JP7057143B2

JP7057143B2 - ピン挿入機及び部品実装機

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Publication number: JP7057143B2
Application number: JP2018011247A
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Inventors: 達也高須; 祐介土谷
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Priority date: 2018-01-26
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Description

本明細書は、ピン供給装置によってピン状の細長い部品（以下「ピン」という）をその先端を上向きにして直立させた状態で供給し、そのピンをピン保持具で保持して部品実装基板等のピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入するピン挿入機及び部品実装機に関する技術を開示したものである。

端子等として用いられるピンを、部品実装基板等のピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入するピン挿入機の一例を示す文献としては、例えば特許文献１（特開２００８－２４４２４５号公報）が挙げられる。この特許文献１のものは、複数本のピンが一体に一直線状に形成された連続ピンを上方から切断装置に供給して、その連続ピンを切断装置で１本分の長さに切断すると共に、その切断装置の下方に配置されたホルダとサポータとの間に、上記切断装置で切断された１本のピンを挟んで保持してピン挿入対象物のピン挿入孔の上方へ移送し、そのピンをピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入するようにしている。

特開２００８－２４４２４５号公報

しかし、上記特許文献１のように、連続ピンを切断装置で１本分の長さに切断する構成では、ピンの切断端面にバリが付いたままの状態でそのピンをピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入することになる。ピンの切断端面のバリは、製品品質を低下させる要因となると共に、ピン挿入孔へのピン挿入不良の発生要因にもなる。

そこで、本発明者らは、予め１本分の長さに切断されてバリ取りや面取り等の仕上げ加工が施されたピンをピン挿入機に供給して、そのピンを部品実装基板等のピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入する機構を開発しているが、その開発過程で次のような課題があることが判明した。

一般に、ピンを保持するピン保持具としては、ピンを挟んで保持するチャック機構（特許文献１ではホルダとサポータとを開閉する機構）を使用することが考えられるが、チャック機構は、構成する部品点数が多く、装置の大型化や高コスト化を招く要因になる。しかも、ピンのピックアップ動作時や挿入動作時にチャック爪（特許文献１ではホルダとサポータ）を開閉するスペースを確保する必要があるため、ピンのピックアップ動作時や挿入動作時に開閉するチャック爪が隣接するピンや部品と干渉する可能性がある。そのため、供給・挿入するピンの間隔（ピンピッチ）をチャック爪の開閉スペース分だけあける必要があるだけでなく、部品実装基板上の部品とピンとの間隔もチャック爪の開閉スペース分だけあける必要があり、ピン供給装置のピンピッチの狭ピッチ化や部品実装基板の高密度実装化に対応できない。更に、２本のチャック爪の間にピンが傾いて挟持される可能性もあり、これがピン挿入孔へのピン挿入不良の発生要因にもなる。

上記課題を解決するために、ピン状の細長い部品（以下「ピン」という）をその先端を上向きにして直立させた状態で供給するピン供給装置と、前記ピン供給装置によって供給されるピンをピン保持具で保持してピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入する動作を制御する制御装置とを備えたピン挿入機において、前記ピン保持具は、前記ピン供給装置によって供給されるピンを挿入した状態で吸着するピン吸着孔が形成された吸着ノズルであり、前記制御装置は、前記ピン供給装置によって供給されるピンの上方から前記吸着ノズルを下降させて当該吸着ノズルのピン吸着孔に当該ピンを挿入して吸着した状態で前記吸着ノズルを上昇させて当該ピンを前記ピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入する動作を実行する、ピン挿入機であって、前記ピン供給装置によって供給されるピンを撮像するカメラを備え、前記制御装置は、前記ピンの吸着動作前に前記カメラで撮像した当該ピンの画像を処理して当該ピンの傾き量を判定し、当該ピンの傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、当該ピンの吸着動作をスキップして次のピンの吸着動作へ移行し又はピン挿入機をエラー停止させるようにしたものである。

