JP4925944B2

JP4925944B2 - 電子部品装着装置

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Publication number: JP4925944B2
Application number: JP2007173321A
Authority: JP
Inventors: 順浅井; 卓哉井本; 真希夫亀田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: JP2009016394A

Description

本発明は、周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより間欠回転可能なノズル支持体と、ラインセンサとを備え、部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから所定の吸着ノズルにより吸着して取出した電子部品の下端の高さや、吸着ノズルにより取出した電子部品の吸着姿勢や、電子部品を取出す吸着ノズルの有無などを検出する電子部品装着装置に関する。

吸着ノズルに吸着保持された電子部品の検出された下端の高さに応じて所定ストローク下降させてプリント基板上に装着する電子部品装着装置は、特許文献１などで広く知られている。
特開２００３−１１０２９３号公報

しかし、前記ノズル支持体の周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを設けて、回転モータにより回転させながら、吸着ノズルに吸着保持された電子部品をラインセンサの発光素子と受光素子との間を通過させながら、当該電子部品の下端の高さを検出しているものであるから、ラインセンサの取り付け誤差又は前記ノズル支持体への各吸着ノズルの取付け誤差が大きいと、ノズル支持体の回転する角度の一定範囲のみ検出しているので、ときに電子部品の一部しか下端の高さを検出できなかったり、全く検出できない虞もあった。

また、吸着ノズルに吸着保持された電子部品の姿勢を検出する場合も、同様に吸着ノズルをラインセンサの発光素子と受光素子との間を通過させながら検出しているものであるため、ラインセンサの取り付け誤差又は前記ノズル支持体への各吸着ノズルの取付け誤差が大きいと、吸着ノズルに吸着保持された電子部品の姿勢を検出できない虞もあった。

更に、吸着ノズルの有無を検出する場合も、同様に吸着ノズルをラインセンサの発光素子と受光素子との間を通過させながら、検出しているものであるため、ラインセンサの取り付け誤差又は前記ノズル支持体への各吸着ノズルの取付け誤差が大きいと、吸着ノズルの有無を検出できない虞もあった。

この場合、電子部品の一部しか下端の高さを検出できなかったり、全く検出できないことや、吸着ノズルに吸着保持された電子部品の姿勢を検出できないことや、吸着ノズルの有無を検出できないことを防止するため、電子部品の検出範囲を広く設定すると、電子部品を吸着している吸着ノズルの近くに吸着ノズル又は電子部品以外のものが付いていたときに、ラインセンサが誤検出する虞があった。

そこで本発明は、ラインセンサの取り付け誤差又はノズル支持体への各吸着ノズルの取付け誤差があっても、確実に各吸着ノズルに吸着保持された電子部品の下端の高さなどを検出できるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから所定の吸着ノズルにより取出した電子部品の下端の高さを検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を電子部品を吸着保持した吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記電子部品の下端の高さを検出し、この検出された下端の高さに応じて所定ストローク下降させてプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記ラインセンサによる前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の下端の高さ検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから電子部品を取出す吸着ノズルの有無を検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記吸着ノズルの有無を検出する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記吸着ノズルの有無の検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

第３の発明は、周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから電子部品を取出す吸着ノズルの有無を検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記吸着ノズルの有無を検出する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記吸着ノズルの有無の検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

本発明は、ラインセンサの取り付け誤差又はノズル支持体への各吸着ノズルの取付け誤差があっても、確実に各吸着ノズルに吸着保持された電子部品の下端の高さや吸着姿勢を検出でき、また吸着ノズルの有無を検出できる。従って、電子部品の取出し動作前の吸着ノズルの有無検出や、吸着ノズルの有無検出に伴う吸着ノズルの種類も判別することも可能となる。

以下、本発明による電子部品装着装置の一実施形態を添付の図面に基づいて説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図、図２は電子部品装着装置１の下部本体の正面図、図３は電子部品装着装置１の右側面図で、該装置１の基台２上のフィーダベース３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ上には種々の電子部品を夫々その部品取出し位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が不動の状態で着脱可能に複数並設固定されている。対向する部品供給ユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に順次搬送し、位置決め部５で位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８は装着装置１の左右部にそれぞれに設けられるＸ方向に長い前後一対のビームであり、各リニアモータ９の駆動により左右一対のガイド１０に沿って前記各ビーム８に固定されたスライダ１１が摺動して位置決め部５上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し位置上方を個別にＹ方向に移動する。前記リニアモータ９は、基台２に固定された上下一対の固定子９Ａと、前記ビーム８の両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ｂとから構成される。

