JP4997124B2 - 電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルにより電子部品を吸着して取り出し、プリント基板上に装着する電子部品装着ヘッド、及びそれを用いた電子部品装着装置に関する。

従来、プリント基板上に電子部品を装着するときには、吸着ノズルにより、部品供給部より電子部品を吸着して取り出し、プリント基板上に装着する電子部品装着装置が用いられている。

例えば、特許文献１に記載の電子部品装着装置では、複数の吸着ノズルを装着した装着ヘッドが、電子部品を吸着した後、プリント基板上に移動して所定の個所に装着する。環状に並べられたノズル群から一つのノズルに電子部品を吸着させる場合は、吸着ノズルを装着したヘッドの中心軸を中心にノズル群が旋回し、該当する吸着ノズルが所定の位置に来たときに、この吸着ノズルを部品供給部のある下方向に移動させ、電子部品を真空などを用いて吸着させる。次に、吸着させた後、吸着ノズルを上方向に移動させて所定の待機位置（高さ）まで移動させる。その後、次に装着する電子部品に対応した吸着ノズルを選択するためにノズル群を旋回させる。即ち、所定の電子部品に対応した吸着動作時は、その電子部品の大きさに対応した該当吸着ノズルのみが上下動作するようになっている。この動作は電子部品を装着する際も同様である。

特開２００５−２２８９９２号公報

ところで、電子部品装着装置は、市場から求められる電子部品装着のスループットが年々上昇傾向にあり、さらに、電子部品の装着不良による不良回路を有するプリント基板を生産しないために電子部品の高い装着精度が求められている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、吸着ノズルの選択にもモータを用いているため、装着ヘッドに搭載可能なモータの動作限界や機構的な制約等により、スループットの上昇には限界があった。また、モータ動作速度向上の為、並行動作中に発生する接触、干渉により起こる振動も大きくなりチップズレが発生し、プリント基板に不良回路が発生する最大の原因となっていた。

上記問題点に鑑み、本発明は、モータ等の並行動作を最大にしてスループットを上げ、並行動作中に発生する接触や干渉を低減して信頼性の高い電子部品装着装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、まず、電子部品を吸着してプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、前記複数の吸着ノズルを保持し、所定の吸着ノズルを選択するノズル選択部材と、前記所定の吸着ノズルを昇降させる昇降装置とを備えた電子部品装着ヘッドであって、前記所定の吸着ノズルが選択されたときは、前記ノズル選択部材は、保持した前記複数の吸着ノズルから前記所定の吸着ノズルを電磁的に脱着して選択する電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、前記ノズル選択部材が、弾性体により一方向に付勢された前記吸着ノズルを、前記一方向とは反対の方向に引き付ける永久磁石と、電流を付与することにより、前記永久磁石の磁力を中和させる励磁コイルとを備えた電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、前記吸着ノズルを１又は複数の環状に配置した電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、前記複数の吸着ノズルを支持するノズル支持体と、前記ノズル支持体を垂直軸線回りに回転させる回転装置とを備えた電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、前記昇降装置と前記回転装置を同時に稼動させて並行動作を可能にした電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、前記吸着ノズルを直線状に一列又は複数の列に配置した電子部品装着ヘッドが提供される。

更に、上記電子部品装着ヘッドを用いた電子部品装着装置が提供される。

本発明によれば、吸着ノズルを所定の位置に旋回させる回転動作と吸着ノズルを上下方向に移動させる昇降動作を同時に並行して行うことによりスループットを上げ、並行動作中に発生する接触や干渉を低減して信頼性の高い電子部品装着装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

添付の図１は、本発明の一実施形態になる電子部品装着装置１の平面図である。図２は電子部品装着装置１の下部本体の正面図である。電子部品装着装置１の基台２上のフィーダベース１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ上には種々の電子部品Ｄを夫々その部品取り出し位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット１１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は製造ライン上流より送られてきたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に順次搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決めされたプリント基板Ｐ上に電子部品Ｄが装着された後、排出コンベア６に搬送される。

符号８はＸ方向に長い一対のビームであり、このビーム８には、Ｘ方向に設置されたリニアモータにより、ガイドに沿ってＸ方向に移動する装着ヘッド体７が設置されている。

ビーム８は、各リニアモータ２１の駆動により、左右一対のガイドに沿って上記各ビーム８に固定されたスライダ９Ｂ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１１の部品送り出し位置（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。上記リニアモータ２１は、基台２に固定された上下一対の固定子と、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とから構成される。

添付の図３は、上記電子部品装着装置の制御ブロック図である。符号７０１は、電子部品装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（装着制御部）である。ＣＰＵ７０１には、バスラインを介して、ＲＡＭ（Random Access Memory）７０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）７０３が接続されている。そして、ＣＰＵ７０１は上記ＲＡＭ７０２に記憶されたデータに基づいて、上記ＲＯＭ７０３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、ＣＰＵ７０１は、インターフェース７１４及び駆動回路７０８を介して、上記リニアモータ２１、ヘッド昇降モータ、ノズル回転モータ１０９、ノズル昇降モータ１０２、ノズル保持部材３０１及びソレノイドバルブ３０８などの駆動を制御している。

