JP4757905B2

JP4757905B2 - 電子部品装着装置

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Publication number: JP4757905B2
Application number: JP2008283793A
Authority: JP
Inventors: 順浅井; 章青木; 繁栗原; 章祐川合
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2009060131A

Description

本発明は、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、吸着ノズルにより所定の前記部品供給ユニットより電子部品を吸着して取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。

この種電子部品自動装着装置は、特開２００１−１５６４９８号公報などで広く知られているが、電子部品装着装置で装着されるチップ部品も年々小さくなってきている。
特開２００１−１５６４９８号公報

しかし、特に小さな電子部品にあっては、プリント基板への電子部品の装着動作を行ったにも拘わらず、装着されないという現象が起こるという問題がある。また、部品装着時に部品公差のばらつくという問題がある。

そこで本発明は、プリント基板への電子部品の装着時に部品公差によるバラツキを補正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、吸着ノズルを備えた装着ヘッドを有し、前記装着ヘッドに対して前記吸着ノズルが昇降することにより所定の前記部品供給ユニットより電子部品を吸着して取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記装着ヘッドの略中央部に設けられた支柱下端に設けられ、発光素子とプリズムを配設して構成された発光ユニットと、外筒体底部に固定されて前記プリズムを介する前記発光素子からの光を受光する複数の受光素子を備えた受光ユニットとから構成されるラインセンサユニットを設け、前記支柱を支点として内筒体が回動して電子部品を吸着保持している吸着ノズルを旋回させ、その旋回中に前記プリズムと前記受光ユニットとの間で、前記電子部品の下端レベル（下端面の高さ位置）を検出し、前記下端レベルに応じて電子部品装着時における前記吸着ノズルの下降ストロークを制御することを特徴とする。

本発明は、部品の下端位置を検出して吸着ノズルの下降ストロークが制御できるのでプリント基板への電子部品の装着時に部品公差によるバラツキを補正することができる。

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き説明する。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り出し位置（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Ｘ方向に長い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の部品送り出し位置（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８Ａ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６等に示すように、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に設けられた可動子１４Ｂとから構成される。各装着ヘッド体７は夫々１２本のバネ１２により上方へ付勢されている吸着ノズル１５を有する２つの装着ヘッド１６とを備えている。そして、各装着ヘッド体７の各装着ヘッド１６間には、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について、図５及び図６に基づき詳述する。２０は第１内筒体１７Ａの上部に設けられたパルスモータ２１のロータで、前記装着ヘッド体７に固定された外筒体１８に設けられたステータ２２内側でベアリング２３を介してθ方向に回転可能に設けられる。また、２５は第２内筒体１７Ｂの下部に設けられたパルスモータ２６のロータで、前記装着ヘッド体７に固定された外筒体１８に設けられたステータ２７内側でベアリング２８を介してθ方向に回転可能に設けられる。そして、前記吸着ノズル１５は、それぞれ所定間隔を存して円周上に１２本配設されて第２内筒体１７Ｂ内に上下動可能に設けられている。

３０は前記吸着ノズル１５の上下動の基本ストロークを作る第１カムで、駆動モータ３１が駆動すると駆動軸３２に設けたプーリ３３及び従動軸３４に設けたプーリ３５との間に張架されたベルト３６により前記従動軸３４に固定した第１カム３０が回転する（図１０参照）。また、装着ヘッド体７から延びた支持部７Ａに支持された支軸２９を支点として回動可能な第１レバー３８の他端側にはカムフォロア３９が設けられ、該支軸２９と従動軸３４とは連結レバー３７とで連結されている。