各ビーム８にはその長手方向（Ｘ方向）にリニアモータ１４によりガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７が夫々設けられている。図３に示すように、前記リニアモータ１４はビーム８に固定された前後一対の固定子１４Ａと、各固定子１４Ａの間に位置して前記装着ヘッド体７に設けられた可動子１４Ｂとから構成される。

各装着ヘッド体７は１６本の各バネ１２により下方へ付勢されている吸着ノズル１５を有する装着ヘッド１６を備えている。そして、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６には基板認識カメラ１９が設けられ、位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像する。

以下、装着ヘッド１６の昇降装置及び装着ヘッド１６について、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。２０はガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７の基盤、２１はこの基盤２０に固定されたビーム側ベースである。また、２２は装着ヘッド１６の上部及び下部に固定された装着ヘッド側ベースであり、この装着ヘッド側ベース２２とビーム側ベース２１との間にヘッド昇降装置２３が設けられている。

ヘッド昇降装置２３は、装着ヘッド１６の昇降時に装着ヘッド１６を案内するガイド２４、ビーム側ベース２１に取り付けられたボールネジ２５、該ボールネジ２５を回転駆動し装着ヘッド１６を昇降させるヘッド昇降モータ２６、ボールネジ２５と螺合した昇降ナット２７、ヘッド昇降モータ２６が取り付られると共にボールネジ２５の上部を回転自在に支持する支持体２８などから構成され、昇降ナット２７はヘッド側ベースに２２に固定されている。このため、ヘッド昇降モータ２６の回転によるボールネジ２５の回転により、昇降ナット２７は昇降し、この結果、装着ヘッド１６がガイド２４に案内されて昇降する。

また、スリップリング３０は装着装置本体と装着ヘッド１６との間の通信及びノズル支持部の回転モータへの電力供給のために設けられている。また、３１は装着ヘッド１６下部に所定角度毎に所定間隔毎に周縁部に円周上に１６本配設された各吸着ノズル１５を上下動可能に支持するノズル支持体、３２は装着ヘッド１６下部の外筒体、３３は外筒体３２とノズル支持体３１との間に設けられた吸着ノズル１５のθ回転用のノズル回転モータである。このノズル回転モータ３３のロータ３４はノズル支持体３１の外周面に設けられ、外筒体３２に設けられたステータ３５の内側でノズル支持体３１と共にθ方向に回転可能に設けられる。

３７はヘッド支持体３１の中心から下方に突出して設けられた部品有無検出及び吸着姿勢（吸着状態）検出の検出手段、電子部品Ｄの下端の高さの検出手段及び吸着ノズル１５の存在の検出手段（有無検出手段、ノズル径の検出手段）としてのラインセンサユニットで、各装着ヘッド１６の略中央部に設けられた支持体３８下端に設けられ円筒状の発光ユニット取付体４１内上部にＬＥＤ等の発光素子４２を配設すると共にその下方にレンズ４３及びそのレンズ４３の下方に円錐状の反射面４４ａを有する反射体４４を配設して構成された発光ユニット４５と、前記外筒体３２底面に固定されて前記反射体４４を介する前記発光素子４２からの光を受光する複数の受光素子であるＣＣＤ素子を備えた受光ユニット４６とから構成される。

例えば、装着ヘッド１６に設けられ部品の吸着を行うと選択された吸着ノズル１５による電子部品Ｄの吸着動作が終了し、ノズル支持体３１が回転する度に、電子部品Ｄの下端面の高さ位置を各ＣＣＤ素子の受光状態より遮光から受光に変わる境界位置として検出することにより電子部品が図５に示すように正常に吸着されている場合と、吸着すべきでない面が吸着されて所謂立ち状態や斜め吸着状態の場合とが区別して検出される。即ち、吸着ノズル１５が下降して部品供給ユニット３から電子部品Ｄを吸着取出し、上昇した後にノズル回転モータ３３の駆動によりノズル支持体３１を回転させ、電子部品Ｄを吸着保持している吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に吸着ノズル１５が吸着している電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置するので、複数位置で電子部品Ｄの下端面の高さ位置を検出することにより、部品の有無検出、吸着姿勢の検出、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の厚さの検出等が可能となる。

