JPWO2015004814A1

JPWO2015004814A1 - 部品実装装置

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Publication number: JPWO2015004814A1
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Inventors: 識西山
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Filing date: 2013-07-12
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Abstract

円周上４本の吸着ノズルで部品を吸着する場合、画像処理する部品の位置を変更することにより、部品カメラの視野を大きくすることなく、所定のサイズより大きなすべての部品を一度で撮像できるようにした部品実装装置を提供する。ロータリヘッド５０は、円周上に４本の吸着ノズル５４がそれぞれ回転可能に保持された第１のロータリヘッド５０Ａと、４本よりも多い吸着ノズルが第１のロータリヘッドの吸着ノズルと同一のピッチ円直径上にそれぞれ回転可能に保持された第２のロータリヘッド５０Ｂの少なくとも２種類からなり、駆動ユニット５１に第１のロータリヘッドが取付けられ、吸着ノズルに保持された部品を部品カメラ８５によって撮像する場合に、第１のロータリヘッドの角度位置と、吸着ノズルに吸着された部品の角度位置とを、それぞれ４５度ずつ変更制御する制御装置９０を有する。

Description

本発明は、円周上に複数の吸着ノズルを保持したロータリヘッドを備えた部品実装装置に関するものである。

部品実装装置の装着ヘッドに保持される吸着ノズルは、吸着する部品の種類（サイズ、形状等）に応じた適切なものが使用される。このために、吸着する部品の種類に応じて、装着ヘッドを交換できるようにしたものが、例えば、特許文献１に記載されている。しかしながら、従来のこの種の部品実装装置においては、ロータリヘッドを回転するＲ軸駆動装置や、吸着ノズルを回転するθ軸駆動装置等を含む装着ヘッド全体を交換するようになっているため、交換するヘッド部分が大型かつ大重量となるとともに、部品実装装置がコスト高となる。

特開２００９−１７７２１３号公報

このような課題を解決するものとして、近年、装着ヘッドを、駆動ユニットと、これに着脱可能なロータリヘッドとによって構成し、交換する複数種類のロータリヘッドに対して駆動ユニットを共通に使用できるものが研究されている。これによれば、Ｒ軸駆動装置やθ軸駆動装置等を、共通の駆動ユニット側に設ければよいので、交換するロータリヘッドの軽量、小型化が可能となり、かつロータリヘッドの交換作業も容易となる。

しかしながら、複数種類のロータリヘッドに対して駆動ユニットを共通にすると、所定のサイズより小さな部品を吸着するために、例えば円周上に１２本の吸着ノズルを保持したロータリヘッドにおいても、また、所定のサイズより大きな部品を吸着するために、例えば円周上に４本の吸着ノズルを保持したロータリヘッドにおいても、ノズル本数を除いて構造が同じとなり、吸着ノズルのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）も同じ寸法となる（図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）参照）。

このため、図１０（Ｂ）に示すように、１２本の吸着ノズル１を保持したロータリヘッド２Ｂを用いて、吸着ノズル１で吸着した所定のサイズより小さな部品ＰＢを、部品カメラによって撮像する場合、吸着したすべての部品ＰＢを部品カメラによって視野ＩＡ内で一度に撮像できるが、４本の吸着ノズル１を保持したロータリヘッド２Ａを用いて、吸着ノズル１で吸着した所定のサイズより大きな部品ＰＡを部品カメラによって撮像しようとすると、図１０（Ａ）に示すように、視野ＩＡ内から部品ＰＡがはみ出す（同図の斜線部分）ことになり、より大きな視野を有する部品カメラを用いなければならない問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、円周上に４本の吸着ノズルで部品を吸着する場合においても、画像処理する部品の位置を変更することにより、カメラの視野を大きくすることなく、大きなサイズの部品を撮像できるようにした部品実装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、請求項１に係る発明の特徴は、基台に対しＸＹ平面内で移動可能な移動台と、該移動台に支持される駆動ユニットに着脱可能に取付けられ、円周上に複数の吸着ノズルを保持し、軸線回りに回転可能なロータリヘッドと、該ロータリヘッドの複数の吸着ノズルに吸着されたすべての部品を一視野内で一度に撮像可能な部品カメラとを備えた部品装着装置であって、前記ロータリヘッドは、前記円周上に４本の吸着ノズルがそれぞれ回転可能に保持された第１のロータリヘッドと、４本よりも多い吸着ノズルが前記第１のロータリヘッドの前記吸着ノズルと同一のピッチ円直径上にそれぞれ回転可能に保持された第２のロータリヘッドの少なくとも２種類からなり、前記駆動ユニットに前記第１のロータリヘッドが取付けられ、前記吸着ノズルに保持された部品を前記部品カメラによって撮像する場合に、前記第１のロータリヘッドの角度位置と、前記吸着ノズルに吸着された部品の角度位置とを、それぞれ４５度ずつ変更制御する制御装置を有する部品実装装置である。

