JP3398109B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、並設された複数の
部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが電子部品を同
時に取出し、プリント基板に装着する電子部品装着装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】斯かる電子部品装着装置は、例えば特開
平7-154097号公報に開示されている。かかる技術によれ
ば、複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが電
子部品を同時に取出すため、部品の装着サイクル時間を
短縮できる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、各部品供給ユ
ニットの製造時での特性や該ユニットの取付け時の特性
などにより、全てのユニットは部品送り出し方向におけ
る部品吸着位置が同一ではなく、バラツキがある。この
ため、部品取出し時において電子部品と吸着ノズルとの
位置が一定ではなく、部品供給ユニットによっては、ノ
ズルにより確実に吸着保持できないという問題があっ
た。 【０００４】そこで本発明は、電子部品の取出し時に、
吸着ノズルにより確実に吸着保持できる電子部品装着装
置を提供するものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、並設
された複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが
電子部品を同時に取出し、プリント基板に装着する電子
部品装着装置において、夫々の前記装着ヘッドに放射状
に複数の部品吸着ノズルを設け、該装着ヘッドを水平方
向に移動可能とすると共に水平線回りに回転可能とし、
かつ該装着ヘッドが水平線回りに回転することにより前
記部品供給ユニットの部品送り出し方向における前記吸
着ノズルによる部品吸着位置の補正を行うようにしたも
のである。 【０００６】 【発明の実施の形態】図に基づき、本発明の実施の形態
を以下説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図
で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々部品
取出し部（後述の部品吸着位置１０）に１個ずつ供給す
る部品供給ユニット３が複数並設されている。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
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。 【０００７】図１では後述する装着ヘッド７等が省略し
て記載されているが、前記基板Ｐ及び部品供給ユニット
３の上方には図２（図１のＢ矢視側面図）に示すように
装着ヘッド７及びその駆動機構が設けられており、以下
装着ヘッド７等につき説明する。 【０００８】８はＸ方向に長いビームであり、一対のガ
イド９に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の
部品吸着位置１０上方をＹ方向に移動する。吸着位置１
０はＸ軸に平行な直線上に並ぶ。 【０００９】ビーム８には図３（図１のＡ矢視側面図）
に示すようにその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸リニアモ
ータ１１によりガイド１２に沿って個別に移動するＸ移
動ユニット１３が２個設けられている（図面では１個の
み図示）。夫々のＸ移動ユニット１３には装着ヘッド７
を上下動させるための上下軸モータ１４が搭載され、該
モータ１４の回転によりヘッドブロック１５が上下動す
る。該ブロック１５には装着ヘッド７が角度補正軸モー
タ１６により鉛直軸周りにベアリング１７を介して回転
可能に取り付けられている。補正軸モータ１６が回転さ
せる軸１８に固定されたホルダ１９（図３では図示せ
ず）に、装着ヘッド７は図４（概略側面図）に示すよう
にその水平軸２０と共に回転可能に取付けられている。 【００１０】したがって、２個の装着ヘッド７は個別に
Ｘ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、か
つ上下動可能となっており、また一緒にＹ方向に移動可
能である。 【００１１】次に、前記装着ヘッド７等について、図
５、図６及び図７に基づき詳述する。該装着ヘッド７
は、水平軸２０と、各ノズル２１が取付けられるノズル
取付部２６と、該取付部２６が取付けられたノズルホル
ダ２７とから構成される。各装着ヘッド７の外周には夫
々６０度間隔で吸着ノズル２１が放射状に６本ずつ設け
られている。該６本のノズル２１は基本的には異なる種
類であり、大きさ等が異なる部品種に応じて選択されて
使用されるが、ノズル２１の本数は各６本に限定される
ものではなく、これより少なく又は多く設けてもよい。
即ち、ホルダ１９に設けられたノズル選択用モータ２２
の駆動により装着ヘッド７は回転し、選択されたノズル
２１が下向きとなり電子部品２４を吸着可能となる。 【００１２】更に詳述すれば、各ノズル２１の中間部に
は円板状の反射板２５が固定され、また該ノズル２１は
水平軸２０の案内部内を摺動可能な中空状のノズル取付
部２６に係止部材２３により係止されるも着脱可能に設
けられている。そして、水平軸２０とノズルホルダ２７
との間には両者が離反するように付勢するバネ２８が設
けられている。３１、３２はナットとレールで、両者で
リニアガイドを構成し、前記水平軸２０が回転したとき
に各ノズルホルダ２７に設けられたレール３２が前記水
平軸２０のナット取付部３０に取付けられたナット３１
に案内されるようにして、カム３３のカム面に沿ってカ