また、吸着ノズル１５を旋回させて旋回中に吸着ノズル１５の有無検出もできる。尚、ノズル支持体３１が回転しながら移動するときに検出する構成にしたが、電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置したときに前記回転を停止させて検出するようにしてもよい。

そして、吸着ノズル１５が電子部品Ｄを吸着していない場合には、発光素子４２からの光のうち遮光されるべき光（吸着されている電子部品により）が受光ユニット４６に受光されることとなるので電子部品Ｄの「無し」を検出し、各ノズル軸６４の側方設けられた後述する真空バルブ入切用作動体であるソレノイドバルブ８２の動作により吸着ノズル１５に真空源４７に連通する流路を遮断し、真空源４７からの真空通路を断って真空吸着動作を停止してリークを防止し、また吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっているとか斜めに吸着されていると検出した場合には、当該吸着ノズル１５を回収箱７９上方に移動させて電子部品Ｄを落下させる。

次に、装着ヘッド１６に設けられたノズル昇降装置５０について説明する。５１はヘッド側ベース２２に取り付けられたノズル昇降用のノズル昇降モータ、５２はノズル昇降モータ５１の回転軸５１１が連結部材５９により連結されノズル昇降モータ５１により回転駆動されるボールネジ、５３はこのボールネジ５２に螺合してボールネジ５２の回転により昇降する昇降体、５５はヘッド側ベース２２に取り付けられ昇降体５３の昇降を案内するガイド、５６は昇降体５３の下端に回転自在に取り付けられたローラである。

更に、５７は装着ヘッド１６の中心軸６０が中心を貫通した第１筒体であり、この第１筒体５７に形成された環状の鍔部５８はローラ５６の上に位置し、第１筒体５７はローラ５６に支持されている。ここで、第１筒体５７は例えばボールスプラインから構成され、鍔部５８の上面にその下端が当接したバネ６１により下方に付勢される共に後述するプーリのθ回転と共にθ回転し、且つ昇降体５３の昇降に伴うローラ５６の昇降に伴い昇降する。６２は第１筒体５７の下部に固定され第１筒体５７と共にθ回転するノズル支持部材であり、このノズル支持部材６２の下端には円周方向に水平に伸びた昇降支持片６３が形成されている。そして、この昇降支持片６３は第１筒体５７の昇降に伴い昇降し、昇降支持片６３の下降により複数の吸着ノズル１５のうち所定の吸着ノズル１５が下降する。

即ち、それぞれの吸着ノズル１５から上方に延びた各ノズル軸６４の上端にはローラ６５が回転自在に取り付けられ、後述するノズル選択装置により選択された１本の吸着ノズル１５のノズル軸６４上端のローラ６５が昇降支持片６３の上面に乗っている状態で、第１筒体５７の下降に伴うノズル支持部材６２及び昇降支持片６３の下降により昇降する。即ち、昇降支持片６３及びローラ６５が、例えば昇降支持片６３Ａ及びローラ６５Ａにて示した位置まで下降した場合には、この下降に伴い、所定の吸着ノズル１５も下降する。更に、ノズル昇降モータ５１の回転量を制御して、昇降体５３下降時の停止高さを調整することにより、前記吸着ノズル１５を所定ストローク降下させることとなる。

また、６６はノズル支持部材６２の下に設けられたθ回転可能な第３筒体であり、この第３筒体６６の上部には下降前のノズル支持部材６２の昇降支持片６３と同じ高さ位置にほぼ円盤状の固定支持片６７が形成されている。固定支持片６７には、図７に示したように昇降支持片６３に対応して切欠き６８が形成され、上記下降するノズル１５を除いたノズル１５のノズル軸６４上端の各ローラ６５が固定支持片６７により支持されている。即ち、固定支持片６７には、円周方向にノズル１５の数分の１６等分した角度であるほぼ１８０°の位置に切欠き６８が形成され、この切欠き６８の箇所にノズル支持部材６２の昇降支持片６３が位置している。

７０は装着ヘッド１６に設けられたノズル選択装置であり、７１は下降ノズル選択用のノズル選択モータ、７２はノズル選択モータ７１の回転軸７３に固定された第１のプーリ、７４は中心軸６０に回動可能に支持された第２のプーリ、７５は第１のプーリ７２と第２のプーリ７４とに渡されたベルト、７６は中心軸６０の外側に位置し第２のプーリ７４の中心から下方に延びた筒状の回転体であり、バネ６１は第２のプーリ７４と第１筒体５７の鍔部５８との間に設けられている。

