッドに該当する第３ヘッドに対しても同様にしてＲ軸調整の可否が判断される。このように、このＳ３７、Ｓ３８の処理を繰り返すことによって、第１ヘッド２０のＲ軸調整動作と並行して、Ｒ軸調整が必要なヘッド２０すべて（第２〜第４ヘッド２０）についてＲ軸調整が行われる。すなわち、第１ヘッド２０のＲ軸調整ステップを行う時期とその他のヘッド２０のＲ軸調整ステップを行う時期とが互いに重複するように各ヘッド２０についてＲ軸調整が行われる。

本実施形態では、第１ヘッド２０により第１部品が搭載位置に移動するまでの時間、すなわち、認識動作が完了する撮像ユニット１８の位置から第１部品の搭載位置までの移動時間内（図７における第１部品移動の時間内）に、第１〜第４ヘッド２０についてすべてＲ軸調整を行えると判断され、図７に示すように、第１ヘッド２０のＲ軸調整と同時に第２〜第４ヘッド２０のＲ軸調整が並行して行われる。したがって、第１ヘッド２０に吸着された第１部品が基板３に搭載される前の状態では、それぞれのヘッド２０に吸着された部品（第１〜第４部品）は、各ヘッド２０によって、それぞれの搭載位置における姿勢と合致する姿勢で吸着・保持されている。

そして、すべてのヘッド２０についてのＲ調整が完了した場合や次ヘッド２０についてＲ軸調整不可と判断された場合（ステップＳ３８でＮＯ）には、第１ヘッド２０（ヘッドユニット６）を搭載位置に移動させた後、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動制御して第１ヘッド２０を下降させる。すなわち、第１ヘッド２０を搭載位置に下降させて第１部品を搭載させる（ステップＳ３９）。

次に、ステップＳ４０において、全ヘッド２０の搭載が完了したか否かが判断され、搭載が完了していないヘッド２０がある場合には、ステップＳ３２からステップＳ４０が繰り返される。

すなわち、第１ヘッドによる第１部品の搭載が完了すると、部品を搭載していないヘッド２０（第２〜第４ヘッド２０）の存在により、ステップＳ４０でＮＯと判断される。そして次ヘッドである第２ヘッドが選択される（ステップＳ３２，Ｓ３３）。

図７に示す例では、第２ヘッド２０の吸着ノズル２１先端部分にも部品が吸着されているため、ステップＳ３４でＹＥＳと判断され、Ｘ軸サーボモータ１５及びＹ軸サーボモータ９を駆動制御して、第２ヘッド２０が吸着している第２部品の所定の搭載位置にヘッドユニット６を移動させる（ステップＳ３５）。そして、第２ヘッド２０では、上述のようにすでにＲ軸調整済みであるため、ステップＳ３６においてＹＥＳと判断され、ヘッドユニット６の移動完了後、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動制御して第２ヘッド２０を下降させ対象部品を搭載位置に搭載させる（ステップＳ３９）。

すなわち、図７に示すように、第１ヘッド２０に吸着された第１部品が基板３に搭載された後（第１ヘッドの搭載下降完了後）、第２ヘッドに吸着された第２部品を所定の搭載位置に移動させる第２部品移動が行われ、この第２部品移動完了後、第２ヘッド２０の部品が基板３に搭載される（第２ヘッドの搭載動作）。このように、第３部品及び第４部品それぞれについて、所定の搭載位置に移動させる第３部品移動及び第４部品移動が行われ、第１ヘッド２０から第４ヘッド２０まで吸着している部品（第１〜第４部品）をすべて搭載し終えた場合には、ステップＳ４０でＹＥＳと判断され、移載動作は終了する（ステップＳ４１）。

このように、本実施形態では、吸着動作及び移載動作において、各ヘッド２０のＲ軸調整を行うＲ軸調整ステップの時期を重複させて行っているため、従来のように各ヘッド毎に独立させて行う場合に比べて部品実装に要する時間を短縮することができる。また、上記実施形態では、撮像ユニット１８のカメラ位置からの移動を伴うために最も時間的余裕のある第１部品移動の間に、第１〜第４ヘッド２０のＲ軸調整を並行して行うため、それぞれのＲ軸調整を確実に第１部品移動の時間内に終えることができ、結果として実装時間を短縮することができる。

