(57)【要約】【課題】部品が実装された製品のコスト低減を図ること。【解決手段】部品実装装置（１）は、基板（Ｂ）に形成されるスルーホール（Ｈ）に対して挿入される端子（Ｌ）を備えた部品（Ｐ）を実装する。部品実装装置は、部品を把持する把持ハンド（１２）と、把持ハンドが先端側に設けられて把持ハンドで把持した部品の脚部をスルーホールに挿入する部品挿入ロボット（１０）と、把持ハンド及び部品挿入ロボットの先端側に発生する力を検知する力覚センサ（３６）と、部品挿入ロボットの動作を制御する制御手段（４０）とを備えている。制御手段は、力覚センサで検知した力に基づいてスルーホールに対する脚部の挿入量を調整するよう部品挿入ロボットの動作を制御する挿入制御部（４３）を備えている。【選択図】図１
2020113568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されるスルーホールに対して挿入される脚部を備えた部品を実装する部品実装装置であって、
前記部品を把持する把持手段と、
前記把持手段が先端側に設けられて該把持手段で把持した前記部品の前記脚部を前記スルーホールに挿入する部品挿入ロボットと、
前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの先端側に発生する力を検知する力覚検知手段と、
前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記力覚検知手段で検知した力に基づいて前記スルーホールに対する前記脚部の挿入量を調整するよう前記部品挿入ロボットの動作を制御する挿入制御部を備えていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記スルーホールへの前記脚部の挿入量に応じて前記部品挿入ロボットの先端側に発生する正常な力に基づくデータを挿入基準データとして記憶する記憶部を備え、
前記挿入制御部は、前記挿入基準データと、前記力覚検知手段で検知した力との比較に基づき、前記部品挿入ロボットの動作方向及び動作量を制御することを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記挿入制御部は、前記挿入基準データと、前記力覚検知手段で検知した力とを比較し、それらの差分が所定の閾値を超えたときに前記部品挿入ロボットの動作を停止することを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
基板に形成されるスルーホールに対して挿入される脚部を備えた部品を実装する部品実装装置であって、
前記部品を把持する把持手段と、
前記把持手段が先端側に設けられて該把持手段で把持した前記部品の前記脚部を前記スルーホールに挿入する部品挿入ロボットと、
前記部品挿入ロボットに把持された前記部品の立体的な形状及び位置を認識する認識手段と、
前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記認識手段で認識した前記部品の形状及び位置に基づいて前記部品を所定形状に整形するよう前記把持手段の動作を制御する整形制御部を備えていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記把持手段で把持された状態での前記部品の正常な形状及び位置を形状基準データとして記憶する記憶部を備え、
前記整形制御部は、前記形状基準データと、前記認識手段で認識した前記部品の形状及び位置との比較に基づき、前記把持手段の動作を制御することを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
【請求項６】
前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの先端側に発生する力を検知する力覚検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記力覚検知手段で検知した力に基づいて前記スルーホールに対する前記脚部の挿入量を調整するよう前記部品挿入ロボットの動作を制御する挿入制御部を備えていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装装置に関し、特に、脚部を備えた部品を実装する部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板上の所定位置に電子部品等を配置する部品実装装置として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。特許文献１に記載の挿入装置は、ガイドピンに部品のリード線を乗せてからプリント基板の穴の内部にリード線を挿入している。特許文献１では、リード線が変形してプリント基板の穴に挿入不能となった場合、挿入エラーとして変形したリード線を有する部品を弾き飛ばしている。そして、挿入エラーとした部品と同一の新品部品をプリント基板の穴に挿入してリカバリーを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２１４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置による部品挿入にあっては、リード線が変形して部品が挿入エラーになると、その部品を廃棄したり、作業者が手作業で変形を修正したりすることとなる。このため、部品を無駄に廃棄して製品コストが上昇する他、手作業での修正に時間と労力が費やされ、これによっても製品コスト上昇を引き起こす、という問題がある。