４０は駆動モータ４１により回転され電子部品の厚さに応じて前記吸着ノズル１５の上下動の調整ストロークを作る第２カムで、この第２カム４０外周には前記カムフォロア３９が圧接している。そして、前記第１カム３０外周には支軸４２を支点として回動する第２レバー４３の一端側に設けられたカムフォロア４４が圧接している。また、前記第２レバー４３の他端側にはカムフォロア４５が設けられ、該カムフォロア４５は装着ヘッド１６のθ回転の中心となる支柱４６に沿って上下動可能な昇降体４７のカム係合部４８に係合している。そして、前記昇降体４７と支持体４９との間にはスプリング５０が介在し、該昇降体４７を下方に付勢している。

５２は駆動モータ５３により回転する真空バルブ入切用の第３カムで、支軸５４を支点として回動可能な第３レバー５５の一端側のカムフォロア５６が前記第３カム５２に圧接しており、他端側のカムフォロア５７が前記昇降体４７に沿って上下動可能な真空バルブ入切用作動体５８のカム係合部５９に係合している。

また、前記昇降体４７には前記吸着ノズル１５を昇降させる昇降棒６２が設けられ、前記第１カム３０及び第２カム４０の回転により支軸２９を支点として第１レバー３８及び支軸４２を支点として第２レバー４３が揺動し、昇降体４７が下降して昇降棒６２により前記吸着ノズル１５が電子部品Ｄの厚さに応じて所定ストローク降下して、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着する構成である。

更に、この装着時の前記吸着ノズル１５の降下時には、図７、図９に示すように、前記第３カム５２の回転による第３レバー５５の揺動によりカム係合部５９を介して真空バルブ入切用作動体５８が前記昇降体４７に沿って降下する。従って、真空バルブ入切用作動体５８の昇降棒６３が第１切換棒６５を押し下げ、支軸６７を支点として切換レバー６８を揺動させて第２切換棒６６を押し上げて停止用突部６１がこの第２切換棒６６の係合溝６９Ｂに係合する。そして、吸着時には、図６、図８及び図１３に示すように、真空バルブ入切用作動体５８の昇降棒６３が第２切換棒６６を押し下げ、支軸６７を支点として切換レバー６８を揺動させて第１切換棒６５を押し上げて停止用突部６１が第２の切換棒６６の係合溝６９Ａに係合する構成である。

このとき、装着時の真空バルブ入切用作動体５８の昇降棒６３の降下による第１切換棒６５が降下している状態では、真空源からの真空通路を断って吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を止めると共に空気を吸着ノズル１５に吹き込み、第２切換棒６６が降下している状態では、真空源に連通する真空通路を形成して吸着ノズル１５による電子部品Ｄの真空吸着を維持するものである。

即ち、第１切換棒６５が降下している状態では、吸着ノズル１５の内部通路１５Ａにエアー供給源からの空気が空気路７０、通路７１及び連通路７２を介して吹き込まれ、また第２切換棒６６が降下している状態では、吸着ノズル１５の内部通路１５Ａは真空源に連通路７２、通路７１及び真空通路７３を介して連通して真空吸着する。

７４は部品有無検出及び吸着姿勢検出の検出手段としてのラインセンサユニットで、図１３及び図１４に示すように、各装着ヘッド１６の略中央部に設けられた支柱７５下端に設けられ第３内筒体１７Ｃとの間にベアリングＢが介在した円筒状の発光ユニット取付体７６内上部にＬＥＤ等の発光素子７７を配設すると共にその下方にレンズ７８及びそのレンズ７８の下方に４５度に傾斜した反射面７９ａを有するプリズム７９を配設して構成された発光ユニット８０と、前記外筒体１８底面に固定されて前記プリズム７９を介する前記発光素子７７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８１とから構成される。各装着ヘッド１６へのラインセンサユニット７４の上記のような配置により、ラインセンサユニットを備えた装着ヘッド１６のコンパクト化を図ることができる。

