(57)【要約】【課題】一括交換台車方式の部品供給部に並設されたパーツフィーダの部品取り出し部の平面座標位置や高さを迅速・正確に求めることが出来る電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供すること。【解決手段】一括交換台車方式の部品供給部である台車１６に並設されたパーツフィーダ１２の両側部の起立部２６の上面に設けられた認識マークを移載ヘッド３０と一体のカメラ３３により認識し、２つの認識マークの位置認識結果に基づいて各パーツフィーダ１２の部品取り出し部の位置を演算部で演算して求める。また移載ヘッド３１のノズル３２を起立体２６の上面に着地させ、２つの起立体２６の高さの計測結果に基づいて、各パーツフィーダ１２の部品取り出し部の高さを演算部で演算して求める。【選択図】図４
2006093536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一括交換台車方式の部品供給部と、基板の位置決め部と、部品供給部に並設されたパーツフィーダの部品取り出し部から電子部品をノズルによりピックアップして位置決め部に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、移載ヘッドを水平方向へ移動させる水平方向移動手段と、前記部品供給部の両側部に設けられた特徴部と、前記移載ヘッドに一体的に設けられて前記特徴部を認識する認識手段と、この認識手段が前記特徴部を上方から認識することによって入手された前記特徴部の平面座標データに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置を演算して求める演算部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記特徴部は、前記部品供給部の両側部に立設された起立体の上面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、前記演算部によって求められた各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置に基づいて、前記水平方向移動手段を駆動して前記移載ヘッドのノズルを部品取り出し口の上方へ移動させて電子部品をピックアップし、前記位置決め部に位置決めされた基板に実装することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項４】
一括交換台車方式の部品供給部と、基板の位置決め部と、前記部品供給部に並設されたパーツフィーダの部品取り出し部から電子部品をノズルによりピックアップして位置決め部に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、移載ヘッドを水平方向へ移動させる水平方向移動手段と、移載ヘッドのノズルに上下動作をさせる上下動手段と、前記部品供給部の両側部に設けられた被着地部と、前記上下動手段を駆動してノズルを前記被着地部に着地させることにより入手された前記被着地部の高さに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さを演算して求める演算部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項５】
前記被着地部が前記部品供給部の両側部に立設された起立体であることを特徴とする請求項３記載の電子部品実装装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、前記水平方向移動手段を駆動して前記移載ヘッドのノズルをパーツフィーダの部品取り出し部の上方へ移動させ、前記演算部によって求められた各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さに基づいてノズルを上下動させて電子部品をピックアップし、前記位置決め部に位置決めされた基板に実装することを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一括交換台車方式の部品供給部のパーツフィーダから電子部品をピックアップして基板に実装する電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品実装装置は、部品供給部に備えられたテープフィーダやチューブフィーダなどのパーツフィーダの電子部品を移載ヘッドのノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、位置決め部に位置決めされた基板に実装するようになっている。近年、部品供給部として一括交換台車方式のものが提案されている（引用文献１）。
【０００３】
一括交換台車方式の部品供給部は、床面を移動可能な台車上にパーツフィーダを並設したものである。そして電子部品実装中にパーツフィーダの電子部品が品切れになったような場合には、台車を電子部品実装装置から分離し、予め準備されていた新たな台車と交換するものである。このような一括交換台車方式の部品供給部によれば、パーツフィーダの電子部品の品切れや基板の品種変更にともなう部品供給部の交換等を迅速に行えるという利点がある。本発明は、上記のように床面を移動する台車上にパーツフィーダを並設し、台車ごとパーツフィーダの交換を行う方式のものを一括交換台車方式の部品供給部と称する。
【特許文献１】特開２００４−６４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一括交換台車方式の部品供給部において、パーツフィーダの交換等のために台車の交換を行った場合、移載ヘッドによる電子部品の実装を再開するのに先立って、各パーツフィーダに設けられた部品取り出し部（一般に、パーツフィーダの先端部に、１個の電子部品を露呈させる部品取り出し口として開口されている）の位置認識をしなければならない。
【０００５】
このため、従来は移載ヘッドと一体的に水平方向へ移動するカメラを設け、このカメラにより多数並設された各パーツフィーダの各々の部品取り出し部の位置を１つづつ認識し、その認識結果に基づく部品取り出し部の平面座標位置（ＸＹ座標データ）を記憶部に登録していた。
