JP7316493B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のノズルで保持した複数の部品を基板に実装する部品実装装置に関する。

基板に部品を実装する部品実装装置として、複数のノズルが装着された多連型の実装ヘッドを備え、部品を供給する部品供給部と基板の間を実装ヘッドが一回往復する１実装ターンにおいて複数の部品を実装対象とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の多連型の実装ヘッドは、所定の配列ピッチで配列された複数のノズル軸に無端の伝動ベルトを掛け廻し、この伝動ベルトを共通のθ軸モータによって駆動することで、各ノズル軸をノズル軸廻りに一斉に回転させる駆動機構を備えている。

１実装ターンでは、実装ヘッドの複数のノズルが部品供給部からそれぞれ部品を取り出した後、基板の上方に移動する途中で、部品認識カメラが各ノズルが保持する部品を下方から撮像している。そして、複数のノズルが保持した部品を予め決められた順番で基板に実装するにあたり、撮像結果から得られた各ノズルが保持した部品のθ方向の位置ずれに基づいて、ノズル軸を回転させて順に補正して実装している。

特開２００７－１０９７７４号公報

しかしながら特許文献１を含む従来技術では、実装ヘッドの複数のノズルが保持する部品を予め決められた順番で基板に実装しているため、次の問題点があった。すなわち、各ノズルが保持した部品の位置ずれによっては、補正のためにθ軸モータを駆動する方向を正逆反転させながら実装作業することとなるため、θ軸モータを含む駆動機構のバックラッシュの影響で補正に誤差が発生して実装精度が低下するという問題点があった。

そこで本発明は、複数のノズルで保持した複数の部品を精度良く基板に実装することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、複数の部品を複数のノズルで保持し基板に実装する部品実装装置において、前記複数のノズルが装着される複数のノズル軸に掛け廻された無端の伝動ベルトと、前記伝動ベルトを駆動して前記複数のノズル軸を一斉に回転させる駆動手段と、前記複数のノズルで保持された前記複数の部品の各々の姿勢を認識する部品認識手段と、前記認識された部品の姿勢に基づいて、前記複数の部品を前記基板に実装する実装順を決定する実装順決定手段と、を備える。

本発明によれば、複数のノズルで保持した複数の部品を精度良く基板に実装することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドの構造を説明する（ａ）正面図（ｂ）底面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドの（ａ）側面図（ｂ）部分拡大断面図 （ａ）本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドにおけるベルト調帯形態の説明図（ｂ）伝動ベルトの拡大図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラによって（ａ）部品を撮像する説明図（ｂ）撮像された画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において初期の実装順で計算した補正量を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において実装順を変更して計算した補正量を示す図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置における認識前処理を説明する図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において認識前処理後に部品の姿勢を認識して実装順を変更して算出した補正量を示す図 本発明の一実施の形態の実装基板の製造方法の１ターン分のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、実装ヘッドの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。図６では、Ｚ方向の軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。部品実装装置１は、部品供給部から供給された部品を基板に実装する部品実装作業を実行する機能を有する。本実施の形態では、複数の部品を複数のノズルで保持して基板に実装する形態となっている。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に配置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬送された基板３を、実装作業位置に搬入して位置決め保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５が並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品を格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品が取り出される部品供給位置に部品を供給する。

図１において、基台１ａ上面においてＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６がＹ方向に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム７が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。ビーム７はＸ方向に沿って配置されている。ビーム７には、プレート７ａがＸ方向に移動自在に装着されている。プレート７ａには、実装ヘッド８が着脱自在に装着されている。図２において、実装ヘッド８は、部品を吸着保持して昇降可能なノズル昇降機構を有する複数のノズルユニット８ａを備える。ノズルユニット８ａのそれぞれの下端部には、部品を吸着保持するノズル８ｂが装着されている。

図１において、Ｙ軸テーブル６、ビーム７を駆動することにより、実装ヘッド８はＸ方向、Ｙ方向に移動させる実装ヘッド移動機構９である。実装ヘッド移動機構９により実装ヘッド８は、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の部品供給位置から部品をノズル８ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装位置に装着する実装ターンを実行する。

