(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の電子部品吸着用のノズルを一体的に組み付け、これらのノズルを同一共通のＺ軸機構により上下動させるとともに、これらのノズルをそれぞれ個別に下方へ突出させるノズル突出手段を備えたマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法であって、複数本のノズルの中から何れかのノズルを基準ノズルとして選択し、Ｚ軸機構によりこの基準ノズルを下降させてその下端部を高さ検出用治具に着地させ、このときの基準ノズルの下端部の高さを求める第１工程と、前記基準ノズルを高さ検知センサに対して上下動させてこの高さ検知センサに対する高さを検知する第２工程と、前記基準ノズル以外の他のノズルをこの高さ検知センサに対してそれぞれ上下動させてこの高さ検知センサに対するこれらの他のノズルのそれぞれの高さを計測する第３工程と、前記第２工程と前記第３工程の計測結果に基づいて前記基準ノズルと他のノズルの高さの差を制御部で演算して求め、この高さの差をメモリに登録する第４工程と、を含むことを特徴とする電子部品実装装置におけるマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置におけるマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置として、電子部品吸着用ノズルを有するヘッドを移動テーブルによりＸ方向やＹ方向へ水平移動させ、パーツフィーダに備えられた電子部品をノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、基板の所定の座標位置に移送搭載するようにしたものが広く実施されている。
【０００３】
従来は、この種電子部品実装装置のヘッドは１本のノズルを有しており、１本のノズルで電子部品を１個づつピックアップし、基板に移送搭載するようになっていた。しかしながらこのようなシングルノズルのヘッドでは、電子部品は１個づつ基板に移送搭載しなければならないので、実装能率があがらなという問題点があった。
【０００４】
そこで近年は多連式ヘッドが用いられるようになってきている。多連式ヘッドは、例えば特開平９−１８６４９２号公報に記載されているように、複数個のヘッドを横並びに組み付けたものであり、このような多連式ヘッドによれば、それぞれのヘッドのノズルで電子部品をピックアップして基板に移送搭載できるので、実装能率は大巾に向上するという利点がある。しかしながら多連式ヘッドはそれぞれのヘッドにノズルを上下動させるためのＺ軸機構を設けねばならないこともあって、ヘッド部分が大型重量化するためＸ方向やＹ方向への高速移動に不利であり、またコストアップにもなるという欠点があった。
【０００５】
そこで、１つのヘッドに複数本のノズルを組み付け、マルチノズルヘッドとし、これらのノズルを同一共通のＺ軸機構で上下動させるようにすることが考えられる。このようにすればヘッドを小型軽量化して高速移動を可能とし、またコストダウンを図ることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パーツフィーダの電子部品をピックアップしたり、あるいはピックアップした電子部品を基板に搭載するときにはノズルをＺ軸機構により上下動させる。この場合、Ｚ軸機構の駆動によるノズルの下降ストロークは厳密に管理する必要があり、この下降ストロークに狂いを生じると、ピックアップミス（下降ストロークが過小の場合にはノズルは下端部に電子部品を真空吸着してピックアップできず、また過大の場合はノズルの下端部が電子部品に衝撃を与えて電子部品を破壊してしまう）、搭載ミス（下降ストロークが過小の場合電子部品はノズルの下端部から自然落下して基板に搭載されるので電子部品は位置ずれして基板に搭載され、また過大の場合は電子部品はノズルで強く基板に押し付けられて破壊されてしまう）を生じる。
【０００７】
そこで電子部品実装装置を運転して電子部品の実装を行うのに先立って、ノズル高さのティーチを行わねばならない。このノズル高さのティーチを行うことにより、ノズル下端部の正しい高さを把握し、これに基づいてＺ軸機構の駆動量を決定してノズルの下降ストロークを正しく制御し、ピックアップミスや搭載ミスを解消するものである。
【０００８】
複数本のノズルを有するマルチノズルヘッドの場合、すべてのノズルの高さを正確に把握しておき、これによりＺ軸機構による各ノズルの下降ストロークをそれぞれ正確に制御して電子部品のピックアップや搭載を行わねばならない。このノズル高さのティーチには、計測結果の正確さ、ティーチに要する時間の短縮、ティーチに要する手間の簡単化などが要求される。