【０００５】
ここで、部品のリード線にあってはキンク形状を有する等、穴に摺動しつつ弾性変形しながら挿入されるタイプのものがある。かかるリード線を特許文献１の装置で挿入する場合、リード線の挿入量に応じて部品を動作しても、挿入中にリード線やプリント基板が変形することによって、実際の挿入量が所望の挿入量と異なってしまう、という問題がある。また、リード線の形状の個体差、部品やプリント基板の位置決め精度のばらつき等によっても、リード線を所望の挿入量で挿入できなくなる、という問題がある。このような場合、リード線挿入後の半田付けが不良状態となり、半田を溶かしてプリント基板から部品を取り外した後、再度の挿入が必要になる等、その作業負担が大きくなって製品コストが上昇する、という問題がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、部品が実装された製品のコスト低減を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における一態様の部品検査装置にあっては、基板に形成されるスルーホールに対して挿入される脚部を備えた部品を実装する部品実装装置であって、前記部品を把持する把持手段と、前記把持手段が先端側に設けられて該把持手段で把持した前記部品の前記脚部を前記スルーホールに挿入する部品挿入ロボットと、前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの先端側に発生する力を検知する力覚検知手段と、前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記力覚検知手段で検知した力に基づいて前記スルーホールに対する前記脚部の挿入量を調整するよう前記部品挿入ロボットの動作を制御する挿入制御部を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における他の一態様の部品実装装置にあっては、基板に形成されるスルーホールに対して挿入される脚部を備えた部品を実装する部品実装装置であって、前記部品を把持する把持手段と、前記把持手段が先端側に設けられて該把持手段で把持した前記部品の前記脚部を前記スルーホールに挿入する部品挿入ロボットと、前記部品挿入ロボットに把持された前記部品の立体的な形状及び位置を認識する認識手段と、前記把持手段及び前記部品挿入ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記認識手段で認識した前記部品の形状及び位置に基づいて前記部品を所定形状に整形するよう前記把持手段の動作を制御する整形制御部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の上記一態様の部品実装装置によれば、力覚検知手段で部品に加わる力を検知できる。ここで、例えば、スルーホールに対する脚部の挿入量に応じて該脚部の弾性変形量が変化する場合、挿入が進行するに従って脚部から力覚検知手段に加わる力が変化する。かかる変化を力覚検知手段で検知でき、力覚検知手段の検知結果に基づいて部品挿入ロボットの動作を制御することで、検知した力に応じて変化する脚部の挿入量を調整することが可能となる。これにより、挿入中の脚部や基板の変形、脚部の個体差、部品や基板の位置ずれ等が生じても、脚部の挿入量を所望の挿入量として一定に保つことができる。この結果、脚部挿入後の半田付けを安定して良好に行うことができ、不良状態で半田付けした部品の取り外し及び再挿入等の作業をなくして製造コストの削減を図ることができる。
【００１０】
本発明の上記他の一態様の部品実装装置によれば、認識手段で部品の三次元形状等を認識できるので、その認識結果に基づいて把持手段の動作を制御することで、把持手段で把持している部品の形状を所望の形状に整形することができる。これにより、変形が生じた部品であっても、廃棄したり手作業で部品の形状を修正したりせずに基板に実装することが可能となる。この結果、部品の廃棄を少なくして歩留まりを向上できる上、人手による作業負担を少なくすることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る部品実装装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態に係る部品実装装置の機能ブロック図である。
