(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部と部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用のノズルを有するヘッドが昇降並びに回転可能に装備されるとともに、相対向する光の照射部と受光部とを有する光学的検知ユニットがヘッドユニットの下方部に取付けられ、上記ヘッドのノズルに吸着された部品が上記光学的ユニットの照射部と受光部との間の吸着部品配置空間に位置する状態で光学的検知ユニットによる部品の投影の検知に基づいて部品吸着状態を検出するようにした実装機の部品認識装置において、上記光学的検知ユニットは、光源及び光路構成用の部材を照射部側ハウジング内に収容した照射部と、受光用の部材を受光部側ハウジング内に収容した受光部と、上記照射部側ハウジングと受光部側ハウジングとを連結する連結部とを備え、上記吸着部品配置空間を挟んでユニット長手方向の両側に上記照射部及び受光部が位置するとともに吸着部品配置空間の上記ユニット長手方向と略直交するユニット幅方向の両側が開放された状態で、この吸着部品配置空間の上方において上記連結部が上記両ハウジングをブリッジ状に連結するように形成されていることを特徴とする実装機の部品認識装置。
【請求項２】
上記連結部はユニット幅方向の両側に上方へ突出する一対のリブを有し、該リブは光学的検知ユニットの長手方向に延びて両端が照射部側ハウジングと受光部側ハウジングの各上部に連結されていることを特徴とする請求項１記載の実装機の部品認識装置。
【請求項３】
上記ヘッドユニットに複数個のヘッドが装備されるとともに、これらのヘッドに対応して複数個の光学的検知ユニットが並列に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の実装機の部品認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットに装備したヘッドにより電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板に装着する実装機において、ヘッドユニットに光学的検知ユニットを取り付け、この光学的検知ユニットによる部品の投影の検知に基づきヘッドの部品吸着位置のずれ等を調べるようにした部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品供給部とプリント基板が位置する部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用のノズルを有するヘッドを装備し、このヘッドによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着し、位置決めされているプリント基板上に移送して、プリント基板の所定の位置に装着するようにした実装機が一般に知られている。最近ではこの種の実装機において、吸着された部品に光を照射して部品の投影を検出する光学的検知ユニットを設け、この光学的検知ユニットによる投影の検出に基づいて部品の吸着状態、例えば吸着位置のずれや部品の傾きを調べて、装着位置の補正を行うようにした部品認識装置が開発されている。
【０００３】
このような部品認識装置では、部品吸着から装着までのヘッドユニット移動期間を利用して部品吸着状態を調べることができるように、通常、光学的検知ユニットを上記ヘッドユニットに取り付けている。実装効率の向上のためにヘッドユニットに複数のヘッドを配設したものにあっては、これらのヘッドに対応して複数の光学的検知ユニットを並列配置でヘッドユニットに取り付けるようにしたものも提案されている。
【０００４】
上記光学的検知ユニットの具体的構造としては、従来、図６に示すようなものが知られている。この光学的検知ユニットａは、光源及び光路構成部材（図示せず）をハウジング内に収容した照射部ｂと、受光用の部材（図示せず）をハウジング内に収容した受光部ｃとを有し、これら照射部ｂと受光部ｃとが所定間隔で相対向するように配置されるとともに、その間の幅方向両側に設けられた枠部ｄによって照射部ｂと受光部ｃとが一体に連結され、これら照射部ｂ、受光部ｃ及び幅方向両側枠部ｄにより囲われた内部に吸着部品配置用空間ｅが存在するように形成されている。
【０００５】
そして、上記ヘッドのノズルが吸着部品配置用空間ｅの中心部を通るように、光学的検知ユニットが上記ヘッドに対して所定の位置関係でヘッドユニットに取り付けられる。
【０００６】