【０００９】
そこで本発明は、マルチノズルの複数本のノズルの高さのティーチを簡単・迅速・正確に行うことができる電子部品実装装置におけるマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本の電子部品吸着用のノズルを一体的に組み付け、これらのノズルを同一共通のＺ軸機構により上下動させるとともに、これらのノズルをそれぞれ個別に下方へ突出させるノズル突出手段を備えたマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法であって、複数本のノズルの中から何れかのノズルを基準ノズルとして選択し、Ｚ軸機構によりこの基準ノズルを下降させてその下端部を高さ検出用治具に着地させ、このときの基準ノズルの下端部の高さを求める第１工程と、前記基準ノズルを高さ検知センサに対して上下動させてこの高さ検知センサに対する高さを検知する第２工程と、前記基準ノズル以外の他のノズルをこの高さ検知センサに対してそれぞれ上下動させてこの高さ検知センサに対するこれらの他のノズルのそれぞれの高さを計測する第３工程と、前記第２工程と前記第３工程の計測結果に基づいて前記基準ノズルと他のノズルの高さの差を制御部で演算して求め、この高さの差をメモリに登録する第４工程と、を含むことを特徴とする電子部品実装装置におけるマルチノズルヘッドのノズル高さティーチ方法である。
【００１１】
上記構成において、まず基準ノズルを選択してこの基準ノズルの高さを高さ検知用治具を用いて検知する。次いで基準ノズルと他のノズルの高さの差を高さ検知センサにより計測し、この高さの差をメモリに登録する。そして電子部品実装装置を運転して電子部品の実装を行うときには、このメモリに登録されたデータに基づいてＺ軸機構を駆動し、各ノズルに上下動作を行わせて電子部品のピックアップや基板への搭載を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は同ヘッド部の側断面図、図３は同ヘッド部の平断面図、図４は同高さ検知センサによるノズル高さ計測中の側面図、図５は同制御系のブロック図である。
【００１３】
図１において、１は可動テーブルであり、互いに直交するＸテーブル２とＹテーブル３から成っている。Ｙテーブル３にはヘッド部１０が装着されている。４は基板５の搬送路であり、その側方には電子部品供給部６、認識部８、回収部９が設けられている。電子部品供給部６にはパーツフィーダ７が多数個備えられている。
【００１４】
可動テーブル１が駆動することによりヘッド部１０はＸ方向やＹ方向に水平移動し、パーツフィーダ７に備えられた電子部品Ｐをノズル１１の下端部に真空吸着してピックアップする。次いでヘッド部１０は認識部８の上方へ移動し、ノズル１１の下端部に真空吸着された電子部品Ｐを認識した後、電子部品Ｐを基板５の所定の座標位置に搭載する。また認識結果が不良の電子部品Ｐは、回収部９に投棄して回収する。
【００１５】
ヘッド部１０の移動路には高さ検知用治具２０が設けられている。この高さ検知用治具２０は鋼材などにて形成されており、その上面の高さはパーツフィーダ７に備えられた電子部品の上面の高さ、すなわち電子部品のピックアップレベルと同一にしてある。ノズル１１が下降して高さ検知用治具２０に着地したことは、例えばロードセルやフォトセンサなどを用いた周知手段により検知できる。またヘッド部１０の移動路には、高さ検知センサ１９ａ，１９ｂが設けられている。この高さ検知センサ１９ａ，１９ｂは発光素子や受光素子から成り、後述するようにノズル１１の下端部の高さを検知する高さ検知手段となっている。
【００１６】
次に、図２および図３を参照してヘッド部１０の構造を説明する。１２は本体部であり、その中央には垂直なシャフト１３が設けられている。このシャフト１３の周囲に複数本（本例では６本）のノズルシャフト１４が平面視してサークル状に配設されている。ノズル１１はノズルシャフト１４の下端部に装着されている。シャフト１３の上部にはプーリ１５が装着されている。図外のアクチュエータによりプーリ１５を回転させると、シャフト１３はその軸心を中心に回転し、これによりノズル１１およびノズルシャフト１４もその軸心を中心に回転する。このようにノズル１１を回転させることにより、ノズル１１の選択やノズル１１の下端部に真空吸着された電子部品のθ補正を行う。
【００１７】
