(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品保持部材を有しその一方の部品保持部材が部品保持可能位置（２１５）に配置され他方の部品保持部材（２１４）が待機位置に配置され、上記部品保持可能位置に配置された上記一方の部品保持部材に保持した電子部品を回路基板上へ装着するときには該一方の部品保持部材を原点（２９３）から装着点（２９１）に向かって装着方向に沿って移動させる装着ヘッドであって、
上記原点から上記装着方向とは反対の反装着方向へ上記一方の部品保持部材を移動させたとき、上記一方の部品保持部材を上記待機位置に配置しかつ上記電子部品を保持可能な上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置する部材交換装置（２０２）を備えたことを特徴とする装着ヘッド。
【請求項２】
上記部材交換装置は、
上記一方の部品保持部材及び上記他方の部品保持部材を突設した部品保持部材用取り付け部材（２２１）と、
上記部品保持部材用取り付け部材を上記装着方向及び上記反装着方向へ移動させる移動装置（２３１）と、
上記移動装置により上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動したとき上記装着方向及び上記反装着方向とは異なる交換方向（２２３）へ上記部品保持部材用取り付け部材を移動させ上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置する駆動機構（２４１）と、
を備える請求項１記載の装着ヘッド。
【請求項３】
上記部品保持部材用取り付け部材は、回転軸（２２２）を中心に回転し、上記一方の部品保持部材及び上記他方の部品保持部材を上記回転軸を中心にして放射状に突設しており、
上記駆動機構は、上記部品保持部材用取り付け部材に取り付けられた歯車（２４２）と、
上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動を始めることで上記歯車との係合を解除して上記部品保持部材用取り付け部材を可動とし、上記他方の部品保持部材の上記部品保持可能位置への配置後、上記部品保持部材用取り付け部材が上記装着方向に沿って上記原点まで移動することで上記歯車に係合して上記部品保持部材用取り付け部材の移動を禁止するロック機構（２４３）と、
上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動することで上記歯車に係合し上記歯車を介して上記部品保持部材用取り付け部材を上記回転軸を中心に回転させて上記一方の部品保持部材に代えて上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置するラック状歯車（２４４）とを有する、請求項２記載の装着ヘッド。
【請求項４】
上記移動装置は、上記部品保持部材用取り付け部材が上記回転軸を中心に回転自在に取り付けられた基材（２３５）を有し、該基材を上記装着方向及び上記反装着方向に移動し、
上記ロック機構は、
当該装着ヘッドを構成する部材であり上記基材を上記装着方向及び上記反装着方向に移動自在に支持し上記基材に対して固定されている基材支持部材（２０３）に固定された突出部材（２４３１）と、
上記基材に設けた支軸（２４３３）を中心として揺動自在にて上記基材に取り付けられたロック用部材（２４３２）であって、上記部品保持部材用取り付け部材の上記歯車に係合する係合部（２４３４）を有し、かつ上記突出部材が摺動自在に係合する溝部（２４３５）であって上記部品保持部材用取り付け部材の上記反装着方向及び上記装着方向への移動に応じて上記突出部材が当該溝部に沿って摺動し当該ロック用部材を上記支軸を中心に揺動させて上記歯車と上記係合部との係合解除及び係合を行う溝部を有するロック用部材と、
を有する請求項３記載の装着ヘッド。
【請求項５】
上記ラック状歯車は、当該装着ヘッドを構成する部材であり上記基材を移動自在に支持し上記基材に対して固定された基材支持部材（２０３）に取り付けられ上記装着方向及び上記反装着方向に移動する上記基材に対して移動せず、上記部品保持部材用取り付け部材が上記装着方向へ移動するときには上記部品保持部材用取り付け部材の上記歯車に対して摺動して係合しない、請求項３又は４記載の装着ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の装着ヘッドを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項７】
装着ヘッドに複数の部品保持部材を有しその一方の部品保持部材が部品保持可能位置（２１５）に配置され他方の部品保持部材（２１４）が待機位置に配置され上記部品保持可能位置に配置され電子部品を保持する上記一方の部品保持部材（２１１）が電子部品を回路基板上へ装着するときには上記一方の部品保持部材を原点（２９３）から装着点（２９１）に向かって装着方向に沿って移動させ、
一方、上記原点から上記装着方向とは反対の反装着方向へ上記一方の部品保持部材を移動させたときには、上記一方の部品保持部材を上記待機位置に配置しかつ上記電子部品を保持可能な上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置することを特徴とする部品装着方法。
【請求項８】
上記反装着方向へ上記一方の部品保持部材を移動させるとき、上記部品保持可能位置における上記一方の部品保持部材のロックを解除した後、上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置しロックする、請求項７記載の部品装着方法。
【請求項９】