例えば、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１３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（図１５参照）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を吸着取出し動作をして上昇した後にパルスモータ２１及び２６の駆動により装着ヘッド１６を回転させ、詳述すると支柱７５を支点として第１内筒体１７Ａ及び第２内筒体１７Ｂが回動して電子部品Ｄを吸着保持している吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に前記プリズム７９と受光ユニット８１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、部品の有無検出及び吸着姿勢の検出等が可能となる。尚、装着ヘッド１６が回転しながら移動するときに検出したが、前記プリズム７９と受光ユニット８１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７７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８１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、真空バルブ入切用作動体５８の昇降棒６３の降下により第１切換棒６５を降下させ、真空バルブ（図示せず）を閉じて真空源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を排出箱８２上方に移動させて電子部品Ｄを落下させ、再び同電子部品Ｄのリカバリー動作を行う。

また、正常な吸着姿勢であると検出された場合でも、当該電子部品Ｄの下端レベル（下端位置）が検出できるので、部品公差によるバラツキを補正すべく、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１５の下降ストロークを前記下端レベルに応じて変更するようにＣＰＵ９０が駆動モータ３１を制御する。即ち、駆動モータ３１を駆動制御して、第１カム３０を所定角度回転させて第２レバー４３を支軸４２を支点として揺動させ、昇降体４７が下降して昇降棒６２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。

８３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２個ずつ計４個設けられ、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８３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を確認することができる。

そして、図３に示すように、各リニアモータ８４の駆動により左右一対のガイド８５に沿って前記認識カメラ８３を固定したスライダ８６が摺動して位置決め部５上のプリント基板Ｐの搬送方向や部品供給ユニット３の並設方向と平行に、即ち、Ｘ方向に移動する。前記リニアモータ８４は、基台２に固定された取付台８７に固定された上下一対の固定子８８と、前記スライダ８６に設けられた可動子８９とから構成される。

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き、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、１４及び８４、パルスモータ２１及び２６、駆動モータ３１、４１及び５３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に接続される部品認識処理装置で、部品認識カメラ８３により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理部９１にて行われると共に基板認識カメラ１９により撮像して取込まれた画像の認識処理が行われる。

尚、前記部品認識カメラ８３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ＣＲＴ９６に表示される。そして、前記ＣＲＴ９６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。

以上のような構成により、ＣＲＴ９６に図１７に示すような画面を表示させて、電子部品のプリント基板Ｐへの装着動作後に、吸着ノズル１５に電子部品が保持されているかを検出するために、ラインセンサユニット７４のみで行うか、部品認識カメラ８３のみで行うか、両者で行うかを選択する。ここでは、先ずラインセンサユニット７４のみで行うこととし、作業者がスイッチ部１００Ａを押圧し、決定スイッチ部１００Ｄを押圧するとそのように設定され、ＲＡＭ９２にその設定内容が格納され、ＲＯＭ９３に格納されたこの設定内容に応じたプログラムに従い、ＣＰＵ９０が制御する。

当該設定は、電子部品の種類毎、あるいは電子部品装着データの装着順序毎に行うことができる。

即ち、図１８に示すようなフローチャートに示す制御がなされることとなる。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に格納し、部品認識カメラ８３の移動位置のＸ座標を算出する。

即ち、部品認識カメラ８３(２基)をＸ方向に駆動させ、連鎖吸着シーケンスにおいて、装着ヘッド１６による最終吸着位置と、最初に部品装着するプリント基板Ｐ上の装着座標位置とを結ぶ直線ライン上に、部品認識カメラ８３をあらかじめ位置させておいて、部品吸着から部品装着へのビーム８の移動中に「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド１６の各吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品の同時画像取込みさせて、認識工程のための無駄なビーム移動ロス時間を排除するものである。

