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【発明の名称】 電子部品装着装置
【発明者】 【氏名】小松 龍一
【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ内

【氏名】増田 貞男
【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ内

【氏名】市川 良雄
【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ内
【要約】 【課題】生産効率の高い、また前記電子部品を取出してから装着のために移動する途中で吸着ノズルに保持された電子部品を撮像できる電子部品装着装置を提供すること。

【解決手段】部品供給ユニット４の複数の部品取出位置と、部品認識カメラの２５配設位置と、プリント基板３における複数の部品装着位置及び装着ヘッド５における複数の吸着ノズル６の配設位置とを一列のライン上に配設し、前記装着ヘッド５をＸ軸駆動モータ７により一方向に移動可能として前記部品供給ユニット４の部品取出位置とプリント基板３における部品装着位置との間を往復移動可能とし、複数の吸着ノズル６により同時に電子部品の取出し及び装着を行うと共に取り出してから装着までの移動途中位置で部品認識カメラ２５で各吸着ノズル６に吸着保持された電子部品を撮像する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが所定の間隔で一列に複数の部品取出位置を有する部品供給装置より供給された電子部品を取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記部品供給装置の各部品取出位置と同じ間隔を存して前記装着ヘッドに一列に複数の吸着ノズルを配設すると共にこの各吸着ノズルの配設間隔が電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの整数倍となるように配設し、前記部品供給装置と前記基板との間に部品認識カメラを配設し、複数の吸着ノズルにより同時に行われる電子部品の取出し及び装着を前記整数と同じ回数行うと共に前記電子部品を取出してから装着の前に前記部品認識カメラで前記各吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが所定の間隔で一列に複数の部品取出位置を有する部品供給装置より供給された電子部品を取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、複数の前記装着ヘッドを設けると共にこの各装着ヘッドに前記部品供給装置の各部品取出位置と同じ間隔を存して一列に複数の吸着ノズルを配設すると共にこの各吸着ノズルの配設間隔が電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの整数倍となるように配設し、前記部品供給装置と前記基板との間に部品認識カメラを配設し、複数の吸着ノズルにより同時に行われる電子部品の取出し及び装着を前記整数と同じ回数だけ各装着ヘッドが交互に行うと共に前記電子部品を取出してから装着の前に前記部品認識カメラで前記各吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項３】
前記部品供給装置の複数の部品取出位置と、前記部品認識カメラの配設位置と、プリント基板における複数の部品装着位置及び前記装着ヘッドにおける複数の吸着ノズルの配設位置とを一列のライン上に配設し、前記装着ヘッドを一方向に移動可能として前記部品供給装置の部品取出位置とプリント基板における部品装着位置との間を往復移動可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが部品供給装置より供給された電子部品を取出して基板上に装着する電子部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子部品装着装置は、特開２００３−８２９３号公報などに開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、装着ヘッドに設けられる吸着ノズルにより部品供給装置により供給された電子部品を基板上に１個ずつ装着するものであるから、生産効率が高いものではなかった。また、吸着ノズルに保持された電子部品を撮像する部品認識カメラの上方を電子部品を取出して基板上に装着する前にわざわざ通過する必要があった。
【０００４】
