JP6818028B2

JP6818028B2 - 部品実装機

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Inventors: 淳飯阪; 伊藤　秀俊; 秀俊伊藤
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Filing date: 2016-07-13
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Description

本発明は、部品実装機に関する。

従来より、部品を採取して基板上に実装する部品実装機が知られている。例えば、特許文献１には、複数の吸着ノズル（採取部材）を周方向に旋回（公転）可能で且つ各吸着ノズルを軸心回りに回転（自転）可能なロータリ式のヘッドを備え、吸着ノズルの下面に形成されたＶ字溝に円筒形状のチップ部材を嵌合させて吸着し、吸着した部品をプリント基板に実装する部品実装機が開示されている。この部品実装機は、Ｖ字溝の方向と円筒形状のチップ部品の軸方向とが一致するように吸着ノズルを回動（自転）させながら下降させることにより、チップ部品の吸着を行なう。

特開平０５−１２１８９７号公報

吸着ノズル（採取部材）は、吸着（採取）する部品の種類によって様々な種類のものがあり、部品の形状に合わせて準備される。そして、部品実装機は、部品を採取する場合には、採取部材の自転の角度が予め定義された部品の基準角度（０度）に一致するように回転させるのが一般的である。しかしながら、この場合、採取部材の部品採取前の自転角度によっては部品を採取するために必要な回転量が大きくなり、実装効率が悪化する場合が生じる。

本発明は、部品供給装置により供給された部品の採取を効率よく行なうことができる部品実装機を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の部品実装機は、
部品供給装置により部品供給位置へ供給された部品を採取して実装対象物に実装する部品実装機であって、
部品を採取可能な複数の採取部材を周方向に保持する回転体を有し、前記回転体の回転を伴って前記複数の採取部材を周方向に公転可能で、且つ、各採取部材を互いに連動しながら自転可能なロータリ式のヘッドと、
前記複数の採取部材のうち所定の公転角度にある少なくとも１つの採取部材を昇降させる昇降装置と、
前記部品供給装置から供給される部品を前記採取部材の異なる複数の自転角度において採取が可能な場合には、前記採取部材が前記所定の公転角度に移動して下降すると共に前記複数の自転角度のうち移動量が少ない方の自転角度で前記部品を採取するよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

本発明の部品実装機は、複数の採取部材を周方向に保持する回転体を有し、回転体の回転を伴って複数の採取部材を周方向に公転可能で且つ各採取部材を互いに連動しながら自転可能なロータリ式のヘッドと、複数の採取部材のうち所定の公転角度にある少なくとも１つの採取部材を昇降させる昇降装置と、を備える。そして、部品実装機は、部品供給装置から供給される部品を採取部材の異なる複数の自転角度において採取が可能な場合には、採取部材が所定の公転角度に移動して下降すると共に複数の自転角度のうち移動量が少ない方の自転角度で部品を採取するようヘッドと昇降装置とを制御する。これにより、本発明の部品実装機は、採取部材を自転させる際の移動量をより少なくすることができるため、部品の採取を効率よく行なうことができ、実装物の生産性をより向上させることができる。

こうした本発明の部品実装機において、前記部品供給装置として、前記部品供給位置が所定ピッチ離れた少なくとも２つの部品供給装置を含み、前記昇降装置として、前記複数の採取部材のうち第１公転角度にある第１採取部材と前記第１公転角度とは異なる第２公転角度にある第２採取部材とを昇降可能な少なくとも２つの昇降装置を含み、前記ヘッドは、前記第１採取部材と前記第２採取部材とが前記所定ピッチに応じた距離を隔てて配置されるよう構成されるものとしてもよい。この態様の本発明の部品実装機において、前記採取部材は、１８０度の回転対称性を有する部材であり、前記第１採取部材と前記第２採取部材とは、自転角度が１８０度異なる関係を有して自転が可能であり、前記制御装置は、前記２つの部品供給装置から供給された２つの部品が前記第１採取部材と前記第２採取部材とに略同時に採取されるよう前記ヘッドと前記２つの昇降装置とを制御するものとしてもよい。こうすれば、部品の採取をさらに効率よく行なうことができる。さらにこの態様の本発明の部品実装機において、前記採取部材に採取された部品を撮像する撮像装置を備え、前記制御装置は、前記撮像装置の撮像画像に基づいて前記採取部材に採取された部品の状態を判定するものとしてもよい。この場合、２つの採取部材で略同時に採取された２つの部品を略同じ向きで撮像することができるため、画像処理を容易に行なうことが可能となる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記採取部材の形状情報を取得し、該取得した形状情報に基づいて前記部品を前記採取部材の異なる複数の自転角度において採取が可能か否かを判定するものとしてもよい。なお、形状情報には、採取部材の形状が０度と１８０度とで対称か否かを示す情報が含まれる。