添付の図４は、上記電子部品装着装置の装置ヘッドの縦断正面図である。各装着ヘッド体７は、下部に設けられ夫々バネ１１２により下方へ付勢されている吸着ノズル１１５を有する装着ヘッド９を備えている。そして、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド９には、基板認識カメラ（図示せず）が設けられ、位置決め部５に位置するプリント基板Ｐに付された位置決めマーク（図示せず）を撮像する。

スリップリング１０７は、電子部品装着装置１と装着ヘッド９との間の配線の断線防止のため、更に、電力伝達や情報通信のために設置されている。ロータリージョイント１０８は、回転動作中の吸着ノズル１１５にも真空、正圧を与えるために設置されている。符号１０９は、装着ヘッド９の中心を軸にロータ１１０を回転させるθ回転用のノズル回転モータである。ロータ１１０は、ノズル支持体としても機能する。

符号１１１は、装着ヘッド９の中心から下方に突出して設置された部品有無検出、吸着姿勢検出の検出手段及び吸着ノズル下端位置の検出手段としてのラインセンサユニットである。ラインセンサユニット１１１は、円錐状の反射面を有する反射体を配設して構成された発光ユニットと、複数の受光素子であるＣＣＤ素子を備えた受光ユニットとから構成される。

符号１０１は、装着ヘッド９に設けられたノズル昇降装置である。符号１０２は、ヘッド側ベース２０１に設置したノズル昇降用のモータ（以下「ノズル昇降モータ」という）である。符号１０３は、ノズル昇降モータ１０２の回転軸が連結部材１０４により連結され、ノズル昇降モータ１０２により回転駆動される動力伝達部材（例えばボールネジでもよい）であり、符号１０５は、この動力伝達部材１０３に螺合して動力伝達部材１０３の回転により昇降する昇降体である。符号１０６はヘッド側ベース２０１に取り付けられ昇降体１０５の昇降を案内するガイドである。

符号１１４は、上記昇降体１０５に取り付けられたノズル台座１１４である。ノズル台座１１４はノズル昇降時に用いる。なお、バネ１１２の復元力の方向を上方へ付与するように取り付け、吸着ノズル上昇時はバネの力で復帰してもよい。

添付の図５は、図４の装置ヘッドの吸着ノズル上部の拡大縦断正面図である。符号３０８は、各吸着ノズル１１５より周方向外側の位置に各吸着ノズル１１５に対応して等角度間隔に設けられ、個別に切替可能であるエア切換バルブである。このエア切換バルブ３０８は、上部に設けられたケースと、このケース内に上部が位置し、通電がＣＰＵ７０１からの信号により制御されるソレノイドバルブとから構成されている。ソレノイドバルブは、ケースの内面に設けられた環状の電磁石と、この電磁石への通電、非通電によりケース内を昇降し、上部には電磁石に対応して円柱状の永久磁石が設けられた通路切換体などから構成されている（ソレノイドバルブの中身については図示していない）。通路切換体の外周面には、上から下に順番にエアブロー用通路（以下「エア通路」という）、ノズル連通通路及び真空引き用通路（以下「真空通路」という）が形成されている。また、ノズル軸には、吸着ノズルの内部通路及びノズル連通通路と連通するノズル軸通路が形成され、通路切換体の昇降により、ノズル通路と真空通路或いはエア通路との間の連通が切り替わる。

即ち、ソレノイドバルブ内の電磁石への通電により通路切換体が上昇しているときには、真空通路とノズル連通通路とが連通し、ノズル連通通路とエア通路とが遮断され、吸着ノズルの内部通路がノズル軸通路、ノズル連通通路及び真空通路を介して図示しない真空源と連通することにより、吸着ノズルは電子部品Ｄの真空吸着を維持する。また、電磁石が非通電になり、通路切換体が下降しているときには、真空源と連通した真空通路とノズル連通通路とが遮断され、ノズル連通通路とエア通路とが連通し、吸着ノズルによる電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に吸着ノズルの内部通路にエア供給源からの空気がエア通路、ノズル連通通路及びノズル軸通路を介して吹き込まれる。

このように、各吸着ノズル１１５に対応してそれぞれ設けられたエア切換バルブ３０８への通電、非通電により、吸着ノズル１１５と真空源或いはエア供給源との連通を切換えることができ、選択された吸着ノズル１１５に対応したエア切換バルブ３０８を個別に切換えることができる。

添付の図６は、上記の吸着ノズルの昇降を説明する図である。符号３０１は、吸着ノズル１１５を常時上方に引き付け、クラッチの役割を果たすノズル保持部材（ノズル選択部材）である。この時、引き付けられるのは吸着ノズル１１５上部に設置された可動片３０２である。ただし、可動片３０２の代わりに吸着ノズル１１５上部を、もしくは、吸着ノズル１１５上部に取り付けられたトップブロック３０４の一部を可動片と同じ形状にしてもよい。また、ノズル保持部材３０１は、図示してある形状の限りではない。ノズル保持部材３０１には永久磁石（不図示）が搭載されており、この永久磁石により発生する磁束を用いて可動片３０２を吸着している。ノズル保持部材３０１に巻いてある励磁コイル３１１に電流を付与し磁束を永久磁石が発生する磁束と逆方向に発生させ、中和させることで任意の瞬間に可動片３０２を切り離すことができる。（また、永久磁石の磁束と同じ方向に磁束が発生するように電流を付与し、磁束を高め吸着ノズル１１５を保持することもできる。）即ち、吸着ノズル１１５を複数本選択し切り離すことも可能である。