ムフォロア３４が案内されながら、カム３３の中心に対
してノズルホルダ２７及びノズル２１が近づいたり遠ざ
かったりすることとなる。 【００１３】即ち、後述のロック機構が作動してロック
している状態では、前記ノズル選択用モータ２２が通電
されると、ベアリング２９を介して回転する前記水平軸
２０周囲に設けられたカム３３のカム面に沿ってバネ２
８によりノズルホルダ２７の側面端部に設けられたカム
フォロア３４が圧接しながら、ノズルホルダ２７等の装
着ヘッド７が回転することとなる。 【００１４】この場合、図５に示すように、ノズル選択
用モータ２２の駆動により選択されたノズル２１が下向
きとなって部品吸着位置１０に来たときには、カム面の
面位置が最下位となり、選択された吸着ノズル２１はノ
ズル取付部２６の端部に開設された連通用開口３７が水
平軸２０の真空路３６と連通可能となるよう下降するこ
ととなる。しかもカム３３の切欠部４２にカムフォロア
３４が嵌る状態となり確実に位置が固定される。 【００１５】従って、開口３７、真空路３６、通路３８
等を介して、該ノズル２１の部品吸着用の真空回路は真
空源（図示せず）に接続される。 【００１６】３９はゴムから成るシール材で、４０はロ
ック機構を構成するエアシリンダで、該シリンダが作動
するとロッド４１がカム３３の開口に突き刺さりノズル
選択用モータ２２が駆動してベアリング２９、３５を介
して水平軸２０が回転してもカム３３は回転せず、ロッ
ド４１が突き刺さってなければ前述の如くバネ２８によ
りカムフォロア３４がカム３３のカム面１０に圧接して
いるので水平軸２０と共にカム３３も回転することとな
る。このため、開口３７、真空路３６、通路３８等を介
して、該ノズル２１の部品吸着用の真空回路は真空源に
接続されたまま、部品吸着ノズル２１は部品吸着位置１
０から部品認識位置までの９０度の範囲内は真空吸引の
状態であるから、部品がノズル２１から落下することは
無い。 【００１７】尚、前述の如く、ロック機構をエアシリン
ダ４０で構成したが、これに限らず、電磁ソレノイドや
その他の手段で構成してもよい。 【００１８】また、図３に示すようにＸ移動ユニット１
３には部品位置認識用の移動カメラ4５が取付フレーム
４６を介して吊下げられており、その光軸は水平方向を
向いている。即ち、移動カメラ４５はＸ軸移動ユニット
１３毎に設けられ、この移動ユニット１３が移動するこ
とにより装着ヘッド７と共に移動する。前記カメラ４５
は電子部品２４がノズル２１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。 【００１９】尚、図8及び図9に示すように、各種センサ
を設ける実施例につき説明する。先ず、前記移動カメラ
４５の取付フレーム４６の両端にアーム４７を固定し、
一対の部品有無検出センサ４８（図９では正面側のもの
については図示を省略しているが、奥側のものは図示し
ている。）を該アーム４７に取付ける。該センサ４８は
一方の投光素子から投ずる光ビームを他方の受光素子が
受光するかしないかで電子部品の有無（ノズル２１に吸
着されているか否か）を検出するものである。このよう
な光センサを投受光センサと呼ぶことにする。この光ビ
ームは図９の電子部品２４上の黒丸の位置を通るもの
で、部品２４に遮光されて受光素子が受光しない場合に
部品無しを検出する。 【００２０】この検出動作は電子部品２４を部品供給ユ
ニット３から吸着ノズル２１が取出して、装着ヘッド７
の９０度回転により当該ノズル２１が移動カメラ４５に
向かい合って停止したときに、カメラ４５による撮像と
並行して行われる。部品２４が無ければ、その後の装着
動作は行われない。尚、カメラ４５の撮像により、部品
の有無を検出することも考えられるが、画像から部品の
有無を判断することは、簡単ではないため、かかるセン
サ４８を用いる。 【００２１】更に、吸着ノズル２１の長さを検出するセ
ンサを図９の黒丸４９の位置に設ける。このセンサも、
前述の投受光センサであり、黒丸４９がその光ビームの
通る位置となる。このセンサは、間違って長い吸着ノズ
ル２１が装着ヘッド７に取り付けられた場合に検出する
ものであり、長いノズルが取り付けられて光ビームが該
ノズルに遮られた時に異常（誤取付）であることを検出
して、図示しない報知装置により使用者に報知等が行わ
れる。この検出動作は部品２４を取出す動作を行う前に
行うものであり、電源投入時やノズルを交換した後など
に行われることになる。 【００２２】このセンサは図示しないが、図８の部品有
無検出センサ４８と同様にカメラ４５を取付ける取付フ
レーム４６からアームを伸ばして取付けることになる。 【００２３】また、吸着ノズル２１の有無を検出するセ
ンサを図９の黒丸５０の位置に設ける。この位置にある
のは、下方を向き電子部品２４を取り出すことができる
位置にあるノズル２１の有無を検出するためである。こ
のセンサも投受光センサであり、黒丸５０が光ビームの
通る位置である。このセンサも図示しないが、図７の部
品有無検出センサ４８と同様にカメラ４５を取付ける取
付フレーム４６からアームを伸ばして取付けることにな
る。このセンサが検出動作を行うのは、通常の部品取出
し装着動作時ではなく、装着ヘッド７内のノズル２１を
該ヘッド７に無いノズル２１と交換動作を行った後など
である。即ち、交換用ノズル２１は基台２上のノズルス
トッカ５１（図1参照）に収納されているが、交換され
た新しいノズル２１がヘッド７に装着されているにも拘
わらず、本装着装置１が無いと判断して、ノズルストッ
カ５１に装着ヘッド７を下降させる等の動作を再びする
ことを防止するために前記センサは使用される。 【００２４】尚、図８の部品有無検出センサ４８の代わ
りにアーム４７にラインセンサを設けて、部品の有無の
みでなく部品の吸着姿勢の良否をも判断することもでき
るが、その使用例については、ＵＳＰ5,539,977号（弊
出願人所有）がある。 【００２５】以上の構成により、以下動作について説明