さらに、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記採取部材が採取した部品を該採取部材の異なる複数の自転角度において実装が可能な場合には、前記採取部材が前記所定の公転角度に移動して下降すると共に前記複数の自転角度のうち移動量が少ない方の自転角度で前記部品が実装されるよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御するものとしてもよい。こうすれば、採取部材が採取した部品の実装を効率よく行なうことができ、実装物の生産性をさらに向上させることができる。この場合、前記部品の形状情報を取得し、該取得した形状情報に基づいて前記採取部材が採取した部品を該採取部材の異なる複数の自転角度において実装が可能か否かを判定するものとしてもよい。なお、形状情報には、部品に極性があるか否かを示す情報が含まれる。

部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。吸着ノズル４４の配列の様子を示す説明図である。対称性を有する部品Ｐおよびこれを吸着する吸着ノズル４４の正面図および側面図である。制御装置８０および管理装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。部品と採取部材の形状情報の一例を示す説明図である。部品実装処理の一例を示すフローチャートである。部品実装処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態の吸着動作および実装動作の様子を示す説明図である。比較例の吸着動作および実装動作の様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２はヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は吸着ノズル４４の配列の様子を示す説明図であり、図４は対称性を有する部品Ｐおよびこれを吸着する吸着ノズル４４の正面図および側面図であり、図５は制御装置８０および管理装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装システム１は、図１に示すように、基板Ｓの搬送方向に並べて複数配置されて部品実装ラインを構成する部品実装機１０と、システム全体をコントロールする管理装置１００と、を備える。

部品実装機１０は、その外観としては、図１に示すように、基台１１と、基台１１に支持された筐体１２とにより構成されている。この部品実装機１０は、その構成としては、図１に示すように、部品Ｐを供給する部品供給装置２０と、基板Ｓを搬送する基板搬送装置２４と、部品供給位置に供給された部品Ｐを吸着（採取）して基板Ｓに実装する実装ヘッド４０と、実装ヘッド４０をＸＹ軸方向に移動させるＸＹロボット３０と、装置全体をコントロールする制御装置８０（図５参照）と、を備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、実装ヘッド４０に吸着された部品Ｐの姿勢を撮像するためのパーツカメラ２６や実装ヘッド４０に設けられて基板Ｓに付された位置決め基準マークを読み取るためのマークカメラ（図示せず）なども備えている。

部品供給装置２０は、所定間隔毎に部品Ｐが収容されたテープをリールから引き出してピッチ送りすることで、部品Ｐを部品供給位置に供給するテープフィーダとして構成されている。この部品供給装置２０は、部品実装機１０の前側に、左右方向（Ｘ軸方向）に並ぶように複数設けられている。

基板搬送装置２４は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。

ＸＹロボット３０は、図１に示すように、筐体１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール３３と、左右一対のＹ軸ガイドレール３３に架け渡されたＹ軸スライダ３４と、Ｙ軸スライダ３４の側面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール３１と、Ｘ軸ガイドレール３１に取り付けられたＸ軸スライダ３２と、を備える。Ｘ軸スライダ３２は、Ｘ軸モータ３６（図５参照）の駆動によってＸ軸方向に移動可能であり、Ｙ軸スライダ３４は、Ｙ軸モータ３８（図５参照）の駆動によってＹ軸方向に移動可能である。なお、Ｘ軸スライダ３２は、Ｘ軸位置センサ３７によりＸ軸方向の位置が検知され、Ｙ軸スライダ３４は、Ｙ軸位置センサ３９によりＹ軸方向の位置が検知される。Ｘ軸スライダ３２には実装ヘッド４０が取り付けられており、制御装置８０がＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置に実装ヘッド４０を移動可能である。

実装ヘッド４０は、図２に示すように、回転体としてのヘッド本体４１と、ヘッド本体４１の円周方向に所定角度間隔で複数設けられヘッド本体４２に対して昇降可能に支持されたノズルホルダ４２と、各ノズルホルダ４２の先端部に取り付けられる吸着ノズル４４と、複数の吸着ノズル４４をヘッド本体４１の中心軸回りに円周方向に旋回（公転）させるＲ軸駆動装置５０と、各吸着ノズル４４をその中心軸回りに回転（自転）させるＱ軸駆動装置６０と、複数のノズルホルダ４２（複数の吸着ノズル４４）の旋回軌道上の２箇所に設けられ下方にあるノズルホルダ４２を上下方向（Ｚ軸方向）に昇降させるＺ軸駆動装置７０，７５と、を備える。

