JPH0770872B2

JPH0770872B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JPH0770872B2
Application number: JP1018924A
Authority: JP
Inventors: 鎬一浅井; 東輔河田
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH02199900A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はリード線を有する電子部品をプリント基板に装
着する装置に関するものであり、特に、リード線の位置
ずれの検出に関するものである。

従来の技術電子部品には、本体に多数のリード線が取り付けられた
ものがある。フラットパッケージ型電子部品，プラスチ
ックリードチップキャリヤ等と称される電子部品はその
一種であり、この種の電子部品はリード線の先端部にお
いてプリント基板のプリント回路に半田付けされる。そ
のため多数のリード線の各先端部は本体一平面上に位置
するようにされ、全部のリード線がもれなくプリント回
路に半田付けされるようになっている。この場合、リー
ド線の先端部を本体にほぼ平行に曲げ、半田付け面積を
大きく取ってプリント基板に強固に固定し得るようにさ
れるのが普通であり、装着時には電子部品は保持ヘッド
により保持され、リード線の先端部がプリント回路上の
所定の位置に直接接触する状態で、あるいは半田を介し
て間接的に接触する状態で固定される。

このような電子部品をプリント基板に装着する際、リー
ド線に位置ずれがあればプリント回路の所定の位置に半
田付けされず、不良品が生ずる。そのため特開昭62−76
529号公報に記載の電子部品実装装置においては、リー
ド線の先端部が本来位置すべき一平面から、その平面に
直角な方向にずれているか否かが検出されるようになっ
ている。この位置ずれ（この位置ずれを、平行方向の位
置ずれ、すなわち上記一平面に平行な方向の位置ずれと
区別するために直角方向の位置ずれと称することとす
る。）の検出は、リード線の先端部を半透明板に密着さ
せ、その状態で電子部品側から半透明板に向かって光を
照射し、半透明板に生ずるリード線の影を半透明板の裏
側から撮像して得られた情報と、リード線に位置ずれの
ない正常な電子部品に対応した基準情報とを比較するこ
とにより行われる。リード線の先端部が半透明板に密着
していれば半透明板に明瞭な影が生ずるのに対して、密
着していなければ影が不明瞭になり、あるいは小さくな
るため、基準情報との間に不一致が生じ、直角方向の位
置ずれを検出することができるのである。

このようにリード線の先端部の直角方向の位置ずれを検
出すれば、その検出結果に基づいて不良な電子部品の装
着をやめたり、リード線を矯正してから使用したりする
ことによって、半田付け不良に起因する不良電子回路の
発生を低減させることができる。

発明が解決しようとする課題しかし、このようにしてリード線の直角方向の位置ずれ
を検出する場合には、電子部品のリード線をいちいち半
透明板に密着，離間させることが必要であり、検出に時
間がかかることを避け得ず、電子部品装着時に検出する
場合には密着時間が長くなる問題が生ずる。また、位置
ずれの検出精度を高める上でも限界がある。

第一発明は、リード線の先端部の直角方向の位置ずれを
リード線に接触しないで検出することができる電子部品
実装装置を提供することを課題として為されたものであ
る。

第二発明は、リード線の先端部の直角方向の位置ずれに
加えて、平行方向の位置ずれをも非接触で検出すること
ができる電子部品実装装置を提供することを課題として
為されたものである。

第三発明は、リード線の先端部の直角方向の位置ずれに
加えて、電子部品の本体の装着ヘッドに対する平行方向
における位置のずれをも非接触で検出することができる
電子部品実装装置を提供することを課題として為された
ものである。

第四発明は、リード線の先端部の直角方向と平行方向と
の位置ずれを容易に区別して検出することができる電子
部品実装装置を提供することを課題として為されたもの
である。

第五発明は、リード線の先端部の直角方向と平行方向と
の位置ずれを一層容易に区別して検出することができる
電子部品実装装置を提供することを課題として為された
ものである。