この構成では、ピン供給装置によって直立状態で供給されるピンの上方から吸着ノズルを下降させて当該吸着ノズルのピン吸着孔に当該ピンを挿入して吸着するようにしている。このため、ピン保持具として、ピンを挟んで保持するチャック機構を用いる場合と比較して、ピンを保持する構成が極めて簡単であり、小型化や低コスト化を実現できる。しかも、ピンの吸着動作時や挿入動作時にピン保持具である吸着ノズルを昇降させるだけで、チャック機構のような開閉動作を行わないため、ピンの吸着動作時や挿入動作時にピン保持具である吸着ノズルが隣接するピンや部品実装基板上の部品と干渉することなく、ピンの吸着動作や挿入動作をスムーズに行うことができ、ピンを狭い間隔でも供給・挿入できる。更に、吸着ノズルのピン吸着孔にピンを挿入して吸着するため、吸着ノズルに吸着したピンの傾きをピン吸着孔で規制することができ、ピンの傾きに起因するピン挿入対象物のピン挿入孔へのピン挿入不良の発生を防止できる。
しかも、ピン供給装置によって供給されるピンを撮像するカメラを備え、ピンの吸着動作前に前記カメラで撮像した当該ピンの画像を処理して当該ピンの傾き量を判定し、当該ピンの傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、当該ピンの吸着動作をスキップして次のピンの吸着動作へ移行し又はピン挿入機をエラー停止させるようにしたので、吸着ノズルのピン吸着孔をピンに挿入する際に、下降する吸着ノズルが傾いたピンと干渉して吸着ノズルやピンが破損することを未然に防止できる。

図１は本発明の一実施例におけるピン挿入機のシステム構成を示すブロック図である。図２はピン供給装置と吸着ノズルとを示す斜視図である。図３はピンの拡大斜視図である。図４は図２のIV－IV線に沿って示す拡大断面図である。図５は吸着ノズルのピン吸着孔にピンを挿入した状態を示す図４相当図である。図６はトレイ上のピンが傾いて吸着ノズルのピン吸着孔にピンを挿入できない状態を示す拡大断面図である。図７は部品実装基板のピン挿入孔にピンを挿入した状態を示す拡大断面図である。図８はピン吸着・挿入制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、一実施例を説明する。
まず、図１乃至図７を用いてピン挿入機のシステム構成を説明する。

本実施例のピン挿入機は、例えば、複数台の部品実装機を配列し構成した部品実装ラインのうちの少なくとも１台の部品実装機を用いて構成されている。

ピン挿入機（部品実装機）には、端子等として用いる断面円形のピン状の細長い部品（以下「ピン」という）１１を供給するピン供給装置１２が他の部品供給装置（図示せず）と交換可能にセットされている。このピン供給装置１２には、１枚又は複数枚のトレイ１３（図２参照）が出し入れ可能に収納され、そのトレイ１３上に複数のピン１１がその先端を上向きにして直立させた状態で所定の配列ピッチで格子状に載置されている。

図３及び図４に示すように、ピン１１の先端部（上端部）と下端部はバリ取りや面取り等の仕上げ加工によって丸みや面取りが施されている。ピン１１の外周部の所定位置には、２つの鍔状のストッパ部１４，１５が所定の間隔で円環状に形成されている。下側のストッパ部１４は、トレイ１３のピン挿入孔１６やピン挿入対象物である部品実装基板１７のピン挿入孔１８（図７参照）へのピン１１の挿入量を規制する役割を果たす。上側のストッパ部１５は、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２へのピン１１の挿入量を規制する役割を果たす。

吸着ノズル２１のピン吸着孔２２の長さは、ピン１１のうちの上側のストッパ部１５から先端までの上側挿入部分１１ａの長さよりも長くなるように設定されている。また、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２の内径は、ピン１１の上側挿入部分１１ａの外径よりも挿入クリアランス（遊び）分だけ大きくなるように設定されている。