Ｒ軸駆動装置５０は、上下方向に延びて下端がヘッド本体４１の中心軸に取り付けられたＲ軸５１と、Ｒ軸５１の上端に設けられたＲ軸ギヤ５２に噛み合うギヤ５３を回転駆動するＲ軸モータ５４と、Ｒ軸モータ５４の回転位置を検知するＲ軸位置センサ５５（図５参照）と、を備える。このＲ軸駆動装置５０は、Ｒ軸モータ５４によりギヤ５３，Ｒ軸ギヤ５２を介してＲ軸５１を回転駆動することにより、ヘッド本体４１に支持された複数のノズルホルダ４２を複数の吸着ノズル４４と共に円周方向に旋回（公転）させる。

Ｑ軸駆動装置６０は、Ｒ軸５１に対して同軸かつ相対回転可能に挿通される上下２段のＱ軸ギヤ６１，６２と、各ノズルホルダ４２の上部に設けられ下段のＱ軸ギヤ６１と上下方向にスライド可能に噛み合うギヤ６３と、上段のＱ軸ギヤ６２に噛み合うギヤ６４を回転駆動するＱ軸モータ６５と、Ｑ軸モータ６５の回転位置を検知するＱ軸位置センサ６６（図５参照）と、を備える。このＱ軸駆動装置６０は、Ｑ軸モータ６５によりＱ軸ギヤ６１，６２を回転駆動することにより、Ｑ軸ギヤ６１と噛み合うギヤ６３を回転させて、各ノズルホルダ４２をその中心軸回りに回転させる。ノズルホルダ４２の先端部には吸着ノズル４４が取り付けられているから、ノズルホルダ４２が回転（自転）することにより、吸着ノズル４４は、ノズルホルダ４２と一体に回転（自転）する。各ノズルホルダ４２の上部に設けられたギヤ６３は、何れも、同一歯数のギヤであり、Ｑ軸ギヤ６１と常時噛み合っている。このため、Ｑ軸ギヤ６１が回転すると、全てのノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）は、同一回転方向に同一回転量をもって回転（自転）する。

Ｚ軸駆動装置７０，７５は、ノズルホルダ４２の旋回（公転）軌道上の２箇所に設けられ、２箇所においてノズルホルダ４２を個別に昇降可能に構成されている。本実施形態では、Ｚ軸駆動装置７０，７５は、ヘッド本体４１の回転角度が０度と１８０度の位置に設けられている。ここで、０度の位置は、ヘッド本体４１の中心軸に対して基板搬送方向（Ｘ軸方向）とは反対方向の位置であり（図３中、Ａの位置）、１８０度の位置は、ヘッド本体４１の中心軸に対して基板搬送方向の位置である（図３中、Ｅの位置）。Ｚ軸駆動装置７０，７５は、図２に示すように、Ｚ軸スライダ７２，７７と、Ｚ軸スライダ７２，７７を昇降させるＺ軸モータ７１，７６と、Ｚ軸スライダ７２，７７の昇降位置を検知するＺ軸位置センサ７３，７８（図５参照）と、を備える。Ｚ軸駆動装置７０は、Ｚ軸モータ７１を駆動してＺ軸スライダ７２を昇降させることにより、Ｚ軸スライダ７２の下方にあるノズルホルダ４２を吸着ノズル４４と一体的に昇降させる。Ｚ軸駆動装置７５は、Ｚ軸モータ７６を駆動してＺ軸スライダ７７を昇降させることにより、Ｚ軸スライダ７７の下方にあるノズルホルダ４２を吸着ノズル４４と一体的に昇降させる。なお、Ｚ軸モータ７１，７６は、リニアモータを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよいし、回転モータと送りねじ機構とを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよい。また、Ｚ軸モータ７１，７６に代えてエアシリンダなどのアクチュエータを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよい。

