| 【発明の名称】 |
電子部品自動装着装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】島田 克己
【氏名】正田 大三
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| 【要約】 |
【課題】電子部品の大量供給及び高速装着が可能な電子部品自動装着装置を提供する。
【解決手段】本発明は、電子部品（Ａ）をプリント配線基板（１０，１１）上に自動的に装着する電子部品自動装着装置であって、所定位置に固定配置された複数の電子部品供給装置（６）であって、これらの部品取り出し位置が直線的に延びている複数の電子部品供給装置と、プリント配線基板を搭載してＸ軸およびＹ軸の方向に移動して電子部品の装着位置を決定するテーブル手段（８）と、電子部品供給装置から電子部品を取り出してプリント配線基板に装着する複数のターレット（１６，１７）と、を有し、ターレットの各々は、電子部品を取り出すノズル（２２）と、取り出された電子部品の位置を認識するカメラ（３４）と、認識された電子部品の位置を所定位置に修正するサーボ機構（３６）と、電子部品をプリント配線基板に装着するノズル（２２）と、を有し、これらの部品取出し動作、部品位置認識動作、部品位置修正動作及び部品装着動作がほぼ同時になされる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】電子部品をプリント配線基板上に自動的に装着する電子部品自動装着装置であって、所定位置に固定配置された複数の電子部品供給装置であって、これらの部品取り出し位置が直線的に延びている複数の電子部品供給装置と、プリント配線基板を搭載してＸ軸およびＹ軸の方向に移動して電子部品の装着位置を決定するテーブル手段と、上記電子部品供給装置から電子部品を取り出して上記プリント配線基板に装着する複数の回転式装着手段と、を有し、上記回転式装着手段の各々は、電子部品を取り出す部品取出手段と、取り出された電子部品の位置を認識する部品位置認識手段と、認識された電子部品の位置を所定位置に修正する部品位置修正手段と、電子部品を上記プリント配線基板に装着する部品装着手段と、を有し、これらの部品取出手段、部品位置認識手段、部品位置修正手段及び部品装着手段がほぼ同時に並列処理するようにしたことを特徴とする電子部品自動装着装置。
【請求項２】上記複数の回転式装着手段の間隔と同じ間隔でこれらの回転式装着手段に対応する複数のプリント配線基板を上記テーブル手段上に並列的に配置し、上記複数の回転式装着手段の各部品取出手段が同一電子部品を同時に取り出すと共に各部品装着手段がこれらの電子部品を同時に装着する請求項１記載の電子部品自動装着装置。
【請求項３】上記複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、これらの第１及び第２の回転式装着手段の各々は、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な垂直軸の周りを回転可能な複数のヘッド手段及びこれらの各ヘッド手段に垂直軸の周りを回転可能に取り付けられ且つ上記部品取出手段及び部品装着手段であるノズル手段を有し、これらの回転式装着手段、ヘッド手段及びノズル手段は、回転軸がそれぞれ異なる位置に設けられ、上記部品位置修正手段は、上記部品位置認識手段により第１回転式装着手段の部品認識位置と第２回転式装着手段の部品認識位置との間で位置ずれが認識された場合、第１及び第２の回転式装着手段の各々のヘッド手段を必要な角度回転させて上記ノズル手段の各々を互いに９０度交差する方向に回転移動させることにより上記位置ずれを修正する請求項２記載の電子部品自動装着装置。
【請求項４】上記部品位置修正手段は、上記ノズルの回転移動により生じる電子部品の角度ずれを所定位置に修正する請求項３記載の電子部品自動装着装置。
【請求項５】上記複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、これらの第１及び第２の回転式装着手段の各々は、複数のヘッド手段及びこれらの各ヘッド手段に回転可能に取り付けられ且つ上記部品取出手段及び部品装着手段であるノズル手段を有し、上記部品位置修正手段は、上記部品位置認識手段により第１回転式装着手段の部品認識位置と第２回転式装着手段の部品認識位置との間で位置ずれが認識された場合、第１及び第２の回転式装着手段の各々のヘッド手段又はノズル手段を互いに９０度交差する方向に必要な距離移動させる請求項２記載の電子部品自動装着装置。
