JP7212055B2

JP7212055B2 - 作業機

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Inventors: 崇村田
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Description

本発明は、複数のリード端子を有する電気部品の装着作業を行う作業機に関する。

作業機には、下記特許文献に記載されているように、複数のリード端子を有する電気部品の装着作業を行うものがある。

特開２００８－１５３４５８号公報特開２０１１－２２８５８３号公報

本発明は、複数のリード端子を有する電気部品の装着作業を適切に行うことを課題とする。

上記課題を解決するために、本明細書は、複数の貫通穴を備える回路基材を水平の方向に搬送するとともに、所定の位置において固定的に保持する基材搬送保持装置と、部品本体と、反ったり曲がったりしてはおらず前記部品本体の一面に対して直交する方向に前記一面から直線的に延び出しており、各々が同じ長さであって、かつ各々の距離が一定に保たれた複数のリード端子を有する電気部品を保持する作業ヘッドと、前記作業ヘッドを上下方向に移動可能な移動装置と、前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品を、側方から光を照射した状態で撮像する撮像装置と、前記作業ヘッドと前記移動装置との作動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記作業ヘッドを前記移動装置によって上下方向に移動させた状態で、前記撮像装置によって撮像された前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品が有する複数のリード端子の撮像データに基づいて、前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方を演算し、演算された傾きを考慮して、前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品が有する複数のリード端子を前記基材搬送保持装置によって固定的に保持された前記回路基材が備える複数の貫通穴に挿入することで、前記電気部品の装着作業を行う作業機であって、前記制御装置が演算した前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方の傾きがある場合には、前記作業ヘッドが保持した前記傾きがあると演算された電気部品を傾きのない状態に載置し、載置した電気部品を前記作業ヘッドが再度保持して、前記制御装置が演算した前記電気部品の傾きを傾きの無い状態に修正したのちに、前記作業ヘッドが傾きのない状態で再度保持した前記電気部品の装着作業を行う作業機を開示する。

本開示によれば、作業ヘッドを上下方向に移動させた状態で、撮像装置によって撮像された電気部品のリード端子の撮像データに基づいて、作業ヘッドに保持された電気部品の傾きが演算され、演算された傾きを考慮して、電気部品の装着作業が行われる。これにより、複数のリード端子を有する電気部品の装着作業を適切に行うことができる。

部品実装機を示す斜視図である。部品実装機の部品装着装置を示す斜視図である。作業ヘッドを示す概略図である。パーツカメラを示す概略図である。制御装置を示すブロック図である。トレイに載置された状態のリード部品を示す図である。コネクタ部品に装着される際のリード部品を示す概念図である。パーツカメラによる撮像時のリード部品及び、撮像による撮像データが示す画像を示す図である。コネクタ部品に装着される際のリード部品を示す概念図である。パーツカメラによる撮像時のリード部品及び、撮像による撮像データが示す画像を示す図である。パーツカメラによる撮像時のリード部品及び、撮像による撮像データが示す画像を示す図である。パーツカメラによる撮像時のリード部品及び、撮像による撮像データが示す画像を示す図である。パーツカメラによる撮像時のリード部品及び、撮像による撮像データが示す画像を示す図である。リード部品の傾斜角度の演算手法を概念的に示す図である。リード部品の傾斜角度の演算手法を概念的に示す図である。トレイに載置された状態のリード部品を示す図である。リード部品の傾きにより生じるリードのＸＹ方向のズレ量の演算手法を概念的に示す図である。コネクタ部品に装着される際のリード部品を示す概念図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

（Ａ）部品実装機の構成
図１に、部品実装機１０を示す。部品実装機１０は、回路基材１２に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機１０は、装置本体２０、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４、マークカメラ２６、パーツカメラ２８、部品供給装置３０、ばら部品供給装置３２、制御装置（図５参照）３６を備えている。なお、回路基材１２として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。

装置本体２０は、フレーム部４０と、そのフレーム部４０に上架されたビーム部４２とによって構成されている。基材搬送保持装置２２は、フレーム部４０の前後方向の中央に配設されており、搬送装置５０とクランプ装置５２とを有している。搬送装置５０は、回路基材１２を搬送する装置であり、クランプ装置５２は、回路基材１２を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置２２は、回路基材１２を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材１２を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材１２の搬送方向をＸ方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ方向と称し、鉛直方向をＺ方向と称する。つまり、部品実装機１０の幅方向は、Ｘ方向であり、前後方向は、Ｙ方向である。

