(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部が固定された支持機構に設けられ、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ一方向に移動可能となした電子部品実装装置において、
前記複数のヘッド部を前記周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走させる自走手段と、
前記支持機構に設けられ、複数のヘッド部の位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置で得られる位置検出信号に基づいて前記複数のヘッド部を任意の速度および加速度により互いに干渉しないように移動させる制御装置と、
を具備してなることを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記自走手段が、装置本体に固定された案内ギヤと、各ヘッド部ごとに設けられ前記案内ギヤと噛合する駆動ギヤと、各ヘッド部ごとに設けられ前記駆動ギヤに駆動力を与えてその反力により駆動ギヤと共に案内ギヤ上を転動することによってヘッド部を自走させる駆動モータとからなる請求項１記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部を、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ一方向に移動可能とな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】
図３は従来の電子部品実装装置の一例における概略構成を示す外観斜視図である。図３において、符号１’は部品実装機構を示しており、回転駆動機構（不図示）により鉛直方向の軸心回りに回転駆動される支持機構２’の周囲に、同一円周上に等間隔に配置された複数個の実装ヘッド３を具備している。各実装ヘッド３は、その下端部に吸着ノズル４を備え、支持機構２’に対してそれぞれ昇降自在となっている。また部品供給部５は、複数個のパーツフィーダ６より構成されており、所望のパーツフィーダ６から吸着位置Ｐ１にて吸着ノズル４に電子部品を供給する。また前記同一円周上に配置されたある実装ヘッド３の吸着ノズル４の下方の認識位置Ｐ２には、認識用カメラ７が配置されている。さらにプリント基板９の搬送部であるＸＹテーブル８は、プリント基板９を移動可能に保持し、装着位置Ｐ３にて実装ヘッド３の吸着ノズル４を昇降動作させることにより電子部品をプリント基板９上に装着するようになっている。
【０００３】
このような従来装置は以下のように動作する。まず吸着位置Ｐ１にて実装ヘッド３を停止させ、吸着ノズル４を下降させて電子部品を吸着保持する。ついで吸着ノズル４を上昇させた後、支持機構２’の回転によって、その実装ヘッド３を円周に沿って移動させ、認識位置Ｐ２にて停止させる。ここで認識用カメラ７により電子部品の吸着状態を撮像してその画像を取り込み、画像解析を行う。この画像解析結果に基づいて、図示しない補正機構により電子部品の吸着状態に対する適当な補正を行った後、実装ヘッド３を装着位置Ｐ３にて停止させる。ここで実装ヘッド３の吸着ノズル４を再び下降させて電子部品の吸着を解除することにより、ＸＹテーブル８上のプリント基板９の所定の部品実装点に所定姿勢でその電子部品を装着する。この一連の作業は、複数個の実装ヘッド３により繰り返し行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例におけるような電子部品実装装置では、実装ヘッド３の吸着ノズル４による吸着位置Ｐ１での電子部品の吸着時、および装着位置Ｐ３での電子部品の装着時には、その吸着や装着に関わる実装ヘッド３は、パーツフィーダ６あるいはプリント基板９に対して移動停止状態とされ、その状態で吸着ノズル４は昇降され、また認識位置Ｐ２においても移動停止状態にて電子部品の画像取り込み作業を行う。
【０００５】
しかし、このように実装ヘッド３を停止させるためには支持機構２’の回転を停止させなければならないが、支持機構２’のイナーシャが大きいため、その回転停止と再始動に時間がかかり、支持機構２’の回転速度を十分に上げられないという不具合が生じていた。
【０００６】
また、各実装ヘッド３の吸着ノズル４による電子部品の吸着、装着作業および認識用カメラ７による電子部品の認識作業の都度、電子部品を搬送中の他の実装ヘッド３の移動をも停止させることになるが、吸着位置Ｐ１、認識位置Ｐ２および装着位置Ｐ３のそれぞれの位置における作業を行うために必要な停止時間は必ずしも一致しないため、結局、最長の停止時間だけ支持機構２’の回転を停止しなければならない。