JP4734140B2

JP4734140B2 - 電子部品装着装置

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Publication number: JP4734140B2
Application number: JP2006051556A
Authority: JP
Inventors: 順浅井; 郁夫竹村
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007234700A

Description

本発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルに吸着保持された電子部品の厚さをラインセンサで検出して、プリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

この種電子部品装着装置は、特許文献１などで広く知られており、吸着ノズルに吸着保持された電子部品の厚さを装着前にラインセンサ等の検出装置で検出し、プリント基板への装着の際に、厚さに応じて吸着ノズルの押込み量を決定している。
特開２００１−１５６４９８号公報

しかし、複数の吸着ノズルを備えたノズル支持体の中央部に設けられて該ノズル支持体と共に回転可能な発光ユニットと、移動しない受光ユニットとを備え、両ユニットの間に前記ノズル支持体を回転させて所定の吸着ノズルに吸着保持された電子部品を位置させて当該電子部品の厚さを検出するラインセンサユニットを構成した場合には、前記発光ユニットの取付け誤差などにより、光学的なひずみを生じてしまい、前記発光ユニットをモータによりノズル支持体と共に回転させる構造であるので、その回転角度位置によって検出精度が異なることとなる。

そこで本発明は、複数の吸着ノズルを備えたノズル支持体の回転角度位置によっても検出精度の高い電子部品の厚さ検出ができる電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットから電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを複数本周縁部に所定角度毎に備えて回転可能なノズル支持体とを備えた電子部品装着装置において、前記ノズル支持体の中央部に設けられて該ノズル支持体と共に回転可能な発光ユニットと移動しない受光ユニットとを備え、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間に前記ノズル支持体を回転させて所定の前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を位置させて当該電子部品の下端位置を検出するラインセンサユニットと、前記ノズル支持体の前記所定角度の回転毎に光学的なひずみを補正する補正式を格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された対応する前記補正式に基づいて前記受光ユニットの測定値を補正する検出コントローラとを設けたことを特徴とする。

第２の発明は、部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットから電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを複数本周縁部に所定角度毎に備えて回転可能なノズル支持体とを備えた電子部品装着装置において、前記ノズル支持体の中央部に発光体からの光を反射する円錐形状の反射体を該ノズル支持体と共に回転可能に設けた発光ユニットと移動しない受光ユニットとを備え、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間に前記ノズル支持体を回転させて所定の前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を位置させて当該電子部品の下端位置を検出するラインセンサユニットと、前記ノズル支持体の前記所定角度の回転毎に光学的なひずみを補正する補正式を格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された対応する前記補正式に基づいて前記受光ユニットの測定値を補正する検出コントローラとを設けたことを特徴とする。

本発明は、複数の吸着ノズルを備えたノズル支持体のそれぞれの取付角度である回転角度位置によっても検出精度の高い電子部品の厚さ検出ができる電子部品装着装置を提供することができる。

以下、本発明による電子部品装着装置の一実施形態を添付の図面に基づいて説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図、図２は電子部品装着装置１の下部本体の正面図、図３は電子部品装着装置１の右側面図で、該装置１の基台２上のフィーダベース３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ上には種々の電子部品を夫々その部品取出し位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が不動の状態で着脱可能に複数並設固定されている。対向するユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に順次搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８は装着装置１の左右部にそれぞれに設けられるＸ方向に長い前後一対のビームであり、各リニアモータ９の駆動により左右一対のガイド１０に沿って前記各ビーム８に固定されたスライダ１１が摺動して位置決め部５上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し位置（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。前記リニアモータ９は、基台２に固定された上下一対の固定子９Ａと、前記ビーム８の両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ｂとから構成される。

各ビーム８にはその長手方向、即ちＸ方向にリニアモータ１４によりガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７が夫々設けられている。図３に示すように、前記リニアモータ１４は、ビーム８に固定された前後一対の固定子１４Ａと、前記装着ヘッド体７に設けられ各固定子１４Ａの間に位置した可動子１４Ｂとから構成される。

各装着ヘッド体７は下部に設けられ１２本の各バネ１２により下方へ付勢されている吸着ノズル１５を有する装着ヘッド１６を備えている。そして、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６には、基板認識カメラ１９が設けられ、位置決め部５に位置するプリント基板Ｐに付された位置決めマーク（図示せず）を撮像する。

以下、装着ヘッド１６の昇降装置及び装着ヘッド１６について、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。２０はガイド１３に沿って移動する装着ヘッド体７の基盤、２１はこの基盤２０に固定されたビーム側ベースである。また、２２は装着ヘッド１６の上部及び下部に固定された装着ヘッド側ベースであり、この装着ヘッド側ベース２２とビーム側ベース２１との間にヘッド昇降装置２３が設けられている。