トレイ１３のピン挿入孔１６の長さ（トレイ１３の厚み）は、ピン１１のうちの下側のストッパ部１４から下端までの下側挿入部分１１ｂの長さとほぼ同一又はそれよりも少し短くなるように設定されている。また、トレイ１３のピン挿入孔１６の内径は、ピン１１の下側挿入部分１１ｂの外径よりも挿入クリアランス（遊び）分だけ大きくなるように設定されている。トレイ１３のピン挿入孔１６の上端内周部には、ピン１１の下側のストッパ部１４を嵌合して受け支えるための環状凹部１９が形成されている。尚、ピン１１の下側のストッパ部１４を嵌合する環状凹部１９を形成せずに、トレイ１３の上面でピン１１の下側のストッパ部１４を受け支えるようにしても良い。

図７に示すように、部品実装基板１７には、複数のピン挿入孔１８が所定の配列ピッチで形成されている。部品実装基板１７のピン挿入孔１８の長さ（部品実装基板１７の厚み）は、ピン１１の下側挿入部分１１ｂの長さとほぼ同一又はそれよりも少し短くなるように設定されている。また、部品実装基板１７のピン挿入孔１８の内径は、ピン１１の下側挿入部分１１ｂの外径よりも挿入クリアランス（遊び）分だけ大きくなるように設定されている。部品実装基板１７のピン挿入孔１８の上端内周部には、ピン１１の下側のストッパ部１４を嵌合して載置するための環状凹部２０が形成されている。尚、ピン１１の下側のストッパ部１４を嵌合する環状凹部２０を形成せずに、部品実装基板１７の上面でピン１１の下側のストッパ部１４を受け支えるようにしても良い。

ピン挿入機は、部品実装基板１７を搬送する基板搬送装置３１と、吸着ノズル２１を交換可能に保持する実装ヘッド（図示せず）をＸＹ方向（水平方向）とＺ方向（上下方向）に移動させるヘッド移動装置３２と、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を負圧（ピン吸着）と正圧（ピン解放）との間で切り換えるエアー圧力切換装置３９と、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１を挿入して吸着してピックアップしたピン１１を下方から撮像する部品撮像用カメラ３３と、部品実装基板１７の基準位置マーク等を上方から撮像するマーク撮像用カメラ３４とを備えている。部品撮像用カメラ３３は、部品挿入機の所定位置に上向きに固定されている。一方、マーク撮像用カメラ３４は、実装ヘッド側に下向きに取り付けられ、実装ヘッドと一体的に移動する。

部品挿入機の制御装置３５は、１台又は複数台のコンピュータ（ＣＰＵ）を主体として構成され、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置３６と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置３７と、後述する図８のピン吸着・挿入制御プログラム等の各種制御プログラムや各種データ等を記憶した記憶装置３８等が接続されている。

次に、部品挿入機の稼働中（生産中）の動作を説明する。
部品挿入機の制御装置３５は、基板搬送装置３１を動作させて部品実装基板１７を所定位置まで搬入してクランプ装置（図示せず）でクランプし、ヘッド移動装置３２によってマーク撮像用カメラ３４を部品実装基板１７の上方へ移動させて、マーク撮像用カメラ３４で部品実装基板１７の基準位置マークを上方から撮像して、その画像を処理して基準位置マークの位置を認識し、その基準位置マークの位置を基準にして部品実装基板１７の各ピン挿入孔１８の位置（ＸＹ座標）を算出する。また、ヘッド移動装置３２によってマーク撮像用カメラ３４をピン供給装置１２のトレイ１３の上方へ移動させて、マーク撮像用カメラ３４でトレイ１３の基準位置マークを上方から撮像して、その画像を処理して基準位置マークの位置を認識し、その基準位置マークの位置を基準にしてトレイ１３の各ピン挿入孔１６の位置（ＸＹ座標）を算出する。

また、部品挿入機の制御装置３５は、ヘッド移動装置３２の動作を制御して、図２、図４に示すように、ピン供給装置１２のトレイ１３上の複数のピン１１のうち、吸着しようとするピン１１の位置（当該ピン１１を挿入したピン挿入孔１６の位置）の上方へ吸着ノズル２１を移動させる。