【０００６】
しかしながら上記従来方法では、カメラを水平方向へ移動させながら全てのパーツフィーダの部品取り出し部の平面座標データを１つづつ入手せねばならないので、この認識作業にかなりの長時間を要するものであった。したがって一括交換台車方式のものは、台車の交換によってパーツフィーダの交換を迅速に行えるという利点があるものの、この認識作業に長時間を要するために、その利点が大きく減殺されるという問題点があった。
【０００７】
またカメラでは平面情報（部品取り出し部の平面座標位置）を求めることはできるが、その高さデータを求めることはできない。したがって部品取り出し部の電子部品をピックアップするために必要なノズルの最適の上下ストロークは不明であり、上下ストロークの過不足のために電子部品のピックアップミスを発生しやすいものであった。
【０００８】
そこで本発明は、上記のような一括交換台車方式の部品供給部の問題点を解消する電子部品実装装置及び電子部品実装方法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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、一括交換台車方式の部品供給部と、基板の位置決め部と、部品供給部に並設されたパーツフィーダの部品取り出し部から電子部品をノズルによりピックアップして位置決め部に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、移載ヘッドを水平方向へ移動させる水平方向移動手段と、前記部品供給部の両側部に設けられた特徴部と、前記移載ヘッドに一体的に設けられて前記特徴部を認識する認識手段と、この認識手段が前記特徴部を上方から認識することによって入手された前記特徴部の平面座標データに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置を演算して求める演算部とを備えた。
【００１０】
請求項２記載の発明は、特徴部は、前記部品供給部の両側部に立設された起立体の上面に設けられているものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、前記演算部によって求められた各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置に基づいて、前記水平方向移動手段を駆動して前記移載ヘッドのノズルを部品取り出し口の上方へ移動させて電子部品をピックアップし、前記位置決め部に位置決めされた基板に実装するようにした。
【００１２】
請求項４記載の発明は、一括交換台車方式の部品供給部と、基板の位置決め部と、前記部品供給部に並設されたパーツフィーダの部品取り出し部から電子部品をノズルによりピックアップして位置決め部に位置決めされた基板に実装する移載ヘッドと、移載ヘッドを水平方向へ移動させる水平方向移動手段と、移載ヘッドのノズルに上下動作をさせる上下動手段と、前記部品供給部の両側部に設けられた被着地部と、前記上下動手段を駆動してノズルを前記被着地部に着地させることにより入手された前記被着地部の高さに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さを演算して求める演算部とを備えた。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記被着地部が前記部品供給部の両側部に立設された起立体である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５に記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、前記水平方向移動手段を駆動して前記移載ヘッドのノズルをパーツフィーダの部品取り出し部の上方へ移動させ、前記演算部によって求められた各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さに基づいてノズルを上下動させて電子部品をピックアップし、前記位置決め部に位置決めされた基板に実装するようにした。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３記載の本発明によれば、パーツフィーダの交換等のために台車の交換を行って電子部品の実装を再開するような場合、部品供給部の両側部の特徴部を認識手段により認識し、これにより入手された特徴部の平面座標データに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置を演算部により演算して求めることにより、移載ヘッドのノズルを各部品取り出し部の真上の正しい位置へ移動させ、電子部品を確実にピックアップすることができる。
【００１６】
また請求項４〜６の発明によれば、パーツフィーダの交換等のために台車の交換を行って電子部品の実装を再開するような場合、ノズルを部品供給部の両側部の被着地部に着地させ、これにより各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さを演算部により演算して求めることにより、移載ヘッドのノズルを各部品取り出し部の上方で正しいストロークで上下動させて電子部品を確実にピックアップすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、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における電子部品実装装置の平面図、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側面図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の部品供給部のセット中の側面図、図４（ａ）（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の認識マークの位置認識中の正面図、図５（ａ）（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の被着地部の高さ計測中の正面図、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の制御系のブロック図、図７は本発明の一実施の形態における部品取り出し部のＸＹ方向の位置ずれ演算方法の説明図、図８は本発明の一実施の形態における部品取り出し部の高さ方向の位置ずれ演算方法の説明図である。
