(57)【要約】【課題】カメラの移動トラブル等によりカメラとヘッドの位置関係の同期がずれた場合であっても、ヘッドがカメラと干渉しない部品実装装置を提供する。【解決手段】電子部品を吸着するノズル１を下端に保持しかつ略直線状に並設された複数のヘッド２と、該ヘッド２を各々独立して昇降せしめるヘッド昇降手段３と、前記ヘッド昇降のトリガ信号を生成するトリガ信号発生手段７と、前記ノズル１の下方からノズルに吸着された電子部品を撮像するカメラ４と、該カメラ４を前記ヘッド２の並設方向に自在に移動せしめるカメラ移動手段５，６と、前記カメラ移動手段とは独立してカメラの実位置を検出するカメラ位置検出手段８，９と、前記トリガ信号発生手段７によりヘッド昇降のトリガ信号が発生した時点で、前記カメラ位置検出手段の検出結果に基づいて前記ヘッド昇降手段３を制御するヘッド昇降制御手段１０を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着するノズルを下端に保持しかつ略直線状に並設された複数のヘッドと、該ヘッドを各々独立して昇降せしめるヘッド昇降手段と、前記ヘッド昇降のトリガ信号を生成するトリガ信号発生手段と、前記ノズルの下方からノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像装置と、該撮像装置を前記ヘッドの並設方向に自在に移動せしめる撮像装置移動手段と、前記撮像装置移動手段とは独立して撮像装置の実位置を検出する撮像装置位置検出手段と、前記トリガ信号発生手段によりヘッド昇降のトリガ信号が発生した時点で、前記撮像装置位置検出手段の検出結果に基づいて前記ヘッド昇降手段を制御するヘッド昇降制御手段を備えた部品実装装置。
【請求項２】
撮像装置位置検出手段は、撮像装置の位置を検出する１つ以上のセンサを用いる請求項１記載の部品実装装置。
【請求項３】
撮像装置位置検出手段は、撮像装置の移動経路に沿って配置したリニアエンコーダを用いる請求項１記載の部品実装装置。
【請求項４】
撮像装置位置検出手段は、前記リニアエンコーダの出力を前記撮像装置の撮像タイミング制御に用いる請求項３記載の部品実装装置。
【請求項５】
ヘッド昇降制御手段は、撮像装置位置検出手段の検出結果が異常になった場合に、ヘッド昇降手段への動作指令を停止する請求項１記載の部品実装装置。
【請求項６】
ヘッド昇降制御手段によりヘッド昇降が停止された場合、警告通知を行う請求項５記載の部品実装装置。
【請求項７】
電子部品を吸着するノズルを下端に保持しかつ略直線状に並設された複数のヘッドを各々独立して昇降せしめ、前記ノズルの下方からノズルの並設方向に撮像装置移動手段にて移動しつつノズルに吸着された電子部品を撮像装置で撮像し、基板に部品を実装する部品実装方法において、前記撮像装置移動手段とは独立して撮像装置の実位置を検出し、前記ヘッド昇降を制御する部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をノズルに吸着保持し、認識し、基板に実装する部品実装装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の部品実装装置を、図７を用いて説明する。
図７は、ＸＹロボットに搭載され部品実装を行う実装ヘッド部１０１の詳細図である。
【０００３】
ヘッド部１０１には電子部品１０７を吸着する複数のノズル１０６ａ、１０６ｂがノズル毎に独立して昇降可能に一列に設けられている。１０８はモータ、１０９はモータ１０８のトルクを伝達するベルト、１１０はベルト１１９を介してモータ１１８により回転可能に取り付けられたボールスクリュー、１１１はヘッド部１０１に固定されたプレート、１１２は電子部品の位置認識画像を取り込む撮像装置であるカメラで、ノズル１０６ａ、１０６ｂに吸着された電子部品１０７の位置補正を行うために撮像する。
【０００４】