【図３】実施の形態に係る基板表面撮像工程の一例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る部品把持工程の一例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る部品整形工程の一例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る部品挿入工程の一例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る挿入端子検査工程の一例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る半田付け工程の一例を示す図である。
【図９】部品の挿入量と力覚センサの計測値との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】部品の挿入量と力覚センサの計測値との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】部品の挿入量と力覚センサの計測値との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】変形例に係る部品の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る部品実装装置は、基板に形成されるスルーホールに対して挿入される脚部を備えた部品を挿入実装する部品実装装置であり、基板に対する部品の挿入、部品の半田付け及び部品の位置検査等の工程を実施するものである。
【００１３】
ここで、一般に、脚部となる端子を備えた電子部品やこれに類似する形状の部品を基板に実装する際には、端子の先端部分を基板のスルーホールに挿入する必要がある。この場合、スルーホールに対する電子部品（端子）の位置決めに精度が要求されるため、従来は手実装が主流であった。特に、端子がキンク形状と称される屈曲した形状を有する部品や、先端が鉤状となる脚部を有する部品は、手作業によって実装する場合が多かった。
【００１４】
このような部品は、スルーホールに端子が奥まで挿入されずに浮いた状態となる等、所望の挿入量とは異なった状態になり易い、という問題があった。このような場合には部品の位置にズレが生じると、筐体と干渉したり、製品の組立に影響したりする、という問題があった。
【００１５】
本実施の形態の部品実装装置は、部品の挿入中に下記に述べる検知や認識、調整を行うことによって上記の各問題を解消することができるものである。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。また、以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る部品実装装置の概略構成図である。図１に示すように、部品実装装置１は、基板Ｂに部品Ｐを実装する部品実装装置である。基板Ｂは、ＰＷＢ（Printed  Wiring  Board）やＰＣＢ（Printed  Circuit  Board）等で代表されるプリント基板である。基板Ｂには、部品Ｐの端子部分が挿入されるスルーホールＨが上面から下面に向かって貫通するように形成されている。基板Ｂは、部品Ｐが挿入される表面側を下方に向けて装置内の所定位置に搬送される。
【００１８】
部品Ｐは、スルーホールＨに対して挿入される端子（脚部）Ｌを備えた電子部品とすることが例示できる。図１に示す部品Ｐは、例えば円柱状や直方体状の部品本体Ｐａの図１中左右両側から１本ずつ端子Ｌが突出するように設けられている。部品本体Ｐａの左側から突出する端子Ｌは、その基部が半円弧状に形成されている。そして、２本の端子Ｌの先端側は図１中上下に並びつつ右側に向けられている。なお、部品Ｐの形状は図１に示す構成に限定されず、部品本体Ｐａの形状や端子Ｌの本数等は、部品Ｐの種別によって異なるものとする。
【００１９】
部品実装装置１は、基板Ｂに部品Ｐを挿入する部品挿入ロボット１０と、基板Ｂに挿入された部品Ｐを半田付けする半田付けロボット２０と、後述する各部を検査するための検査装置（部品検査装置）３０とを備え、部品挿入ロボット１０、半田付けロボット２０及び検査装置３０が制御手段４０によって制御される。ここにおいて、部品挿入ロボット１０及び半田付けロボット２０と、これらロボット１０、２０を後述のように制御する制御手段４０の制御系とによって挿入実装手段が構成される。また、検査装置３０は、後述する検査に関する制御手段４０の制御系を含むものである。
【００２０】
部品挿入ロボット１０は、例えば、複数のリンクを連結したアーム１１を有する６軸多関節ロボットで構成され、基板Ｂの表面側（下方）に設けられている。アーム１１の先端には、部品Ｐを把持する把持ハンド（把持手段）１２が設けられている。