【請求項６】上記複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、上記テーブル手段は、これらの第１及び第２の回転式装着手段に対応する２枚のプリント配線基板を搭載し、更に、上記テーブル手段に搭載された２枚のプリント配線基板の間隔を認識する基板位置認識手段を有し、上記部品位置修正手段が、上記部品位置認識手段及び基板位置認識手段により上記第１及び第２の回転式装着手段の間隔と上記２枚のプリント配線基板の間隔との間で位置ずれが認識された場合、部品位置を修正することにより上記回転式装着手段の間隔を上記プリント配線基板の間隔と一致するように修正し、それにより、上記位置ずれを修正するようにした請求項２記載の電子部品自動装着装置。
【請求項７】更に、上記回転式装着手段を他の回転式装着手段又は電子部品装着手段と自動交換する装着手段自動交換手段を有する請求項１記載の電子部品自動装着装置。
【請求項８】更に、上記電子部品供給装置を他の電子部品供給装置と自動交換する部品供給装置自動交換手段を有する請求項１記載の電子部品自動装着装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品自動装着装置に係り、特に、高速で電子部品を自動的にプリント配線基板上に装着する電子部品自動装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、プリント配線基板上には極めて多くの電子部品が実装されているが、このとき、プリント配線基板上に電子部品を実装（マウント）するために、電子部品自動装着装置（電子部品自動マウンタ）が使用されている。これらの電子部品自動装着装置は、以下の２つの方式に分類できる。即ち、■部品供給部が固定式であり、装着治具により、電子部品を部品供給部から取り出し、固定位置決めされたプリント配線基板の所定位置に電子部品を移動させて装着する方式と、■部品供給部が移動式であり、ターレットの部品取り出し位置に部品供給部を移動させた後、ターレットが所定の部品を受け取り、Ｘ−Ｙテーブル上に搭載されたプリント配線基板を所定の位置に移動させた後、ターレットが電子部品を装着する方式とが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第１の方式は、電子部品の取り出し位置と部品装着位置との間を装着治具が移動する方式であり、電子部品を部品供給部から取り出した後、装着治具が、部品位置認識カメラ上に移動して部品認識された後、さらにプリント配線基板の装着位置まで移動し、そこで電子部品を装着する方式である。この第１の方式では、部品供給部が固定式であるため、大量部品の供給や、装着装置稼働中の部品供給や、部品交換が可能である等の長所がある。
【０００４】しかしながら、この第１の方式では、装着治具が、部品取り出し位置と部品装着位置との間を移動するため、装着速度がその分遅くなる。そのため、上述した長所である大量部品の供給や、装着装置稼働中の部品供給や、部品交換が可能である等、高速機に必要とされる長所を生かしきっていない。なお、この第１の方式では、種々のサイズの電子部品を、部品サイズに対応したピックアップノズルに自動交換しながらピックアップするため、非常に多くの種類の電子部品を取り扱えることができる多機能装着機として、ＩＣ、異型部品、大型部品等の装着に、主に使用されている。また、プリント配線基板と部品供給部が固定式のため、装置の外形寸法が小さくでき、装置と装置とを連結して使用できる長所もある。
【０００５】第２の方式は、ターレットが部品の取出し及び装着を行うためのノズルを有し、部品ピックアップと、部品位置認識と、部品装着とを装着ヘッドを回転させながら同時に行うことが出来るので、電子部品の高速装着が可能である。このため、この方式は、電子部品の中では数量が非常に多いチップ型電子部品（チップ抵抗器、チップコンデンサ等であり、以下「チップ部品」と呼ぶ）を主として装着する高速チップマウンタとして使用されている。しかしながら、この第２の方式では、部品供給部が可動式のため、装置稼働中の部品交換、部品補充が難しく、これらの部品交換や部品補充のために装置が頻繁に停止し、装置の可動率が低くなっている。このため、多くの従来の高速チップマウンタでは、部品供給部を二分割し、一方の部品供給部が稼働中は、他方の部品供給部が固定ステージで部品交換と部品補充を行いながら待機し、可動中の一方の部品供給部に部品切れが生じたときは、他方の部品供給部に自動的に交換し、連続運転ができるように工夫されている。