ここで、従来の方法におけるタイムチャートを図９に示す。各名称及び記号等は本実施形態のタイムチャートを示す図７と同じ意味である。この図９に示した従来の方法では、各ヘッド２０が各搭載位置まで移動する第１〜第４部品移動の時間内にそれぞれのヘッド２０における搭載下降を行っている。

この図９に示した従来の方法と図７に示した本実施形態とを比較すると、従来の方法では、第２〜４移動の時間内にＲ軸調整を終えることができないため、ヘッドユニット６の搭載位置までの移動が完了しているにもかかわらず、その位置でＲ軸調整が終了するまで停止する時間αが存在している。これに対し、本実施形態では、第１部品移動の時間内にすべてのヘッド２０におけるＲ軸調整を並行して行ってすべて第１部品移動の時間内に終了するため、従来の方法では実装時間としてロスとなっていた時間αが不要となる。したがって、本実施形態では、従来の方法に対して時間αの総和、すなわち図７に示す短縮時間ｔ分だけ実装時間を短縮することができる。

また、上記実施形態では、各ヘッド２０（ヘッドユニット６）を各部品の搭載位置まで移動させた後、このヘッド２０を初期位置から下降させて当該部品を搭載する場合について説明したが、部品の搬送中にヘッド２０を基板３に対して所定高さに近づけるＺ軸調整を行うものであってもよい。

具体的には、図６のフローチャートにおいて、ヘッドユニット６が移動を開始するステップＳ３５から、部品のＺ軸方向への搭載を開始するステップＳ３９までの間で、吸着した部品を所定の高さになるように下降させるＺ軸調整ステップを行う。すなわち、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動制御してヘッド２０の吸着部品が基板３に近づく所定の高さ位置になるように下降させる。この所定高さは、既に基板３上に搭載されている他の部品と干渉しない高さ位置であればよい。

このようなＺ軸調整をヘッドユニット６が移動する間にＲ軸調整と並行して行った場合のタイムチャートを図８に示す。図８に示すように、図７では、第１部品移動と第２部品移動との間、第２部品移動と第３部品移動との間、第３部品移動と第４部品移動との間に搭載下降が画一的に行われていたのに対し、図８に示す実施形態では、第１〜第４部品移動の時間中にヘッド２０に吸着された部品の高さ位置が所定高さとなるように、各ヘッド２０に対しＺ軸調整が行われる。したがって、ヘッドユニット６を停止させてから行われるヘッド２０の下降時間は、前記所定高さ位置から搭載位置までの本下降の時間だけで済み、初期位置から搭載位置まで下降させる図７の場合に比べて下降時間は短縮される。すなわち、図８に示すように、Ｚ軸調整を各ヘッド２０の移動時間内に行う図８に示す実施形態では、図７に示す実施形態に比べて短縮時間Ｔ（図８参照）だけ実装時間を短縮することができる。

なお、図８に示す実施形態においては、各ヘッド２０のＺ軸調整をそれぞれの吸着部品を搭載位置に移動させる時間（第１〜第４部品移動の時間）に別々に行っているが、これに限定されず、第１部品移動の時間内にすべてのヘッド２０に対して所定の高さ位置にＺ軸調整を行うものであってもよい。

また、前記Ｚ軸調整は、すべてのヘッド２０を一律に同じ所定高さ位置に下降させるものについて説明したが、それぞれのヘッド２０が上下方向に順次高さ位置が異なるように下降させるものであってもよく、それぞれランダムな高さ位置に下降させるものであってもよい。

より好ましい形態としては、ヘッド２０に吸着された部品が下方側から基板３に搭載される順であって、隣接する部品同士が吸着ノズル２１中心軸回りに回転した場合であっても互いに接触しない間隔で配列させるＺ軸調整であることが好ましい（実装順高さ位置）。

具体的には、基板３に搭載する部品の搭載順序が第１ヘッド２０、第２ヘッド２０、第３ヘッド２０の順であって、第２ヘッド２０に吸着した大型の電子部品（第２部品）を同一高さ位置で吸着ノズル２１の中心軸回りに回転させると、第１、第３ヘッド２０に吸着した部品（第１部品、第３部品）に接触してしまう場合には、上記のようにＺ軸調整を行った後、Ｒ軸調整を行うのがよい。