また、回転体７６下部の外周面外側には第１筒体５７が位置し、第１筒体５７のボールスプラインとしての作用により、第１筒体５７は第２のプーリ７４の回転に伴う回転体７６の回転と共に回転し、且つ昇降体５３が昇降したときにはその昇降に伴い回転体７６に沿い下降する。

即ち、電子部品Dの吸着及び装着に伴うノズル選択時には、ノズル選択モータ７１が回転すると、第１のプーリ７２ベルト７５及び第２のプーリ７４及び回転体７６を介して第１筒体５７が回転し、更に第１筒体５７と連結されたノズル支持部材６２が第３筒体６６と共に回転し、ノズル支持部材６２の昇降支持片６３が選択されたノズル１５から伸びたノズル軸６４の下に位置する。このような状態で、ノズル昇降モータ５１が回転し、吸着及び装着する電子部品の下端の高さに応じて昇降体５３が下降すると、それに伴い第１筒体５７及びノズル支持部材６２が下降し、昇降支持片６３の下降により選択されたノズル１５のみが電子部品の下端の高さに応じて所定ストローク下降する。

８０はエアー切替バルブで、各ノズル１５より周方向外側の位置に各ノズル１５に対応して等角度間隔に設けられ、個別にエアーの吸引と吹き出しとの切替が可能である。このエアー切替バルブ８０は上部に設けられたケース８１と、このケース８１内に上部が位置し、通電がＣＰＵ９０からの信号により制御されるソレノイドバルブ８２とから構成されている。ソレノイドバルブ８２はケース８１の内面に設けられた環状の電磁石８３と、この電磁石８３への通電、非通電によりケース８１内を昇降し、上部には電磁石８３に対応して円柱状の永久磁石８４が設けられた通路切替体８５などから構成されている。この通路切替体８５とケース８１下部の筒部８１Ａとの間には、上から下に順番にエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７、真空引き用通路８８とが形成されている。また、ノズル軸６４にはノズル１５の内部通路及びノズル連通通路８７と連通するノズル軸通路１００が形成され、通路切替体８５の昇降によりノズル連通通路８７を介してノズル通路１００と真空引き用通路８８或いはエアーブロー用通路８６との間の連通が切り替る。

即ち、ソレノイドバルブ８２の電磁石８３への通電により通路切替体８５が上昇しているときには、真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが連通し、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが遮断され、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７及び真空引き用通路８８を介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。また、電磁石８３が非通電になり、通路切替体８５が下降しているときには、真空源４７に連通した真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが遮断され、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが連通し、吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に吸着ノズル１５の内部通路にエアー供給源４８からの空気がエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７及びノズル軸通路１００を介して吹き込まれる。

４９Ａは一端がエアー切替バルブ８０に連通する切替バルブで、他端が前記真空源４７に連通して吸着ノズル１５が吸引するかエアー供給源４８に連通して吸着ノズル１５が吹き出しするかを切り替えるバルブである。４９Ｂは一端がエアー切替バルブ８０に連通すると共に他端がエアー供給源４８に連通する開閉バルブで、吸着ノズル１５により電子部品を装着する際に、エアー切替バルブ８０がエアー吸引からエアー吹き出しに切り替る前に開いてエアー供給源４８からのエアーを吹き出し状態として、吸着ノズル１５が電子部品を吸着して下降し始めたときにエアー切替バルブ８０がエアー吹き出しに切り替ったときにこの真空を破壊するためのバルブである。

図３に示すように、８９は部品認識カメラで、前記各装着ヘッド１６に対応してそれぞれ１個ずつ計４個基体２の取付板９９に設けられ、電子部品が吸着ノズル１５に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために複数の前記吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品Ｄを一括して撮像し、吸着ノズル１５に電子部品Ｄが吸着保持しているか否かも確認することができる。

次に図４の本電子部品装着装置１の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。９０は本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ９０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）９２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）９３が接続されている。そして、ＣＰＵ９０は前記ＲＡＭ９２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ９３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ９０は、インターフェース９４及び駆動回路９５を介して前記リニアモータ９及び１４、各装着ヘッド１６毎に設けられる開閉バルブ４９Ｂ及び切替バルブ４９Ａなどの駆動を制御している。