する。 【００２６】先ず、プリント基板Ｐが図示しないコンベ
アにより上流装置より供給コンベア４を介して位置決め
部５に搬送され、位置決め機構により位置決め固定され
る。 【００２７】次に、プリント基板Ｐ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部品種が指
定された装着データに従い、吸着ノズル２１が装着すべ
き電子部品２４を所定の部品供給ユニット３から吸着し
て取出すが、各装着ヘッド７のノズル２１が夫々同時に
電子部品２４を吸着して取出す。 【００２８】即ち、各装着ヘッド７が装着すべき電子部
品２４を収納する各部品供給ユニット３上方に夫々位置
するよう移動するが、Ｙ方向は一対のガイド９に沿って
ビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸リニアモータ１１の駆
動によりガイド１２に沿って２個のＸ移動ユニット１３
が夫々移動する。 【００２９】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１０にて部品が取出し可能状態に
あるため、各上下軸モータ１４が駆動して各ヘッドブロ
ック１５が下降しそのノズル２１も下降して吸着し取出
す。この場合、取出すべき電子部品２４に合ったノズル
２１がその先端が下方に向くように、各装着ヘッド７は
各ノズル選択用モータ２２が通電されて、エアシリンダ
４０のロッド４１がカム３３の開口に突き刺さって不動
状態にあるカム３３のカム面に沿ってバネ２８によりカ
ムフォロア３４が圧接しながら各装着ヘッド７は回転
し、上下軸モータ１４の駆動による部品取出しのために
下降する前に、使用すべき各ノズル２１は既に選択され
て下方に向いたまま、カムフォロア３４が切欠部４２に
嵌合して位置が定まった状態にある。このため、図５に
示すように、中空状のノズル取付部２６の上端側部に開
設された開口３７が真空路３６と連通可能となり、通路
３８を介して各装着ヘッド７の当該ノズル２１は真空源
に連通し、部品を真空吸着し各部品供給ユニット３から
夫々取出すこととなる。 【００３０】次に、各上下軸モータ１４が駆動してヘッ
ドブロック１５及びノズル２１が上昇し、Ｙ方向は一対
のガイド９に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸リ
ニアモータ１１の駆動によりガイド１２に沿って各Ｘ移
動ユニット１３が移動することにより、各装着ヘッド７
はプリント基板Ｐの上方位置まで移動する。この移動途
中で、図１０に示すように、各ノズル選択用モータ２２
により各装着ヘッド７は９０度回転し、図示しない光源
からの光を反射板２５により反射させ、その透過像を移
動カメラ４５が撮像し、電子部品２４が該ノズル２１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。 【００３１】尚、位置認識の際に各ノズル選択用モータ
２２により各装着ヘッド７が９０度回転する前に、ロッ
ク機構のエアシリンダ４０のロッド４１がカム３３の開
口から抜けた状態にしているため、該モータ２２が駆動
するとバネ２８によりカムフォロア３４がカム３３に圧
接しているので水平軸２０と共にカム３３も回転するこ
ととなる。このため、真空源（図示せず）に接続するか
しないかの切替えバルブ（図示せず）は各ヘッド７に１
個設けられており、部品吸着をしたノズル２１は開口３
７、真空路３６、通路３８、切替えバルブ等を介して、
真空源に連通して電子部品の吸着状態を維持したまま、
９０度回転することとなる（図１１参照）。 【００３２】また、前記装着ヘッド７の９０度回転によ
りノズル２１が移動カメラ４５に向かい合って停止した
ときに、部品有無検出センサ４８の電子部品の有無検出
（ノズル２１に吸着されているか否か）がカメラ４５に
よる撮像と並行して行われ、部品２４が無ければその後
の装着動作は行われない。 【００３３】そして、基板Ｐに部品を装着する前の前述
の装着ヘッド７の移動中に、前述の認識動作とは逆に各
ノズル選択用モータ２２を駆動して９０度分各装着ヘッ
ド７を戻し、前述の認識結果に基づき、その位置ずれ分
だけノズル２１は画像処理手段（図示せず）よりビーム
８がＹ方向に、Ｘ軸リニアモータ１１の駆動によりＸ方
向に移動することにより、また各角度補正軸モータ１６
によりθ回転し、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転
角度位置の補正がなされる。 【００３４】そして、この補正後に、一方の上下軸モー
タ１４が駆動してヘッドブロック１５が下降しノズル２
１も下降してプリント基板Ｐ上の所定位置に一方の部品
２４が装着され、次いで前記モータ１４によりヘッドブ
ロック１５が上昇しつつビーム８がＹ方向に補正量も含
めて移動し、同様に他方の上下軸モータ１４が駆動し他
方の装着ヘッド７のノズル２１が下降して他方の部品を
装着する。 【００３５】このようにして、装着データに従い次々に
電子部品が装着されるが、例えば同一の部品供給ユニッ
ト３から３回取出して装着したときの移動カメラ４５に
よる認識結果による位置ずれの平均値を図示しないメモ
リに記憶されたデータ（各回毎の位置ずれに関するデー
タ）に基づき算出し、４回目以降の部品取出し時に図1
におけるＹ方向（部品送り出し方向、基板Ｐの搬送方向
と交差する方向）の補正をした状態で部品吸着する。 【００３６】即ち、図１２に示すように、各部品供給ユ
ニット３の製造時での特性や該ユニット3の取付け時の
特性により、更には電子部品を収納するテープの凹所内
での位置のバラツキにより、全てのユニット３は厳密の
意味で部品吸着位置１０でのＹ方向が同一ではないの
で、Ｙ方向の前記平均値のずれ分だけ補正する。その補
正は、使用すべきノズル２１を選択するときのノズル選
択用モータ２２を用いて装着ヘッド７の回転量を制御す