上記光学的検知ユニットを用いた部品認識の手法としては、部品吸着後に上記ヘッドが所定の部品認識用高さまで上昇してヘッドに吸着された部品が吸着部品配置用空間ｅに位置した状態で、部品が回転させられつつ、照射部ｂから部品に光が照射されて部品の投影が検出され、投影幅が極小となるときの投影中心位置及び回転角等に基づき、部品の吸着位置のずれや傾きが検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにヘッドユニットに光学的検知ユニットを取り付ける場合、ヘッドユニットの移動の高速化等に有利なように光学的検知ユニットをコンパクトにすることが要求され、とくにヘッドユニットに複数のヘッドとそれに対応する複数の光学的検知ユニットを装備する場合、ヘッドのピッチを不必要に大きくしないようにしつつ各ヘッドに対応するように光学的検知ユニットを並列配置するためには、光学的検知ユニットの幅方向寸法をできるだけ小さくすることが要求される。
【０００８】
しかし、上記の図６に示すような従来の光学的検知ユニットによると、上記吸着部品配置用空間ｅの四方が照射部ｂ、受光部ｃ及び幅方向両側枠部ｄにより囲われているために、部品認識時に吸着部品が回転しても幅方向両側枠部ｄに衝突することがない程度に吸着部品配置用空間ｅを広く形成する必要があり、さらにこの吸着部品配置用空間ｅの外側に枠部ｄがある程度の幅をとるため、光学的検知ユニットの幅方向寸法を小さくすることが難しい。
【０００９】
なお、図６に示す光学的検知ユニットにおける吸着部品配置用空間ｅの両側の枠部ｄのうちで一方を省略し、吸着部品配置用空間の片側にだけ枠部を設けたものもあるが、この場合も部品認識時に吸着部品が枠部に衝突しないように吸着部品配置用空間が広く形成されるとともに、その外側に設けられた枠部が強度上の要求を満足するような幅を有しているため、光学的検知ユニットの幅方向寸法を充分に小さくすることが困難である。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、光学的検知ユニットによる吸着部品の投影の検知に基づいて部品吸着状態を検出する部品認識処理を有効に行い得るようにしつつ、光学的検知ユニットの幅方向寸法を小さくし、ヘッドユニットにコンパクトに光学的検知ユニットを組み込むことができる実装機の部品認識装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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発明は、部品供給部と部品装着部とにわたって移動可能なヘッドユニットに、部品吸着用のノズルを有するヘッドが昇降並びに回転可能に装備されるとともに、相対向する光の照射部と受光部とを有する光学的検知ユニットがヘッドユニットの下方部に取付けられ、上記ヘッドのノズルに吸着された部品が上記光学的ユニットの照射部と受光部との間の吸着部品配置空間に位置する状態で光学的検知ユニットによる部品の投影の検知に基づいて部品吸着状態を検出するようにした実装機の部品認識装置において、上記光学的検知ユニットは、光源及び光路構成用の部材を照射部側ハウジング内に収容した照射部と、受光用の部材を受光部側ハウジング内に収容した受光部と、上記照射部側ハウジングと受光部側ハウジングとを連結する連結部とを備え、上記吸着部品配置空間を挟んでユニット長手方向の両側に上記照射部及び受光部が位置するとともに吸着部品配置空間の上記ユニット長手方向と略直交するユニット幅方向の両側が開放された状態で、この吸着部品配置空間の上方において上記連結部が上記両ハウジングをブリッジ状に連結するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
このような部品認識装置によると、部品認識時において、ヘッドに吸着された部品が上記光学的検知ユニットの吸着部品配置空間内に位置する状態で部品が回転させられつつ部品の投影が検知されるような場合に、吸着部品配置空間の幅方向両側が開放されていることにより、部品が回転途中で吸着部品配置空間から幅方向の側方へ多少はみ出すことは許容される。また、光学的検知ユニットの照射部と受光部とを連結する連結部は吸着部品配置空間上方に位置するため、吸着部品配置空間の幅方向両側に余分な場所をとることがない。従って、光学的検知ユニットの幅方向寸法が可及的に小さくされる。
【００１３】
この発明の装置において、上記連結部はユニット幅方向の両側に上方へ突出する一対のリブを有し、該リブは光学的検知ユニットの長手方向に延びて両端が照射部側ハウジングと受光部側ハウジングの各上部に連結されていることが好ましく、このようにすると連結部の強度が充分に確保される。
【００１４】
また、上記ヘッドユニットに複数個のヘッドが装備されるとともに、これらのヘッドに対応して複数個の光学的検知ユニットが並列に配置される場合、上記のように光学的検知ユニットの幅方向寸法が小さくされることにより、複数個の光学的検知ユニットがコンパクトにヘッドユニットに組み込まれることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される実装機の一例を、図１乃至図３を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２は実装機全体の構造を示している。同図に示すように、実装機本体の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の基板設置位置で停止されるようになっている。上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。