以上のように、部品認識カメラ８３の移動位置のＸ座標を算出した後、当該認識カメラ８３をその算出した位置に移動させる。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、またパルスモータ２１及び２６の駆動により装着ヘッド１６の第１内筒体１７Ａ及び第２内筒体１７Ｂが回転して選択された吸着ノズル１５が当該装着ヘッド１６における０時、３時、６時、９時のうちのいずれかの位置において当該部品供給ユニット３の部品送り出し位置上方に位置しており、駆動モータ３１により第１カム３０が所定角度回転して第２レバー４３が支軸４２を支点として揺動し、昇降体４７が下降して昇降棒６２により前記吸着ノズル１５を所定ストローク降下させ、当該部品供給ユニット３から確実に電子部品Ｄを吸着し、更に第１カム３０が所定角度回転して第２レバー４３が揺動して前記昇降体４７が上昇すると共に当該吸着ノズル１５が上昇する。

このとき、駆動モータ５３により第３カム５２が回転して第３レバー５５が揺動して前記昇降体４７に沿って真空バルブ入切用作動体５８が下降して昇降棒６３の降下による第２切換棒６６が降下して、吸着ノズル１５の内部通路１５Ａは真空源に連通路７２、通路７１及び真空通路７３を介して連通して、吸着ノズル１５は部品供給ユニット３から電子部品Ｄを真空吸着して取出すこととなる。そして、電子部品Ｄを吸着保持した後吸着ノズル１５が上昇し、パルスモータ２１及び２６の駆動により装着ヘッド１６を回転させ、詳述すると支柱７５を支点として第１内筒体１７Ａ及び第２内筒体１７Ｂが回動して電子部品Ｄを吸着保持している吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に吸着された電子部品Ｄは前記プリズム７９と受光ユニット８１との間に位置するので、複数位置での電子部品Ｄの下端面の高さ位置を検出することにより、ラインセンサユニット７４により部品の有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれる。

そして、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（図１５参照）、装着ヘッド１６及び吸着ノズル１５を排出箱８２上方に移動させて電子部品Ｄを落下させ、再び同電子部品Ｄのリカバリー動作を行う。更には、正常な吸着姿勢であると検出された場合は、真空吸着を維持し、また当該電子部品Ｄの下端レベル（下端位置）が検出できるので、部品公差によるバラツキを補正すべく、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１５の下降ストロークを前記下端レベルに応じて変更するようにＣＰＵ９０が駆動モータ３１を制御する。

即ち、駆動モータ３１を駆動制御して、第１カム３０を所定角度回転させて第２レバー４３を支軸４２を支点として揺動させ、昇降体４７が下降して昇降棒６２により前記吸着ノズル１５を電子部品Ｄの装着のため所定ストローク降下させることとなる。

尚、当該装着ヘッド１６により連鎖吸着できる場合には、電子部品Ｄの装着のため前記吸着ノズル１５を降下させずに、パルスモータ２１及び３６の駆動により装着ヘッド１６を回転させて次の取出し動作をすべく選択された吸着ノズル１５が部品供給ユニット３の部品取出位置上方に移動し、前述の如く第１カム３０が１回転して昇降棒６２により選択された当該吸着ノズル１５が所定ストローク降下し、当該部品供給ユニット３から電子部品Ｄを吸着した後当該吸着ノズル１５が上昇し、前述の如くラインセンサユニット７４により部品の有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれる。

以下同様に、次々にマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）するが、この吸着が全て完了すると、ＣＰＵ９０は装着シーケンスデータを生成し、プリント基板Ｐに最初に装着すべき第１装着座標位置へ前記ビーム８及び装着ヘッド１６が移動する。即ち、最初に装着する電子部品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）の座標をＲＡＭ９２に格納して移動目的値にセットし、当該装着ヘッド１６による最終吸着位置と、最初に部品装着するプリント基板Ｐ上の装着座標位置とを結ぶ直線ライン上を移動する。

そして、ＣＰＵ９０は、部品認識カメラ８３の撮像タイミングになったものと、即ち装着ヘッド１６が前記認識カメラ８３上を通過するタイミングになったものと判断したときには、前述の如く既に前記直線ライン上に位置している部品認識カメラ８３がビーム８移動中に「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド１６の全吸着部品Ｄの同時撮像及びその画像取込を実行し、部品認識処理装置９１により部品認識処理を開始する。