吸着ノズル４４は、負圧給排弁４６（図５参照）を介して給排される負圧源（図示せず）からの負圧により部品供給装置２０から供給された部品Ｐを採取（吸着）する採取部材であり、ヘッド本体４１に支持される各ノズルホルダ４２の先端部に交換可能に取り付けられる。吸着ノズル４４は、通常は、吸引口が円形のものが用いられるが、吸着する部品Ｐの形状によっては、正方形や長方形、Ｖ字形等の吸着ノズルが用いられたり、吸着ノズルに代えて爪で部品Ｐを挟むメカニカルチャックが用いられたりする。例えば、吸引口がＶ字形の吸着ノズル４４は、図４に示すように、円筒形抵抗器や円筒形ダイオードなどの円筒部品Ｐを吸着する場合に用いることができる。こうした通常の円形の吸引口を有する吸着ノズルとは異なるカスタムノズルを用いる場合、供給される部品Ｐの方向（部品角度）に対して当該部品Ｐを吸着可能な吸着ノズル４４の方向（ノズル角度）に制約があり、部品Ｐの方向（部品角度０度）と吸着ノズル４４の方向（ノズル角度０度）とを一致させて吸着を行なうのが一般的である。本実施形態の実装ヘッド４０は、図３に示すように、ヘッド本体４１に対して８個の吸着ノズル４４が周方向に等角度間隔（４５度間隔）で配列され、ヘッド本体４１の０度の位置（Ａの位置）にある吸着ノズル４４と１８０度の位置（Ｅの位置）にある吸着ノズル４４とをＺ軸駆動装置７０，７５により昇降可能となっている。また、複数（８個）の吸着ノズル４４は、ヘッド本体４１の中心軸に対して径方向に向くようにそれぞれの方向（ノズル角度）が定められており、２つのＺ軸駆動装置７０，７５により昇降される２つの吸着ノズルの方向（ノズル角度）が互いに１８０度異なる関係を有する。こうした実装ヘッド４０にカスタムノズル（吸着ノズル４４）を取り付けて同じ部品角度で供給された２つの部品Ｐを２つの吸着ノズル４４で吸着する場合、一方の部品Ｐの方向（部品角度０度）に一方の吸着ノズル４４の方向（ノズル角度０度）を合わせて吸着すると、他方の吸着ノズル４４の方向（ノズル角度１８０度）が他方の部品Ｐの方向（部品角度０度）に対して１８０度ズレた状態となる。このため、他方の吸着ノズル４４による他方の部品Ｐの吸着は、他方の吸着ノズル４４を１８０度公転あるいは１８０度自転させて行なわれることになる。

これに対して、Ｖ字形の吸引口を有する吸着ノズル４４を用いて円筒部品Ｐを吸着する場合のように、吸着ノズル４４が複数の方向（０度と１８０度のノズル角度）で部品Ｐを吸着可能な対称性（１８０度回転対称性）を有する場合には、吸着ノズル４４の移動量が少ない方の方向（ノズル角度）で部品Ｐを吸着することで、吸着に要する時間を短縮させることができる。例えば、部品供給装置２０は、Ｘ軸方向に所定間隔離れた２つの部品供給位置に同じ部品角度で２つの部品Ｐを供給し、実装ヘッド４０は、当該所定間隔と同じ間隔離れた２つの吸着ノズル４４を昇降して部品Ｐを吸着する場合を考える。この場合、吸着ノズル４４が１８０度回転対称性を有するものであれば、実装ヘッド４０は、昇降可能な２つの吸着ノズル４４のうちの一方の吸着ノズル４４のノズル角度を０度としたときに他方の吸着ノズル４４のノズル角度は１８０度となるため、Ｚ軸駆動装置７０，７５により２つの吸着ノズル４４を略同時下降させることで、２つの部品Ｐを略同時に吸着することができる。

制御装置８０は、図５に示すように、ＣＰＵ８１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ８１の他に、ＲＯＭ８２やＨＤＤ８３、ＲＡＭ８４、入出力インタフェース８５などを備える。これらはバス８６を介して接続されている。制御装置８０には、ＸＹロボット３０（Ｘ軸位置センサ３７やＹ軸位置センサ３９）からの検知信号や実装ヘッド４０（Ｒ軸位置センサ５５やＱ軸位置センサ６６、Ｚ軸位置センサ７３，７８）からの検知信号、パーツカメラ２６からの画像信号などが入出力インタフェース８５を介して入力されている。また、制御装置８０からは、部品供給装置２０への制御信号や基板搬送装置２４への制御信号、ＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６やＹ軸モータ３８）への制御信号、実装ヘッド４０（Ｒ軸モータ５４やＱ軸モータ６５、Ｚ軸モータ７１，７６）への制御信号、負圧給排弁４６への制御信号、パーツカメラ２６への制御信号などが入出力インタフェース８５を介して出力されている。

管理装置１００は、例えば、汎用のコンピュータであり、図５に示すように、ＣＰＵ１０１やＲＯＭ１０２、ＨＤＤ１０３、ＲＡＭ１０４、入出力インタフェース１０５等により構成され、キーボードやマウス等の入力デバイス１０７とＬＣＤ等のディスプレイ１０８が接続されている。管理装置１００には、入力デバイス１０７からの入力信号が入出力インタフェース１０５を介して入力され、管理装置１００からは、ディスプレイ１０８への表示信号が入出力インタフェース１０５を介して出力されている。ＨＤＤ１０３には、基板Ｓの生産プログラムやその他の生産情報を含むジョブ情報が記憶されている。ここで、生産プログラムは、部品実装機１０において、どの基板Ｓにどの部品Ｐをどの順番で実装するか、また、そのように実装した基板Ｓを何枚作製するかを定めたプログラムをいう。また、生産情報には、実装対象の部品Ｐに関する部品情報や使用する吸着ノズル４４（採取部材）に関するノズル情報（採取部材情報）、基板Ｓにおける部品Ｐの実装位置（ＸＹ座標）および実装角度等が含まれる。図６は、ＨＤＤ１０３に記憶される部品と採取部材の形状情報の一例を示す説明図である。部品情報には、形状情報として、図示するように、部品種や、サイズ、極性などが含まれる。ノズル情報（採取部材情報）には、形状情報として、図示するように、ノズル種（採取部材種）や、対称性などが含まれる。ここで、対称性は、部品Ｐを吸着可能なノズル角度を示す情報であり、「０度，１８０度」は、ノズル角度が０度および１８０度の何れでも部品Ｐを吸着可能であることを示し、「なし」はノズル角度が０度でのみ部品Ｐを吸着可能であることを示す。また、極性は、部品Ｐを実装可能な実装角度を示す情報であり、「あり」であれば実装可能な角度が１つのみであることを示し、「なし」であれば実装可能な角度が対称方向に複数あることを示す。管理装置１００は、制御装置８０と通信可能に接続され、各種情報や制御信号のやり取りを行なう。