上記一方の部品保持部材を上記待機位置へ配置し上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置へ配置する動作は、上記一方の部品保持部材による回路基板への電子部品の装着後、上記他方の部品保持部材による電子部品の装着前における上記装着ヘッドの移動中に行われる、請求項７又は８記載の部品装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を回路基板上に装着する装着ヘッド、該装着ヘッドを備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子回路基板の製造においては、上記回路基板への電子部品の装着時間の短縮を図り、実装コストの削減が強く望まれている。
以下、図６を参照しながら、従来の電子部品装着装置の一例について説明する。図６は電子部品装着装置１を構成する主要部分を示しており、３は電子回路基板４を当該部品装着装置１へ搬入し次段の装置へ搬出する搬送装置である。５は平面上で互いに直交するＸ、Ｙの２方向へ移動自在なＸＹロボットであり、該ＸＹロボット５は部品供給部６より電子部品７を吸着し回路基板４へ装着するノズル８を有する装着ヘッド９を備え、該装着ヘッド９を上記Ｘ、Ｙの２方向上の任意の位置に位置決めする。１０は上記ノズル８に吸着された電子部品７の吸着姿勢を撮像し計測する部品認識カメラである。１１は上記ノズル８と交換され上記装着ヘッド９に取り付ける交換用ノズル１２を収納するノズルチェンジャーであり、該ノズルチェンジャー１１に設けたポケット１３に交換用ノズル１２が収められている。又、１４は、該部品装着装置１の動作制御を行う制御装置である。
【０００３】
このように構成される従来の部品装着装置１の動作について説明する。尚、各動作は制御装置１４にて制御される。
回路基板４は、搬送装置３により当該部品装着装置１における装着位置に搬入される。ＸＹロボット５にて装着ヘッド９は部品供給部６上に移動し、移動後ノズル８を下降させ、部品供給部６にて供給される電子部品７をノズル８にて吸着する。吸着後、ノズル８に吸着された電子部品７は、ＸＹロボット５により部品認識カメラ１０の上方に移動し、部品認識カメラ１０にて吸着姿勢が撮像される。この撮像情報をもとに、回路基板４上における電子部品７の装着姿勢と上記吸着姿勢とが一致するように、装着ヘッド９はノズル８をその軸周り方向に回転させる。該位置補正後、若しくは該位置補正とともに、装着ヘッド９はＸＹロボット５にて回路基板４上の取り付け位置上に移動し、ノズル８を下降させて電子部品７を回路基板４上に装着する。
【０００４】
又、装着すべき電子部品７に適応したノズルを使用するため、装着ヘッド９に取り付けているノズル８に対して異なるノズル１２を使用する場合には、一旦ノズルチェンジャー１１の空いているポケット１３にノズル８を収納し、改めて必要とする新しいノズル１２を装着ヘッド９に取り付け、電子部品７の吸着、及び回路基板４への装着を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の部品装着装置１では、以下のような問題がある。
即ち、近年の電子部品の多様化により、回路基板４に装着される電子部品は各種の形状が存在し、通常の回路基板ではほぼ３〜４種類の吸着ノズルが必要である。一方では、実装コスト削減の要求から、設備稼働率の向上、即ち無駄時間の削減が強く要求されている。
装着ヘッド９に取り付けるノズルの交換方法にはさまざまの方法があるが、いずれの方法にしても、一旦装着ヘッド９からノズルをとり外し、改めて新しいノズルを取り付けることから、最低でもその動作に２秒は必要である。又、装着プログラムをスタートさせる時点では再び元のノズルつまり最初のノズルに戻さねばならない。
現在の実装工程では、ラインタクトが３０秒前後が平均的であるから、例えば４種のノズル交換を実施するとなると、元のノズルに戻す工程をも含めて都合５回のノズル交換を必要とする。よって上記３０秒のラインタクトに対して、１０秒のノズル交換時間を要し、約３割の稼動ロスが生じることになる。
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、部品装着装置の稼動効率を向上させ回路基板の実装コストを削減する、装着ヘッド、該装着ヘッドを備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様である装着ヘッドは、複数の部品保持部材を有しその一方の部品保持部材が部品保持可能位置に配置され他方の部品保持部材が待機位置に配置され、上記部品保持可能位置に配置された上記一方の部品保持部材に保持した電子部品を回路基板上へ装着するときには該一方の部品保持部材を原点から装着点に向かって装着方向に沿って移動させる装着ヘッドであって、
上記原点から上記装着方向とは反対の反装着方向へ上記一方の部品保持部材を移動させたとき、上記一方の部品保持部材を上記待機位置に配置しかつ上記電子部品を保持可能な上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置する部材交換装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
又、上記部材交換装置は、
上記一方の部品保持部材及び上記他方の部品保持部材を突設した部品保持部材用取り付け部材と、
上記部品保持部材用取り付け部材を上記装着方向及び上記反装着方向へ移動させる移動装置と、
上記移動装置により上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動したとき上記装着方向及び上記反装着方向とは異なる交換方向へ上記部品保持部材用取り付け部材を移動させ上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置する駆動機構と、
を備えることもできる。
【０００８】