このため、実装ヘッド３の吸着位置Ｐ１から認識位置Ｐ２を経由して装着位置Ｐ３までの移動が、最長の停止時間を挟んで所定ピッチずつ断続的に行われることになり、実装ヘッド３の移動つまり電子部品の搬送に時間がかかり、ひいては実装作業時間が長くなるという不具合が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、この主たる目的とするところは、電子部品の搬送時間を短縮して実装作業の効率を向上させることのできる電子部品実装装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明は、電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部を固定された支持機構に設けられ、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ一方向に移動可能となした電子部品実装装置において、前記複数のヘッド部を前記周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走させる自走手段と、前記支持機構に設けられ、複数のヘッド部の位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置で得られる位置検出信号に基づいて前記複数のヘッド部を任意の速度および加速度により互いに干渉しないように移動させる制御装置と、を具備してなることを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成では、電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部が、自走手段により、各吸着ノズルが電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走するが、各ヘッド部のイナーシャは小さいため、各ヘッド部の停止および再始動にかかる時間は短くて済む。
【００１０】
また、固定された支持機構上の複数の各ヘッド部による吸着位置、装着位置、複数の各ヘッド部が位置検出を受ける位置検出位置などへの各ヘッド部の周回軌道上での移動距離、あるいは、当該位置における作業を行うための各ヘッド部の停止時間は必ずしも一致しない場合であっても、各ヘッド部は互いに独立に停止してそれぞれの作業を行うことができるため、従来例におけるような各ヘッド部が最長の停止時間に合わせて不必要な位置で無条件に停止することになるロス時間がなくなる。その結果、装置全体として電子部品の搬送に要する時間を短縮化するすることができ、ひいては電子部品実装時間の短縮化を図ることができる。
【００１１】
また電子部品の吸着位置については、前記周回軌道に沿って電子部品の供給部を設置すれば、複数の吸着位置を設定でき、これらの複数の吸着位置から複数の吸着ノズルによる電子部品の同時供給が可能となる。また電子部品の装着位置については、プリント基板の搬送部の可動領域内であれば、前記周回軌道に沿った任意の位置に設定でき、搬送部上のプリント基板上の装着位置と次の装着対象のヘッド部との位置関係から、次の装着対象のヘッド部の最短到達時間を算出し、搬送部の移動距離と移動時間、および各ヘッド部に対する位置検出装置からの位置検出信号に基づく制御装置による移動制御で移動距離と移動時間の最適化を互いの干渉なしに図ることができる。さらにプリント基板上の部品実装点間の距離が少なくとも各ヘッド部同士が互いに干渉しないような距離であるという条件が満たされれば、複数のヘッド部による同時実装も可能になり、各作業時間の短縮化が図れる。その結果、実装作業の効率の向上を図ることができる。
【００１２】
具体的には、前記自走手段が、装置本体に固定された案内ギヤと、各ヘッド部ごとに設けられ前記案内ギヤと噛合する駆動ギヤと、各ヘッド部ごとに設けられ前記駆動ギヤに駆動力を与えてその反力により駆動ギヤと共に案内ギヤ上を転動することによって各ヘッド部を自走させる駆動モータとからなるものとすれば好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図を参照して本発明の一実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１４】
本実施の形態は図１および図２に示すような電子部品実装装置を例示している。なお、前記図３に示した従来の電子部品実装装置と共通する要素には同一符号を付した。図１に示すように、本実施の形態にかかる電子部品実装装置（以下、「本装置」という。）は、電子部品を吸着してプリント基板９上に装着する吸着ノズル４を具備した複数の実装ヘッド（ヘッド部に相当）３を、電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ一方向に移動可能となした点は従来例と同様である。しかし、本装置では、支持機構２を固定構造としてそのまわりの周回軌道に沿って、各実装ヘッド３をそれぞれ独立に自走させる自走手段を具備している点で従来例と異なる。
【００１５】
以下、図１および図２を参照しつつ、本装置をさらに具体的に説明する。ただし、従来例と同様の構成については、既述の通りであるので、その詳細説明は割愛する。図１において、符号１は部品実装機構を示しており、この部品実装機構１は略円筒状をなす固定構造の支持機構２を具備している。部品供給部５は、例えばパーツフィーダ６などを電子部品の種類ごとに複数個備えており、支持機構２の下方近傍に配置されている。周知のように、パーツフィーダ６は吸着位置Ｐ１に電子部品を１個ずつ供給するようになっている。
【００１６】