本体部１２の上部にはシリンダ１６が倒立して設けられている。シリンダ１６は６本のノズルシャフト１４の上方にそれぞれ設けられており、そのロッド１７が突没することにより、ノズル１１およびノズルシャフト１４を上下動させる。図２では、左側のシリンダ１６のロッド１７を突出させてノズル１１を下方へ突出させている。電子部品のピックアップや基板５への搭載を行うノズル１１は、シリンダ１６を作動させて下方へ突出させ、不使用のノズル１１は上方位置へ退去させておく。すなわちシリンダ１６は、使用するノズル１１を下方へ突出させるノズル突出手段である。
【００１８】
図２において、本体部１２の側部にはナット２１が装着されている。本体部１２の側部にはブラケット２２が装着されており、ブラケット２２にはナット２１に螺入する垂直な送りねじ２３が軸受されている。またブラケット２２の上部には送りねじ２３を回転させるモータ２４が設けられている。２５はモータ２４の回転量の検出手段としてのエンコーダである。したがってモータ２４を駆動して送りねじ２５を回転させると、ナット２４は送りねじ２５に沿って上下動し、本体部１２は上下動する。このようにして本体部１２を上下動させることにより、本体部１２に組み付けられた６本のノズル１１は本体部１２と一体的に上下動する。すなわちナット２１、ブラケット２２、送りねじ２３、モータ２４はＺ軸機構となっている。
【００１９】
図５において、バス３０には装置全体の制御や演算などを行うＣＰＵなどの制御部３１、プログラムデータなどのデータを登録するメモリ３２、モータ２４を駆動するモータドライバ３３、シリンダ１６を駆動するシリンダドライバ３４などが接続されている。
【００２０】
この電子部品実装装置は上記のような構成より成り、次にノズル高さのティーチ方法を説明する。まず図２に示すように、６本のノズル１１のうち、１本のノズル１１を選択して基準ノズルとし、シリンダ１６を駆動してこの基準ノズル１１を下方へ突出させる。この基準ノズル１１を高さ検知用治具２０の上方に位置させ、モータ２４を駆動して下降させてその下端部を高さ検知用治具２０の上面に着地させる（鎖線で示す基準ノズル１１を参照）。基準ノズル１１が着地したことは、着地検出手段により検出される。このときのモータ２４の駆動量はエンコーダ２５により検出されており、したがって基準ノズル１１が原点高さから着地するまでの下降ストロークは、モータ２４の回転量として求められ、これから基準ノズル１１の下端部の高さが求められる。求められた高さはメモリ３２に登録する。
【００２１】
次に図４（ａ），（ｂ）に示すように、モータ２４を駆動して基準ノズル１１を高さ検知センサ１９ａ，１９ｂに対して上下動させ、高さ検知センサ１９ａ，１９ｂの光路を遮光あるいは遮光解除するタイミングから基準ノズル１１の下端部の高さを求める。次に図４に示す方法により、基準ノズル１１以外の他の５本のノズル１１の下端部の高さを求める。そして基準ノズル１１の下端部の高さと他のノズル１１の下端部の高さの差を制御部３１で演算し、メモリ３２に登録する。以上により、すべてのノズル１１の高さが求められる。
【００２２】
すべてのノズル１１の高さを求めたならば、電子部品実装装置を運転し、電子部品の実装を行う。すなわち、ヘッド部１０をパーツフィーダ７の上方へ移動させ、そこで各ノズル１１に上下動作を行わせて電子部品をノズル１１の下端部に真空吸着してピックアップし、次いでヘッド部１０を基板５の上方へ移動させ、そこで再度各ノズル１１に上下動作を行わせて電子部品を基板５に搭載する。電子部品をピックアップするときや、基板５に搭載するときは、メモリ３２に登録されたデータに基づいてＺ軸機構のモータ２４の駆動量を制御し、ノズル１１を最高ストロークで上下動させる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マルチノズルの複数本のノズルの高さのティーチを簡単・迅速・正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘッドの側断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のヘッドの平断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の高さ検知センサによるノズル高さ計測中の側面図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系のブロック図
【符号の説明】
５  基板
１０  ヘッド部
１１  ノズル
１６  シリンダ
１９ａ，１９ｂ  高さ検知センサ
２０  高さ検出用治具
２１  ナット
２３  送りねじ
２４  モータ
３１  制御部
３２  メモリ
【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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