JP5511912B2

JP5511912B2 - 装着部品装着装置

Info

Publication number: JP5511912B2
Application number: JP2012176698A
Authority: JP
Inventors: 瑞穂野沢; 信介須原
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP2012212947A

Description

本発明は、装着部品をプリント基板上に装着する装着部品装着装置に関するものである。

電子回路部品を吸着ノズルにより吸着して保持し、回路基板に装着して電子回路を組み立てる電子回路部品装着システム等において、電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するための電子回路部品像取得装置を備えた部品装着装置が、例えば、特許文献１に記載されている。

この種の部品装着装置においては、本出願人の先願に係る特願２００６−１１４６９７号の明細書に一部記載されているように、電子部品等の装着部品の装着動作の直前と直後に吸着ノズルに吸着された装着部品を撮像し、装着部品がプリント基板上に確実に実装されたかどうかを確認するようにしている。その際、取得する画像は安定した位置である必要がある。すなわち、装着部品の画像を取得する際には、吸着ノズルが停止されている状態で撮像することが必要となる。

このために、従来においては、図１４に示すように、ノズルホルダ（リボルバヘッド）のＲ軸回りの回動（１）により画像を取得すべき装着部品を吸着した吸着ノズル１が装着ステーションＳ１に位置決めされた状態で、吸着ノズル１の先端部（装着部品）の画像を取得して装着部品が吸着ノズル１に適正に吸着されていることを確認し、そのうえで、吸着ノズル１をＺ軸方向に下降動作（２）させて装着部品をプリント基板上に装着するようにしている。また、吸着ノズル１をＺ軸方向に上昇動作（３）させた後に、吸着ノズル１の画像を取得して装着部品が残っていないことを確認し、その後に、リボルバヘッドをＲ軸回りに回動（４）して、次の装着部品を吸着した吸着ノズル１を装着ステーションＳ１に位置決めするようになっている。

特開２００４−１７２４６５号公報

しかしながら、図１４に示した従来のものにおいては、側面認識機能を用いない通常の装着動作においては、ノズルホルダの回動（Ｒ軸）運動と吸着ノズルの昇降（Ｚ軸）運動を同時動作（オーバラップ動作）させて、装着部品をプリント基板上まで搬送できるのに対し、側面認識機能を用いる場合には、装着ステーションにおける吸着ノズルの画像を取得するために、オーバラップ動作させることができない。このために、上記したようにＲ軸とＺ軸の運動を順次に行うことが必要となり、サイクルタイムが長くなり、生産性が低下する問題がある。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたもので、側面認識機能を用いる場合にも、サイクルタイムが長くなるのを防止できる装着部品装着装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明の特徴は、ＸＹ方向に移動可能な部品装着ヘッドと、該部品装着ヘッドに設けられ、軸線の回りに回動可能なノズルホルダと、該ノズルホルダに前記軸線と同心の円周上において軸線方向に移動可能に保持され、装着部品を吸着して該装着部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、前記ノズルホルダを前記軸線の回りに回動して前記複数の吸着ノズルを装着ステーションに順次割出すノズルホルダ割出し手段と、前記吸着ノズルを軸線方向に進退移動させる吸着ノズル進退移動手段と、前記部品装着ヘッドに設けられ、前記装着部品の側面画像を取得する側面認識カメラを含み、前記部品装着ヘッドとともに移動することにより、前記装着ステーションに順次割出された前記吸着ノズルによって前記装着部品の装着が行われている間に、前記装着ステーションの前後のステーションにそれぞれ割出された前記吸着ノズルの先端部の側面画像を取得可能な撮像手段とを備えたことである。

請求項２に係る電子部品装着装置の特徴は、請求項１において、前記ノズルホルダ割出し手段と前記吸着ノズル進退移動手段とをオーバラップモードによって同時制御して、前記ノズルホルダの回動動作と前記吸着ノズルの進退動作を同時に行わせるオーバラップ制御手段を備えたことである。