請求項１に係る発明によれば、第１のロータリヘッドに保持した４本の吸着ノズルに吸着された部品のサイズが大きくても、４本の吸着ノズルに吸着されたすべての部品を、部品カメラの視野を大きくすることなく、撮像することができる。

請求項２に係る発明の特徴は、前記吸着ノズルに所定のサイズより大きな部品を吸着する場合には、前記第１のロータリヘッドが前記駆動ユニットに取付けられ、前記吸着ノズルに前記所定のサイズより小さな部品を吸着する場合には、前記第２のロータリヘッドが前記駆動ユニットに取付けられ、前記部品カメラは、前記第２のロータリヘッドの前記吸着ノズルに吸着されたすべての部品を撮像するに必要な大きさの視野を有する請求項１に記載の部品実装装置である。

請求項２に係る発明によれば、第２のロータリヘッドの吸着ノズルに吸着された部品を撮像する部品カメラをそのまま使用して、第１のロータリヘッドの吸着ノズルに吸着されたサイズの大きな部品を撮像することができる。

請求項３に係る発明の特徴は、前記制御装置には、前記ロータリヘッドの種類に応じて、前記ロータリヘッドの回転角度と前記吸着ノズルに吸着された部品の回転角度を制御する少なくとも２種類の実装プログラムが記憶され、前記駆動ユニットに異なる種類の前記ロータリヘッドが取付けられたとき、前記実装プログラムを切替える切替制御部が設けられた請求項１または請求項２に記載の部品実装装置である。

請求項３に係る発明によれば、切替制御部による実装プログラムの切替えによって、ロータリヘッドの種類に応じたシーケンス動作を確実に実行することができる。

請求項４に係る発明の特徴は、前記駆動ユニットには、前記ロータリヘッドを前記軸線回りに回転するＲ軸駆動装置と、前記吸着ノズルをθ軸回りに回転するθ軸駆動装置と、前記吸着ノズルをＺ軸方向に昇降するＺ軸駆動装置が設けられた請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装装置である。

請求項４に係る発明によれば、第１および第２のロータリヘッドを着脱可能に取付ける共通の駆動ユニットに、Ｒ軸駆動装置、θ軸駆動装置等を設ければよいので、ロータリヘッドの小型、軽量化が可能となる。

請求項５に係る発明の特徴は、前記θ軸駆動装置によって回転される円筒ギヤが、前記ロータリヘッドの前記軸線回りに回転可能に支持され、前記円筒ギヤが前記軸線回りに回転することに伴って、前記各吸着ノズルが前記θ軸回りに回転する請求項４に記載の部品実装装置である。

請求項５に係る発明によれば、各吸着ノズルをθ軸回りに回転させる駆動装置を各吸着ノズルで共用することができる。

本発明の実施の形態に係る部品実装装置の全体を示す斜視図である。複数の吸着ノズルを保持したロータリヘッドを示す図である。部品実装装置の駆動ユニットからロータリヘッドを取り外した状態を示す斜視図である。部品実装装置の駆動ユニットにロータリヘッドを結合した状態を示す斜視図である。ロータリヘッドを上方から見た斜視図である。ロータリヘッドを載置するヘッド載置台を示す図である。部品実装装置を制御する制御装置を示すブロック図である。実装プログラムを制御するフローチャートを示す図である。第１のロータリヘッドに保持された４本の吸着ヘッドに吸着された部品を撮像する状態を示す図である。従来例を示す図で、４本の吸着ノズルに吸着されたサイズの大きな部品を撮像する状態を示す図である。従来例を示す図で、１２本の吸着ノズルに吸着されたサイズの小さな部品を撮像する状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、部品実装装置１０は、部品供給装置２０、基板搬送装置３０および部品移載装置４０を備えている。

部品供給装置２０は、一例として、基台１１上に複数のテープフィーダ２１をＸ軸方向に並設して構成したものからなる。テープフィーダ２１は、基台１１に離脱可能に取付けた本体フレーム２２に着脱可能に装着され、多数の電子部品（以下、部品と称する）を間隔を有して一列に収容したテープを巻回した供給リール２３を有している。テープフィーダ２１の内部には、図示してないが、テープをピッチ送りする駆動源となるモータが内蔵され、このモータによってテープが１ピッチずつ送り出され、テープに収容された部品が各テープフィーダ２１の先端部に設けられた部品供給位置２１ａに順次供給される。

基板搬送装置３０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、所定の実装位置に位置決め保持するもので、一例として、搬送レーン３１、３２をＸ軸方向と直交するＹ方向に２列並設したデュアルレーンタイプのもので構成されている。各搬送レーン３１、３２は、基台１１上に各一対のガイドレール３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設されている。搬送レーン３１、３２には、ガイドレール３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂによって案内される回路基板Ｂを支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示せず）が並設されている。