そこで本発明は、生産効率の高い、また前記電子部品を取出してから装着のために移動する途中で吸着ノズルに保持された電子部品を撮像できる電子部品装着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため第１の発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが所定の間隔で一列に複数の部品取出位置を有する部品供給装置より供給された電子部品を取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記部品供給装置の各部品取出位置と同じ間隔を存して前記装着ヘッドに一列に複数の吸着ノズルを配設すると共にこの各吸着ノズルの配設間隔が電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの整数倍となるように配設し、前記部品供給装置と前記基板との間に部品認識カメラを配設し、複数の吸着ノズルにより同時に行われる電子部品の取出し及び装着を前記整数と同じ回数行うと共に前記電子部品を取出してから装着の前に前記部品認識カメラで前記各吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像することを特徴とする。
【０００６】
また第２の発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが所定の間隔で一列に複数の部品取出位置を有する部品供給装置より供給された電子部品を取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、複数の前記装着ヘッドを設けると共にこの各装着ヘッドに前記部品供給装置の各部品取出位置と同じ間隔を存して一列に複数の吸着ノズルを配設すると共にこの各吸着ノズルの配設間隔が電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの整数倍となるように配設し、前記部品供給装置と前記基板との間に部品認識カメラを配設し、複数の吸着ノズルにより同時に行われる電子部品の取出し及び装着を前記整数と同じ回数だけ各装着ヘッドが交互に行うと共に前記電子部品を取出してから装着の前に前記部品認識カメラで前記各吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記部品供給装置の複数の部品取出位置と、前記部品認識カメラの配設位置と、プリント基板における複数の部品装着位置及び前記装着ヘッドにおける複数の吸着ノズルの配設位置とを一列のライン上に配設し、前記装着ヘッドを一方向に移動可能として前記部品供給装置の部品取出位置とプリント基板における部品装着位置との間を往復移動可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の吸着ノズルを有する装着ヘッドを部品供給装置の複数の部品取出位置とプリント基板における部品装着位置との間を往復移動可能とし、複数の電子部品を同時に部品供給装置から取出して、かつ同時にプリント基板上に装着できるようにすると共に装着のために移動する途中で部品認識カメラで前記吸着ノズルで吸着保持された電子部品を撮像できるようにしたから、構造が簡単な生産効率の高い電子部品装着装置を提供することができる。また、前記部品供給装置の複数の部品取出位置と、前記部品認識カメラの配設位置と、プリント基板における複数の部品装着位置及び前記装着ヘッドにおける複数の吸着ノズルの配設位置とを一列のライン上に配設し、前記装着ヘッドを一方向に移動可能として前記部品供給装置の部品取出位置とプリント基板における部品装着位置との間を往復移動可能としたから、装着ヘッドの移動機構が簡略され、製造コストも削減され、また一層生産効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図に基づき説明する。先ず、図１は本電子部品装着装置１の平面図であり、図２は同装置１の正面図である。２はプリント基板３の案内レールで、搬送装置(図示せず)により連続したフィルム状のプリント基板３を装着エリア（図１では５つ記載されており、電子部品の装着後に装着エリア毎に切断すると各自製品としてのプリント基板となる。）単位で搬送したり（１ピッチずつ）、装着エリアを４つ分（４ピッチ分）搬送する場合に案内する。
【００１０】
図１に示すように、前記プリント基板３の各装着エリア３Ａ乃至３Ｅには、例えば５０個の電子部品が一列に所定の等間隔を存して装着されるものである。４は電子部品を収納して部品取出位置Ｐまで１個ずつ供給する部品供給ユニットで、所定の間隔で一列に例えば１０個並設され、１０個の部品取出位置Ｐが一列に並設される。なお、複数の部品供給ユニット４で、複数の部品取出位置を有する部品供給装置４Ａが構成されるが、この実施形態に限らず、トレイの各収納部上に電子部品を載置して複数の電子部品を部品取出位置に移動させるようにしてもよい。
【００１１】
５、５は複数の前記部品供給ユニット４と同じ間隔を存して１０本の吸着ノズル６が設けられた装着ヘッドで、前記案内レール２の上方をＸ軸駆動モータ７の駆動によりネジ軸８の回転により装置本体に固定された取付板９に設けられた一対のガイド１０に沿って往復動可能に構成される。また、装着ヘッド５のヘッド体１１には上下軸駆動モータ１２が固定され、この駆動モータ１２の駆動によりネジ軸１３の回転により一対のガイド１４に沿って前記吸着ノズル６が設けられた取付体１５が上下動可能に構成される。
【００１２】