前記ＲＡＭ９２には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（Ｚで示す）情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また前記ＲＡＭ９２には、部品配置データが記憶されており、これは前記各部品供給ユニット３の配置番号に対応して各電子部品の種類（部品ＩＤ）や該供給ユニット３の配置座標等が記憶されている。

９１はインターフェース９４を介して前記ＣＰＵ９０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ８９により撮像して取込まれた画像の認識処理及び基板認識カメラ１９により撮像して取込まれた画像の認識処理が部品認識処理装置９１により行われる。

尚、前記部品認識カメラ８９及び基板認識カメラ１９より撮像された画像は表示装置としてのモニタ９６に表示される。そして、前記モニタ９６には種々のタッチパネルスイッチ９７が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ９７を操作することにより、教示指定のための設定を含む種々の設定を行うことができる。

なお、前記ラインセンサユニット３７の受光ユニット４６はインターフェ−ス１１０を介して検出コントローラ１１１のＣＰＵ１１２に接続され、ＣＰＵ１１２にはバスラインを介してＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１１３及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）１１４が接続されている。そして、ＣＰＵ１１２はインターフェ−ス１１５、シリアル回線１１６及びインターフェ−ス９４を介して前記ＣＰＵ９０に接続されている。

ここで、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品Ｄの有無検出をしたり、吸着姿勢（吸着状態）を検出したり、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品Ｄの下端の高さを検出したり、吸着ノズル１５の存在を検出するために、１６本の吸着ノズル１５のうちの電子部品Ｄを吸着保持した吸着ノズル１５や吸着ノズル１５の種類を判別したい任意の吸着ノズル１５を発光ユニット４５と受光ユニット４６との間に位置させるために、前記ラインセンサユニット３７を構成する発光ユニット４５をノズル回転モータ３３によりノズル支持体３１と共に回転させることとなる。

ここで、前記ノズル支持体３１への各吸着ノズル１５の取付けオフセット教示、即ちラインセンサ検出位置のオフセット教示について、以下図８に基づき説明する。

初めに、前記吸着ノズル１５はノズル支持体３１に１６本配設されているので、吸着ノズル１５同士の角度間隔は２２．５度であり、初めに前記ノズル支持体３１の１２時の角度位置と６時の角度位置とを結ぶ仮想基準がどれだけ設計基準からズレているかを求める。このズレ量がヘッド回転角度オフセット値であり、ＲＡＭ９２に格納される。

そして、前記受光ユニット４６は前記ノズル支持体３１の６時の角度位置とこの位置から２２．５度離れた位置との真ん中の位置に配設される。即ち、前記受光ユニット４６を前記仮想基準の６時位置からマイナス１１．２５度時計回りの位置に配設されるが、受光ユニット４６の取り付け誤差又はノズル支持体３１への各吸着ノズル１５の取付け誤差があるので、ラインセンサユニット３７の検出角度範囲、即ちＣＰＵ９０がラインセンサユニット３７による検出結果（電子部品の下端の高さ）の取り込みを開始してから終了するまでの角度範囲は予め決められた角度の範囲、即ち１５度の範囲であって前記仮想基準の６時位置からマイナス１１．２５度時計回りの位置からプラスマイナス７．５度の範囲であるが、各吸着ノズル１５毎にラインセンサユニット３７の検出角度範囲の位置が僅かズレることとなる。

この検出角度範囲の位置のズレ、即ち光軸のズレを受光ユニット検出位置オフセット値として各吸着ノズル１５毎に求めて、ＲＡＭ９２に格納させる必要があり、この受光ユニット検出位置オフセット値を各吸着ノズル毎に算出して、ＲＡＭ９２に格納する受光ユニット検出位置オフセット値の教示について、以下説明する。

初めに、作業管理者がモニタ９６に表示されたタッチパネルスイッチの教示開始スイッチ部を押圧操作すると、ＣＰＵ９０は初めにノズル回転モータ３３を原点位置に復帰させてから、定速度で駆動するようにノズル回転モータ３３を制御してノズル支持体３１を回転させて各吸着ノズル１５を定速度で旋回させる共に、その旋回しながら各吸着ノズル１５が反射体４４と受光ユニット４６との間を通過するので、ＣＰＵ１１２はラインセンサユニット３７により一定時間間隔毎に当該吸着ノズル１５の存在を検出するように制御する。

