(57)【要約】【課題】サイクルタイムの高速化を図れる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。【解決手段】部品高さ検出装置１４０を備え、各部品保持部材１２１に保持されている電子部品１１１を個々に検出する検出可能角度θにて検出用光１４３を投光させて該検出用光を受光して複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査するようにした。したがって、複数行、複数列にて部品保持部材が配列されている場合でも、検出回数を増加することなく１回の走査にて、全ての電子部品について影像情報を得ることができる。よって、従来に比べて部品実装に関するサイクルタイムの高速化を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品供給装置（１１０）より電子部品（１１１）を保持し保持した電子部品を回路基板（１６１）に実装する部品実装装置において、
上記電子部品を保持する部品保持部材（１２１）を複数行及び複数列にて配列し互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動する部品保持ヘッド（１２０）と、
複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査するため上記部品保持部材に保持されている上記電子部品の高さを検出する部品高さ検出装置であって、上記部品保持ヘッドにて移動する上記部品保持部材の移動方向（１２４）に直交する直交方向（１２５）に対して、各部品保持部材に保持されている上記電子部品を個々に検出する検出可能角度（θ）にて検出用光（１４３）の発光及び受光を行う一対の発光部（１４１）及び受光部（１４２）を有する部品高さ検出装置（１４０）と、
を備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
上記移動方向における各部品保持部材の配置間隔をＰ１、及び上記直交方向おける部品保持部材の配置間隔をＰ２としたとき、上記検出可能角度は、
ｔａｎ−１（（Ｐ１／２）／Ｐ２）
にて求まる角度である、請求項１記載の部品実装装置。
【請求項３】
上記部品高さ検出装置が送出する部品高さ情報の内、上記部品保持部材を中心とした上記移動方向における検出区間（１４４）における上記部品高さ情報に基づいて上記電子部品の良否を判断する制御装置（１５０）をさらに備えた、請求項１又は２記載の部品実装装置。
【請求項４】
電子部品（１１１）を保持して回路基板（１６１）に実装する部品実装方法において、
複数行及び複数列にて配列した部品保持部材（１２１）にて上記電子部品を保持した後、上記回路基板への実装前に、上記部品保持部材の移動方向（１２４）に直交する直交方向（１２５）に対して、各部品保持部材に保持されている上記電子部品を個々に検出する検出可能角度（θ）にて検出用光（１４３）を投光させて該検出用光を受光して、複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査する、
ことを特徴とする部品実装方法。
【請求項５】
上記移動方向における各部品保持部材の配置間隔をＰ１、及び上記直交方向おける部品保持部材の配置間隔をＰ２としたとき、上記検出可能角度は、
ｔａｎ−１（（Ｐ１／２）／Ｐ２）
にて求まる角度である、請求項４記載の部品実装方法。
【請求項６】
上記電子部品の保持姿勢の良否判断は、上記部品保持部材を中心とした上記移動方向における検出区間（１４４）における部品高さ情報に基づいて判断する、請求項４又は５記載の部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を部品供給部から取り出し回路基板上へ実装する部品実装装置、及び該部品実装装置にて実行される部品実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品実装装置における電子部品高さ検出動作の一例について、図６を参照して以下に簡単に説明する。