部品装着装置２４は、ビーム部４２に配設されており、２台の作業ヘッド５６，５８と作業ヘッド移動装置６２とを有している。作業ヘッド移動装置６２は、図２に示すように、Ｘ方向移動装置６３とＹ方向移動装置６４とＺ方向移動装置６５とによって構成されている。Ｘ方向移動装置６３及びＹ方向移動装置６４は、それぞれ、電磁モータ（図５参照）６６，６８を有しており、各電磁モータ６６，６８の作動により、２台の作業ヘッド５６，５８が、一体的にフレーム部４０上の任意の位置に移動する。また、Ｚ方向移動装置６５は、電磁モータ（図５参照）７０，７２を有しており、各電磁モータ７０，７２の作動により、スライダ７４，７６が個別に上下方向に移動する。そして、そのスライダ７４，７６に作業ヘッド５６，５８が着脱可能に装着されている。これにより、作業ヘッド５６，５８は、Ｚ方向移動装置６５によって、個別に上下方向に移動する。

また、各作業ヘッド５６，５８は、回路基材１２に部品を装着するものであり、図３に示すように、ヘッド本体８０と吸着ノズル８２とノズル旋回装置８４とノズル回転装置８６とを含む。なお、図３では、カバー（図示省略）が取り外された状態の作業ヘッド５６，５８が図示されている。ヘッド本体８０は、スライダ７４，７６に着脱可能に装着される。吸着ノズル８２は、ホルダ８８の下端部に着脱可能に装着されており、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図５参照）９０に通じている。そして、吸着ノズル８２は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。ホルダ８８は、支持軸９２において屈曲可能とされており、ノズル旋回装置８４の作動により、ホルダ８８が上方向に９０度屈曲する。これにより、ホルダ８８の下端部に装着されている吸着ノズル８２は、９０度旋回し、旋回位置に位置する。つまり、吸着ノズル８２は、ノズル旋回装置８４の作動により、非旋回位置と旋回位置との間で旋回する。もちろん、非旋回位置と旋回位置との間の角度で位置決め停止させることも可能である。また、ノズル回転装置８６は、吸着ノズル８２をそれの軸心周りに回転させる。

また、マークカメラ２６は、図２に示すように、下方を向いた状態でスライダ７４に取り付けられており、作業ヘッド５６とともに、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向に移動する。これにより、マークカメラ２６は、作業ヘッド移動装置６２の作動により任意の位置に移動し、フレーム部４０上の任意の位置を撮像する。

また、パーツカメラ２８は、図１に示すように、フレーム部４０上の基材搬送保持装置２２と部品供給装置３０との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、部品を保持する作業ヘッド５６，５８が、作業ヘッド移動装置６２の作動によりパーツカメラ２８の上方に移動することで、パーツカメラ２８が、吸着ノズル８２に保持された部品を撮像する。詳しくは、パーツカメラ２８は、図４に示すように、撮像装置１００と、レンズ１０２と、レーザー照明１０４とを備えている。撮像装置１００は、撮像素子（図示省略）を有しており、受光面を上方に向けて配設されている。レンズ１０２は、撮像装置１００の受光面側、つまり、図４での上面側に固定されており、レンズ１０２の上に、箱型部材１０５などを介して、レーザー照明１０４が設けられている。レーザー照明１０４は、４個のレーザー照射装置（図では２個のレーザー照射装置のみが記されている）１０６によって構成されている。４個のレーザー照射装置１０６は、吸着ノズル８２に保持された部品を周囲から囲むように、４等配の位置に配設されている。そして、４個のレーザー照射装置１０６は、吸着ノズル８２に保持された部品に向かって、側方の４箇所からレーザー光を照射する。これにより、吸着ノズル８２に保持された部品が、撮像装置１００により撮像される。

また、部品供給装置３０は、図１に示すように、フレーム部４０の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置３０は、トレイ型部品供給装置１１０とフィーダ型部品供給装置（図５参照）１１２とを有している。トレイ型部品供給装置１１０は、トレイ（図６参照）１１６の上に載置された状態の部品を供給する装置である。フィーダ型部品供給装置１１２は、テープフィーダ、スティックフィーダ（図示省略）によって部品を供給する装置である。

ばら部品供給装置３２は、フレーム部４０の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置３２は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する装置である。

制御装置３６は、図５に示すように、コントローラ１２０、複数の駆動回路１２２、画像処理装置１２６を備えている。複数の駆動回路１２２は、上記搬送装置５０、クランプ装置５２、電磁モータ６６，６８，７０，７２、正負圧供給装置９０、トレイ型部品供給装置１１０、フィーダ型部品供給装置１１２、ばら部品供給装置３２に接続されている。コントローラ１２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１２２に接続されている。これにより、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４等の作動が、コントローラ１２０によって制御される。また、コントローラ１２０は、画像処理装置１２６にも接続されている。画像処理装置１２６は、マークカメラ２６およびパーツカメラ２８によって得られた画像データを処理するものであり、コントローラ１２０は、画像データから各種情報を取得する。

（Ｂ）部品実装機の作動
部品実装機１０では、上述した構成によって、基材搬送保持装置２２に保持された回路基材１２に対して部品の装着作業が行われる。部品実装機１０では、種々の部品の装着作業を行うことが可能であるが、リード部品１５０の装着作業について、以下に説明する。なお、リード部品１５０は、図６に示すように、ブロック状の部品本体１５２と、部品本体１５２の底面から突出する７本のリード１５４とから構成されている。ちなみに、７本のリード１５４の長さ寸法は、全て同じとされている。