ヘッド昇降装置２３は、装着ヘッド１６の昇降時に装着ヘッド１６を案内するガイド２４と、ビーム側ベース２１に取り付けられたボールネジ２５、ボールネジ２５を回転駆動し装着ヘッド１６を昇降させるヘッド昇降モータ２６、ボールネジ２５と螺合した昇降ナット２７、ヘッド昇降モータ２６が取り付られると共にボールネジ２５の上部を回転自在に支持する支持体２８などから構成され、昇降ナット２７はヘッド側ベースに２２に固定されている。このため、ヘッド昇降モータ２６の回転によるボールネジ２５の回転により、昇降ナット２７は昇降し、この結果、装着ヘッド１６が昇降する。

また、３０はスリップリングであり、スリップリング３０は装着装置本体と装着ヘッド１６との間の通信及び後述するノズル支持部の回転モータへの電力供給のために設けられている。また、３１は装着ヘッド１６下部に設けられそれぞれ所定間隔を存して、即ち所定角度毎に円周上に１２本配設された各吸着ノズル１５を上下動可能に支持するノズル支持体、３２は同じく装着ヘッド１６下部の外筒体、３３は外筒体３２とノズル支持体３１との間に設けられた吸着ノズル１５のθ回転用の例えばパルスモータであるノズル回転モータである。このノズル回転モータ３３のロータ３４はノズル支持体３１の外周面に設けられ、外筒体３２に設けられたステータ３５の内側でノズル支持体３１と共にθ方向に回転可能に設けられる。

３７はヘッド支持体３１の中心から下方に突出して設けられた部品有無検出及び吸着姿勢（吸着状態）検出の検出手段及び電子部品Ｄの厚さの検出手段としてのラインセンサユニットで、各装着ヘッド１６の略中央部に設けられた支持体３８下端に設けられ円筒状の発光ユニット取付体４１内上部にＬＥＤ等の発光素子４２を配設すると共にその下方にレンズ４３及びそのレンズ４３の下方に円錐状の反射面４４ａを有する反射体４４を配設して構成された発光ユニット４５と、前記外筒体３２底面に固定されて前記反射体４４を介する前記発光素子４２からの光を受光する複数の受光素子であるＣＣＤ素子を備えた受光ユニット４６とから構成される。

例えば、装着ヘッド１６に設けられ部品の吸着を行うと選択された吸着ノズル１５による電子部品Ｄの吸着動作が終了し、ノズル支持体３１が回転する度に、電子部品Ｄの下端面の高さ位置を各ＣＣＤ素子の受光状態より遮光から受光に変わる境界位置として検出することにより部品が図５に示すように正常に吸着されている場合と、吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっている場合や斜めに吸着されている場合とが区別して検出される。即ち、吸着ノズル１５が下降して部品供給ユニット３から電子部品Ｄを吸着取出し、上昇した後にノズル回転モータ３３の駆動によりノズル支持体３１を回転させ、電子部品Ｄを吸着保持している吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に吸着ノズル１５が吸着している電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置するので、複数位置で電子部品Ｄの下端面の高さ位置を検出することにより、部品の有無検出、吸着姿勢の検出、吸着ノズル１５に吸着保持された部品の厚さの検出等が可能となる。尚、ノズル支持体３１が回転しながら移動するときに検出する構成にしたが、電子部品Dが前記反射体４４と受光ユニット４６との間に位置したときに前記回転を停止させて検出するようにしてもよい。

そして、吸着ノズル１５が電子部品Ｄを吸着していない場合には、発光素子４２からの光のうち遮光されるべき光（吸着されている電子部品により）が受光ユニット４６に受光されることとなるので電子部品Ｄの「無し」を検出し、各ノズル軸６４の側方に設けられた後述する真空バルブ入切用作動体であるソレノイドバルブ８２の動作により吸着ノズル１５に真空源４７に連通する流路を遮断し、真空源４７からの真空通路を断って真空吸着動作を停止してリークを防止し、また吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっているとか斜めに吸着されていると検出した場合には、装着ヘッド１６及び吸着ノズル１５を回収箱７９上方に移動させて電子部品Ｄを落下させる。

５０は装着ヘッド１６に設けられたノズル昇降装置であり、以下、このノズル昇降装置について説明する。５１はヘッド側ベース２２に取り付けられたノズル昇降用のノズル昇降モータ、５２はノズル昇降モータ５１の回転軸５１１が連結部材５９により連結されノズル昇降モータ５１により回転駆動されるボールネジ、５３はこのボールネジ５２に螺合してボールネジ５２の回転により昇降する昇降体、５５はヘッド側ベース２２に取り付けられ昇降体５３の昇降を案内するガイド、５６は昇降体５３の下端に回転自在に取り付けられたローラである。