１１３はミラー１１４ａ、１１４ｂが固定されているミラーボックス、１１５はボールスクリュー１１０のナット部で、ミラーボックス１１３に固定されている。１１６にガイド部でプレート１１１に固定されており、ガイドのスライド部１１７はミラーボックス１１３に固定されている。１１８は照明、１１９はヘッド部１０１が平面移動するＸＹロボットである。
【０００５】
以上のように構成された部品実装装置について、以下、その動作について説明する。各ノズル１０６ａ、１０６ｂが部品供給部から電子部品を吸着した後、ＸＹロボット１１９によりヘッドユニット１０１が部品供給部から回路基板上に移動される間に、電子部品１０７の撮像を併行して行うことができる。このとき、カメラ１１２が計測を終了したノズルから、順次部品を実装する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２９３８００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、部品撮像とヘッド下降を併行して行うことにより高速な部品実装が行える反面、仮にカメラの移動トラブル等によりカメラとヘッドの位置関係の同期が万一ずれた場合に、ヘッドがカメラと干渉する恐れがあるという問題点を有していた。具体的には、図７の部品実装装置の場合、カメラは回路基板の高さより上に配置されるのに対し、ヘッドは下端のノズルが回路基板表面に接地する高さまで下降するため、ノズルはカメラより下まで下降することになる。従って、ヘッドとカメラの同期がずれると、ノズルがカメラに接触して双方を破損する事態に陥ってしまう。
【０００８】
ヘッドとカメラの同期ずれの原因として、図７の部品実装装置の場合、例えば、▲１▼カメラ移動駆動源の出力部のゆるみ、▲２▼カメラを移動させる伝達手段の破断や磨耗、▲３▼カメラと伝達手段を固定する部分のゆるみ、▲４▼カメラ移動駆動源の途中停止、▲５▼ヘッド昇降駆動源のトリガが早すぎる（ノイズなどによる誤動作）等のケースがある。
多様な環境で長期間にわたって稼動する部品実装装置においては、このような事態が発生する可能性も無視できないが、従来はこれに対する有効な対策が存在しなかった。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解決し、仮にカメラの移動トラブル等によりカメラとヘッドの位置関係の同期が万一ずれた場合であっても、ヘッドがカメラと干渉することがない部品実装装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の部品実装装置においては、電子部品を吸着するノズルを下端に保持しかつ略直線状に並設された複数のヘッドと、該ヘッドを各々独立して昇降せしめるヘッド昇降手段と、前記ヘッド昇降のトリガ信号を生成するトリガ信号発生手段と、前記ノズルの下方からノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像装置と、該撮像装置を前記ヘッドの並設方向に自在に移動せしめる撮像装置移動手段と、前記撮像装置移動手段とは独立して撮像装置の実位置を検出する撮像装置位置検出手段と、前記トリガ信号発生手段によりヘッド昇降のトリガ信号が発生した時点で、前記撮像装置位置検出手段の検出結果に基づいて前記ヘッド昇降手段を制御するヘッド昇降制御手段を用いる。
【００１１】
このように、撮像装置移動手段とは独立した撮像装置位置検出手段を有することで、これにより前記記載したような撮像装置移動手段のトラブルに影響されずに、正確な撮像装置位置検出が可能となる。また、ヘッド昇降の直前に撮像装置位置を確認することにより、これから昇降するヘッドと撮像装置が干渉しないか正確に把握できるので、前記記載したような撮像装置移動手段のトラブルだけでなく、ヘッド昇降タイミングのトラブルに対しても有効な回避手段となる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の部品実装装置においては、撮像装置位置検出手段は、撮像装置の位置を検出する１つ以上のセンサを用いることを特徴とする。このようにすると、撮像装置の実位置を直接対応するセンサから検出することができる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の部品実装装置においては、撮像装置位置検出手段は、撮像装置の移動経路に沿って配置したリニアエンコーダを用いることを特徴とする。このようにすると、仮にノズルの位置が変更されても請求項２記載の発明のようにセンサを移動させることなく撮像装置の実位置を検出できる。