【０００６】しかしながら、二組の部品供給部を設けているため、部品供給部が非常に長くなるという問題がある。また、二組の部品供給部を自動交換するための機構等が必要となり、このため、装置のコストが上昇するという問題もある。さらに、第２の方式では、２個の可動式部品供給部と、２個のターレットとを備えた高速チップマウンタが存在するが、２個のターレット間で生じる部品位置ずれに対する修正手段がないため、装着精度が悪く、さらに、部品供給部も２個であるため、装置全体が非常に長くなる。このため、単位床面積あたりの生産性が低く、装置のコストが高いという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、上記の２つの方式の長所を取り入れ、しかも短所を克服した、電子部品の大量供給及び高速装着が可能な電子部品自動装着装置を提供することを目的としている。また、本発明は、複数の回転式装着手段（ターレット）間で生じる位置ずれを修正することにより、装着精度が良い電子部品自動装着装置を提供することを目的としている。また、本発明は、部品供給部が固定式のため装置の外形寸法が小さく占有床面積が小さな電子部品自動装着装置を提供することを目的としている。さらに、回転式装着手段（ターレット又はノズル）を自動的に交換すると共に電子部品供給装置を自動的に交換することにより、生産形態に合わせて、高速性又は多機能性を選べる電子部品自動装着装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため本発明は、電子部品をプリント配線基板上に自動的に装着する電子部品自動装着装置であって、所定位置に固定配置された複数の電子部品供給装置であって、これらの部品取り出し位置が直線的に延びている複数の電子部品供給装置と、プリント配線基板を搭載してＸ軸およびＹ軸の方向に移動して電子部品の装着位置を決定するテーブル手段と、電子部品供給装置から電子部品を取り出してプリント配線基板に装着する複数の回転式装着手段と、を有し、回転式装着手段の各々は、電子部品を取り出す部品取出手段と、取り出された電子部品の位置を認識する部品位置認識手段と、認識された電子部品の位置を所定位置に修正する部品位置修正手段と、電子部品をプリント配線基板に装着する部品装着手段と、を有し、これらの部品取出手段、部品位置認識手段、部品位置修正手段及び部品装着手段がほぼ同時に並列処理するようにしたことを特徴としている。
【０００９】また、本発明においては、複数の回転式装着手段の間隔と同じ間隔でこれらの回転式装着手段に対応する複数のプリント配線基板をテーブル手段上に並列的に配置し、複数の回転式装着手段の各部品取出手段が同一電子部品を同時に取り出すと共に各部品装着手段がこれらの電子部品を同時に装着することが好ましい。
【００１０】また、本発明においては、複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、これらの第１及び第２の回転式装着手段の各々は、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な垂直軸の周りを回転可能な複数のヘッド手段及びこれらの各ヘッド手段に垂直軸の周りを回転可能に取り付けられ且つ部品取出手段及び部品装着手段であるノズル手段を有し、これらの回転式装着手段、ヘッド手段及びノズル手段は、回転軸がそれぞれ異なる位置に設けられ、部品位置修正手段は、部品位置認識手段により第１回転式装着手段の部品認識位置と第２回転式装着手段の部品認識位置との間で位置ずれが認識された場合、第１及び第２の回転式装着手段の各々のヘッド手段を必要な角度回転させてノズル手段の各々を互いに９０度交差する方向に回転移動させることにより位置ずれを修正することが好ましい。また、本発明においては、部品位置修正手段は、ノズルの回転移動により生じる電子部品の角度ずれを所定位置に修正することが好ましい。
【００１１】また、本発明においては、複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、これらの第１及び第２の回転式装着手段の各々は、複数のヘッド手段及びこれらの各ヘッド手段に回転可能に取り付けられ且つ部品取出手段及び部品装着手段であるノズル手段を有し、部品位置修正手段は、部品位置認識手段により第１回転式装着手段の部品認識位置と第２回転式装着手段の部品認識位置との間で位置ずれが認識された場合、第１及び第２の回転式装着手段の各々のヘッド手段又はノズル手段を互いに９０度交差する方向に必要な距離移動させることが好ましい。
【００１２】また、本発明においては、複数の回転式装着手段は、第１回転式装着手段と第２回転式装着手段とからなり、テーブル手段は、これらの第１及び第２の回転式装着手段に対応する２枚のプリント配線基板を搭載し、更に、テーブル手段に搭載された２枚のプリント配線基板の間隔を認識する基板位置認識手段を有し、部品位置修正手段が、部品位置認識手段及び基板位置認識手段により第１及び第２の回転式装着手段の間隔と２枚のプリント配線基板の間隔との間で位置ずれが認識された場合、部品位置を修正することにより回転式装着手段の間隔をプリント配線基板の間隔と一致するように修正し、それにより、位置ずれを修正することが好ましい。