図６に示す電子部品実装装置２０は、電子部品を保持するノズルを有するヘッド部がＸ，Ｙ方向に移動して部品の保持から回路基板８への実装までを行う、いわゆるロボットタイプの部品実装装置の一例であり、電子部品１を供給する供給部２と、電子部品１を供給部２より取り出す実装ノズル３を複数備えたヘッド部４と、実装ノズル３に保持された電子部品１の姿勢を平面的に認識する認識部５と、平行光束を発する発光部及び上記平行光束を受光する受光部を有し実装ノズル３に保持された電子部品１の高さ検出を行う電子部品高さ検出部６と、上記認識部５の認識結果に基づき電子部品１の姿勢の補正を行い、かつ上記電子部品高さ検出部６の検出結果に基づき部品１の姿勢良否判定を行う制御部７と、供給部２から回路基板８上の部品実装位置へヘッド部４をＸ，Ｙ方向に移動するロボット部９と、を備えている。
又、図７に示すように、上記ヘッド部４には、複数の実装ノズル３が１列に配列され、電子部品高さ検出部６は、ヘッド部４の検出移動方向αに対し直角方向に配置されている。
【０００３】
以下に、従来の電子部品実装装置２０における電子部品高さ検出動作について簡単に説明する。
供給部２により吸着位置へ位置決めされた電子部品１を、ヘッド部４に備えられた実装ノズル３により取り出すために、ロボット９によりヘッド部４は位置決めされ、ヘッド部４の実装ノズル３は電子部品１を保持する。尚、上述のようにヘッド部４には複数の実装ノズル３が設けられているので、各実装ノズル３が電子部品１を保持する。
電子部品１が各実装ノズル３に保持されると、電子部品１の保持状態を平面的に確認するため、ヘッド部４はロボット９により認識部５における認識位置へ位置決めされる。
認識部５は、各実装ノズル３に保持された電子部品１の平面状態を認識し、制御部７は、上記認識結果に基づいて装着位置に対する部品１の位置補正を行う。
【０００４】
次に、電子部品１の高さ方向の検出を行うため、ヘッド部４の各実装ノズル３はロボット９により位置決めされて、図７に示すように対向して配置されている部品高さ検出部６の間を検出移動方向αに沿って通過する。このとき各実装ノズル３は、保持した電子部品１を検出高さに位置決めした状態で、部品高さ検出部６の検出用の平行光束１０に対して直角に通過する（例えば、特許文献１参照。）。部品高さ検出部６の間を通過するときに部品高さ検出部６にて検出される、各実装ノズル３に保持された電子部品１にて形成される影に基づいて、制御部７は、各電子部品１の保持姿勢の良否判定を行う。尚、複数の電子部品１の高さ検出を連続して行う場合、各実装ノズル３に保持されている、隣接する電子部品１間の隙間を部品高さ検出部６にて検出することで、各電子部品１を区別して各電子部品１の判別を行う。
【０００５】
制御部７にて、電子部品１が良品と判断されたときには、ヘッド部４は、ロボット９の動作により回路基板８上の電子部品実装位置へ位置決めされる。一方、不良品と判断されたときには、ヘッド部４は、電子部品１の廃棄位置（不図示）へ移動し、不良品の電子部品１を廃棄する。このようにして、上記動作が繰り返される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２７８０００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッド部４に備えられている実装ノズル３が１列の場合には、上述のように部品高さ検出動作は、部品高さ検出部６の間を検出移動方向αに沿って１回だけ実装ノズル３を通過させることでなされる。しかしながら、図８に示すように、ヘッド部４に複数列にて実装ノズル３が配列されているとき、部品高さ検出部６の平行光束１０に対して直角方向に実装ノズル３を移動させたのでは、複数の電子部品１の影像を一度に検出することになるので、検出動作は１回で完了することはできず、各列に対応して複数回の検出動作が必要となる。
【０００８】
近年、電子部品実装装置におけるサイクルタイムの高速化が求められており、そのため、ヘッド部４に備わる実装ノズル３の数は増加の傾向にあり、さらに設備サイズの縮小化も相成り２列構成による実装ノズル３の配置は少なくない。このような状況で、複数回に分けて部品１の高さ検出動作を行うことは、上記サイクルタイムの高速化を妨げることになる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、サイクルタイムの高速化を図れる部品実装装置、及び該部品実装装置にて実行される部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様の部品実装装置は、電子部品供給装置より電子部品を保持し保持した電子部品を回路基板に実装する部品実装装置において、