【００１４】
本発明の請求項４記載の部品実装装置においては、撮像装置位置検出手段は、リニアエンコーダの出力を前記撮像装置の撮像タイミング制御に用いることを特徴とする。このようにすると、正確な撮像装置位置検出が可能になる。
【００１５】
本発明の請求項５記載の部品実装装置においては、ヘッド昇降制御手段は、撮像装置位置検出手段の検出結果が異常になった場合に、ヘッド昇降手段への動作指令を停止することを特徴とする。このようにすると、ヘッドと撮像装置の干渉が未然防止され、設備の破損を回避することができる。
【００１６】
本発明の請求項６記載の部品実装装置においては、ヘッド昇降制御手段によりヘッド昇降が停止された場合、警告通知を行うことを特徴とする。このようにすると、例えば設備操作者が早期に設備の異常に気づくことができ、設備の点検，復旧を速やかに行うことが出来る。
【００１７】
本発明の請求項７記載の部品実装方法においては、電子部品を吸着するノズルを下端に保持しかつ略直線状に並設された複数のヘッドを各々独立して昇降せしめ、前記ノズルの下方からノズルの並設方向に撮像装置移動手段にて移動しつつノズルに吸着された電子部品を撮像装置で撮像し、基板に部品を実装する部品実装方法において、前記撮像装置移動手段とは独立して撮像装置の実位置を検出し、前記ヘッド昇降を制御することを特徴とする。
【００１８】
このようにすると、撮像装置移動手段とは独立した撮像装置位置の検出が可能となり、これにより仮に撮像装置移動手段が異常発生しても影響されずに、正確な撮像装置位置を検出することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の部品実装装置の一実施の形態を示したものであり、ＸＹロボット（図示せず）に搭載される実装ヘッドユニット部を抜き出して示した説明図である。
【００２０】
図において、ヘッドユニットには、電子部品を吸着するノズル１を下端に保持し、且つ、略直線状に一列に並んだ８本のヘッド２が備わっている。
各ヘッド２は部品供給部（図示せず）から電子部品（図示せず）を吸着し、回路基板（図示せず）に電子部品を実装する動作を行うために、各ヘッド２に独立に設けられたヘッド昇降モータ３（ヘッド昇降手段）により、ヘッド毎に独立して自在に昇降させることができる。
【００２１】
ノズル１に吸着された電子部品の位置補正を行うため、ノズル１の下方には撮像装置であるカメラ４が配置される。カメラ４はヘッドユニットの一部としてＸＹロボットに搭載されており、一列に配置されたヘッド２下端の電子部品をノズルの下方から撮像する。カメラ４は、ヘッド２の並設方向に対して相対的に移動可能になるよう、カメラ移動モータ５により駆動されるタイミングベルト６に固定されている。
【００２２】
カメラ移動モータ５はタイミングベルト６を動作させ、タイミングベルト６に固定されたカメラ４を直線的に移動させるものであり、本発明のカメラ移動手段に相当する。カメラの移動経路とヘッド２の並設方向は並行に配置されており、カメラ４の移動により全てのヘッド２に吸着された部品が順次撮像可能になっている。
【００２３】
各ヘッド２が下降するタイミングを制御するために、ヘッド下降のトリガ信号発生装置７（トリガ信号発生手段）を用い、カメラ移動とヘッド下降の同期をとるようにしている。トリガ信号の生成方法としては、カメラ移動モータの移動量が所定の位置に達した時点で信号を生成したり、カメラ移動開始から所定の時間が経過した時点で信号を生成したりする方法がある。
【００２４】