【００２１】
半田付けロボット２０は、例えば、複数のリンクを連結したアーム２１を有する６軸多関節ロボットで構成され、基板Ｂの裏面側（上方）に設けられている。アーム２１の先端には、半田付け用のヘッド２２が取り付けられている。なお、半田付けロボット２０は、部品挿入ロボット１０と同一の６軸多関節ロボットを用い、把持ハンド１２の代わりに半田付け用のヘッド２２を取り付けて構成してもよい。
【００２２】
検査装置３０は、第１撮像手段３１と、第２撮像手段３２と、パターン照射手段３３と、を備えている。
【００２３】
第１撮像手段３１及び第２撮像手段３２としては、内部にＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を備えた撮像カメラが例示できる。第１撮像手段３１は、部品挿入ロボット１０におけるアーム１１の先端側に設けられ、基板Ｂの表面（図１中下面）とパターン照射手段３３によって部品Ｐに照射されたパターンとを撮像する。第２撮像手段３２は、半田付けロボット２０におけるアーム２１の先端側に設けられ、基板Ｂの裏面（図１中上面）を撮像する。
【００２４】
パターン照射手段３３は、基板Ｂに実装された部品Ｐの表面に対してパターンを照射するプロジェクタ等からなる。
【００２５】
また、部品実装装置１は、認識手段３５と、力覚センサ（力覚検知手段）３６と、を備えている。認識手段３５は、後述する部品Ｐの形状や位置の認識に関する制御手段４０の制御系（例えば、図２の画像処理部４５等）を含むものである。
【００２６】
認識手段３５は、部品挿入ロボット１０の可動範囲内にて筐体等（不図示）に支持された状態で配置され、部品挿入ロボット１０が把持する部品Ｐを撮像する。認識手段３５は、例えば、各撮像手段３１、３２と同様の撮像カメラを２台並設して同じ部品Ｐの画像を２枚撮像し、該画像に基づき後述する画像処理部で三角測量法を適用して三次元での位置を求める。これにより、認識手段３５によって、三次元形状を有する部品Ｐに対して立体的な形状及び位置を認識し得るようになる。
【００２７】
力覚センサ３６は、相互に直交する３軸の各軸方向の力と各軸回りのモーメントを検出可能な６軸力覚センサによって構成することが例示でき、把持ハンド１２及び部品挿入ロボット１０の先端側に発生する力を検知する。力覚センサ３６は、把持ハンド１２の基部に設けられることで、部品ＰをスルーホールＨに挿入するときの力と、部品Ｐを把持するときの力との両方をリアルタイムに検知可能とされる。
【００２８】
図２は、実施の形態に係る部品実装装置の機能ブロック図である。図２に示すように、本実施の形態に係る制御手段４０は、部品実装装置１の各部を統括制御するものであり、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等を含んで構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御手段４０は、ロボット制御部４１、整形制御部４２、挿入制御部４３、撮像制御部４４、画像処理部４５、演算部４６、判定部４７、記憶部４８として機能する。なお、図２に示す制御手段４０の機能ブロックは、本発明に関連する構成のみを示しており、それ以外の構成については省略している。
【００２９】
ロボット制御部４１は、演算部４６や整形制御部４２、挿入制御部４３によって演算処理された座標位置等に応じ、各ロボット１０、２０におけるアーム１１、２１の角度及び変位量等の動作を制御する。ロボット制御部４１による部品挿入ロボット１０の制御によって、部品Ｐを把持する把持ハンド１２を移動して基板Ｂへ部品Ｐが挿入される。また、パターン照射手段３３によって部品Ｐにパターン照射したり、当該パターンや基板Ｂの表面を第１撮像手段３１で撮像したりすることができるよう、それらを移動できる。更に、ロボット制御部４１による半田付けロボット２０の制御によって、ヘッド２２により基板Ｂへ部品Ｐが半田付けされる他、基板Ｂの裏面を第２撮像手段３２で撮像することができる。
【００３０】
整形制御部４２は、認識手段３５で認識した部品Ｐの立体的な形状及び位置に基づいて部品Ｐを所定形状に整形するよう把持ハンド１２の動作を制御する。具体的には、整形制御部４２は、認識手段３５によって撮像された部品Ｐの画像データに基づいて画像処理部４５で特定した部品Ｐの形状及び位置情報を取得する。そして、かかる取得した情報と、記憶部４８に記憶した部品Ｐの整形基準データとを比較して差分を求める。この差分に基づいて把持ハンド１２による部品Ｐへの把持力を求め、該把持力で把持ハンド１２が動作するようロボット制御部４１に対して動作指令を出力する。
【００３１】