本装置には、いま４つの実装ヘッド３が備わっているものとする。各実装ヘッド３の吸着ノズル４は、吸着位置Ｐ１にて電子部品を吸着するが、この吸着ノズル４による電子部品の吸着状態については、認識位置Ｐ２での認識用カメラ７による撮像画像から、解析するようになっている。具体的には、予め指定しておいた角度、位置、部品寸法などの条件を満たしているか否かを解析する。さらにプリント基板９の搬送部としては、例えば従来例と同様のＸＹテーブル８を用い、ここにセットされた装着対象物としてのプリント基板９を所定平面上で自在に移動させることができるようになっている。電子部品の装着位置Ｐ３は、支持機構２の外周部分の例えば吸着位置Ｐ１の反対側に配置される。
【００１７】
ここで、本装置の特徴をなす部品実装機構１について詳述する。図２に示すように、部品実装機構１の支持機構２は、その軸心が鉛直方向にある。そして、この支持機構２の外周面には、周方向に間隔をおいて複数の実装ヘッド３が配置されている。ただし、図２中では、説明の便宜上、１つの実装ヘッド３のみを例示している。
【００１８】
支持機構２の外周面の高さ方向の中間部には、環状のガイド１０が取り付けられており、実装ヘッド３の基部１１がこのガイド１０に移動可能に支持されている。このとき、基部１１とガイド１０の間にローラなどを介在させれば、実装ヘッド３の高速走行が可能となる。ただし、高速走行時の実装ヘッド３の脱落防止のために適当な手段を講ずる必要がある。このようにして各実装ヘッド３が、支持機構２の外周に位置する仮想的な円周（周回軌道に相当）に沿って移動できるようになっている。
【００１９】
実装ヘッド３は、その基部１１の下部に電子部品を吸着保持するための吸着ノズル４を具備している。この吸着ノズル４は、例えば基部１１に設けられたエアシリンダ（不図示）により、基部１１に対して上下動されることによって昇降可能となっていると共に、圧力調整源（不図示）に接続されており、電子部品の真空吸着による保持およびその解除を行うようになっている。
【００２０】
そして実装ヘッド３の基部１１には、実装ヘッド３が支持機構２のガイド１０に案内されて移動するための駆動モータ１２が設けられている。この駆動モータ１２の回転軸には駆動ギヤ１３が取り付けられており、この駆動ギヤ１３が支持機構２の外周面に円周方向に形成された案内ギヤ１４に噛合されている。これにより、駆動ギヤ１３が案内ギヤ１４上を転動することによって、実装ヘッド３がガイド１０に案内されて自由に移動することになる。すなわち、主としてこれらの駆動モータ１２、駆動ギヤ１３および案内ギヤ１４により自走手段が構成されている。
【００２１】
また支持機構２には、実装ヘッド３の位置を検出する例えばリニアスケール（不図示）などの位置検出装置が組み込まれており、この位置検出信号が制御装置１５に送られるようになっている。この制御装置１５は、例えばマイクロコンピュータ（不図示）などから構成されており、予め記憶された制御プログラムや外部から入力される実装データなどに基づいて、部品供給部５、実装ヘッド３などを含む各機構を制御するようになっている。これにより、制御装置１５は、任意の速度および加速度により実装ヘッド３などを互いに干渉しないように移動させることができ、電子部品の実装作業を連続的に繰り返し実行できるようになっている。
【００２２】
具体的には、制御装置１５は、つぎのように電子部品の実装作業を実行する。
【００２３】
図１および図２において、支持機構２のガイド１０により移動可能に支持された実装ヘッド３は、吸着位置Ｐ１において部品供給部５の所望のパーツフィーダ６から電子部品を吸着保持する。ついで駆動モータ１３の駆動による実装ヘッド３の移動に伴い、認識位置Ｐ２にて認識用カメラ７による認識画像から電子部品の吸着状態を解析する。この画像解析結果に基づいて補正機構（不図示）により吸着状態の補正を行い、実装ヘッド３は補正後の電子部品を装着位置Ｐ３に搬送する。ここで、実装ヘッド３はＸＹテーブル８上のプリント基板９の所定の部品実装点に電子部品を装着し、再び吸着位置Ｐ１に移動する。以上の電子部品の実装作業は、複数の実装ヘッド３により連続的に繰り返して実行され、プリント基板９上の複数個の部品実装点に順次電子部品が装着される。
【００２４】
この一連の実装作業のうち、電子部品の吸着保持は、吸着位置Ｐ１の真上に実装ヘッド３が停止した状態で、エアシリンダによる吸着ノズル４を下降させて電子部品を吸着保持し、再び上昇させることにより行われる。また電子部品の装着は、ＸＹテーブル８によって実装ヘッド３の移動軌道下に移動されたプリント基板９上の部品装着点の真上に実装ヘッド３が停止した状態で、吸着ノズル４を下降させて電子部品の吸着を解除し、再び上昇させることにより行われる。
【００２５】
さらに電子部品の吸着位置Ｐ１については、吸着ノズル４がえがく円周に沿ってパーツフィーダ６を設置すれば、複数の吸着位置Ｐ１が設定でき、これにより複数の吸着ノズル４による電子部品の同時吸着が可能となる。また認識位置Ｐ２についても、吸着ノズル４がえがく円周に沿って複数の認識用カメラ７を設置すれば、複数の認識位置Ｐ２を設定でき、これにより複数の吸着ノズル４による電子部品の吸着状態の同時認識が可能となる。
【００２６】