請求項１に係る発明によれば、部品装着ヘッドに設けられ、装着部品の側面画像を取得する側面認識カメラを含み、部品装着ヘッドとともに移動することにより、装着ステーションに順次割出された吸着ノズルによって装着部品の装着が行われている間に、装着ステーションの前後のステーションにそれぞれ割出された吸着ノズルの先端部の側面画像を取得可能な撮像手段を備えているので、側面認識機能を用いる場合においても、装着作業中に側面認識を行うことが可能となり、装着部品を装着するサイクルタイムを短縮することができる。
しかも、部品装着ヘッドがＸＹ方向に移動可能であるので、プリント基板への装着部品の装着を効率的かつ容易に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、ノズルホルダ割出し手段と吸着ノズル進退移動手段とをオーバラップモードによって同時制御して、ノズルホルダの回動動作と吸着ノズルの進退動作を同時に行わせるオーバラップ制御手段を備えているので、装着部品を装着するサイクルタイムを短縮することができ、生産性を向上することができる。

本発明の実施の形態を示す電子部品装着装置の斜視図である。本発明の第１の実施の形態を示す電子部品装着ヘッドの正面図である。図２の要部を拡大した図である。図３の４矢視図である。第１の実施の形態における制御装置を示すブロック図である。第１の実施の形態における動作を説明する動作説明図である。第１の実施の形態における動作を概略的に示す図である。第１の実施の形態における側面画像に示す図である。本発明の第２の実施の形態を示す電子部品装着ヘッドの要部を拡大した図である。図９の１０矢視図である。第２の実施の形態における制御装置を示すブロック図である。第２の実施の形態における動作を概略的に示す図である。図７の変形図である。従来の動作を概略的に示す図である。

以下本発明に係る装着部品装着装置の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。実施の形態の装着部品装着装置は、図１に示すように、部品供給装置７０、基板搬送装置６０および部品移載装着８０を備えている。

部品供給装置７０は、基枠９０上に複数のカセット式フィーダ７１を並設して構成したものである。カセット式フィーダ７１は、基枠９０に離脱可能に取付けた本体７２と、本体７２の後部に設けた供給リール７３と、本体７２の先端に設けた部品取出部７４を備えている。供給リール７３には電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープ（図示省略）が巻回保持され、このテープがスプロケット（図示省略）により所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出部７４に順次送り込まれる。また、部品供給装置７０と基板搬送装置６０の間には、電子部品の保持位置を検出する撮像手段としてのＣＣＤカメラ７５が設けられている。なお、部品移載装置８０は、図１においては後方に退いているが、電子部品の保持位置を検出する際にはＣＣＤカメラ７５の上方に移動するようになっている。

基板搬送装置６０は、プリント基板をＸ軸方向に搬送するもので、第１搬送装置６１および第２搬送装置６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置６１および第２搬送装置６２は、基台６３上にそれぞれ一対のガイドレール６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、これらガイドレール６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）を互いに対向させて並設して構成されたものである。また、基板搬送装置６０には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプするクランプ装置（図示省略）が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板が装着位置で位置決め固定される。

部品移載装置８０はＸＹロボットタイプのものであり、基枠９０上に装架されて基板搬送装置６０および部品供給装置７０の上方に配設され、Ｙ軸サーボモータ１１によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ１２を備えている。Ｙ軸スライダ１２には、図２に示すように、Ｘ軸スライダ１３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。

すなわち、Ｘ軸スライダ１３は、Ｙ軸スライダ１２に固定されたＸ軸方向に延びる一対のガイドレール１２ａと、Ｘ軸スライダ１３に固定された一対のガイドブロック１３ａを介して、Ｙ軸スライダ１２に移動可能に保持されている。Ｙ軸スライダ１２には図示しないＸ軸サーボモータが固定され、このＸ軸サーボモータの出力軸にはＸ軸方向に延びるボールねじ軸１２ｂが連結されている。ボールねじ軸１２ｂは、図示しないボールを介して、Ｘ軸スライダ１３に固定されたボールナット１３ｂに螺合されている。これにより、Ｘ軸サーボモータが回転すると、ボールねじ軸１２ｂが回転し、Ｘ軸スライダ１３はボールナット１３ｂを介してガイドレール１２ａに案内されてＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸スライダ１３上には、電子部品を吸着してプリント基板に装着する電子部品装着ヘッド１０が取付けられている。電子部品装着ヘッド１０は、図２に示すように、Ｒ軸モータ１５、インデックス軸１６、ノズルホルダ１７、吸着ノズル１８、θ軸モータ１９、Ｚ軸モータ２０、ＣＣＤカメラ２１を備えた撮像手段５０等によって構成されている。