課題を解決するための手段第一発明は、上記の課題を解決するために、（ａ）電子
部品が保持ヘッドに保持された状態で前記一平面と交差
する方向に検出波を発し、前記多数のリード線の各先端
部の、それら各先端部の幅より小さいスポットに当てる
検出波発射装置と、（ｂ）検出波の前記各先端部からの
反射波を受け、それら先端部の前記一平面に直角な方向
の位置に応じて変わる電子信号を出力する受波装置と、
（ｃ）それら検出波発射装置および受波装置と、前記部
品保持ヘッドとを、前記多数のリード線の並び方向に平
行な方向において相対移動させることにより、検出波発
射装置から発射された検出波が当たる前記スポットを、
前記多数のリード線を順次横切って移動させる移動装置
と、（ｄ）その移動装置による移動中に前記受波装置か
ら出される電気信号に基づいて、前記多数のリード線の
先端部の前記一平面に直角な方向の位置が基準量以上ず
れているか否かの判定を行う判定装置とを設けたことを
特徴とする。

検出波は、光，超音波等、リード線によって反射される
波であれば何でもよい。

また、位置ずれは、複数のリード線の先端部相互の関係
に基づいて判定するようにしてもよく、あるいはリード
線とは別に基準位置を設定し、その基準位置との関係に
おいて判定するなど、種々の態様で判定することがで
き、それぞれについて適宜に基準量を設定すればよい。
前者の場合には、例えば、多数の先端部のうち最も位置
が離れた２本の先端部の差を求め、その差が設定値以上
ある場合にリード線先端部の位置が装着に適さない程外
れていると判定するようにするのであり、この場合には
上記差の設定値が基準量である。また、後者の場合に
は、例えば、検出波の発射位置を基準位置に取り、その
基準位置からリード線の先端部までの距離が設定範囲内
にあるか否かによって判定することができ、この場合に
は上記設定範囲が基準量である。

第二発明は、第一発明における受波装置に、多数のリー
ド線の各先端部からの反射波に基づいて各先端部の一平
面に平行な方向における位置をその一平面に直角な方向
の位置とは区別して検出する区別検出手段を設け、か
つ、第一発明における判定装置に、上記先端部の一平面
に平行な方向における位置が一平面に直角な方向の位置
のずれを検出する基準量とは別の基準量以上ずれている
か否かの判定を行う手段を設けたことを特徴とする。

この場合にも基準量は位置ずれの判定態様に応じて適宜
に設定すればよく、先端部相互の関係に基づいて判定す
るか、予め設定した基準位置との関係において判定する
など、種々の態様で判定することができ、それぞれに対
応して基準量を設定することとなる。先端部相互の位置
関係によって位置ずれがあるか否かを判定する場合に
は、例えば、隣接する先端部の間隔を求め、その間隔が
設定範囲から外れる大きさであればずれがあるとするこ
とができ、この設定範囲が基準量となる。また、後者の
場合には、先端部の基準位置からの距離を求め、各先端
部がずれなく取り付けられている場合の基準位置からの
距離との比較により位置ずれの有無を判定することがで
き、この場合にはずれがない場合の先端部の基準位置か
らの距離が基準量である。

第三発明は、第一発明における受波装置に、多数のリー
ド線の各先端部からの反射波に基づいて各先端部の一平
面に平行な方向における位置をその一平面に直角な方向
の位置とは区別して検出する区別検出手段を設け、か
つ、当該電子部引実装装置に、検出された各先端部の一
平面に平行な方向における位置に基づいて電子部品の本
体の装着ヘッドに対する上記一平面に平行な方向におけ
る位置のずれを求める手段を付加したことを特徴とす
る。

なお、ここにおいて本体の装着ヘッドに対するずれと
は、本体の中心の装着ヘッドの中心に対するずれ、ある
いは本体の装着ヘッドの中心線を中心とする回転方向の
ずれ、またはその両方を指すものとする。

第四発明は、第二発明または第三発明に係る電子部品実
装装置において、検出波発射装置と受波装置とを、それ
ら両装置の軸線が多数のリード線の先端部が位置すべき
一平面近傍において互いに交差する状態に、相対的に傾
斜して配置し、受波装置を反射波の入射位置の変化に応
じて大きさが変化する電気信号を出力する検出素子を備
えたものとし、判定装置をその検出素子からの電気信号
の大きさに基づいて多数のリード線の先端部の一平面に
直角な方向の位置が基準量以上ずれているか否かの判定
を行うものとし、かつ、前記区別検出手段を、前記検出
素子からの電気信号の急変時期の間隔に基づいて多数の
リード線の各先端部の前記一平面に平行な方向における
位置を検出するものとしたとを特徴とする。