また、部品実装機１０では、搬入された回路基材１２に対して部品の装着作業が行われるが、部品実装機１０には、コネクタ部品（図７参照）１６０が既に装着された回路基材１２が搬入される。コネクタ部品１６０には、図７に示すように、７個の挿入穴１６２が形成されており、そられ７個の挿入穴１６２に、リード部品１５０の７本のリード１５４が挿入されることで、リード部品１５０がコネクタ部品１６０に装着される。

具体的には、コネクタ部品１６０が装着された回路基材１２が部品実装機１０に搬入されると、その回路基材１２が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置５２によって固定的に保持される。次に、マークカメラ２６が、回路基材１２の上方に移動し、回路基材１２を撮像する。そして、コントローラ１２０は、その撮像データに基づいて、クランプ装置５２による回路基材１２の保持位置の誤差，回路基材１２に装着されているコネクタ部品１６０の挿入穴１６２の位置などを演算する。

また、部品供給装置３０のトレイ型部品供給装置１１０では、図６に示すように、リード部品１５０がトレイ１１６の上に載置された状態で供給されている。なお、リード部品１５０は、リード１５４が延び出す部品本体１５２の底面をトレイ１１６の上面と直行させ、部品本体１５２の側面を上方に向けるとともに、リード１５４をトレイ１１６の上面と平行に延び出させた状態で、トレイ１１６の上に載置されている。そして、トレイ１１６の上に載置されたリード部品１５０の上方に、作業ヘッド５６，５８の何れかが、作業ヘッド移動装置６２の作動により移動し、吸着ノズル８２によってリード部品１５０の部品本体１５２の側面が吸着保持される。なお、吸着ノズル８２によってリード部品１５０が吸着保持される際には、図３に示すように、吸着ノズル８２は、鉛直下向き方向である非旋回位置に位置している。このため、非旋回位置の吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０は、部品本体１５２の側面を上方に向けるとともに、リード１５４を側方に向かって延び出させた姿勢とされている。

そして、リード部品１５０が吸着ノズル８２によって保持されると、吸着ノズル８２は、ノズル旋回装置８４の作動により、水平方向である旋回位置に旋回する。この際、旋回位置の吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０のリード１５４が、鉛直方向での下方を向くように、吸着ノズル８２は、リード部品１５０を保持する前に、ノズル回転装置８６の作動により、調整されている。つまり、吸着ノズル８２の旋回方向と、トレイ１１６に載置されたリード部品１５０のリード１５４の延び出し方向とが一致するように、吸着ノズル８２がリード部品１５０を保持する前に、ノズル回転装置８６の作動により、吸着ノズル８２の旋回する角度は調整されている。これにより、旋回位置の吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０は、リード１５４を鉛直方向での下方に向かって延び出させた姿勢とされる。

次に、吸着ノズル８２が旋回位置に旋回すると、作業ヘッド５６，５８がパーツカメラ２８の上方に移動し、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０のリード１５４が、パーツカメラ２８によって撮像される。詳しくは、パーツカメラ２８の上方に移動した作業ヘッド５６，５８が下降することで、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０の全てのリード１５４、つまり、７本のリードに、図８に示すように、パーツカメラ２８のレーザー照射装置１０６から照射されたレーザー光が側方から照射される。この際、レーザー照射装置１０６から照射された光は、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０のリード１５４によって反射し、その反射光がレンズ１０２に入射する。そして、レンズ１０２に入射した光が、撮像装置１００に入射し、撮像装置１００の撮像素子により検出される。これにより、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０のリード１５４の撮像データが得られる。図８に示す画像１６６は、撮像装置１００の撮像データにより示される７本のリード１５４の画像であり、その撮像データとともに、その撮像タイミングや撮像高さなどがコントローラ１２０において解析されることで、リード部品１５０の全てのリード１５４の位置が演算される。

次に、リード部品１５０のリード１５４の先端部のＸＹ方向での座標と、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２のＸＹ方向での座標とが一致するように、Ｘ方向移動装置６３及びＹ方向移動装置６４の作動が制御される。これにより、作業ヘッド５６，５８が、ＸＹ方向に沿って移動することで、リード部品１５０のリード１５４の先端部の位置と、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２の位置とが上下方向に重なった状態となる。そして、Ｚ方向移動装置６５の作動により、作業ヘッド５６，５８が下降することで、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０のリード１５４が、図７に示すように、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２に挿入される。これにより、リード部品１５０が、回路基材１２に装着済のコネクタ部品１６０の上に装着される。

