(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィーダーから供給される電子部品を吸着ヘッド部により吸着して回路基板上に搭載する電子部品搭載方法において、
電子部品の吸着位置に対して所定の位置関係を有する形状で、かつフィーダーの種別ごとに深さの異る凹部を前記フィーダーに設け、
前記凹部を吸着ヘッドに設けた距離センサで走査し、
前記走査で得られた距離情報に基づき装着フィーダーの種別及び／又はフィーダーに対する吸着ヘッド部の位置を検出することを特徴とする電子部品搭載方法。
【請求項２】
前記凹部の形状が三角形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品搭載方法、更に詳細には、フィーダーから供給される電子部品を吸着ヘッド部により吸着して回路基板上に搭載する電子部品搭載方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、このような電子部品搭載装置では、電子部品供給装置（以下フィーダーという）から供給される電子部品が吸着ノズルにより吸着され、この吸着された電子部品がＣＣＤカメラなどにより撮像され、この電子部品の画像を認識することにより部品の位置が検出され、その後必要に応じて吸着ノズルによる部品の姿勢を補正することにより部品の位置決めを行なった後、ＸＹロボットを介して所定の回路基板上に部品の搭載が行なわれている。
【０００３】
供給される電子部品は、通常リール状に巻かれた紙もしくはプラスチックテープの穴に個々に収納され、リールがフィーダーに取り付けられる。電子部品の種類および大きさは様々であり、その種類と大きさによって、収納する紙もしくはプラスチックのテープの幅は、８ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ、２４ｍｍ、３６ｍｍ、４４ｍｍ、５６ｍｍと分かれ、それぞれのテープ幅によって異なる種類のフィーダーが使用される。このため、電子部品搭載装置には、これらの種類の電子部品に対応する個数のフィーダーが取り付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子部品搭載装置では、電子部品を収納したリールは電子部品搭載装置に装着する前に、フィーダーにまず取り付けられ、フィーダーとセットされた状態で電子部品搭載装置に操作者によって装着される。電子部品搭載装置は、所定のフィーダーから供給される電子部品を該当する基板位置に順次搭載していくが、このとき、その電子部品が所定のフィーダーから供給される正しい電子部品であるかどうかは通常検査されない。すなわち、抵抗を収納したリールとコンデンサを収納したリールが間違ったフィーダー位置に取り付けられたり、さらに同じ形状の抵抗またはコンデンサ同士でもそれらの抵抗値やコンデンサの容量が異なったリールがフィーダーに装着された場合には、そのまま実装されてしまうため、基板上には本来の電子部品が装着されないことになる。電子部品はリールに通常数百から数千個、最大で１万個収納されているため、一旦間違えて部品を取り付けてしまうと、大量の不良基板を作成してしまう恐れがある。このため、電子部品及びフィーダーの装着は、間違いがないかどうか入念なチェックが必要で、従来では多大の時間を要していた。
【０００５】
さらに、このリール及びフィーダーには、その部品供給位置に個々のバラツキがあり、電子部品搭載装置の吸着ノズルが正しく電子部品の中心位置を吸着するようその中心座標を補正しなければならない。また、上下方向についてもほぼ、電子部品の上面位置までノズルを下降させ吸着を行わないと、正しく吸着できなかったり、部品に衝撃を与えたりする場合が生じる。特に図１０（Ａ）に示すように電子部品１のテープ２での位置が正常でなく吸着位置３が電子部品の中心とずれていたり、あるいは図１０（Ｂ）に図示したように吸着ノズル４の先端が電子部品１に届いていない場合、本来図１１（Ａ）のように電子部品１が吸着ノズル４により吸着されなければならないのが、図１１（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように吸着され、正しく基板上に電子部品が装着されなくなる。従って、電子部品の吸着位置は、その電子部品が取り付けられているフィーダー毎に修正を行なう必要が生じ、多くの調整時間が必要になって搭載効率が悪くなる、という問題があった。
【０００６】
従って、本発明の課題は、このような従来の欠点を解消し、フィーダーの正しい位置への装着状態を確実に検出でき、電子部品の搭載効率を向上できる電子部品搭載装置および方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、フィーダーから供給される電子部品を吸着ヘッド部により吸着して回路基板上に搭載する電子部品搭載方法において、電子部品の吸着位置に対して所定の位置関係を有する形状で、かつフィーダーの種別ごとに深さの異る凹部を前記フィーダーに設け、前記凹部を吸着ヘッドに設けた距離センサで走査し、前記走査で得られた距離情報に基づき装着フィーダーの種別及び／又はフィーダーに対する吸着ヘッド部の位置を検出する構成を採用した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施形態に従って本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１は電子部品搭載装置全体の斜視図を示したものである。図１において、１０は、電子部品を収納したリールで通常紙もしくはプラスチックの穴に電子部品を一定間隔で収納しテープがリール状に巻かれている。１１は１のリールより、一つずつ電子部品を供給していくフィーダーである。１２は電子部品が搭載される回路基板、１３はフィーダー１１より電子部品を吸引し、回路基板１２へ部品を搭載する吸着ヘッド部、１４は吸着ヘッド部１３をＸＹ方向に移動するＸＹロボット、１５は吸着ヘッド部１３により吸着された電子部品の画像を撮影し、電子部品の吸着状態を認識するＣＣＤカメラである。