又、上記部品保持部材用取り付け部材は、回転軸を中心に回転し、上記一方の部品保持部材及び上記他方の部品保持部材を上記回転軸を中心にして放射状に突設しており、
上記駆動機構は、上記部品保持部材用取り付け部材に取り付けられた歯車と、上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動を始めることで上記歯車との係合を解除して上記部品保持部材用取り付け部材を可動とし、上記他方の部品保持部材の上記部品保持可能位置への配置後、上記部品保持部材用取り付け部材が上記装着方向に沿って上記原点まで移動することで上記歯車に係合して上記部品保持部材用取り付け部材の移動を禁止するロック機構と、
上記部品保持部材用取り付け部材が上記反装着方向へ移動することで上記歯車に係合し上記歯車を介して上記部品保持部材用取り付け部材を上記回転軸を中心に回転させて上記一方の部品保持部材に代えて上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置するラック状歯車とを有することもできる。
【０００９】
又、上記移動装置は、上記部品保持部材用取り付け部材が上記回転軸を中心に回転自在に取り付けられた基材を有し、該基材を上記装着方向及び上記反装着方向に移動し、
上記ロック機構は、
当該装着ヘッドを構成する部材であり上記基材を上記装着方向及び上記反装着方向に移動自在に支持し上記基材に対して固定されている基材支持部材に固定された突出部材と、
上記基材に設けた支軸を中心として揺動自在にて上記基材に取り付けられたロック用部材であって、上記部品保持部材用取り付け部材の上記歯車に係合する係合部を有し、かつ上記突出部材が摺動自在に係合する溝部であって上記部品保持部材用取り付け部材の上記反装着方向及び上記装着方向への移動に応じて上記突出部材が当該溝部に沿って摺動し当該ロック用部材を上記支軸を中心に揺動させて上記歯車と上記係合部との係合解除及び係合を行う溝部を有するロック用部材と、
を有することもできる。
【００１０】
又、上記ラック状歯車は、当該装着ヘッドを構成する部材であり上記基材を移動自在に支持し上記基材に対して固定された基材支持部材に取り付けられ上記装着方向及び上記反装着方向に移動する上記基材に対して移動せず、上記部品保持部材用取り付け部材が上記装着方向へ移動するときには上記部品保持部材用取り付け部材の上記歯車に対して摺動して係合しないように構成することもできる。
【００１１】
本発明の第２態様である部品装着方法は、装着ヘッドに複数の部品保持部材を有しその一方の部品保持部材が部品保持可能位置に配置され他方の部品保持部材が待機位置に配置され上記部品保持可能位置に配置され電子部品を保持する上記一方の部品保持部材が電子部品を回路基板上へ装着するときには上記一方の部品保持部材を原点から装着点に向かって装着方向に沿って移動させ、
一方、上記原点から上記装着方向とは反対の反装着方向へ上記一方の部品保持部材を移動させたときには、上記一方の部品保持部材を上記待機位置に配置しかつ上記電子部品を保持可能な上記他方の部品保持部材を上記部品保持可能位置に配置することを特徴とする。
【００１２】
又、本発明の第３態様である部品装着装置は、上記第１態様の装着ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である、装着ヘッド、該装着ヘッドを備える部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法について、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ついては同じ符号を付している。
又、上記「課題を解決するための手段」に記載した「一方の部品保持部材」の機能を果たす一例として本実施形態では部品保持部材２１１が相当し、「他方の部品保持部材」機能を果たす一例として本実施形態では部品保持部材２１２〜２１４が相当する。尚、上記部品保持可能位置に配置された部品保持部材を上記「一方の部品保持部材」と呼ぶものであり、上記部品保持部材２１１が上記待機位置に配置されたときには上記「他方の部品保持部材」に相当し上記部品保持部材２１２〜２１４の内、上記部品保持可能位置に配置された部品保持部材は上記「一方の部品保持部材」に相当する。
【００１４】
図１は、上記実施形態における部品装着装置１０１の大まかな構造を示しており、該部品装着装置１０１には、搬送装置１０３と、ＸＹロボット１０５と、トレイ式の部品供給装置１０６と、リール式の部品供給装置１０８と、部品認識カメラ１１０と、装着ヘッド２０１と、制御装置３０１とが備わる。
【００１５】
上記搬送装置１０３は、電子回路基板４を当該部品装着装置１０１における装着位置へ搬入し、かつ電子部品装着後の回路基板４を次段の装置へ搬出する。該搬送装置１０３を間に挟み回路基板４の搬送方向の両側には、上記トレイ式の部品供給装置１０６及び上記リール式の部品供給装置１０８が設置されている。
トレイ式の部品供給装置１０６は、格子状に区分された各区画部分に電子部品を収めた平板状のトレイを複数、ケーシング１０７内に収容し、回路基板４へ装着する所望の電子部品を収めている上記トレイを選択してケーシング１０７の前部に搬出し、電子部品供給に供する。
リール式の部品供給装置１０８は、延在方向に沿って電子部品を配列し収納したテープを巻回したリールを備え、該リールから上記テープを繰り出すことで電子部品を供給する。
ＸＹロボット１０５には上記装着ヘッド２０１が設置され、ＸＹロボット１０５は平面状で互いに直交するＸ，Ｙ方向へ装着ヘッド２０１を移動させ、上記トレイ式の部品供給装置１０６及び上記リール式の部品供給装置１０８から装着ヘッド２０１が電子部品７を保持可能とし、かつ保持した電子部品７を回路基板４上の装着場所へ搬送可能とする。
部品認識カメラ１１０は、装着ヘッド２０１に保持された電子部品７の保持姿勢を撮像し、撮像情報を制御装置へ送出する。