このように、部品実装機１０では、リード部品１５０のリード１５４が、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２に挿入されることで、リード部品１５０がコネクタ部品１６０に装着される。ただし、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０が、図９に示すように、傾いていると、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２にリード１５４が挿入される際に、リード１５４がコネクタ部品１６０の上面にある挿入穴以外の面，あるいは挿入穴１６２の内壁面などに当接し、リード１５４を挿入穴１６２に挿入できない虞がある。また、リード１５４が屈曲し、リード部品１５０が破損する虞がある。

そこで、部品実装機１０では、パーツカメラ２８によるリード部品１５０のリード１５４の撮像データに基づいて、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０の傾きが演算され、その傾きを考慮した装着作業が実行される。つまり、演算された傾きを補正して、リード部品１５０のリード１５４がコネクタ部品１６０の挿入穴１６２に挿入される。

具体的には、吸着ノズル８２によりリード部品１５０が保持され、吸着ノズル８２が旋回位置に旋回された後に、作業ヘッド５６，５８がＸ方向移動装置６３及びＹ方向移動装置６４の作動によりパーツカメラ２８の上方に移動し、Ｚ方向移動装置６５の作動により下降する。この際、図１０に示すように、リード部品１５０の全てのリード１５４にレーザー照射装置１０６によりレーザー光が照射される位置まで、作業ヘッド５６，５８が下降する。そして、パーツカメラ２８によりリード１５４が撮像されると、その撮像された撮像データに基づく画像１７０では、リード部品１５０の全てのリード１５４、つまり、７本のリード１５４が撮像される。

そして、作業ヘッド５６，５８を左右方向に移動させることなく、上昇させた状態で、所定距離、上昇させる毎に、リード１５４が撮像される。つまり、作業ヘッド５６，５８を、Ｘ方向移動装置６３及びＹ方向移動装置６４を作動させることなく、Ｚ方向移動装置６５のみの作動により一定速度で上昇させた状態で、所定の時間が経過する毎に、リード１５４が撮像される。そして、リード１５４が撮像される毎に、撮像データが解析され、撮像データが示すリード１５４の数（詳しくは、リード先端部である端面の数）が変化した際の撮像データの撮像時の作業ヘッド５６，５８に保持されたリード部品１５０の高さ寸法及び、その時のリードの数が記憶される。

例えば、作業ヘッド５６，５８を図１０に示す位置から図１１に示す位置に上昇させると、作業ヘッド５６，５８が図１１に示す位置においては、レーザー照射装置１０６から照射されるレーザー光は、リード部品１５０の全てのリード１５４、つまり、７本のリードのうちの１本のリードには照射されず、６本のリードに照射される。この際、パーツカメラ２８によりリード１５４が撮像されると、その撮像された撮像データに基づく画像１７２では、リード部品１５０の７本のリード１５４のうちの６本のリード１５４に照射したレーザー光が反射し、その光が入光することで、像として６本のリードがパーツカメラに撮像される。つまり、作業ヘッド５６，５８が上昇することで、撮像データが示すリード１５４の数が７本から６本に減少する。このため、撮像されたリード先端部の数が変化した撮像時における作業ヘッド５６，５８の高さ寸法（Ｈ１）と、撮像されたリードの数の変化数（１）とが記憶される。

続いて、作業ヘッド５６，５８を更に上昇させると、図１２に示すように、レーザー照射装置１０６から照射されるレーザー光は、リード部品１５０の７本のリードのうちの３本のリードには照射されず、４本のリードに照射される。この際、パーツカメラ２８によりリード１５４が撮像されると、その撮像された撮像データに基づく画像１７４では、リード部品１５０の７本のリード１５４のうちの４本のリード１５４が撮像される。つまり、作業ヘッド５６，５８が上昇することで、撮像データが示すリード１５４の数が７本から４本に減少する。このため、その撮像時における作業ヘッド５６，５８の高さ寸法（Ｈ２）と、リードの変化数（３）とが記憶される。

そして、作業ヘッド５６，５８を更に上昇させると、図１３に示すように、レーザー照射装置１０６から照射されるレーザー光は、リード部品１５０の７本のリードのうちの５本のリードには照射されず、２本のリードに照射される。この際、パーツカメラ２８によりリード１５４が撮像されると、その撮像された撮像データに基づく画像１７６では、リード部品１５０の７本のリード１５４のうちの２本のリード１５４が撮像される。つまり、作業ヘッド５６，５８が上昇することで、撮像データが示すリード１５４の数が７本から２本に減少する。このため、その撮像時における作業ヘッド５６，５８の高さ寸法（Ｈ３）と、リードの変化数（５）とが記憶される。

このように、作業ヘッド５６，５８を上昇させた状態でリード１５４が複数回、撮像されると、それら複数回の撮像により得られた複数の撮像データに基づいて、リード部品１５０の傾きが演算される。つまり、撮像データが示すリード１５４の数が変化したタイミングで撮像された撮像データに基づいて、リード部品１５０の傾きが演算される。