この後、図５に示すように、吸着ノズル２１を下降させて吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にトレイ１３上のピン１１の上側挿入部分１１ａを挿入する。この際、吸着ノズル２１の下端がピン１１の上側のストッパ部１５に当接するまで挿入すると共に、エアー圧力切換装置３９により吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を負圧に切り換えることで、吸着ノズル２１にピン１１を吸着する。このとき、吸着ノズル２１の下端面全周がピン１１の上側のストッパ部１５の上面全周に密着することで、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２の負圧漏れを防止してピン１１の吸着状態を維持すると共に、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２内へのピン１１の上側挿入部分１１ａの長さを一定に維持する。

ところで、トレイ１３のピン挿入孔１６の内径は、ピン１１の下側挿入部分１１ｂの外径よりも挿入クリアランス分だけ大きくなっているため、図６に示すように、そのピン挿入孔１６のクリアランスによってトレイ１３上でピン１１が傾いた状態になっていることがある。このピン１１の傾きがある程度大きくなると、トレイ１３のピン挿入孔１６の位置で位置決めされた吸着ノズル２１を下降させても、吸着ノズル２１の下端が傾いたピン１１の上端と干渉して吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１を挿入できず、吸着ノズル２１やピン１１が破損することがある。また、作業者が吸着ノズル２１の破損に気付かずに生産を続ける可能性があり、これが部品実装基板１７のピン挿入孔１８へのピン１１の挿入不良の発生原因にもなる。

そこで、部品挿入機の制御装置３５は、ピン１１の吸着動作前にマーク撮像用カメラ３４でトレイ１３上のピン１１を撮像して、その画像を処理して当該ピン１１の傾き量を判定し、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１を挿入できないと判断して、当該ピン１１の吸着動作をスキップして次のピン１１の吸着動作へ移行し又はピン挿入機をエラー停止させる。
この際、ピン１１の傾き量の判定は、例えば次のようにして判定する。

［ピン傾き量判定方法（その１）］
トレイ１３のピン挿入孔１６の位置の上方にマーク撮像用カメラ３４を移動させて、当該ピン挿入孔１６に挿入されたピン１１を上方から撮像して、その画像を処理して当該ピン１１の上端の位置を認識し、当該ピン１１の上端の位置と当該ピン挿入孔１６の位置とのずれ量を算出する。当該ピン１１の傾き量が大きくなるほど、当該ピン１１の上端の位置と当該ピン挿入孔１６の位置とのずれ量が大きくなるという関係があるため、この位置ずれ量が所定値を超えているか否かで、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えているか否かを判定する。尚、トレイ１３の各ピン挿入孔１６の位置の検出方法は、マーク撮像用カメラ３４でトレイ１３の基準位置マークを撮像して、その画像を処理して認識した基準位置マークの位置を基準にしてトレイ１３の各ピン挿入孔１６の位置を算出する。

［ピン傾き量判定方法（その２）］
トレイ１３のピン挿入孔１６に挿入したピン１１の上方からマーク撮像用カメラ３４で撮像した画像を処理してピン１１の上端と上側のストッパ部１５の外形を認識して、上側のストッパ部１５の位置に対するピン１１の上端の偏倚量（両者の中心位置のずれ量）が所定値を超えているか否かで、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えているか否かを判定する。

［ピン傾き量判定方法（その３）］
トレイ１３のピン挿入孔１６に挿入したピン１１の上方からマーク撮像用カメラ３４で撮像した画像を処理してピン１１の上側のストッパ部１５の外形を認識して、認識した形状が上側のストッパ部１５の上面の形状である均一幅の円環形状とほぼ判断できる場合には当該ピン１１の傾きがほとんど無いと判定する。ピン１１の傾き量が大きくなるほど、ピン１１の上方から撮像した画像に写る上側のストッパ部１５のうち、傾いたピン１１の上端部で隠れて見えなくなる部分が大きくなるため、画像認識した上側のストッパ部１５の形状が欠けた円環形状であったり、円環の幅が部分的に極端に狭くなっている場合には、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えていると判定する。