上述した、搬送装置１０３、ＸＹロボット１０５、トレイ式の部品供給装置１０６、リール式の部品供給装置１０８、部品認識カメラ１１０、及び装着ヘッド２０１は、制御装置３０１に接続され、制御装置３０１にて動作制御がなされる。又、制御装置３０１は、部品認識カメラ１１０が送出する上記撮像情報に基づき正規の保持位置に対するずれ量を求める。
以下には、本実施形態の部品装着装置１０１にて特徴的な構成部分である上記装着ヘッド２０１及び制御装置３０１について説明する。
【００１６】
上記装着ヘッド２０１は、図２に示すように、例えば形状の異なる種々の電子部品７に対してそれぞれ適合した部品保持部材にて保持可能なように、複数種類の部品保持部材２１１〜２１４を備えている。尚、本実施形態では、部品保持部材２１１〜２１４は吸着動作により電子部品７を保持するノズル形式を採るが、これに限定されるものではなく例えば機械的に電子部品７を挟持するようなタイプであってもよい。又、本実施形態では、上述のように通常の回路基板４を作製するのに３〜４種類の部品保持部材が必要であることを考慮し、図示のように４つの部品保持部材２１１〜２１４を有するが部品保持部材の個数はこれに限定されるものではなく、２つ以上であればよい。又、本実施形態において、符号２１１を付した部品保持部材は部品保持部材２１１〜２１４内では中型のノズルであり例えば□６ｍｍ〜□２４ｍｍ程度の大きさの電子部品７を保持し、符号２１２を付した部品保持部材は小型のノズルであり例えば□２ｍｍ〜□６ｍｍ程度の大きさの電子部品７を保持し、符号２１３を付した部品保持部材は大型のノズルであり例えば□２０ｍｍ〜□５５ｍｍ程度の大きさの電子部品７を保持し、符号２１４を付した部品保持部材は回路基板４に取り付けるコネクタを保持するためのコネクタノズルである。
【００１７】
このように装着ヘッド２０１は、複数の部品保持部材２１１〜２１４を備えるとともに、該部品保持部材２１１〜２１４の中から保持する電子部品７に対応したいずれか一つの部品保持部材を、電子部品７を保持することができる部品保持部材の配置位置である部品保持可能位置２１５に配置させ、その他残りの部品保持部材を待機位置に配置させる部材交換装置２０２を備えている。該部材交換装置２０２は、大別して、部品保持部材用取り付け部材２２１と、移動装置２３１と、駆動機構２４１とを備えている。
【００１８】
上記部品保持部材用取り付け部材２２１は、本実施形態では図示するように円筒形のドラム形状であり、中心角で９０度ずつの間隔にて上記部品保持部材２１１〜２１４を上記ドラム形状の周面に直径方向に沿って放射状に突設している。又、ドラム形状の部品保持部材用取り付け部材２２１は、回転軸２２２を中心として矢印の交換方向２２３に回転可能な状態にて後述の基材２３５に取り付けられている。又、本実施形態では上述のように部品保持部材２１１〜２１４は吸着ノズルにて構成されているので、部品保持部材用取り付け部材２２１には、制御装置３０１にて動作制御される吸引装置２２４が接続されている。よって各部品保持部材２１１〜２１４は、部品保持部材用取り付け部材２２１を介して吸引装置２２４に接続され、吸着動作が可能である。
後述の動作説明にて詳述するが、回転軸２２２を中心に部品保持部材用取り付け部材２２１を上記交換方向２２３へ回転させることで、上記部品保持可能位置２１５に配置させる部品保持部材を交換することができる。
又、部品保持可能位置２１５に配置されている部品保持部材２１１〜２１４の種類の判別、及び部品保持可能位置２１５への正確な配置が検出可能なように、部品保持部材用取り付け部材２２１の周縁部分には基材２３５に設けた近接センサ等の検出器２２５にて検知可能であり上記部品保持部材２１１〜２１４の判別を可能とするマーク２２６が記されている。
尚、以下の説明では、説明の便宜状、部品保持可能位置２１５には、動作開始時の初期設定にあっては図示のように部品保持部材２１１が配置されている場合を例に採る。又、上記待機位置とは、図２に示す状態において部品保持部材２１２〜２１４の各部品保持部材が配置されている位置をいう。
【００１９】
又、本実施形態では、部品保持部材用取り付け部材２２１は円筒形状であるが、これに限定されるものではなく例えば多角形形状や、さらには図４に符号４０１にて示すような直線形状の部品保持部材用取り付け部材であってもよい。尚、この構成の場合、ギア４０２は駆動モータ４０３にて矢印４０４方向へ回転され、部品保持部材用取り付け部材４０１を図における左右方向へ移動させ、部品保持部材２１１〜２１４のいずれか一つを部品保持可能位置２１５に配置させる。さらに又、図５に示すような部品保持部材用取り付け部材４５１にて構成することもできる。部品保持部材用取り付け部材４５１には、冠状の歯車４５２を設けており、該歯車４５２には図２に示す歯車２４２に相当する歯車４５３が係合する。又、部品保持部材用取り付け部材４５１は基材２３５に支持部材４５４にて回転可能に支持され、歯車２４２が矢印２３３方向に回転することで矢印４５５方向に回転し、所望の部品保持部材２１１〜２１４のいずれか一つを部品保持可能位置２１５に配置する。さらに部品保持部材用取り付け部材４５１には、部品保持可能位置２１５に配置された上記部品保持部材を他の部品保持部材に比べて突出可能なように、溝カム４５６が形成されている。尚、図５に示す部材交換装置４６０のその他の構造は、図２に示す部材交換装置２０２の構造に同様である。よって、部材交換装置４６０は、図２に示す部材交換装置２０２の動作と同様に動作する。
【００２０】
