(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を位置決めする位置決め手段と、基板に実装する電子部品を供給するパーツフィーダと、複数のノズルを備え、前記パーツフィーダの電子部品をピックアップして前記位置決め手段に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、前記移載ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させるＸテーブルとＹテーブルから成る移動手段とを備え、前記移載ヘッドは、前記移動手段に一体的に設けられたブラケットと、このブラケットに対し昇降自在なＺテーブルとを有し、このＺテーブルに前記複数のノズルと、各ノズルの使用／不使用を選択するシリンダと、各ノズルを回転させる１個のθモータと、このθモータの出力軸に装着されたスプラインと、このスプラインと螺合し前記複数のノズルに装着された複数のスプラインを備え、更に前記移載ヘッドに備えられた複数のノズル又はこれらのノズルに吸着された電子部品の一方又は双方の像を前記移載ヘッドの一回の移動動作中に取込む一個の撮像手段を有し、この撮像手段に取込まれた電子部品の像から制御部で電子部品の位置補正量を算出し、前記Ｘテーブル、ＹテーブルによりＸＹ方向の補正を行うとともに、前記θモータにより角度補正を行うようにしたことを特徴とする電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノズルを備えた移載ヘッドを用いてタクトタイムを短縮して電子部品を基板に実装できるようにした電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に電子部品を自動実装するための装置として、電子部品実装装置が広く用いられている。そして電子部品実装装置では、実装を開始してから実装が終了するまでのタクトタイムを極力短縮することが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電子部品実装装置においては、移載ヘッドに複数のノズルを備えるものもあるが、このものにおける実装動作は次のようになっていた。即ち第１に、複数のノズルのうち今回使用する１本のノズルに電子部品をパーツフィーダから吸着する。第２に、電子部品を吸着したノズルがカメラなどの撮像手段の視野に入るように移載ヘッドを移動する。第３に、撮像手段により１個の電子部品の像を取込む。第４に、取込んだ像から電子部品の理想位置に対する位置ずれを求め、補正量を算出する。第５に、この補正量による位置補正を施し、基板に電子部品を実装する。このように、従来の電子部品実装装置では、電子部品１つ１つに対してパーツフィーダ→撮像手段→基板というように移動させていた。ここで、この移動に要する時間は無視できるものではなく、それだけタクトタイムが長くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、複数のノズルを用いてタクトタイムを短縮して電子部品を基板に実装できる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品実装装置は、基板を位置決めする位置決め手段と、基板に実装する電子部品を供給するパーツフィーダと、複数のノズルを備え、パーツフィーダの電子部品をピックアップして位置決め手段に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、移載ヘッドを基板に対して相対的に移動させるＸテーブルとＹテーブルから成る移動手段とを備え、前記移載ヘッドは、前記移動手段に一体的に設けられたブラケットと、このブラケットに対し昇降自在なＺテーブルとを有し、このＺテーブルに前記複数のノズルと、各ノズルの使用／不使用を選択するシリンダと、各ノズルを回転させる１個のθモータと、このθモータの出力軸に装着されたスプラインと、このスプラインと螺合し前記複数のノズルに装着された複数のスプラインを備え、更に前記移載ヘッドに備えられた複数のノズル又はこれらのノズルに吸着された電子部品の一方又は双方の像を前記移載ヘッドの一回の移動動作中に取込む一個の撮像手段を有し、この撮像手段に取込まれた電子部品の像から制御部で電子部品の位置補正量を算出し、前記Ｘテーブル、ＹテーブルによりＸＹ方向の補正を行うとともに、前記θモータにより角度補正を行うようにした。
【０００６】