部品移載装置４０はＸＹロボットからなり、ＸＹロボットは、基台１１上に装架されて部品供給装置２０および基板搬送装置３０の上方に配設され、ガイドレール４１に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド４２を備えている。Ｙ軸スライド４２のＹ軸方向移動は、図略のボールねじを介してサーボモータ４３により制御される。Ｙ軸スライド４２には、Ｘ軸スライド４４が図略のガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動可能に案内支持され、Ｘ軸スライド４４のＸ軸方向移動は、図略のボールねじを介してサーボモータ４７により制御される。かかるＸ軸スライド４４がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な移動台を構成している。

移動台（Ｘ軸スライダ）４４には、軸線回りに回転可能なロータリヘッド５０を着脱可能に取付ける駆動ユニット５１が上下方向に移動可能に支持されている。また、移動台４４には、回路基板Ｂに形成された図略の基板マークを上方から撮像するＣＣＤカメラからなる基板カメラ５２が取付けられている。

ロータリヘッド５０には、図２に示すように、円周上に複数のノズルホルダ５３が所定角度間隔でＺ軸方向（上下方向）に昇降可能に保持され、これらノズルホルダ５３の下部に、部品ＰＡ、ＰＢを吸着する吸着ノズル５４が下向きに保持されている。各ノズルホルダ５３は、スプリング５５の付勢力によって上方に付勢され、通常上昇端位置に保持されている。

図３および図４に示すように、ロータリヘッド５０は、駆動ユニット５１の下方に延びるＲ軸５７に着脱可能に装着されるようになっている。Ｒ軸５７の上端には、Ｒ軸駆動装置５８のＲ軸ギヤ５９がＲ軸５７と同心上に固定され、Ｒ軸ギヤ５９は、Ｒ軸モータ６０の回転軸に固定された駆動ギヤ６２に噛合されている。

これにより、Ｒ軸モータ６０が回転されると、駆動ギヤ６２およびＲ軸ギヤ５９を介してＲ軸５７が回転され、Ｒ軸５７に取付けられたロータリヘッド５０が軸線の回りに回転される。ロータリヘッド５０の回転により、複数の吸着ノズル５４もロータリヘッド５０の円周方向に一体的に回転され、各吸着ノズル５４は複数の停止位置に順次停止される。複数の停止位置のうちの１つが、回路基板Ｂに部品ＰＡ、ＰＢを装着する部品装着位置Ｐ１（図２参照）とされ、この部品装着位置Ｐ１は、テープフィーダ２１より部品ＰＡ、ＰＢを受け取る受取位置を兼用している。

Ｒ軸５７には、θ軸駆動装置６３のθ軸駆動用ギヤ６４が同心的に回転可能に支持され、θ軸駆動用ギヤ６４は、θ軸モータ６５の回転軸に固定された駆動ギヤ６７に噛合されている。これにより、θ軸モータ６５が回転されると、θ軸駆動用ギヤ６４が軸線回りに回転される。θ軸駆動用ギヤ６４の下面には、凹凸状の環状突起６４ａがリング状に形成され、この環状突起６４ａは、後述する円筒ギヤ７２の上面に形成された凹凸状の環状突起７２ａに係合されるようになっている。

駆動ユニット５１のＲ軸５７は、ロータリヘッド５０を着脱可能に保持するヘッド保持部として機能する。Ｒ軸５７の下端部には、ロータリヘッド５０を着脱可能に保持するための複数のＬ型保持爪７０が上下方向に移動可能に設けられ、これら保持爪７０は、図略のエアシリンダによって上下動されるようになっている。各保持爪７０は、Ｒ軸５７の円周方向に等角度間隔に複数配置されている。

一方、ロータリヘッド５０には、θ軸駆動用ギヤ６４の回転を複数のノズルホルダ５３に伝達する回転伝達装置７１が設けられている。回転伝達装置７１は、ロータリヘッド５０の上部にロータリヘッド５０の軸線回りに回転可能に保持された円筒ギヤ７２と、各ノズルホルダ５３にそれぞれ取付けられ、円筒ギヤ７２に噛合するノズルギヤ７３とからなっている。

そして、駆動ユニット５１のθ軸モータ６５により、θ軸駆動用ギヤ６４がＲ軸５７に対して回転されると、θ軸駆動用ギヤ６４の回転が環状突起６４ａ、７２ａを介して円筒ギヤ７２に伝達され、各ノズルギヤ７３が回転される。これにより、円筒ギヤ７２の軸線回りの回転に伴って、各ノズルホルダ５３および各吸着ノズル５４がθ軸回りに一斉に回転（自転）され、各吸着ノズル５４に吸着した各部品の角度位置を変更できるようになっている。