そして、前記取付体１５に固定された支持板１６に各吸着ノズル６の上部を上下動可能とする開口を開設し、同じく支持板１６に固定したガイド１７内に配設されたベリング１８を介して中間部を上下動可能とし、更に前記ガイド１７に固定された支持部１９と前記支持板１６との間には前記吸着ノズル６を挿入した状態で（介挿）コイルスプリング２０が配設される。
【００１３】
また、２１は前記各吸着ノズル６の下降を阻止(規制)する１０個の阻止部材で、装置本体に固定された取付板２２に固定されたシリンダ２３で構成され、このシリンダ２３が動作することにより、そのロッドが上下軸駆動モータ１２により下降した支持部１９に当接し、その下降をプリント基板３の上方位置で規制する。
【００１４】
なお、前記吸着ノズル６の装着ヘッド５への配設間隔は、電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの整数倍（本実施形態では５倍）となるように配設する。即ち、前記プリント基板３の各装着エリアには５０個の電子部品を一列に装着可能であり、各装着ヘッド５には例えば１０本の吸着ノズル６が配設されているので、１０本の吸着ノズル６により同時に行われる１０個の電子部品の取出し及び装着を１ピッチずつずらして前記整数と同じ回数である５回行うこととなる。
【００１５】
２５は各装着ヘッド５に対応して２つ設けられる部品認識カメラで、この部品認識カメラ２５は１０本の吸着ノズル６の吸着保持された１０個の電子部品をＸ軸駆動モータ７の駆動による装着ヘッド５の移動中に所謂フライビュー（フライ認識）方式で撮像する。即ち、電子部品が移動しながら撮像される構成であり、各部品認識カメラ２５は前記部品供給ユニット４と前記プリント基板３の対応する装着エリアとの間の中間位置にそれぞれ配設される。
【００１６】
以上のように、１０個の前記部品供給ユニット４の並設方向と前記装着ヘッド５における１０本の吸着ノズル６の配設方向及び該装着ヘッド５の移動方向とを同一にし、プリント基板３への電子部品の装着のために該装着ヘッド５が移動しながら各吸着ノズル６に保持された電子部品を撮像する部品認識カメラ２５をその移動途中の位置に配設する。
【００１７】
より詳述すると、１０個並設された前記部品供給ユニット４の部品取出位置Ｐと、前記部品認識カメラ２５の配設位置と、プリント基板３における複数の部品装着位置及び前記装着ヘッド５における１０本の吸着ノズル６の配設位置とを一列のライン上に配設し、前記装着ヘッド５を一方向に移動可能として前記部品供給ユニット４の部品取出位置Ｐとプリント基板３における部品装着位置との間を往復移動可能とし、且つこの移動の途中位置で前記吸着ノズル６に吸着保持された電子部品が移動しながら前記部品認識カメラ２５が撮像する構成である。
【００１８】
次に、図８の電子部品装着装置１の制御ブロック図について説明する。３０は電子部品装着装置の電子部品の取出し及び装着に係る動作を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ、３１は記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、３２はＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）である。そして、ＣＰＵ３０は前記ＲＡＭ３１に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の電子部品の取出し及び装着に係る動作についてインターフェース３３及び駆動回路３４を介してＸ軸駆動モータ７、上下軸駆動モータ１２などを統括制御する。
【００１９】
前記ＲＡＭ３１には、ステップ番号（装着順序）毎にＸ座標、Ｙ座標、装着角度、前記部品供給ユニット４における部品配置番号などから成る装着データや、電子部品毎のＸサイズ、Ｙサイズ、使用吸着ノズル１８の番号などから成る部品などが格納されている。
【００２０】
３５はインターフェース３３を介して前記ＣＰＵ３０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ２５により撮像されて取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置３５にて行われ、ＣＰＵ３０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ３０は、部品認識カメラ２５に撮像された画像を認識処理（電子部品に付された不良マークの有無や、電子部品の割れや欠けの有無など）するように指示を認識処理装置３５に出力すると共に認識処理結果を認識処理装置３５から受取るものである。
【００２１】
以上の構成により、以下動作について説明する。案内レール２に沿って搬送装置(図示せず)によりプリント基板３が搬送されて、図１に示すプリント基板３の停止位置が初期位置であり、図示しない位置決め手段で位置決め固定される。そして、各部品供給ユニット４がそれぞれ電子部品を部品取出位置Ｐまで１個ずつ供給し、右の装着ヘッド５をそのＸ軸駆動モータ７を駆動させてネジ軸８を回転させ、一対のガイド１０に沿って並設された１０個の部品供給ユニット４の上方位置に移動させる。
【００２２】