［ピン傾き量判定方法（その４）］
トレイ１３の上面に、ピン挿入孔１６の環状凹部１９を取り巻くように円環マークを形成しておき、トレイ１３のピン挿入孔１６に挿入したピン１１の上方からマーク撮像用カメラ３４で撮像した画像を処理してトレイ１３の上面の円環マークの形状を認識して、認識した形状が均一幅の円環形状とほぼ判断できる場合には当該ピン１１の傾きがほとんど無いと判定する。ピン１１の傾き量が大きくなるほど、ピン１１の上方から撮像した画像に写る円環マークのうち、傾いたピン１１で隠れて見えなくなる部分が大きくなるため、画像認識した円環マークの形状が欠けた円環形状であったり、円環マークの幅が部分的に極端に狭くなっている場合には、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えていると判定する。

［ピン傾き量判定方法（その５）］
トレイ１３上に載置した例えば４本以上のピン１１をマーク撮像用カメラ３４の視野に収めて撮像して、その画像を処理して各ピン１１の上端の位置を認識して、各ピン１１の上端の位置がほぼ一直線上に等ピッチで並んでいるか否かを判定し、各ピン１１の上端の位置がほぼ一直線状に等ピッチで並んでいると判断できる場合には、画像認識した全てのピン１１に傾きがほとんど無いと判定する。画像認識したいずれかのピン１１の上端の位置が他のピン１１の上端を通る直線から所定値以上ずれていたり、当該ピン１１と隣接するピン１１との間隔が所定値以上ずれている場合には、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えていると判定する。

部品挿入機の制御装置３５は、ピン１１の吸着動作前に上述した画像処理により当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値以下と判定した場合には、当該ピン１１を吸着可能と判断して、吸着ノズル２１を当該ピン１１の上方へ移動させた後、吸着ノズル２１を下降させて吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に当該ピン１１の上側挿入部分１１ａを挿入すると共に、エアー圧力切換装置３９により吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を負圧に切り換えることで、吸着ノズル２１に当該ピン１１を吸着する。この後、吸着ノズル２１を上昇させて当該ピン１１をトレイ１３からピックアップして、当該ピン１１の画像認識動作を行ってから挿入動作に移行する。

部品挿入機の制御装置３５は、ピン１１の画像認識動作を行う際に、吸着ノズル２１に吸着したピン１１を部品撮像用カメラ３３の上方へ移動させて、部品撮像用カメラ３３で当該ピン１１をその下方から撮像して、その画像を処理して吸着ノズル２１にピン１１が吸着されているか否かを判定する。吸着ノズル２１にピン１１が吸着されていない場合には、吸着失敗であるため、ピン１１の挿入動作を行わずに、ピン１１の吸着動作に戻る。画像処理により、吸着ノズル２１にピン１１が吸着されていることが確認された場合には、当該ピン１１の挿入動作に移行する。

尚、ピン１１の画像認識動作を行う際に、吸着ノズル２１に対するピン１１の吸着位置ずれ量を計測するようにしても良いが、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１の上側挿入部分１１ａが挿入されているため、吸着ノズル２１とピン１１との同心度のずれが必ず両者の挿入クリアランス分以下に収まる。従って、挿入クリアランスがピン１１の吸着位置ずれ量の最大許容誤差以内であれば、吸着位置ずれ量を計測する必要はない。

部品挿入機の制御装置３５は、ピン１１の挿入動作に移行する場合には、吸着ノズル２１を部品実装基板１７のピン挿入孔１８の上方へ移動させた後、吸着ノズル２１を下降させて、ピン１１の下側挿入部分１１ｂを部品実装基板１７のピン挿入孔１８に挿入する。このとき、吸着ノズル２１の下端面全周がピン１１の上側のストッパ部１５の上面全周に密着した状態となっているため、部品実装基板１７のピン挿入孔１８へのピン１１の下側挿入部分１１ｂの挿入に摩擦抵抗力が作用しても、吸着ノズル２１の下端面全周でピン１１の上側のストッパ部１５の全周を均等に押し下げることができて、ピン１１の挿入動作を安定して行うことができる。