Ｘ軸スライダ１３には、水平方向に延びる第１、２フレーム２５、２６が上下方向に離間して一体的に設けられ、第１フレーム２５にＲ軸モータ１５が固定されている。Ｒ軸モータ１５の出力軸には、第１フレーム２５には鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回転可能に支持されたインデックス軸１６が接続されている。インデックス軸１６上には、従動ギヤ２７とθ軸ギヤ２９を形成した回転体２８が回転のみ可能に支持されている。インデックス軸１６の下端部には、リボルバヘッドを構成する円筒状のノズルホルダ１７が固定されている。上記したＲ軸モータ１５およびインデックス軸１６によって、ノズルホルダ１７をＲ軸方向に回転割出しするノズルホルダ割出し手段５５を構成している。

ノズルホルダ１７には、図４に示すように、鉛直軸線ＡＬと同心の円周１７ａ上において複数の吸着ノズル１８が上下方向に移動可能に保持されている。各吸着ノズル１８は、図３にも示すように、ノズルホルダ１７に上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に支持されたノズルスピンドル３３の下端に取付けられている。ノズルスピンドル３３の下端部には大径部３３ａが形成され、ノズルスピンドル３３の上端部にはノズルギヤ３４が固定されている。ノズルギヤ３４とノズルホルダ１７との間には圧縮スプリング３５が設けられ、この圧縮スプリング３５によって、ノズルスピンドル３３および吸着ノズル１８が上方に付勢されるとともに、大径部３３ａがノズルホルダ１７の下面に当接することにより、ノズルスピンドル３３および吸着ノズル１８の上方への移動が規制されている。また、各吸着ノズル１８には、ノズルスピンドル３３を介して図示しない吸着ノズル駆動装置から負圧が供給されるようになっている。これにより、各吸着ノズル１８は、その先端部１８ａで電子部品Ｐを吸着することができる。

さらに、ノズルホルダ１７の下端中央部には、光を反射可能な円筒状の反射体３１が固定されている。そのため、ノズルホルダ１７および反射体３１は、インデックス軸１６とともに鉛直軸線ＡＬの回りに回動されることになる。これにより、Ｒ軸モータ１５を回転させると、インデックス軸１６を介して複数の吸着ノズル１８を保持したノズルホルダ１７を鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回動させることができ、複数の吸着ノズル１８を装着ステーションＳ１に順次割出すことができる。

第１フレーム２５にはθ軸モータ１９が固定され、θ軸モータ１９の出力軸には駆動ギヤ３６が固定されている。駆動ギヤ３６は、インデックス軸１６に回転可能に支持された回転体２８上の従動ギヤ２７に噛合されている。また、回転体２８上には軸方向の所定長さに亘ってθ軸ギヤ２９が形成され、このθ軸ギヤ２９は、ノズルスピンドル３３に固定された各ノズルギヤ３４にそれぞれ摺動可能に噛合されている。これにより、θ軸モータ１９を回転させると、駆動ギヤ３６、従動ギヤ２７、θ軸ギヤ２９およびノズルギヤ３４を介して、全ての吸着ノズル１８をノズルホルダ１７に対して自転させることができる。

また、第１フレーム２５にはＺ軸モータ２０が固定され、Ｚ軸モータ２０の出力軸にはボールねじ軸３７が接続されている。このボールねじ軸３７は、第１フレーム２５に固定された軸受３８および第２フレーム２６に固定された軸受３９により、鉛直軸線ＡＬと平行な軸線の回りに回動可能に支持されている。ボールねじ軸３７には、図示しないボールを介して、Ｚ軸モータ２０の回転運動を直線運動に変換するボールナット４０が螺合されている。ボールナット４０は、第１および第２フレーム２５、２６に固定された上下方向に伸びるガイド４２に上下方向に摺動可能にガイドされたノズルレバー４１に固定されている。