カメラ位置検出手段としては、各ヘッド位置に対応するヘッドと同数のフォトセンサ８と、タイミングベルトに固定された１枚のドグ９を用いる。これにより、カメラ４がいずれかのヘッド２との干渉位置にあるタイミングにおいて、そのヘッドに対応するフォトセンサ８が遮光するため、カメラ４がどのヘッドの干渉位置にあるかを正確に検出することができる。
【００２５】
ヘッド昇降制御手段としては、カメラ位置検出手段の検出結果を入力とし、ヘッド昇降モータへの指令方法を決定するアルゴリズムを実行するマイクロコンピュータ１０を使用する。図２はこのアルゴリズムの例を示すフローチャートであり、図１のようにヘッドが８本ある場合の処理を示している。
【００２６】
ステップ１において、ヘッド番号を表す変数Ｎを１に初期化した後、ステップ２において、ヘッド番号Ｎの下降開始のトリガ信号を待つ。トリガ入力後、ステップ３でフォトセンサの遮光状態を読み込み、ステップ４でヘッドＮに対応したセンサが遮光しているかをチェックする。ここで遮光されている場合、ヘッドＮを下降させるとカメラと干渉してしまうので、ステップ５のヘッド下降は、センサが遮光されていない場合に限って行う。
【００２７】
ここに示したステップ４〜５は、本発明の、カメラ位置検出手段の検出結果が異常時にヘッド昇降手段への動作指令を停止する場合の一実施例であり、これ以外にも、ステップ５において、ヘッドをカメラとの干渉域外に上昇退避させる、ヘッドをカメラと干渉しない程度の高さまで下降させるなどの方法を用いても良い。
【００２８】
また、センサが遮光されていた場合、ステップ６において図１の表示パネル１１に警告通知を行う。ここに示したステップ６は本発明の、
ヘッド昇降制御手段によりヘッド昇降が停止された時、警告通知を行う場合の実施例であり、これ以外に、ブザーを鳴らす、通信でエラー通知する、ランプを点灯させるなどの警告通知方法を用いても良い。
【００２９】
その後、ステップ７においてヘッド番号を示す変数に１を加え、ステップ８において変数が８を超えているかを確認する。ステップ２〜８のループを回すことにより、８本全てのヘッドの下降開始前に、ヘッドを下降させてよいかを確認する処理を行う。
【００３０】
図３は、本発明の、カメラ位置検出手段として、カメラ位置を１つ以上のセンサを用いて検出する一実施例を示すものであって、図１に示す場合と違った別のセンサ形態の例を示している。
この方法では、３個のセンサと３枚のドグを使用し、ドグＡを２進数の最下位ビット、ドグＢはドグＡより１つ上位のビット、ドグＣはドグＢより１つ上位のビットというような遮光パターン形状として、ドグＡに対応するフォトセンサＡ、ドグＢに対応するフォトセンサＢ、ドグＣに対応するフォトセンサＣから３ビット合計８パターンのセンサ情報を読み込む方法をとっている。これにより、図１に示したようにフォトセンサを８個使用した場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図４は、本発明の、カメラ位置検出手段として、カメラの移動経路に沿って配置したリニアエンコーダを用いる場合の部品実装装置の実施の形態を示す一例であり、図１に示した発明と同様に実装ヘッドユニット部のみを抜き出して描いている。図１と同様に、ノズル２１、ヘッド２２、ヘッド昇降モータ２３、カメラ２４、カメラ移動モータ２５、タイミングベルト２６、トリガ信号発生装置２７を有している。
【００３２】
本例の特徴は、カメラ位置検出手段としてリニアエンコーダを用いたことである。タイミングベルトに固定されたカメラと一体にカメラの位置を検出するための読み取りヘッド２８を設け、この読み取りヘッド２８と対向する位置にリニアスケール２９を設け、この読み取りヘッド２８とリニアスケール２９から構成されるリニアエンコーダによりカメラ２４の正確な現在位置を検出する。
【００３３】
