(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給装置に収納された部品の配列ピッチと同一の配列ピッチで円周上に配列された複数の作業ヘッドと、
前記複数の作業ヘッドのそれぞれの先端部に取り付けられた１個のノズルと、
前記複数の作業ヘッドを備え、部品搭載面内をＸ，Ｙ方向に移動可能な作業塔と、
前記複数の作業ヘッドを基板の部品搭載面に対して垂直方向に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して２つの作業ヘッドのみを同時に垂直方向に移動させ、該作業ヘッドのノズルにより前記部品供給装置に収納されている２個の部品のみを同時に吸着させる制御手段とを備え、
前記複数の作業ヘッドは、基板の部品搭載面と平行な面で、全体が回転可能で、かつ個々の作業ヘッドが独立に回転可能な構造を有し、
前記制御手段は、前記部品供給装置の部品の配列方向と、前記２つのノズルの中心を結んだ方向とが平行となるように前記複数の作業ヘッドの全体の回転を制御することを特徴とする電子部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等へＩＣ、トランジスタ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を自動的に搭載し、部品が搭載された基板を半田づけするために部品搭載装置、自動半田装置等が利用されている。
【０００３】
部品搭載装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能な作業ヘッドを有し、その作業ヘッドの先端のノズルで部品を吸着する。
部品を基板に搭載する場合には、作業ヘッドを部品供給装置の上方に移動させ、カートリッジに収納された部品をノズルで吸着し、作業ヘッドを基板の所望の位置まで移動させてノズルに吸着した部品を基板に実装する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の部品搭載装置は、例えば、ロータリー型の作業ヘッドで円周上に複数のノズルを有している場合は、ノズルを１個ずつしかＺ軸方向に移動させることができないので、基板に搭載する部品を吸着するためには部品の個数分の作業を繰り返す必要があった。
【０００５】
部品をノズルに吸着する場合、部品が曲がった状態でノズルに吸着されることがあるので、ノズルに吸着された部品をカメラで撮影し、撮影された画像から部品の向きを認識して作業ヘッドの回転角を修正する必要がある。
回転式の作業ヘッドにおいては、部品を吸着した状態ではノズルの向きはバラバラとなっているので、カメラの視野角が制限されている場合には、１回の撮影で全ての部品を撮影することは難しい。そのため、作業ヘッドを移動させて、何回かに分けて部品を撮影する必要があり、これも部品搭載のための作業時間が長くなる原因の１つであった。
【０００６】
本発明の課題は、基板に部品を搭載する際の作業時間を短縮することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品搭載装置は、部品供給装置に収納された部品の配列ピッチと円周上に同一の配列ピッチで配置されたノズルを有する複数の作業ヘッドと、前記複数の作業ヘッドを基板の部品搭載面に対して垂直方向に移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御して少なくとも２以上の作業ヘッドを同時に垂直方向に移動させ、該作業ヘッドのノズルにより前記部品供給装置に収納されている２個以上の部品を同時に吸着させる制御手段とを備える。
【０００８】
この発明によれば、複数の部品を複数のノズルに同時に吸着することができるので、部品供給装置からの部品の吸着作業の回数を減らし、基板に部品を搭載する際の作業時間を短縮することができる。
上記の発明において、前記複数の作業ヘッドは、基板の部品搭載面と平行な面で、全体が回転可能で、かつ個々の作業ヘッドが独立に回転可能な構造を有し、前記制御手段は、前記部品供給装置の部品の配列方向に対して少なくとも２以上のノズルの向きが平行となるように前記複数の作業ヘッドの回転を制御する。
【０００９】
このように構成することで、極性（方向性）のあるノズルを使用する場合でも２つ以上の作業ヘッドを同時に垂直方向に移動させて２以上の部品を同時に吸着することができる。また、例えば、視野角の制限があるカメラ等の撮影手段により、ノズルに吸着された部品を撮影するときに、ノズルに吸着された部品の角度を適正な角度に設定できる。これにより、撮影手段の視野角の中に多くの部品が入るので、部品を撮影するときの作業ヘッドの移動量を少なくでき、基板に部品を搭載する際の作業時間を短縮できる。
【００１０】
上記の発明において、前記複数の作業ヘッドは、円周上に配置された４個以上の作業ヘッドからなり、前記制御手段は、前記複数の作業ヘッド全体を回転させたときに、全ての作業ヘッドのノズルの方向が一致するようにそれぞれの作業ヘッドの回転角を制御する。