ノズルレバー４１には、後述する装着ステーションＳ１に割出されたノズルスピンドル３３の上端に当接して、ノズルスピンドル３３をＺ軸方向の下方に押圧する押圧部４１ａが突設されている。これにより、Ｚ軸モータ２０を回転させると、ボールねじ軸３７が回転し、ノズルレバー４１はボールナット４０を介してガイド４２に案内されて上下に移動する。ノズルレバー４１が上下に移動すると、押圧部４１ａに対応するノズルスピンドル３３および吸着ノズル１８を上下に移動させることができる。上記したＺ軸モータ２０、ボールねじ軸３７、ボールナット４０、ノズルレバー４１等によって、吸着ノズル１８をＺ軸方向に進退移動させる吸着ノズル進退移動手段５６を構成している。

ノズルレバー４１の押圧部４１ａは、図６に示すように、ノズルホルダ１７の回転方向に装着ステーションＳ１を中心として所定の幅Ｗ１を有しており、吸着ノズル１８が装着ステーションＳ１の前後の所定の角度範囲に位置している状態において、その吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３の上端に押圧部４１ａが当接可能となっている。これにより、装着ステーションＳ１の前後の所定の角度範囲において、ノズルホルダ１７の回動動作中に吸着ノズル１８の上下移動を行うことを可能としている。

第２フレーム２６には支持ブラケット４３が懸架され、支持ブラケット４３には、ノズルホルダ１７の装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に割出された２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得する１つのＣＣＤカメラ２１が固定されている。ＣＣＤカメラ２１は、反射体３１により反射された光により吸着ノズル１８の先端部１８ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得する。

支持ブラケット４３の吸着ノズル１８に対応する側には、撮像ケース本体４５が固定され、撮像ケース本体４５の反射体３１に対向する側には、図４に示すように、ノズルホルダ１７を取巻くように鉛直軸線ＡＬを円弧中心とする円弧状の壁面４５ａが、ノズルホルダ１７の装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に亘って形成されている。撮像ケース本体４５の円弧状壁面４５ａには、反射体３１に向けて光を照射するＬＥＤからなる複数の照射体４６が装着されている。円弧状壁面４５ａには、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に対応する位置に２つの入射部４５ａ１、４５ａ２が開口されている。撮像ケース本体４５内には、入射部４５ａ１、４５ａ２を介して反射体３１より反射された反射光をそれぞれ入射する２つの第１プリズム４７ａ、４７ｂと、これら２つの第１プリズム４７ａ、４７ｂによって屈折された屈折光を入射して、ＣＣＤカメラ２１に向けた平行な光に屈折させる山形の第２プリズム４８が設けられている。

これら第１プリズム４７ａ、４７ｂおよび第２プリズム４８によって、照射体４６から照射され、反射体３１によって反射された反射光をＣＣＤカメラ２１に導入する光学機構４９を構成しており、また、反射体３１、照射体４６、第１および第２プリズム４７ａ、４７ｂ、４８ならびにＣＣＤカメラ２１等によって、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得する撮像手段５０を構成している。

上記した撮像手段５０により、ノズルホルダ１７の装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に割出された２つの吸着ノズル１８が上昇端に位置決め停止されている状態において、照射体４６から照射された光は反射体３１により反射され、その反射光は電子部品Ｐの外周縁および撮像ケース本体４５の２つの入射部４５ａ１、４５ａ２を通過し、第１プリズム４７ａ、４７ｂにより第２プリズム４８に向かう方向に偏光される。そして、第２プリズム４８によってＣＣＤカメラ２１に向かう平行光に偏光され、ＣＣＤカメラ２１によって画像認識される。

これによって、１つのＣＣＤカメラ２１によって、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に割出された２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を同時に取得できる。

次に本実施の形態における制御装置５１を図５に基づいて説明する。制御装置５１はＣＰＵおよびメモリ等からなるコンピュータ５２を備え、コンピュータ５２には、撮像手段５０によって撮像された装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１の２つの吸着ノズル１８の側面画像を認識する画像認識手段５３が接続されている。

また、コンピュータ５２には、ノズルホルダ割出し手段５５のＲ軸モータ１５および吸着ノズル進退移動手段５６のＺ軸モータ２０を制御するオーバラップ制御手段５７およびシーケンス制御手段５８が接続されている。オーバラップ制御手段５７は、Ｒ軸モータ１５とＺ軸モータ２０をオーバラップ制御（同時動作制御）するものであり、また、シーケンス制御手段５８は、Ｒ軸モータ１５とＺ軸モータ２０を順次動作制御するものであり、何れの制御手段５７、５８によって制御されるかは、コンピュータ５２によって選択制御される。