更に５７は装着ヘッド１６の中心軸６０が中心を貫通した第１筒体であり、この第１筒体５７に形成された環状の鍔部５８はローラ５６の上に位置し、第１筒体５７はローラ５６に支持されている。ここで、第１筒体５７は例えばボールスプラインから構成され、鍔部５８の上面にその下端が当接したバネ６１により下方に付勢される共に後述するプーリのθ回転と共にθ回転し、且つ昇降体５３の昇降に伴うローラ５６の昇降に伴い昇降する。６２は第１筒体５７の下部に固定され第１筒体５７と共にθ回転するノズル支持部材であり、このノズル支持部材６２の下端には円周方向に水平に伸びた昇降支持片６３が形成されている。そして、この昇降支持片６３は第１筒体５７の昇降に伴い昇降し、昇降支持片６３の下降により複数の吸着ノズルのうち所定の吸着ノズル１５が下降する。

即ち、それぞれの吸着ノズル１５から上方に延びた各ノズル軸６４の上端にはローラ６５が回転自在に取り付けられ、後述するノズル選択装置により選択された１本の吸着ノズル１５のノズル軸６４上端のローラ６５が昇降支持片６３の上面に乗っている状態で、第１筒体５７の下降に伴うノズル支持部材６２及び昇降支持片６３の下降により昇降する。即ち、昇降支持片６３及びローラ６５が例えば昇降支持片６３Ａ及びローラ６５Ａにて示した位置まで下降した場合には、この下降に伴い、所定のノズル１５が下降する。更に、ノズル昇降モータ５１の回転量を制御して、昇降体５３下降時の停止高さを調整することにより、前記吸着ノズル１５を所定ストローク降下させることとなる。

また、６６はノズル支持部材６２の下に設けられたθ回転可能な第３筒体であり、この第３筒体６６の上部には下降前のノズル支持部材６２の昇降支持片６３と同じ高さ位置にほぼ円盤状の固定支持片６７が形成されている。固定支持片６７には、図７に示したように昇降支持片６３に対応して切欠き６８が形成され、上記下降するノズル１５を除いたノズル１５のノズル軸６４上端の各ローラ６５が固定支持片６７により支持されている。即ち、固定支持片６７には、円周方向にノズル１５の数分、等分した角度の箇所、本実施形態の場合は１２等分した角度であるほぼ３０°の位置に切欠き６８が形成され、この切欠き６８の箇所にノズル支持部材６２の昇降支持片６３が位置している。

７０は装着ヘッド１６に設けられたノズル選択装置であり、７１は下降ノズル選択用のノズル選択モータ、７２はノズル選択モータ７１の回転軸７３に固定された第１のプーリ、７４は中心軸６０に回動可能に支持された第２のプーリ、７５は第１のプーリ７２と第２のプーリ７４とに渡されたベルト、７６は中心軸６０の外側に位置し第２のプーリ７４の中心から下方に延びた筒状の回転体であり、バネ６１は第２のプーリ７４と第１筒体５７の鍔部５８との間に設けられている。

また、回転体７６下部の外周面外側には第１筒体５７が位置し、第１筒体５７のボールスプラインとしての作用により、第１筒体５７は第２のプーリ７４の回転に伴う回転体７６の回転と共に回転し、且つ昇降体５３が昇降したときにはその昇降に伴い回転体７６に沿い下降する。

即ち、電子部品Dの吸着及び装着に伴うノズル選択時には、ノズル選択モータ７１が回転すると、第１のプーリ７２ベルト７５及び第２のプーリ７４及び回転体７６を介して第１筒体５７が回転し、更に第１筒体５７と連結されたノズル支持部材６２が第３筒体６６と共に回転し、ノズル支持部材６２の昇降支持片６３が選択されたノズル１５から伸びたノズル軸６４の下に位置する。このような状態で、ノズル昇降モータ５１が回転し、吸着及び装着する電子部品の厚さに応じて昇降体５３が下降すると、それに伴い第１筒体５７及びノズル支持部材６２が下降し、昇降支持片６３の下降により選択されたノズル１５のみが電子部品の厚さに応じて所定ストローク下降する。

８０はエアー切替バルブで、各ノズル１５より周方向外側の位置に各ノズル１５に対応して等角度間隔に設けられ、個別にエアーの吸引と吹き出しとの切替が可能である。このエアー切替バルブ８０は上部に設けられたケース８１と、このケース８１内に上部が位置し、通電がＣＰＵ９０からの信号により制御されるソレノイドバルブ８２とから構成されている。ソレノイドバルブ８２はケース８１の内面に設けられた環状の電磁石８３と、この電磁石８３への通電、非通電によりケース８１内を昇降し、上部には電磁石８３に対応して円柱状の永久磁石８４が設けられた通路切替体８５などから構成されている。この通路切替体８５とケース８１下部の筒部８１Ａとの間には、上から下に順番にエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７、真空引き用通路８８とが形成されている。また、ノズル軸６４にはノズル１５の内部通路及びノズル連通通路８７と連通するノズル軸通路１００が形成され、通路切替体８５の昇降により、ノズル連通通路８７を介してノズル通路１００と真空引き用通路８８或いはエアーブロー用通路８６との間の連通が切り替る。