挿入制御部４３は、力覚センサ３６で検知した力に基づいてスルーホールＨに対する端子Ｌの挿入量を調整するよう部品挿入ロボット１０の動作を制御する。具体的には、挿入制御部４３は、端子ＬをスルーホールＨに挿入するときに、部品挿入ロボット１０の先端側に発生する力の検知情報を力覚センサ３６から取得する。そして、かかる取得した情報と、記憶部４８に記憶した正常な力の挿入基準データとを比較して差分を求める。この差分に基づいて部品挿入ロボット１０による部品Ｐの動作量及び動作方向を求め、かかる動作量等で部品挿入ロボット１０が動作するようロボット制御部４１に対して動作指令を出力する。
【００３２】
撮像制御部４４は、第１撮像手段３１、第２撮像手段３２及び認識手段３５における撮像のタイミングや撮像条件等を制御する他、それらから出力された撮像画像の画像データを入力して画像処理部４５に出力する。
【００３３】
画像処理部４５は、撮像画像の画像データにおいて所定領域を抽出する画像処理を行ったり、抽出した画像データの寸法や形状を特定する処理を行ったりする。具体的には、認識手段３５が撮像した撮像画像を画像処理し、部品Ｐの立体的形状及び位置を特定する。また、第１撮像手段３１が撮像した撮像画像から、パターン照射手段３３によって部品Ｐに照射されたパターンのみを抽出する画像処理を行う。
【００３４】
演算部４６は、記憶部４８に記憶されているプログラムに従い、各種の制御処理（表示部５２の表示制御等）を行う。例としては、記憶部４８に記憶された部品Ｐの挿入位置情報等の各種情報と、第１撮像手段３１や認識手段３５の撮像画像から得られる各種情報とを照らし合わせて、当該情報から部品Ｐの種別を認識したり、部品Ｐの挿入実装位置を算出したりする。
【００３５】
また、演算部４６には、入力部５１及び表示部５２が接続されている。入力部５１は、例えば、キーボード、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイク等を含み、オペレータ等からの操作によるデータを取得して演算部４６に出力する。また、入力部５１は、通信インターフェースとしてパソコン等の外部装置から有線又は無線通信によってデータを取得するようにしたり、データを内蔵するメモリーカード等の記憶媒体を接続可能なスロット等のインターフェースとしたりしてもよい。
【００３６】
表示部５２は、ディスプレイ等によって構成され、オペレータに対し、演算部４６での演算処理結果や、後述するアラームを表示する。
【００３７】
判定部４７は、記憶部４８に記憶された良否判定の基準データ（閾値）と、各撮像手段３１、３２で撮像した画像データとを比較し、挿入実装された部品Ｐと基板Ｂとの相対位置を良否判定する。画像データとしては、部品Ｐに照射されたパターンの画像や、スルーホールＨ内の位置する端子Ｌの画像等が挙げられる。
【００３８】
記憶部４８には、上記の基準データや、各撮像手段３１、３２及び認識手段３５から出力される画像データ、画像処理部４５の画像処理結果、演算部４６の演算処理結果、判定部４７の判定結果が記憶される。また、記憶部４８には、整形制御部４２、挿入制御部４３及び演算部４６が各種の演算、制御を行うための関係式やプログラム、アプリケーションとして機能するためのプログラム、データ等が記憶される。
【００３９】
記憶部４８には、把持ハンド１２で把持された状態での部品Ｐの正常な形状及び位置が形状基準データとして予め記憶される。また、記憶部４８には、スルーホールＨへの端子Ｌの挿入量に応じて部品挿入ロボット１０の先端側に発生する正常な力に基づく挿入基準データが予め記憶される。挿入基準データは、部品Ｐに対する把持ハンド１２からの加圧力と部品Ｐの変形量との関係式としてもよい。かかる各基準データは、複数種となる部品Ｐ毎に記憶され、同一の部品Ｐであっても端子Ｌを挿入するスルーホールＨの間隔や形状等が相違する場合には、該相違に応じて他の基準データが記憶されようにしてもよい。
【００４０】
次に、実施の形態に係る部品実装工程の一連の流れについて説明する。部品実装工程においては、仮挿入実装工程、検査工程を行ってから本挿入実装工程を行う。仮挿入実装工程では、本挿入実装工程の後述する半田付け工程に代え、最小限の端子Ｌに半田付けする仮半田付け工程を行う以外は、同様の工程が実施される。よって、以下において、本挿入実装工程の説明を行い、仮挿入実装工程についての説明を省略する。また、検査工程は、パターン照射手段３３によって部品Ｐに照射したパターンを撮像し、その撮像結果に基づき仮挿入実装工程の良否を判定するものであり、ここでは説明を省略する。従って、以下では、本挿入実装工程の流れについて図３から図８を参照して説明する。
【００４１】
図３は、実施の形態に係る基板表面撮像工程の一例を示す図である。図４は、実施の形態に係る部品把持工程の一例を示す図である。図５は、実施の形態に係る部品整形工程の一例を示す図である。図６は、実施の形態に係る部品挿入工程の一例を示す図である。図７は、実施の形態に係る挿入端子検査工程の一例を示す図である。図８は、実施の形態に係る半田付け工程の一例を示す図である。部品Ｐの本挿入実装工程は、基板表面撮像工程、部品把持工程、部品整形工程、部品挿入工程、挿入端子検査工程及び半田付け工程の順に実施される。以下、各工程を順番に説明する。なお、以下において、基板の面方向をＸＹ方向とし、基板の厚み方向（基板に対する部品の挿入方向）をＺ方向とする。