そして、部品認識処理装置９１により１点目の装着部品の認識結果が算出されたら、移動目的値にセットされた最初に装着する電子部品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）の座標位置に移動が完了しているかを判断し、完了している場合には認識（補正）結果を加味した移動目的値を再セットして前記ビーム８を移動開始させ、完了していない場合には移動目的値をダイナミック変更処理、即ちセットされた移動目的値から認識（補正）結果を加味した目的値にダイナミックに修正する。

やがて、前記ビーム８の移動が完了した場合には、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）した電子部品Ｄのうち第１番目の電子部品Ｄをプリント基板Ｐ上に装着する。

即ち、駆動モータ３１により第１カム３０が回転すると共に駆動モータ４１により第２カム４０が回転し、支軸４２を支点として第２レバー４３が所定角度揺動し、昇降体４７が下降して昇降棒６２により前記吸着ノズル１５を電子部品Ｄの厚さに応じて及び前記ラインセンサユニット７４による当該電子部品Ｄの下端レベルの検出値に応じて、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１５を所定ストローク降下させ、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着する（図７及び図９参照）。

この装着時には、真空バルブ入切用作動体５８の昇降棒６３の降下により第１切換棒６５を降下させ、真空源からの真空通路を断って真空吸着動作を停止し、吸着ノズル１５の内部通路１５Ａにエアー供給源からの空気が空気路７０、通路７１及び連通路７２を介して吹き込まれる。即ち、装着時の前記吸着ノズル１５の降下時には、第３カム５２の回転による第３レバー５５の揺動によりカム係合部５９を介して真空バルブ入切用作動体５８が前記昇降体４７に沿って降下し、前記作動体５８の昇降棒６３が第１切換棒６５を押し下げ、支軸６７を支点として切換レバー６８を揺動させて第２切換棒６６を押し上げて停止用突部６１がこの第２切換棒６６の係合溝６９Ｂに係合させ、真空源からの真空通路を断ち真空吸着動作を停止する。

ＣＰＵ９０は次に装着すべき電子部品Ｄの装着動作の演算処理をし、その装着動作を連鎖吸着した電子部品の装着が全て完了するまで繰り返す。即ち、部品認識処理装置９１による認識処理結果をＣＰＵ９０が取得し、ＸＹθの移動目的値を算出処理をし、ズレ量を加味してリニアモータ９を駆動してビーム８をＹ方向に移動させ、リニアモータ１４を駆動して装着ヘッド１６をＸ方向に移動させ、パルスモータ２１及び２６を駆動して吸着ノズル１５をθ回転させ、第１カム３０及び第２カム４０を回転させることにより当該部品Ｄの厚さに応じて当該吸着ノズル１５を所定ストローク降下させてプリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着し、この装着後吸着ノズル１５は上昇し、以下同様に当該装着ヘッド１６の各吸着ノズル１５に吸着保持された電子部品Ｄの全てが完了するまで繰り返す。

そして、ＣＰＵ９０は部品持ち帰り確認機能が設定されているか否かを確認し、部品持ち帰り確認機能が設定されていない場合には、即ちＲＡＭ９２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。

ここで、ＲＡＭ９２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されている場合には、ラインセンサユニット７４による電子部品の確認機能が設定されているか否かをＣＰＵ９０は確認し、ＲＡＭ９２にラインセンサユニット７４による電子部品の確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。そして、ラインセンサユニット７４による電子部品の確認機能の設定内容が格納されている場合には、次に装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３への当該装着ヘッド１６の吸着ノズル１５の移動途中において、前述の如くラインセンサユニット７４により電子部品の有無検出が行なわれる。

ラインセンサユニット７４による電子部品の有無検出により、「無い」場合には次に装着すべき電子部品の吸着動作に移り、逆に「ある」場合にはＲＡＭ９２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ９０は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱８３上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。