【００１３】
図２に吸着ヘッド部１３の詳細図を示す。図２において、保持部材２０にはブラケット２１が取り付けられ、このブラケット２１には、フィーダーより供給される電子部品２２を真空吸引する吸着ノズル２３が固定される。また、このブラッケト２１には、吸着ノズル２３および吸着された電子部品２２を回転させるためのモーター２４が取り付けられる。このブラケット２１は、モーター２５によりボールネジ２６とナット２７の噛み合いを介してガイド２８に沿って上下動させるように構成されている。
【００１４】
ブラッケト２１の下方で保持部材２０には、電子部品２２の位置を検出する検出器３０、３１が取り付けられている。また、吸着ヘッド部１３には、電子部品２２を吸着する際の位置や、回路基板１２上に搭載した電子部品２２の位置を確認するための撮像カメラ３２が固定されている。更に、カメラ３２には、フィーダーの種別、正しい装着位置等が識別できるように、フィーダー、特に部品供給位置の部分を走査してその位置座標を取得できる光学式のまたは超音波等の非接触距離センサ３４が、取り付けられている。この距離センサ３４の取り付け位置は、この部分に限定されることはないが、吸着ノズル２３に対して定まった位置であることが必要である。
【００１５】
部材２０〜３１は、同じものが並列して複数個吸着ヘッド部１３に取り付けられており（図２では２体あり、その符号は省略されている）、これによりフィーダー１１から供給される電子部品の同時吸着が可能になっている。
【００１６】
図３は、フィーダー１１の外観図を示す。フィーダー１１は、図１に示すように電子部品搭載装置に複数取り付けられる。各フィーダーには、図３に示すように電子部品２２を収納した紙もしくはプラスチックのテープ３５を巻いたリール１０が取り付けられる。テープ３５の幅は、電子部品の種類あるいは大きさに従い８ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ、２４ｍｍ、３６ｍｍ、４４ｍｍ、５６ｍｍ等があり、それぞれのテープ幅によって異なる種類のフィーダーが使用される。
【００１７】
リール１０から巻きほどかれたテープ３５はガイド３６に沿ってアッパーカバー４１部で被覆テープを剥離し、テープホルダ３８に巻き取られる。フィーダーのフロントカバー４０とアッパーカバー４１間には、図２に図示したように電子部品２２を収納したテープ３５が現れ、この間隙に吸着ノズル２３が下降して電子部品２２を順次吸着する。
【００１８】
図４には、全体の制御機構がブロック図として図示されており、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３から構成される制御装置５０には、ＣＣＤカメラ１５、撮像カメラ３２からの映像が取り込まれ、また距離センサ３４から距離情報が入力される。また、制御装置５０は、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３に格納されたプログラム、データに従って吸着ヘッド部１３を搭載したＸＹロボット１４を移動させ、フィーダーの走査、部品供給位置の撮像、電子部品の吸着、その姿勢の撮像、基板上への搬送、装着などの操作を所定のシーケンスに従って制御する。また、制御装置５０には、外部記憶装置５４が接続されており、データの入出力が可能になっており、例えば、５３ａに示されたように、ある回路基板に各種部品を搭載するときに使用されるフィーダーの順番、種別、テープ幅のデータ等をテーブルとしてＲＡＭ５３に書き込むことが可能になっている。更に、制御装置には、ＣＣＤカメラ１５、撮像カメラ３２等で得られた映像、あるいは各種データを表示するモニター６０が接続されている。
【００１９】
次に、このように構成された電子部品搭載装置の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００２０】
電子部品を収納したリール１０は電子部品搭載装置に装着する前に、関連するフィーダー１１にまず取り付けられ、操作者によってフィーダー１１とセットされた状態で電子部品搭載装置に装着される（ステップＳ１）。
【００２１】
操作者が複数のフィーダー１１の装着を完了した後、電子部品搭載装置は、吸着ヘッド部１３に取り付けられた光学式距離センサ３４で、フィーダー１１の種別が判定できるような所定位置を走査する（ステップＳ２）。この走査状態が図６に図示されている。
【００２２】
図６（Ａ）で、距離センサ３４が吸着位置近傍であって、走査方向Ｘに沿って各フィーダー１１、１１’、１１”のテープ３５、３５’、３５”を順次走査した結果、図６（Ｂ）に示したように、各フィーダーのＸＹＺの座標値Ｘ1〜Ｘ6、Ｙ1、Ｚ1が取得される。これらの座標値から、フィーダー種、もしくは、装着されているリールのテープ幅を得ることができる。この結果に基づき、あらかじめ、電子部品搭載装置内部のメモリー５３ａに記憶されている、フィーダー種の情報と比較を行う（ステップＳ３）。一致していれば少なくともフィーダー種が正しいことが分かる。一致しなければフィーダー種が異なる、もしくは、本来装着されるべき所に装着されていないといった情報を操作者に表示し、修正を促し（ステップＳ４、Ｓ５）、ステップＳ１に戻って正しいところに然るべきフィーダーを装着し直すようにする。