第五発明は、上記第四発明に係る電子部品実装装置にお
いて、検出波発射装置を、それの軸線が多数のリード線
の先端部が位置すべき一平面と直交する向きに配置し、
受波装置を、それの軸線が前記多数のリード線の先端部
が位置すべき一平面と斜めに交差する向きに配置したこ
とを特徴とする。

作用および効果第一発明に係る電子部品実装装置においては、リード線
からの反射波に基づいてリード線の先端部のそれらが本
来位置すべき一平面からの外れが検出される。直角方向
の位置ずれが非接触で検出されるのであり、位置ずれ検
出時にリード線をいちいち半透明板等に密着させる必要
がなく、検出時間，電子部品装着時間を短縮し得る。し
かも、電子部品と検出波発射装置および受波装置とを相
対移動させつつリード線の位置ずれを検出するものであ
るため、大形で多数のリード線を備えた電子部品であっ
ても、小形の検出波発射装置と受波装置とを用いてリー
ド線の位置ずれを検出することができ、装置コストを低
減させることができる。特に、電子部品がプリント基板
に装着されるために搬送される実装装置においてはその
移動を利用して位置ずれを検出すれば、専用の移動装置
を設ける必要がなく、一層安価に、しかも能率良く検出
を行うことができる。また、半透明板に密着させて直角
方向の位置ずれを検出する場合に比較して検出精度を高
めることが容易である。

第二発明に係る電子部品実装装置においては、リード線
の先端部の直角方向の位置ずれと平行方向の位置ずれと
の両方が検出される。したがって、検出時間を短縮しつ
つ不良電子回路の発生をより確実に低減させ得るととも
に、２種類の位置ずれの検出を別々に行う場合に比較し
て検出コストを低減させることができる。

第三発明に係る電子部品実装装置においては、リード線
の先端部の前記直角方向の位置ずれに加えて本体の装着
ヘッドに対する位置ずれが検出される。したがって、検
出時間を短縮しつつ不良品の発生ならびに検出コストを
低減させることができる。

第四発明に係る電子部品実装装置においては、検出波発
射装置と受波装置とを、それら両装置の軸線が多数のリ
ード線の先端部が位置すべき一平面近傍において互いに
交差する状態に、相対的に傾斜して配置されるため、リ
ード線の先端部の直角方向の位置が変われば、受波装置
における反射波の検出素子への入射位置が変わり、検出
素子がこの入射位置の変化に応じて大きさが変化する電
気信号を出力する。したがって、判定装置が、検出素子
からの電気信号の大きさに基づいて多数のリード線の先
端部の直角方向の位置が基準量以上ずれているか否かの
判定を行うことができる。

また、検出波発射装置から発射された検出波がリード線
の先端部に当たれば受波装置へ反射されるが、当たらな
い場合には反射されないため、検出波がリード線の先端
部に当たる時期と当たらない時期との間で検出素子から
出力される電気信号の大きさが急変する。したがって、
この急変時期の間隔に基づいて、区別検出手段がリード
線の先端部同士の間隔を検出することができる。

このように、反射波の入射位置に応じて大きさが変化す
る電気信号を出力する検出素子を利用すれば、リード線
の先端部の直角方向と平行方向との位置ずれを区別して
検出することが容易になり、装置コストを低減すること
ができる。

第五発明に係る電子部品実装装置においては、検出波発
射装置が、それの軸線が多数のリード線の先端部が位置
すべき一平面と直交する向きに配置されるため、検出波
がその一平面に直角に発射されることとなり、その検出
波がリード線の先端部に当たり始めたり、当たらなくな
ったりする時期が、リード線の先端部の直角方向の位置
ずれの影響を受けない。したがって、電気信号の大きさ
が急変する時期の間隔と、電子部品と検出波発射装置等
との相対移動速度とに基づいて、きわめて簡単に平行方
向の位置ずれを求めることができる。