即ち、ソレノイドバルブ８２の電磁石８３への通電により通路切替体８５が上昇しているときには、真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが連通し、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが遮断され、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７及び真空引き用通路８８を介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。また、電磁石８３が非通電になり、通路切替体８５が下降しているときには、真空源４７に連通した真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが遮断され、ノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが連通し、吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に吸着ノズル１５の内部通路にエアー供給源４８からの空気がエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７及びノズル軸通路１００を介して吹き込まれる。

このように、各吸着ノズル１５に対応してそれぞれ設けられたエアー切替バルブ８０（ソレノイドバルブ８２の電磁石８３）への通電、非通電により、吸着ノズル１５と真空源４７或いはエアー供給源４８との連通を切り替えることができ、選択された吸着ノズル１５に対応したエアー切替バルブ８０を個別に切り替えることができる。

４９Ａは一端がエアー切替バルブ８０に連通する切替バルブで、他端が前記真空源４７に連通して吸着ノズル１５が吸引するかエアー供給源４８に連通して吸着ノズル１５が吹き出しするかを切り替えるバルブである。４９Ｂは一端がエアー切替バルブ８０に連通すると共に他端がエアー供給源４８に連通する開閉バルブで、吸着ノズル１５により電子部品を装着する際に、エアー切替バルブ８０がエアー吸引からエアー吹き出しに切り替る前に開いてエアー供給源４８からのエアーを吹き出し状態として、吸着ノズル１５が電子部品を吸着して下降し始めたときにエアー切替バルブ８０がエアー吹き出しに切り替ったときにこの真空を破壊するためのバルブである。

８９は部品認識カメラで、前記各装着ヘッド１６に対応してそれぞれ１個ずつ計４個基体２の取付板９９に設けられ、電子部品が吸着ノズル１５に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために複数の前記吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品Ｄを一括して撮像するが、それぞれ同時に複数個の電子部品を撮像可能である。また、部品認識カメラ８９は撮像することにより、吸着ノズル１５に電子部品Ｄが吸着保持しているか否かも確認することができる。

次に図４の本電子部品装着装置１の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。９０は本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（装着制御部）で、該ＣＰＵ９０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）９２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）９３が接続されている。そして、ＣＰＵ９０は前記ＲＡＭ９２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ９３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ９０は、インターフェース９４及び駆動回路９５を介して前記リニアモータ９及び１４、ヘッド昇降モータ２６、ノズル回転モータ３３、ノズル昇降モータ５１、ノズル選択モータ７１、ソレノイドバルブ８２、各装着ヘッド１６毎に設けられる開閉バルブ４９Ｂ及び切替バルブ４９Ａなどの駆動を制御している。

前記ＲＡＭ９２には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（Ｚで示す）情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また前記ＲＡＭ９２には、部品配置データが記憶されており、これは前記各部品供給ユニット３の配置番号に対応して各電子部品の種類（部品ＩＤ）や該供給ユニット３の配置座標等が記憶されている。

９１はインターフェース９４を介して前記ＣＰＵ９０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ８９により撮像して取込まれた画像の認識処理及び基板認識カメラ１９により撮像して取込まれた画像の認識処理が部品認識処理装置９１により行われる。

尚、前記部品認識カメラ８９及び基板認識カメラ１９より撮像された画像は表示装置としてのモニタ９６に表示される。そして、前記モニタ９６には種々のタッチパネルスイッチ９７が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ９７を操作することにより、教示指定のための設定を含む種々の設定を行うことができる。

前記タッチパネルスイッチ９７はガラス基板の表面全体に透明導電膜がコーティングされ、四辺に電極が印刷されている。そのため、タッチパネルスイッチ９７の表面に極微小電流を流し、作業者がタッチすると四辺の電極に電流変化を起こし、電極と接続した回路基板によりタッチした座標値が計算される。従って、その座標値がある作業を行わせるスイッチ部として予め後述するＲＡＭ９２に記憶された座標値群の中の座標値と一致すれば、当該作業が行なわれることとなる。

なお、前記ラインセンサユニット３７の受光ユニット４６はインターフェ−ス１１０を介して検出コントローラ１１１のＣＰＵ１１２に接続され、ＣＰＵ１１２にはバスラインを介してＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１１３及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）１１４が接続されている。そして、ＣＰＵ１１２はインターフェ−ス１１５及びシリアル回線１１６を介して前記ＣＰＵ９０に接続されている。

ここで、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品Ｄの有無検出をしたり、吸着姿勢（吸着状態）を検出したり、吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品Ｄの厚さを検出するために、１２本の吸着ノズル１５のうちの任意の吸着ノズル１５の吸着保持された電子部品Ｄを発光ユニット４５と受光ユニット４６との間に位置させるべく、前記ラインセンサユニット３７を構成する発光ユニット４５をノズル回転モータ３３によりノズル支持体３１と共に回転させることとなるが、円錐状の反射体４４も回転するので、特に反射体４４の取付け誤差や反射体４４自体の作製誤差により光学的なひずみを生じてしまい、正しく前述せる検出ができないこととなる。