【００１８】
まず、図１、図２を参照して電子部品実装装置の全体構造を説明する。基板１は位置決め部としての左右一対のガイドレール２に挟まれて位置決めされている。基板１は、図示しないコンベアにより、ガイドレール２に沿ってＸ方向へ搬送される。本発明では、基板の搬送方向をＸ方向とし、これと直交する方向をＹ方向とする。
【００１９】
ガイドレール２の両側部には一括交換台車方式の部品供給部１０が配設されている。以下、その説明を行う。図１及び図２において、１１はＸ方向に横長のベース部材であって、その上面にはパーツフィーダ１２がＸ方向にピッチをおいて多数個並設されている。このパーツフィーダ１２はテープフィーダであって、図２に示すように下方には供給リール１３を備えている。供給リール１３に巻回された電子部品収納テープ１４は上方へ繰り出される。図１において、Ｐ１〜Ｐｎは、各パーツフィーダ１２の部品取り出し部である。
【００２０】
図２〜図４において、１６は台車であり、基台１７の下面にキャスタ１８を取り付けて成っている。基台１７の左右には支柱１９が立設されており、立柱１９上には台部２０が装着されている。台部２０の両側部の支柱１９の真上には板状のクランプ部材２１が立設されている。ベース部材１１の下面には上下動手段としてのシリンダ２２が装着されており、その下向きのロッド２３の下端部は台部２０に結合されている。２９は台車１６の両側部に設けられた操作ハンドルであり、作業者は操作ハンドル２９を保持して台車１６を床面上を移動させる。２４はガイドレール２の側方に設けられた板状の高さ方向の位置決め部材である。図４に示すように、位置決め部材２４は左右２個のクランプ部材２１に対応して左右２個設けられている。シリンダ２２はベース部材１１の下面中央に設けられており、シリンダ２２の両側部には台車１６の上下動を案内するガイド２５が設けられている。
【００２１】
次に、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、部品供給部１０のセット作業を説明する。図３（ａ）に示すように、シリンダ２２のロッド２３を下方へ突出させ、台部２０を低位置とした状態で、作業者は操作ハンドル２９を操作して台車１６を床面Ｆ上を移動させて位置決め部材２４へ向って前進させ（矢印Ａ）、図３（ｂ）に示すようにベース部材１１とクランプ部材２１を位置決め部材２４の上方と下方に位置させる。そこでシリンダ２２のロッド２３を上方へ引き込ませると、図３（ｃ）に示すようにベース部材１１は下降するとともに（同矢印Ｂ）、台車１６は床面Ｆから浮上し（矢印Ｃ）、ベース部材１１とクランプ部材２１により位置決め部材２４を上下からしっかりはさみ込む。これにより、部品供給部１０は所定の高さに位置決めしてセットされる。
【００２２】
図１〜図３において、部品供給部１０の両側部（本実施の形態ではベース部材１１のガイドレール２側の両側部）には被着地部としての棒状の起立体２６が左右２個立設されている。図１に示すように、起立体２６の上面には特徴部としての認識マーク２７が形成されている。
【００２３】
図２、図４において、３０は移載ヘッド部である。図４に示すように、この移載ヘッド
部３０は複数個の移載ヘッド３１を一体的に組み付けた多連式移載ヘッド部であって、各移載ヘッド３１は下端部に電子部品を真空吸着するノズル３２を有している。図４において、移載ヘッド部３０には、認識手段としてのカメラ３３と、各移載ヘッド３１若しくは各ノズル３２を上下動作させる上下動手段としてのＺ軸方向のモータＭＺと、各ノズル３２をその軸心を中心にθ回転させるモータＭθ等を一体的に組み付けて構成されている。
【００２４】
図１において、４０はＸ方向テーブルであり、移載ヘッド部３０はＸ方向テーブル４０に沿ってＸ方向へ移動する。４１はＹ方向テーブルであって、Ｘ方向テーブル４０はこのＹ方向テーブル４１上に架設されてＹ方向へ移動する。すなわち、Ｘ方向テーブル４０とＹ方向テーブル４１は、移載ヘッド部３０をＸ方向やＹ方向へ水平移動させる水平方向移動手段となっている。
【００２５】
図１において、ガイドレール２と部品供給部１０の間にはノズルストッカー５０と観察手段５１が設けられている。移載ヘッド部３０はノズルストッカー５０の上方へ到来し、そこでノズル３２に上下動作を行わせてノズルの交換を行う。また部品供給部１０のパーツフィーダ１２の電子部品をノズル３２の下端部に真空吸着してピックアップした移載ヘッド部３０は、基板１へ移動する途中、カメラ等から成る観察手段５１の上方に到来し、電子部品の位置認識を行う。そして移載ヘッド部３０は、この位置認識の結果判明した電子部品の位置ずれを周知手段により補正したうえで、基板１の所定の座標位置に電子部品を実装する。
【００２６】
図６において、制御部６０は、認識マーク２７の平面座標の基準位置（ＸＹ座標位置）データや起立体２６の上面の基準高さデータ、装置の運転プログラムデータなどの必要な情報を記憶する記憶部６１、カメラ３３の認識等により入手された様々なデータ等に基づいて必要な演算を行なう演算部６２を有している。また制御部６０は、Ｘテーブル４０、Ｙテーブル４１、モータＭＺ、Ｍθなどの被制御部の制御を行う。
【００２７】
この電子部品実装装置は上記のような構成より成り、次にその動作を説明する。まず、図４を参照して各パーツフィーダ１２の各部品取り出し部Ｐ１〜Ｐｎの平面座標位置を求める方法を説明する。図４は、図３を参照して説明した電子部品実装装置への部品供給部１０のセットが済んだ状態を示している。
【００２８】