そして、上下軸駆動モータ１２が駆動してネジ軸１３が回転し、一対のガイド１４に沿って前記吸着ノズル６が設けられた取付体１５が下降し、１０本の吸着ノズル６が１０個の部品供給ユニット４から電子部品を同時に吸着して取出す。
【００２３】
その後、前記上下軸駆動モータ１２の駆動により吸着ノズル６が上昇しながら、プリント基板６における装着エリア３Ａの上方へＸ軸駆動モータ７の駆動により移動する。
【００２４】
この移動途中で、右の部品認識カメラ２５により各吸着ノズル６に吸着保持された電子部品は移動しながら部品認識カメラ２５により撮像され、認識処理装置（図示せず）により認識処理され、当該電子部品が不良部品であるか否かが判断される。
【００２５】
そして、装着エリア３Ａの上方へ各吸着ノズル６が移動すると、上下軸駆動モータ１２が駆動して各吸着ノズル６が下降し、１０本の吸着ノズル６が１０個の電子部品をプリント基板３上に同時に装着する。
【００２６】
この場合に、前記認識処理装置３５により不良部品、例えば不良マークが付されている電子部品、割れている電子部品や一部が欠けている電子部品と判断された場合には、ＣＰＵ３０は認識処理装置３５の認識処理結果に基づいて、対応する阻止部材２１のシリンダ２３を動作させ、そのロッドが上下軸駆動モータ１２により下降した支持部１９に当接し、その下降をプリント基板３の上方位置で規制する。これにより、当該不良部品をプリント基板３上に装着するのが防止できる。
【００２７】
なお、右の装着ヘッド５の各吸着ノズル６が電子部品を吸着して上昇しながら、プリント基板６における装着エリア３Ａの上方へ移動して、各部品供給ユニット４から離れたときに、左の装着ヘッド５がそれぞれ電子部品を部品取出位置Ｐまで１個ずつ供給した各部品供給ユニット４の上方位置へそのＸ軸駆動モータ７の駆動により移動する。その後、その上下軸駆動モータ１２が駆動して前記吸着ノズル６が設けられた取付体１５が下降し、左の装着ヘッド５の１０本の吸着ノズル６が１０個の部品供給ユニット４から電子部品を同時に吸着して取出す。
【００２８】
その後、前記上下軸駆動モータ１２の駆動により左の装着ヘッド５の吸着ノズル６が上昇しながら、プリント基板６における装着エリア３Ｄの上方へＸ軸駆動モータ７の駆動により移動するが、その移動途中で、左の部品認識カメラ２５により各吸着ノズル６に吸着保持された電子部品は移動しながら部品認識カメラ２５により撮像され、前記認識処理装置３５により認識処理される。
【００２９】
そして、前述したように、前記認識処理装置３５により不良部品と判断された電子部品を吸着している吸着ノズル６を除き、上下軸駆動モータ１２が駆動により各吸着ノズル６がプリント基板３上まで下降し、プリント基板３上に同時に装着する。
【００３０】
次に、左の装着ヘッド５の各吸着ノズル６が電子部品を吸着して上昇しながら、プリント基板６における装着エリア３Ｄの上方へ移動して、各部品供給ユニット４から離れたときに、右の装着ヘッド５がそれぞれ電子部品を部品取出位置Ｐまで１個ずつ供給した各部品供給ユニット４の上方位置へ移動して電子部品を取出して、プリント基板３上方まで移動して電子部品を装着するという動作を行う、というように左右の装着ヘッド５の１０本の吸着ノズルにより同時に行われる電子部品の取出し及び装着を交互に行う。
【００３１】
この場合、前記吸着ノズル６の装着ヘッド５への配設間隔は、電子部品を前記基板上に装着される実装ピッチの５倍となるように配設しているから、１０本の吸着ノズル６により同時に行われる１０個の電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ行うこととなる。これにより、前記プリント基板３の装着エリア３Ａには右の装着ヘッド５における吸着ノズル６により、また装着エリア３Ｄには左の装着ヘッド５における吸着ノズル６によりそれぞれ５０個の電子部品が装着されることとなる。
【００３２】
なお、不良部品がある場合には、前述の如く、対応する阻止部材２１のシリンダ２３を動作させ、当該不良部品をプリント基板３上に装着するのを阻止するが、複数個の良品の電子部品のプリント基板３への装着動作の後、部品供給ユニット４の上方への移動の途中で、前記部品供給ユニット４の複数の部品取出位置、前記部品認識カメラ２５の配設位置や、プリント基板における複数の部品装着位置及び複数の吸着ノズル６の配設位置と同じく一列のライン上に配設された廃棄箱２９に当該不良部品を廃棄する。
【００３３】
そして、当該不良部品の数に応じた電子部品のみを部品供給ユニット４から対応する吸着ノズル６が取出して部品認識処理の後、良品のみを対応するプリント基板３内における位置に装着するが、当該不良部品が複数個であれば、複数個同時に吸着取り出しや装着を行う。この場合、使用しない吸着ノズル６は対応する阻止部材２１のシリンダ２３が動作して下降が規制され、電子部品の取り出し動作や装着動作は行われない。
【００３４】
この装着エリア３Ａ及び３Ｄへの全電子部品の装着を終えると、図６に示すように、案内レール２に沿って搬送装置によりプリント基板３を１装着エリア分だけ右方へ移動させ、今度は前記プリント基板３の装着エリア３Ｂには右の装着ヘッド５における吸着ノズル６により、また装着エリア３Ｅには左の装着ヘッド５における吸着ノズル６によりそれぞれ５０個の電子部品が装着されることとなる。