そして、この廃棄を行った後、ＲＡＭ９２にノズルスキップ機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、格納されていなければ次に装着すべき電子部品の吸着動作に移り、格納されていれば該当吸着ノズル１５のスキップ処理をし、次に装着すべき電子部品の吸着動作に移る。

即ち、当該装着ヘッド１６に１２本の吸着ノズル１５が取り付けられているが、同種類の吸着ノズル１５が取り付けられている場合に、持ち帰りをした吸着ノズル１５を使用せず、他の同種類の吸着ノズル１５を使用するように、ＣＰＵ９０は制御することとなる。

そして、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着していなければ、前述したように再び吸着シーケンスデータを生成して、電子部品Ｄの吸着取出し動作を実行し、部品認識処理をし、装着動作を実行するが、装着データで指定した電子部品Ｄの全てがプリント基板Ｐに装着した場合には、前記ビーム８を原点に復帰させると共に装着完了したプリント基板Ｐを排出コンベア６に移載して終了する。

次に、電子部品のプリント基板Ｐへの装着動作後に、吸着ノズル１５に電子部品が保持されているかを検出するために、ＣＲＴ９６に図１７に示すような画面を表示させて、部品認識カメラ８３のみで行うかを選択すべく、作業者がスイッチ部１００Ｂを押圧すると共に決定スイッチ部１００Ｄを押圧するとそのように設定され、ＲＯＭ９３に格納されたこの設定内容に応じたプログラムに従い、ＣＰＵ９０が制御する。

即ち、図１９に示すようなフローチャートに示す制御がなされることとなるが、図１８のフローチャ−トに示すような電子部品の持ち帰りをラインセンサユニット７４のみで検出し処理するのに代えて、電子部品の持ち帰りを部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１のみで検出し処理するものである。

即ち、電子部品の持ち帰りをラインセンサユニット７４のみで検出し処理する場合と異なる動作についてのみ詳述すると、先ずプリント基板Ｐが位置決め部５に搬入されて位置決めされ、ＣＰＵ９０が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。そして、部品認識カメラ８３(２基)をＸ方向に駆動させ、後述する部品吸着から部品装着へのビーム８の移動中には「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド１６の各吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品の同時画像取込みをさせる。

そして、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。電子部品Ｄを吸着保持した後、吸着ノズル１５は上昇し、パルスモータ２１及び２６の駆動により装着ヘッド１６を回転させて吸着ノズル１５を旋回させ、その旋回中に吸着された電子部品Ｄはプリズム７９と受光ユニット８１との間に位置するので、ラインセンサユニット７４により部品の有無検出及び吸着姿勢の検出等が行なわれる。

そして、正常な吸着姿勢であると検出された場合は、真空吸着を維持し、また当該電子部品Ｄの下端レベルが検出できるので、部品公差によるバラツキを補正すべく、プリント基板Ｐへの装着の際に吸着ノズル１５の下降ストロークを前記下端レベルに応じて変更するようにＣＰＵ９０が駆動モータ３１を制御する。

以下同様に、次々にマルチ連鎖吸着（可能な限り多くの電子部品Ｄを連続して吸着する）するが、この吸着が全て完了すると、ＣＰＵ９０は装着シーケンスデータを生成し、プリント基板Ｐに最初に装着すべき第１装着座標位置へ前記ビーム８及び装着ヘッド１６が移動する。

そして、ＣＰＵ９０は、部品認識カメラ８３の撮像タイミングになったものと判断したときには、部品認識カメラ８３がビーム８移動中に「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド１６の全吸着部品Ｄの同時撮像及びその画像取込を実行し、部品認識処理装置９１により部品認識処理を開始する。

やがて、前記ビーム８の移動が完了した場合には、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）した電子部品Ｄのうち第１番目の電子部品Ｄをプリント基板Ｐ上に装着する。ＣＰＵ９０は次に装着すべき電子部品Ｄの装着動作の演算処理をし、その装着動作を連鎖吸着した電子部品の装着が全て完了するまで繰り返す。