部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１０が配置されている。部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１０の上方を移動する際に、部品認識カメラ１０は実装ヘッド８に保持された部品を撮像して部品の保持姿勢を認識する。実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａにはヘッドカメラ１１が取り付けられている。ヘッドカメラ１１は、プレート７ａに装着された実装ヘッド８と一体的に移動する。

実装ヘッド８が移動することにより、ヘッドカメラ１１は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板３の位置を認識する。実装ヘッド８による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ１０による部品Ｄの認識結果と、ヘッドカメラ１１による部品Ｄの認識結果、基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１２が設置されている。タッチパネル１２は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

次に図２、図３を参照して実装ヘッド８の構成を説明する。実装ヘッド８は、複数（ここでは１６個）のノズルユニット８ａを備えている。ノズルユニット８ａは、軸廻りの回転および昇降が自在な複数のノズル軸２０を、プレート７ａに装着される背面板２１の下端部に結合された軸受けブロック２２に垂直姿勢で軸支させた構成となっている。各ノズル軸２０の下端部にはノズル装着部２０ａが設けられている。ノズル装着部２０ａには、部品を吸着保持するノズル８ｂが着脱自在に装着されている。

図２（ｂ）は各ノズル軸２０のノズル装着部２０ａにノズル８ｂが装着された状態における軸受けブロック２２の下面を示している。これらのノズル８ｂは、所定のノズル配列ピッチｐ（例えば、部品供給部４におけるテープフィーダ５の配列に対応するピッチ）でＸ方向に列状に配列されてノズル列を形成している。ここでは、１列に８個のノズル８ｂが配列されたノズル列が２列（ノズル列Ｌ１，Ｌ２）形成されている。さらにこれらの複数のノズル軸２０は、２つのノズル列Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの中央点を結ぶ区分線ＣＬによって、２つのノズル群（ノズル群Ａおよびノズル群Ｂ）に区分されている。

次に図２（ａ）を参照して、各ノズルユニット８ａの構造を説明する。ノズル軸２０の上端部は、回転接手２３を介して昇降軸部材２４に結合されている。昇降軸部材２４は、背面板２１に固定されたＺ軸リニアモータ２５によって昇降駆動される。Ｚ軸リニアモータ２５を駆動することによりノズル軸２０が昇降し、これによりノズル８ｂが部品のピックアップや実装動作のための上下動を行う。回転接手２３は、ノズル軸２０と昇降軸部材２４とをベアリングを介して結合しており、ノズル軸２０の軸廻りの回転が許容されるようになっている。これにより、部品を保持したノズル８ｂをノズル軸廻りに回転させることが可能となり、部品のノズル軸廻りの回転位置合わせ（補正）を行うことができる。

次に図３を参照して、ノズル軸２０の軸支持構造および回転駆動形態について説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に点線の楕円ａで示す軸受けブロック２２付近の拡大断面図である。軸受けブロック２２には垂直に貫通して設けられた軸孔２２ａが設けられている。ノズル軸２０は、軸孔２２ａ内を挿通するスリーブ部材３０を介して、軸受けブロック２２に保持されている。ノズル軸２０の外面とスリーブ部材３０の内面は、スプライン溝によって嵌合する関係にある。これにより、ノズル軸２０はスリーブ部材３０に対して上下のスライドが許容されるとともに、この状態でスリーブ部材３０からノズル軸２０への回転伝達が行えるようになっている。

図３（ｂ）において、軸孔２２ａの上下両端部にはベアリング３１が嵌着されており、ベアリング３１はスリーブ部材３０によって上下位置が保持されながらスリーブ部材３０を軸支する。スリーブ部材３０が軸受けブロック２２から上方に延出した部分には、軸受けブロック２２の上方に位置して被駆動プーリ２６が装着されている。被駆動プーリ２６は、以下に説明するθ軸モータ２７の回転を伝動ベルト２８を介してスリーブ部材３０に伝達する。これにより、ノズル軸２０はスリーブ部材３０とともに回転する。