このため、１２本の吸着ノズル１５を選択するためのノズル回転モータ３３によるノズル支持体３１の回転角度毎に、即ち吸着ノズル１５の取付角度の位置毎に前記ひずみを補正するための１２の補正式を教示により求め、電子部品装着装置の運転時の際にラインセンサユニット３７による検出の際に、１２のうちの対応する補正式を使用することにより測定の精度の向上が図れることとなる。

このラインセンサユニット３７の補正教示動作について、以下説明する。先ず、モニタ９６上のタッチパネルスイッチ９７を操作して、教示をスタートさせるとＣＰＵ９０は教示したい１番目の前記吸着ノズル１５の下端を０．５００ｍｍ下降させた状態として、吸着ノズル１５の下端位置をラインセンサユニット３７により計測させ、その計測値を検出コントローラ１１１のＲＡＭ１１３及びＲＡＭ９２に格納させる。以下、同様に、ＣＰＵ９０はノズル昇降モータ７１を０．２５ｍｍ下降させては計測を繰り返して、例えば９回計測する。

このときの計測値は、図１０に示す値となる。そして、ＣＰＵ９０は、このサンプル数９個の計測値（サンプル値）より５次補正式Ｙ（吸着ノズル１５の各下端位置）＝ａ×Ｘ⁵＋ｂ×Ｘ⁴＋ｃ×Ｘ³＋ｄ×Ｘ²＋ｅ×Ｘ＋ｆのＸに各計測値を代入し、ａ〜ｆの値（図１１参照）を求めて、この５次補正式を求め、これをＲＡＭ９２に格納する。即ち、初めの吸着ノズル１５の下端位置である０．５００＝ａ×（１．５２７）⁵＋ｂ×（１．５２７）⁴＋ｃ×（１．５２７）³＋ｄ×（１．５２７）²＋ｅ×１．５２７＋ｆであり、以下同様に、吸着ノズル１５の各下端位置毎に計算し、ａ〜ｆの値（図１１参照）を求めて、この５次補正式（図１２参照）を求め、これをＲＡＭ９２に格納する。

そして、吸着ノズル１５を選択するためのノズル回転モータ３３によるノズル支持体３１の回転角度毎に、即ち吸着ノズル１５は１２本であり、３０度毎に配設されているために、３０度回転させては停止させ、発光ユニット４５と受光ユニット４６との間に該当吸着ノズル１５を位置させて、以上説明したような教示を１２回行なう。

以上のような構成により、以下電子部品装着装置１による電子部品Ｄの吸着及び装着の動作について詳細に説明する。先ず、プリント基板Ｐを上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬入し、位置決め機構により位置決め動作を開始する。

次に、ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９２に格納された装着データから吸着シーケンスデータを生成する。即ち、初めにＣＰＵ９０は、装着データからのデータの読み出し処理をし、吸着ノズル１５による吸着手順の決定処理をし、連鎖吸着（１つの装着ヘッド１６当り最高１２個吸着可能）の最終の電子部品Ｄを供給する部品供給ユニット３を判定し最終吸着位置の配置座標をＲＡＭ９２に格納し、連鎖吸着を完了した後の最初に装着すべき電子部品Ｄの装着座標位置（部品吸着ズレ補正前の装着データの位置）を判定し、その座標をＲＡＭ９２に格納する。

そして、電子部品Ｄの吸着動作を実行する。即ち、ＲＡＭ９２にプリント基板の装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び配置番号等が指定された装着データ等に従い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１５が装着すべき該電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。

このとき、ＣＰＵ９０によりリニアモータ９及び１４が制御されて、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６の吸着ノズル１５が装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３の先頭の電子部品上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動する。

そして、既に所定の各供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、ＣＰＵ９０からインターフェース９４及び駆動回路９５を介して出力される信号に基づいて、ヘッド昇降モータ２６が回転し、装着ヘッド１６がガイド２４に沿い所定の高さまで下降する。次に、初めに電子部品を吸着する吸着ノズル（以下、「１番吸着ノズル」という）１５が吸着位置、即ち、装着ヘッド１６の概略底面図である図８に示す吸着位置（この位置を０°とする）１０１からずれている場合には、ＣＰＵ９０はその吸着ノズル１５を吸着位置である図８に示す吸着位置１０１まで移動させるための信号を出力し、この信号により、ノズル回転モータ３３が回転する。ノズル回転モータ３３の駆動により装着ヘッド１６のノズル支持体３１が中心軸６０の回りをθ回転する。

そして、ローラ６５が昇降支持片６３に乗った時点で、ＣＰＵ９０はノズル支持体３１の回転角度と昇降支持片６３の側縁の角度（昇降支持片の中央から１５°ずれた位置）とに基づいてインターフェース９４及び駆動回路９５を介して信号をノズル昇降モータ５１へ出力し、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を下降させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３及び昇降支持片６３は下降し、１番吸着ノズル１５は所定の高さ、即ち予め設定されていた供給ユニット３から電子部品を吸着するのに適した高さに向かい下降する。即ち、ノズル支持体３１のθ回転及び昇降支持片６３の下降により、１番吸着ノズル１５は旋回すると共に下降し、ローラ６５が昇降支持片６３の中央に到達し、１番吸着ノズル１５は吸着位置１０１に到達すると共に、電子部品を吸着するのに適した高さまで下降する。