次に上記した構成の電子部品装着装置によって、電子部品Ｐをプリント基板に装着する動作について説明する。まず、制御装置５１からの指令に基づいて、基板搬送装置６０のコンベアベルトが駆動され、プリント基板がガイドレール６４ａ、６４ｂ（６５ａ、６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられてクランプされ、所定位置に位置決め固定される。

続いて、Ｙ軸サーボモータ１１および図略のＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ１２およびＸ軸スライダ１３が移動され、電子部品装着ヘッド１０が部品供給装置７０の部品取出部７４まで移動される。

その後、制御装置５１により、Ｒ軸モータ１５が回転されることにより、ノズルホルダ１７が回動され、所定の吸着ノズル１８を装着したノズルスピンドル３３がノズルレバー４１の押圧部４１ａの下方に割出される。また、制御装置５１により、Ｚ軸モータ２０が正転されることにより、ノズルレバー４１が圧縮スプリング３５の付勢力に抗して下方に押下げられ、ノズルスピンドル３３を介して吸着ノズル１８の先端部１８ａが部品取出部７４に搬送された電子部品Ｐに接近する位置まで押下げられる。その状態で、図略の吸着ノズル駆動装置から吸着ノズル１８に負圧が供給され、吸着ノズル１８の先端部１８ａに電子部品Ｐが吸着保持される。その後、Ｚ軸モータ２０が逆転されることにより、ノズルレバー４１が上方に移動され、圧縮スプリング３５の付勢力により吸着ノズル１８が上昇端位置まで押上げられる。このような動作を繰り返すことにより、複数の吸着ノズル１８に電子部品Ｐがそれぞれ吸着保持される。

続いて、Ｙ軸サーボモータ１１および図略のＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ１２およびＸ軸スライダ１３が移動され、電子部品装着ヘッド１０がプリント基板の装着位置の上方まで移動される。次いで、θ軸モータ１９の回転により、ノズルホルダ１７の装着ステーションＳ１に割出された吸着ノズル１８の先端部１８ａに吸着保持された電子部品Ｐが所定の姿勢に制御されるとともに、Ｚ軸モータ２０が正転されることにより、ノズルレバー４１が圧縮スプリング３５の付勢力に抗して下方に押下げられ、吸着ノズル１８の先端部１８ａの電子部品Ｐがプリント基板に装着されるまで押下げられる。その後、Ｚ軸モータ２０が逆転されることにより、ノズルレバー４１が上方に移動され、圧縮スプリング３５の付勢力により吸着ノズル１８が最上端に移動した状態まで押上げられる。

このような装着ステーションＳ１に割出された吸着ノズル１８の下降動作によって、プリント基板への電子部品Ｐの装着が行われるが、本実施の形態においては、かかる電子部品Ｐの装着作業の間に、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決め停止されている２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像が撮像手段５０によって取得され、取得された２つの側面画像は制御装置５１の画像認識手段５３に入力され、画像認識される。

このように、装着ステーションＳ１に割出された吸着ノズル１８に吸着した電子部品Ｐをプリント基板に装着している間に、その直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に割出された２つの吸着ノズル１８の各先端部１８ａの側面画像を取得することにより、図７に示すように、次にノズルホルダ１７の回転割出し動作中に、吸着ノズル１８の上下方向の進退移動を同時に行わせる、いわゆる、オーバラップ制御（１）、（２）が可能になる。

すなわち、図６に示すように、装着ステーションＳ１に割出されたノズルスピンドル３３の下降動作により、吸着ノズル１８に吸着保持された電子部品Ｐをプリント基板に装着している間に、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた停止状態の２つの吸着ノズル１８の側面画像が、上記したように撮像手段５０によって取得され、取得された２つの側面画像は制御装置５１の画像認識手段５３に入力され、画像認識される。

すなわち、照射体４６から光が照射された光は、反射体３１により反射され、２つの吸着ノズル１８に吸着された各電子部品Ｐの外周縁および入射部４５ａ１、４５ａ２を通過して、ＣＣＤカメラ２１に入射される。これにより、反射体３１部分が明るい背景となり、電子部品Ｐおよび吸着ノズル１８の先端部１８ａが暗くなった図８に示すような２つの側面画像（二次元画像）が取得できる。