すなわち、制御装置１０の記憶部１０３に予め記憶されている部品及びその部品に関する配列間隔等の情報に基づいて、Ｒ軸調整を行う前に、下方から第１部品、第２部品、第３部品となるように搭載順に配列し、かつ、第１、第３ヘッド２０の吸着部品（第１、第３部品）と第２ヘッド２０の吸着部品とが吸着ノズル２１中心軸回りに回転した場合であっても互いに接触しない間隔になるようにＺ軸調整を行う。その後、Ｒ軸調整を行って第１及び第２ヘッド２０の部品をそれぞれ搭載位置姿勢になるように調整する。

このようにすれば、Ｒ軸調整を行っても第２部品と第１部品及び第３部品に接触することはなく、また、第１部品が搭載された後、大型の第２部品が搭載され、その後第３部品が搭載されるため、それぞれの部品同士を互いに接触することなく基板３に搭載させることができる。

また、上記実施形態については、第１部品移動の時間内にすべてのヘッド２０についてＲ軸調整を完了させる場合について説明したが、一のヘッド２０におけるＲ軸調整を行う時期と他のヘッド２０におけるＲ軸調整を行う時期とが同時に行われる部分を有していればよい。例えば、第２〜第４ヘッド２０のＲ軸調整について第２部品移動の時間内に行うものであってもよいし、第１部品移動の時間内に第１ヘッド２０及び第２ヘッド２０のＲ軸調整を行い、第３部品移動の時間内に第３ヘッド２０及び第４ヘッド２０のＲ軸調整を行うものであってもよい。この場合において、第３部品移動の時間が短かい場合には、第３及び４ヘッド２０のＲ軸調整の時間が超過するが、第３及び４ヘッド２０のＲ軸調整を行う時期が同時期であるため、第３ヘッド２０と第４ヘッド２０とのＲ軸調整を別々に行う場合に比べて実装時間を短くすることができる。

本発明の部品実装機を示す平面図である。 本発明の部品実装機を示す側面図である。 本発明の部品実装機の制御系を示すブロック図である。 実装動作を示すフローチャートである。 吸着動作を示すフローチャートである。 移載動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における移載動作におけるタイムチャートである。 本発明の他の実施形態における移載動作におけるタイムチャートである。 従来の移載動作におけるタイムチャートである。

３ 基板
６ ヘッドユニット
１０ 制御装置
１６ Ｚ軸サーボモータ
１７ Ｒ軸サーボモータ
２０ ヘッド
２１ 吸着ノズル
１０１ 軸制御部
１０４ 主制御部

Claims (2)

1. 複数のヘッドのノズルに電子部品を吸着させて搬送し、基板上に搭載する部品実装方法であって、
   各ヘッドをそれぞれのノズルの中心軸回りに独立して回転可能とし、
   前記電子部品の搬送中でかつ前記電子部品が前記基板に搭載される前に、搭載位置に応じた姿勢となるように、前記ヘッドをノズルの中心軸回りに回転させて前記電子部品の回転角度を調整するＲ軸調整ステップと、
   前記複数のヘッドのうち、一のヘッドに吸着された前記電子部品が搭載位置に到達するまでの移動時間内に、他のヘッドに対しそれぞれ前記Ｒ軸調整ステップを行うことが可能か否かを判断する判断ステップとを有し、
   前記一のヘッドにおける前記Ｒ軸調整ステップを行う時期と重複する部分を有する時期に、前記判断ステップによりＲ軸調整可能と判断された前記他のヘッドに対し前記Ｒ軸調整ステップを行うことを特徴とする部品実装方法。
2. 前記電子部品の搬送中に、前記ヘッドを高さ方向に移動させ前記電子部品を前記基板に対して所定高さに近づけるＺ軸調整ステップをさらに有し、
   前記Ｚ軸調整ステップは、各ヘッドのノズルに吸着された電子部品をノズルの中心軸回りに回転させると隣接する前記電子部品同士が接触するヘッドについて、それらの電子部品の高さ位置が下方側から基板搭載順になるように、前記ヘッドを高さ方向に移動させるものであって、このＺ軸調整ステップ後に、前記一のヘッドを含む複数のヘッドに対し前記Ｒ軸調整ステップを並行して行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
   

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