ノズル保持部材３０１から切り離された吸着ノズル１１５はバネ１１２により下方向に付勢されているため、ノズル台座１１４に回転体３０５を介して押し付けられ、ノズル台座１１４の昇降に応じて切り離された任意の吸着ノズル１１５が昇降する。

ノズル保持部材３０１は、ノズル保持部材台座３０６を用いて夫々の吸着ノズル１１５上部に配置し、ロータ１１０の回転と共に回転する。よって、吸着ノズル１１５とノズル保持部材３０１のθ方向に対する相対的な位置関係は変更がない。このとき、吸着ノズル１１５の上下動作と回転動作は互いに干渉を受けないため、並行動作を行うことができる。また、並行動作時に干渉する部材は存在しない。

センターシャフト３０７の外周の一部はスプライン構造になっており、ノズル保持部材台座３０６はロータ１１０の回転を上記スプライン構造によって伝達されロータ１１０と共に回転する。また、ロータ１１０の回転をノズル保持部材台座３０６に伝える手段としてロータ１１０からノズル保持部材台座３０６まで繋ぐ連結部材を用いて回転を伝えてもよい。

部品認識カメラは、前記各装着ヘッド９に対応してそれぞれ１個ずつ計４個基体の取付板に設けられ、電子部品Ｄが吸着ノズル１１５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に吸着保持された全ての電子部品Ｄを一括して撮像するが、それぞれ同時に複数個の電子部品Ｄを撮像可能である。また、部品認識カメラは撮像することにより、吸着ノズル１１５に電子部品Ｄが吸着保持しているか否かを確認することができる。

以下、電子部品供給装置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、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、ＣＰＵ７０１は、ＲＡＭ７０２に格納された装着データから吸着シーケンスデータを生成する。即ち、初めにＣＰＵ７０１は、装着データからのデータの読み出し処理をし、吸着ノズル１１５による吸着手順の決定処理をし、連鎖吸着の最終の電子部品Ｄを供給する部品供給ユニット１１を判定し、最終吸着位置の配置座標をＲＡＭ７０２に格納し、連鎖吸着を完了した後の最初に装着すべき電子部品Ｄの装着座標位置（部品吸着ズレ補正前の装着データの位置）を判定し、その座標をＲＡＭ７０２に格納する。そして、電子部品Ｄの吸着動作を実行する。

即ち、ＲＡＭ７０２に格納された、プリント基板の装着すべき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Ｄの部品種に対応した吸着ノズル１１５が装着すべき該当電子部品Ｄを所定の部品供給ユニット１１から吸着して取り出す。このとき、ＣＰＵ７０１により、リニアモータが制御されて、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド９の吸着ノズル１１５が装着すべき電子部品Ｄを収納する各部品供給ユニット１１の先頭の電子部品Ｄ上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路によりリニアモータ２１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によりリニアモータが駆動してガイド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１１は駆動されて部品吸着位置にて部品が取り出し可能状態にあるため、ＣＰＵ７０１からインターフェース７１４及び駆動回路７０８を介して出力される信号に基づいて、ヘッド昇降モータが回転し、装着ヘッド９がガイドに沿い所定の高さまで下降する。

次に、添付の図７に示す装着ヘッド９の概略底面図において、初めに電子部品Ｄを吸着する吸着ノズル（以下「１番吸着ノズル」という）１１５が吸着位置（この位置を０°とする）１５１からずれている場合には、ＣＰＵ７０１はその吸着ノズル１１５を吸着位置１５１まで移動させるための信号を出力する。この信号により、ノズル回転モータ１０９が回転する。ノズル回転モータ１０９の駆動により装着ヘッド９の吸着ノズル１１５が中心軸Ｃの回りをθ回転する。

添付の図８は、上記吸着ノズルの昇降動作とノズル回転モータの回転動作の関係を示す図である。図８に示すオーバーラップでは、吸着ノズルの昇降動作とノズル回転モータの回転動作とが同時に並行して行われている。これは、ノズル回転モータ１０９の回転とノズル昇降モータの回転とが独立して行われているからである。上述したように、吸着ノズルの選択に電磁クラッチを採用しているため、従来技術で採用していた吸着ノズルの選択用のモータが不要になったためであり、機構的に干渉する部材がなくなり、吸着ノズルの上下動作と旋回動作とが互いに干渉を受けることがなくなったからである。ここで、ノズル回転モータ１０９の回転動作とノズル昇降モータ１０２の回転動作から最大限オーバーラップするタイミングは一意に決まるため、ＣＰＵ７０１は、このタイミングでノズル保持部材３０１が吸着ノズルをリリースできるよう数ｍｓ前に可動片を切り離す信号を、インターフェース及び駆動回路７０８を介してノズル保持部材３０１に出力する。