【００３５】
また、この装着エリア３Ｂ及び３Ｅへの全電子部品の装着を終えると、前述したように、プリント基板３を１装着エリア分だけ右方へ移動させ、今度は前記プリント基板３の装着エリア３Ｃには右の装着ヘッド５における吸着ノズル６により、また装着エリア３Ｆには左の装着ヘッド５における吸着ノズル６によりそれぞれ５０個の電子部品が装着されることとなる。
【００３６】
このようにして、装着エリア３Ａから３Ｆまで電子部品の装着が行われると、案内レール２に沿って搬送装置によりプリント基板３を４装着エリア分だけ右方へ移動させ、以降同様に左右の装着ヘッド５の吸着ノズル６による１０個の電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ行う。その後１装着エリア分だけ右方へ移動させて電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ行うのを、２回繰り返して、即ち全体では６装着エリア分だけ装着すると、前述したようにプリント基板３を４装着エリア分だけ右方へ移動させる、というように繰り返すものであり（図６参照）、以後は省略する。
【００３７】
次に、図７に示すように、プリント基板３の装着エリア３Ｂが左の装着ヘッド５の吸着ノズル６による部品供給ユニット４との間の往復移動による電子部品装着が行われるように、前記搬送装置で搬送して初期位置とする搬送関係における他の実施形態について説明する。
【００３８】
この初期位置において、前述したように、先ず左の装着ヘッド５を部品供給ユニット４との間で５回往復移動させることにより、装着エリア３Ｂに電子部品を５０個装着する。そして、この装着を終えると、前記搬送装置により２装着エリア分だけ右方へ移動させ、今度は前記プリント基板３の装着エリア３Ａには右の装着ヘッド５における吸着ノズル６により、また装着エリア３Ｄには左の装着ヘッド５における吸着ノズル６によりそれぞれ５０個の電子部品が装着されることとなる。即ち、左右の装着ヘッド５の吸着ノズル６による１０個の電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ交互に行って、装着エリア３Ａ及び３Ｄに電子部品を装着する。
【００３９】
次に、前記搬送装置により２装着エリア分だけ右方へ移動させ、左右の装着ヘッド５の吸着ノズル６による１０個の電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ交互に行って、装着エリア３Ｃ及び３Ｆに電子部品を装着する。
【００４０】
次も同様に、前記搬送装置により２装着エリア分だけ右方へ移動させ、左右の装着ヘッド５の吸着ノズル６による１０個の電子部品の装着を１ピッチずつずらして５回ずつ交互に行って、装着エリア３Ｅ及び３Ｈに電子部品を装着する。
【００４１】
以後は、同様に２装着エリア分だけ右方へ移動させ、装着エリア３Ｇ及び３Ｊに電子部品を装着するというように、２装着エリア分だけ右方へ移動させつつ電子部品を装着するものであり、以下省略する。なお、この他の実施形態における部品の認識処理については第１の実施形態と同様であり、省略する。
【００４２】
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電子部品装着装置の平面図である。
【図２】電子部品装着装置の正面図である。
【図３】装着ヘッドの吸着ノズルの待機位置における側面図である。
【図４】装着ヘッドの吸着ノズルの下降位置における側面図である。
【図５】装着ヘッドの吸着ノズルの下降が阻止部材により阻止された状態の側面図である。
【図６】プリント基板の搬送について説明するための模式図である。
【図７】プリント基板の搬送について説明するための他の実施形態の模式図である。
【図８】電子部品装着装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 電子部品装着装置
３ プリント基板
３Ａ、３Ｂ 装着エリア
４ 部品供給ユニット
４Ａ 部品供給装置
５ 装着ヘッド
６ 吸着ノズル
７ Ｘ軸駆動モータ
２１ 阻止部材
２３ シリンダ
２５ 部品認識カメラ
３５ 認識処理装置
Ｐ 部品取出位置
【出願人】 【識別番号】３０００２２５０４
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクインスツルメンツ
【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田１丁目１番１号
【出願日】 平成１６年１月２１日（２００４．１．２１）
【代理人】 【識別番号】１００１１５２９９
【弁理士】
【氏名又は名称】相澤 清隆
【公開番号】 特開２００５−２０９７８５（Ｐ２００５−２０９７８５Ａ）
【公開日】 平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願番号】 特願２００４−１３０４８（Ｐ２００４−１３０４８）