まず、図４（ａ）に示すように移載ヘッド部３０のカメラ３３を一方（左方）の起立体２６の上方へ位置させて起立体２６上の認識マーク２７の平面座標位置（ｘ１’，ｙ１’）を認識してこれを記憶部６１に登録し、演算部６２は基準座標位置（ｘ１，ｙ１）との位置ずれ量Δｘ１，Δｙ１を算出する（図７参照）。
【００２９】
次に図４（ｂ）に示すように、移載ヘッド部３０のカメラ３３を他方（右方）の起立体２６の上方へ移動させ、この起立体２６上の認識マーク２７の平面座標位置（ｘ２’，ｙ２’）を認識してこれを記憶部６１に登録し、演算部６２は基準座標位置（ｘ２，ｙ２）との位置ずれ量Δｘ２，Δｙ２を算出する（図７参照）。次に演算部６２は、このようにして入手された認識マーク２７の平面座標データである位置ずれ量Δｘ１，Δｙ１、Δｘ２，Δｙ２に基づいて、各パーツフィーダ１２の部品取り出し口Ｐ１〜Ｐｎの位置ずれを誤差の比例配分により算出し、これにより各部品取り出し部Ｐ１〜Ｐｎの正しい平面座標位置を求める。（数１）はその計算方法の一例を示している。なお本実施の形態のように起立体２６を立設し、その上面に認識マーク２７を設ければ、上方のカメラ３３により至近位置から認識マーク２７を撮像できるので、高い撮像精度が得られる。
【００３０】
【数１】
2006093536.tif 000003
【００３１】
次に、図５を参照して各パーツフィーダ１２の取り出し部Ｐ１〜Ｐｎの高さを求める方法を説明する。まず図５（ａ）に示すように、移載ヘッド部３０の１つの移載ヘッド３１を一方（左方）の起立体２６の上方に位置させ、そこでモータＭＺを駆動してそのノズル３２を下降させ、起立体２６の上面に着地させる。このようにしてノズル３２を基準レベルから下降させて起立体２６の上面に着地するまでのノズル３２の下降ストロークから起立体２６の上面の高さＺ１’を求めてこれを記憶部６１に登録し、演算部６２は起立体２６の上面の基準高さＺ１との高低差ΔＺ１を求める（図８参照）。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように移載ヘッド部３０の１つの移載ヘッド３２を他方（右方）の起立体２６の上方に位置させ、上記と同様の方法によりこの起立体２６の上面の高さＺ２’を求めるとともに、基準高さＺ２との高低差ΔＺ２を求める（図８参照）。これにより、各パーツフィーダ１２の部品取り出し部Ｐ１〜Ｐｎの高さ方向の位置ずれを比例配分により演算部６２により算出し、これにより部品取り出し部Ｐ１〜Ｐｎの正しい高さを求める。（数２）はその計算方法の一例を示している。
【００３３】
【数２】
2006093536.tif 000004
【００３４】
本実施の形態のように、被着地部として起立体２６を立設し、その上面にノズル３２を着地させるようにすれば、着地に要するノズル３２の下降ストロークを短くして作業能率を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
請求項１〜３記載の本発明によれば、パーツフィーダの交換等のために台車の交換を行って電子部品の実装を再開するような場合、部品供給部の両側部の特徴部を認識手段により認識し、これにより入手された特徴部の平面座標データに基づいて各パーツフィーダの各部品取り出し部の平面座標位置を迅速・正確に求め、移載ヘッドのノズルを部品取り出
し部の真上の正しい位置へ移動させて電子部品を確実にピックアップすることができる。
【００３６】
また請求項４〜６の本発明によれば、パーツフィーダの交換等のために台車の交換を行って電子部品の実装を再開するような場合、ノズルを部品供給部の両側部の被着地部に着地させ、これにより各パーツフィーダの各部品取り出し部の高さ又は各部品取り出し部から電子部品をピックアップするのに必要なノズルの下降ストロークを迅速・正確に求め、移載ヘッドのノズルを部品取り出し部の上方で正しいストロークで上下動させて電子部品を確実にピックアップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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平面図
【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側面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の部品供給部のセット中の側面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の部品供給部のセット中の側面図（ｃ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の部品供給部のセット中の側面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の認識マークの位置認識中の正面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の認識マークの位置認識中の正面図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の被着地部の高さ計測中の正面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の被着地部の高さ計測中の正面図
【図６】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の制御系のブロック図
【図７】本発明の一実施の形態における部品取り出し部のＸＹ方向の位置ずれ演算方法の説明図
【図８】本発明の一実施の形態における部品取り出し部の高さ方向の位置ずれ演算方法の説明図
【符号の説明】
【００３８】
１  基板
２  ガイドレール
１０  部品供給部
１２  パーツフィーダ
１６  台車
２６  起立部
２７  認識マーク
３０  移載ヘッド部
３１  移載ヘッド
３２  ノズル
３３  カメラ
４０  Ｘテーブル
４１  Ｙテーブル
６０  制御部
６２  演算部
【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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