ここで、ＲＡＭ９２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されている場合には、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１による電子部品の確認機能が設定されているか否かをＣＰＵ９０は確認し、ＲＡＭ９２にこの確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。そして、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１による電子部品の確認機能の設定内容が格納されている場合には、次に装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３への当該装着ヘッド１６の吸着ノズル１５の移動途中において、部品認識カメラ８３が撮像し、この撮像された画像に基づいて部品認識処理装置９１が認識処理をし、装着後の電子部品の有無検出が行なわれる。

部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１による電子部品の有無検出により、「無い」場合には次に装着すべき電子部品の吸着動作に移り、逆に「ある」場合にはＲＡＭ９２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ９０は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱８３上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。

次に、装着運転の対象の小さい電子部品であり、この電子部品のプリント基板Ｐへの装着動作後に、吸着ノズル１５に電子部品が保持されているかを検出するために、ＣＲＴ９６に図１７に示すような画面を表示させて、ラインセンサユニット７４及び部品認識カメラ８３で行うことを選択すべく、作業者がスイッチ部１００Ｃを押圧すると共に決定スイッチ部１００Ｄを押圧するとそのように設定され、ＲＯＭ９３に格納されたこの設定内容に応じたプログラムに従い、ＣＰＵ９０が制御する。この選択はラインセンサユニット７４又は部品認識カメラ８３のいずれかが部品の有りを検出した場合には、正常と判断されず部品の有無検出の確実性が高くなる。

即ち、図２０に示すようなフローチャートに示す制御がなされることとなる。先ずプリント基板Ｐが位置決め部５に搬入されて位置決めされ、ＣＰＵ９０が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。そして、部品認識カメラ８３(２基)をＸ方向に駆動させ、後述する部品吸着から部品装着へのビーム８の移動中には「ビーム無停止一括フライ認識」処理で、左右装着ヘッド１６の各吸着ノズル１５に吸着保持された全ての電子部品の同時画像取込みをさせる。

ここで、ＲＡＭ９２に部品持ち帰り確認機能の設定内容が格納されている場合には、ラインセンサユニット７４による電子部品の確認機能が設定されているか否かをＣＰＵ９０は確認し、ＲＡＭ９２にこの確認機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。そして、ラインセンサユニット７４による電子部品の確認機能の設定内容が格納されている場合には、次に装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３への当該装着ヘッド１６の吸着ノズル１５の移動途中において、前述の如くラインセンサユニット７４により電子部品の有無検出が行なわれる。

ラインセンサユニット７４による電子部品の有無検出により、「無い」場合には部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１による電子部品の有無検出に係る部品認識機能が設定されているか否かをＣＰＵ９０は確認し、ＲＡＭ９２にこの機能の設定内容が格納されていない場合には、次に装着すべき電子部品の吸着動作に移り、逆に部品認識機能が設定されている場合には部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１により電子部品の有無検出が行われる。

そして、ラインセンサユニット７４でも部品が無く、更に部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１でも部品無いである場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。

しかし、ラインセンサユニット７４では部品が無いと検出され、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１では部品有りが検出されると、ＲＡＭ９２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ９０は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱８３上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。

なお、ラインセンサユニット７４による電子部品の有無検出により部品がありとされると、ＲＡＭ９２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ９０は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には、前述したような部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１による電子部品の有無検出に係る部品認識機能が設定されているか否かをＣＰＵ９０が確認する。

そして、ＲＡＭ９２にこの部品認識機能の設定内容が格納されていない場合には、次に装着すべき電子部品の吸着動作に移り、逆に部品認識機能が設定されている場合には部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１により電子部品の有無検出が行われる。