上記移動装置２３１は、本実施形態では、ボールネジ２３２、該ボールネジ２３２をその軸周り方向へ回転させる駆動源としてのモータ２３３、ボールネジ２３２に係合しているナット部２３４、及び該ナット部２３４に取り付けられている基材２３５を有する。上記モータ２３３は、基材支持部材２０３に固定され、上記ボールネジ２３２はその軸周り方向に回転可能な状態にて基材支持部材２０３に支持されている。このような基板支持部材２０３は、当該装着ヘッド２０１を構成する部材であり上記基材２３５を装着方向及び反装着方向に移動自在に支持し、このように可動な基材２３５に対して固定されている部材である。又、上述のように基材２３５には上記部品保持部材２１１〜２１４を有する上記部品保持部材用取り付け部材２２１が取り付けられていることから、モータ２３３にてボールネジ２３２が軸周り方向へ回転されることで、ナット部２３４を介して部品保持部材用取り付け部材２２１が上記装着方向及び反装着方向に移動する。
又、モータ２３３にはエンコーダ２３８が設けられ、該エンコーダ２３８からパルス信号が制御装置３０１に送出され、制御装置３０１は該パルス信号に基づき基材２３５の移動量を検出するとともにモータ２３３を制御し、上記部品保持部材２１１〜２１４を下記の原点２９３、装着点２９１等に配置させる。
尚、本実施形態では移動装置２３１の具体的構造として上述のボールネジ構造を採っているが、これに限定されるものではなく公知の駆動装置を適用することもできる。
【００２１】
ここで、上記装着方向とは、回路基板４上に電子部品７を装着するために上記部品保持可能位置２１５に配置された例えば部品保持部材２１１が移動する方向であって、下記の原点２９３から装着点２９１に向かう矢印２３６にて示される方向である。尚、本実施形態では重力方向に相当する。上記反装着方向とは、上記装着方向とは反対の方向であり、本実施形態では反重力方向に相当する。
【００２２】
上記原点２９３、装着点２９１、及び部材交換終了点２９５等について図３を参照して説明する。通常、装着ヘッド２０１の例えば部品保持部材２１１が電子部品７を回路基板４に装着するときに移動する距離、即ち上記原点２９３から上記装着点２９１までの距離は、上記部品保持部材２１１が保持している電子部品７の厚み寸法の２倍の寸法に余裕分の寸法を加えた距離である。詳しく説明すると、通常、例えば部品保持部材２１１が電子部品７を保持した状態で該電子部品７を回路基板４上に装着したときにおける上記基材２３５の位置、本実施形態では例えば上記エンコーダ２３８が送出するパルス数に基づき得られる位置を上記装着点２９１として設定する。そして、該装着点２９１から上記反装着方向に沿って上記電子部品７の厚み寸法及び上記余裕分の寸法分離れた位置が、上記部品認識カメラ１１０にて電子部品７を撮像するときのフォーカス高さ２９２として設定され、該フォーカス高さ２９２から上記反装着方向に沿って上記電子部品７の厚み寸法分さらに離れた位置が上記原点２９３として設定される。
さらに、本実施形態では、上記部品保持可能位置２１５に配置する部品保持部材を他の部品保持部材に交換するために上記原点２９３から上記反装着方向に沿ってロック点２９６及びロック解除点２９４を通過して部材交換終了点２９５まで部品保持部材用取り付け部材２２１を移動させる。
【００２３】
上述の説明からわかるように、上記原点２９３から上記装着点２９１までの距離は保持している電子部品７の厚み寸法によって変動するが、制御装置３０１に備わるメモリ３０２には、回路基板４への電子部品７の装着順に従い、使用する部品保持部材２１１〜２１４の情報、トレイ式の部品供給装置１０６又はリール式の部品供給装置１０８から保持すべき電子部品７の情報、回路基板４上における装着位置の情報等を含む、いわゆるＮＣデータと呼ばれる装着実行用データが格納されている。ここで上記電子部品７の情報には電子部品７の厚み寸法情報が含まれているので、制御装置３０１は該厚み寸法情報を参照することで個々の電子部品７に対して上記装着点２９１及び上記フォーカス高さ２９２の位置を制御する。
尚、このように上記装着点２９１及び上記フォーカス高さ２９２の位置を制御するため、制御装置３０１が具体的に基材２３５の移動量を求める方法は、各電子部品７の装着毎に上記厚み寸法情報を参照して求めることもできるが、本実施形態のようにそれぞれの上記厚み寸法情報と上記移動量とを対照させたテーブルを参照しても良く、又、その他公知の方法を採用することができる。又、上記原点２９３、ロック点２９６、ロック解除点２９４、及び部材交換終了点２９５は、後述する説明から明らかとなるように、個々の電子部品７の厚み寸法に関係することなく設定できる位置である。
【００２４】
又、本実施形態では上述のように、基材２３５の移動量の制御、つまり例えば部品保持部材２１１を上記装着点２９１等に配置させる制御のため、エンコーダ２３８を設け該エンコーダ２３８からのパルス情報を利用しているが、勿論これに限定されるものではない。例えば、公知の各種センサを使用して基材２３５の位置を物理的に検出し、該センサの出力信号に基づき制御装置３０１は上述の移動量制御を行ってもよい。
【００２５】
上記駆動機構２４１は、大別して、歯車２４２と、ロック機構２４３と、ラック状歯車２４４とを備え、詳細後述するが、上記移動装置２３１により上記部品保持部材用取り付け部材２２１が上記反装着方向２３７に沿って上記原点２９３から上記部材交換終了点２９５まで移動したとき、装着方向２３６及び反装着方向２３７とは異なり上記交換方向２２３へ部品保持部材用取り付け部材２２１を移動させる。よって駆動機構２４１は、上述のように部品保持可能位置２１５に当初配置されていた部品保持部材２１１に代えて部品保持部材２１４、さらには部品保持部材２１３、さらには部品保持部材２１２を部品保持可能位置２１５に配置する。
【００２６】
上記歯車２４２は、部品保持部材用取り付け部材２２１の上記回転軸２２２が回転中心となるようにして部品保持部材用取り付け部材２２１に固定されている。
上記ロック機構２４３は、上記基材支持部材２０３に突設され上記基材２３５を貫通して延在する突出部材２４３１と、ロック用部材２４３２とを有する。尚、上述のように基材２３５は基材支持部材２０３に対して可動であるので、突出部材２４３１に対応して基材２３５には溝が形成されており、装着方向２３６及び反装着方向２３７への基材２３５の移動に応じて突出部材２４３１は上記溝内を移動する。
