(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドユニットに部品吸着用のノズルを有した複数のヘッドが一列に並べて搭載されるとともに、光の照射部と受光部とを有し、上記ノズルに吸着された部品の投影の検出に基づいて部品吸着状態を調べる光学的検知手段が搭載さた表面実装機において、上記光学的検知手段を、各ヘッドに対応した光の照射部および受光部を有する複数の単位検知手段から構成し、各単位検知手段の光の照射、受光方向が同一方向となるように各単位検知手段を配置するとともに、少なくとも一つの単位検知手段をこれに隣合う単位検知手段に対して上下にオフセットし、当該単位検知手段がこれに隣合う単位検知手段に一部重複するように各ヘッドの間隔を設定したことを特徴とする表面実装機。
【請求項２】
各単位検知手段を交互に上下に重複するように配設したことを特徴とする請求項１記載の表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装機において、特に、ヘッドユニットに吸着ノズルを有する複数のヘッドを備えるとともに、投影の検出に基づいて部品の吸着状態を検出する光学的検知手段を備えた表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットに吸着ノズルを備えたヘッドを搭載し、部品供給部のテープフィーダー等からＩＣ等の小片状の電子部品を吸着して位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした表面実装機（以下、単に実装機という）は一般に知られており、最近では、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手段を設け、この投影の検出に基づいて部品の吸着状態、例えばヘッドに対する吸着位置のずれや傾きを調べて装着位置の補正等を行なうようにした装置が開発されている。
【０００３】
特に、光学的検知手段を上記ヘッドユニットに搭載することで、部品吸着から装着までのヘッドユニットの移動期間を利用して部品の吸着状態を調べるようにした実装機も提案されており、この実装機では、吸着ノズルが通過する空間を挾んだ相対向する位置に照射部及び受光部が配置され、吸着された部品に対して照射部から平行光線が照射されて受光部で当該部品の投影幅が検出されることにより部品の吸着状態が調べられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように光学式検知手段をヘッドユニットに搭載した実装機において、近年では、複数のヘッドをヘッドユニットに搭載することが行われており、この種の実装機においては、各ヘッドに吸着された部品の吸着状態をヘッドユニットの移動中のわずかな時間で調べることが要求される。
【０００５】
そのため、各ヘッドに吸着された部品の投影を同時に行うように光学的検出手段が構成されるが、一般には、図１０に示すように、各ヘッド５０の配設方向にわたる広幅の平行光線５３を照射、受光し得るような照射部５１及び受光部５２を備えた光学的検知手段を構成したり、あるいは、図１１に示すように、各ヘッド５０毎に平行光線５３の照射部５１及び受光部５２を設け、これらをヘッド配列方向に一列に並べた光学的検知手段を構成することが行われている。
【０００６】
ところが、これらの図に示す従来の構成では、吸着する部品が大型化すると、隣同士の部品が相互に干渉して、双方の部品の吸着状態を同時に調べることができない虞れがあるため、予め装着する最大サイズの部品を想定して各ヘッドの間隔を広く設定しておく必要がある。そのため、ヘッドユニットの大型化、具体的にはヘッド配設方向の大型化を助長し易いという問題がある。しかし、このようなヘッドユニットの大型化は、ヘッドユニット移動時の慣性の影響が大きくなり、実装処理の高速化等にとってマイナス要素となるため極力回避する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、吸着ノズルを備えた複数のヘッドをヘッドユニットに備え、各吸着ノズルに吸着された部品の吸着状態をヘッドユニットに搭載された光学的検知手段により調べるように構成された表面実装機において、ヘッドユニットの大型化を有効に抑えることができる表面実装機を提供することを目的とする。
【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、本発明は、ヘッドユニットに部品吸着用のノズルを有した複数のヘッドが一列に並べて搭載されるとともに、光の照射部と受光部とを有し、上記ノズルに吸着された部品の投影の検出に基づいて部品吸着状態を調べる光学的検知手段が搭載さた表面実装機において、上記光学的検知手段を、各ヘッドに対応した光の照射部および受光部を有する複数の単位検知手段から構成し、各単位検知手段の光の照射、受光方向が同一方向となるように各単位検知手段を配置するとともに、少なくとも一つの単位検知手段をこれに隣合う単位検知手段に対して上下にオフセットし、当該単位検知手段がこれに隣合う単位検知手段に一部重複するように各ヘッドの間隔を設定したものである。
【０００９】