ＣＰＵ７０１は、このタイミングに基づいて、インターフェース７１４及び駆動回路７０８を介して信号をノズル昇降モータ１０２へ出力する。この信号に基づいて、ノズル昇降モータ１０２は、１番吸着ノズル１１５を下降させる方向へ回転し、動力伝達部材１０３の回転により昇降体１０５及びノズル台座１１４は下降し、１番吸着ノズル１１５は所定の高さ、即ち、予め設定されていた供給ユニット１１から電子部品Ｄを吸着するのに適した高さに向かい下降する。即ち、ノズル支持体であるロータ１１０のθ回転及びノズル台座１１４の下降により、１番吸着ノズル１１５は回転すると共に下降し、１番吸着ノズル１１５は吸着位置１５１に到達すると共に、電子部品Ｄを吸着するのに適した高さまで下降する。

このように、１番吸着ノズル１１５の吸着位置１５１への回転中に１番吸着ノズル１１５は下降を開始し、１番吸着ノズル１１５の吸着位置１５１への回転と下降とが並行して行われるので、電子部品Ｄの吸着動作に要する時間を短縮することができ、この結果、プリント基板への電子部品装着時間を短縮することが可能になる。この吸着ノズル１１５の回転及び下降は装着ヘッド９のＸＹ方向の移動中に開始される。

なお、上述したような吸着ノズル１１５の動作よりもさらに早く吸着動作を行うことが可能であり、その方法を説明する。

装着ヘッド９の中心Ｃを中心とする円周上に吸着ノズル１１５を配置したときの対向する吸着ノズル１１５の距離ＰＣＤ、即ち、図７に示す直径であるが、このＰＣＤを、並列にならんだ部品供給ユニット１１の部品取出し口の間隔と同一の距離に設計し、前述のようにノズル昇降機構を構成することで、吸着位置１５１上方にある２本の吸着ノズルを同時に下降させることができる。

添付の図９は、上記の吸着ノズルの下降を示す図である。図９（ａ）に示すように、従来のように電子部品Ｄを1つずつ取り出すのではなく、図９（ｂ）に示すように、２つ同時に電子部品Ｄを取り出すことで吸着動作回数を従来の半分に減少させることができる。この動作を同時吸着と呼び、同時吸着の際にもノズル上下動作とノズル回転動作を並列に行うことができる。このようにして、更に、電子部品装着装置１のスループットを上げることができるようになる。

ラインセンサユニット１１１の受光ユニット１１６は、図７に示した吸着位置１５１より例えば４５°ずれた位置に設けられ、矢印方向への間欠的な回動に伴い電子部品Ｄを吸着した吸着ノズル１１５が図６に示す検出位置１５２を通過した際に、上述したようにラインセンサユニット１１１により、吸着ノズル１１５の下端での電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれる。

そして、吸着すべきでない面が吸着され、所謂立ち状態や、斜めに吸着されていると検出した場合には、装着ヘッド９及び吸着ノズル１１５を排出箱上方に移動させて電子部品Ｄを落下させ、再び同電子部品Ｄのリカバリー動作を行う。更には、正常な吸着姿勢であると検出された場合は、真空吸着を維持し、また当該電子部品Ｄの下端レベル（下端位置）が検出できるので、部品公差によるバラツキを補正するために、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１１５の下降ストロークを前記下端レベルに応じて変更するようにＣＰＵ７０１がノズル昇降モータ１０２を制御する。

ノズル昇降モータ１０２を駆動制御して、動力伝達部材１０３を所定角度回転させて昇降体１０５が下降し、ノズル台座１１４の下降により前記吸着ノズル１１５を電子部品Ｄの装着のため所定ストローク降下させることとなる。
なお、複数ある吸着ノズル１１５が１２本である場合、最後の吸着ノズル１１５、例えば１２番吸着ノズル１１５が電子部品Ｄを吸着した時点では、１２番吸着ノズル１１５は吸着位置１５１にあり、またその前の１１番吸着ノズル１１５は吸着位置の次の停止位置１５３にある。このため、ＣＰＵ７０１は、ロータ１１０を３０°ずつ２回、間欠的に回転させる信号をノズル回転モータ１０９に出力する。この結果、まず１１番吸着ノズルが吸着保持している電子部品Ｄが検出位置１５２を通過し、ラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれ、次に、１２番吸着ノズル１１５が吸着保持している電子部品Ｄが検出位置１５２を通過し、同様にラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれ、総ての吸着ノズル１１５での電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等が終了する。

以上のように、各吸着ノズル１１５による電子部品Ｄの吸着動作及び吸着ノズル１１５での電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等が終了すると、ＣＰＵ７０１は装着シーケンスデータを生成する。また、各吸着ノズル１１５が保持した電子部品Ｄが例えば厚い場合には、ＣＰＵ７０１は、後述する部品認識カメラによる部品認識の際に、その電子部品Ｄが部品認識カメラのフォーカスの範囲に収まるように装着ヘッド９、即ち、装着ヘッド体７を上昇させるための信号を出力し、この信号に基づいてヘッド昇降モータは上記下降時とは反対方向に回転する。この結果、動力伝達部材１０３と昇降ナットとの作用により、装着ヘッド体７は上昇を開始し、所定の高さ、即ち、電子部品Ｄが部品認識カメラのフォーカスの範囲に収まる高さまで上昇する。

なお、各吸着ノズル１１５が保持した電子部品Ｄが例えば薄く、各吸着ノズル１１５が上昇した状態にて、電子部品Ｄが部品認識カメラのフォーカスの範囲に収まる場合には、上記装着ヘッド体７の上昇動作は行われない。