図２（ａ）において軸受けブロック２２の上面には、ノズル列Ｌ１，Ｌ２の列方向を両側に延長した位置に（図４も参照）、θ軸モータ２７が出力軸を下向きにした垂直姿勢でそれぞれ配置されている。２個のθ軸モータ２７の出力軸に装着された駆動プーリ２７ａには、それぞれ無端の伝動ベルト２８が調帯されている。伝動ベルト２８は、ノズル群Ａ、ノズル群Ｂのそれぞれに対応して装着されている。伝動ベルト２８は、ノズル群Ａ、ノズル群Ｂに属する複数のノズル軸２０に装着された被駆動プーリ２６に調帯されて、θ軸モータ２７の回転を各被駆動プーリ２６に伝達する。すなわち無端の伝動ベルト２８は、複数のノズル８ｂが装着される複数のノズル軸２０に掛け廻された構成となっている。

次に図４を参照して、実装ヘッド８におけるベルト調帯形態について説明する。図４（ａ）は、軸受けブロック２２の上面において、図２（ｂ）に示すノズル列Ｌ１，Ｌ２に対応して、各ノズル軸２０に装着された被駆動プーリ２６およびアイドラ３２の配列を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に点線の円ｂで示す付近の伝動ベルト２８の拡大断面図である。アイドラ３２は、伝動ベルト２８を所望の形態で調帯するためのベルト掛け廻しに用いられるものである。ここでは、２列のノズル列Ｌ１，Ｌ２の中間に、複数のアイドラ３２が配置されている。

なお、図４（ａ）においては、複数の被駆動プーリ２６およびアイドラ３２を、符号に添字を付すことによって区別している。被駆動プーリ２６は、ノズル群および配列位置と関連付けて区別する。すなわち、ノズル列Ｌ１に対応する被駆動プーリ２６には、左側（ノズル群Ａの側）から、被駆動プーリ２６（１１）～２６（１８）と表記し、ノズル列Ｌ２に対応する被駆動プーリ２６には、左側（ノズル群Ａの側）から、被駆動プーリ２６（２１）～２６（２８）と表記している。

またアイドラ３２も、配列位置と関連付けて区別する。すなわち、左側から順にアイドラ３２（１）～３２（８）と表記する。アイドラ３２（１）～３２（８）の位置は、Ｙ方向についてはいずれも２つのノズル列Ｌ１，Ｌ２の略中央に位置している。Ｘ方向については、アイドラ３２（１）は左側のθ軸モータ２７の駆動プーリ２７ａと被駆動プーリ２６（１１）との中間に、ノズル群Ａに対応した３つのアイドラ３２（２）、３２（３）、３２（４）は、４つの被駆動プーリ２６（１１）、２６（１２）、２６（１３）、２６（１４）において相隣接する２つの被駆動プーリ２６の中間にそれぞれ位置している。

ノズル群Ｂに対応した３つのアイドラ３２（５）、３２（６）、３２（７）は、４つの被駆動プーリ２６（１５）、２６（１６）、２６（１７）、２６（１８）において相隣接する２つの被駆動プーリ２６の中間に、またアイドラ３２（８）は、被駆動プーリ２６（１８）と右側のθ軸モータ２７の駆動プーリ２７ａとの中間にそれぞれ位置している。なおこれらアイドラ３２の位置については自由度があり、以下に説明するベルト掛け廻しに不都合がない範囲において、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれについても位置変更が可能である。

次にベルト調帯形態の詳細を説明する。なおノズル群Ａの各ノズル軸２０を回転駆動するための伝動ベルト２８の調帯形態と、ノズル群Ｂの各ノズル軸２０を回転駆動するための伝動ベルト２８の調帯形態とは、区分線ＣＬについて左右対称の関係にあることから、ここではノズル群Ａについてのみ記述し、ノズル群Ｂについての記述を省略する。