詳しくは、作業ヘッド５６，５８の高さ寸法がＨ１の際に撮像された撮像データ（図１１参照）では、リード変化数は１であり、作業ヘッド５６，５８の高さ寸法がＨ２の際に撮像された撮像データ（図１２参照）では、リード変化数は３である。つまり、作業ヘッド５６，５８の上下方向の位置がＨ１からＨ２に上昇する間に、２本のリード１５４がレーザー光の照射位置より上方に上昇している。このため、図１４に示すように、リード間距離がＷである場合に下記の式が成立する。なお、リード間距離Ｗは、リード１５４の先端部である端面の中心と、そのリード１５４の隣に位置するリード１５４の先端部である端面の中心との間の距離である。
ｓｉｎθ＝（Ｈ２－Ｈ１）／２Ｗ
これにより、リード部品１５０の傾斜角度θが演算される。なお、リード部品１５０の傾斜角度θは、リード部品１５０の上下方向の傾きを示す角度であり、左右方向、厳密に言えば、水平方向に対する傾斜角度である。また、別の言い方をすれば、リード１５４の左右方向の傾きを示す角度であり、上下方向、厳密に言えば、鉛直方向に対するリード１５４の延び出す方向の傾斜角度である。これらは、リード部品１５０のリード１５４が、部品本体１５２のリードが伸び出す面に対して直交する方向に、かつ直線的に伸びている場合であって、それらリード１５４が反ったり曲がったりしていない状態であることが前提となる。

また、作業ヘッド５６，５８の高さ寸法がＨ１の際に撮像された撮像データ（図１１参照）では、リード変化数は１であり、作業ヘッド５６，５８の高さ寸法がＨ３の際に撮像された撮像データ（図１３参照）では、リード変化数は５である。つまり、作業ヘッド５６，５８がＨ１からＨ３に上昇する間に、４本のリード１５４がレーザー光の照射位置より上方に上昇している。このため、図１５に示すように、リード間距離がＷである場合に下記の式が成立する。
ｓｉｎθ＝（Ｈ３－Ｈ１）／４Ｗ
これにより、リード部品１５０の傾斜角度θが演算される。

なお、上記２式に従って演算された値の平均値が、リード部品１５０の傾斜角度θとされる。そして、リード部品１５０の傾斜角度θが演算されると、その傾斜角度θを考慮した装着作業が実行される。まず、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０に傾きが生じる要因としては、１つの例として、吸着ノズル８２により保持される前にリード部品１５０がトレイ１１６で傾いた状態で載置されていることが考えられる。つまり、図１６に示すように、図での上方に図示されたリード部品１５０が傾きの無い状態でトレイ１１６に載置されているとした場合に、図での下方に図示されたリード部品１５０は所定の角度θ、傾いた状態でトレイ１１６に載置されている。このような場合に、その傾いた状態で載置されているリード部品１５０が吸着ノズル８２により保持されると、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０は、その所定の角度θ、傾く虞がある。

このようなことに鑑みて、前述のように、リード部品１５０の傾斜角度θが演算されると、傾きの無い状態でトレイ１１６の上に載置されるように、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０が、トレイ１１６の上に戻される。詳しくは、リード部品１５０の傾斜角度θが演算されると、まず、吸着ノズル８２がリード部品を保持した状態である旋回位置から非旋回位置に旋回される。次に、非旋回位置において、演算された傾斜角度θを加算、若しくは減算して、その演算された角度に相当する角度、吸着ノズル８２を、垂直軸周りに自転させる。そして、作業ヘッド５６，５８がトレイ１１６の上方に移動し、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０がトレイ１１６の上に載置される。これにより、吸着ノズル８２によって傾いた状態で保持されていたリード部品１５０、つまり、吸着ノズル８２に保持される前に傾いた状態でトレイ１１６の上に載置されていたリード部品１５０が、図６に示すように、傾斜角度θの傾きが補正されることで、傾きの無い状態でトレイ１１６の上にリード部品１５０は載置される。

そして、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０がトレイ１１６の上に戻されると、そのリード部品１５０が再度、吸着ノズル８２により保持される。なお、吸着ノズル８２によるリード部品１５０の保持は、先に説明した手法と同じ手法により行われる。これにより、リード部品１５０を傾きの無い状態で吸着ノズル８２により保持することができる。そして、吸着ノズル８２により傾きの無い状態で保持されたリード部品１５０がコネクタ部品１６０の上に装着される。このように、部品実装機１０では、上方に向けて撮像するパーツカメラ２８によるリード部品１５０のリード１５４の撮像データに基づいて、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０の傾きが演算され、その傾きを考慮した装着作業が実行される。これにより、リード部品１５０の装着作業を適切に行うことができる。