ピン１１の挿入後、エアー圧力切換装置３９により吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を正圧に切り換えることで、当該ピン１１の吸着を解除して当該ピン１１を部品実装基板１７に実装した後、吸着ノズル２１を上昇させて、ピン１１の吸着動作に戻る。

前述したように、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２とピン１１の上側挿入部分１１ａとの間の挿入クリアランスがピン１１の吸着位置ずれ量の最大許容誤差以内に設定されていれば、ピン１１の吸着位置ずれ量が最大許容誤差以内に収まるため、当該ピン１１の下側挿入部分１１ｂを部品実装基板１７のピン挿入孔１８に挿入する際に、当該ピン１１を吸着した吸着ノズル２１の位置（ＸＹ座標）を補正する必要はないが、画像認識の際に当該ピン１１の吸着位置ずれ量を計測した場合には、吸着ノズル２１の位置を当該ピン１１の吸着位置ずれ量分だけ補正してから当該ピン１１の下側挿入部分１１ｂを部品実装基板１７のピン挿入孔１８に挿入するようにすれば良い。

以上説明した本実施例のピン１１の吸着・挿入動作は、部品挿入機の制御装置３５によって図８のピン吸着・挿入制御プログラムに従って実行される。以下、この図８のピン吸着・挿入制御プログラムの処理内容を説明する。

部品挿入機の制御装置３５は、電源投入後に図８のピン吸着・挿入制御プログラムを起動し、まず、ステップ１０１で、生産を開始するまで待機する。この後、生産を開始した時点で、ステップ１０２に進み、マーク撮像用カメラ３４でトレイ１３上の吸着しようとするピン１１を撮像して、次のステップ１０３で、撮像した画像を処理してピン１１の傾き量を判定する。

この後、ステップ１０３に進み、ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えているか否かを判定し、その結果、ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えていると判定した場合には、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１を挿入できないと判断して、ステップ１０５に進み、当該ピン１１の吸着動作をスキップして、次のステップ１０９で、生産終了か否かを判定する。生産終了である場合には、そのまま本プログラムを終了するが、生産終了でない場合（つまり生産中である場合）には、上記ステップ１０２に戻って、次に吸着しようとするピン１１の撮像動作へ移行する。尚、ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えていると判定した場合には、ピン挿入機をエラー停止させるようにしても良い。

一方、上記ステップ１０４で、ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値以下と判定した場合には、ピン１１を吸着可能と判断して、ステップ１０６に進み、ピン１１の吸着動作を実行する。つまり、吸着ノズル２１を当該ピン１１の上方へ移動させた後、吸着ノズル２１を下降させて吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に当該ピン１１の上側挿入部分１１ａを挿入すると共に、エアー圧力切換装置３９により吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を負圧に切り換えることで、吸着ノズル２１に当該ピン１１を吸着し、そのまま吸着ノズル２１を上昇させて当該ピン１１をトレイ１３からピックアップする。

この後、ステップ１０７に進み、ピン１１の画像認識動作を実行する。つまり、吸着ノズル２１に吸着したピン１１を部品撮像用カメラ３３の上方へ移動させて、部品撮像用カメラ３３で当該ピン１１をその下方から撮像して、その画像を処理して吸着ノズル２１にピン１１が吸着されていることを確認する。尚、画像処理により吸着ノズル２１にピン１１が吸着されていないことが判明すれば、ステップ１０８のピン１１の挿入動作を行わずに、上記ステップ１０２に戻り、次に吸着しようとするピン１１の撮像動作へ移行する。或は、ピン挿入機をエラー停止させるようにしても良い。

ピン１１の画像認識動作で、吸着ノズル２１にピン１１が吸着されるていることを確認した後、ステップ１０８に進み、ピン１１の挿入動作を実行する。つまり、吸着ノズル２１を部品実装基板１７のピン挿入孔１８の上方へ移動させた後、吸着ノズル２１を下降させて、ピン１１の下側挿入部分１１ｂを部品実装基板１７のピン挿入孔１８に挿入する。この後、エアー圧力切換装置３９により吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に供給するエアー圧力を正圧に切り換えることで、当該ピン１１の吸着を解除して当該ピン１１を部品実装基板１７に実装した後、吸着ノズル２１を上昇させる。