まず伝動ベルト２８は、駆動歯が設けられた駆動面２８ａを左側のθ軸モータ２７の駆動プーリ２７ａに噛合させて、ノズル列Ｌ１において最左端に位置する被駆動プーリ２６（１１）に駆動面２８ａを噛合させて掛け廻される。次いで伝動ベルト２８は、内側に位置するアイドラ３２（２）まで導かれて駆動面２８ａの反対面をアイドラ３２（２）に当接させて周回した後、被駆動プーリ２６（１２）、被駆動プーリ２６（１３）に駆動面２８ａを順次噛合させて掛け廻される。次いで伝動ベルト２８は、内側に位置するアイドラ３２（４）まで導かれて駆動面２８ａの反対面をアイドラ３２（４）に当接させて周回した後、被駆動プーリ２６（１４）に駆動面２８ａを噛合させて掛け廻される。

さらに伝動ベルト２８は、ノズル列Ｌ２の被駆動プーリ２６（２４）、被駆動プーリ２６（２３）に駆動面２８ａを順次噛合させて掛け廻され、次いで内側に位置するアイドラ３２（３）に駆動面２８ａの反対面を当接させて周回した後、被駆動プーリ２６（２２）および被駆動プーリ２６（２１）に駆動面２８ａを順次噛合させて掛け廻される。次いでアイドラ３２（１）まで導かれて駆動面２８ａの反対面がアイドラ３２（１）を周回し、左側のθ軸モータ２７の駆動プーリ２７ａに駆動面２８ａを噛合させて掛け廻される。これにより、全ての被駆動プーリ２６が伝動ベルト２８の駆動面２８ａと噛合し、左側のθ軸モータ２７によって回転駆動される。

上記構成において、出力軸に駆動プーリ２７ａが装着されたθ軸モータ２７、各ノズル軸２０に装着された被駆動プーリ２６、２列のノズル列Ｌ１，Ｌ２の中間に配置された複数のアイドラ３２および伝動ベルト２８は、複数のノズル軸２０を共通のθ軸モータ２７によってノズル軸廻りに回転させるθ回転駆動機構２９（図２参照）を構成する。また、θ軸モータ２７は、伝動ベルト２８を駆動して複数のノズル軸２０を一斉に回転させる駆動手段である。なお、上記は実装ヘッド８が有する複数のノズル軸２０を２つのノズル群に分けて２組のθ回転駆動機構２９を備えた例を示したが、ノズル群とθ回転駆動機構２９はそれぞれ１つであっても、３つ以上であってもよい。

次に図５を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１は、制御部４０、基板搬送機構２、テープフィーダ５、実装ヘッド８、実装ヘッド移動機構９、部品認識カメラ１０、ヘッドカメラ１１、タッチパネル１２を備えている。制御部４０は、認識処理部４１、実装順決定部４２、補正量算出部４３、実装処理部４４、実装記憶部４５を備えている。実装記憶部４５は記憶装置であり、実装データ記憶部４６、補正量記憶部４７を備えている。

実装データ記憶部４６は、実装基板の機種名、基板３に装着される部品Ｄを特定する部品番号（部品の種類）、部品供給部４における部品Ｄの供給位置、実装位置（ＸＹ座標）、実装方向（回転角度）、実装順などが記憶されている。実装データ記憶部４６に記憶された実装順は、実装基板の製造効率などを考慮して予め決定されている初期値である。認識処理部４１は、部品認識カメラ１０が撮像した複数のノズル８ｂが保持する部品Ｄの下面の撮像画像を認識処理して、ノズル８ｂに対する部品Ｄの中心の位置、回転角度などの部品Ｄの姿勢を認識する。認識結果は、実装ヘッド８におけるノズル８ｂの位置に関連付けた補正量データとして補正量記憶部４７に記憶される。

ここで、図６を参照して、部品認識カメラ１０による部品Ｄの認識動作について説明する。実装ヘッド８による部品実装動作では、図６（ａ）に示すように、複数のノズル８ｂによって部品Ｄを保持した実装ヘッド８が部品認識カメラ１０の上方を所定方向に移動する際に（矢印ｃ）、下側から順に複数の部品Ｄの下面Ｄｄを撮像する。

図６（ｂ）に、ノズル８ｂのノズル中心Ｃｎが、撮像画像５０の中心５０ｃと一致するように実装ヘッド８を移動させて撮像した撮像画像５０の一例を示す。撮像画像５０には、Ｘ方向の中心線５０ｘとＹ方向の中心線５０ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線５０ｘとＹ方向の中心線５０ｙの交点が撮像画像５０の中心５０ｃである。撮像結果は、制御部４０に転送されて認識処理部４１によって認識処理され、ノズル８ｂが保持する部品Ｄの姿勢が認識される。