【００４２】
図３に示すように、先ず、基板表面撮像工程が実施される。基板表面撮像工程では、第１撮像手段３１の撮像方向に対して基板Ｂが直交し、第１撮像手段３１の視野に基板Ｂが入るようにアーム１１の角度及び移動量が調整される。ここで、基板Ｂの表面には、図示はされていないが、部品実装装置１に対する基板Ｂの配置位置を認識するための基準マークの印刷や、部品Ｐの種別を示す識別コードの印刷、部品Ｐの実装位置（挿入位置）を示すシルク印刷が予め施されている。
【００４３】
かかる基準マーク等が第１撮像手段３１によって撮像され、撮像画像が第１撮像手段３１から制御手段４０の撮像制御部４４（図２参照）に出力される。この撮像画像に基づき、制御手段４０の演算部４６（図２参照）では、スルーホールＨの位置座標（ＸＹ座標）を含む基板Ｂの位置姿勢や、挿入実装する部品Ｐの挿入位置座標（ＸＹ座標）及び端子Ｌの挿入量（Ｚ座標）が演算される。そして、それらの情報が記憶部４８（図２参照）に記憶される。
【００４４】
次に、部品把持工程が実施される。図４に示すように、部品把持工程では、部品挿入ロボット１０のアーム１１を駆動し、把持ハンド１２を用いてトレーＴ上の部品Ｐをピックアップする。ピックアップする部品Ｐの位置座標は、先に撮像手段（不図示）で撮像した撮像画像から認識してもよい。
【００４５】
次に、部品整形工程が実施される。部品整形工程では、力覚センサ３６により把持ハンド１２で部品Ｐを把持する力の力覚値が継続的に検出される。また、図５に示すように、端子Ｌを含む部品Ｐが認識手段３５の撮像範囲に入るようにアーム１１の位置が調整され、把持ハンド１２で把持した部品Ｐが認識手段３５によって撮像される。認識手段３５の撮像画像は、撮像制御部４４を介して画像処理部４５（図２参照）に出力され、この撮像画像に基づき、端子Ｌを含む部品Ｐの立体的な形状及び位置が例えば座標値として認識される。
【００４６】
続いて、整形制御部４２にて、画像処理部４５で認識された端子Ｌの形状及び位置と、記憶部４８に予め記憶された形状基準データとが比較される。この比較に基づき、整形制御部４２にて、認識された端子Ｌの形状及び位置と形状基準データとの差分から、把持ハンド１２によって端子Ｌに加える力が算出される。そして、整形制御部４２では、かかる算出された力を把持ハンド１２から端子Ｌに加えたことが力覚センサ３６に検出されるまで、把持ハンド１２を動作させる。或いは、認識手段３５の撮像画像に基づいて認識される端子Ｌのリアルタイムの形状と形状基準データとの差分が所定の閾値以下になるまで、把持ハンド１２を動作させる。このように把持ハンド１２を動作させるよう制御することで、部品Ｐの端子Ｌを所定形状に整形することができる。
【００４７】
例を挙げると、図５に示す２本の端子Ｌが挿入予定の２箇所のスルーホールＨに対して大きく離れている場合、把持ハンド１２によって端子Ｌに加える力を大きくする。そして、認識手段３５で撮像した２本の端子Ｌの離間距離が閾値以下になるまで接近した時点で、端子Ｌの相対位置を維持するよう把持ハンド１２から部品Ｐに加える力を維持する。これにより、端子Ｌに変形等が生じた場合であっても、端子Ｌを所望の形状に整形してスルーホールＨへ挿入することができる。
【００４８】
部品整形工程において、認識手段３５の撮像方向に対する把持ハンド１２で把持した部品Ｐの向きは、上述の向きに限定されるものでなく変更してもよい。例えば、認識手段３５の撮像方向に対して端子Ｌの延在方向が垂直となる向きとしたり、複数の方向で部品Ｐを撮像したりしてもよい。
【００４９】
次に、部品挿入工程が実施される。部品挿入工程において、演算部４６では、部品整形工程にて認識された部品Ｐの形状及び位置と、基板表面撮像工程にて記憶部４８に記憶された情報とを照らし合わせ、挿入実装する部品Ｐの挿入位置座標（ＸＹ座標）及び端子Ｌの挿入量（Ｚ座標）が補正される。この補正によって、端子Ｌを含む部品Ｐ毎の形状に応じた当該部品Ｐの最適な挿入実装位置が演算される。
【００５０】
部品挿入工程においても、力覚センサ３６により把持ハンド１２で部品Ｐを把持する力及び端子ＬをスルーホールＨに挿入する力の力覚値が継続的に検出される。このように検出された状態において、図６に示すように、部品挿入ロボット１０により、把持ハンド１２で把持した部品Ｐの端子Ｌが基板ＢのスルーホールＨに挿入される。この挿入位置は、上記のように補正された挿入実装位置であり、端子ＬとスルーホールＨの向き及び位置座標が一致するようにアーム１１の角度が調整されてから、補正された挿入量で端子Ｌが挿入される。これにより、部品Ｐは、基板Ｂに対して適切な位置に挿入され、例えば、スルーホールＨと端子Ｌ間に遊びがあっても部品Ｐの挿入実装位置（ＸＹ座標）が適切に設定される。部品挿入工程における制御の各種具体例については後述する。
【００５１】