この装置によれば、隣設される少なくとも一組の単位検知手段同士がヘッド配設方向に重複するように各ヘッドの間隔が設定されているので、従来のこの種の装置に比べると、このように単位検知手段同士が重複する分だけヘッド配設方向におけるヘッドユニットの大型化を抑えることができる。しかも、このように単位検知手段同士は上下にオフセットされているため、同一平面上に配置すると相互に干渉するサイズの部品であっても、これらの部品の吸着状態を各単位検知手段により同時に調べることができる。
【００１０】
特に、上記表面実装機において、各単位検知手段を交互に上下に重複するように配設すれば、ヘッド配設方向におけるヘッドユニットの大型化をより有効に抑えることができ、また、ヘッドユニットの上下方向の大型化を最小限に抑えることが可能となる。また、各ヘッドの昇降機構構造を共通化し易くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明に係る表面実装機の一例を示している。同図に示すように、表面実装機（以下、実装機と略す）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が上記コンベア２上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。
【００１３】
上記コンベア２の前後側方には、それぞれ部品供給部４が設けられている。各部品供給部４には、それぞれ多数列のテープフィーダー４ａを有し、各テープフィーダー４はそれぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるようにするとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後記ヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に繰り出されるようになっている。
【００１４】
また、上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５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。
【００１５】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール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軸方向に延びるガイド部材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の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、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。
【００１６】
図３に示すように、上記ヘッドユニット５には複数のヘッドが設けられ、図示の例では４個のヘッド２０ａ〜２０ｄがＸ軸方向に一列に並べて配設されている。
【００１７】
上記各ヘッド２０ａ〜２０ｄは、それぞれヘッドユニット５のフレーム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２４を駆動源とする昇降駆動手段及び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駆動されるようになっている。また、上記各ヘッド２０ａ〜２０ｄの下端には部品吸着用のノズル２１が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段からノズル２１に負圧が供給されて、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。
【００１８】
ヘッドユニット５には、さらに上記各ノズル２１に吸着された部品の吸着状態を投影に基づいて検出するレーザーユニット３０（単位検知手段）が各ヘッド２０ａ〜２０ｄにそれぞれ対応して設けられている。
【００１９】
レーザーユニット３０は、図４に示すように、各ヘッド２０ａ〜２０ｄのノズル２１が上下動するときに通過する空間を挟んで相対向するレーザー発生部３１ａ（照射部）とディテクタ３１ｂ（受光部）とを有しており、吸着された部品に平行光線３２を照射して部品の投影を検出するように構成されている。
【００２０】
ここで、各レーザーユニット３０及びヘッド２０ａ〜２０ｄの配置についてより詳しく説明すると、各レーザーユニット３０は、図３及び図５に示すように、それぞれ平行光線３２の照射、受光方向が同一方向となるように並べて配設され、しかも、隣設されるレーザーユニット３０同士が交互に上下にオフセットされている。図示の例では、ヘッド２０ａ，２０ｃに対応するレーザーユニット３０とヘッド２０ｂ，２０ｄに対応するレーザーユニット３０とが相対的に上下にオフセットされている。
【００２１】