【００１７】
また、上記基台１の上方にはヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施例ではＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１８】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１９】
図２及び図３はヘッドユニット５の具体的構造を示しており、このヘッドユニット５には、部品吸着用のノズル２１を有するヘッド２０が複数個装備され、図示の例では４個のヘッド２０がＸ軸方向に並ぶように配置されている。
【００２０】
上記各ヘッド２０は、下端部にノズル２１を着脱可能に取り付けたノズルパイプ２２と、このノズルパイプ２２を保持するホルダー２３等からなり、ヘッドユニット５のフレーム５ａに対して昇降及び回転が可能となっており、詳しく図示していないが、Ｚ軸サーボモータ２５を駆動源とする昇降駆動手段により上下方向（Ｚ軸方向）に駆動されるとともに、Ｒ軸サーボモータ２６を駆動源とする回転駆動手段により回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。そして、各ヘッド２０には、図外の負圧供給部に接続される負圧給排コントロール部２４が設けられ、部品吸着時にはこの負圧給排コントロール部２４とヘッド内部の通路を介して上記ノズル２１に負圧が供給され、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００２１】
上記ヘッドユニット５の下方部には、各ヘッド２０に吸着された部品の認識を行って吸着不良や位置ずれ等を調べるための光学的検知ユニット３０が設けられており、この光学的検知ユニット３０もヘッドに対応して複数個（図示の例では４個）具備され、Ｘ軸方向に並列に配置されている。各光学的検知ユニット３０は、光の照射部３１と、受光部３２と、これらを連結する連結部３３とを有し、上記照射部３１と受光部３２とが所定間隔をもって相対向するようにユニット長手方向両側に配置され、この照射部３１と受光部３２との間に吸着部品配置空間３４が存在している。そして、ヘッドユニット５に光学的検知ユニット３０が取り付けられた状態で、上記ヘッド２０のノズル２１が上記吸着部品配置空間３４の中央に位置するようになっている。
【００２２】
上記照射部３１は、ＬＥＤ等からなる光源３５とミラー３６、レンズ３７等からなる光路構成用の部材とを照射部側ハウジング３８に収容し、平行光線を受光部３２に向けて照射し得るようになっている。一方、受光部３２は、ＣＣＤを直線状に配置したラインセンサ３９等の受光用の部材を受光部側ハウジング４０に収容している。また、上記連結部３３は、上記吸着部品配置空間３４の上方に位置し、平板部３３ａと、ユニット長手方向と略直交するユニット幅方向の両側において平板部３３ａから上方に突出する一対のリブ３３ｂとを有し、平板部３３ａ及びリブ３３ｂの両端が上記両ハウジング３８，４０に一体に連なっている。こうして、連結部３３が吸着部品配置空間３４の上方でブリッジ状に上記両ハウジング３８，４０を連結しており、吸着部品配置空間３４の幅方向両側は開放されている。
【００２３】
上記両ハウジング３８，４０及び連結部３３の構造を図３〜図５によって具体的に説明する。これらの図において、上記両ハウジング３８，４０の相対向する内側壁３８ａ，４０ａと、受光部側ハウジング４０の上面部４０ｂと、連結部３３の平面部３３ａと、連結部３３及び受光部側ハウジング４０にわたる範囲でユニット幅方向の両側に配設されたリブ３３ｂとが、予め一体成形された主フレーム４１で構成されており、この主フレーム４１の上面部には補助フレーム４２がビス止め等で結合されている。この主フレーム４１及び補助フレーム４２に対し、その一端側には照射部ハウジング３８の外側部、底部及び幅方向両側部を構成する枠板３８ｂがビス止め等で結合されており、また、主フレーム４１の他端側には、受光部側ハウジング４０の外側壁４０ｃと、底部及び幅方向両側部を構成する枠板４０ｄとがビス止め等で結合されている。
【００２４】
上記主フレーム４１及び補助フレーム４２において連結部３３の平面部を構成する部分には、上記ヘッド２０のノズル２１を挿通させる円形の貫通孔４３が形成されている。
【００２５】