次に、挿入端子検査工程が実施される。図７に示すように、挿入端子検査工程では、半田付けロボット２０を駆動し、第２撮像手段３２の視野に端子Ｌが挿入されたスルーホールＨが入るよう、アーム２１の角度及び移動量が調整される。かかるスルーホールＨが第２撮像手段３２によって撮像され、撮像画像が第２撮像手段３２から制御手段４０の撮像制御部４４（図２参照）に出力される。制御手段４０の判定部４７（図２参照）では、かかる撮像画像と、記憶部４８（図２参照）に予め記憶されたスルーホールＨに対する端子Ｌの挿入位置についての良否判定の閾値となる情報とを比較することで、挿入位置の良否判定が実施される。この良否判定において、不良と認識された場合には部品挿入ロボット１０を駆動して端子Ｌの挿入位置が補正される。良好と認識された場合には、部品挿入ロボット１０による部品Ｐの挿入位置が維持されたまま半田付け工程が実施される。
【００５２】
図８に示すように、半田付け工程では、半田付けロボット２０を駆動し、検査したスルーホールＨ内の端子Ｌ近傍にヘッド２２の先端が位置するよう、アーム２１の角度及び移動量が調整される。そして、基板Ｂの裏面から突出した端子Ｌにヘッド２２によって半田付けが行われる。半田付け工程の完了をもって本挿入実装工程が完了される。
【００５３】
続いて、部品挿入工程の具体例について図９から図１１を参照して説明する。図９から図１１は、部品の挿入状態と力覚センサの計測値との関係の一例を示すグラフである。各図のグラフでは、横軸に端子の挿入量、縦軸に力覚センサの計測値を示す。部品挿入工程の一例として、先ず、図９に示すような部品Ｐの端子ＬをスルーホールＨに挿入する場合を以下に検討する。
【００５４】
図９の部品Ｐは、部品本体Ｐａから２本の端子Ｌが上向きに突出しており、各端子Ｌが一箇所で屈曲するいわゆるキンク形状に塑性加工されている。更に詳述すると、各端子Ｌは、部品本体Ｐａから屈曲部分に向かって次第に離間するように傾斜し、屈曲部分から先端に向かって次第に接近するよう傾斜する形状を備えている。
【００５５】
図９の部品ＰをスルーホールＨに挿入すると、挿入の初期段階ではスルーホールＨと端子Ｌとが擦れ合って２本の端子Ｌが徐々に接近するように弾性変形する。このとき、基板Ｂから部品Ｐを介して把持ハンド１２を含む部品挿入ロボット１０の先端側に反力が加えられ、この反力が力覚センサ３６（何れも図６参照）で力覚値として検出される。かかる力覚値は、端子Ｌの弾性変形量に応じて大きくなるよう変化し、端子Ｌの屈曲部分がスルーホールＨに達すると、最大値となる。そして、端子Ｌの屈曲部分がスルーホールＨを通過した後は、端子Ｌが次第に元の形状に復元して端子Ｌの弾性変形量及び力覚センサ３６で検知される力覚値が次第に小さくなる。
【００５６】
従って、図９の部品Ｐにおいては、端子Ｌの挿入量に応じた力覚センサ３６の計測値の変化を、データとして図９のグラフのように予め演算或いは計測できる。本実施の形態に係る部品実装工程では、部品Ｐを実装する前に、かかるデータが挿入基準データとして部品Ｐの種類と関連付けて記憶部４８に記憶される。言い換えると、挿入基準データは、スルーホールＨへの端子Ｌの挿入量に応じて部品挿入ロボット１０の先端側に発生する正常な力に基づくデータとなる。
【００５７】
部品挿入工程で部品Ｐを実装する際、把持ハンド１２に加えられる反力が力覚センサ３６で力覚値として検出されて制御手段４０の挿入制御部４３（図２参照）に出力される。挿入制御部４３では、力覚値が一次の運動方程式によって距離に換算され、換算された距離と、力覚センサ３６の力覚値と挿入基準データとに基づき、アーム１１（図５参照）の動作方向及び動作量を制御してスルーホールＨへの端子Ｌの挿入量が調整される。言い換えると、挿入制御部４３にて、疑似的な力制御によってアーム１１を動作させて端子Ｌの挿入量が調整されるようになる。
【００５８】
これと同時に、挿入制御部４３では、力覚センサ３６が検出した力覚値と、記憶部４８に記憶された挿入基準データとが比較され、その差分が所定の閾値以上となった場合には、端子Ｌの未挿入や異常挿入が発生したものとして、表示部５２（図２参照）等でアラームが発せられ、部品挿入ロボット１０の動作が停止される。
【００５９】
図１０の部品Ｐは、部品本体Ｐａから２本の脚部Ｌが上向きに突出しており、各脚部Ｌの先端に外向きの鉤状部Ｌａを有する抜け止め防止構造が採用される。図１０の部品ＰをスルーホールＨに挿入すると、挿入の初期段階でスルーホールＨと鉤状部Ｌａの傾斜面とが擦れ合って２本の脚部Ｌが徐々に接近するように弾性変形する。このとき、図１０のグラフに示すように、部品Ｐを介して力覚センサ３６で検出される力覚値は、脚部Ｌの弾性変形量に応じて大きくなり、鉤状部Ｌａの最大幅部分がスルーホールＨに達すると、最大値となる。そして、鉤状部ＬａがスルーホールＨを通過した後は、脚部Ｌが急激に元の形状に復元して脚部Ｌの弾性変形量及び力覚センサ３６で検知される力覚値が極めて短時間で小さくなる。
【００６０】