また、部品実装機１０では、上記手法と異なる手法、つまり、演算されたリード部品１５０の傾斜角度θを利用して吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０をトレイ１１６に戻す手法と異なる手法に従って、リード部品１５０の傾きを考慮した装着作業が実行される。詳しくは、演算されたリード部品１５０の傾斜角度θに基づいて、リード１５４の部品本体１５２の側の端部、つまり、リード１５４の基端のＸＹ方向での座標と、リード１５４の先端のＸＹ方向での座標とのズレ量ΔＸＹを演算する。

具体的には、上述したように、リード部品１５０の傾斜角度θは、鉛直方向に対する部品本体１５２の側の端部からリード１５４の延び出す方向の傾斜角度とも言えるため、図１７に示すように、リード１５４の長さ寸法がＬである場合に、下記の式が成立する。
ｓｉｎθ＝Ｌ／ΔＸＹ
これにより、リード１５４の基端のＸＹ方向での座標と、リード１５４の先端のＸＹ方向での座標とのズレ量ΔＸＹが演算される。

そして、演算されたＸＹ方向でのズレ量ΔＸＹと、リード部品１５０のリード１５４をコネクタ部品１６０の挿入穴１６２に挿入するために必要な作業ヘッド５６，５８のＺ方向での下降量とを合成させて、作業ヘッド移動装置６２の作動が制御される。つまり、図１８に示すように、Ｘ方向移動装置６３及びＹ方向移動装置６４による左右方向の移動と、Ｚ方向移動装置６５による上下方向の移動とが合成されて、作業ヘッド移動装置６２の作動が制御される。これにより、作業ヘッド５６，５８が下降しながら、左右方向に移動することで、リード部品１５０の傾斜角度θに関わらず、傾いた状態のリード部品１５０のリード１５４を、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２に適切に挿入することができる。つまり、左右方向の移動と、上下方向の移動とが協動するように制御されることで、傾いた状態のリード部品１５０のリード１５４を、コネクタ部品１６０の挿入穴１６２に適切に挿入することができる。なお、上下方向において、リード１５４の先端が挿入穴１６２に挿入されてから、リードの基端が挿入穴１６２に挿入されるまでの区間において、左右方向の移動と上下方向の移動とが協動して制御され、作業ヘッド５６，５８の下降開始からリード１５４の先端が挿入穴１６２に挿入されるまでの区間は、左右方向の移動と協動して制御されず、直線的に制御する場合に比べて、協動して制御させることで、挿入穴に沿うようにしてリードが挿入されるときに、リードが挿入穴と接触することで生じるリードの反りが発生し難くなり、延いては、リード部品への負荷が軽減される。このような負荷は作業ヘッドを動作させる移動装置の移動トルクで検出することが可能である。その負荷が閾値以上である場合には、リード先端部から部品本体の底辺までの間で、リードの反り、あるいは曲がりがある部品、すなわち不適部品であると判断される。

ただし、リード部品１５０の傾斜角度θが大き過ぎると、作業ヘッド５６，５８の左右方向の移動と上下方向の移動とを合成してリード１５４を挿入穴１６２に挿入しようとしても、適切にリード１５４を挿入穴１６２に挿入できない虞がある。このため、演算されたリード部品１５０の傾斜角度θが閾値より大きい場合には、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０は、ピッキングエラーとして、廃棄ボックス（図示省略）に廃棄される。

また、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０が傾く要因としては、トレイ１１６で載置されているリード部品１５０の姿勢だけでなく、作業ヘッド５６，５８の構造に起因する場合がある。具体的には、例えば、ホルダ８８による吸着ノズル８２の保持角度のズレ，ホルダ８８での支持軸９２のズレ，ノズル旋回装置８４による吸着ノズル８２の旋回角度のズレ等に起因して、吸着ノズル８２により保持されたリード部品１５０が傾く場合がある。このため、部品実装機１０では、装着作業が実行される前に、リード部品１５０のマスター部品を用いて、そのマスター部品の傾斜角度が演算される。

詳しくは、マスター部品として、寸法精度の高いリード部品１５０が用いられる。つまり、リード１５４の長さ寸法，リード１５４の部品本体１５２からの延び出し方向，部品本体１５２の各面の平坦度などに、許容される公差より相当小さい誤差が設定され、その誤差の範囲内で製造されたリード部品１５０が、マスター部品として用いられる。そして、吸着ノズル８２により保持されたマスター部品の傾斜角度が、装着作業に用いられるリード部品１５０と同じ手法に従って演算される。この際、演算されたマスター部品の傾斜角度は、作業ヘッド５６，５８の構造に起因するものと考えられる。このため、作業ヘッドがマスター部品を保持し、その保持したマスター部品をリード部品と同様に撮像し、その撮像データに基づき演算された傾斜角度が閾値より大きい場合には、その演算されたデータが作業ヘッド５６，５８に起因したものであると特定され、たとえば、その旨が操作パネルなどを通して作業者に報知され、その報知された作業ヘッドや、作業ヘッドが備える保持具、あるいは作業ヘッドを構成する部品などの交換，点検，修理などが行われる。一方、作業ヘッドがマスター部品を保持し、その保持したマスター部品の撮像データに基づき演算されたマスター部品の傾斜角度が閾値以下である場合には、そのマスター部品を保持した作業ヘッドの固有値として、装着作業時に、リード部品１５０の傾斜角度θに、マスター部品の傾斜角度を加味して、装着作業が実行される。これにより、作業ヘッド５６，５８の構造に起因して、吸着ノズル８２に保持されたリード部品１５０が傾く場合であっても、適切なリード部品１５０の装着作業を担保することができる。