このように、電子部品装着装置１においては、吸着ノズル１１５が吸着保持する高さを、各吸着ノズル１１５の昇降のみでなく、ヘッド昇降装置の動作による装着ヘッド体７の昇降により調節することができ、その調節の範囲を拡大することができるので、装着ヘッド体７にて吸着しプリント基板Ｐに装着可能な電子部品Ｄの範囲を広げることができる。

上記上昇動作が行われる場合には、この上昇動作が開始されると同時に、また、上記上昇動作が行われなかった場合には、設定されていた最後の吸着ノズル１１５が電子部品Ｄを吸着保持した後に、ＣＰＵ７０１は、装着ヘッド９が部品認識カメラの上方を通過し、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移動するように信号を出力する。ＣＰＵ７０１からの信号によりリニアモータが制御されて、Ｙ方向は駆動回路７０８によりリニアモータ２１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７０８によりリニアモータが駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動する。

装着ヘッド体７の移動中に、装着ヘッド９は部品認識カメラの上方を通過し、部品認識カメラが「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、装着ヘッド９の全吸着部品Ｄの同時撮像及びその画像取込を実行し、部品認識処理部７０６により部品認識処理を開始する。

そして、部品認識処理部７０６により１点目の装着部品の認識結果が算出されたら、移動目的値にセットされた最初に装着する電子部品Ｄの装着座標位置（部品吸着ズレ補正前の装着データの位置）の座標位置に移動が完了しているかを判断し、完了している場合には認識（補正）結果を加味した移動目的値を再セットして前記ビーム８を移動開始させ、完了していない場合には移動目的値をダイナミック変更処理、即ちセットされた移動目的値から認識（補正）結果を加味した目的値にダイナミックに修正する。

また、部品認識処理部７０６による認識結果に基づいて、ＣＰＵ７０１は各吸着ノズル１１５に対する電子部品Ｄの吸着角度などを算出する。そして、ＣＰＵ７０１において、算出結果とＲＡＭ７０２に記憶されている装着データ中の装着角度とが比較され、算出された吸着角度と装着角度との間に差がある場合には、角度が一致するようにＣＰＵ７０１はノズル回転モータ１０９に信号を出力する。この出力信号により、ノズル回転モータ１０９は、装着ヘッド体７のプリント基板Ｐ上方への移動中に回転を開始し、この回転により吸着ノズル１１５の部品吸着角度を装着角度に一致させる。

装着ヘッド体７は部品認識カメラの上方を通過した後も移動を継続するが、装着ヘッド体７が上昇した状態にある場合には、上述したように移動中にＣＰＵ７０１は装着ヘッド体７を下降させる信号を出力する。そして、この信号に基づいてヘッド昇降モータは回転し、動力伝達部材の回転により、装着ヘッド体７は上昇前の高さまで下降すると共に、装着ヘッド体７はプリント基板上に到達し、電子部品Ｄのうち第１番目の電子部品Ｄをプリント基板Ｐ上に装着する。

以下、吸着ノズル１１５によるプリント基板Ｐへの電子部品Ｄの装着動作について説明する。なお、以下の説明においては、各吸着ノズル１１５による装着順序は、上記吸着順序と同じものとして説明する。

即ち、装着ヘッド体７の移動により、前記１番吸着ノズル１１５が吸着保持した第１番目の電子部品Ｄは、装着座標位置に到達しており、この電子部品Ｄの厚さに応じて及び前記ラインセンサユニット１１１による当該電子部品Ｄの下端レベルの検出値に応じて、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１１５を所定ストローク降下させ、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着する。

この装着時には、ＣＰＵ７０１は、上記電子部品Ｄの吸着動作時と同様に吸着ノズル１１５を下降させるための信号を出力する。この信号に基づいて、ノズル昇降モータ１０２は１番吸着ノズル１１５を下降させる方向へ回転し、動力伝達部材１０３の回転により昇降体１０５は電子部品Ｄの厚さ及び前記ラインセンサユニット１１１により検出された当該電子部品Ｄの下端レベルの検出値に応じて下降し、吸着ノズル１１５を所定ストローク降下させ、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着する。

また、吸着ノズル１１５の降下時、１番吸着ノズル１１５に対応したソレノイドバルブ３０８は、ＣＰＵ７０１からの信号に基づいて通電状態から非通電状態に切り替わり、真空源を遮断して１番吸着ノズル１１５は真空吸着動作を停止する。そして、エアー供給源からの空気がエア通路及びノズル連通通路を介して一番吸着ノズル１１５の内部通路に吹き込まれる。

ＣＰＵ７０１は次に装着すべき電子部品Ｄの装着動作の演算処理をし、その装着動作を連鎖吸着した電子部品Ｄの装着が全て完了するまで繰り返す。即ち、部品認識処理部７０６による認識処理結果をＣＰＵ７０１が取得し、移動方向Ｘ、Ｙ及び回転角θの移動目的値を算出処理し、ズレ量を加味してリニアモータ２１を駆動してビーム８をＹ方向に移動させ、リニアモータを駆動して装着ヘッド９をＸ方向に移動させ、ノズル回転モータ１０９を駆動してロータをθ回転させ、吸着ノズル１１５を旋回させ、ノズル昇降モータ１０２を回転させることにより当該部品Ｄの厚さに応じて当該吸着ノズル１１５を所定ストローク降下させてプリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着し、この装着後、吸着ノズル１１５は上昇し、以下、同様に当該装着ヘッド９の各吸着ノズル１１５に吸着保持された電子部品Ｄ全てのプリント基板Ｐへの装着が完了するまで繰り返す。