【００２７】
下記のロック用部材２４３２の説明にて詳しく述べるが、上記移動装置２３１による基材２３５の移動により部品保持部材用取り付け部材２２１が上記反装着方向２３７へ移動を始めることで、ロック機構２４３は、ロック用部材２４３２と歯車２４２との係合を解除して部品保持部材用取り付け部材２２１を上記交換方向２２３へ可動とする。さらに、交換方向２２３への部品保持部材用取り付け部材２２１の回転により部品保持部材２１４、２１３、２１２の内のいずれか一つが部品保持可能位置２１５へ配置された後、部品保持部材用取り付け部材２２１が移動装置２３１により上記装着方向２３６に沿って上記部材交換終了点２９５から上記原点２９３まで移動することで、ロック機構２４３は、ロック用部材２４３２と歯車２４２とを係合させて部品保持部材用取り付け部材２２１の交換方向２２３への移動を禁止する。
【００２８】
上記ロック用部材２４３２は、基材２３５に設けた支軸２４３３を中心として揺動可能にて基材２３５に取り付けられた本実施形態では短冊形状の板材であり、部品保持部材用取り付け部材２２１に固定されている上記歯車２４２に係合する係合部２４３４を有する。又、本実施形態では支軸２４３３部分に設けたコイルバネ（不図示）により支軸２４３３を中心としてロック用部材２４３２が歯車２４２側へ回動するように付勢されており、よって係合部２４３４は歯車２４２側に付勢されている。尚、本実施形態では係合部２４３４は、図示のように、歯車２４２の歯間に入り込む凸形状にてなるが、該形状に限定されず例えば、上記歯が入り込む凹形状であっても良い。
【００２９】
さらにロック用部材２４３２には、上記突出部材２４３１が摺動自在に係合し図示のようにクランク状に屈曲した溝部２４３５が形成されている。尚、本実施形態では、溝部２４３５に沿って円滑に移動可能なように、突出部材２４３１における溝部２４３５との係合部分にはローラを設けている。このように突出部材２４３１と溝部２４３５とによってカム機構を構成している。溝部２４３５の上記屈曲形状は、部品保持部材用取り付け部材２２１が反装着方向２３７へ移動することに応じて相対的に突出部材２４３１が溝部２４３５に沿って摺動して、これにより支軸２４３３を中心にロック用部材２４３２を揺動させて歯車２４２と係合部２４３４との係合を解除したり、部品保持部材用取り付け部材２２１が装着方向２３６へ移動することに応じて相対的に突出部材２４３１が溝部２４３５に沿って摺動して、これによりロック用部材２４３２を支軸２４３３を中心に揺動させて歯車２４２と係合部２４３４とを係合させる形状である。
【００３０】
このように構成されるロック機構２４３によれば、上記移動装置２３１により基材２３５つまり部品保持部材用取り付け部材２２１が上記原点２９３から反装着方向２３７に沿って移動することで、基材支持部材２０３に固定されている突出部材２４３１に対して溝部２４３５を有するロック用部材２４３２が移動する。よって相対的には突出部材２４３１が溝部２４３５に沿って移動することとなり、基材２３５が上記ロック解除点２９４に達したとき、突出部材２４３１は溝部２４３５の屈曲部分を通過して溝部２４３５のロック解除位置２４３６に位置する。よって、突出部材２４３１と溝部２４３５とのカム機構の作用により、ロック用部材２４３２は付勢力に逆らって支軸２４３３を中心に時計回り方向へ回動し、係合部２４３４と歯車２４２との係合が解除される。さらに部品保持部材用取り付け部材２２１が上記部材交換終了点２９５まで移動することで、突出部材２４３１は溝部２４３５の第１終端位置２４３７に配置される。
【００３１】
逆に部品保持部材用取り付け部材２２１が上記部材交換終了点２９５から装着方向２３６に沿って移動するときには、基材２３５がロック点２９６に達したとき、突出部材２４３１は溝部２４３５の上記屈曲部分を通過してロック位置２４３８に位置する。よって、突出部材２４３１と溝部２４３５とのカム機構の作用により、ロック用部材２４３２は付勢力により支軸２４３３を中心に反時計回り方向へ回動し、係合部２４３４が歯車２４２に係合する。
尚、上記ロック解除位置２４３６は、反装着方向２３７に沿って部品保持部材用取り付け部材２２１が移動するときには係合部２４３４と歯車２４２との係合を解除する位置となるが、部品保持部材用取り付け部材２２１が上記部材交換終了点２９５から装着方向２３６に沿って移動するときには係合部２４３４と歯車２４２との係合を開始する位置になる。
【００３２】
次に上記ラック状歯車２４４について説明する。ラック状歯車２４４は、短冊状の板材にて形成されたラック形状にてなり、その一端部２４４ａにて支軸２４４１を中心として揺動自在な状態であり、かつ当該ラック状歯車２４４の歯２４４２が上記歯車２４２に係合可能な位置にて基材支持部材２０３に支持される。このようにラック状歯車２４４は基材支持部材２０３に支持されることから、移動装置２３１による基材２３５つまり部品保持部材用取り付け部材２２１の移動に対して停止した状態にある。又、本実施形態では支軸２４４１部分にコイルバネ（不図示）を設け、支軸２４４１を中心として時計回り方向へ当該ラック状歯車２４４が回動するように付勢している。但し、不必要な上記回動により、ラック状歯車２４４が部品保持部材用取り付け部材２２１の上記移動を妨げる状態を防止するため、本実施形態ではラック状歯車２４４が鉛直方向を超えて上記時計回り方向へ回動するのを禁止するストッパー（不図示）を設けている。尚、ラック状歯車２４４の軸方向と鉛直方向とが一致する状態において、ラック状歯車２４４の歯２４４２と歯車２４２とが係合可能である。
【００３３】