上記電子部品を保持する部品保持部材を複数行及び複数列にて配列し互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動する部品保持ヘッドと、
複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査するため上記部品保持部材に保持されている上記電子部品の高さを検出する部品高さ検出装置であって、上記部品保持ヘッドにて移動する上記部品保持部材の移動方向に直交する直交方向に対して、各部品保持部材に保持されている上記電子部品を個々に検出する検出可能角度（θ）にて検出用光の発光及び受光を行う一対の発光部及び受光部を有する部品高さ検出装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
又、上記移動方向における各部品保持部材の配置間隔をＰ１、及び上記直交方向おける部品保持部材の配置間隔をＰ２としたとき、上記検出可能角度は、
ｔａｎ−１（（Ｐ１／２）／Ｐ２）
にて求まる角度とすることもできる。
【００１１】
又、上記部品高さ検出装置が送出する部品高さ情報の内、上記部品保持部材を中心とした上記移動方向における検出区間における上記部品高さ情報に基づいて上記電子部品の良否を判断する制御装置をさらに備えるように構成してもよい。
【００１２】
本発明の第２態様の部品実装方法は、電子部品を保持して回路基板に実装する部品実装方法において、
複数行及び複数列にて配列した部品保持部材にて上記電子部品を保持した後、上記回路基板への実装前に、上記部品保持部材の移動方向に直交する直交方向に対して、各部品保持部材に保持されている上記電子部品を個々に検出する検出可能角度（θ）にて検出用光を投光させて該検出用光を受光して、複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査する、
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である部品実装装置、及び該部品実装装置にて実行される部品実装方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分に付いては同じ符号を付している。
図１に示す本実施形態の部品実装装置１００は、基本的な構成部分として、電子部品供給装置１１０と、部品保持ヘッド１２０と、Ｘ，Ｙロボット１３０と、部品高さ検出装置１４０と、制御装置１５０とを備え、本実施形態ではさらに基板搬送装置１６０及び部品認識装置１７０を備えている。
上記部品供給装置１１０は、電子部品１１１を供給する装置であり、本実施形態では、電子部品１１１を収納したテープを巻回したリールを有し、該リールから上記テープを繰り出すことで部品供給を行う、いわゆるテープフィーダタイプの部品供給装置を設置している。尚、部品供給装置は、該テープフィーダタイプに限定するものではなく、例えばいわゆるトレイフィーダタイプの部品供給装置等を設置することもできる。
【００１４】
上記部品保持ヘッド１２０は、電子部品１１１を保持する部品保持部材１２１を有し、図２及び図３に示すように、部品保持部材１２１をＸ、Ｙ方向に沿って複数行、複数列に、格子状に配列しており、本実施形態では、Ｘ方向に沿って２行、Ｙ方向に沿って５列の計１０本の部品保持部材１２１を配列している。本実施形態では、Ｘ方向に沿った移動方向１２４における各部品保持部材１２１の配置間隔Ｐ１は、一例として１０．７５ｍｍであり、Ｙ方向に沿い上記移動方向１２４に直交する直交方向１２５における各部品保持部材１２１の配置間隔Ｐ２は、一例として２２ｍｍである。又、本実施形態では、各部品保持部材１２１は、吸着にて部品１１１を保持する吸着ノズルにてなり、部品保持ヘッド１２０は、上記吸着用の吸引部１２２を有し、又、部品保持及び実装の際に部品保持部材１２１をその軸方向に昇降するための昇降部１２３、さらに部品保持部材１２１をその軸周り方向に回転させる回転部１２６をも有する。
【００１５】