以上のように行われる電子部品Ｄの装着時、順次行われる装着時の装着角度が変化しない場合には、装着動作が終了する毎にロータ１１０は所定角度、即ち３０°ずつ回動し、一定の角度位置、即ち、図６示す吸着位置１５１と同様な位置に吸着ノズル１１５が順次、位置し、この位置にて吸着ノズル１１５の昇降が行わる。

また、電子部品装着時において、例えば、吸着ノズル１１５での電子部品Ｄの吸着角度と装着時の電子部品Ｄの装着角度とが異なる場合、或いは部品認識カメラによる電子部品Ｄの認識により、吸着角度が設定されている装着角度からずれていた場合などには、吸着ノズル１１５での電子部品Ｄの吸着角度と装着角度との関係からロータ１１０を上記所定角度と異なる角度回転させる。

即ち、吸着ノズル１１５が吸着した電子部品Ｄの吸着角度が装着角度と異なり、このため、ロータ１１０を回転させた場合においても、ノズル保持部材台座３０６も共に回転するため、昇降する吸着ノズル１１５に対応した位置と一致させることができる。よって、吸着ノズル１１５の昇降により、電子部品Ｄのプリント基板への装着を確実に行うことができ、更に、装着時の精度を向上させることができる。

なお、上記電子部品Ｄの吸着及び装着の説明は、電子部品装着装置１が備えた４個の装着ヘッド体７のうち、１つの装着ヘッド７による吸着及び装着の動作について説明したが、他の装着ヘッド体７についても同様に電子部品Ｄの吸着及び装着が行われる。

そして、ＣＰＵ７０１は部品持ち帰り確認機能が設定されているか否かを確認し、部品持ち帰り確認機能が設定されていない場合には、即ちＲＡＭ７０２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。

添付の図１０は、電子部品持ち帰りのフローチャートを示す図である。ここで、電子部品持ち帰り確認機能とは、例えば、吸着した電子部品Ｄが何らかの異常により所定の位置に装着されずに排出箱上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う機能をいう。

まず、上述したように、ＣＰＵ７０１の指示により、吸着ノズル１１５による電子部品Ｄの吸着動作を行い、ラインセンサ１１１により、電子部品Ｄの有無検出及び吸着姿勢の検出等を行った後、プリント基板に装着動作を行う。この装着動作は、連鎖吸着した電子部品Ｄの装着が全て完了するまで繰り返す。

次に、ＣＰＵ７０１は、ＲＡＭ７０２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されているか否か確認する。格納されている場合は、ラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの確認機能が設定されているか否かをＣＰＵ７０１は確認し、ＲＡＭ７０２にラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。そして、ラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの確認機能の設定内容が格納されている場合には、次に装着すべき電子部品Ｄを収納する各部品供給ユニット３への当該装着ヘッド９の移動途中において、前述の如くロータ１１０を回転させてラインセンサユニット１１１により電子部品Ｄの有無検出が行なわれる。

ラインセンサユニット１１１による電子部品Ｄの有無検出により、全ての吸着ノズル１１５について「無い」場合には次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移り、逆に「ある」の吸着ノズル１１５が一つでも存在した場合にはＲＡＭ７０２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ７０１が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ７０１は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。
そして、この廃棄を行った後、ＲＡＭ７０２にノズルスキップ機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ７０１が確認し、格納されていなければ次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移り、格納されていれば該当吸着ノズル１１５のスキップ処理をし、次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移る。

即ち、当該装着ヘッド９に１２本の吸着ノズル１１５が取り付けられているが、同種類の吸着ノズル１１５が取り付けられている場合に、持ち帰りをした吸着ノズル１１５を使用せず、他の同種類の吸着ノズル１１５を使用するように、ＣＰＵ７０１は制御する。

そして、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着されていなければ、前述したように再び吸着シーケンスデータを生成して、電子部品Ｄの吸着、取り出し動作を実行し、部品認識処理をし、装着動作を実行するが、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着されていた場合には、前記ビーム８を原点に復帰させると共に装着完了したプリント基板Ｐを排出コンベア６に移載して終了する。

電子部品Ｄの持ち帰りをラインセンサユニット１１１のみで検出し処理する場合と異なる動作についてのみ詳述すると、先ずプリント基板Ｐが位置決め部５に搬入されて位置決めされ、ＣＰＵ７０１がＲＡＭ７０２に格納された装着データから吸着シーケンスデータを生成する。そして、後述する部品吸着から部品装着へのビーム８の移動中には部品認識カメラにより撮像し、「ビーム無停止一括フライ認識」処理を行い、装着ヘッド９の各吸着ノズル１１５に吸着保持された全ての電子部品Ｄの同時画像取込みをさせる。

そして、装着データ等に従い、電子部品Ｄの部品種に対応した吸着ノズル１１５が装着すべき該当電子部品Ｄを所定の部品供給ユニット１１から吸着して取り出す。電子部品Ｄを吸着保持した後、ノズル昇降モータ１０２の回転により吸着ノズル１１５は上昇し、ノズル回転モータ１０９の駆動によりロータ１１０を回転させて吸着ノズル１１５を回転させ、その回転中に吸着された電子部品Ｄは反射体４４と受光ユニット４６との間に位置するので、ラインセンサユニット１１１により部品の有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれる。