【００１１】
上記の発明において、前記複数の作業ヘッドのノズルに吸着された部品を撮影する撮影手段を有し、前記制御手段は、前記撮影手段により前記ノズルに吸着された部品を撮影するときに、全ての作業ヘッドのノズルの方向が一致するようにそれぞれの作業ヘッドの回転角を制御する。
【００１２】
このように構成することで、ノズルに吸着された部品を撮影するときに、全ての作業ヘッドのノズルの方向を一致させることができるので、撮影手段の視野角の中により多くの部品を入れることができる。これによりノズルに吸着された部品を撮影する際の作業ヘッドの移動量を少なくできるので、基板に部品を搭載する際の作業時間をさらに短縮できる。
【００１３】
本発明の他の態様は、部品を吸着するノズルを有し、基板の部品搭載面と平行な面で、全体が回転可能で、かつ個々の作業ヘッドが独立に回転可能な複数の作業ヘッドと、前記複数の作業ヘッドのノズルに吸着された部品を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により前記ノズルに吸着された部品を撮影するときに、作業ヘッドのノズルの方向が一致するようにそれぞれの作業ヘッドの回転角を制御する制御手段とを備える。
【００１４】
この発明によれば、複数の作業ヘッドのノズルの方向を一致させることができるので、撮影手段の視野角の中により多くの部品を入れて撮影することができる。よって、部品を撮影するときの作業ヘッドの移動量を少なくして部品を基板に搭載する際の作業時間を短縮できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施を図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態の電子部品搭載装置１１の内部構造を示す図である。
電子部品搭載装置１１には、基板を搬送するための搬送レール１２，１３が設けられ、さらに、図１の左方向から挿入された基板を所定の位置まで搬送し、部品の搭載が終了したとき基板を右方向に搬送する搬送機構が設けられている。
【００１６】
図１の左方向から挿入された基板は、搬送機構により所定の位置まで搬送され、位置決め部（図示せず）により固定され、部品の搭載が終了した段階で基板の固定が解除され、搬送機構により次の工程に搬送される。
電子部品搭載装置１１はＸ、Ｙ方向に移動可能な４個の作業塔１４〜１７を有する。各作業塔１４〜１７は、それぞれ６個の作業ヘッドを有しており、作業ヘッドはＺ軸方向（図１の垂直方向）に移動可能に構成されている。
【００１７】
図１の右下に示す図は、作業塔１６の拡大図である。６個の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆはロータリー型の作業ヘッドであり、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体が一体となってＸＹ平面（基板の部品搭載面と平行な水平面）で回転可能な構造となっている。
【００１８】
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、Ｚ軸方向に昇降可能で、かつそれぞれＸＹ平面で３６０°回転可能な構造となっている。作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの先端部には部品を吸着するためのノズル（図３参照）が着脱可能に取り付けられている。他の作業塔１５〜１７の作業ヘッドも同様に構成されている。
【００１９】
作業塔１４，１５は、Ｙ軸駆動部１８に移動可能に取り付けられている。Ｙ軸駆動部１８の内部にはボールネジ１８ａ、１８ｂが設けられており、Ｙ軸モータ３１（図２）によりボールネジ１８ａ、１８ｂが駆動されヘッド１４及び１５がそれぞれＹ軸方向に移動する。
【００２０】
Ｙ軸駆動部１８は、平行に配置されている２個のＸ軸駆動部１９に固定され、Ｘ軸駆動部１９がＸ軸方向に移動することで作業塔１４，１５がＸ軸方向に移動する。
作業塔１６，１７も作業塔１４，１５と同様に、Ｙ軸駆動部２０とＸ軸駆動部２１によりＹ軸及びＸ軸方向に移動可能となっている。
【００２１】
部品供給ステージ２２，２３には、部品を収納したリール状のテープが収納されたカートリッジ等からなる部品供給装置が装着される。
カメラと照明装置等からなる撮影部２４は、ノズルに吸着された部品を撮影する。そして、後述する制御部３５が、撮影された画像を認識し、認識結果に基づいて作業ヘッドの回転角を制御して部品の向きを修正する。
【００２２】
なお、図１には示していないが、電子部品搭載装置１１には、作業ヘッドの交換用のノズルがセットされるノズルチェンジャーが設けられており、作業ヘッドをノズルチェンジャーの上方まで移動させて基板に実装する部品の形状に適合したノズルに交換する。
【００２３】
図２は、電子部品搭載装置１１の回路の主要部を示す図である。Ｙ軸モータ３１は、作業塔１４〜１７をそれぞれＹ軸方向に移動させるモータであり、Ｙ軸駆動部１８，２０に複数個設けられている。