円筒ギヤ７２は、図５に示すように、Ｒ軸５７を挿入できるようにリング状に形成されている。円筒ギヤ７２内のロータリヘッド５０の上部には、Ｒ軸５７の各保持爪７０を挿通するための複数の長孔７５が円周上等角度間隔に形成され、各長孔７５の一端に、保持爪７０に係合する係合ピン７６がロータリヘッド５０の径方向に固定されている。

これにより、Ｒ軸５７が円筒ギヤ７２内に挿入されて、θ軸駆動用ギヤ６４の環状突起６４ａが円筒ギヤ７２の環状突起７２ａに係合され、θ駆動用軸ギヤ６４と円筒ギヤ７２が回転方向に一体連結される。同時に、Ｒ軸５７側の各保持爪７０がロータリヘッド５０側の各長孔７５に挿通され、その状態で、Ｒ軸５７が回転されて各保持爪７０が長孔７５内の係合ピン７６に係合され、しかる後、各保持爪７０が引き上げられることにより、駆動ユニット５１のＲ軸５７にロータリヘッド５０が結合される（図４参照）。なお、図５においては、円筒ギヤ７２の上面に形成される環状突起７２ａが省略されている。

また、駆動ユニット５１には、図３および図４に示すように、部品装着位置Ｐ１に割出されたノズルホルダ５３を昇降するＺ軸駆動装置８０が設けられている。Ｚ軸駆動装置８０は、Ｚ軸モータ８１を駆動源とし、このＺ軸モータ８１により送りねじ８２を回転させてＺ軸スライド８３を昇降させることで、ノズルホルダ５３の上端に設けられた係合片５３ａに係合されたノズルホルダ５３が昇降されるようになっている。

本実施の形態においては、ロータリヘッド５０は、円周上に４本の吸着ノズル５４（ノズルホルダ５３）を保持した第１のロータリヘッド５０Ａと、円周上に１２本の吸着ノズル５４を保持した第２のロータリヘッド５０Ｂとの少なくとも２種類からなる。２種類のロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂは、吸着ノズル５４の本数を除いて、同じ構成であり、吸着ノズル５４のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）も共に同じ寸法（Ｄ１）になっている。このように構成することにより、各駆動装置が複数種類のロータリヘッド５０で共用されるとともに、各ロータリヘッド５０が容易に交換可能となっている。

第１のロータリヘッド５０Ａは、所定のサイズより大きな部品ＰＡを吸着するのに適したものであり、第２のロータリヘッド５０Ｂは、所定のサイズより小さな部品ＰＢを吸着するのに適したものであり、吸着ノズル５４で吸着する部品の種類（サイズ、形状等）に応じて適宜交換される。なお、第１のロータリヘッド５０Ａの４本の吸着ノズル５４によって吸着できる部品ＰＡのサイズの上限は、θ軸モータ６５によって４本の吸着ノズル５４がθ軸回りに一斉に回転される際に、４本の吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡ相互が干渉しないだけの十分な間隔があることが１つの目安となる。

基台１１上には、図１に示すように、吸着ノズル５４によって吸着された部品ＰＡ、ＰＢを下方より撮像するＣＣＤカメラからなる部品カメラ８５が設置されている。部品カメラ８５は、第２のロータリヘッド５０Ｂに保持された１２本の吸着ノズル５４によって吸着した所定のサイズより小さなすべての部品ＰＢを一度に撮像できる視野（画像処理エリア）ＩＡ（図１０（Ｂ）参照）を有している。

また、基台１１上には、図６に示すように、駆動ユニット５１から取り外したロータリヘッド５０を載置するヘッド載置台８７が設けられ、ヘッド載置台８７は複数種類のロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂを載置できるように複数設けられている。なお、駆動ユニット５１に取付けられたロータリヘッド５０の種類を識別するために、ロータリヘッド５０の上面に、基板カメラ５２によって撮像される識別コードを設けてもよい。あるいは、駆動ユニット５１に対してロータリヘッド５０が交換された際に、作業者によってロータリヘッド５０の種類を指定するようにしてもよい。また、ノズル数を８本、あるいは１０本と異ならせて、構成は同じロータリヘッド５０をヘッド載置台８７に載置してもよい。

図７は、部品実装装置１０を制御する制御装置９０を示し、制御装置９０は、ＣＰＵ９１と、ＲＯＭ９２およびＲＡＭ９３からなる記憶装置と、それらを接続するバス９４を備えている。バス９４には、入出力インタフェース９５が接続され、入出力インタフェース９５に、キーボードおよびマウス等を備えた入力装置９６と、表示器等を備えた出力装置９７が接続されている。