そして、各レーザーユニット３０の平行光線がヘッド２０ａ〜２０ｄで遮られることがない範囲で、ヘッド２０ａ〜２０ｄの間隔が可及的に狭くなるように各ヘッド２０ａ〜２０ｄが設定され、これに応じて各レーザーユニット３０が配設されることにより、隣設される各ヘッド２０ａ〜２０ｄが交互に上下に重複した配置とされている。この際、複数のヘッド２０ａ〜２０ｄによって部品供給部４から同時に部品を吸着できるようにテープフィーダー４ａの配置も考慮して各ヘッド２０ａ〜２０ｄ等の配置が設定されている。なお、図５では、各レーザーユニット３０の位置関係を分かり易くするため、上側に位置するレーザーユニット３０（すなわち、ヘッド２０ａ，２０ｃに対応するレーザーユニット３０）に斜線を付している。
【００２２】
以上のように構成された実装機によれば、実装時には、ヘッドユニット５の各ヘッド２０ａ〜２０ｄにより部品吸着部４から部品を吸着した後、図６に示すように各吸着部品を各レーザーユニット３０に対応する高さ位置まで上昇させることにより、レーザー発生部３１ａとディテクタ３１ｂとの間に対応させて、各レーザーユニット３０により各部品の投影を検出して各部品の吸着状態を同時に調べることができる。特に、このような投影の検出をヘッドユニット５の移動中、つまり部品吸着後、実装位置へのヘッドユニット５の移動中に行うことにより実装効率を高めることが可能となる。
【００２３】
しかも、ヘッドユニット５の構成上、上述のように、隣設されるレーザーユニット３０が交互に上下にオフセットされ、隣設されるレーザーユニット３０同士が重複する程度に各ヘッド２０ａ〜２０ｄの間隔が可及的に狭くなるように各ヘッド２０ａ〜２０ｄの間隔が設定されているので、ヘッドユニット５に複数のヘッド２０ａ〜２０ｄとこれに対応するレーザーユニット３０を搭載した構成でありながらも、従来のこの種の実装機に比べると、ヘッドユニット５のＸ軸方向の大型化を効果的に抑えることができるという特徴がある。
【００２４】
すなわち、ヘッドユニットに複数のヘッドとこれに対応するレーザーユニットを備えた従来のこの種の実装機（図１０に示す装置）では、対象部品が大きくなると部品同士が干渉して各部品の投影を同時に検出することができなくなる虞れがある。そのため、対象部品が大型化するとそのサイズに応じてヘッドの間隔を広く設定する必要があり、ヘッドユニットのＸ軸方向の大型化を助長し易い。
【００２５】
しかし、上記実施形態の実装機によれば、上述のように、隣設されるレーザーユニット３０同士が重複する程度に各ヘッド２０ａ〜２０ｄの間隔を可及的に狭く設定しても、隣設されるレーザーユニット３０が交互に上下にオフセットされているので、例えば、図７に示すように、同一平面上に配置すると相互に干渉するサイズの部品であっても、各部品の吸着状態をレーザーユニット３０で同時に調べることができる。そのため、従来のこの種の実装機と比べるとと、レーザーユニット３０の重複分だけヘッドユニット５のＸ軸方向の大型化が抑えられる。
【００２６】
ところで、上記のようなヘッドユニット５の構成では、図７に示すような場合に、各ヘッド２０ａ〜２０ｄによる部品の装着順序を無制限に設定すると部品同士が干渉して脱落等する虞れがある。例えば、上側に位置するレーザーユニット３０により投影を検出する部品（例えば、ヘッド２０ａに吸着された部品）を、下側に位置するレーザーユニット３０により投影を検出する部品（例えば、ヘッド２０ｂに吸着された部品）よりも先に装着しようとすると、ヘッド昇降の際に部品が相互に干渉して脱落等する虞れがある。同様に、部品の吸着時にも部品の干渉の問題がある。そのため、上記実装機においては、部品の吸着及び装着の際に、このような部品同士の干渉を回避し得るように実装動作を制御する必要がある。
【００２７】
図８は、そのような吸装着動作の一例を示すフローチャートであり、以下、この吸装着動作について説明する。なお、吸着と装着との間に上記レーザーユニット３０を用いて部品認識（吸着不良の判別及び吸着位置のずれの検出）を行なうが、部品認識処理そのものは従来から知られているため省略する。
【００２８】
このフローでは、まず、ヘッドユニット５を部品供給部４の最初の部品吸着位置（ｎ＝１）に移動させて部品を吸着させる（ステップＳ１〜Ｓ３）。部品の吸着は、レーザーユニット３０のうち上側に配置されたレーザーユニット３０に対応するヘッド２０ａ，２０ｃ（以下、上側のヘッド２０ａ，２０ｃという）から順に行う。この際、可能な場合にはヘッド２０ａ，２０ｃ又はヘット２０ｂ，２０ｄによる部品の同時吸着を行う。
【００２９】
当該吸着位置での部品の吸着が完了すると、他に吸着すべき部品があるか否かを判別し（ステップＳ４）、ある場合には、ヘッドユニット５を部品供給部４の次の部品吸着位置（ｎ＋１）に移動させて（ステップＳ５）、同様に部品を吸着する。
【００３０】
次いで、実装部品があるか否か、すなわちヘッドユニット５に実装すべき部品を吸着しているか否かを判別する（ステップＳ６）。そして、実装部品がある場合には、実装順番ｍの初期セット（ステップＳ７）を行なってから、予め設定されている実装順番がｍ番目のヘッドが上側のヘッド２０ａ，２０ｂか否かを判別する（ステップＳ８）。
【００３１】
ここで、当該ヘッドが上側のヘッドでない場合には、ヘッドユニット５を目標位置に移動し（ステップＳ９）、当該ヘッドに吸着されている部品をプリント基板３に実装してステップＳ７に移行する（ステップＳ１０）。一方、ステップＳ８において当該ヘッドが上側のヘッドである場合には、当該吸着部品が未装着の他の部品と干渉するか否かを判別し（ステップＳ１１）、干渉しない場合にはステップＳ９に移行して当該部品を実装する。なお、ステップＳ１１で、部品同士が干渉する場合にはステップＳ１２に移行する。