上記構成により、移載ヘッドの複数のノズルに吸着された複数の電子部品をラインイメージセンサにより前記移載ヘッドの一回の移動動作中に撮像し、基板に実装する。ここで従来手段においては、移載ヘッドは、電子部品の個数分、パーツフィーダ→撮像手段→基板間を移動していたものであるが、本手段によればこの移動は一回行えば良いので、それだけ移動に要する時間を節約することができ、タクトタイムを短縮できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の斜視図である。図１中、１は基台、２，３は基台１上に平行に設けられ基板４をＸ方向に搬送したり、位置決めしたりするガイドレールであり、これらガイドレール２，３は、位置決め手段に対応する。５は基台１の側部に設けられ、種々の品種の電子部品を供給するパーツフィーダである。ここで本手段のパーツフィーダには、図１に示したテープフィーダの他、チューブフィーダ、トレイフィーダなどが含まれる。
【０００８】
６，７は基台１の両縁部にＹ方向に向けて設けられた門形のＹフレーム、８はＹフレーム６，７にその両端部がスライド自在に案内され、Ｙモータ４１（図３参照）によりＹ方向に移動するＹテーブル、９はＹテーブル８とＸ方向スライド自在に係合し、Ｘモータ４０（図３参照）によりＸ方向に移動するＸテーブル、１０はＸテーブル９に設けられた移載ヘッド（詳細は後述する）である。即ち、Ｘモータ４０、Ｙモータ４１を駆動すると、基板４に対し移載ヘッド１０をＸＹ方向へ相対的に移動させることができ、Ｘテーブル９、Ｙテーブル８は移動手段に対応する。
【０００９】
１１は、移載ヘッド１０に備えられた４本のノズルＮ１〜Ｎ４に吸着された電子部品Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの像を一括して撮像する撮像手段としてのカメラである。本実施の形態において、カメラ１１は、図１に示すように基板４とパーツフィーダ５の中間の位置に配設されている。このように配設することは、パーツフィーダ５とカメラ１１との距離、カメラ１１と基板４との距離、即ち移載ヘッド９の移動距離を極力小さくできる点で好ましい。また撮像手段としては、ラインイメージセンサを用いても良い。
【００１０】
次に図２、図５を参照しながら移載ヘッド１０について説明する。図２は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の移載ヘッドの斜視図、図５は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図である。
【００１１】
図２において、１２はＸテーブル９と一体的なブラケット、１３はブラケット１２に対しＺ方向昇降自在に支持され、Ｚモータ１４が駆動されることにより昇降するＬ字状をなすＺテーブル、１３ａはＺテーブル１３の水平部である。またＺテーブル１３の中段には水平なプレート１５が設けられている。そして図５に示すように、水平部１３ａには４本のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４（但し、ノズルＮ２，Ｎ４は図にあらわれていない）が昇降自在に挿入されている。以下ノズルＮ２，Ｎ４はノズルＮ１，Ｎ３と同様な支持構造を持つ（但し、吸着する電子部品の品種に応じてノズル自体の形状が異なる）ので、ノズルＮ１，Ｎ３についてのみ説明する。
【００１２】
ノズルＮ１，Ｎ３の頂部には、放射状に突片１６，１７が突設されている。１８，１９はノズルＮ１，Ｎ３を使用するか使用しないか選択するためのシリンダであり、プレート１５に固定されている。２０，２１はシリンダ１８，１９のロッド、２２，２３はロッド２０，２１の下端部に固定され、突片１６，１７にそれぞれ係合する係止爪である。また突片１６，１７の反対側には、突片２４，２５が設けられ、これらの突片２４，２５には、水平部１３ａに下端部が固定されたばね２４，２５の上端部が固定されており、ノズルＮ１，Ｎ３はばね２４，２５により下方に付勢されている。またノズルＮ１，Ｎ３には、その中段に昇降自在かつ一体的に回転するように、スプライン２８，２９が装着されている。
【００１３】
３０はプレート１５にその出力軸３１が下方を向くように固定されたθモータであり、３２は出力軸３１の下端部に固着され、スプライン２８，２９に螺合するスプラインである。したがって、θモータ３０を駆動し、出力軸３１を原点位置からΔθだけ回転させると、スプライン３２，２８，２９の歯数に応じた角度だけ、ノズルＮ１，Ｎ３を回転させることができる。さらに、ノズルＮ３を使用してノズルＮ３に吸着された電子部品Ｃを基板４に実装する際には、シリンダ１９を駆動してロッド２１を突出させ、係止爪２３を図５の鎖線で示す位置へ下降させる（矢印Ｍ１）ことにより、ノズルＮ３及び電子部品Ｃを矢印Ｍ２のように下降させ、さらにＺモータ１４を駆動して矢印Ｍ３で示すように、Ｚテーブル１３を小距離下降させるものである。