このように、１番吸着ノズル１５の吸着位置１０１への旋回中に１番吸着ノズル１５は下降を開始し、１番吸着ノズル１５の吸着位置１０１への旋回と下降とが平行して行われるので、電子部品Ｄの吸着動作に要する時間を短縮することができ、この結果、プリント基板への電子部品装着時間を短縮することが可能になる。この吸着ノズル１５の旋回及び下降は装着ヘッド１６のＸＹ方向の移動中に開始される。

なお、上述したようなノズル支持体３１のθ回転時に、更に早く１番吸着ノズル１５の下降を開始させることも可能であり、そのための制御について、説明する。即ち、ＣＰＵ９０がその吸着ノズル１５を吸着位置である図８に示す吸着位置１０１まで移動させるための信号を出力すると同時にノズル選択モータ７１はＣＰＵ９０からの信号に基づいて、１番吸着ノズル１５に対応した位置にくるように信号を出力する。このため、ノズル回転モータ３３の駆動により装着ヘッド１６のノズル支持体３１が中心軸６０の回りをθ回転すると共に、ノズル選択モータ７１の回転が第１のプーリ７２、ベルト７５、第２のプーリ７４及び第１筒体５７を介してノズル支持部材６２に伝わり、ノズル支持部材６２の回転により昇降支持片６３が回動し、昇降する１番吸着ノズル１５に対応した位置に到達する。

この時点では、１番吸着ノズル１５は吸着位置１０１に到達していないため、ノズル支持体３１が中心軸６０の回りのθ回転を継続する。また、ＣＰＵ９０は昇降支持片６３が回動し、１番吸着ノズル１５に対応した位置を維持するよう信号を出力し、ノズル支持部材６２の回転により昇降支持片６３がノズル支持体３１のθ回転と共に回動する。

また、昇降支持片６３が１番吸着ノズル１５に対応した位置に到達すると、ＣＰＵ９０はインターフェース９４及び駆動回路９５を介して信号をノズル昇降モータ５１へ出力し、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を下降させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３及び昇降支持片６３は下降し、１番吸着ノズル１５は所定の高さ、即ち、予め設定されていた供給ユニット３から電子部品を吸着するのに適した高さに向かい下降する。即ち、ノズル支持体３１のθ回転及び昇降支持片６３の下降により、１番吸着ノズル１５は旋回すると共に下降し、１番吸着ノズル１５は吸着位置１０１に到達すると共に、電子部品を吸着するのに適した高さまで下降する。

このように、１番吸着ノズル１５の吸着位置１０１への旋回中であり、一番吸着ノズル１５が吸着位置１０１から１５°以上ずれている時点から１番吸着ノズル１５は下降を開始し、１番吸着ノズル１５の吸着位置１０１への旋回と下降とが平行して行われるので、１番吸着ノズル１５の下降の開始時点を一層早め、電子部品Ｄの吸着動作に要する時間を一層短縮することができ、この結果、プリント基板への電子部品装着時間を一層短縮することが可能になる。

前述したように、１番吸着ノズル１５が吸着位置１０１に到達すると共に、電子部品を吸着するのに適した高さまで下降したとき、１番吸着ノズル１５に対応したソレノイドバルブ８２はＣＰＵ９０からの信号に基づいて通電されて、通路切替体８５が上昇し真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが連通すると共にノズル連通通路８７とエアーブロー用通路８６とが遮断され、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７、真空引き用通路８８及び吸引側に切替っている切替バルブ４９Ａを介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。

上記のように、１番吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作が終了すると、ＣＰＵ９０は信号をノズル昇降モータ５１へ出力し、この信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１は１番吸着ノズル１５を上昇させる方向へ回転し、ボールネジ５２の回転により昇降体５３は所定に高さ、即ち、下降前の高さまで上昇する。

また、ＣＰＵ９０はノズル昇降モータ５１へ信号を出力すると同時に１番吸着ノズル１５の隣の２番吸着ノズル１５により電子部品を吸着させるための信号を出力する。即ち、ＣＰＵ９０は、２番吸着ノズル１５が吸着する電子部品を供給する部品供給ユニット３の部品供給部の上方に位置し、且つ、ノズル支持体３１での吸着位置に位置するように、信号を出力する。そして、この信号に基づく各リニアモータ９、１４の駆動、及びノズル回転モータ３３の回転により、２番吸着ノズル１５は電子部品を供給する部品供給ユニット３の上方に移動すると共に、１番吸着ノズル１５と同様な吸着位置まで旋回する。また、上記ノズル回転モータ３３の回転によるノズル支持体３１の回転と平行して、ＣＰＵ９０からの信号に基づいて、ノズル選択モータ７１が回転し、この回転がノズル支持部材６２に伝わり、ノズル支持部材６２の回転により上記第１吸着ノズルのときと同様に第１支持片６３が回転し、今回昇降する２番吸着ノズル１５に対応した位置にて停止する。