また装着位置Ｐ３についても、プリント基板９の搬送部であるＸＹテーブル８の可動領域内であれば、支持機構２の外周に位置する仮想的な円周に沿った任意の位置に設定でき、ＸＹテーブル８上のプリント基板９上の装着位置と次の装着対象の実装ヘッド３との位置関係から最短到達時間を算出し、ＸＹテーブル８の移動距離と移動時間、実装ヘッド３の移動距離と移動時間の最適化が図れる。さらに装着位置Ｐ３についても、プリント基板９上の部品実装点間の距離が少なくとも実装ヘッド３同士が干渉しない距離となるような条件をみたせば、装着位置Ｐ３を複数設定できる。この場合には、複数の吸着ノズル４による電子部品の同時装着が可能となり、これらにより電子部品の装着作業が短縮化される。
【００２７】
このように、本装置は、固定構造の支持機構２に支持された各実装ヘッド３を円周に沿って移動させながら電子部品を搬送するが、各実装ヘッド３のイナーシャは小さいため、各実装ヘッド３の停止および再始動にかかる時間は短くて済む。
【００２８】
また吸着位置Ｐ１、認識位置Ｐ２および装着位置Ｐ３間の各実装ヘッド３のそれぞれの移動距離、あるいは、当該位置における作業を行うための各実装ヘッド３の停止時間は必ずしも一致しない場合であっても、各実装ヘッド３は互いに独立に停止してそれぞれの作業を行うことができる。すなわち他の実装ヘッド３の移動は継続させたままで、電子部品の吸着保持、部品認識、あるいは装着などの実装作業にかかわる一部の実装ヘッド３のみを移動停止状態として作業を行うことができる。このため、従来例におけるような各実装ヘッド３が最長の停止時間に合わせて不必要な位置で無条件に停止することによるロス時間がなくなる。その結果、装置全体として電子部品の搬送に要する時間を短縮化することができ、ひいては電子部品実装時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
なお上記実施の形態では、実装ヘッド３が４つの場合を例示したが、これ以外の数としてもよい。ただし従来例に比べて電子部品の搬送時間の短くなることを考慮すれば、従来例よりも少ないヘッド数で足りる。また上記実施の形態では、実装ヘッド３の自走手段に駆動モータ１２、駆動ギヤ１３、案内ギヤ１４および軌道確保にガイド１０を採用したが、これらを併せ持った位置検出装置付きのリニアモータを採用すれば、装置構造の簡略化が図れる。さらに吸着ノズル４を昇降させる手段としても、エアシリンダに限らず、モータなどのメカニカルな機構によってもよいのは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルを具備した複数のヘッド部が、自走手段により、各吸着ノズルが電子部品の吸着位置と装着位置を通る周回軌道に沿ってそれぞれ独立に自走するが、各ヘッド部のイナーシャは小さいため、各ヘッド部の停止および再始動にかかる時間は短くて済む。
【００３１】
また吸着位置、装着位置などの間の各ヘッド部の移動距離、あるいは、当該位置における作業を行うための各ヘッド部の停止時間は必ずしも一致しない場合であっても、各ヘッド部は互いに独立に停止してそれぞれの作業を行うことができるため、従来例におけるような各ヘッド部が最長の停止時間に合わせて不必要な位置で無条件に停止することによるロス時間がなくなる。その結果、装置全体として電子部品の搬送に要する時間を短縮化することができ、ひいては電子部品実装時間の短縮化を図ることができる。
【００３２】
また電子部品の吸着位置については、所定の周回軌道に沿って電子部品の供給部を設置すれば、複数の吸着位置を設定でき、これにより複数の吸着ノズルによる電子部品の同時供給が可能となる。また電子部品の装着位置については、プリント基板の搬送部の可動領域であれば所定の周回軌道に沿った任意の位置に設定でき、搬送部上のプリント基板上の装着位置と次の装着対象のヘッド部との位置関係から、次の装着対象のヘッド部の最短到達時間を算出し、搬送部の移動距離と移動時間、およびヘッド部の移動距離と移動時間の最適化を互いの干渉なしに図ることができる。さらにプリント基板上の部品実装点間の距離が少なくともヘッド部同士が干渉しない距離となるような条件が満たされれば、複数のヘッド部による同時実装も可能になり、各作業時間の短縮化が図れる。その結果、実装作業の効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装装置の全体構成を示す外観斜視図である。
【図２】部品実装機構回りの詳細構成を示す外観斜視図である。
【図３】従来の電子部品実装装置の一例における全体構成を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１  部品実装機構
２  支持機構
３  実装ヘッド（ヘッド部）
４  吸着ノズル
１０  ガイド
１１  基部
１２  駆動モータ（自走手段の一部）
１３  駆動ギヤ（自走手段の一部）
１４  案内ギヤ（自走手段の一部）
１５  制御装置
Ｐ１  吸着位置
Ｐ２  認識位置
Ｐ３  装着位置
【図１】
0003901279.tif 000002
【図２】
0003901279.tif 000003
【図３】
0003901279.tif 000004