なお、部品実装機１０は、作業機の一例である。パーツカメラ２８は、撮像装置の一例である。制御装置３６は、制御装置の一例である。作業ヘッド５６，５８は、作業ヘッドの一例である。作業ヘッド移動装置６２は、移動装置の一例である。リード部品１５０は、電気部品の一例である。リード１５４は、リード端子の一例である。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、リード部品１５０のリード１５４の撮像データに基づいて部品の傾きが演算されているが、ピン，端子，バンプなどのリード端子の撮像データに基づいて部品の傾きが演算されてもよい。つまり、挿入穴，貫通孔，凹部，引っ掛け部，位置決め部などにより位置決めされる各種のリード端子を本発明に適用することが可能である。また、本実施例では、リード部品１５０のリード１５４をコネクタ部品１６０の挿入穴１６２に挿入するために、部品の傾きを、複数のリード１５４を撮像して、その傾きを演算することで取得しており、リード１５４が実質的な位置決め部であることからも現実的な手法である。一方で、複数のリード１５４の全てが、部品本体１５２からリード１５４が伸び出す面に対して直交する方向から所定の方向に曲がっている場合においても、その各々のリード間距離が保たれている場合には、コネクタへの装着が可能である。

また、上記実施例では、撮像時に作業ヘッド５６，５８を上昇させてリード１５４が撮像されているが、撮像時に作業ヘッド５６，５８を下降させてリード１５４が撮像されてもよい。また、上下動を繰り返しながらリード１５４が撮像されてもよい。なお、ここでの上下方向は、Ｚ方向、厳密に言えば、鉛直方向に限られず、斜め上方，斜め下方も含む概念である。

また、上記実施例では、リード部品１５０は、回路基材１２に装着されたコネクタ部品１６０の上に装着されている。つまり、リード部品１５０は、コネクタ部品１６０を介して回路基材１２に間接的に装着されている。一方、リード部品１５０は、回路基材１２に直接的に装着されてもよい。つまり、リード部品１５０のリード１５４が、回路基材１２に形成された貫通穴などに挿入されることで、リード部品１５０が回路基材１２に装着されてもよい。

また、上記実施例では、リード部品１５０が、部品本体１５２からリード１５４が伸び出す面以外の面を載置面としてトレイの上に載置されているものの、リードが伸び出す面、つまりリードの先端部を載置面としてもよい。このような姿勢で部品が載置されている場合には、ノズル旋回装置８４の作動、あるいは、ノズル旋回装置８４そのものが必要ない。しかしながら、そのような姿勢で部品が載置されている場合には、上方からの撮像ではリード１５４の位置が撮像することも出来ないという課題もある。また、本実施例のように、実際に装着する姿勢で保持された状態の部品の傾斜角度を取得できるとともに、部品を保持する作業ヘッド側に原因が起因するものと推定できることもあることから、同様の手法が適用される。

また、リード部品１５０が、リード１５４が伸び出す面、つまりリード１５４の先端部を載置面としてトレイの上に載置された場合において、上述したように、上方からの撮像ではリード１５４の位置を撮像することができない。このため、そのような姿勢でリード部品１５０が載置されている場合には、上方からの撮像による撮像データでは、部品の傾斜角度を演算することができない。また、リード部品１５０が、部品本体１５２からリード１５４が伸び出す面以外の面を載置面としてトレイの上に載置された場合であっても、その載置面がトレイの上面、つまり、水平面に対して上下方向に傾斜していても、その傾斜角度は、上方からの撮像による撮像データでは演算することができない。一方で、そのような場合において、本発明を適用することで、部品の３次元的な傾斜角度を演算することができる。つまり、リード部品１５０を作業ヘッド５６，５８によって、リード１５４が下方を向く姿勢で保持し、作業ヘッド５６，５８に保持されたリード部品１５０を下方から撮像することで、その撮像データに基づいて部品の３次元的な傾斜角度を演算することができる。

また、上記実施例では、リード部品１５０の上下方向での傾きが演算されているが、部品の左右方向の傾き，所定の軸心の軸周り方向の傾き，所定の平面に対する傾きなど種々の傾きが演算されてもよい。