図１１の部品Ｐは、図９の部品Ｐに対し、正面視で端子Ｌの基部側に対して先端側の方が横幅を大きく形成した構造が採用される。図１１の部品ＰをスルーホールＨに挿入すると、挿入の初期段階でスルーホールＨと端子Ｌとが擦れ合って２本の端子Ｌが徐々に接近するように弾性変形するとき、力覚値の変化が２段階になる。詳述すると、端子Ｌにおける先端側の横幅が小さい部分が挿入される場合は、端子Ｌを介して加えられる反力が相対的に小さく、基部側の横幅が大きい部分が挿入される場合は、端子Ｌを介して加えられる反力が相対的に大きくなる。よって、力覚センサ３６で検出される力覚値も、横幅が小さい部分では挿入量に対する変化量が小さく、横幅が大きい部分では挿入量に対する変化量が大きくなる。
【００６１】
部品挿入工程において、挿入制御部４３は、図１０及び図１１のグラフに示す挿入基準データに基づいても、図９の部品Ｐと同様に、部品挿入ロボット１０におけるアーム１１の動作方向及び動作量を制御してスルーホールＨへの端子（脚部）Ｌの挿入量を調整できる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態に係る部品実装装置１によれば、力覚センサ３６の力覚値に応じて端子Ｌの挿入量を調整することができる。これにより、挿入中の端子Ｌや基板Ｂの変形、端子Ｌの個体差、部品Ｐや基板Ｂの位置ずれ等が生じた場合でも、端子Ｌの挿入量を予め設定した挿入量として一定に保つことができる。この結果、端子Ｌを挿入した後の半田付けが安定して精度良く実施され、不良状態で半田付けした部品Ｐの取り外し及び再挿入等の作業をなくして製造コストの削減を図ることができる。特に、多数のキンク形状の端子Ｌを有する部品Ｐや、図１０の部品Ｐのようないわゆる異形部品と称される部品Ｐであっても、手実装でなく部品挿入ロボット１０を用いて実装でき、製造効率を上昇させることができる。しかも、異形部品は比較的大型になり易く、挿入量の精度が低いと基板Ｂを収容する筐体と干渉したりする等、製品の組み立てが困難になる傾向があったが、これを解消することができる。
【００６３】
また、認識手段３５での部品Ｐの形状認識に基づいて把持ハンド１２の動作を制御し、把持している部品Ｐの形状を所望の形状に整形することができる。これにより、部品Ｐに変形が生じた場合であっても、廃棄したり手作業で部品Ｐの形状を修正したりせずに基板Ｂに実装することが可能となる。この結果、部品Ｐの廃棄を少なくして歩留まりを向上できる上、人手による作業負担を少なくすることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００６５】
例えば、部品Ｐは上述した各構成に限定されるものでなく、基板Ｂに形成されるスルーホールＨに対して挿入される脚部Ｌを備えている限りにおいて、図１２の構成にする等、種々の変更が可能である。図１２は、変形例に係る部品の概略斜視図である。図１２の部品Ｐは、一枚の金属片を切り欠き及び折り曲げ等することによって加工され、複数の基板Ｂを厚さ方向に所定間隔毎に配置する際の接続片とされる。図１２の部品Ｐにおいても、下部４箇所位置から突出する脚部Ｌを備え、頂壁部にはねじ等が挿入される穴が形成される。かかる部品Ｐにおいて、脚部Ｌの挿入量を精度良くすることで、複数の基板Ｂを所定の筐体内に容易に収容でき、また、部品Ｐの加工精度が低くても、把持ハンド１２での把持中にて、脚部ＬがスルーホールＨに挿入し得るよう整形することができる。
【００６６】
また、上記実施の形態において、部品挿入ロボット１０及び半田付けロボット２０は、６軸多関節ロボットで構成されるとしたが、この構成に限定されない。部品挿入ロボット１０及び半田付けロボット２０は、例えば、３軸タイプのロボットで構成されてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態において、部品挿入ロボット１０がトレーＴから部品Ｐをピックアップする前に基板表面撮像工程を実施する構成としたが、この構成に限定されない。基板表面撮像工程は、部品Ｐを基板Ｂに挿入する前であればどのタイミングで実施されてもよく、例えば、部品把持工程の後に実施されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明は、部品が実装された製品のコスト低減を図ることができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００６９】
１  部品実装装置
１０  部品挿入ロボット
１２  把持ハンド（把持手段）
３５  認識手段
３６  力覚センサ（力覚検知手段）
４０  制御手段
４２  整形制御部
４３  挿入制御部
Ｂ  基板
Ｈ  スルーホール
Ｌ  端子（脚部）
Ｐ  部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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