検出波発射装置をそれの軸線が多数のリード線の先端部
が位置すべき一平面と斜めに交差する向きに配置して
も、電気信号の大きさが急変する時期の間隔に基づいて
平行方向の位置ずれを求めることはできる。しかし、こ
の場合には、リード線の先端部の平行方向の位置ずれを
正確に検出するためには、電気信号の大きさが急変する
時期の間隔を補正することが必要であって面倒である。
検出波発射装置の軸線が多数のリード線の先端部が位置
すべき一平面に対して斜めに交差する場合には、その検
出波発射装置から発射される検出波も、その一平面に対
して傾斜した方法からリード線の先端部に入射するた
め、その先端部に直角方向の位置ずれがあれば、この直
角方向の位置ずれも検出波がリード線の先端部に当たり
始めたり、当らなくなったりする時期に影響を与える。
この影響の大きさは、リード線の先端部の直角方向の位
置ずれ量（これは検出素子から出力される電気信号の大
きさから求めることができる）と、多数のリード線の先
端部が位置すべき一平面に対する検出波発射装置の軸線
の傾斜角度とによって決まる。したがって、電気信号の
大きさが急変する時期の間隔を、上記影響の大きさだけ
補正すれば、補正後の間隔は正確にリード線の先端部の
平行方向の位置ずれを表すことになるのであるが、この
補正の分だけ面倒なのである。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第５図は本発明の一実施例である電子部品実装装置を示
す平面図である。本実装装置は、２台の電子部品供給装
置10,11により供給される電子部品を取出用電子部品保
持ヘッド（以下、取出ヘッドと称する。）12が取り出し
て載置台13に載せ、その載置台13から装着用電子部品保
持ヘッド（以下、装着ヘッドと称する）14が電子部品を
受け取り、検出ヘッド16による電子部品の位置ずれ検出
後、プリント基板搬送位置決め装置18により搬送，位置
決めされるプリント基板に電子部品を装着するものであ
る。以下、電子部品供給装置10,11,取出ヘッド12,載置
台13,装着ヘッド14,検出ヘッド16,プリント基板搬送位
置決め装置18について説明する。これは本出願人に係る
特願昭63−9186号の出願に記載の電子部品実装装置と殆
ど同じであり、省略して説明する。

プリント基板搬送位置決め装置18は、取出ヘッド12,載
置台13,装着ヘッド14,検出ヘッド16と共に基台20上に設
けられており、プリント基板位置決め装置22と、その位
置決め装置22のプリント基板搬送方向（第５図において
左右方向であり、この方向をＸ軸方向とする。）におけ
る両側にそれぞれ設けられた搬入コンベア24および搬出
コンベア26とを備えている。プリント基板位置決め装置
22は、テーブル28を備えている。テーブル28は、上記Ｘ
軸方向に直角なＹ軸方向（第５図において上下方向）に
設けられた一対のガイドレール32に支持され、ねじ軸34
が図示しないサーボモータによって回転させられること
により、コンベア24,26と直列に並ぶ位置と、その位置
にＹ軸方向において隣接する電子部品装着位置との間で
移動させられる。テーブル28のＸ軸方向に平行な両側部
のうち、一方の側部には固定ガイド38が取り付けられ、
他方の側部には可動ガイド40がＹ軸方向に移動可能に取
り付けられており、プリント基板42のＸ軸方向の移動を
案内するとともに、X,Y両軸方向について粗位置決めす
る役割を果たす。なお、テーブル28上に搬入されたプリ
ント基板42はプッシャ44（第６図参照）により下から押
され、固定ガイド38,可動ガイド40の段部の下面に押し
付けられてテーブル28に固定される。