次に、こうして構成された本実施形態の部品実装機１０の動作、特に、カスタムノズルを用いて部品Ｐを吸着して基板Ｓに実装する動作について説明する。図７および図８は、制御装置８０のＣＰＵ８１により実行される部品実装処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理装置１００からジョブ情報を受信したときに実行される。

部品実装処理が実行されると、制御装置８０のＣＰＵ８１は、まず、管理装置１００から受信したジョブ情報から部品供給位置やノズル情報、部品情報、実装位置、実装角度等を入力する（ステップＳ１００）。続いて、ＣＰＵ８１は、Ｚ軸駆動装置７０，７５により昇降可能な２つの吸着ノズル４４（対象ノズル）が部品供給位置の上方に移動するようにＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６，Ｙ軸モータ３８）およびＲ軸モータ５４を駆動制御する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、吸着ノズル４４（ノズルホルダ４２）を昇降可能なＺ軸を２つ有し、昇降可能な２つの吸着ノズル４４のＸ軸方向の間隔が複数の部品供給装置２０のうちの２つから供給される２つの部品ＰのＸ軸方向の間隔とが一致しているものとする。

次に、ＣＰＵ８１は、吸着対象の部品Ｐ（吸着対象部品）に対し、吸着ノズル４４が対称性を有する（ノズル角度が０度でも１８０度でも吸着可能な１８０度回転対称性を有する）か否かを判定する（ステップＳ１２０）。ＣＰＵ８１は、吸着対象部品を吸着する吸着ノズル４４が対称であると判定すると、２つの対象ノズルを略同時に下降させてそれぞれが部品Ｐを同時吸着するようＺ軸駆動装置７０，７５と負圧給排弁４６とを駆動制御する（ステップＳ１３０）。

一方、ＣＰＵ８１は、吸着対象部品を吸着する吸着ノズル４４が対称でないと判定すると、２つの対象ノズルのうち一方の対象ノズルを下降させて部品Ｐを吸着するようＺ軸駆動装置７０，７５の一方と負圧給排弁４６とを駆動制御する。（ステップＳ１４０）、そして、ＣＰＵ８１は、他方の対象ノズルが１８０度回転（自転）するようＱ軸モータ６５を駆動制御しながら（ステップＳ１５０）、他方の対象ノズルを下降させて部品Ｐを吸着するようＺ軸駆動装置７０，７５の他方と負圧給排弁４６とを駆動制御する（ステップＳ１６０）。

ＣＰＵ８１は、対象ノズルに部品Ｐを吸着させると、次に吸着すべき部品Ｐがあるか否かを判定し（ステップＳ１７０）、次に吸着すべき部品Ｐがあると判定すると、ステップＳ１１０に戻って、次の２つの対象ノズルを部品供給位置へ移動させてステップＳ１２０〜Ｓ１６０の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１は、次に吸着すべき部品Ｐがないと判定すると、対象ノズルが実装角度へ移動するようＱ軸モータ６５を駆動制御し（ステップＳ１８０）、実装ヘッド４０の各吸着ノズル４４が吸着した部品Ｐがパーツカメラ２６の上方へ移動するようＸＹロボット３０を駆動制御する（ステップＳ１９０）。そして、ＣＰＵ８１は、パーツカメラ２６により実装ヘッド４０の各吸着ノズル４４に吸着された部品Ｐを撮像し（ステップＳ２００）、得られた撮像画像に画像処理を施して（ステップＳ２１０）、ステップＳ１００で入力した実装位置を補正する（ステップＳ２２０）。

ＣＰＵ８１は、実装位置を補正すると、対象ノズルが実装位置の上方へ移動するようＸＹロボット３０を駆動制御し（ステップＳ２３０）、対象ノズルに吸着された部品Ｐが基板Ｓ上の実装位置に実装されるよう対応するＺ軸駆動装置を駆動制御する（ステップＳ２４０）。