また、上記実施例では、部品の傾斜角度に基づいて、吸着ノズル８２により保持された部品がトレイ１１６に戻されたり、作業ヘッド５６，５８の左右方向の移動と上下方向の移動とが協動して制御されることで、部品の傾斜角度を補正する装着作業が実行されている。このような手法だけでなく、他の手法により傾斜角度を補正する装着作業が実行されてもよい。例えば、部品の傾斜角度に相当する角度を、吸着ノズル８２をノズル旋回装置８４により旋回させることで、吸着ノズルに保持した部品の傾斜角度を補正して装着作業が実行されてもよい。このような場合には、作業ヘッドに保持したリード部品をZ軸方向にのみ下降させることでトレイに戻す、あるいは装着される。

また、上記実施例では、作業ヘッド５６，５８を移動させる移動装置として、ＸＹＺ型のロボットが採用されているが、ＸＹ型のロボットが採用されてもよい。ただし、ＸＹ型のロボットが採用される場合は、吸着ノズル８２の昇降させる昇降装置等を含む装置が移動装置となる。また、移動装置として、多関節型ロボットアームも採用することが可能である。多関節型ロボットアームは、各軸が協動して動作することで全方位に可動するため、多関節型ロボットアームを採用することで、作業ヘッド５６，５８の左右方向の移動と上下方向の移動とを利用して好適に制御することができる。

また、上記実施例では、作業ヘッド５６，５８を上昇させた状態でリード１５４が複数回、撮像されているが、リード１５４が連続的に１回撮像されてもよい。つまり、露光時間を長くすることで、作業ヘッド５６，５８を上昇させた状態でリード１５４が連続的に撮像してもよい。

また、上記実施例では、撮像データが示すリード部品１５０のリード１５４の数が変化したタイミングで撮像された撮像データに基づいて、リード部品１５０の傾きが演算されているが、そのタイミングは、リード１５４の数が変化してから所定の時間を経過するまでの間を含む概念である。

また、上記実施例では、マスター部品として、寸法精度の高いリード部品１５０が用いられているが、リードを精度高く再現可能なものであれば、種々のものを採用することが可能である。例えば、ブロック状の部品の所定の面に、印刷などにより光を反射するようなリード１５４に準じた形象を形成し、その形成された形象の撮像データに基づいて部品の傾きが演算されてもよい。

また、リードの撮像時に照射する側射光はレーザー光に限定されない。リード先端部の位置を正確に把握するためにも、拡散光ではなく平行光が望ましく、かつ、その照射する光の幅は制限することがより望ましい。

また、上記実施例では、部品を保持する保持具として、吸着ノズル８２が採用されているが、複数の把持爪を有するチャック等が採用されてもよい。

１０：部品実装機（作業機）２８：パーツカメラ（撮像装置）３６：制御装置５６：作業ヘッド５８：作業ヘッド６２：作業ヘッド移動装置（移動装置）１５０：リード部品（電気部品）１５４：リード（リード端子）

Claims

複数の貫通穴を備える回路基材を水平の方向に搬送するとともに、所定の位置において固定的に保持する基材搬送保持装置と、
部品本体と、反ったり曲がったりしてはおらず前記部品本体の一面に対して直交する方向に前記一面から直線的に延び出しており、各々が同じ長さであって、かつ各々の距離が一定に保たれた複数のリード端子を有する電気部品を保持する作業ヘッドと、
前記作業ヘッドを上下方向に移動可能な移動装置と、
前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品を、側方から光を照射した状態で撮像する撮像装置と、
前記作業ヘッドと前記移動装置との作動を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記作業ヘッドを前記移動装置によって上下方向に移動させた状態で、前記撮像装置によって撮像された前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品が有する複数のリード端子の撮像データに基づいて、前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方を演算し、演算された傾きを考慮して、前記作業ヘッドにより保持された前記電気部品が有する複数のリード端子を前記基材搬送保持装置によって固定的に保持された前記回路基材が備える複数の貫通穴に挿入することで、前記電気部品の装着作業を行う作業機であって、
前記制御装置が演算した前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方の傾きがある場合には、前記作業ヘッドが保持した前記傾きがあると演算された電気部品を傾きのない状態に載置し、載置した電気部品を前記作業ヘッドが再度保持して、前記制御装置が演算した前記電気部品の傾きを傾きの無い状態に修正したのちに、前記作業ヘッドが傾きのない状態で再度保持した前記電気部品の装着作業を行う作業機。
前記制御装置が、
前記作業ヘッドを前記移動装置によって上下方向に移動させた状態で、前記撮像装置によって複数回、撮像された前記電気部品のリード端子の複数の撮像データに基づいて、前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方を演算する請求項１に記載の作業機。
前記制御装置が、
撮像データが示す前記電気部品のリード端子の数が変化したタイミングで撮像された撮像データに基づいて、前記作業ヘッドに保持された前記電気部品の左右方向に対する傾きと当該電気部品のリード端子の上下方向に対する傾きとの少なくとも一方を演算する請求項１または請求項２に記載の作業機。