当該ラック状歯車２４４における上記歯２４４２は、図示のようにほぼ直角三角形の断面形状を有し、わずかに太鼓状となる円弧を描きながら上記装着方向２３６に向かって上り傾斜となる傾斜面２４４３を有する。又、各歯２４４２における高さ部分２４４４の歯高寸法は、ラック状歯車２４４の他端部２４４ｂにおける歯２４４２−１から該ラック状歯車２４４の軸方向におけるほぼ中央部分の歯２４４２−２に向かい徐々に大きくなり、上記ほぼ中央部分の歯２４４２−２から上記一端部２４４ａの歯２４４２−３までは一定としている。
上述のように移動装置２３１により上記原点２９３から上記部材交換終了点２９５まで基材２３５つまり部品保持部材用取り付け部材２２１が移動することで、ラック状歯車２４４の他端部２４４ｂの歯２４４２−１から歯車２４２に近接若しくは接触していくが、上述のように上記歯高寸法を他端部２４４ｂから上記中央部分にかけて徐々に大きくしていることで、ラック状歯車２４４と歯車２４２との係合をスムーズに行うことができる。
【００３４】
このように構成されるラック状歯車２４４は以下のように動作する。上記基材２３５が反装着方向２３７に沿って移動し上記ロック解除点２９４に到達して上述のようにロック用部材２４３２の係合部２４３４と歯車２４２との係合が解除されると同時若しくは若干遅れてラック状歯車２４４の歯２４４２と歯車２４２とが係合する。可動な基材２３５に対してラック状歯車２４４は移動しないので、さらに基材２３５が上記部材交換終了点２９５まで移動するに伴い、歯車２４２は上記交換方向２２３へ回転する。よって、当初、部品保持可能位置２１５に配置されていた部品保持部材２１１は上記交換方向２２３へ移動し、基材２３５が上記部材交換終了点２９５に到達した時点で部品保持部材２１４が部品保持可能位置２１５に配置される。
【００３５】
部品保持部材２１４が部品保持可能位置２１５に配置された後、上記基材２３５が装着方向２３６に沿って部材交換終了点２９５から原点２９３へ移動するとき、歯車２４２の歯は、ラック状歯車２４４の歯２４４２の傾斜面２４４３を摺動しながら移動し、ラック状歯車２４４の歯２４４２と歯車２４２の歯とが係合することはなく、よって歯車２４２が交換方向２２３へ回転することはない。尚、このときラック状歯車２４４は付勢力に逆らいながら支軸２４４１を中心に反時計回り方向へ揺動する。
【００３６】
又、歯車２４２が上記交換方向２２３とは反対方向の反交換方向へ回転しないように、本実施形態ではさらに反転防止部材２５１を設けている。該反転防止部材２５１は、その一端部にて支軸２５２を中心として揺動可能な状態で基材２３５に支持され、かつその他端部が歯車２４２に係合するように歯車２４２側へ付勢されている。このような反転防止部材２５１は、歯車２４２が交換方向２２３へ回転するときにはその回転を許容し、歯車２４２が上記反交換方向へ回転しようとするときにはそれを禁止する。
【００３７】
以上のように構成された装着ヘッド２０１を備えた部品装着装置１０１の動作について、本実施形態における特徴的構成部分である装着ヘッド２０１の動作を中心として以下に説明する。尚、上述のように上記部品保持可能位置２１５には、当初、部品保持部材２１１が配置されているものとする。又、以下の各動作は制御装置３０１にて動作制御される。又、上述したように制御装置３０１のメモリ３０２には、上述のいわゆるＮＣデータが格納されている。
【００３８】
搬送装置１０３により当該部品装着装置１０１における装着位置に回路基板４が搬入される。ＸＹロボット１０５は装着ヘッド２０１を例えば部品供給装置１０６上に移動する。移動後、装着ヘッド２０１に備わる上記移動装置２３１のモータ２３３が駆動されボールネジ２３２の回転により、上記原点２９３に位置している基材２３５が上記装着点２９１まで下降される。下降後、部品供給装置１０６にて供給される電子部品７を部品保持部材２１１にて吸着保持する。
吸着後、移動装置２３１により基材２３５は上記装着点２９１から上記フォーカス高さ２９２まで上昇される。上記フォーカス高さ２９２までの上昇後、好ましくは該上昇とともに、部品保持部材２１１に吸着保持された電子部品７は、ＸＹロボット５により装着ヘッド２０１が移動されることで部品認識カメラ１１０の上方に移動し、部品認識カメラ１１０にて吸着姿勢が撮像される。この撮像情報も基づき、回路基板４上における電子部品７の装着姿勢と上記吸着姿勢とが一致するように、装着ヘッド２０１は、基材支持部材２０３を部品保持部材２１１の軸周り方向へ回転させることで部品保持部材２１１をその軸周り方向に回転させる。該位置補正後、若しくは該位置補正とともに、装着ヘッド２０１はＸＹロボット１０５にて回路基板４上の装着位置上に移動する。該移動後、上記移動装置２３１により、上記フォーカス高さ２９２に位置する基材２３５を上記装着点２９１まで下降させて、部品保持部材２１１に保持している電子部品７を電子部品７を回路基板４上に装着する。
【００３９】
次に部品保持装置２１１の交換動作について説明する。
上記交換動作の必要が生じたときには、電子部品７を回路基板４上に装着してから、次の電子部品７を保持するためＸＹロボット１０５により装着ヘッド２０１が例えば部品供給装置１０６上に移動して電子部品７の保持を行うまでの時間、好ましくはＸＹロボット１０５による装着ヘッド２０１の移動中の時間を利用して、移動装置２３１により、基材２３５を上記原点２９３から部材交換終了点２９５まで上記反装着方向２３７へ移動させる。このような基材２３５の移動により、基材２３５がロック解除点２９４に達することで、基材２３５に対して移動しない突出部材２４３１と、基材２３５に備わるロック用部材２４３２の溝部２４３５とのカム機構の作用により、ロック用部材２４３２は付勢力に逆らって支軸２４３３を中心に時計回り方向へ回動する。よって、ロック用部材２４３２の係合部２４３４と歯車２４２との係合が解除される。又、該係合解除と同時若しくは若干遅れてラック状歯車２４４の歯２４４２と歯車２４２とが係合する。
【００４０】