ることにより行う。この補正により当該ノズル２１の中
心位置で確実に部品を吸着保持できることとなる。この
場合、装着ヘッド７の回転量を個別に制御してもよい
し、一方の装着ヘッド７を固定とし他方のヘッド７のみ
回転量を制御してもよい。 【００３７】装着ヘッド７に無いノズル２１を使用する
場合には、装着ヘッド７をＸＹ方向に移動して、基台２
上のノズルストッカ５１のノズルの無い場所まで移動し
装着ヘッド７を下降させて、係止部材２３を解除してノ
ズル取付部２６より使用しないノズル２１を外してスト
ッカ５１に置いた後、装着ヘッド７を上昇させるととも
に使用すべきノズル２１上方に移動させ、次いで下降し
て新しいノズル２１を装着ヘッド７のノズル取付部２６
に取付けて係止部材２３で固定した後、上昇する。 【００３８】このノズル交換後の部品２４を取出し動作
を行う前には、図９の黒丸４９の位置に設けられたセン
サにより、吸着ノズル２１の長さが検出され、間違って
長い吸着ノズル２１が装着ヘッド７に取り付けられた場
合に光ビームが該ノズルに遮られた時に異常（誤取付）
であることを検出して、図示しない報知装置により使用
者に報知等が行われる。 【００３９】そして、交換後に交換されたノズル２１が
下方を向いて電子部品２４を取出すことができる位置に
移動すると、ノズル２１の有無をセンサ（黒丸５０の位
置）が検出する。有りと検出されるので、交換された新
しいノズル２１がヘッド７に装着されているにも拘わら
ず、本装着装置１が無いと判断した場合のノズルストッ
カ５１に装着ヘッド７を下降させる等の動作を再びする
ことが防止される。 【００４０】尚、先の実施形態が一つの装着ヘッド７が
１回に１個の電子部品２４のみしか取出さない動作の場
合であったが、１回に複数のノズルを用いて（最多６
個）複数個の部品を取出し、搬送してプリント基板Ｐに
装着する場合には、真空源に真空路を形成接続するため
の切替えバルブをノズル毎に設け、各ノズル２１の真空
路が同時に真空源に接続されるような機構にすることに
より実施することもできる。 【００４１】即ち、機構的な構成は先の実施形態と略同
様であるが、制御プログラムを変更して、以下のように
動作させる。先ず、一つの装着ヘッド７が１本の吸着ノ
ズル２１で部品２４を取出した後、装着ヘッド７を上昇
させて同一装着ヘッド７内の他のノズル２１を下方に向
かうように装着ヘッド７を回転させてから、当該装着ヘ
ッド７を下降させて次の部品２４を吸着する。このよう
にすれば、ノズル２１の数だけ部品２４を吸着すること
ができる。 【００４２】そして、装着ヘッド７がプリント基板Ｐま
で移動する間に、装着ヘッド７を回転させ部品２４を移
動カメラ４５に順次向かい合わせて停止させ、画像を撮
像し、吸着ノズル２１に対する位置認識を行う。この撮
像動作は部品２４を取出す際に装着ヘッド７を回転させ
た時に、他のノズル２１の部品がカメラ４５に向かい合
う場合があれば、その時に行う場合もあり得る。 【００４３】次に、プリント基板Ｐ上方にて、下方を向
くノズル２１に吸着された部品２４を、角度補正軸モー
タ１６によりカメラ４５の認識結果に基づき先の実施形
態と同様に角度補正し、またビーム８及びＸ移動ユニッ
ト１３の移動によりＸＹ方向の位置補正を行い装着す
る。 【００４４】次に、同一装着ヘッド７の他の部品２４を
吸着している吸着ノズル２１を下方に向けるように装着
ヘッド７を回転させ、角度補正軸モータ１６の補正回転
及び水平方向位置の補正を行って、部品を位置決めし、
プリント基板Ｐに装着する。他の部品も順次同様にして
基板Ｐに装着する。 【００４５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
並設された複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッ
ドが電子部品を同時に取出し、プリント基板に装着する
電子部品装着装置において、電子部品の取出し時に、吸
着ノズルにより確実に吸着保持できる電子部品装着装置
を提供することができる。
部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが電子部品を同
時に取出し、プリント基板に装着する電子部品装着装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】斯かる電子部品装着装置は、例えば特開
平7-154097号公報に開示されている。かかる技術によれ
ば、複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが電
子部品を同時に取出すため、部品の装着サイクル時間を
短縮できる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、各部品供給ユ
ニットの製造時での特性や該ユニットの取付け時の特性
などにより、全てのユニットは部品送り出し方向におけ
る部品吸着位置が同一ではなく、バラツキがある。この
ため、部品取出し時において電子部品と吸着ノズルとの
位置が一定ではなく、部品供給ユニットによっては、ノ
ズルにより確実に吸着保持できないという問題があっ
た。 【０００４】そこで本発明は、電子部品の取出し時に、
吸着ノズルにより確実に吸着保持できる電子部品装着装
置を提供するものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、並設
された複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッドが
電子部品を同時に取出し、プリント基板に装着する電子
部品装着装置において、夫々の前記装着ヘッドに放射状
に複数の部品吸着ノズルを設け、該装着ヘッドを水平方
向に移動可能とすると共に水平線回りに回転可能とし、
かつ該装着ヘッドが水平線回りに回転することにより前
記部品供給ユニットの部品送り出し方向における前記吸