【００１３】また、本発明においては、更に、回転式装着手段を他の回転式装着手段又は電子部品装着手段と自動交換する装着手段自動交換手段を有することが好ましい。また、本発明は、更に、電子部品供給装置を他の電子部品供給装置と自動交換する部品供給装置自動交換手段を有することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず、本発明の電子部品自動装着装置の第１実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態による電子部品自動装着装置を示す平面図、第２図は図１の右方から見た側面図、図３は図１の要部拡大平面図、図４はターレットにおける部品位置の角度修正を示す拡大平面図、図５は両ターレット間の位置ずれ修正を示す拡大平面図である。
【００１５】図１及び図２に示すように、符号１は、本発明の第１実施形態の電子部品自動装着装置を示し、この電子部品自動装着装置１は、装置全体を支持するフレーム２を備え、このフレーム２の両側（図１では上側及び下側）にそれぞれ部品供給部であるフィーダー部４が設けられている。これらのフィーダー部４は、固定式であり、取付けベース５を介してフレーム２に取り付けられている。各フィーダー部４は、並列的に設けられて多数の部品供給装置６から構成されている。これらの両フィーダー部４の間の領域には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向に移動可能なＸ−Ｙテーブル８が配置されている。このＸ−Ｙテーブル８には、２個のプリント配線基板１０，１１が搭載され、これらのプリント配線基板１０、１１上の所定位置に多数の電子部品が装着されるようになっている。Ｘ−Ｙテーブル８の上流側及び下流側（図１では右側及び左側）には、プリント配線基板１０，１１をＸ−Ｙテーブル８まで搬入するボードハンドラ１２及び部品装着がなされたプリント配線基板１０，１１を搬出するボードハンドラ１４が夫々設けられている。これらのボードハンドラ１２，１４は、プリント配線基板１０，１１をＸ−Ｙテーブル８に搬入し又は搬出するときにはＸ−Ｙテーブル８と同じレベルまで下降し、搬入又は搬出が終了した後は上昇し、Ｘ−Ｙテーブル８が移動するときにＸ−Ｙテーブル８と干渉しないようになっている。なお、これらのボードハンドラ１２，１４は、他の構成を見易くするために図１にのみ示す。ここで、この第１実施形態では、２個のプリント配線基板１０，１１に対応する回転式装着手段である回転可能な２個のターレット１６，１７が設けられている。
【００１６】図３に示すように、これらのターレット１６，１７は、各ターレットセンタ１８を中心にして回転可能となっている。ターレット１６は、８個のヘッド２０を有し、各ヘッド２０は、ターレット１６に対して回転可能となっている。各ヘッド２０は、電子部品の取り出し（ピックアップ）及び部品装着（マウント）を行うためのノズル２２を備えており、このノズル２０は、ヘッド２０に対して回転可能で上下方向（図１では紙面に垂直方向）に昇降可能となっている。また、これらのターレット１６、ヘッド２０及びノズル２２は、それぞれ異なる位置に回転軸を備えている。同様に、ターレット１７も、８個のヘッド２０を有し、各ヘッド２０は、ターレット１７に対して回転可能となっている。各ヘッド２０（Ｂ１〜Ｂ８）も、ヘッド２０に対して回転可能で上下方向昇降可能なノズル２２を備えている。一方のターレット１６は、他方のターレット１７に対して、Ｘ軸方向に距離Ｄ（図５参照）だけずらして配置されている。
【００１７】図３に示すように、フィーダー部４の部品ピックアップ位置２６は、直線的に延びている。各ターレット１６，１７は、この直線的に延びたフィーダー部４の部品ピックアップ位置２６に沿って移動可能であり、ターレットの外形を示す鎖線２８，２９，３０，３１．は、各ターレット１６，１７が両端の電子部品供給装置６の部品を取出す位置に移動したそれらの位置を示している。ターレット１６の各ヘッド２０におけるノズル２２の取り付け位置は、図３に示すように、ヘッド中心２４から偏心して設けられ、ヘッド位置Ａ１〜Ａ８において、角度が４５度づつずれている。具体的に言えば、例えば、ヘッド位置Ａ１では９０度、ヘッド位置Ａ２では１３５度、ヘッド位置Ａ３では１８０度等となっている。ここで、ヘッド位置Ａ５は、電子部品のピックアップ位置であり、ヘッド位置Ａ７は後述する部品位置の認識位置であり、ヘッド位置Ａ８は後述する部品位置修正位置であり、ヘッド位置Ａ１は部品装着位置である。