このようにラック状歯車２４４の歯２４４２と歯車２４２とが係合することで、さらに基材２３５が上記部材交換終了点２９５まで移動するに伴い、歯車２４２は上記交換方向２２３へ回転する。よって、当初、部品保持可能位置２１５に配置されていた部品保持部材２１１は上記交換方向２２３へ移動して待機位置へ配置され、基材２３５が上記部材交換終了点２９５に到達した時点で部品保持部材２１４が待機位置から部品保持可能位置２１５に配置される。尚、歯車２４２が交換方向２２３へ回転するとき反転防止部材２５１は歯車２４２の交換方向２２３への回転を許容する。
【００４１】
このようにして部品保持可能位置２１５に配置する部品保持部材の交換を行うことができる。部品保持部材の交換後、移動装置２３１により基材２３５は部材交換終了点２９５から原点２９３へ戻される。このとき反転防止部材２５１により歯車２４２が反交換方向へ回転するのが禁止される。又、基材２３５がロック点２９６に達した時点で、上記突出部材２４３１と上記溝部２４３５とのカム機構の作用により、ロック用部材２４３２は付勢力にて支軸２４３３を中心に反時計回り方向へ回動し、上記係合部２４３４が歯車２４２に係合して、歯車２４２の回転を禁止する。
以後、上述した部品保持部材２１１の部品装着動作と同様にして、部品保持部材２１４にて部品装着動作が実行される。尚、本実施形態では、部品保持可能位置２１５に配置させる部品保持部材が部品保持部材２１４ではないときには、所望の部品保持部材が部品保持可能位置２１５に配置されるまで、原点２９３と部品交換終了点２９５との間の基材２３５の移動を繰り返す。しかしながら、移動装置２３１のボールネジ２３２、ロック用部材２４３２、ラック状歯車２４４をそれぞれの軸方向への長さを延長することで、基材２３５が上記反装着方向２３７へ一回移動することで、部品保持可能位置２１５へ配置させる部品保持部材を連続的に交換していくこともできる。
【００４２】
このように本実施形態の装着ヘッド２０１を備えた部品装着装置１０１及び部品装着方法によれば、装着ヘッド２０１に交換用の部品保持部材を備えたことから、従来のように部品装着装置にノズルチェンジャーを別途備える必要がなくなる。そして、部品保持部材の交換は、回路基板４への電子部品７の装着から次の電子部品７の保持までの装着ヘッド２０１の移動中に行うことができるため、連続して作業を続けることができ、作業時間のロスを発生させない。よって、部品装着装置１０１の稼動効率を向上させ、回路基板４の実装コストを削減することができる。
【００４３】
又、本実施形態によれば、回路基板４への電子部品７の装着動作と、部品保持可能位置２１５に配置させる部品保持部材の交換動作とを一つのモータ２３３による駆動にて実行することができる。よって、例えば上記装着動作と上記交換動作とを別の駆動源を用いて行う場合に必要となる、両駆動源の動作タイミングの制御は不要である。
【００４４】
尚、上述の実施形態では、部品保持部材の交換を装着ヘッド２０１内で行うように構成しているが、ノズルチェンジャーを有する従来の構成を併用することで、部品保持部材の対応可能範囲を広げることもできる。
【００４５】
又、上述の実施形態では、部品保持部材２１１〜２１４を備えた部品保持部材用取り付け部材２２１の回転、該回転のロック、及び該ロックの解除の機構として、ロック機構２４３及びラック状歯車２４４を用いた、いわゆるラチェットタイプを用いた。しかしながら、これは動作アクチュエータを削減する目的のためであって、勿論、上記ロック及び上記ロック解除を例えばエアシリンダー等を用いて実現してもよく、このような構成においても上記実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の装着ヘッド、第２態様の部品装着方法、及び第３態様の部品装着装置によれば、装着ヘッドに部材交換装置を備え、回路基板へ電子部品を装着するときには原点から装着点へ装着方向に沿って一方の部品保持部材を移動させ、一方、部品保持部材を交換するときには上記装着方向とは反対の反装着方向へ上記原点から上記一方の部品保持部材を移動させることで、上記一方の部品保持部材に代えて他方の部品保持部材を部品保持可能位置へ配置するようにした。したがって、部品保持部材の交換は、回路基板への電子部品の装着から次の電子部品の保持までにおける上記装着ヘッドの移動中に実行することができ、作業時間のロスを発生させない。よって、部品装着装置の稼動効率を向上させることができ、回路基板の実装コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における電子部品装着装置の斜視図である。
【図２】  図１に示す装着ヘッド内の構造を示す図である。
【図３】  図１に示す装着ヘッドにおいて装着方向及び反装着方向における部品保持部材の配置位置を示す図である。
【図４】  図１に示す装着ヘッド内の構造の変形例を示す図である。
【図５】  図１に示す装着ヘッド内の構造のさらに別の変形例を示す図である。
【図６】  従来の部品装着装置における主要部分の斜視図である。
【符号の説明】
４…回路基板、７…電子部品、
１０１…部品装着装置、２０１…装着ヘッド、２０２…部材交換装置、
２０３…基材支持部材、２１１〜２１４…部品保持部材、
２１５…部品保持可能位置、２２１…部品保持部材用取り付け部材、
２２２…回転軸、２２３…交換方向、２３１…移動装置、
２３５…基材、２４１…駆動機構、２４２…歯車、
２４３…ロック機構、２４３１…突出部材、２４３２…ロック用部材、
２４３３…支軸、２４３４…係合部、２４３５…溝部、
２４４…ラック状歯車、２９１…装着点、２９３…原点、
３０１…制御装置。
【図１】
0003891707.tif 000002
【図２】
0003891707.tif 000003
【図３】
0003891707.tif 000004
【図４】
0003891707.tif 000005
【図５】
0003891707.tif 000006
【図６】
0003891707.tif 000007