上記Ｘ，Ｙロボット１３０は、部品保持ヘッド１２０をＸ方向及びＹ方向に移動させるためのロボットであり、Ｙ方向に延在しボールネジ機構を有する一対のＹ−ロボット１３１と、Ｘ方向に延在し両端を各Ｙ−ロボット１３１に支持されＹ−ロボット１３１にてＹ方向に移動可能であり、かつ部品保持ヘッド１２０を取り付け該部品保持ヘッド１２０をＸ方向に移動させる、ボールネジ機構を有するＸ−ロボット１３２とを有する。該Ｘ，Ｙロボット１３０にて、部品保持ヘッド１２０は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能となる。
【００１６】
上記部品高さ検出装置１４０は、複数の部品保持部材１２１に保持された電子部品１１１の保持姿勢の良否を検査するため部品保持部材１２１に保持されている部品１１１の高さを検出する装置であり、平行光束にてなる検出用光１４３を発する発光部１４１と、発光部１４１が発する上記検出用光１４３を受光する、１次元イメージセンサを含む受光部１４２とを有する。図２及び図３に示すように、発光部１４１及び受光部１４２は、部品保持ヘッド１２０にて移動する部品保持部材１２１を挟むようにして部品保持部材１２１の移動方向１２４の両側に配置され、かつ、発光部１４１から発せられる検出用光１４３が移動方向１２４に直交する直交方向１２５に対して、各部品保持部材１２１に保持されている部品１１１を個々に検出可能とする検出可能角度θをなして交差するように、配置される。尚、本実施形態において、上記移動方向１２４はＸ方向に対応し、移動方向１２４に直交する直交方向１２５はＹ方向に対応する。
【００１７】
上記検出可能角度θは、上述のように移動方向１２４における各部品保持部材１２１の配置間隔をＰ１、及び上記直交方向１２５おける部品保持部材１２１の配置間隔をＰ２としたとき、ｔａｎ−１（（Ｐ１／２）／Ｐ２）にて求まる角度である。
例えば、上述したように各部品保持部材１２１の配置間隔Ｐ１が１０．７５ｍｍであり、配置間隔Ｐ２が２２ｍｍであるとき、検出可能角度θは、１４度となる。
【００１８】
上記制御装置１５０は、当該部品実装装置１００の動作制御を行う装置であり、又、上記部品高さ検出装置１４０に接続され、部品高さ検出装置１４０から供給される部品高さ情報に基づいて部品１１１の保持姿勢の良否を判断する。
図４には、上述のように検出可能角度θにて配置された部品高さ検出装置１４０の発光部１４１から発せられた検出用光１４３が各部品保持部材１２１に保持されている部品１１１を通過して受光部１４２にて検出された影像を示している。図４に示すように、各部品保持部材１２１に保持されている部品１１１のサイズにより、図４のＡ部に示すように各部品１１１の影像において隙間が存在する場合と、Ｂ部に示すように隣接する部品１１１の影像が重なってしまい隙間が存在しない場合とが生じる。
そこで、部品１１１の影像が重なる場合においても個々の部品１１１について保持姿勢の良否を判断可能とするため、さらに本実施形態における制御装置１５０では、図４に示すように、上記部品高さ検出装置１４０が送出する部品高さ情報の内、各部品保持部材１２１を中心とした移動方向１２４における各検出区間１４４における上記部品高さ情報に基づいて、それぞれの上記電子部品１１１の保持姿勢の良否を判断する。図４のＢ部から明らかなように、上記検出区間１４４は、隣接する電子部品１１１の各影像において重複した部分を除いた非重複範囲１４５内にて設定可能な区間である。具体的には、非重複範囲１４５は、最大で、Ｐ２×ｓｉｎθに相当する範囲である。又、上記検出区間１４４は、本実施形態では３ｍｍである。これは、例えば１６０８（１．６ｍｍ×０．８ｍｍ）のような微小チップ部品は、保持姿勢の判断が平面認識のみではできないことに起因する。
尚、本実施形態では、上記検出区間１４４は、全ての部品保持部材１２１に対して同じ距離を適用しているが、例えば、部品保持部材１２１のサイズ等に対応させて各部品保持部材１２１毎に検出区間１４４を変化させてもよい。
【００１９】
上記基板搬送装置１６０は、当該部品実装装置１００へ回路基板１６１を搬入し、部品１１１の実装後、当該部品実装装置１００から次工程へ回路基板１６１を搬出する装置である。