具体的には、認識処理部４１は撮像画像５０を認識処理して、部品Ｄを吸着しているノズル８ｂのノズル中心Ｃｎ（撮像画像５０の中心５０ｃ）からの部品Ｄの中心ＣｄのＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置を示す保持姿勢Ｃｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ）を認識する。保持姿勢Ｃｅのθ方向成分は、ノズル８ｂの回転基点（Ｘ方向の軸）からの角度である。

このように、部品認識カメラ１０は実装ヘッド８が有する複数のノズル８ｂが保持する部品Ｄをそれぞれ撮像し、認識処理部４１は各ノズル８ｂが保持する部品Ｄの保持姿勢Ｃｅをそれぞれ認識する。すなわち、部品認識カメラ１０、認識処理部４１は、複数のノズル８ｂで保持された複数の部品Ｄを下方から撮像して、複数のノズル８ｂで保持された複数の部品Ｄの各々の姿勢（保持姿勢Ｃｅ）を認識する部品認識手段である。

次に図７を参照して、補正量記憶部４７に記憶された補正量データの例について説明する。補正量データには、実装ヘッド８におけるノズル８ｂの位置を特定する位置番号５１毎に、実装順５２、保持ずれ量５３、補正量５４が含まれている。位置番号５１は、図４に示す被駆動プーリ２６（１１）～２６（１８）、２６（２１）～２６（２８）に対応するノズル８ｂ（１１）～８ｂ（１８）、８ｂ（２１）～８ｂ（２８）の位置を示している。すなわち図７は、ノズル群Ａの８本のノズル８ｂ（１１）～８ｂ（１４）、８ｂ（２１）～８ｂ（２４）の補正量データの例を示している。

実装順５２は、実装ヘッド８の複数のノズル８ｂが保持する部品Ｄを基板３に実装する順番であり、初期的には実装データ記憶部４６に記憶されている実装基板の製造に関して予め決められていた初期値が入力される。保持ずれ量５３は、部品認識手段（部品認識カメラ１０、認識処理部４１）によって認識された各ノズル８ｂに保持された部品Ｄのノズル中心Ｃｎからのずれ量である。すなわち、保持ずれ量５３は、保持姿勢ＣｅのＸ方向、Ｙ方向、θ方向の各成分であるノズル８ｂのノズル中心Ｃｎに対するＸ方向の保持ずれ量５３ｘ、Ｙ方向の保持ずれ量５３ｙ、θ方向の保持ずれ量５３θを含んでいる。以下、ノズル８ｂが保持した部品Ｄの保持ずれ量５３を部品認識手段が認識した時を「認識時」と称する。

ここで、θ方向の保持ずれ量５３θは、認識時の部品Ｄのθ方向のずれ量を示している。例えば、位置番号５１が「１１」のノズル８ｂ（１１）が保持している部品Ｄの認識時の姿勢はθ方向に「－４°」位置ずれしている。このθ方向の保持ずれ量５３θを補正するには、ノズル８ｂ（１１）を認識時から「＋４°」だけ回転させた後に基板３に装着する必要がある。補正量５４は、部品Ｄを基板３に装着する際にノズル８ｂを直前の状態から回転させる回転量であり、後述する補正量算出部４３によって決定される。

図５において、実装順決定部４２（実装順決定手段）は、認識された部品Ｄの姿勢（保持姿勢Ｃｅ）に基づいて、複数の部品Ｄを基板３に実装する実装順５２を決定する。本実施の形態では、実装順決定部４２は、θ方向の保持ずれ量５３θが大きい方から順に小さくなる順番（降順）で実装順５２を決定している。なお、実装順５２はθ方向の保持ずれ量５３θが小さい方から順に大きくなる順番（降順）であってもよい。実装順決定部４２は、決定した実装順５２に従って補正量記憶部４７に記憶される補正量データを変更（更新）する。