入出力インタフェース９５には、部品供給装置２０、基板搬送装置３０および部品移載装置４０を制御する実装制御ユニット９８が接続されているとともに、基板カメラ５２および部品カメラ８５によって撮像された画像データを画像処理する画像処理ユニット９９等が接続されている。なお、制御装置９０の記憶装置（９２、９３）には、部品ＰＡ、ＰＢを回路基板Ｂに実装する実装プログラムが格納されているが、かかる実装プログラムは、駆動ユニット５１に取付けられるロータリヘッド５０の種類に応じて少なくとも２種類用意されている。また、記憶装置（９３）には、各カメラ５２、８５によって認識した位置ずれ量および角度ずれ量や、部品データ等が格納されている。

次に、駆動ユニット５１に対してロータリヘッド５０を交換（着脱）する手順について説明する。なお、以下においては、駆動ユニット５１に１２本の吸着ノズル５４を保持した第２のロータリヘッド５０Ｂが取付けられている状態より、制御装置９０からの交換指令に基づいて、４本の吸着ノズル５４を保持した第１のロータリヘッド５０Ａに交換する例について説明する。

制御装置９０からの交換指令に基づいて、まず、移動台４４が移動され、駆動ユニット５１に装着した第２のロータリヘッド５０Ｂが、空のヘッド載置台８７の上方位置に位置決めされる。しかる後、駆動ユニット５１が下降され、第２のロータリヘッド５０Ｂが、空きのヘッド載置台８７上に載置される。その状態で、駆動ユニット５１に対する第２のロータリヘッド５０Ｂの結合が解除され、第２のロータリヘッド５０Ｂを残して駆動ユニット５１が上昇される。

しかる後、移動台４４が移動され、駆動ユニット５１のＲ軸５７が第１のロータリヘッド５０Ａを載置するヘッド載置台８７の上方位置に位置決めされる。その状態で、駆動ユニット５１が下降され、Ｒ軸５７が第１のロータリヘッド５０Ａの円筒ギヤ７２内に挿入され、θ軸駆動用ギヤ６４の環状突起６４ａが円筒ギヤ７２の環状突起７２ａに係合されるとともに、Ｒ軸５７側の各保持爪７０がロータリヘッド５０Ａ側の各長孔７５に挿通される。その状態で、Ｒ軸５７がＲ軸モータ６０により回転され、各保持爪７０が長孔７５内の係合ピン７６に係合される。しかる後、各保持爪７０が図略のエアシリンダにより上方に移動されることにより、第１のロータリヘッド５０Ａが駆動ユニット５１のＲ軸５７に一体的に結合される。

次に、ロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂに保持された複数の吸着ノズル５４に部品ＰＡ、ＰＢを順次吸着し、それら部品ＰＡ、ＰＢを画像処理した後、回路基板Ｂに順次実装する制御装置９０が実行する実装プログラムを、図８のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップ１００において、駆動ユニット５１に取付けられるロータリヘッドが、吸着ノズル５４を４本備えた第１のロータリヘッド５０Ａであるか、吸着ノズル５４を１２本備えた第２のロータリヘッド５０Ｂであるかが判別される。かかる判別のために、ロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂの上面に、基板カメラ５２によって撮像される識別コードを設けてもよく、あるいは、作業者によってロータリヘッドの種類を制御装置９０に入力するようにしてもよい。

ステップ１００において、第１のロータリヘッド５０Ａと判別された場合には、制御装置９０のＲＯＭ９２より第１のロータリヘッド５０Ａ用の実装プログラムが読み出され、ステップ２００以降の各ステップを実行する。一方、第２のロータリヘッド５０Ｂと判別された場合には、制御装置９０のＲＯＭ９２より第２のロータリヘッド５０Ｂ用の実装プログラムが読み出され、ステップ３００以降の各ステップを実行する。

始めに、第２のロータリヘッド５０Ｂ（吸着ノズル５４が１２本）と判別された場合のステップについて説明する。まず、ステップ３００において、１２本の吸着ノズル５４に部品を順次吸着する部品吸着動作が実行される。すなわち、移動台４４とともに、駆動ユニット５１に取付けられた第２のロータリヘッド５０ＢがＸ軸およびＹ軸方向に移動され、部品装着位置Ｐ１に割り出された先頭のノズルホルダ５３（吸着ノズル５４）が、部品ＰＢを収容したテープフィーダ２１の部品供給位置２１ａに位置決めされる。続いて、部品装着位置Ｐ１に割り出されたノズルホルダ５３がＺ軸スライド８３によって下降され、吸着ノズル５４によって部品ＰＢが吸着される。その後、Ｚ軸スライド８３が上昇される。

次いで、第２のロータリヘッド５０Ｂが正転方向に単位角度（３０度）回転され、次の吸着ノズル５４が部品装着位置Ｐ１に割り出される。そして、ロータリヘッド５０Ａの単位角度回転とＺ軸スライド８３によるノズルホルダ５３の昇降とが交互に繰り返されることにより、各吸着ノズル５４に部品ＰＢが吸着される。