着ノズルによる部品吸着位置の補正を行うようにしたも
のである。 【０００６】 【発明の実施の形態】図に基づき、本発明の実施の形態
を以下説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図
で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々部品
取出し部（後述の部品吸着位置１０）に１個ずつ供給す
る部品供給ユニット３が複数並設されている。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
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。 【０００７】図１では後述する装着ヘッド７等が省略し
て記載されているが、前記基板Ｐ及び部品供給ユニット
３の上方には図２（図１のＢ矢視側面図）に示すように
装着ヘッド７及びその駆動機構が設けられており、以下
装着ヘッド７等につき説明する。 【０００８】８はＸ方向に長いビームであり、一対のガ
イド９に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の
部品吸着位置１０上方をＹ方向に移動する。吸着位置１
０はＸ軸に平行な直線上に並ぶ。 【０００９】ビーム８には図３（図１のＡ矢視側面図）
に示すようにその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸リニアモ
ータ１１によりガイド１２に沿って個別に移動するＸ移
動ユニット１３が２個設けられている（図面では１個の
み図示）。夫々のＸ移動ユニット１３には装着ヘッド７
を上下動させるための上下軸モータ１４が搭載され、該
モータ１４の回転によりヘッドブロック１５が上下動す
る。該ブロック１５には装着ヘッド７が角度補正軸モー
タ１６により鉛直軸周りにベアリング１７を介して回転
可能に取り付けられている。補正軸モータ１６が回転さ
せる軸１８に固定されたホルダ１９（図３では図示せ
ず）に、装着ヘッド７は図４（概略側面図）に示すよう
にその水平軸２０と共に回転可能に取付けられている。 【００１０】したがって、２個の装着ヘッド７は個別に
Ｘ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、か
つ上下動可能となっており、また一緒にＹ方向に移動可
能である。 【００１１】次に、前記装着ヘッド７等について、図
５、図６及び図７に基づき詳述する。該装着ヘッド７
は、水平軸２０と、各ノズル２１が取付けられるノズル
取付部２６と、該取付部２６が取付けられたノズルホル
ダ２７とから構成される。各装着ヘッド７の外周には夫
々６０度間隔で吸着ノズル２１が放射状に６本ずつ設け
られている。該６本のノズル２１は基本的には異なる種
類であり、大きさ等が異なる部品種に応じて選択されて
使用されるが、ノズル２１の本数は各６本に限定される
ものではなく、これより少なく又は多く設けてもよい。
即ち、ホルダ１９に設けられたノズル選択用モータ２２
の駆動により装着ヘッド７は回転し、選択されたノズル
２１が下向きとなり電子部品２４を吸着可能となる。 【００１２】更に詳述すれば、各ノズル２１の中間部に
は円板状の反射板２５が固定され、また該ノズル２１は
水平軸２０の案内部内を摺動可能な中空状のノズル取付
部２６に係止部材２３により係止されるも着脱可能に設
けられている。そして、水平軸２０とノズルホルダ２７
との間には両者が離反するように付勢するバネ２８が設
けられている。３１、３２はナットとレールで、両者で
リニアガイドを構成し、前記水平軸２０が回転したとき
に各ノズルホルダ２７に設けられたレール３２が前記水
平軸２０のナット取付部３０に取付けられたナット３１
に案内されるようにして、カム３３のカム面に沿ってカ
ムフォロア３４が案内されながら、カム３３の中心に対
してノズルホルダ２７及びノズル２１が近づいたり遠ざ
かったりすることとなる。 【００１３】即ち、後述のロック機構が作動してロック
している状態では、前記ノズル選択用モータ２２が通電
されると、ベアリング２９を介して回転する前記水平軸
２０周囲に設けられたカム３３のカム面に沿ってバネ２
８によりノズルホルダ２７の側面端部に設けられたカム
フォロア３４が圧接しながら、ノズルホルダ２７等の装
着ヘッド７が回転することとなる。 【００１４】この場合、図５に示すように、ノズル選択
用モータ２２の駆動により選択されたノズル２１が下向
きとなって部品吸着位置１０に来たときには、カム面の
面位置が最下位となり、選択された吸着ノズル２１はノ
ズル取付部２６の端部に開設された連通用開口３７が水
平軸２０の真空路３６と連通可能となるよう下降するこ
ととなる。しかもカム３３の切欠部４２にカムフォロア
３４が嵌る状態となり確実に位置が固定される。 【００１５】従って、開口３７、真空路３６、通路３８
等を介して、該ノズル２１の部品吸着用の真空回路は真
空源（図示せず）に接続される。 【００１６】３９はゴムから成るシール材で、４０はロ
ック機構を構成するエアシリンダで、該シリンダが作動
するとロッド４１がカム３３の開口に突き刺さりノズル
選択用モータ２２が駆動してベアリング２９、３５を介
して水平軸２０が回転してもカム３３は回転せず、ロッ
ド４１が突き刺さってなければ前述の如くバネ２８によ
りカムフォロア３４がカム３３のカム面１０に圧接して
いるので水平軸２０と共にカム３３も回転することとな
る。このため、開口３７、真空路３６、通路３８等を介
して、該ノズル２１の部品吸着用の真空回路は真空源に
接続されたまま、部品吸着ノズル２１は部品吸着位置１
０から部品認識位置までの９０度の範囲内は真空吸引の
状態であるから、部品がノズル２１から落下することは
無い。 【００１７】尚、前述の如く、ロック機構をエアシリン
ダ４０で構成したが、これに限らず、電磁ソレノイドや