ここで図８を参照して、実装順決定部４２がθ方向の保持ずれ量５３θに基づいて、図７に示す補正量データの実装順５２を変更した例を示す。図８の補正量データでは、θ方向の保持ずれ量５３θが降順となるように実装順５２が決定されている。すなわち、θ方向の保持ずれ量５３θが「＋４°」で一番大きな位置番号５１が「１３」のノズル８ｂ（１３）の実装順５２が「１」で、θ方向の保持ずれ量５３θが「＋３°」で次に大きなノズル８ｂ（２３）の実装順５２が「２」のように、実装順５２が決定されている。

図５において、補正量算出部４３（補正量算出手段）は、認識された部品Ｄの姿勢（保持姿勢Ｃｅ）と決定された実装順５２に基づいて、複数のノズル８ｂを回転させる補正量５４を算出する。ここで、図７、図８を参照して、補正量算出部４３による補正量５４の算出の具体例を説明する。図７の実装順５２は、実装順決定部４２によって変更される前の初期値である。まず、補正量算出部４３は、実装順５２が「１」のノズル８ｂ（１１）のθ方向の保持ずれ量５３θである「－４°」を補正するための補正量５４として「＋４°」を算出する。この補正により、ノズル群Ａの全てのノズル８ｂが認識時から「＋４°」だけ回転する。

次に補正量算出部４３は、実装順５２が「２」のノズル８ｂ（１２）のθ方向の保持ずれ量５３θである「－２°」を補正するため、ノズル８ｂ（１２）が認識時から「＋２°」だけ回転するように、現在の状態「＋４°」から「＋２°」に戻す「－２°」を補正量５４として算出する。以下同様に、補正量算出部４３は、実装順５２に従って全てのノズル８ｂの補正量５４を算出する。補正量算出部４３は、算出した補正量５４に従って補正量記憶部４７に記憶される補正量データを変更する。

図８に示す実装順５２は、実装順決定部４２によって降順に変更されている。この例では、補正量算出部４３は、実装順５２が「１」のノズル８ｂ（１３）のθ方向の保持ずれ量５３θである「＋４°」を補正するための補正量５４として「＋３５６°」を算出する。この補正により、ノズル群Ａの全てのノズル８ｂが「＋３５６°」だけ回転する。

次に補正量算出部４３は、実装順５２が「２」のノズル８ｂ（２３）のθ方向の保持ずれ量５３θである「＋３°」を補正するため、ノズル８ｂ（２３）が認識時から「－３°」だけ回転するように、現在の状態「＋３５６°」から「＋３５７°」にする「＋１°」を補正量５４として算出する。以下同様に、補正量算出部４３は、実装順５２に従って全てのノズル８ｂの補正量５４を算出し、補正量記憶部４７に記憶される補正量データを変更する。

図７に示す補正量５４は、実装基板の生産前に決めた実装順５２の初期値に基づくため、プラス方向とマイナス方向が混在している。そのため、ノズル軸２０を回転させる伝動ベルト２８は部品Ｄの姿勢を補正するために正方向と逆方向に混在して移動することになり、バックラッシュの影響で精度が低下する可能性がある。

一方、図８に示す補正量５４は、認識時の部品Ｄのθ方向の保持ずれ量５３θに基づいて実装順５２を変更し、変更した順番に従って補正量５４が算出されている。その結果、補正量５４は、実装順５２で単純減少している。すなわち、補正順決定部４２（実装順決定手段）は、複数の部品Ｄを基板３に実装するにあたり、伝動ベルト２８の駆動方向が一定となる順に複数の部品Ｄの実装順５２を決定する。この実装順５２と補正量５４に従ってノズル８ｂが保持する部品Ｄを基板３に実装すると、伝動ベルト２８の駆動方向は一定になる。そのため、バックラッシュの影響を受けずに高い精度で部品Ｄのθ方向のずれを補正することできる。