この後、上記１番吸着ノズル１５のときと同様に、ＣＰＵ９０からの信号に基づいて、ノズル昇降モータ５１が回転すると共に２番吸着ノズル１５に対応したソレノイドバルブ８２が動作すると、通路切替体８５が上昇し真空引き用通路８８とノズル連通通路８７とが連通し、吸着ノズル１５の内部通路はノズル軸通路１００、ノズル連通通路８７、真空引き用通路８８及び吸引側に切替っている切替バルブ４９Ａを介して真空源４７と連通し、吸着ノズル１５は電子部品の真空吸着を維持する。

以後、装着ヘッド１６により電子部品を連鎖吸着できる場合には、１番吸着ノズル及び２番吸着ノズル１５と同様に、上記のようにノズル支持体３１に設けられた１２本の吸着ノズル１５のうち、即ち３番吸着ノズルから１２番吸着ノズルのうち残りの選択された吸着ノズルについてもマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）する。即ち、残りの各吸着ノズル１５に部品供給ユニット３から電子部品が供給され、ノズル回転モータ３３の回転により、ノズル支持体３２は間欠的に回動し、ノズル支持体３２の停止時に各吸着ノズル１５は昇降し、電子部品を吸着保持する。

そして、各吸着ノズル１５による電子部品の吸着動作に伴うラインセンサユニット３７による電子部品の有無検出、吸着姿勢の検出及び吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品の厚さの検出がなされる。即ち、ラインセンサユニット３７の受光ユニット４６は図８に示した吸着位置１０１より例えば４５°ずれた位置に設けられ、ノズル支持体３２の矢印方向への間欠的な回動に伴い電子部品を吸着した吸着ノズル１５が図８に示す検出位置１０２を通過した際に、上述したようにラインセンサユニット３７により吸着ノズル１５の下端での全ての電子部品の有無検出、吸着姿勢の検出及び部品の厚さの検出等を装着ヘッド１６を１回転させて行なう。

この場合、発光ユニット４５の発光素子４２から発せられた光が反射体４４の反射面４４ａで反射されて受光ユニット４６により受光され、検出コントローラ１１１に検出値が送られ、ＣＰＵ１１２はＲＡＭ１１３に格納された前述の５次補正式、即ち当該ノズル支持体３２の回転角度に対応する５次補正式に前記検出値を代入して部品の下端レベルが補正された状態で求められる。

この対応する補正式を使用することにより、光学的なひずみがあっても、測定の精度の向上が図れ、検出コントローラ１１１からの検出情報に基づいて、ＣＰＵ１１２はこの電子部品Ｄの下端レベルに応じて電子部品の有無検出、吸着姿勢の検出及び部品の厚さの検出を確実に行なえることとなる。

従って、検出コントローラ１１１からの検出情報に基づいて、ＣＰＵ１１２が電子部品が無いと判断した場合には、再度部品供給ユニット３から取り出し動作を行ったり、吸着すべきでない面が吸着され所謂立ち状態となっているとか斜めに吸着されていると姿勢状態の異常を検出した電子部品であると判断した場合には、当該電子部品の認識及び装着の前に、装着ヘッド１６及び吸着ノズル１５を回収箱７９上方に移動させて電子部品Ｄを落下させる個別廃棄（回収）動作がそれぞれの電子部品についてなされる。

即ち、ＣＰＵ９０はラインセンサユニット３７が電子部品の姿勢異常を検出した対象の吸着ノズル１５に対応するエアー切替バルブ８０（ソレノイドバルブ８２の電磁石８３）をエアー吸引側からエアー吹き出し側に切り替るべく非通電とする前に、開閉バルブ４９Ｂを開いてエアー供給源４８からエアーを吹出す状態とする。そして、電子部品を吸着保持した吸着ノズル１５が下降し始めたときにエアー切替バルブ８０をエアー吹き出し側に切り替え、エアー供給源４８からの開閉バルブ４９Ｂを介するエアーにより吸着ノズル１５の真空吸引を破壊し、回収箱７９内に電子部品Ｄを落下させ個別廃棄（回収）動作がなされる。即ち、吸着ノズル１５の内部通路にエアー供給源４８からの空気がエアーブロー用通路８６、ノズル連通通路８７及びノズル軸通路１００を介して吸着ノズル１５からエアーが吹き出されて、電子部品Ｄを落下させ個別廃棄（回収）動作がなされる。このとき、部品装着動作時の部品の安定などを考慮し、開閉バルブ４９Ｂからエアー切替バルブ８０に至る経路は閉じられていないため、吸着ノズル１５からのエアー吹き出し圧力は小さい。