そして、正常な吸着姿勢であると検出された場合は、真空吸着を維持し、また当該電子部品Ｄの下端レベルが検出できるので、部品公差による部品厚さのバラツキを補正するために、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１１５の下降ストロークを前記下端レベルに応じて変更するようにＣＰＵ７０１がノズル昇降モータ１０２を制御する。

以下、同様に、次々にマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）するが、この吸着が全て完了すると、ＣＰＵ７０１は装着シーケンスデータを生成し、プリント基板Ｐに最初に装着すべき第１装着座標位置へ前記ビーム８及び装着ヘッド体７が移動する。

そして、ＣＰＵ７０１は、部品認識カメラの撮像タイミングになったものと判断したときには、部品認識カメラがビーム８移動中に「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド９の全吸着部品Ｄの同時撮像及びその画像取込を実行し、部品認識処理部７０６により部品認識処理を開始する。

やがて、前記ビーム８の移動が完了した場合には、電子部品Ｄのうち第１番目の電子部品Ｄをプリント基板Ｐ上に装着する。ＣＰＵ７０１は次に装着すべき電子部品Ｄの装着動作の演算処理をし、その装着動作を連鎖吸着した電子部品Ｄの装着が全て完了するまで繰り返す。

そして、ＣＰＵ７０１は部品持ち帰り確認機能が設定されているか否かを確認し、部品持ち帰り確認機能が設定されていない場合には、即ちＲＡＭ７０２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。

ここで、ＲＡＭ７０２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されている場合には、部品認識カメラ及び部品認識処理部７０６による電子部品Ｄの確認機能が設定されているか否かをＣＰＵ７０１は確認し、ＲＡＭ７０２にこの確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。そして、部品認識カメラ及び部品認識処理部７０６による電子部品Ｄの確認機能の設定内容が格納されている場合には、次に装着すべき電子部品Ｄを収納する各部品供給ユニット３への当該装着ヘッド９の吸着ノズル１１５の移動途中において、部品認識カメラが撮像し、この撮像された画像に基づいて部品認識処理部７０６が認識処理をし、装着後の電子部品Ｄの有無検出が行なわれる。

部品認識カメラ及び部品認識処理部７０６による電子部品Ｄの有無検出により、「無い」場合には次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移り、逆に「ある」場合にはＲＡＭ７０２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ７０１が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ７０１は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。

そして、この廃棄を行った後、ＲＡＭ７０２にノズルスキップ機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ７０１が確認し、格納されていなければ次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移り、格納されていれば該当吸着ノズル１１５のスキップ処理をし、次に装着すべき電子部品Ｄの吸着動作に移る。

即ち、当該装着ヘッド９に１２本の吸着ノズル１１５が取り付けられているが、同種類の吸着ノズル１１５が取り付けられている場合に、持ち帰りをした吸着ノズル１１５を使用せず、他の同種類の吸着ノズル１１５を使用するように、ＣＰＵ７０１は制御することとなる。

そして、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着していなければ、前述したように再び吸着シーケンスデータを生成して、電子部品Ｄの吸着取出し動作を実行し、部品認識処理をし、装着動作を実行するが、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着した場合には、前記ビーム８を原点に復帰させると共に装着完了したプリント基板Ｐを排出コンベア６に移載して終了する。

なお、装着ヘッド体７が部品装着位置までの移動途中では、部品認識前の上昇前の高さまでの下降時、その下降量は吸着ノズル１１５が保持している電子部品Ｄが厚さ、位置決め部５のシュートの高さ、または、プリント基板Ｐにすでに装着されている電子部品Ｄの高さなどに基づいて変化し、例えば吸着ノズル１１５が保持している電子部品Ｄが厚い場合には、下降量は小さく制御される。このように装着ヘッド体７の下降量を調節することができるのはもちろん、プリント基板Ｐにすでに装着されている電子部品Ｄの高さとの関係から吸着ノズル１１５が保持している電子部品Ｄを上昇させる必要がある場合などには吸着ノズル１１５の上昇と装着ヘッド体７の上昇とにより、吸着ノズル１１５が保持している電子部品Ｄの上昇量を拡大することが可能になり、吸着ノズル１１５のみを昇降させる場合と比較し、装着可能な電子部品Ｄの厚さの範囲を拡張することも可能になる。

また、上記実施形態においては、独立してスライド自在な２本のビーム８のそれぞれに２個の装着ヘッド体７をスライド自在に設けた電子部品装着装置について説明したが、例えば、独立してスライド自在な４本のビームを前後左右にそれぞれ配置し、各ビームに装着ヘッド体を例えば１個ずつ設けた電子部品装着装置においても、装着ヘッド体を上記実施形態と同様に構成することにより、同様な作用効果を得ることが可能になる。

また、上記実施形態においては、吸着ノズル１１５の配置が１つの環状に配置された装着ヘッドについて説明したが、図１１に示すように、吸着ノズル１１５が２以上の環状に配置されてもよい。