そして、装着ステーションＳ１の直前のステーションＳ１−１に位置決めされた吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像（図８（Ａ）参照）は、グレースケールまたは白黒の２値の二次元画像データとして処理され、吸着ノズル１８の先端部１８ａから各電子部品Ｐまでの距離が計算される。この計算データと、設計段階において予め計算された吸着ノズル１８の先端部１８ａからの各電子部品Ｐの基準位置のデータとの差、すなわち「位置ずれ」を求め、閾値と比較され、その結果、「位置ずれ」が閾値を超えている場合、は吸着ノズル１８への電子部品Ｐの吸着ミス（電子部品Ｐがない場合および吸着姿勢が異常の場合）とされ、「位置ずれ」が閾値を超えていない場合は正常であると判断される。なお、「吸着姿勢が異常の場合」とは、電子部品Ｐの吸着姿勢がプリント基板に装着するための許容範囲にない場合をいう。この「位置ずれ」のデータは、制御装置５１の記憶エリアに記憶され、後述する電子部品Ｐのプリント基板への装着時に補正量として使用される。

一方、装着ステーションＳ１の直後のステーションＳ１＋１に位置決めされた吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像（図８（Ｂ）参照）に基づいて、当該吸着ノズル１８によってプリント基板に正常に電子部品Ｐが装着されたか否かが判別される。すなわち、吸着ノズル１８の先端部１８ａに電子部品Ｐが存在しない場合には、電子部品Ｐがプリント基板に正常に装着されたものと判断し、吸着ノズル１８の先端部１８ａに電子部品Ｐが残存している場合には、装着異常とされ、例えば、電子部品Ｐの再装着が実行される。

プリント基板への電子部品Ｐの装着が完了すると、図略の吸着ノズル駆動装置からの負圧の供給が停止されて電子部品Ｐの吸着保持が解放され、Ｚ軸モータ２０の逆転によってノズルスピンドル３３がＺ軸方向に上昇されると同時に、Ｒ軸モータ１５の回転によってノズルホルダ１７がＲ軸方向に回動される。これによって、電子部品Ｐをプリント基板に装着した吸着ノズル１８は、Ｒ軸方向に回転（公転）されながらＺ軸方向に上昇される。

吸着ノズル１８が上昇端位置まで上昇されるとともに、ノズルホルダ１７が所定角度回転されると、装着ステーションＳ１から次のステーションＳ１＋１に向かう吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３が、ノズルレバー４１の押圧部４１ａの下方より離脱する。次いで、装着ステーションＳ１の直前のステーションＳ１−１から装着ステーションＳ１に向かう吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３が、押圧部４１ａの下方に侵入する。その状態で、Ｚ軸モータ２０が正転され、ノズルレバー４１がＺ軸方向に下降されることにより、吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３がノズルレバー４１の押圧部４１ａによって下降され、その結果、吸着ノズル１８はＲ軸方向に回転しながらＺ軸方向に下降される。そして、ノズルホルダ１７が１ピッチ回転割出しされ、吸着ノズル１８が装着ステーションＳ１に位置決めされると、ノズルホルダ１７が一旦停止され、その状態で、Ｚ軸モータ２０によって吸着ノズル１８が少量下降され、吸着ノズル１８の先端部１８ａに吸着保持された電子部品Ｐがプリント基板に装着される。

そして、プリント基板への電子部品Ｐの装着のために、ノズルホルダ１７が一時停止されている間に、上記したように、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に新たに位置決めされた２つの吸着ノズル１８の側面画像が、撮像手段５０によって取得される。

このように、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の側面画像を取得することにより、ノズルホルダ１７がＲ軸方向に１ピッチ回転される間に、装着ステーションＳ１からその直後のステーションＳ１＋１に割出される吸着ノズル１８のＺ軸方向の上昇運動、ならびに装着ステーションＳ１の直前のステーションＳ１−１から装着ステーションＳ１に割出される吸着ノズル１８のＺ軸方向の下降運動を行うことができるようになる。