このラインセンサユニット３７による各吸着ノズル１５の有りを検出した位置と設計基準の各吸着ノズル１５の位置とのズレ量、即ち受光ユニット検出位置オフセット値をＣＰＵ９０が求め、ＲＡＭ９２に格納させる。

次に、以上のような構成により、以下電子部品装着装置１による電子部品Ｄの吸着及び装着の動作について詳細に説明する。先ず、作業管理者がモニタ９６に表示されたタッチパネルスイッチの運転開始スイッチ部を押圧操作すると、ＣＰＵ９０は初めにノズル回転モータ３３を原点位置に復帰させ、プリント基板Ｐを上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬入し、位置決め機構により位置決め動作を開始する。

次に、ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９２に格納された装着データに従い、電子部品Ｄの吸着動作を実行する。即ち、ＲＡＭ９２にプリント基板Ｐの装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び配置番号等が指定された装着データ等に従い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１５が装着すべき該電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。

このとき、ＣＰＵ９０によりリニアモータ９及び１４が制御されて、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６の吸着ノズル１５が装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３の先頭の電子部品上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動する。

そして、既に所定の各供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、ＣＰＵ９０からインターフェース９４及び駆動回路９５を介して出力される信号に基づいて、ヘッド昇降モータ２６が回転し、装着ヘッド１６がガイド２４に沿い所定の高さまで下降する。次に、初めに電子部品を吸着する吸着ノズル（以下、「１番吸着ノズル」という）１５が吸着位置、即ち、図８に示す６時の吸着位置からずれている場合には、ＣＰＵ９０はその吸着ノズル１５を吸着位置まで移動させるための信号を出力してノズル回転モータ３３を回転駆動させ、装着ヘッド１６のノズル支持体３１を中心軸６０の回りをθ回転させる。

そして、ローラ６５が昇降支持片６３に乗った時点で、ＣＰＵ９０はノズル支持体３１の回転角度と昇降支持片６３の側縁の角度とに基づいてインターフェース９４及び駆動回路９５を介して信号をノズル昇降モータ５１へ出力する。すると、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を下降させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３及び昇降支持片６３は下降し、１番吸着ノズル１５は所定の高さ、即ち予め設定されていた供給ユニット３から電子部品を吸着するのに適した高さに向かい下降する。即ち、ノズル支持体３１のθ回転及び昇降支持片６３の下降により、１番吸着ノズル１５は旋回すると共に下降し、ローラ６５が昇降支持片６３の中央に到達し、１番吸着ノズル１５は吸着位置に到達すると共に、電子部品を吸着するのに適した高さまで下降し、１番吸着ノズル１５が電子部品を吸着して取出す。

そして、１番吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作が終了すると、ＣＰＵ９０は信号をノズル昇降モータ５１へ出力し、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を上昇させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３は所定に高さ、即ち、下降前の高さまで上昇する。

そして、装着ヘッド１６により電子部品を連鎖吸着できる場合には、１番吸着ノズルと同様に、上記のようにノズル支持体３１に設けられた１６本の吸着ノズル１５のうち、即ち２番吸着ノズルから１６番吸着ノズルのうち残りの選択された吸着ノズルについてもマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）する。即ち、残りの各吸着ノズル１５に部品供給ユニット３から電子部品が供給され、ノズル回転モータ３３の回転によりノズル支持体３１は間欠的に回動し、ノズル支持体３１の停止時に各吸着ノズル１５は昇降し、電子部品を吸着保持する。

そして、各吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作に伴うラインセンサユニット３７による吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さの検出がなされる。即ち、ラインセンサユニット３７の受光ユニット４６は図８に示した吸着位置より例えば１１．２５ずれた位置に設けられ、ノズル支持体３１の時計方向への間欠的な回動に伴い電子部品を吸着した吸着ノズル１５が前記ラインセンサユニット３７の反射体４４と受光ユニット４６との間を定速度で通過し、前記ノズル支持体３１をノズル回転モータ３３により回転させながら所定時間毎に前記吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さを検出する。