この後、ステップ１０９に進み、生産終了か否かを判定し、生産終了である場合には、そのまま本プログラムを終了するが、生産終了でない場合（つまり生産中である場合）には、上記ステップ１０２に戻って、次に吸着しようとするピン１１の撮像動作へ移行する。このような処理を繰り返すことで、部品実装基板１７の各ピン挿入孔１８にピン１１を順番に実装する。

以上説明した本実施例によれば、トレイ１３に載置されたピン１１の上方から吸着ノズル２１を下降させて当該吸着ノズル２１のピン吸着孔２２に当該ピン１１を挿入して吸着するようにしているため、ピン保持具として、ピン１１を挟んで保持するチャック機構を用いる場合と比較して、ピン１１を保持する構成が極めて簡単であり、小型化や低コスト化を実現できる。しかも、ピン１１の吸着動作時や挿入動作時にピン保持具である吸着ノズル２１を昇降させるだけで、チャック機構のような開閉動作を行わないため、ピン１１の吸着動作時や挿入動作時にピン保持具である吸着ノズル２１が隣接するピン１１や部品実装基板１７上の部品と干渉することなく、ピン１１の吸着動作や挿入動作をスムーズに行うことができ、ピン１１を狭い間隔で供給・挿入できる。これにより、１枚のトレイ１３上に載置するピン１１の本数を増加することができて、ピン１１を効率良くピン挿入機に供給できる。更に、部品実装基板１７に実装するピン１１のピッチを狭ピッチ化できると共に、部品実装基板１７上の部品とピン１１との間隔も狭めることができ、高密度実装化にも対応できる。しかも、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１を挿入して吸着するため、吸着ノズル２１に吸着したピン１１の傾きをピン吸着孔２１で規制することができ、ピン１１の傾きに起因する部品実装基板１７のピン挿入孔１８へのピン１１の挿入不良の発生を防止できる。

しかも、ピン１１の吸着動作前にマーク撮像用カメラ３４でトレイ１３上のピン１１を撮像して、その画像を処理して当該ピン１１の傾き量を判定し、当該ピン１１の傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、当該ピン１１の吸着動作をスキップして次のピンの吸着動作へ移行し又はピン挿入機をエラー停止させるようにしたので、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２にピン１１の上側挿入部分１１ａを挿入する際に、下降する吸着ノズル２１が傾いたピン１１と干渉して吸着ノズル２１やピン１１が破損することを未然に防止できる。

また、本実施例では、ピン１１の外周部の所定位置には、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２へのピン１１の挿入量を規制するための上側のストッパ部１５が鍔状（円環状）に形成されているため、吸着ノズル２１にトレイ１３上のピン１１を吸着する際に、吸着ノズル２１の下端面全周がピン１１の上側のストッパ部１５の上面全周に密着することで、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２の負圧漏れを防止してピン１１の吸着状態を維持すると共に、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２内へのピン１１の上側挿入部分１１ａの長さを一定に維持することができ、ピン１１の吸着動作を安定して行うことができる。更に、吸着ノズル２１に吸着したピン１１をの下側挿入部分１１ｂを部品実装基板１７のピン挿入孔１８に挿入する際に、摩擦抵抗が作用しても、吸着ノズル２１の下端面全周でピン１１の上側のストッパ部１５の全周を均等に押し下げることができて、ピン１１の挿入動作を安定して行うことができる。

但し、ピン１１の外周部に形成する上側のストッパ部１５の形状は、鍔状（円環状）に限定されず、全周の一部分のみに形成した突起部であっても良い。ピンの形状を下部側を上部側より太くした段付き形状に形成して、その段差部を上側のストッパ部として使用するようにしても良い。

また、上側のストッパ部が形成されていないピンを吸着ノズル２１に吸着する場合には、吸着ノズル２１のピン吸着孔２２の奥方に、ピンの挿入量を規制するストッパ部を形成して、ピン吸着時のピンの挿入量を一定にするようにしても良い。