その他の手段で構成してもよい。 【００１８】また、図３に示すようにＸ移動ユニット１
３には部品位置認識用の移動カメラ4５が取付フレーム
４６を介して吊下げられており、その光軸は水平方向を
向いている。即ち、移動カメラ４５はＸ軸移動ユニット
１３毎に設けられ、この移動ユニット１３が移動するこ
とにより装着ヘッド７と共に移動する。前記カメラ４５
は電子部品２４がノズル２１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。 【００１９】尚、図8及び図9に示すように、各種センサ
を設ける実施例につき説明する。先ず、前記移動カメラ
４５の取付フレーム４６の両端にアーム４７を固定し、
一対の部品有無検出センサ４８（図９では正面側のもの
については図示を省略しているが、奥側のものは図示し
ている。）を該アーム４７に取付ける。該センサ４８は
一方の投光素子から投ずる光ビームを他方の受光素子が
受光するかしないかで電子部品の有無（ノズル２１に吸
着されているか否か）を検出するものである。このよう
な光センサを投受光センサと呼ぶことにする。この光ビ
ームは図９の電子部品２４上の黒丸の位置を通るもの
で、部品２４に遮光されて受光素子が受光しない場合に
部品無しを検出する。 【００２０】この検出動作は電子部品２４を部品供給ユ
ニット３から吸着ノズル２１が取出して、装着ヘッド７
の９０度回転により当該ノズル２１が移動カメラ４５に
向かい合って停止したときに、カメラ４５による撮像と
並行して行われる。部品２４が無ければ、その後の装着
動作は行われない。尚、カメラ４５の撮像により、部品
の有無を検出することも考えられるが、画像から部品の
有無を判断することは、簡単ではないため、かかるセン
サ４８を用いる。 【００２１】更に、吸着ノズル２１の長さを検出するセ
ンサを図９の黒丸４９の位置に設ける。このセンサも、
前述の投受光センサであり、黒丸４９がその光ビームの
通る位置となる。このセンサは、間違って長い吸着ノズ
ル２１が装着ヘッド７に取り付けられた場合に検出する
ものであり、長いノズルが取り付けられて光ビームが該
ノズルに遮られた時に異常（誤取付）であることを検出
して、図示しない報知装置により使用者に報知等が行わ
れる。この検出動作は部品２４を取出す動作を行う前に
行うものであり、電源投入時やノズルを交換した後など
に行われることになる。 【００２２】このセンサは図示しないが、図８の部品有
無検出センサ４８と同様にカメラ４５を取付ける取付フ
レーム４６からアームを伸ばして取付けることになる。 【００２３】また、吸着ノズル２１の有無を検出するセ
ンサを図９の黒丸５０の位置に設ける。この位置にある
のは、下方を向き電子部品２４を取り出すことができる
位置にあるノズル２１の有無を検出するためである。こ
のセンサも投受光センサであり、黒丸５０が光ビームの
通る位置である。このセンサも図示しないが、図７の部
品有無検出センサ４８と同様にカメラ４５を取付ける取
付フレーム４６からアームを伸ばして取付けることにな
る。このセンサが検出動作を行うのは、通常の部品取出
し装着動作時ではなく、装着ヘッド７内のノズル２１を
該ヘッド７に無いノズル２１と交換動作を行った後など
である。即ち、交換用ノズル２１は基台２上のノズルス
トッカ５１（図1参照）に収納されているが、交換され
た新しいノズル２１がヘッド７に装着されているにも拘
わらず、本装着装置１が無いと判断して、ノズルストッ
カ５１に装着ヘッド７を下降させる等の動作を再びする
ことを防止するために前記センサは使用される。 【００２４】尚、図８の部品有無検出センサ４８の代わ
りにアーム４７にラインセンサを設けて、部品の有無の
みでなく部品の吸着姿勢の良否をも判断することもでき
るが、その使用例については、ＵＳＰ5,539,977号（弊
出願人所有）がある。 【００２５】以上の構成により、以下動作について説明
する。 【００２６】先ず、プリント基板Ｐが図示しないコンベ
アにより上流装置より供給コンベア４を介して位置決め
部５に搬送され、位置決め機構により位置決め固定され
る。 【００２７】次に、プリント基板Ｐ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部品種が指
定された装着データに従い、吸着ノズル２１が装着すべ
き電子部品２４を所定の部品供給ユニット３から吸着し
て取出すが、各装着ヘッド７のノズル２１が夫々同時に
電子部品２４を吸着して取出す。 【００２８】即ち、各装着ヘッド７が装着すべき電子部
品２４を収納する各部品供給ユニット３上方に夫々位置
するよう移動するが、Ｙ方向は一対のガイド９に沿って
ビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸リニアモータ１１の駆
動によりガイド１２に沿って２個のＸ移動ユニット１３
が夫々移動する。 【００２９】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１０にて部品が取出し可能状態に
あるため、各上下軸モータ１４が駆動して各ヘッドブロ
ック１５が下降しそのノズル２１も下降して吸着し取出
す。この場合、取出すべき電子部品２４に合ったノズル
２１がその先端が下方に向くように、各装着ヘッド７は
各ノズル選択用モータ２２が通電されて、エアシリンダ
４０のロッド４１がカム３３の開口に突き刺さって不動
状態にあるカム３３のカム面に沿ってバネ２８によりカ
ムフォロア３４が圧接しながら各装着ヘッド７は回転
し、上下軸モータ１４の駆動による部品取出しのために
下降する前に、使用すべき各ノズル２１は既に選択され
て下方に向いたまま、カムフォロア３４が切欠部４２に
嵌合して位置が定まった状態にある。このため、図５に
示すように、中空状のノズル取付部２６の上端側部に開
設された開口３７が真空路３６と連通可能となり、通路
３８を介して各装着ヘッド７の当該ノズル２１は真空源