このとき、吸着ノズル１５を電子部品の下端の高さ検出位置に移動させるときのノズル回転モータ３３の回転目的角度位置は、１８０度＋ヘッド回転角度オフセット値−１１．２５度＋受光ユニット検出位置オフセット値（当該ノズル番号の）−２２．５度×（当該ノズル番号−１）である。これは、ＣＰＵ９０により求められる。

従って、吸着ノズル１５が回転目的角度位置に移動するように、ＣＰＵ９０がノズル回転モータ３３を制御するが、この回転目的角度位置に応じてラインセンサユニット３７の検出角度範囲（１５度の範囲）を定めるので、即ち回転目的角度位置からその手前１８．５度〜３．５度の１５度の範囲を検出角度範囲として、ラインセンサユニット３７の取り付け誤差又はノズル支持体３１への各吸着ノズル１５の取付け誤差があっても、確実に各吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さをラインセンサユニット３７により検出でき、ＲＡＭ９２に格納される。従って、前記ノズル支持体３１の６時の角度位置から１間欠回転角度の２２．５度の範囲のうちの、吸着ノズル１５が上昇しきってから（上昇中ではなく）電子部品の下端の高さを検出するために検出角度範囲が狭くなっても、確実に検出することができる。

従って、回転目的角度位置に応じてラインセンサユニット３７の検出角度範囲（１５度の範囲）を定めることによって、検出角度範囲を極力狭くすることができ、電子部品を吸着している吸着ノズル１５の近くに、電子部品又は吸着ノズル１５以外の物が付いていた場合にも、ラインセンサユニット３７による誤検出を極力回避することができる。また、検出した電子部品の下端の高さと吸着ノズル１５の下端の高さとの差から電子部品の厚さを求めることもでき、また求めた電子部品の厚さから電子部品の姿勢を判断することもできる。

具体的には、発光ユニット４５の発光素子４２から発せられた光が反射体４４の反射面４４ａで反射されて受光ユニット４６により受光され、検出コントローラ１１１に検出値が送られ、検出コントローラ１１１からの検出情報に基づいて、ＣＰＵ１１２はこの電子部品Ｄの下端レベルに応じて部品の下端の高さの検出を確実に行なえ、ＲＡＭ１１３及びＲＡＭ９２に格納されることとなる。

以下同様に、各吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の下端の高さをラインセンサユニット３７により検出でき、ＲＡＭ９２に格納され、その後部品認識カメラ８９による電子部品の撮像及び認識処理装置９１の認識処理等の部品認識動作を行なうか、電子部品の姿勢異常が無かった場合に部品認識動作を行なって、プリント基板Ｐへの装着動作を行う。即ち、ＣＰＵ９０は認識処理装置９１からの認識処理結果を加味して、位置決め部５で位置決めされているプリント基板Ｐ上の装着座標位置に吸着ノズル１５が移動するようにリニアモータ９及び１４を制御し、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動し、ノズル回転モータ３３、ヘッド昇降モータ２６及びノズル昇降モータ５１を制御して、プリント基板Ｐに電子部品を装着する。

この場合、ＣＰＵ９０は前述の電子部品Ｄの下端の高さに応じて前記ノズル昇降モータ５１を制御して吸着ノズル１５を下降させる。従って、プリント基板Ｐへ電子部品Ｄを装着する際の下降量が前記電子部品Ｄの下端の高さに応じて定まるので、適切な押込み量で電子部品Ｄが装着されることとなるので、電子部品Ｄが破損したりすることもなく、電子部品Ｄが装着できないこともなく、確実に装着されることとなる。

また、以上のように、ＣＰＵ９０がノズル支持体３１の回転制御を行うから、前記ラインセンサユニット３７により吸着ノズル１５の下端での電子部品の有無検出、吸着姿勢の検出等をも確実に、ノズル支持体３１を回転させて行なうことができる。

即ち、発光ユニット４５の発光素子４２から発せられた光が反射体４４の反射面４４ａで反射されて受光ユニット４６により受光され、検出コントローラ１１１に検出値が送られ、検出コントローラ１１１からの検出情報に基づいて、ＣＰＵ１１２はこの電子部品Ｄの下端レベルに応じて電子部品の有無検出、吸着姿勢の検出を確実に行なえることとなる。従って、検出コントローラ１１１からの検出情報に基づいて、ＣＰＵ１１２が電子部品が無いと判断した場合には、再度部品供給ユニット３から取り出し動作を行ったり、吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっているとか斜めに吸着されていると姿勢状態の異常を検出した電子部品であると判断した場合には、当該電子部品の認識及び装着の前に、装着ヘッド１６及び吸着ノズル１５を回収箱７９上方に移動させて電子部品Ｄを落下させる個別廃棄（回収）動作がそれぞれの電子部品についてなされる。