その他、本発明は、トレイ１３の構成を変更したり、１台の実装ヘッドに複数本の吸着ノズルを個別に昇降可能に設けた構成としたり、ピン挿入専用の機械として構成しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…ピン（ピン状の細長い部品）、１２…ピン供給装置、１３…トレイ、１４…下側のストッパ部、１５…上側のストッパ部、１６…ピン挿入孔、１７…部品実装基板（ピン挿入対象物）、１８…ピン挿入孔、２１…吸着ノズル（ピン保持具）、２２…ピン吸着孔、３２…ヘッド移動装置、３３…部品撮像用カメラ、３４…マーク撮像用カメラ、３５…制御装置、３９…エアー圧力切換装置

Claims

ピン状の細長い部品（以下「ピン」という）をその先端を上向きにして直立させた状態で供給するピン供給装置と、前記ピン供給装置によって供給されるピンをピン保持具で保持してピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入する動作を制御する制御装置とを備えたピン挿入機において、
前記ピン保持具は、前記ピン供給装置によって供給されるピンを挿入した状態で吸着するピン吸着孔が形成された吸着ノズルであり、
前記制御装置は、前記ピン供給装置によって供給されるピンの上方から前記吸着ノズルを下降させて当該吸着ノズルのピン吸着孔に当該ピンを挿入して吸着した状態で前記吸着ノズルを上昇させて当該ピンを前記ピン挿入対象物のピン挿入孔に挿入する動作を実行する、ピン挿入機であって、
前記ピン供給装置によって供給されるピンを撮像するカメラを備え、
前記制御装置は、前記ピンの吸着動作前に前記カメラで撮像した当該ピンの画像を処理して当該ピンの傾き量を判定し、当該ピンの傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、当該ピンの吸着動作をスキップして次のピンの吸着動作へ移行し又はピン挿入機をエラー停止させる、ピン挿入機。
ＸＹＺ方向に移動して部品実装基板に部品を実装するための実装ヘッドと、ピン状の細長い部品（以下「ピン」という）をその先端を上向きにして直立させた状態で供給するピン供給装置と、前記実装ヘッドに交換可能に保持され、前記ピン供給装置によって供給されるピンを保持するピン保持具と、前記実装ヘッドの動作を制御して前記ピン保持具で保持したピンを前記部品実装基板のピン挿入孔に挿入する動作を制御する制御装置とを備えた部品実装機において、
前記ピン保持具は、前記ピン供給装置によって供給されるピンを挿入するピン吸着孔が形成された吸着ノズルであり、
前記ピンの外周部の所定位置には、前記吸着ノズルのピン吸着孔内への前記ピンの挿入量を規制するストッパ部が当該ピンの外周部の全周に環状に形成され、前記吸着ノズルのピン吸着孔を当該ピンに挿入して吸着するときに当該吸着ノズルの下端面の全周を当該ストッパ部に密着させるように構成され、
前記制御装置は、前記ピン供給装置によって供給されるピンの上方から前記吸着ノズルを下降させて当該吸着ノズルのピン吸着孔を当該ピンに挿入して当該吸着ノズルの下端面の全周を当該ストッパ部に密着させて当該ピンを吸着した状態で、前記吸着ノズルを上昇させて当該ピンを前記部品実装基板のピン挿入孔に挿入する動作を実行する、部品実装機。
前記吸着ノズルのピン吸着孔の内径は、前記ピンの挿入部分の外径よりも当該挿入部分の挿入のためのクリアランス分だけ大きい寸法に形成されている、請求項２に記載の部品実装機。
前記ピン供給装置によって供給されるピンを撮像するカメラを備え、
前記制御装置は、前記ピンの吸着動作前に前記カメラで撮像した当該ピンの画像を処理して当該ピンの傾き量を判定し、当該ピンの傾き量が所定の判定しきい値を超えているときに、当該ピンの吸着動作をスキップして次のピンの吸着動作へ移行し又は部品実装機をエラー停止させる、請求項２又は３に記載の部品実装機。