Ｘ軸モータ３２は、作業塔１４〜１７をＸ軸方向に移動させるモータであり、Ｘ軸駆動部１９，２１に複数個設けられている。
【００２４】
Ｚ軸モータ３３は、作業塔１４〜１７に取り付けられた６個の作業ヘッドを個別にＺ軸方向に昇降させるためのモータであり、各作業塔１４〜１７に１個設けられている。
回転モータ３４は、作業塔１４〜１７の６個の作業ヘッドを一体にＸＹ平面で回転させるモータと、個々の作業ヘッドを独立にＸＹ平面で回転させるモータの２個のモータからなる。この回転モータ３４により、作業塔１４〜１７の複数の作業ヘッド全体の回転角を制御し、さらに作業ヘッドの回転角を個別に制御することでノズルの向きをそろえることができる。
【００２５】
制御部３５は、Ｙ軸モータ３１，Ｘ軸モータ３２，Ｚ軸モータ３３及び回転モータ３４を制御して作業塔１４〜１７及び作業ヘッドの位置を制御する。また、カメラ等からなる撮影部２４で撮影した画像からノズルに吸着した部品の向きを認識し、部品を搭載する際に適正な方向を向くように作業ヘッドの角度を修正する。
【００２６】
図３（Ａ）は、実施の形態の作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの側面図であり、図３（Ｂ）は、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを下方向（基板の部品搭載面側）から見た図である。
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの先端部には、それぞれノズル４１ａ〜４１ｆが取り付けられている。ノズル４１ａは、作業ヘッド１６ａのノズル保持部４２，４３により着脱可能に保持されている。
【００２７】
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆは、全体を所定角度、例えば１２０°回転させたとき、隣り合う２個の作業ヘッドの中心軸を結ぶ線が、部品供給装置の部品の配列方向と平行となるように配置されている。そして、隣接する２個の作業ヘッドのノズルのピッチが部品供給装置の部品の配列ピッチと一致するように配置されている。
【００２８】
すなわち、図３（Ｂ）に示すようにノズル４１ａと４１ｂの中心軸のピッチ、ノズル４１ｃと４１ｄの中心軸のピッチ及びノズル４１ｅと４１ｆの中心軸のピッチが、部品供給装置の部品の配列ピッチと一致するように配置されている。
以上のような構成の電子部品搭載装置１１において、部品供給装置にテープ等に巻かれて収納されている部品を作業ヘッド１６ａ〜１６ｆのノズルで吸着して基板に搭載するときの動作を説明する。
【００２９】
最初に、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを部品の収納されているカートリッジの上方に移動させる。このとき、隣接する２個の作業ヘッド、例えば、作業ヘッド１６ａと１６ｂの中心軸を結ぶ線が、部品が収納されているカートリッジの部品の配列方向と平行になるように作業ヘッド１６ａ〜１６ｆの全体の回転角を制御する。この回転角の制御は回転モータ３４を所望の角度回転させることで行う。
【００３０】
作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを目的とする部品が収納されているカートリッジの上方に移動したなら、部品の配列方向と平行に配置されている２個の作業ヘッド１６ａと１６ｂをＺ軸方向に同時に下降させ、ノズル４１ａ、４１ｂで２個の部品を吸着し、作業ヘッド１６ａ、１６ｂをＺ軸方向に上昇させる。
【００３１】
次に、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体を所定角度（この場合、作業ヘッドが６個であるので、１２０°）回転させる。これにより、次の２個の作業ヘッド１６ｃと１６ｄの中心軸を結ぶ線を、カートリッジに収納された部品の配列方向と平行にできる。そして、２個の作業ヘッド１６ｃ、１６ｄをＺ軸方向に下降させ、ノズル４１ｃ、４１ｄで２個の部品を吸着する。
【００３２】
他の作業ヘッド１６ｅ、１６ｆも同様に、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体を所定角度回転させ、作業ヘッド１６ｅ、１６ｆをＺ軸方向に同時に下降させ、ノズル４１ｅ、４１ｆで２個の部品を同時に吸着した後、作業ヘッド１６ｅ、１６ｆをＺ軸方向に上昇させる。これにより、２個の部品を同時に作業ヘッド１６ｅ、１６ｆのノズルに吸着させることができる。
【００３３】
なお、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体を回転させる際に、制御部３５が作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを個別にＸＹ平面上で回転させ、全てのノズル４１ａ〜４１ｆの向きが同一方向となるように制御している。