に連通し、部品を真空吸着し各部品供給ユニット３から
夫々取出すこととなる。 【００３０】次に、各上下軸モータ１４が駆動してヘッ
ドブロック１５及びノズル２１が上昇し、Ｙ方向は一対
のガイド９に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸リ
ニアモータ１１の駆動によりガイド１２に沿って各Ｘ移
動ユニット１３が移動することにより、各装着ヘッド７
はプリント基板Ｐの上方位置まで移動する。この移動途
中で、図１０に示すように、各ノズル選択用モータ２２
により各装着ヘッド７は９０度回転し、図示しない光源
からの光を反射板２５により反射させ、その透過像を移
動カメラ４５が撮像し、電子部品２４が該ノズル２１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。 【００３１】尚、位置認識の際に各ノズル選択用モータ
２２により各装着ヘッド７が９０度回転する前に、ロッ
ク機構のエアシリンダ４０のロッド４１がカム３３の開
口から抜けた状態にしているため、該モータ２２が駆動
するとバネ２８によりカムフォロア３４がカム３３に圧
接しているので水平軸２０と共にカム３３も回転するこ
ととなる。このため、真空源（図示せず）に接続するか
しないかの切替えバルブ（図示せず）は各ヘッド７に１
個設けられており、部品吸着をしたノズル２１は開口３
７、真空路３６、通路３８、切替えバルブ等を介して、
真空源に連通して電子部品の吸着状態を維持したまま、
９０度回転することとなる（図１１参照）。 【００３２】また、前記装着ヘッド７の９０度回転によ
りノズル２１が移動カメラ４５に向かい合って停止した
ときに、部品有無検出センサ４８の電子部品の有無検出
（ノズル２１に吸着されているか否か）がカメラ４５に
よる撮像と並行して行われ、部品２４が無ければその後
の装着動作は行われない。 【００３３】そして、基板Ｐに部品を装着する前の前述
の装着ヘッド７の移動中に、前述の認識動作とは逆に各
ノズル選択用モータ２２を駆動して９０度分各装着ヘッ
ド７を戻し、前述の認識結果に基づき、その位置ずれ分
だけノズル２１は画像処理手段（図示せず）よりビーム
８がＹ方向に、Ｘ軸リニアモータ１１の駆動によりＸ方
向に移動することにより、また各角度補正軸モータ１６
によりθ回転し、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転
角度位置の補正がなされる。 【００３４】そして、この補正後に、一方の上下軸モー
タ１４が駆動してヘッドブロック１５が下降しノズル２
１も下降してプリント基板Ｐ上の所定位置に一方の部品
２４が装着され、次いで前記モータ１４によりヘッドブ
ロック１５が上昇しつつビーム８がＹ方向に補正量も含
めて移動し、同様に他方の上下軸モータ１４が駆動し他
方の装着ヘッド７のノズル２１が下降して他方の部品を
装着する。 【００３５】このようにして、装着データに従い次々に
電子部品が装着されるが、例えば同一の部品供給ユニッ
ト３から３回取出して装着したときの移動カメラ４５に
よる認識結果による位置ずれの平均値を図示しないメモ
リに記憶されたデータ（各回毎の位置ずれに関するデー
タ）に基づき算出し、４回目以降の部品取出し時に図1
におけるＹ方向（部品送り出し方向、基板Ｐの搬送方向
と交差する方向）の補正をした状態で部品吸着する。 【００３６】即ち、図１２に示すように、各部品供給ユ
ニット３の製造時での特性や該ユニット3の取付け時の
特性により、更には電子部品を収納するテープの凹所内
での位置のバラツキにより、全てのユニット３は厳密の
意味で部品吸着位置１０でのＹ方向が同一ではないの
で、Ｙ方向の前記平均値のずれ分だけ補正する。その補
正は、使用すべきノズル２１を選択するときのノズル選
択用モータ２２を用いて装着ヘッド７の回転量を制御す
ることにより行う。この補正により当該ノズル２１の中
心位置で確実に部品を吸着保持できることとなる。この
場合、装着ヘッド７の回転量を個別に制御してもよい
し、一方の装着ヘッド７を固定とし他方のヘッド７のみ
回転量を制御してもよい。 【００３７】装着ヘッド７に無いノズル２１を使用する
場合には、装着ヘッド７をＸＹ方向に移動して、基台２
上のノズルストッカ５１のノズルの無い場所まで移動し
装着ヘッド７を下降させて、係止部材２３を解除してノ
ズル取付部２６より使用しないノズル２１を外してスト
ッカ５１に置いた後、装着ヘッド７を上昇させるととも
に使用すべきノズル２１上方に移動させ、次いで下降し
て新しいノズル２１を装着ヘッド７のノズル取付部２６
に取付けて係止部材２３で固定した後、上昇する。 【００３８】このノズル交換後の部品２４を取出し動作
を行う前には、図９の黒丸４９の位置に設けられたセン
サにより、吸着ノズル２１の長さが検出され、間違って
長い吸着ノズル２１が装着ヘッド７に取り付けられた場
合に光ビームが該ノズルに遮られた時に異常（誤取付）
であることを検出して、図示しない報知装置により使用
者に報知等が行われる。 【００３９】そして、交換後に交換されたノズル２１が
下方を向いて電子部品２４を取出すことができる位置に
移動すると、ノズル２１の有無をセンサ（黒丸５０の位
置）が検出する。有りと検出されるので、交換された新
しいノズル２１がヘッド７に装着されているにも拘わら
ず、本装着装置１が無いと判断した場合のノズルストッ
カ５１に装着ヘッド７を下降させる等の動作を再びする
ことが防止される。 【００４０】尚、先の実施形態が一つの装着ヘッド７が
１回に１個の電子部品２４のみしか取出さない動作の場
合であったが、１回に複数のノズルを用いて（最多６
個）複数個の部品を取出し、搬送してプリント基板Ｐに
装着する場合には、真空源に真空路を形成接続するため
の切替えバルブをノズル毎に設け、各ノズル２１の真空
路が同時に真空源に接続されるような機構にすることに
より実施することもできる。 【００４１】即ち、機構的な構成は先の実施形態と略同