図５において、実装処理部４４は、部品実装装置１の各部を制御して、実装ヘッド８の複数のノズル８ｂで部品供給部４より部品Ｄを取り出し、部品認識カメラ１０でノズル８ｂが保持する部品Ｄの姿勢を認識させる。そして実装処理部４４は、補正量記憶部４７に記憶された補正量データに基づいて実装ヘッド移動機構９とθ軸モータ２７を可動させ、保持姿勢Ｃｅを補正して基板３に部品Ｄを実装させる。すなわち、部品Ｄを実装する際に、駆動手段（θ軸モータ２７）は、補正量データに含まれる算出された補正量５４に基づいて、伝動ベルト２８を駆動する。

実装処理部４４は、内部処理部として認識前処理部４４ａを備えている。認識前処理部４４ａは、実装ヘッド８の複数のノズル８ｂが部品Ｄを保持した後、部品認識カメラ１０で姿勢を認識する前に、伝動ベルト２８を所定の動作で駆動させる認識前処理を実行させる。

ここで図９を参照して、認識前処理部４４ａによる認識前処理について説明する。図９（ａ）において、認識前処理では、まず、認識前処理部４４ａは、複数のノズル８ｂがそれぞれ部品Ｄを保持した状態で、θ軸モータ２７（駆動手段）を稼動させて（矢印ｄ）、伝動ベルト２８を所定の方向に所定量だけ駆動させる（矢印ｅ）。これにより、被駆動プーリ２６（１１）～２６（１４）、２６（２１）～２６（２４）は同じ方向（ここでは時計回り方向）に同じ量（同じ角度）だけ回転する（矢印ｆ）。

図９（ｂ）において、次いで認識前処理部４４ａは、θ軸モータ２７（駆動手段）を逆方向に稼動させて（矢印ｇ）、伝動ベルト２８を逆方向に所定量より少ない量だけ駆動させる（矢印ｈ）。これにより、被駆動プーリ２６（１１）～２６（１４）、２６（２１）～２６（２４）は逆方向（ここでは反時計回り方向）に回転する（矢印ｉ）。以下、伝動ベルト２８を正方向に駆動させた後に逆方向に駆動させる動作を「引き戻し動作」と称する。

認識前処理部４４ａが被駆動プーリ２６（１１）～２６（１４）、２６（２１）～２６（２４）を正方向に回転させる量と引き戻し動作で逆方向に回転させる量は、認識時の部品Ｄのθ方向の保持ずれ量５３θが全てのノズル８ｂで同じ方向（プラス方向またはマイナス方向）に収まる量となるように過去の実績や経験に基づいて決定される。そして、実装順５２は、補正量５４に基づく伝動ベルト２８の駆動方向と引き戻し動作での駆動方向が同じ方向となるように決められる。これにより、部品Ｄの姿勢を認識した後に伝動ベルト２８を駆動させる際のバックラッシュの影響を排除して、精度の高い補正ができる。

このように、複数のノズル８ｂがそれぞれ部品Ｄを保持した状態で、θ軸モータ２７（駆動手段）が伝動ベルト２８を所定の方向に所定量だけ駆動し、次に所定の方向とは逆の方向に駆動する（引き戻し動作）認識前処理の後に、部品認識手段（部品認識カメラ１０、認識処理部４１）が複数の部品Ｄの各々の姿勢を認識している。

ここで図１０を参照して、認識前処理後に認識した部品Ｄの姿勢に基づく実装順５２と補正量５４について説明する。図１０では、引き戻し後の回転量が認識時から「－１０°」となるように認識前処理が行われている。これにより、θ方向の保持ずれ量５３θが全てのノズル８ｂでマイナス方向となっている。実装順決定部４２は、θ方向の保持ずれ量５３θが降順となるように実装順５２を決定している。また、補正量５４は、全てプラス方向となっており、実装時の伝動ベルト２８の駆動方向は一定（図９（ｂ）の矢印ｈの方向）となる。認識前処理を行うことで、図８の認識前処理なしで算出された補正量５４と比較して補正量５４の最大値が「＋６°」に縮小され、実装時間を短縮することができる。