このようにして、最後の吸着ノズル５４に部品ＰＢが吸着され、すべての吸着ノズル５４に部品ＰＢが吸着されると、ロータリヘッド５０Ｂがさらに正転方向に単位角度（３０度）回転され、先頭のノズルホルダ５３が部品装着位置Ｐ１に割り出される。

次いで、ステップ３０２において、すべての吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＢの画像処理が実行される。すなわち、移動台４４がＸ軸およびＹ軸方向に移動され、ロータリヘッド５０Ｂの回転中心が部品カメラ８５の光軸に一致する位置に位置決めされる。そして、部品カメラ８５により、吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＢを下方より一度に撮像し、撮像された画像データは制御装置９０の画像処理ユニット９９によって画像処理される。これにより、吸着ノズル５４の中心に対する各部品ＰＢの位置ずれおよび角度ずれが取得され、これら位置ずれおよび角度ずれが制御装置９０のＲＡＭ９３に記憶される。

しかる後、ステップ３０４において、吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＢの回路基板Ｂへの実装動作が実行される。すなわち、移動台４４がＸ軸およびＹ軸方向に移動され、ロータリヘッド５０Ａの先頭の吸着ノズル５４が回路基板Ｂ上の所定位置に位置決めされる。この際、前述の画像処理によって求められた位置ずれのデータに基づいて、移動台４４の移動量が補正されるとともに、角度ずれのデータに基づいて、吸着ノズル５４がθ軸モータ６５によりθ軸回りに回転され、角度ずれが補正される。これにより、吸着ノズル５４による部品ＰＢの吸着位置のばらつきに拘らず、部品ＰＢを回路基板Ｂ上の所定位置に正確に位置決めすることができるようになる。

続いて、部品装着位置Ｐ１に割り出された先頭のノズルホルダ５３がＺ軸スライド８３によって下降され、吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＢが回路基板Ｂ上の所定位置に実装される。その後、Ｚ軸スライド８３が上昇される。この際、位置ずれおよび角度ずれに基づいて、移動台４４の移動量および吸着ノズル５４の角度位置が補正されているため、吸着ノズル５４による部品の吸着位置のばらつきに拘らず、部品を回路基板Ｂ上に正確に実装することができる。

以下、ロータリヘッド５０Ｂの単位角度回転と、Ｚ軸スライドによるノズルホルダ５３の昇降を交互に繰り返すことにより、１２本の吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＢが回路基板Ｂの所定位置にそれぞれ実装される。

なお、上記したステップ３００〜ステップ３０４の手順は、従来の手順と何ら変わらないものである。

次に、第１のロータリヘッド５０Ａ（吸着ノズル５４が４本）と判別された場合の手順について説明する。まず、ステップ２００において、４本の吸着ノズル５４に部品ＰＡを順次吸着する部品吸着動作が実行される。すなわち、第２のロータリヘッド５０Ｂで述べたと同様に、移動台４４とともに、駆動ユニット５１に装着された第１のロータリヘッド５０ＡがＸ軸およびＹ軸方向に移動され、部品装着位置Ｐ１に割り出された先頭のノズルホルダ５３（吸着ノズル５４）が、部品ＰＡを収容したテープフィーダ２１の部品供給位置２１ａに位置決めされる。続いて、部品装着位置Ｐ１に割り出されたノズルホルダ５３がＺ軸スライド８３によって下降され、吸着ノズル５４によって部品ＰＡが吸着される。その後、Ｚ軸スライド８３が上昇される。

次いで、第１のロータリヘッド５０Ａが正転方向（図９の時計回り）に単位角度（９０度）回転され、次の吸着ノズル５４が部品装着位置Ｐ１に割り出される。そして、ロータリヘッド５０Ａの単位角度回転とＺ軸スライド８３によるノズルホルダ５３の昇降とが交互に繰り返されることにより、各吸着ノズル５４に部品ＰＡがそれぞれ吸着される。

このようにして、最後の吸着ノズル５４に部品ＰＡが吸着され、すべての吸着ノズル５４に部品が吸着されると、次いで、ステップ２０２において、ロータリヘッド５０Ａが正転方向に４５度（単位角度の１／２）回転され、先頭のノズルホルダ５３が部品装着位置Ｐ１に対して４５度異なる角度位置に割り出される（図９の２点鎖線参照）。同時に、θ軸モータ６５によってθ軸駆動用ギヤ６４が所定角度だけ回転され、円筒ギヤ７２を介して各ノズルギヤ７３とともに各吸着ノズル５４がθ軸回りにそれぞれ４５度ずつ回転される（（図９の実線の状態）。