上記光学的検知ユニット３０は、Ｌ字形のブラケット４４を介してヘッドユニット５に取り付けられている。すなわち、光学的検知ユニット３０の上面部にブラケット４４の下部水平部分がボルト等で固着されるとともに、ブラケット４４の垂直部分がヘッドユニット５のフレーム５ａにボルト等で固着されている。
【００２６】
以上のような構造の実装機によると、実装時には、ヘッドユニット５のヘッド２０により部品吸着部から部品が吸着された後、Ｚ軸サーボモータ２５によりヘッド２０が所定の認識高さ位置まで上昇されることにより、吸着部品５０が上記光学的検知ユニット３０の吸着部品配置空間３４に位置する状態とされ（図４参照）、この状態で、部品認識処理が行われる。
【００２７】
この部品認識処理としては、Ｒ軸サーボモータ２６の駆動により吸着部品５０が所定回転角度範囲にわたり回転させられ、その間に、光学的検知ユニット３０の照射部３１から平行光線が部品に照射され、一定微少回転角毎に受光部３２で部品の投影が検知される。この投影検知データに基づいて部品吸着状態が検出され、例えば投影幅極小となるときの投影中心位置及び回転角等が調べられることにより、吸着部品５０の位置ずれ（ヘッド２０のノズル中心位置に対する部品中心位置のずれ）や部品の回転方向の傾きが調べられる。そして、上記位置ずれ等に応じて装着位置の補正量が求められ、部品認識後にこの補正量が加味されつつプリント基板への部品の装着が行われる。
【００２８】
ところで、上記光学的検知ユニット３０は、照射部３１と受光部３２との間において上記吸着部品配置空間３４の上方に、一対のリブ３３ｂを有する連結部３３が設けられ、この連結部３３がブリッジ状に照射部側、受光部側の両ハウジング３８，４０を連結した構造となっているため、連結部３３の強度が充分に確保されながら、吸着部品配置空間３４の幅方向両側に連結部３３が余分な場所をとることがない。その上、吸着部品配置空間３４の幅方向両側が開放されていることから、上記部品認識処理において吸着部品５０が図４中に矢印で示すような回転の途中で吸着部品配置空間から側方へ多少はみ出すことがあっても連結部等に衝突することはなく、部品吸着状態の検出を可能にするためには投影幅極小となるときに吸着部品配置空間内に吸着部品が収まっていればよいので、吸着部品配置空間自体の幅も従来より狭めることができる。
【００２９】
従って、光学的検知ユニット３０の幅方向寸法を従来と比べて格段に小さくすることができ、当実施形態のようにヘッドユニット５にヘッド２０及び光学的検知ユニット３０を複数個ずつ並列に配設する場合でも、これらをコンパクトにヘッドユニット５に組み込むことができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、照射部側ハウジング３８と受光部側ハウジング４０とを連結する連結部３３が平板部３３ａと幅方向の両側の一対のリブ３３ｂとで構成されているが、上記平板部３３ａを省略して、上記一対のリブ３３ｂで連結部３３を構成するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、実装機のヘッドユニットに取り付けられる光学的検知ユニットが、吸着部品配置空間を挟んでユニット長手方向の両側に位置する照射部及び受光部を有するとともに、照射部ハウジングと受光部ハウジングとを連結する連結部を有し、上記吸着部品配置空間の幅方向両側が開放された状態でこの吸着部品配置空間の上方において連結部が上記両ハウジングをブリッジ状に連結するように形成されているため、光学的検知ユニットを用いた部品認識処理を有効に行い得るようにしつつ、光学的検知ユニットの幅方向寸法を可及的に小さくし、ヘッドユニットに光学的検知ユニットをコンパクトに組み込むことができる。
【００３２】
特に、ヘッドユニットに複数のヘッドが装備されるとともに、これらのヘッドに対応して複数の光学的検知ユニットが並列に配置される場合でも、これらの並列配置とされる複数の光学的検知ユニットをコンパクトにヘッドユニットに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される実装機を示す平面図である。
【図２】同実装機におけるヘッドユニットの正面図である。
【図３】同ヘッドユニットの縦断側面図である。
【図４】図３のIV−IV線の断面図である。
【図５】光学的検知ユニットの斜視図である。
【図６】従来の光学的検知ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
３  プリント基板
５  ヘッドユニット
２０  ヘッド
３０  光学的検知ユニット
３１  照射部
３２  受光部
３３  連結部
３４  吸着部品配置空間
３８  照射部側ハウジング
４０  受光部側ハウジング
【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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