更には、吸着ノズル１５のノズル径の検出も確実に行えることとなる。即ち、吸着ノズル１５はその種類（所謂ノズル径）が異なっても形状及び外径が同じ部分１５Ａと、種類が異なると外径が異なる部分１５Ｂとを備えているので、予めこの部分１５Ｂの外径を計測してＲＡＭ１１３及び９２に格納する作業を行う。

以下同様に、その他の吸着ノズル１５についても、計測動作及び格納動作を行い、吸着ノズル１５の部分１５Ｂのノズル径をＲＡＭ９２に予め格納しておく。

そして、運転開始直後の装着ヘッド１６への吸着ノズル１５の取り付け又は運転途中での吸着ノズル１５の交換に際して、吸着ノズル１５を装着ヘッド１６に自動的にか手動にて取り付けたときに、この取付後の新しい吸着ノズル１５が取り付けるべき本来の正しい種類の吸着ノズル１５であるかの検出動作について説明する。

即ち、取付後の吸着ノズル１５を定速度で反射体４４と受光ユニット４６との間を通過させながら所定時間毎に当該吸着ノズル１５の有無を前述したように前記ラインセンサユニット３７が検出するが、このときの有りの検出回数から吸着ノズル１５の部分１５Ｂのノズル径を求め、ＲＡＭ９２に格納する。

そして、ＣＰＵ９０はこの算出したノズル径が、どの種類の外径に属するかが判断される。このようにして、取付後の新しい吸着ノズル１５が本来の正しい種類の吸着ノズル１５であるかの確認が行える。

ラインセンサユニット３７が装着ヘッド１６に設けられていなく、装着装置本体に設けられ、装着ヘッド１６がラインセンサユニット３７の位置に移動し、ラインセンサユニット３７によって電子部品の下端の高さ等を検出するようにしても良く、ラインセンサユニット３７の取り付け誤差又は各吸着ノズル１５の取り付け誤差による検出位置のオフセット値を求め、求めたオフセット値に基づいて吸着ノズル１５の下端高さの検出範囲を設定しても良い。

以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。電子部品装着装置の正面図である。電子部品装着装置の右側面図である。電子部品装着装置の制御ブロック図である。装着ヘッド体の縦断正面図である。装着ヘッド体の縦断側面図である。固定支持片及び昇降支持片を示す平面図である。装着ヘッドの概略底面図である。装着ヘッドの下部の拡大縦断正面図である。

符号の説明

１部品装着装置
７装着ヘッド体
１５吸着ノズル
１６装着ヘッド
３１ノズル支持体
３３ノズル回転モータ
３７ラインセンサユニット
４２発光素子
４５発光ユニット
４６受光ユニット
５１ノズル昇降モータ
９０ＣＰＵ
９２ＲＡＭ
１１１検出コントローラ

Claims

周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから所定の吸着ノズルにより取出した電子部品の下端の高さを検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を電子部品を吸着保持した吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記電子部品の下端の高さを検出し、この検出された下端の高さに応じて所定ストローク下降させてプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記ラインセンサによる前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の下端の高さ検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから所定の吸着ノズルにより取出した電子部品の吸着姿勢を検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を電子部品を吸着保持した吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記電子部品の吸着姿勢を検出する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記ラインセンサによる前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢の検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
周縁部に所定間隔を存して複数の吸着ノズルを備えて回転モータにより回転可能なノズル支持体と、このノズル支持体に取り付けられ部品吸着位置に電子部品を供給する部品供給ユニットから電子部品を取出す吸着ノズルの有無を検出するラインセンサとを備え、前記ラインセンサの発光素子と受光素子との間を吸着ノズルが定速度で通過するように前記ノズル支持体を回転モータにより回転させながら所定時間毎に前記吸着ノズルの有無を検出する電子部品装着装置において、前記ノズル支持体への各吸着ノズルのノズル支持体回転方向の取付け誤差及び前記発光素子のノズル支持体回転方向の取付け誤差に応じて前記吸着ノズルの有無の検出の開始及び終了するタイミングを制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。