次いで、ステップ２０４において、すべての吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡの画像処理が実行される。すなわち、移動台４４がＸ軸およびＹ軸方向に移動され、ロータリヘッド５０Ａの回転中心が部品カメラ８５の光軸に一致する位置に位置決めされる。そして、部品カメラ８５により、吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＡが下方より一度に撮像され、前述したと同様の画像処理により、吸着ノズル５４の中心に対する各部品ＰＡの位置ずれおよび角度ずれが取得される。

この際、上記したように、ロータリヘッド５０Ａの４５度回転および吸着ノズル５４の４５度回転により、図９に示すように、吸着ノズル５４に吸着された各部品ＰＡの各辺が、部品カメラ８５の矩形状の視野ＩＡに対して互いに平行となる角度に変更制御されている。これにより、吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡが所定のサイズより大きく、従来の画像処理では、図１０（Ａ）に示すように、部品カメラの視野ＩＡからはみ出す大型の部品ＰＡであっても、吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＡを、定められた視野ＩＡ内に収めることが可能となり、カメラの視野を拡大することを不要にできる。

画像処理が完了すると、ステップ２０６において、ロータリヘッド５０Ａが正転方向にさらに４５度回転されるとともに、吸着ノズル５４が４５度回転され、先頭のノズルホルダ５３が部品装着位置Ｐ１に位置決めされる。

しかる後、ステップ２０８において、吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡの回路基板Ｂへの実装動作が実行される。すなわち、第２のロータリヘッド５０Ｂで述べたと同様に、移動台４４がＸ軸およびＹ軸方向に移動され、第１のロータリヘッド５０Ａの先頭の吸着ノズル５４が回路基板Ｂ上の所定位置に位置決めされる。この際、前述の画像処理によって求められた位置ずれおよび角度ずれに基づいて、補正処理が行われることは前述したとおりである。

続いて、部品装着位置Ｐ１に割出された先頭のノズルホルダ５３がＺ軸スライド８３によって下降され、吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡが回路基板Ｂ上の所定位置に実装される。その後、Ｚ軸スライド８３が上昇される。

以下、ロータリヘッド５０Ａの単位角度回転と、Ｚ軸スライド８３によるノズルホルダ５３の昇降が交互に繰り返されることにより、すべての吸着ノズル５４に吸着された部品ＰＡを回路基板Ｂの所定位置にそれぞれ実装される。

上記したステップ１００により、駆動ユニット５１に異なる種類のロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂが取付けられたとき、部品ＰＡ、ＰＢを回路基板Ｂに実装する実装プログラムを切替える切替制御部を構成する。

上記した実施の形態によれば、４本の吸着ノズル５４を保持した第１のロータリヘッド５０Ａが、駆動ユニット５１に取付けられた場合には、吸着ノズル５４が部品装着位置Ｐ１に対して４５度異なる角度位置となるようにロータリヘッド５０Ａが回転され、かつ各吸着ノズル５４が４５度回転されて、吸着ノズル５４に吸着された各部品ＰＡが、部品カメラ８５の視野ＩＡの各辺と平行となる角度に変更制御されるので、各吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＡを、定められた視野ＩＡ内に収めることができ、部品カメラ８５の視野を大きくしなくても、各吸着ノズル５４に吸着されたすべての部品ＰＡを一視野内で一度に撮像できるようになる。

また、上記した実施の形態によれば、制御装置９０には、部品実装時に、ロータリヘッド５０の種類に応じて、ロータリヘッド５０の回転角度と吸着ノズル５４に吸着された部品の回転角度を制御する少なくとも２種類の実装プログラムが記憶され、駆動ユニット５１に異なる種類のロータリヘッド５０が取付けられたとき、実装プログラムを切替える切替制御部（ステップ１００）が設けられているので、切替制御部による実装プログラムの切替えによって、ロータリヘッド５０の種類に応じたシーケンス動作を確実に実行することができる。

また、上記した実施の形態によれば、駆動ユニット５１には、ロータリヘッド５０をその中心軸線回りに回転するＲ軸駆動装置５８と、吸着ノズル５４をθ軸回りに回転するθ軸駆動装置６３と、吸着ノズル５４をＺ軸方向に昇降するＺ軸駆動装置８０が設けられているので、複数種類のロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂを着脱する共通の駆動ユニット５１側に、駆動装置を設けるだけでよく、ロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂの小型、軽量化を達成できるとともに、ロータリヘッド５０Ａ、５０Ｂの交換作業も容易となる。

さらに、上記した実施の形態によれば、θ軸駆動装置６３によって回転される円筒ギヤ７２が、ロータリヘッド５０の軸線回りに回転可能に支持され、円筒ギヤ７２がロータリヘッド５０の軸線回りに回転することに伴って、各吸着ノズル５４がθ軸回りに回転されるので、各吸着ノズル５４をθ軸回りに回転させる駆動装置６３を各吸着ノズル５４で共用することができる。