【００１４】
３３，３４はノズルＮ１，Ｎ３の内孔に負圧又は正圧の圧力を加える空気圧調整装置（図示せず）を接続するための配管、３５は図２に示すように、カメラ１１で撮像する際に、電子部品Ａ，Ｂなどの背景を明るくして像のコントラストを明瞭にするための光拡散板である。
【００１５】
図３は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置のブロック図である。図３中、４２，４３はノズルＮ２，Ｎ４の使用／不使用を選択するためのシリンダであり、シリンダ１８，１９と同様のものである。４４はＸモータ４０、Ｙモータ４１を駆動するドライバからなるＸＹテーブル駆動部、４５はＺモータ１４、θモータ３０、・・・、シリンダ４３を駆動するドライバからなる移載ヘッド駆動部、４６はカメラ１１が出力する像から部品の位置、サイズなどを認識するモジールからなる部品認識部、４７は後述する角度補正量など必要な情報を一時記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などからなる記憶部、４８は各構成要素を制御するＣＰＵ（中央処理装置）及び図４に沿う制御プログラムを記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）からなる制御部である。
【００１６】
次に図４を参照しながら、本実施の形態の電子部品実装方法の各過程を説明する。図４は本発明の一実施の形態における電子部品実装方法を示すフローチャートである。まずステップ１〜４において、移載ヘッド１０をパーツフィーダ５に接近させ、移載ヘッド１０に備えられた４本のノズルＮ１〜Ｎ４に順次電子部品Ａ〜Ｄを吸着し、ピックアップ動作を行う。次に一回だけカメラ１１上に移載ヘッド１０を移動し、この一回の移動動作中に、電子部品Ａ〜Ｄの像を一回の撮像動作で取込む（ステップ５）。すると部品認識部４６が各電子部品Ａ〜Ｄについて認識処理を行い、結果を制御部４８へ出力する。
【００１７】
制御部４８は、記憶部４７から理想位置等の情報を読出し、各電子部品の位置補正量ΔＸ，ΔＹ及び角度補正量Δθを算出し、記憶部４７へ書込む（ステップ６〜９）。そして制御部４８は位置補正量ΔＸ，ΔＹに基いてＸＹテーブル駆動部４４に命じてＸテーブル９、Ｙテーブル８を駆動し基板４の位置をＸＹ方向について補正させる。そして制御部４８は移載ヘッド１０を基板４上へ移動させ、角度補正量Δθに基いて移載ヘッド駆動部４５に命じて該当するノズルの角度補正を行った上で基板４に順次電子部品Ａ〜Ｄを実装させる（ステップ１０〜１３）。勿論実装時には、実装するノズル上のシリンダを駆動してこのノズルを使用状態とする。
【００１８】
図６は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置による像の例示図である。図６中、Ｓ１〜Ｓ３は電子部品Ａ〜Ｃの像である。なおノズルＮ４は吸着ミス（又は不使用）の状態にあり電子部品Ｄの像ではなくノズルＮ４の像が得られている。このように本手段では、ノズルの全部を使用する場合に限定されるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、移載ヘッドの複数のノズルに吸着された複数の電子部品を、撮像手段により移載ヘッドの一回の移動動作中に撮像するようにしているので、移載ヘッドの移動に要する時間を節約してタクトタイムを短縮し、電子部品を基板に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の移載ヘッドの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置のブロック図
【図４】本発明の一実施の形態における電子部品実装方法を示すフローチャート
【図５】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の移載ヘッドの断面図
【図６】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置による像の例示図
【符号の説明】
２  ガイドレール
３  ガイドレール
４  基板
５  パーツフィーダ
８  Ｙテーブル
９  Ｘテーブル
１０  移載ヘッド
１１  撮像手段（ラインイメージセンサ）
Ｎ１  ノズル
Ｎ２  ノズル
Ｎ３  ノズル
Ｎ４  ノズル
Ａ  電子部品
Ｂ  電子部品
Ｃ  電子部品
Ｄ  電子部品
【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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