【００２３】
一方、ステップＳ４で一致していることが確認され、正しいフィーダーの装着が識別された後、電子部品搭載装置は吸着ヘッド部を移動することにより撮像カメラ３２を介してフィーダーの部品供給位置上部へ順次撮像していく（ステップＳ６）。このカメラ３２による撮像状態が図７に図示されており、モニター６０にテープ３５並びに電子部品２２が表示されている。このモニター６０には、テープ幅に適した、矩形のカーソル線６１からなる視標が同時に表示され、このカーソル枠の視標と部品位置が一致していない場合には、操作者の操作により吸着ヘッド部を微少移動する、もしくはカーソル枠の表示位置を移動させることによって、本来あるべき電子部品２２の吸着位置からのズレ量、つまり補正量を取り込む（ステップＳ７）。
【００２４】
この作業を、全フィーダーについて実施した後、電子部品搭載装置は再度吸着ヘッド部を移動することにより光学式距離センサ３４を撮像カメラ３２による補正後のフィーダー部品供給位置上部へ順次移動していく。この時、距離データを取得し、電子部品を吸着する際ノズル端が部品上面と一致するように上下方向の吸着位置を補正していく（ステップＳ９）。
【００２５】
この過程によりフィーダーから供給される各電子部品は吸着ヘッド部により図１１（Ａ）に示したように、正しい位置で正しく吸着できるようになる。そのあと、吸着された電子部品が平行光線の照射部および受光部よりなる検出器３０、３１により、投影幅を検出することによりその姿勢を取得されるか、または、従来から行なわれているように、吸着された電子部品がＣＣＤカメラ１５により撮像され、この電子部品の画像を認識することにより部品の位置が検出され、その後必要に応じて吸着ノズルによる部品の姿勢を補正することにより部品の位置決めを行なった後、ＸＹロボット１４を介して所定の回路基板１２上に部品が順次搭載される（ステップＳ１０）。
【００２６】
図８には、他の実施形態が図示されている。この例では、（Ａ）、（Ｂ）に示したように、各フィーダー１１の一部にたとえば三角形状の凹部（凸部でも可）７０が設けられる。この凹部７０は、フィーダー種別毎にその深さが異り、またその形状と部品吸着位置関係を所定の関係にしておく。
【００２７】
図８のＸに沿って距離センサ３４で走査すると、ＸＹ座標とＺ座標から、図９に示すような距離情報を得ることができる。図９において、高さ方向の段差Ｚ0は、凹部７０の深さに対応し、この深さが各フィーダーで異ることからフィーダーを識別することができ、ステップＳ３に対応した処理により正しい種別のフィーダーが装着されているかを判別することができる。また、凹部の中央位置Ｘ0から吸着のＸ方向の位置Ｘsを、また凹部７０の走査位置ｘ1、x2の幅の大きさからＹ方向の吸着位置を算出することが可能になる。これに基づいて必要に応じてフィーダーに対する吸着ヘッド部の位置を補正することが可能になる。この実施形態では、操作者によりカメラの移動作業（図５のステップＳ６）がないため、より短時間での位置補正が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明では、正しいフィーダー種が対応するフィーダー位置に装着されているか等フィーダーの装着状態を識別できるので、誤った電子部品が基板上に搭載されることが無くなり、搭載効率を向上させることができる。また、本発明では、部品供給位置に対する吸着ヘッド部の位置を補正できるので、正しい部品供給位置で電子部品を吸着することが可能になり、電子部品の搭載効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品搭載装置の全体の構成を示した斜視図である。
【図２】吸着ヘッド部の構成を詳細に示した斜視図である。
【図３】フィーダーの構成を詳細に示した斜視図である。
【図４】フィーダーの装着を識別するハードウエアを示すブロック図である。
【図５】搭載動作を示すフローチャート図である。
【図６】フィーダー部の走査状態を示す説明図である。
【図７】部品供給位置の撮像をモニターする状態を示した説明図である。
【図８】フィーダーの走査の他の実施形態を示す説明図である。
【図９】図８の走査により得られるフィーダーの位置情報を示す線図である。
【図１０】吸着ノズルによる部品の吸着状態を示す説明図である。
【図１１】吸着ノズルによる部品の吸着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  リール
１１  フィーダー
１２  回路基板
１３  吸着ヘッド部
１４  ＸＹロボット
１５  ＣＣＤカメラ
２２  電子部品
３２  撮像カメラ
３４  距離センサ
３５  テープ
【図１】
0003691888.tif 000002
【図２】
0003691888.tif 000003
【図３】
0003691888.tif 000004
【図４】
0003691888.tif 000005
【図５】
0003691888.tif 000006
【図６】
0003691888.tif 000007
【図７】
0003691888.tif 000008
【図８】
0003691888.tif 000009
【図９】
0003691888.tif 000010
【図１０】
0003691888.tif 000011
【図１１】
0003691888.tif 000012