【００１８】同様に、ターレット１７の各ヘッド２０におけるノズル１２の取り付け位置も、ヘッド中心２４から偏心して設けられ、ヘッド位置Ｂ１〜Ｂ８において、角度が４５度づつずれている。ここで、ヘッド位置Ｂ５は、電子部品のピックアップ位置であり、ヘッド位置Ｂ７は後述する部品位置の認識位置であり、ヘッド位置Ｂ８は後述する部品位置修正位置であり、ヘッド位置Ｂ１は部品装着位置である。これらのターレット１６，１７は、同時に作動し、即ち、同時に電子部品をピックアップし、部品位置を認識し、部品位置を修正し、部品装着を行うようになっている。なお、図３に示すように、部品装着を行うターレット１６のヘッド位置Ａ１のヘッド２０のノズル２２とターレット１７のヘッド位置Ｂ１のヘッド２０のノズル２２とは、角度が９０度ずれるように配置されている。
【００１９】また、各ターレット１６，１７の移動位置２９，３１の近傍には、ターレット１６，１７の下方位置に、ノズルチェンジャ３２が夫々配置されている。これらのノズルチェンジャ３２は、電子部品の種類に応じて使用するノズル２２が異なるために設けれらたものであり、必要に応じて、順次、各ターレット１６，１７に装着されたノズル２２が交換可能となっている。
【００２０】図２及び図３に示すように、各ターレット１６，１７の下方のヘッド位置Ａ７，Ｂ７に、部品位置認識手段であるＣＣＤカメラ３４が、ターレット１６，１７と一体的に回転することなく、ターレットがフィーダー部４の部品ピックアップ位置２６に沿って移動するとき一体的に移動するように、取り付けられている。このカメラ３４は、ノズル２２の先端部に電子部品が吸着され保持されているか否か、保持された電子部品の姿勢が正常か否か、保持された電子部品の保持角度が正常か否か等、ノズル２２の先端部における電子部品の位置を認識するためのものである。
【００２１】図２乃至図４に示すように、ターレット１６，１７のヘッド位置Ａ８，Ｂ８の上方に、角度修正用サーボ機構３６が、ターレット１６，１７と一体的に回転することなく、ターレット１６，１７がフィーダー部４の部品ピックアップ位置２６に沿って移動するとき一体的に移動するように、取り付けられている。この角度修正用サーボ機構３６は、カメラ３４で認識された電子部品Ａの角度が所定位置よりずれている場合、必要な度θA だけ角度修正すると共に、後述するように、ターレット間の位置ずれが生じた場合にヘッド２０回転させる必要があるがこのときヘッド２０の回転により生じたノズル２２の微小角度を調整するためのものである。また、図４は位置Ａ８におけるヘッド２０を示しているが、位置Ｂ８におけるヘッド２０も同様である。
【００２２】図１及び図２に示すように、ターレット１６，１７の間のセンタ位置にはプリント配線基板１０，１１の位置を認識するための基板位置認識用カメラ３８が固定配置されている。プリント配線基板１０，１１には、それらの３コーナ又は４コーナにフィデューシャルマーク（図示せず）が印字されており、この基板位置認識用カメラ３８がこれらのフィデューシャルマークを認識することにより、基板の歪み、伸び、縮み等を測定すると共に２枚のプリント配線基板１０，１１間の位置ずれも測定（認識）するよになっている。
【００２３】次に、図３乃至図５により、２つのターレット１６，１７間において位置ずれが生じた場合の本実施形態における修正方法を説明する。カメラ３４により、ヘッド位置Ａ７，Ｂ７で、２つのターレット１６，１７間において所定値以上の位置ずれ（誤差）が生じていると認識された場合、ターレット１６，１７の各ヘッド２０は、ヘッド位置Ａ８，Ｂ８からヘッド位置Ａ１，Ｂ１の間で、各ヘッド２０に内臓されたモータ（図示せず）により、各ヘッド２０の部品位置を修正する。このヘッド２０の回転角度は非常に小さな角度であるが、このヘッド２０の回転によりノズル２２が保持する電子部品の角度も微小角度変化する。このため、このノズル２２の微小角度を打ち消すために、ヘッド位置Ａ８，Ｂ８において、角度修正用サーボ機構３６（図４参照）によりノズル２２を微小角度だけ予め反対方向に回転させる。図５は、このようにして修正された後の各ヘッド２０の部品装着位置を示している。図５に示すように、ターレット１６のヘッド２０をヘッド中心２４を矢印Ｙで示すように必要な角度修正するすると共にノズル２２の微小角度を打ち消すことにより、ノズル２２が９０度の位置に設定される。このようにして、Ｙ軸方向の誤差が修正される。同時に、ターレット１７のヘッド２０をヘッド中心２４を矢印Ｘで示すように必要な角度修正すると共にノズル２２の微小角度を打ち消すことにより、ノズル２２が０度の位置に設定される。このようにして、Ｘ軸方向の誤差が修正される。