そして、ＣＰＵ８１は、次の実装すべき部品Ｐがあるか否かを判定し（ステップＳ２５０）、次に実装すべき部品Ｐがあると判定すると、次の対象ノズルを実装位置の上方へ移動させる（ステップＳ２６０）。

次に、ＣＰＵ８１は、対象ノズルに吸着されている部品Ｐが吸着ノズル４４の対称性を利用して吸着されているか否か（ステップＳ２７０）、当該部品Ｐに極性があるか否か（ステップＳ２８０）、をそれぞれ判定する。なお、ステップＳ２８０の判定は、ステップＳ１００で入力した部品情報に基づいて行なうことができる。ＣＰＵ８１は、吸着部品が吸着ノズル４４の対称性を利用して吸着されていて且つ極性がないと判定すると、ステップＳ１００で入力した複数の実装角度のうち移動量が少ない方の実装角度へ対象ノズルが移動するようＱ軸モータ６５を駆動制御しながら（ステップＳ２９０）、部品Ｐを基板Ｓ上の実装位置へ実装する処理を繰り返す（ステップＳ２４０）。一方、ＣＰＵ８１は、ステップＳ２７０，Ｓ２８０において、対象ノズルに吸着されている部品Ｐが吸着ノズル４４の対称性を利用して吸着されていないと判定したり、対象ノズルに吸着されている部品Ｐに極性があると判定したりすると、ステップＳ１００で入力した１の実装角度へ対象ノズルが移動するようＱ軸モータ６５を駆動制御しながら（ステップＳ３００）、部品Ｐを基板Ｓ上の実装位置へ実装する処理を繰り返す（ステップＳ２４０）。

ＣＰＵ８１は、ステップＳ２５０で次に実装すべき部品Ｐがないと判定すると、これで部品実装処理を終了する。

図９は本実施形態の吸着動作および実装動作の様子を示す説明図であり、図１０は比較例の吸着動作および実装動作の様子を示す説明図である。部品供給装置２０は、吸着ノズル４４が０度および１８０度の何れのノズル角度でも吸着が可能な２つの部品Ｐを左右方向（Ｘ軸方向）に所定間隔隔てて０度の部品角度をもって供給し、実装ヘッド４０は、これらの部品Ｐを２つの対象ノズルＡ，Ｅで吸着して９０度の実装角度で基板Ｓ上の実装位置へ実装する場合を考える。本実施形態では、２つの部品Ｐを吸着する２つの対象ノズルＡ，Ｅは互いの角度が１８０度異なる関係を有しているため、一方の対象ノズルＡのノズル角度を０度とすることで、他方の対象ノズルＥのノズル角度が１８０度となる。０度の部品角度で供給された２つの部品Ｐは、吸着ノズルＡと吸着ノズルＥが０度および１８０度の何れのノズル角度でも吸着が可能な１８０度回転対称性を有するから、２つの対象ノズルＡ，Ｅを同時に下降させることにより、２つの対象ノズルＡ，Ｅで２つの部品Ｐを同時に吸着することができる（図９（ａ）参照）。このとき、２つの部品Ｐの部品角度は、何れも、０度となっている。次に、一方の対象ノズルＡが吸着した部品Ｐの部品角度（０度）を実装角度（９０度）に一致させるように一方の対象ノズルＡを回転させると、他方の対象ノズルＥが吸着している部品Ｐの角度も実装角度と同じ角度となる（図９（ｂ）参照）。これにより、この状態でパーツカメラ２６で部品Ｐを撮像することで、２つの部品Ｐを何れも同じ部品角度（実装角度）で撮像することができる。したがって、撮像画像から部品を認識して画像処理する際に、部品画像を回転させる処理を省くことができ、画像処理を効率よく行なうことが可能となる。そして、一方の対象ノズルＡに吸着された部品Ｐを実装角度（９０度）で実装した後（図９（ｃ）参照）、他方の対象ノズルＥに吸着された部品Ｐを回転することなく、同じ実装角度（９０度）で実装する（図９（ｄ）参照）。