様であるが、制御プログラムを変更して、以下のように
動作させる。先ず、一つの装着ヘッド７が１本の吸着ノ
ズル２１で部品２４を取出した後、装着ヘッド７を上昇
させて同一装着ヘッド７内の他のノズル２１を下方に向
かうように装着ヘッド７を回転させてから、当該装着ヘ
ッド７を下降させて次の部品２４を吸着する。このよう
にすれば、ノズル２１の数だけ部品２４を吸着すること
ができる。 【００４２】そして、装着ヘッド７がプリント基板Ｐま
で移動する間に、装着ヘッド７を回転させ部品２４を移
動カメラ４５に順次向かい合わせて停止させ、画像を撮
像し、吸着ノズル２１に対する位置認識を行う。この撮
像動作は部品２４を取出す際に装着ヘッド７を回転させ
た時に、他のノズル２１の部品がカメラ４５に向かい合
う場合があれば、その時に行う場合もあり得る。 【００４３】次に、プリント基板Ｐ上方にて、下方を向
くノズル２１に吸着された部品２４を、角度補正軸モー
タ１６によりカメラ４５の認識結果に基づき先の実施形
態と同様に角度補正し、またビーム８及びＸ移動ユニッ
ト１３の移動によりＸＹ方向の位置補正を行い装着す
る。 【００４４】次に、同一装着ヘッド７の他の部品２４を
吸着している吸着ノズル２１を下方に向けるように装着
ヘッド７を回転させ、角度補正軸モータ１６の補正回転
及び水平方向位置の補正を行って、部品を位置決めし、
プリント基板Ｐに装着する。他の部品も順次同様にして
基板Ｐに装着する。 【００４５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
並設された複数の部品供給ユニットから複数の装着ヘッ
ドが電子部品を同時に取出し、プリント基板に装着する
電子部品装着装置において、電子部品の取出し時に、吸
着ノズルにより確実に吸着保持できる電子部品装着装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品装着装置の平面図である。
【図２】図１のＢ矢視側面図である。
【図３】図１のＡ矢視側面図で、電子部品の吸着状態を
示す図である。 【図４】装着ヘッド等の概略側面図である。 【図５】ホルダ及び装着ヘッド等の断面図である。 【図６】ノズルの取付け状態を示す断面図である。 【図７】図５カムとカムフォロアを示す図である。 【図８】移動カメラ及び部品有無検出センサを示す図で
ある。 【図９】移動カメラ及び各センサの取付位置を示す図で
ある。 【図１０】図１のＡ矢視側面図で、電子部品の移動認識
状態を示す図である。 【図１１】吸着ノズルの各位置における高さノズルの真
空の状態を示す図である。 【図１２】吸着ノズルの部品取出し時のＹ補正動作を示
す図である。 【符号の説明】 １ 電子部品装着装置 ３ 部品供給ユニット ７ 装着ヘッド ８ ビーム １１ Ｘ軸リニアモータ １３ Ｘ移動ユニット １４ 上下軸モータ １５ ヘッドブロック １６ 角度補正軸モータ １９ ホルダ ２０ 水平軸 ２１ 吸着ノズル ２２ ノズル選択用モータ ２４ 電子部品 ２６ ノズル取付部 ２７ ノズルホルダ ２８ バネ ３３ カム ３４ カムフォロア ３６ 真空路 ３７ 開口 ３８ 通路 ４０ エアシリンダ ４１ ロッド ４２ 切欠部 ４５ 移動カメラ
示す図である。 【図４】装着ヘッド等の概略側面図である。 【図５】ホルダ及び装着ヘッド等の断面図である。 【図６】ノズルの取付け状態を示す断面図である。 【図７】図５カムとカムフォロアを示す図である。 【図８】移動カメラ及び部品有無検出センサを示す図で
ある。 【図９】移動カメラ及び各センサの取付位置を示す図で
ある。 【図１０】図１のＡ矢視側面図で、電子部品の移動認識
状態を示す図である。 【図１１】吸着ノズルの各位置における高さノズルの真
空の状態を示す図である。 【図１２】吸着ノズルの部品取出し時のＹ補正動作を示
す図である。 【符号の説明】 １ 電子部品装着装置 ３ 部品供給ユニット ７ 装着ヘッド ８ ビーム １１ Ｘ軸リニアモータ １３ Ｘ移動ユニット １４ 上下軸モータ １５ ヘッドブロック １６ 角度補正軸モータ １９ ホルダ ２０ 水平軸 ２１ 吸着ノズル ２２ ノズル選択用モータ ２４ 電子部品 ２６ ノズル取付部 ２７ ノズルホルダ ２８ バネ ３３ カム ３４ カムフォロア ３６ 真空路 ３７ 開口 ３８ 通路 ４０ エアシリンダ ４１ ロッド ４２ 切欠部 ４５ 移動カメラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 13/04
B25J 15/00
B25J 15/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 並設された複数の部品供給ユニットから
複数の装着ヘッドが電子部品を同時に取出し、プリント
基板に装着する電子部品装着装置において、 夫々の前記装着ヘッドに放射状に複数の部品吸着ノズル
を設け、該装着ヘッドを水平方向に移動可能とすると共
に水平線回りに回転可能とし、かつ該装着ヘッドが水平
線回りに回転することにより前記部品供給ユニットの部
品送り出し方向における前記吸着ノズルによる部品吸着
位置の補正を行うようにしたことを特徴とする電子部品
装着装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000019378A JP3398109B2 (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | 電子部品装着装置 |
| US09/730,838 US6662437B2 (en) | 2000-01-27 | 2000-12-07 | Apparatus and method for mounting electronic components |
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