そして、ＣＰＵ９０はこの個別廃棄動作後、対象の吸着ノズル１５に対応するエアー切替バルブ８０（ソレノイドバルブ８２の電磁石８３）をエアー吹き出し側からエアー吸引側に切り替るべく通電し、更にノズル支持体３２を３０°回転させる信号をノズル回転モータ３３に出力して対象吸着ノズル１５を図８に示す検出位置１０２を通過させ、再度上述したようにラインセンサユニット３７により電子部品の有無検出等を行なわせる。そして、電子部品が無いと検出された場合には、対象の吸着ノズル１５に対応するエアー切替バルブ８０（ソレノイドバルブ８２の電磁石８３）をエアー吸引側からエアー吹き出し側に切り替える。

そして、全ての個別廃棄動作を行なった後に部品認識カメラ８９による電子部品の撮像及び認識処理装置９１の認識処理等の部品認識動作を行なうか、電子部品の姿勢異常が無かった場合に部品認識動作を行なって、プリント基板Ｐへの装着動作を行う。

即ち、ＣＰＵ９０は認識処理装置９１からの認識処理結果を加味して、位置決め部５で位置決めされているプリント基板Ｐ上の装着座標位置に吸着ノズル１５が移動するようにリニアモータ９及び１４を制御し、Ｙ方向は駆動回路９５によりリニアモータ９が駆動して一対のガイド１０に沿って各ビーム８が移動し、Ｘ方向は同じく駆動回路９５によりリニアモータ１４が駆動してガイド１３に沿って各装着ヘッド体７が移動し、ノズル回転モータ３３、ヘッド昇降モータ２６及びノズル昇降モータ５１を制御して、プリント基板Ｐに電子部品を装着する。

この場合、ＣＰＵ９０は前記電子部品Ｄの厚さに応じて前記ノズル昇降モータ５１を制御して吸着ノズル１５を下降させる。従って、プリント基板Ｐへ電子部品Ｄを装着する際の下降量が前記電子部品Ｄの厚さに応じて定まるので、適切な押込み量で電子部品Ｄが装着されることとなるので、電子部品Ｄが破損したりすることもなく、電子部品Ｄが装着できないこともなく、確実に装着される。

なお、電子部品の装着の際には、電子部品を吸着保持した吸着ノズル１５が下降し始めたときに対応するエアー切替バルブ８０をエアー吹き出し側に切り替え、エアー供給源４８からの開閉バルブ４９Ｂを介するエアーにより吸着ノズル１５の真空吸引を破壊し、プリント基板Ｐに装着する。

以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。電子部品装着装置の正面図である。電子部品装着装置の右側面図である。電子部品装着装置の制御ブロック図である。装着ヘッド体の縦断正面図である。装着ヘッド体の縦断側面図である。固定支持片及び昇降支持片を示す平面図である。装着ヘッドの概略底面図である。装着ヘッドの下部の拡大縦断正面図である。吸着ノズルの下端位置と補正前の測定サンプル値と補正後の吸着ノズルの下端位置の関係表を示す図である。５次補正式におけるａ〜ｆの値を示す表である。吸着ノズルの下端位置（測定結果）と補正前の測定サンプル値との関係図である。

符号の説明

１部品装着装置
７装着ヘッド体
１５吸着ノズル
１６装着ヘッド
３７ラインセンサユニット
４２発光素子
４３レンズ
４４反射体
４５発光ユニット
４６受光ユニット
９０ＣＰＵ
９２ＲＡＭ
１１１検出コントローラ
１１２ＣＰＵ
１１３ＲＡＭ

Claims

部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットから電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを複数本周縁部に所定角度毎に備えて回転可能なノズル支持体とを備えた電子部品装着装置において、前記ノズル支持体の中央部に設けられて該ノズル支持体と共に回転可能な発光ユニットと移動しない受光ユニットとを備え、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間に前記ノズル支持体を回転させて所定の前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を位置させて当該電子部品の下端位置を検出するラインセンサユニットと、前記ノズル支持体の前記所定角度の回転毎に光学的なひずみを補正する補正式を格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された対応する前記補正式に基づいて前記受光ユニットの測定値を補正する検出コントローラとを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
部品吸着位置に電子部品を供給する複数の部品供給ユニットと、この部品供給ユニットから電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを複数本周縁部に所定角度毎に備えて回転可能なノズル支持体とを備えた電子部品装着装置において、前記ノズル支持体の中央部に発光体からの光を反射する円錐形状の反射体を該ノズル支持体と共に回転可能に設けた発光ユニットと移動しない受光ユニットとを備え、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間に前記ノズル支持体を回転させて所定の前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を位置させて当該電子部品の下端位置を検出するラインセンサユニットと、前記ノズル支持体の前記所定角度の回転毎に光学的なひずみを補正する補正式を格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された対応する前記補正式に基づいて前記受光ユニットの測定値を補正する検出コントローラとを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。