すなわち、吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得する側面認識機能を用いる場合には、制御装置５１のコンピュータ５２によって、オーバラップ制御手段５７が選択され、このオーバラップ制御手段５７に基づいてノズルホルダ割出し手段５５と吸着ノズル進退移動手段５６が上記したようにオーバラップ制御される。

以上の動作が繰り返されることにより、プリント基板に電子部品Ｐが順次装着され、すべての電子部品Ｐがプリント基板に装着されると、プリント基板のクランプが解除され、プリント基板が排出される。このようにして、所要の電子部品Ｐをプリント基板に装着する動作が終了する。

上記した第１の実施の形態の装着部品装着ヘッド１０によれば、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１にそれぞれ割出された吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得可能な撮像手段５０を備えているので、側面認識機能を用いる場合においても、吸着ノズル１８の進退運動をノズルホルダ１７の回動動作中に行わせることが可能となり、電子部品Ｐを装着するサイクルタイムを短縮することができるようになる。

また、上記した第１の実施の形態の装着部品装着ヘッド１０によれば、撮像手段５０は、１つの側面認識カメラによって装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１の吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得できるように構成されているので、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１の吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得する撮像手段５０の省スペース化および低コスト化を可能にできるようになる。

また、上記した第１の実施の形態の装着部品装着ヘッド１０によれば、ノズルホルダ割出し手段５５と吸着ノズル進退移動手段５６とをオーバラップモードにより制御して、ノズルホルダ１７と吸着ノズル１８を同時に移動制御するオーバラップ制御装置５７を備えているので、電子部品Ｐを装着するサイクルタイムを短縮することができ、生産性を向上することができるようになる。

さらに、上記した第１の実施の形態の装着部品装着装置によれば、上記した装着部品装着ヘッド１０を備えているので、プリント基板への電子部品Ｐの装着を効率的かつ容易に行うことができるようになる。

なお、上記した第１の実施の形態においては、装着ステーションＳ１の直前のステーションＳ１−１と直後のステーションＳ１＋１に割出された２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得するようにしたが、必ずしも装着ステーションＳ１の直前および直後のステーションである必要はなく、装着ステーションＳ１より前のステーションと後のステーションであればよい。

また、上記した第１の実施の形態においては、１つのＣＣＤカメラ２１によって、２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得するようにしたが、２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を別々のＣＣＤカメラによって取得するようにしてもよい。

また、上記した第１の実施の形態においては、撮像手段５０としてＣＣＤカメラ２１を用いたが、二次元画像を取得することができるものであればよく、例えばＣＭＯＳカメラであってもよい。

さらに、上記した第１の実施の形態においては、電子部品Ｐをプリント基板に装着する例について述べたが、必ずしも電子部品Ｐに限定されるものではなく、プリント基板に装着する部品であればどのようなものでも適用可能である。

次に本発明の第２の実施の形態を図９ないし図１２に基づいて説明する。第２の実施の形態の第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態においては、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得するようにしたが、第２の実施の形態においては、装着ステーションＳ１とその直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた３つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得するようにしたことである。従って、以下においては、第１の実施の形態と異なる点を主に説明し、同一構成部分については同一部品に同一の参照番号を付し、説明を省略する。

図９および図１０において、ノズルホルダ１７に取付けられた反射体３１に対向する撮像ケース本体４５の円弧状壁面４５ａには、反射体３１に向けて光を照射する複数の照射体４６が装着されている。円弧状壁面４５ａには、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１および装着ステーションＳ１にそれぞれ対応する位置に３つの入射部４５ａ１、４５ａ２、４５ａ３が開口されている。撮像ケース本体４５内には、入射部４５ａ１、４５ａ２、４５ａ３を介して反射体３１より反射された反射光をそれぞれ入射する３つの第１プリズム４７ａ、４７ｂ、４７ｃと、これら３つの第１プリズム４７ａ、４７ｂ、４７ｃによって屈折された屈折光を入射して、ＣＣＤカメラ２１に向けた平行な入射光に屈折させる第２プリズム４８が設けられている。

上記した反射体３１、照射体４６、第１および第２プリズム４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４８ならびにＣＣＤカメラ２１等によって、装着ステーションＳ１およびその直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１にそれぞれ位置決めされた３つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得する撮像手段５０を構成している。