【００２４】一般に、２つのターレット間で位置ずれが生じた場合には、各ターレットのそれぞれの部品装着位置にある各ヘッドをそれぞれＸ軸及びＹ軸に沿って移動させて誤差を修正する必要がある。しかし、各ヘッドに２軸方向に移動可能な機構を設けることは、機構的に複雑となり、その分コストアップとなる。一方、本実施形態では、上述したように、一方のターレット１６では、ヘッド中心２４を回転させることによりＹ軸方向の誤差の修正を行い、他方のターレット１７でＸ軸方向の誤差の修正を行うと共にヘッド２０の回転に起因するノズル２２の微小角度を打ち消すようにしているので、極めて簡単な機構により、位置ずれ（誤差）を修正することができる。
【００２５】次に、上述した第１実施形態の動作を説明する。ボードハンドラ１２により２枚のプリント配線基板１０，11がＸ−Ｙテーブル８に搬入される。これらの２枚のプリント配線基板１０，11は、Ｘ−Ｙテーブル８上にターレットヘッド１６，１７の間隔と同じ間隔で並列的に搭載されている。２枚のプリント配線基板１０，11は、このＸ−Ｙテーブル８によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動され、プリント配線基板１０，11の部品装着位置が、ターレット１６，１７の部品装着位置であるＡ１、Ｂ１の真下に来るようになっている。部品装着が終了したプリント配線基板１０，１１は、ボードハンドラ１４によりＸ−Ｙテーブル８から搬出される。
【００２６】次に、部品装着動作を説明する。各ターレット１６，１７は、ヘッド位置Ａ５，Ｂ５でフィーダ部４から供給される電子部品を部品ピックアップ位置２６でノズル２２により吸着することにより保持する。その後、各ターレット１６，１７は４５度ずつ間欠的に回転する。ノズル２２に保持された電子部品は、その保持位置等が、ヘッド位置Ａ７，Ｂ７でカメラ３４で認識される。次に、電子部品の保持位置（角度）がずれている場合には、図４に示すように、ヘッド位置Ａ８、Ｂ８で、角度修正用サーボ機構３６によりノズル２２を必要な角度回転させて位置修正を行う。その後、ヘッド位置Ａ１，Ｂ１にて、電子部品を保持しているノズル２２を下降させて、Ｘ−Ｙテーブル８により所定の装着位置に移動済みのプリント配線基板１０，１１の部品装着位置に電子部品を装着する。これらの一連の動作、即ち、部品ピックアップ、部品の角度認識、角度修正、及び部品装着の各動作は、同時進行並列処理される。即ち、新しい電子部品をピックアップする動作と、５動作前にピックアップされた電子部品を装着する動作と、４動作前にピックアップされた部品の角度修正動作と、３動作前にピックアップさらた部品の角度認識動作が同時に行われる。ターレット１６，１７が次の部品供給装置６に移動するときも、上記の一連の動作は途切れることがない。このようにして、本実施形態では、非常に高速で電子部品の装着を行うことが出来る。
【００２７】また、２つのターレット１６，１７間で所定値以上の位置ずれ（誤差）が生じているとカメラ３４が認識した場合には、上述したように、ヘッド位置Ａ８、Ｂ８からヘッド位置Ａ１，Ｂ１に移動する間に、各ヘッド２０に内臓されたモータ（図示せず）により、ヘッド２０を必要な角度回転させる（図５参照）と共にヘッド位置Ａ８、Ｂ８でヘッド２０の回転に起因するノズル２２の微小角度の変位を打ち消すように角度修正用サーボ機構３６によりノズル２２を微小角度反対方向に回転させる（図４参照）。このようにして、両ターレット１６，１７間の位置ずれを修正する。さらに、電子部品の種類より、異なる種類のノズル２２交換する必要がある場合には、ターレット１６，１７をノズルチェンジャ３２の位置まで移動させて、必要なノズル２２に交換する。
【００２８】上述した第１実施形態では、ノズル２２の角度修正は、外部取付けサーボモータ機構３６によりヘッド位置Ａ８，Ｂ８でノズル２２を必要な角度回転させて行い、両ターレット１６，１７間の位置ずれ修正は、ヘッド位置Ａ８，Ｂ８からヘッド位置Ａ１，Ｂ１へ移動するに各ヘッド２０に内臓されたモータによりヘッド２０を必要な角度回転することにより行っているが、本発明では、これに限らず、他の方式を採用してもよい。例えば、ノズル２２の回転は、内臓されたモータにより行なっても良いし、ヘッド２０の回転は、外部に取り付けられたサーボ機構により行っても良い。さらに、ノズル２２とヘッド２０の両者を内臓されたモータにより回転させるようにしても良いし、また、ノズル２２とヘッド２０の両者を外部に取り付けられてサーボ機構により回転させるようにしても良い。但し、この場合には、ターレット１６，１７に取り付けるヘッド２０の数を最低１２個に増やし、認識を行うヘッドの位置Ａ７，Ｂ７と部品装着位置Ａ１，Ｂ１の間に２個のヘッド位置を設けると共にこれらのヘッド位置に対応するように２個のサーボ機構を取り付ける必要がある。また、上述した第１実施形態では、２つのターレット１６，１７間で所定値以上の位置ずれ（誤差）が生じているとカメラ３４が認識した場合には、ヘッド２０を必要な角度回転させると共にヘッド２０の回転に起因するノズル２２の微小角度の変位を打ち消すようにノズル２２を微小角度反対方向に回転させて両ターレット１６，１７間の位置ずれを修正するようにしているが、要求される装着位置の精度に応じて、ヘッド２０の回転に起因するノズル２２の微小角度の変位を打ち消すようにノズル２２を微小角度反対方向に回転させる工程は省略することができる。