また、図１２に示すように、吸着ノズルを直線状に一列又は複数の列に配置されてもよい。図１２（ａ）は、直線状に１列に配置した吸着ノズルの正面断面図である。図１２（ｂ）は、上記の直線状に２列に配置した吸着ノズルの底面図である。ノズル保持部材５０８には、クラッチの役割を果たすノズル保持部材５０１が取り付けられ、吸着ノズル５０４上部に取り付けられた可動片５０３がノズル保持部材５０１に引き付けられている。ノズル保持部材には図示しない永久磁石が搭載されており、この永久磁石により発生する磁束を用いて可動片５０３を吸着している。ノズル保持部材５０１に巻いてある励磁コイル５０２に電流を付与し磁束を永久磁石が発生する磁束と逆方向に発生させ、中和させることで任意の瞬間に所定の吸着ノズル５０４の可動片５０３を切り離すことができる。そして、切り離された吸着ノズル５０４は、バネ５０７で下方に付勢されているため、ノズル台座５０５に押し付けられてノズル昇降体５０６の昇降に応じて、切り離された所定の吸着ノズル５０４が昇降する。

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。

本発明の一実施形態になる電子部品装着装置の平面図である。 上記電子部品装着装置の下部本体の正面図である。 上記電子部品装着装置の制御ブロック図である。 上記電子部品装着装置の装置ヘッドの縦断正面図である。 図４の装置ヘッドの吸着ノズル上部の拡大縦断正面図である。 上記吸着ノズルの昇降を説明する図である。 上記装着ヘッドの概略底面図である。 上記吸着ノズルの昇降動作とノズル回転モータの回転動作の関係を示す図である。 上記の吸着ノズルの下降を示す図である。 上記電子部品装着装置の電子部品持ち帰りのフローチャートである。 上記電子部品装着装置の吸着ノズルの他の配置例を示す図である。 上記電子部品装着装置の吸着ノズルの他の配置例を示す図である。

符号の説明

１…電子部品装着装置、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…フィーダベース、２…旗台、４…供給コンベア、５…位置決め部、６…排出コンベア、７…装置ヘッド体、８…ビーム、９…装置ヘッド、１０…ガイド、１１…部品供給ユニット、２１…リニアモータ、１０１…ノズル昇降装置、１０２…ノズル昇降モータ、１０３…動力伝達部材、１０４…連結部材、１０５…昇降体、１０６…ガイド、１０７…スリップリング、１０８…ロータリージョイント、１０９…ノズル回転モータ、１１０…ロータ、１１１…ラインセンサユニット、１１２、５０７…バネ、１１４…ノズル台座、１１５…吸着ノズル、２０１…ヘッド側ベース、３０１、５０１…ノズル保持部材、３０２、５０３…可動片、３０４…トップブロック、３０５…回転体、３０６…ノズル保持部材台座、３０７…センターシャフト、３０８…エア切り替えバルブ、３１１、５０２…励磁コイル。

Claims (7)

1. 電子部品を吸着してプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、前記複数の吸着ノズルを保持し、所定の吸着ノズルを選択するノズル選択部材と、前記所定の吸着ノズルを昇降させる昇降装置とを備え、
   前記所定の吸着ノズルが選択されたとき、前記ノズル選択部材は、保持した前記複数の吸着ノズルから前記所定の吸着ノズルを電磁的に脱着して選択する電子部品装着ヘッドであって、
   前記ノズル選択部材は、弾性体により一方向に付勢された前記複数の吸着ノズルを、前記一方向とは反対の方向に引き付ける複数の永久磁石と、電流を付与することにより、前記永久磁石の磁力を中和させる複数の励磁コイルとを備え、
   前記所定の吸着ノズルが選択されたとき、前記ノズル選択部材は、選択された前記所定の吸着ノズルに対する励磁コイルに電流を付与して選択された前記所定の吸着ノズルに対する永久磁石の磁力を中和させることにより、選択された前記所定の吸着ノズルを前記弾性体により一方向に付勢させる
   ことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
2. 請求項１に記載の電子部品装着ヘッドにおいて、
   前記吸着ノズルを１又は複数の環状に配置した
   ことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の電子部品装着ヘッドにおいて、
   前記複数の吸着ノズルを支持するノズル支持体と、
   前記ノズル支持体を垂直軸線回りに回転させる回転装置とを備えた
   ことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
4. 請求項３に記載の電子部品装着ヘッドにおいて、
   前記昇降装置と前記回転装置を同時に稼動させて並行動作を可能にした
   ことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
5. 請求項１に記載の電子部品装着ヘッドにおいて、
   前記吸着ノズルを直線状に１列又は複数の列に配置した
   ことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
6. 部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットとプリント基板との間を移動可能なビームと、このビームに沿い移動可能でありＸ−Ｙ方向に移動可能な電子部品装着ヘッドとを備えた電子部品装着装置において、
   前記電子部品装着ヘッドは、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電子部品装着ヘッドである
   ことを特徴とする電子部品装着装置。
7. 部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットとプリント基板との間を移動可能なビームと、このビームに沿い移動可能でありＸ−Ｙ方向に移動可能な電子部品装着ヘッドとを備えた電子部品装着装置において、
   前記電子部品装着ヘッドは、請求項５に記載の電子部品装着ヘッドである
   ことを特徴とする電子部品装着装置。

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