かかる第２の実施の形態においては、図１１に示すように、撮像手段５０にて取得された３つの側面画像が、制御装置５１のモード切替手段５９に入力され、モード切替手段５９によって、装着ステーションＳ１に位置決めされた１つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を用いるか、あるいは、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を用いるかが選択切替えされ、何れか一方の側面画像が画像認識手段５３に入力され、画像認識される。

従って、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で述べたと同様に、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を用いて、オーバラップ制御手段５７により、図１２の実線で示すように、ノズルホルダ割出し手段５５と吸着ノズル進退移動手段５６をオーバラップ制御（同時動作制御）させることができるばかりでなく、装着ステーションＳ１に位置決めされた１つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を用いて、シーケンス制御手段５８により、図１２の二点鎖線で示すように、ノズルホルダ割出し手段５５と吸着ノズル進退移動手段５６を順次動作制御させることもできるようになる。

なお、オーバラップ制御手段５７によるノズルホルダ割出し手段５５と吸着ノズル進退移動手段５６のオーバラップ制御は、図１３に示すように、電子部品Ｐを装着ステーションＳ１の直前のステーションＳ１−１から装着ステーションＳ１に搬送する間、あるいは、電子部品Ｐを装着ステーションＳ１から装着ステーションＳ１の直後のステーションＳ１＋１に搬送する間でのみ行うことも可能である。この場合には、少なくとも装着ステーションＳ１とその直前（あるいは直後）のステーションＳ１−１（あるいはＳ１＋１）に位置決めされた２つの吸着ノズル１８の側面画像を取得すればよい。

上記した第２の実施の形態の電子部品装着ヘッド１０によれば、撮像手段５０は、装着ステーションＳ１の直前直後のステーションＳ１−１、Ｓ１＋１と装着ステーションＳ１にそれぞれ割出された３つの吸着ノズル１８の先端部１８ａの側面画像を取得可能な光学系を備え、取得可能な側面画像のうち１つを用いるか２つを用いるかを切替えるモード切替手段５９を備えているので、２つの側面画像を用いてオーバラップモードによるノズルホルダ１７と吸着ノズル１８の同時移動制御を行えるばかりでなく、１つの側面画像を用いてノズルホルダ１７と吸着ノズル１８を別個に移動制御することもできる。

以上、本発明の装着部品装着装置を実施形態及び変形形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

１０…電子部品装着ヘッド、１５…Ｒ軸モータ、１７…ノズルホルダ、１８…吸着ノズル、１８ａ…先端部、２０…Ｚ軸モータ、３１…反射体、４１…ノズルレバー、４６…照射体、４９…光学機構、５０…撮像手段、５１…制御装置、５５…ノズルホルダ割出し手段、５６…吸着ノズル進退移動手段、５７…オーバラップ制御手段、５９…モード切替手段、Ｐ…電子部品、Ｓ１…装着ステーション、Ｓ１−１、Ｓ１＋１…直前直後のステーション。

Claims

ＸＹ方向に移動可能な部品装着ヘッドと、
該部品装着ヘッドに設けられ、軸線の回りに回動可能なノズルホルダと、
該ノズルホルダに前記軸線と同心の円周上において軸線方向に移動可能に保持され、装着部品を吸着して該装着部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、
前記ノズルホルダを前記軸線の回りに回動して前記複数の吸着ノズルを装着ステーションに順次割出すノズルホルダ割出し手段と、
前記吸着ノズルを軸線方向に進退移動させる吸着ノズル進退移動手段と、
前記部品装着ヘッドに設けられ、前記装着部品の側面画像を取得する側面認識カメラを含み、前記部品装着ヘッドとともに移動することにより、前記装着ステーションに順次割出された前記吸着ノズルによって前記装着部品の装着が行われている間に、前記装着ステーションの前後のステーションにそれぞれ割出された前記吸着ノズルの先端部の側面画像を取得可能な撮像手段と、
を備えたことを特徴とする装着部品装着装置。
請求項１において、前記ノズルホルダ割出し手段と前記吸着ノズル進退移動手段とをオーバラップモードによって同時制御して、前記ノズルホルダの回動動作と前記吸着ノズルの進退動作を同時に行わせるオーバラップ制御手段を備えている装着部品装着装置。