これに対して、比較例では、０度の部品角度で供給された部品Ｐを常に０度のノズル角度で吸着する。この場合、一方の対象ノズルＡのノズル角度を０度として対象ノズルＡのみを下降させて対象ノズルＡで部品Ｐを吸着する（図１０（ａ）参照）。このとき、他方の吸着ノズルＥのノズル角度は１８０度となっている。一方の対象ノズルＡを吸着させた後、一方の対象ノズルＡを上昇させると共に他方の対象ノズルＥを１８０度公転または１０度自転させてそのノズル角度を０度とし、他方の対象ノズルＥのみを下降させて部品Ｐを吸着する（図１０（ｂ）参照）。このとき、一方の対象ノズルＡのノズル角度および部品Ｐの部品角度は、１８０度となる。次に、一方の対象ノズルＡが吸着した部品Ｐの部品角度（０度）を実装角度（９０度）に一致させるように一方の対象ノズルＡを回転させると、他方の対象ノズルＥが吸着している部品Ｐの部品角度は実装角度と１８０度異なる角度（２７０度）となる（図１０（ｃ）参照）。このため、この状態でパーツカメラ２６で部品Ｐを撮像すると、２つの部品Ｐの画像は１８０度異なる方向を向くから、画像処理において回転処理が必要となる。そして、一方の対象ノズルＡに吸着された部品Ｐを実装角度（９０度）で実装した後（図１０（ｄ）参照）、他方の対象ノズルＥに吸着された部品Ｐを１８０度公転または１８０度自転させてその部品Ｐの部品角度を実装角度（９０度）と一致させてから基板Ｓ上に実装する（図１０（ｅ）参照）。このように、比較例では、部品Ｐの吸着動作と実装動作において、対象ノズルＥを１８０度回転させる動作が必要となるため、実装効率（生産効率）が低下する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の部品供給装置２０が本発明の「部品供給装置」に相当し、吸着ノズル４４が「採取部材」に相当し、ヘッド本体４１が「回転体」に相当し、実装ヘッド４０が「ヘッド」に相当し、Ｚ軸駆動装置７０，７５が「昇降装置」に相当し、制御装置８０が「制御装置」に相当する。また、パーツカメラ２６が「撮像装置」に相当する。

以上説明した実施形態の部品実装機１０は、吸着ノズル４４が着脱可能な複数のノズルホルダ４２を周方向に公転可能で且つ各吸着ノズル４４を互いに連動させて自転可能な実装ヘッド４０と、複数の吸着ノズル４４の公転軌道上の２箇所に設けられその２箇所に位置する吸着ノズル４４を昇降させるＺ軸駆動装置７０，７５と、を備える。そして、部品実装機１０は、部品供給装置２０から供給される部品を吸着ノズル４４の異なる複数のノズル角度において吸着が可能な場合に、吸着ノズル４４を昇降可能な公転角度へ移動させて下降させると共に部品Ｐを吸着可能な複数のノズル角度のうち移動量が少ない方のノズル角度で部品Ｐを吸着させる。これにより、部品実装機１０は、部品Ｐの吸着に要する時間を短縮して、実装基板の生産性をより向上させることができる。

また、本実施形態の部品実装機１０は、実装ヘッド４０が備える２つのＺ軸駆動装置７０，７５（Ｚ軸）により所定の間隔で互いに１８０度異なるノズル角度で昇降される２つの吸着ノズル４４により、部品供給装置２０から所定の間隔と同じ間隔で供給される２つの部品Ｐを略同時に吸着する。これにより、部品実装機１０は、部品Ｐの吸着に要する時間をさらに短縮することができるため、実装基板の生産性をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態の部品実装機１０は、吸着ノズル４４に吸着されている部品に極性がなく複数の実装角度の何れでも基板Ｓに実装可能な場合には、吸着ノズル４４のノズル角度を複数の実装角度のうち移動量が少ない方の実装角度に一致させて基板Ｓに実装する。これにより、部品実装機１０は、基板Ｓの実装効率を高めて、実装基板の生産性を一層向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、採取部材として、負圧により部品Ｐを吸着する吸着ノズルを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、爪で部品Ｐを挟んで保持するメカニカルチャックを用いてもよい。

上述した実施形態では、実装ヘッド２２はノズルホルダ４２の公転軌跡上の２箇所にＺ軸駆動装置７０，７５を備えるものとした。しかし、実装ヘッド２２が備えるＺ軸駆動装置は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

上述した実施形態では、部品実装機１０は、吸着ノズル４４の対称性を示す形状情報を利用して吸着可能なノズル角度を取得したが、採取部材の形状に基づいて部品Ｐが複数のノズル角度で吸着可能であるか否かを判定するものとしてもよい。

上述した実施形態では、部品実装機１０は、部品Ｐに極性がなく、基板Ｓに実装が可能な実装角度が複数存在する場合に、吸着ノズル４４のノズル角度を複数の実装角度のうち移動量が少ない方の実装角度に一致させて実装するものとした。しかし、部品実装機１０は、部品Ｐが極性を有するか否かに拘わらず、１の実装角度を用いて当該実装角度に吸着ノズル４４のノズル角度を一致させて実装するものとしてもよい。