上記部品認識装置１７０は、部品保持ヘッド１２０の部品保持部材１２１に保持されている電子部品１１１の保持姿勢を平面的に撮像する装置であり、制御装置１５０に接続される。制御装置１５０は、部品認識装置１７０から供給される各部品１１１の保持姿勢情報に基づき、部品１１１を回路基板１６１に実装するときの位置補正量を求める。
【００２０】
以上のように構成される本実施形態の部品実装装置１００における動作、つまり部品実装方法について以下に説明する。尚、該部品実装方法は、制御装置１５０の動作制御により実行される。
当該部品実装装置１００の上流側より回路基板１６１が当該部品実装装置１００に搬入され、基板搬送装置１６０にて、当該部品実装装置１００内の部品実装用基板保持位置へ搬送され固定される。
【００２１】
次に、部品供給装置１１０により部品吸着装置まで搬送された電子部品１１１を部品保持ヘッド１２０の部品保持部材１２１により取り出すため、Ｘ，Ｙロボット１３０にて、部品保持ヘッド１２０は上記部品吸着装置上に位置決めされ、電子部品１１１は部品保持部材１２１にて保持される。尚、部品保持ヘッド１２０は、複数の部品保持部材１２１を有するので、制御装置１５０に格納されている部品実装プログラムに従い部品実装に必要となる少なくとも複数の部品保持部材１２１に部品１１１は保持される。
【００２２】
部品保持部材１２１による電子部品１１１の保持後、部品保持部材１２１における電子部品１１１の保持状態を平面的に確認するため、部品保持ヘッド１２０は、Ｘ，Ｙロボット１３０にて、部品認識装置１７０の認識位置まで搬送され位置決めされる。部品認識装置１７０は、部品保持部材１２１に保持されている各電子部品１１１の平面状態を撮像し、各撮像情報を制御装置１５０へ送出する。該撮像情報に基づき、制御装置１５０は、各電子部品１１１毎に、回路基板１６１における実装位置に合致するように補正量を求め、該補正量に従ってＸ，Ｙロボット１３０及び部品保持部材１２１の移動量を補正する。
【００２３】
次に、部品保持部材１２１に保持されている各電子部品１１１の高さ方向の検出を行い部品保持姿勢の良否を判断するため、部品保持ヘッド１２０はＸ，Ｙロボット１３０により移動制御されて、図２に示すように、各電子部品１１１について、部品高さ検出装置１４０の発光部１４１と受光部１４２との間を通過させる。このとき、部品保持ヘッド１２０に備わる部品保持部材１２１は、保持している電子部品１１１をＺ方向において一定の高さである検出高さ位置に位置決めした状態で発光部１４１と受光部１４２との間を通過させる。
上述したように、発光部１４１から発せられる検出用光１４３は、上記直交方向１２５に対して検出可能角度θをなして交差することから、上述のように電子部品１１１が本実施形態では２行５列にて配列されていても、部品保持ヘッド１２０の移動方向１２４への移動により、図３に示すように例えば部品１１１−１、部品１１１−２、部品１１１−３、部品１１１−４、部品１１１−５、…、部品１１１−１０の順にて、各電子部品１１１は順次検査されていく。したがって、図４に示すように、受光部１４２には順次各電子部品１１１の影像が検出され、検出されたこれらの影像情報は、順次制御装置１５０へ送出される。
【００２４】
このように、発光部１４１から発せられる検出用光１４３を上記直交方向１２５に対して検出可能角度θをなして交差させていることから、複数行、複数列にて部品保持部材１２１が配列されている場合でも、１回の走査にて、全ての部品１１１について影像情報を得ることができる。よって、本実施形態の部品実装装置１００によれば、従来に比べて部品実装に関するサイクルタイムの高速化を図ることができる。
【００２５】
制御装置１５０では、部品保持部材１２１の高さにもバラツキがあることから予め部品保持部材１２１毎に設定した部品保持部材高さ情報、及び予め部品毎に設定している部品高さ情報を有する。よって、制御装置１５０は、供給される電子部品１１１の影像に基づき、図５に示すように上記影像の高さを求め、上記部品保持部材高さ情報及び上記部品高さ情報によって予め決定される規定高さ情報と、求めた部品高さ情報とを比較し、その誤差が規定値を超えるものについては、部品保持姿勢が不良と判断する。