【００３２】
そして、ステップＳ１２においてヘッドの数に関するデータをインクリメントし、当該データ（ｍ＋１）がヘッド数を越えたか否かを判別し（ステップＳ１３）、越えていない場合にはステップＳ８にリターンし、越えている場合にはステップＳ６にリターンする。
【００３３】
こうしてヘッド２０ａ〜２０ｄに吸着されている全ての部品の装着が完了すると（ステップＳ６でＮＯ）、スタートにリターンする。
【００３４】
このような実装動作によれば、上記のようなヘッドユニット５の構成を採用しながらも、各ヘッド２０ａ〜２０ｄによる部品の吸装着時の部品同士の干渉を確実に防止することができる。
【００３５】
ところで、上記実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、各ヘッド２０ａ〜２０ｄがＸ軸方向に交互に上下にオフセットされた構成となっているが、図９に示すように、右側（同図で右側）に配設されるヘッドを常に下方にオフセットして、各２０ａ〜２０ｄを階段状に配設するようにしてもよい。要は、隣設されるヘッド同士が上下にオフセットされた配置であれば、その具体的な並び方はヘッドユニット５やヘッド２０ａ〜２０ｄの昇降ストローク等の具体的な構成との兼ね合いで適宜選定するようにすればよい。
【００３７】
但し、図３に示すような構成によれば、部品吸装着時の各ヘッド２０ａ〜２０ｄの昇降ストロークにさほど差が生じないため、ヘッド２０ａ〜２０ｄの昇降機構として共通のものを適用し易く、また、図９に示すような構成に比べると、ヘッドユニット５の上下方向の大型化を抑えることができるとう利点がある。
【００３８】
また、上記実施形態のように、全てのレーザーユニット３０を相互に上下にオフセットとした構成とする以外に、一部のレーザーユニット３０をオフセットした配置とする、例えば、ヘッド２０ａ〜２０ｃに対応するレーザーユニット３０を従来同様に同一高さ位置に並べて配設し、残りのヘッド２０ｄに対応するレーザーユニット３０を他のレーザーユニット３０に対して上下にオフセットするようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ヘッドユニットに複数のヘッドを搭載するとともに、各ヘッドに吸着された部品の投影を検出する光学的検知手段を搭載した表面実装機において、上記光学的検知手段を、各ヘッドに対応した光の照射部および受光部を有する複数の単位検知手段から構成し、各単位検知手段の光の照射、受光方向が同一方向となるように各単位検知手段を配置するとともに、少なくとも一つの単位検知手段をこれに隣合う単位検知手段に対して上下にオフセットし、当該単位検知手段がこれに隣合う単位検知手段に一部重複するように各ヘッドの間隔を設定したので、従来のこの種の表面実装機に比べると、単位検知手段同士が重複する分だけヘッド配設方向におけるヘッドユニットの大型化を抑えることができる。
【００４０】
特に、この表面実装機において、各単位検知手段が交互に上下に重複するように各単位検知手段を配設するようにすれば、ヘッド配設方向におけるヘッドユニットの大型化をより有効に抑えることができ、また、ヘッドユニットの上下方向の大型化を最小限に抑えることが可能となる。また、各ヘッドの昇降機構構造を共通化し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される表面実装機の一例を示す概略平面図である。
【図２】同概略正面図である。
【図３】ヘッドユニットの構成を示す正面図である。
【図４】レーザーユニットの構成を示す平面略図である。
【図５】ヘッドユニットにおける各ヘッドとレーザーユニットとの位置関係を示す平面略図である。
【図６】吸着した部品をレーザーユニットの所定の投影検出位置に配設した状態の一例を示すヘッドユニットの要部正面図である。
【図７】吸着した部品をレーザーユニットの所定の投影検出位置に配設した状態の別の例を示すヘッドユニットの要部正面図である。
【図８】実装動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】レーザーユニットの別の配置例を示す正面略図である。
【図１０】従来装置におけるヘッドとレーザーユニットとの関係を示す平面略図である。
【図１１】従来装置におけるヘッドとレーザーユニットとの関係を示す平面略図である。
【符号の説明】
５  ヘッドユニット
２０ａ〜２０ｄ  ヘッド
２１  ノズル
２４  Ｒ軸サーボモータ
２６  Ｚ軸サーボモータ
３０  レーザーユニット
３１ａ  照射部
３１ｂ  ディテクタ
【図１】
0003790020.tif 000002
【図２】
0003790020.tif 000003
【図３】
0003790020.tif 000004
【図４】
0003790020.tif 000005
【図５】
0003790020.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003790020.tif 000010
【図１０】
0003790020.tif 000011
【図１１】
0003790020.tif 000012