本発明は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１実装システム、１０部品実装機、１１基台、１２筐体、２０部品供給装置、２４基板搬送装置、２６パーツカメラ、３０ＸＹロボット、３１ガイドレール、３２Ｘ軸スライダ、３３ガイドレール、３４Ｙ軸スライダ、３６Ｘ軸モータ、３７Ｘ軸位置センサ、３８Ｙ軸モータ、３９Ｙ軸位置センサ、４０実装ヘッド、４１ヘッド本体、４２ノズルホルダ、４４吸着ノズル、４６負圧給排弁、５０Ｒ軸駆動装置、５１Ｒ軸、５２Ｒ軸ギヤ、５３ギヤ、５４Ｒ軸モータ、５５Ｒ軸位置センサ、６０Ｑ軸駆動装置、６１，６２Ｑ軸ギヤ、６３，６４ギヤ、６５Ｑ軸モータ、６６Ｑ軸位置センサ、７０，７５Ｚ軸駆動装置、７１，７６Ｚ軸モータ、７２，７７Ｚ軸スライダ、７３，７８Ｚ軸位置センサ、８０制御装置、８１ＣＰＵ、８２ＲＯＭ８３ＨＤＤ、８４ＲＡＭ、８５入出力インタフェース、８６バス、１００管理装置、１０１ＣＰＵ、１０２ＲＯＭ、１０３ＨＤＤ、１０４ＲＡＭ、１０５入出力インタフェース、１０７入力デバイス、１０８ディスプレイ、Ｐ部品、Ｓ基板。

Claims

部品供給装置により部品供給位置へ所定角度で供給された部品を採取して実装対象物に実装する部品実装機であって、
前記部品を採取可能な採取部材と、
前記部品の供給角度に対して採取可能な自転角度に制約を有する特定採取部材を含む複数の前記採取部材を周方向に保持する回転体を有し、前記回転体の回転を伴って前記複数の採取部材を周方向に公転可能で、且つ、各採取部材を互いに連動しながら自転可能なロータリ式のヘッドと、
前記複数の採取部材のうち所定の公転角度にある少なくとも１つの採取部材を昇降させる昇降装置と、
前記特定採取部材が前記所定の公転角度に公転して下降すると共に、前記制約の範囲の異なる複数の自転角度のうち回転量が少ない方の自転角度で前記特定採取部材が前記所定角度で供給された部品を採取するよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする部品実装機。
請求項１記載の部品実装機であって、
前記部品供給装置として、前記部品供給位置が所定ピッチ離れた少なくとも２つの部品供給装置を含み、
前記昇降装置として、前記複数の採取部材のうち第１公転角度にある第１採取部材と前記第１公転角度とは異なる第２公転角度にある第２採取部材とを昇降可能な少なくとも２つの昇降装置を含み、
前記ヘッドは、前記第１採取部材と前記第２採取部材とが前記所定ピッチに応じた距離を隔てて配置されるよう構成される、
ことを特徴とする部品実装機。
請求項２記載の部品実装機であって、
前記特定採取部材は、前記制約として、前記所定角度で供給された部品を第１自転角度と該第１自転角度とは１８０度異なる第２自転角度とで採取可能で、且つ、前記第１自転角度および前記第２自転角度以外の他の実装角度で採取不能な１８０度の回転対称性を有する部材であり、
前記第１採取部材と前記第２採取部材とは、自転角度が１８０度異なる関係を有して自転が可能であり、
前記制御装置は、前記第１採取部材および前記第２採取部材として前記特定採取部材が下降し、前記２つの部品供給装置から前記所定角度で供給された２つの部品のうち一方の部品を前記第１自転角度および前記第２自転角度のうち一方の自転角度で前記第１採取部材が採取すると共に前記２つの部品のうち他方の部品を前記第１自転角度および前記第２自転角度のうち他方の自転角度で前記第２採取部材が略同時に採取するよう前記ヘッドと前記２つの昇降装置とを制御する
ことを特徴とする部品実装機。
請求項３記載の部品実装機であって、
前記採取部材に採取された部品を撮像する撮像装置を備え、
前記制御装置は、前記一方の自転角度で前記第１採取部材に採取した部品の角度が前記実装対象物に実装する際の該部品の実装角度と一致するように前記第１採取部材を自転することにより前記他方の自転角度で前記第２採取部材に採取した部品の角度を前記実装角度に一致させてから、前記第１採取部材および前記第２採取部材にそれぞれ採取した部品を前記撮像装置により撮像し、前記撮像装置の撮像画像に基づいて前記第１採取部材および前記第２採取部材にそれぞれ採取した部品の状態を判定する、
ことを特徴とする部品実装機。
請求項１ないし４いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記採取部材の形状に関する形状情報を取得し、該取得した形状情報に基づいて前記部品を前記特定採取部材が前記複数の自転角度において採取可能か否かを判定する、
ことを特徴とする部品実装機。
請求項１ないし５いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記採取部材が採取した部品を該採取部材の異なる複数の自転角度において実装が可能な場合には、前記採取部材が前記所定の公転角度に移動して下降すると共に前記複数の自転角度のうち移動量が少ない方の自転角度で前記部品が実装されるよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御する、
ことを特徴とする部品実装機。