又、上述したように、各部品間で影像の重なりが生じる場合があることから、制御装置１５０は、上記部品高さ情報を求めるに当たり、各部品１１１の影像の非重複範囲１４５内の検出区間１４４における影像情報に基づいて上記部品高さ情報を求める。このように、上記検出区間１４４における影像情報に基づいて上記部品高さ情報を求めることから、受光部１４２にて受光した影像では隣接する部品１１１間で影像が重複していたとしても、どの部品１１１の部品高さ情報を求めたのかを判別することができる。よって、結果的に従来に比べて部品実装に関するサイクルタイムの高速化を図ることが可能となる。
【００２６】
上述の判断の結果、電子部品１１１が良品、つまり部品保持姿勢が良好と判断されたとき、制御装置１５０の動作制御により、部品保持ヘッド１２０は、Ｘ，Ｙロボット１３０により回路基板１６１における部品実装位置へ位置決めされ、部品保持部材１２１で保持されている電子部品１１１を回路基板２８上に実装する。
一方、電子部品１１１が不良品、つまり部品保持姿勢が不良と判断されたときには、制御装置１５０の動作制御により、部品保持ヘッド１２０はＸ，Ｙロボット１３０により電子部品１１１の廃棄場所（不図示）へ移動し、当該不良電子部品１１１を廃棄する。
そして再度上記部品保持動作から実装動作までを繰り返す。
【００２７】
尚、上述の実施形態では、移動方向１２４をＸ方向とし、直交方向１２５をＹ方向としたが、これに限定されるものではない。即ち、例えば、部品高さ検出装置１４０における検出用光１４３をＹ方向に平行となるように発光させ、一方、上記検出可能角度θをなすように部品保持ヘッド１２０を移動させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の部品実装装置、及び第２態様の部品実装方法によれば、部品高さ検出装置を備え、各部品保持部材に保持されている電子部品を個々に検出する検出可能角度にて検出用光を投光させて該検出用光を受光して複数の上記部品保持部材に保持された上記電子部品の保持姿勢の良否を検査するようにした。したがって、複数行、複数列にて部品保持部材が配列されている場合でも、検出回数を増加することなく１回の走査にて、全ての電子部品について影像情報を得ることができる。よって、従来に比べて部品実装に関するサイクルタイムの高速化を図ることができる。
【００２９】
さらに、制御装置を備え、上記部品保持部材を中心とした検出区間における部品高さ情報に基づいて部品保持姿勢の良否を判断するようにしたことで、たとえ隣接する電子部品間で影像が重複していたとしても、どの電子部品の部品高さ情報を求めたのかを判別することができる。よって、結果的に従来に比べて部品実装に関するサイクルタイムの高速化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である部品実装装置の斜視図である。
【図２】図１に示す部品高さ検出装置にて行われる部品高さ検出動作を説明するための斜視図である。
【図３】図１に示す部品高さ検出装置にて行われる部品高さ検出動作を説明するための平面図である。
【図４】図１に示す部品高さ検出装置にて得られる部品の影像を示す図である。
【図５】図１に示す部品高さ検出装置にて得られた部品の影像に基づいた部品高さの求め方を説明するための図である。
【図６】従来の部品実装装置の斜視図である。
【図７】従来の部品高さ検出部における高さ検出方法を説明するための図である。
【図８】従来の部品高さ検出部において複数行、複数列に部品保持部材を配列した場合の高さ検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１００…部品実装装置、１１０…部品供給装置、１１１…電子部品、
１２０…部品保持ヘッド、１２１…部品保持部材、１２４…移動方向、
１２５…直交方向、１４０…部品高さ検出装置、１４１…発光部、
１４２…受光部、１４３…検出用光、１４４…検出区間、
１５０…制御装置、１６１…回路基板。
【図１】
2004356139.tif 000003
【図２】
2004356139.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004356139.tif 000006
【図５】
2004356139.tif 000007
【図６】
2004356139.tif 000008
【図７】
2004356139.tif 000009
【図８】
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