図５は、リニアエンコーダの波形からカメラ位置信号を生成する方法の一例である。波形Ａは、カメラを移動させたことによりリニアエンコーダから発生する矩形波を示したものである。この矩形波から波形Ｂのように一定間隔のパルス信号を生成し、このパルス信号をカウントして８本の各ヘッドに対応した波形Ｃ１，Ｃ２からＣ８までの８個のカメラ位置信号を生成する。本例のカメラ位置信号は、カメラ移動方向が片方向限定の場合を示しており、信号がＯＮの場合はヘッド下降可能であることを示している。カメラが各ヘッド位置を通過した後は常時信号がＯＮとなり、ヘッドの下降が可能になる。
【００３４】
ヘッド昇降制御手段としては、カメラ位置検出手段の検出結果を入力とし、ヘッド昇降モータへの指令方法を決定するアルゴリズムを実行する図４のマイクロコンピュータ３０を使用する。
【００３５】
図６はこのアルゴリズムの例を示すフローチャートであり、図４のようにヘッドが８本ある場合の処理を示している。ステップ１１〜１３、１５〜１８は図２のステップ１〜３、５〜８と全く同じであり、ステップ１４だけが異なる。ステップ１４において、各ヘッドを下降させる前に、対応するカメラ位置信号がＯＮであるかを確認し、ＯＮの場合のみヘッド下降可能と判断する。
【００３６】
図４に示すカメラ位置検出手段にリニアエンコーダを用いる方式は、カメラの正確な位置を検出できるため、カメラが各ヘッドに吸着された電子部品を撮像する際のシャッタータイミングを制御する信号としても使用できる。この場合は、図５の波形Ｂをシャッター信号として使用する。
【００３７】
なお、以上の説明の撮像装置であるカメラとして、ラインセンサ、二次元センサ、三次元センサの何れを使用しても同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例の説明としてＸＹロボットにヘッドユニットを搭載した構成としたが、基板とヘッドユニットが相対的に動作する方式であれば、どのようなものでも良い。例えば、ヘッドユニットがＹ方向に動き、基板がＸ方向に動くがごときである。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の部品実装装置によれば、ノズルの下方からノズルに吸着された電子部品を撮像するカメラと、該カメラをヘッドの並設方向に自在に移動せしめるカメラ移動手段とは独立してカメラの実位置を検出するカメラ位置検出手段と、トリガ信号発生手段によりヘッド昇降のトリガ信号が発生した時点で、カメラ位置検出手段の検出結果に基づいてヘッド昇降手段を制御するヘッド昇降制御手段を設けることにより、カメラ移動手段の破損やヘッド昇降のタイミングずれなどにより、カメラとヘッドの同期がずれた場合においても、ヘッドとカメラの接触を未然に防止できという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す説明図
【図２】図１のヘッド昇降制御手段のフローチャート
【図３】本発明の一つ以上センサを用いたカメラ位置検出手段を示す説明図
【図４】本発明のリニアエンコーダを用いたカメラ位置検出手段を示す説明図
【図５】図４のリニアエンコ−ダ波形からカメラ位置信号を生成する方法を示す説明図
【図６】図４のヘッド昇降制御手段のフローチャート
【図７】従来技術を示すヘッドユニットを主体とした斜視図
【符号の説明】
１，２１  ノズル
２，２２  ヘッド
３，２３  ヘッド昇降モータ（ヘッド昇降手段）
４，２４  カメラ
５，２５  カメラ移動モータ（カメラ移動手段を構成する１つ）
６，２６  タイミングベルト（カメラ移動手段を構成する１つ）
７，２７  トリガ信号発生手段
８    フォトセンサ（カメラ位置検出手段を構成する１つ）
９    ドグ（カメラ位置検出手段を構成する１つ）
２８  読み取りヘッド（カメラ位置検出手段を構成する１つ）
２９  リニアスケール（カメラ位置検出手段を構成する１つ）
１０，３０  マイクロコンピュータ（ヘッド昇降制御手段）
【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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