【００２９】次に、図６乃至図９により、本発明の第２実施形態を説明する。図６は本発明の第２実施形態による電子部品自動装着装置を示す要部拡大平面図であり、図７乃至図９は、両ターレットヘッド間で生じた位置ずれを修正する行程を示した平面図である。図６に示すように、第２実施形態では、ターレット１６，１７には、複数のヘッド２０と、これらのヘッド２０の各々に同軸となるように取り付けられた複数のノズル２２が設けられている。ここで、ヘッド２０は固定されており、ノズル２２は回転可能となっている。これらのノズル２２とヘッド２０の間には、所定の微小空隙が介在している。そのため、ノズル２２は、別に設けられたノズル駆動機構（図示せず）によりＸ軸又はＹ軸の何れか１方向のみ微小位置移動可能となっている。
【００３０】このような構造を前提として、ターレット１６，１７間で位置ずれ（誤差）が生じた場合には、その誤差をカメラ３４が認識し、図７に示すように、先ず、各ターレット１６，１７のノズル２２を、電子部品ＡがＸ軸に対して９０度、Ｙ軸に対してゼロ度の位置に縦長に置かれるように、回転させる。次に、図８に示すように、ターレット１６のヘッド（Ａ１）２０においては、ノズル２２を必要な距離（ΔＹ）だけＹ軸方向に直線的に移動させて誤差を修正する。一方、ターレット１７のヘッド（Ｂ１）２０においては、ノズル２２を必要な距離（ΔＸ）だけＸ軸方向に直線的に移動させて誤差を修正する。このように、各ターレット１６，１７のノズル２２をＸ軸方向又はＹ軸方向の何れか１方向のみ移動させることによって、各ターレット間に生じた位置ずれを修正することができる。
【００３１】このように、本実施形態では、各ターレットのノズルを１軸方向にのみ移動させるようにしているので、各ターレットを２軸方向に移動させる機構に比較して簡易な構成とすることができる。なお、上述した例では、ヘッド２０とノズル２２との間に空隙を設けたが、それ以外に、ターレットとヘッドとの間に微小空隙を設け、ヘッドをＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させるようにしてもよい。
【００３２】また、図７において、Ｚは２つのターレット１６，１７における電子部品のセンタ間の距離を示し、Ｗは予めプログラムで設定されている所定位置での２つのターレット１６，１７におけるノズル２２間の距離を示している。本実施形態では、上述したように、図８に示すように、ヘッド（Ａ１）２０のノズル２２をΔＹだけ移動し、Ｚ＝ＷとなるようにＹ軸補正を行い、ヘッド（Ｂ１）２０のノズル２２をΔＸだけ移動し、両部品のＸ軸センタが同軸となるようにＸ軸補正を行っているため、ヘッド２０側に基準となる基点がなくなる。そのため、図９に示すように、Ｘ−Ｙテーブル８により、プリント配線基板１０，１１をΔＸ及びΔＹに相当する分だけ位置修正するようにしている。なお、図９において、３９は電子部品Ａが取り付けられるプリント配線基板１０，１１上の装着位置に設けられたパッドを示している。なお、第２実施形態におけるＸ−Ｙテーブル８によるプリント配線基板１０，１１のΔＸ及びΔＹに相当する分だけ位置修正は、第１実施形態においても、同様に実施される。
【００３３】また、第１実施形態及び第２実施形態においては、１つのＸ−Ｙテーブル８に２枚のプリント配線基板１０，１１を各ターレット１６，１７の間隔に応じて並列的に搭載しているため、２枚のプリント配線基板１０，１１間においても、間隔ずれ、又は基板の歪みや基板そのものの精度の誤差が生じることが考えられる。これらの間隔ずれや基板精度の誤差は、上述した基板位置認識用カメラ３８により測定することができる。このカメラ３８により測定された間隔ずれや基板精度の誤差は、上述した第１実施形態におけるターレット間に位置ずれが生じた場合の修正方法（図３乃至図５参照）、又は、第２実施形態におけるターレット間に位置ずれが生じた場合の修正方法（図６乃至図９参照）を用いて、各ターレット１６，１７間の間隔を測定された基板間隔と一致させるように修正することにより、修正することができる。