上記した実施の形態においては、吸着ノズル５４の本数が、４本のロータリヘッド５０Ａと、１２本のロータリヘッド５０Ｂとを着脱できるようにした例について述べたが、本発明は、少なくとも４本の吸着ノズル５４を備えたロータリヘッドと、４本よりも多い（例えば、８本、１０本）吸着ノズル５４を備えたロータリヘッドとを着脱交換できるようにした部品実装装置に適用できるものである。

また、上記した実施の形態においては、移動台４４を、ＸＹロボットによりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる例について述べたが、本発明は、移動台４４をＸＹロボットによって移動するものに限定されるものではなく、例えば、スカラロボット等の多関節ロボットによってＸＹ平面内で移動させるものであってもよい。

さらに、上記した実施の形態においては、駆動ユニット５１にロータリヘッド５０を着脱するために、駆動ユニット５１を移動台４４に上下移動可能に支持した例について述べたが、駆動ユニット５１を上下移動させる代わりに、ロータリヘッド５０を載置するヘッド載置台８７側を上下移動させることもできる。

なお、上記した実施の形態で述べた駆動ユニット５１に対してロータリヘッド５０（５０Ａ、５０Ｂ）を着脱可能に結合する構成は、本発明の実施に好適な一例を示したものにすぎず、実施の形態で述べた構成に限定されるものでない。

斯様に、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る部品実装装置は、円周上に複数の吸着ノズルを備えたロータリヘッドが交換可能な部品実装機に用いるのに適している。

１０…部品実装装置、１１…基台、４４…移動台、５０、５０Ａ、５０Ｂ…ロータリヘッド、５１…駆動ユニット、５３…ノズルホルダ、５４…吸着ノズル、５８…Ｒ軸駆動装置、６３…θ軸駆動装置、８０…Ｚ軸駆動装置、８５…部品カメラ、９０…制御装置、９２、９３…記憶装置、ＰＡ、ＰＢ…部品、Ｂ…回路基板、ステップ１００…切替制御部。

Claims

基台に対しＸＹ平面内で移動可能な移動台と、
該移動台に支持される駆動ユニットに着脱可能に取付けられ、円周上に複数の吸着ノズルを保持し、軸線回りに回転可能なロータリヘッドと、
該ロータリヘッドの複数の吸着ノズルに吸着されたすべての部品を一視野内で一度に撮像可能な部品カメラとを備えた部品装着装置であって、
前記ロータリヘッドは、前記円周上に４本の吸着ノズルがそれぞれ回転可能に保持された第１のロータリヘッドと、４本よりも多い吸着ノズルが前記第１のロータリヘッドの前記吸着ノズルと同一のピッチ円直径上にそれぞれ回転可能に保持された第２のロータリヘッドの少なくとも２種類からなり、
前記駆動ユニットに前記第１のロータリヘッドが取付けられ、前記吸着ノズルに保持された部品を前記部品カメラによって撮像する場合に、前記第１のロータリヘッドの角度位置と、前記吸着ノズルに吸着された部品の角度位置とを、それぞれ４５度ずつ変更制御する制御装置を有する、
ことを特徴とする部品実装装置。
前記吸着ノズルに所定のサイズより大きな部品を吸着する場合には、前記第１のロータリヘッドが前記駆動ユニットに取付けられ、前記吸着ノズルに前記所定のサイズより小さな部品を吸着する場合には、前記第２のロータリヘッドが前記駆動ユニットに取付けられ、前記部品カメラは、前記第２のロータリヘッドの前記吸着ノズルに吸着されたすべての部品を撮像するに必要な大きさの視野を有する請求項１に記載の部品実装装置。
前記制御装置には、前記ロータリヘッドの種類に応じて、前記ロータリヘッドの回転角度と前記吸着ノズルに吸着された部品の回転角度を制御する少なくとも２種類の実装プログラムが記憶され、前記駆動ユニットに異なる種類の前記ロータリヘッドが取付けられたとき、前記実装プログラムを切替える切替制御部が設けられた請求項１または請求項２に記載の部品実装装置。
前記駆動ユニットには、前記ロータリヘッドを前記軸線回りに回転するＲ軸駆動装置と、前記吸着ノズルをθ軸回りに回転するθ軸駆動装置と、前記吸着ノズルをＺ軸方向に昇降するＺ軸駆動装置が設けられた請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装装置。
前記θ軸駆動装置によって回転される円筒ギヤが、前記ロータリヘッドの前記軸線回りに回転可能に支持され、前記円筒ギヤが前記軸線回りに回転することに伴って、前記各吸着ノズルが前記θ軸回りに回転される請求項４に記載の部品実装装置。