これにより、それぞれの作業ヘッド１６ａ〜１６ｆのノズル４１ａ〜４１ｆに吸着された部品の向きをそろえることができるので、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを撮影部２４の上方に移動させて吸着された部品の状態を撮影する場合に、撮影部２４の視野角が制限されているときでも、より多くの部品を同時に撮影することができる。
【００３４】
従って、外形寸法が比較的大きい部品を撮影するときにも多くの部品を同時に撮影できるので、撮影のための作業塔１４〜１７の移動量を少なくでき、基板に部品を搭載する際の作業時間をさらに短縮できる。
次に、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを最初の部品を搭載する位置まで移動させ、その部品を吸着している作業ヘッドをＺ軸方向に下降させて該当する部品を基板に搭載する。そして、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを次の部品を搭載する位置まで移動させ、該当する部品を吸着している作業ヘッドをＺ軸方向に下降させて部品を基板に搭載する。以下、同様に他の作業ヘッドに吸着されている部品を基板に搭載する。
【００３５】
ここで、比較のために１個の作業ヘッド１６ａで部品を吸着する場合の動作を、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
最初に、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆを部品の収納されているカートリッジの上方に移動させる。この場合、１個のノズル４１ａのみが部品供給装置に収納されている部品と対向するように作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体の回転が制御されているので、作業ヘッド１６ａを部品が収納されているカートリッジの上方に移動させる。
【００３６】
次に、作業ヘッド１６ａをＺ軸方向に下降させ、ノズル４１ａで部品を吸着し、その後作業ヘッド１６ａをＺ軸方向に上昇させる。これにより１個の部品をノズル４１ａで保持することができる。
２個目の部品を吸着するときには、作業ヘッド１６ａ〜１６ｆ全体を回転させ、次の作業ヘッド１６ｂを部品供給装置の部品と対向する位置に移動させる。そして、上述した動作を繰り返して部品を吸着して基板の所望の位置に搭載する。この場合、部品を１個ずつ吸着しなければならないので、基板に部品を搭載するための作業時間が実施の形態の場合に比べて大幅に長くなる。
【００３７】
上述した実施の形態によれば、ロータリー型の作業ヘッドで２以上の部品を同時に吸着することができるので、部品を基板に搭載するのに要する作業時間を短縮することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
（１）ロータリ型の作業ヘッドに限らず、固定式の作業ヘッドでも良い。
（２）２個の作業ヘッドで同時に２個の部品を吸着するものに限らず、３個以上の作業ヘッドで同時に３個以上の部品を吸着してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の部品を同時に吸着することで基板へ部品を実装する際の作業時間を短縮できる。また、ノズルの向きが同じ方向となるようにそれぞれの作業ヘッドの回転角を制御することで、撮影手段の視野角の中により多くの部品を入れて撮影することができる。これにより、部品を撮影するための作業ヘッドの移動量を少なくして部品を搭載する際の作業時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の電子部品搭載装置の内部構造を示す図である。
【図２】電子部品搭載装置の回路図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、実施の形態の作業ヘッドの構造を示す図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、１つの作業ヘッドのみを昇降させる場合の説明図である。
【符号の説明】
１１            電子部品搭載装置
１４〜１７      作業塔
１６ａ〜１６ｆ  作業ヘッド
１８，２０      Ｙ軸駆動部
１９，２１      Ｘ軸駆動部
２４            撮影部
３１            Ｙ軸モータ
３２            Ｘ軸モータ
３３            Ｚ軸モータ
３４            回転モータ
３５            制御部
４１ａ〜４１ｆ  ノズル
【図１】
0004368090.tif 000002
【図２】
0004368090.tif 000003
【図３】
0004368090.tif 000004
【図４】
0004368090.tif 000005