【００３４】次に、図１０により本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態は、第１実施形態と異なり、１枚のプリント配線基板４０をＸ−Ｙテーブル８上に搭載するようにしたものである。この実施形態では、２ヶ所に設けられたフィーダ部４２から種類の異なる電子部品を供給するようになっている。また、ターレット１６，１７の構成は、第１実施形態と同様である。次に第３実施形態の動作を説明する。この実施形態における各ターレット１６、１７における、部品ピックアップ、部品位置認識、部品位置修正、部品装着、の各動作は第１実施形態と同じである。異なるのは、第３実施形態では、一方のターレット１６が部品ピックアップ又は部品装着を行っているときは、他方のターレット１７は、部品ピックアップ及び部品装着は行わず、作動停止した状態、若しくはノズル２２の自動交換又はターレット１７の自動交換の動作を行っている。即ち、第３実施例では、ターレット１６，１７が同期して作動することなく、部品ピックアップ及び部品装着の動作に関する限り、一方のみが作動するように制御される。これにより異なる種類の電子部品を比較的高速に装着することができる。
【００３５】次に図１１により本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態も第３実施形態と同様に１枚のプリント配線基板４０がＸ−Ｙテーブル８上に搭載されている。また、フィーダ部４２からは、異なる種類の電子部品が供給されるようになっている。本実施形態では、以下の構成が、第１及び第３実施形態と異なっている。即ち、ターレット１７は破線で示すターレット待機位置４４，４６で待機できるようになっている。待機位置４６の外側には、別のターレット４８が配置され、ターレット１７がターレット待機位置４４に移動し、この別のターレット４８と交換できるようになっている。また、待機位置４４の外側には、特殊電子部品用装着手段である装着治具５０が配置され、ターレット１７がターレット待機位置４６に移動し、この特殊電子部品用の装着治具５０と交換できるようになっている。
【００３６】さらに、本実施形態では、フィーダ部４２とは、別に、特殊電子部品を供給する第２のフィーダ部５２が別途設けられている。また、フィーダ部４２には部品供給部切換装置５４が付設され、第２フィーダ部５２には部品供給部切換装置５６が付設され、ターレット１７を使用する場合と、特殊電子部品用の装着治具５０を使用する場合とで、フィーダ部４２，５２をそれぞれ切り換えるようになっている。上述の第３実施形態では、ノズル２２を交換するようにしているが、この第４実施形態では、ターレット（又は装治具）自体を交換するようにしている。従って、電子部品の種類に応じてターレット（又は装治具）を自動的に選択して使用するようにしているため、多くの異なる種類の電子部品をより高速で装着することが可能である。
【００３７】なお、本発明では、複数のターレット間で各部品認識位置において位置ずれを生じた場合、この位置ずれが所定値以内であれば、位置ずれの平均値だけノズルの部品装着位置を修正し、位置ずれが所定値より大きければ、各タレットのノズルによる部品装着タイミングを所定の短時間だけ遅らし、この遅れた時間内で各ノズルによる部品装着位置の位置ずれを修正するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品自動装着装置によれば、電子部品の大量供給及び高速装着が可能となる。また、複数の回転式装着手段（ターレット）間で生じる位置ずれを修正することにより、装着精度を向上させることができる。また、部品供給部が固定式のため装置の外形寸法が小さく占有床面積を小さくすることとができる。さらに、部品装着手段（ターレット又はノズル）を自動的に交換すると共に部品供給部を自動的に交換することにより、生産形態に合わせて、高速性又は多機能性を選ぶことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０６０７８９
【氏名又は名称】株式会社ポップマン
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１０日（１９９９．５．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９９５９
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外７名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２３８９５（Ｐ２０００−３２３８９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１２９１６８ |
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