そして、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１で部品無いである場合には、前述したような次の装着データに従った電子部品吸着動作を行う。しかし、ラインセンサユニット７４では部品が有りと検出され、更に部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１でも部品有りが検出されると、ＲＡＭ９２に異常停止機能の設定内容が格納されているか否かをＣＰＵ９０が確認し、異常停止機能の設定内容が格納されている場合には、ＣＰＵ９０は電子部品装着装置１の装着運転を停止するように制御し、異常停止機能の設定内容が格納されていない場合には排出箱８３上方まで移動して電子部品Ｄの廃棄動作を行う。なお、上記異常停止機能の設定に基づく装着運転の停止に伴い、異常警告、例えばＣＲＴ９６でのその旨の表示及びブザーによる発音等を行い、作業者に運転状態を速やかに知らせるようにしてもよい。

なお、図２１に示すように、例えば吸着ノズル１５の磁化により該吸着ノズル１５の側面部に電子部品Ｄが付着したような場合には、装着動作を行ったが装着されないにも拘わらず吸着ノズル1５に付着（保持）されている事態も起こり、ラインセンサユニット７４だけの検出であると電子部品Ｄがある（装着されない）にも拘わらず無いと検出されることがある。しかし、図２２に示すように、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１では部品有りと検出されることとなるため、ラインセンサユニット７４による検出に加え、部品認識カメラ８３及び部品認識処理装置９１でも検出するようにすれば、吸着ノズルに保持されているかを確実に検出することができ、保持されていた場合の種々の対処ができる電子部品装着装置を提供することができる。

また、スイッチ部１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを選択することにより、装着動作後の部品検出の方法を、例えば部品の大きさに応じて選択することが可能になり、小さい部品に対して部品検出の確実性を重視した選択ができ、また大きい部品に対しては、例えば装着の速度を優先した選択（ラインセンサユニットのみによる検出）が可能になる。

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。厚さが薄い電子部品を吸着している状態の装着ヘッド体の縦断側面図である。厚さが薄い電子部品を装着している状態の装着ヘッド体の縦断側面図である。厚さが厚い電子部品を吸着している状態の装着ヘッド体の縦断側面図である。厚さが厚い電子部品を装着している状態の装着ヘッド体の縦断側面図である。第１カム及び第１レバー等の平面図である。装着ヘッド体の平面図である。吸着ノズルの吸着又は装着の際の真空又は空気吹出しの状態を説明する簡略平面図である。厚さが薄い電子部品を吸着している状態の装着ヘッド体要部の縦断側面図である。厚さが薄い電子部品を吸着している状態の装着ヘッド体要部の縦断側面図である。電子部品を斜め吸着している状態の装着ヘッド体要部の縦断側面図である。図１４の底面図である。ＣＲＴに表示された操作画面を示す図である。ラインセンサユニットによる検出フローチャート図である。部品認識カメラによる検出フローチャート図である。ラインセンサユニット及び部品認識カメラによる検出フローチャート図である。吸着ノズルの側面部に電子部品が付着保持された状態の側面図である。図２１に示す状態を部品認識カメラで撮像した画面を示す図である。

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
７４ラインセンサユニット
８３部品認識カメラ
９０ＣＰＵ
９１部品認識処理装置
９６ＣＲＴ

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、吸着ノズルを備えた装着ヘッドを有し、前記装着ヘッドに対して前記吸着ノズルが昇降することにより所定の前記部品供給ユニットより電子部品を吸着して取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記装着ヘッドの略中央部に設けられた支柱下端に設けられ、発光素子とプリズムを配設して構成された発光ユニットと、外筒体底部に固定されて前記プリズムを介する前記発光素子からの光を受光する複数の受光素子を備えた受光ユニットとから構成されるラインセンサユニットを設け、前記支柱を支点として内筒体が回動して電子部品を吸着保持している吸着ノズルを旋回させ、その旋回中に前記プリズムと前記受光ユニットとの間で、前記電子部品の下端レベル（下端面の高さ位置）を検出し、前記下端レベルに応じて電子部品装着時における前記吸着ノズルの下降ストロークを制御することを特徴とする電子部品装着装置。