次に図１１のフローに沿って、部品実装装置１による実装基板の製造方法について説明する。ここでは、実装ヘッド８が部品供給部４から部品Ｄを取り出して基板３に装着するまでの１実装ターンについて説明する。まず、実装処理部４４は、実装ヘッド８の複数のノズル８ｂで部品供給部４からそれぞれ部品Ｄを取り出させて保持させる（ＳＴ１）。次いで認識前処理部４４ａは、認識前処理を実行させる。すなわち、伝動ベルト２８を一の方向（図９（ａ）の矢印ｅ）に駆動させ（ＳＴ２）、次いで伝動ベルト２８を逆の方向（図９（ｂ）の矢印ｈ）に駆動させる引き戻し動作を実行させる（ＳＴ３）。

次いで部品認識手段（部品認識カメラ１０、認識処理部４１）は、複数のノズル８ｂで保持された複数の部品Ｄの各々の姿勢（保持姿勢Ｃｅ）を認識する（ＳＴ４）。次いで実装順決定部４２は、認識されたθ方向の保持ずれ量５３θに基づいて実装順５２を決定し（ＳＴ５）、補正量算出部４３はθ方向の保持ずれ量５３θと実装順５２に基づいて補正量５４を算出する（ＳＴ６）。次いで実装処理部４４は、実装順５２、補正量５４に基づいて、各部品Ｄの姿勢を補正しながら部品Ｄを基板３に装着する（ＳＴ７）。これによって、複数のノズル８ｂで保持した複数の部品Ｄを精度良く基板３に実装することができる。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、複数のノズル８ｂが装着される複数のノズル軸２０に掛け廻された無端の伝動ベルト２８と、伝動ベルト２８を駆動して複数のノズル軸２０を一斉に回転させる駆動手段（θ軸モータ２７）と、複数のノズル８ｂで保持された複数の部品Ｄの各々の姿勢を認識する部品認識手段（部品認識カメラ１０、認識処理部４１）と、認識された部品Ｄの姿勢に基づいて、複数の部品Ｄを基板３に実装する実装順５２を決定する実装順決定手段（実装順決定部４２）と、を備えて、複数の部品Ｄを複数のノズル８ｂで保持し基板３に実装している。これによって、複数のノズル８ｂで保持した複数の部品Ｄを精度良く基板３に実装することができる。

本発明の部品実装装置は、複数のノズルで保持した複数の部品を精度良く基板に実装することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 基板
８ｂ ノズル
１０ 部品認識カメラ（部品認識手段）
２０ ノズル軸
２７ θ軸モータ（駆動手段）
２８ 伝動ベルト
Ｄ 部品
５３ｘ Ｘ方向の保持ずれ量（部品の姿勢）
５３ｙ Ｙ方向の保持ずれ量（部品の姿勢）
５３θ θ方向の保持ずれ量（部品の姿勢）

Claims (5)

1. 複数の部品を複数のノズルで保持し基板に実装する部品実装装置において、
   前記複数のノズルが装着される複数のノズル軸に掛け廻された無端の伝動ベルトと、
   前記伝動ベルトを駆動して前記複数のノズル軸を一斉に回転させる駆動手段と、
   前記複数のノズルで保持された前記複数の部品の各々の姿勢を認識する部品認識手段と、
   前記認識された部品の姿勢に基づいて、前記複数の部品を前記基板に実装する実装順を決定する実装順決定手段と、
   を備える、部品実装装置。
2. 前記実装順決定手段は、前記複数の部品を前記基板に実装するにあたり、前記伝動ベルトの駆動方向が一定となる順に前記複数の部品の実装順を決定する、
   請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記認識された姿勢と前記決定された実装順に基づいて、前記複数のノズルを回転させる補正量を算出する補正量算出手段をさらに備え、
   前記駆動手段は、前記算出された補正量に基づいて、前記伝動ベルトを駆動する、
   請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記複数のノズルがそれぞれ部品を保持した状態で、
   前記駆動手段が前記伝動ベルトを所定の方向に所定量だけ駆動した後に、
   前記部品認識手段が前記複数の部品の各々の姿勢を認識する、
   請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。
5. 前記複数のノズルがそれぞれ部品を保持した状態で、
   前記駆動手段が前記伝動ベルトを所定の方向に所定量だけ駆動し、次に前記所定の方向とは逆の方向に駆動した後に、
   前記部品認識手段が前記複数の部品の各々の姿勢を認識する、
   請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。

Images