搬入コンベア24,搬出コンベア26はそれぞれ、Ｘ軸方向
に延びる一対の側板46,一方の側板46に固定して固定ガ
イド48,および他方の側板46に対して移動可能な可動ガ
イド50を備えている。これら可動ガイド50は、搬出コン
ベア26のねじ軸54がハンドル56の操作によって回転させ
られ、搬入コンベア24のねじ軸54が回転させられること
により、それぞれガイドロッド52に案内されてＹ軸方向
に移動させられ、コンベア幅が一斉に変更される。これ
ら可動ガイド50は、コンベア幅の変更時には図示しない
連結装置によりプリント基板位置決め装置22の可動ガイ
ド40に連結されるようになっており、コンベア幅の変更
と同時にテーブル28のプリント基板支持幅（固定ガイド
38と可動ガイド40との距離）が変えられるようになって
いる。

また、上記固定ガイド48および可動ガイド50の相対向す
る内側面にはそれぞれ、図示は省略するがコンベアベル
トが取り付けられている。このコンベアベルトは、一対
の側板46に支持された回転軸60がサーボモータ62によっ
て回転させられることにより移動させられ、その上に載
置されたプリント基板42が搬送される。また、図示は省
略するが、プリント基板位置決め装置22の固定ガイド3
8,可動ガイド40の内側面にもそれぞれコンベアベルトが
取り付けられており、そのコンベアベルトの移動によ
り、搬入コンベア24により送られて来るプリント基板42
がテーブル28上に送り込まれ、テーブル28上のプリント
基板42が搬出コンベア26に送り出される。

次に電子部品供給装置10,11について説明する。これら
供給装置10,11は互に左右対称に作られており、多くの
数，種類の電子部品を供給する必要がある場合には２台
並べて使用され、電子部品の種類等が少ない場合には１
台ずつ使用される。以下、電子部品供給装置10について
代表的に説明する。

この供給装置10は、電子部品に収容された部品供給トレ
イ66がマガジン68内に複数個上下に積み重ねられて収容
されるとともに、そのマガジン68が上下に10個配設さ
れ、各マガジン68が順次部品供給装置に位置決めされて
電子部品を供給するものである。各マガジン68はそれぞ
れマガジン支持部材69により支持されている。これらマ
ガジン支持部材69は、ベース70上に固定のコラム72に設
けられたカムシャフト74およびガイドロッド76に上下方
向に一定の隙間を隔てて摺動可能に嵌合されており、カ
ムシャフト74が回転させられることにより上下方向に移
動させられる。

部品供給トレイ66からの電子部品の取出しは、10個のマ
ガジン支持部材69のうち１番下のマガジン支持部材69が
カムシャフト74の最下端に位置するともに、10個のマガ
ジン支持部材69が僅かな隙間を隔てて近接する状態にお
いて、１番上のマガジン支持部材69に収容される10個の
部品供給トレイ66のうち、１番上の部品供給トレイ66が
位置する高さにおいて行われる。この位置が部品取出位
置であり、図示しない位置決め装置によって部品供給ト
レイ66の位置決めが行われる。また、部品供給トレイ66
が部品取出位置に位置決めされたときのマガジン支持部
材69の位置が部品供給位置である。

カムシャフト74に形成されたカム溝のリード角は、部品
供給位置と、それから上方に取出ヘッド12が侵入するの
に必要が距離を隔てた位置（第７図に一点鎖線で示され
る回避位置）との間の部分は他の部分より大きくされて
おり、カムシャフト74の３回転によって部品供給位置よ
り下方および回避位置より上方のマガジン支持部材69は
１マガジン支持部材分の距離移動させられるのに対し、
部品供給位置に位置決めされたマガジン支持部材69は回
避位置に移動させられるようにされている。したがっ
て、カムシャフト74の回転により、部品供給位置にある
マガジン支持部材69の回避位置への退避と、新たなマガ
ジン支持部材69の部品供給位置への位置決めとが同時に
行われることとなる。

次に取出ヘッド12について説明する。取出ヘッド12は、
基台20上に立設されたＸ軸方向に長いコラム84（第５図
および第７図参照）に対して電子部品供給装置10,11側
に設けられている。取出ヘッド12は、ガイドレール86に
案内されて電子部品供給装置10から第５図において左側
へ外れた第一位置と、電子部品供給装置11から右側へ外
れた第二位置との間で移動するＸ軸スライド88に摺動可
能に取り付けられており、Ｘ軸スライド88上において一
対のローラ90に巻き掛けられたベルト92により、第５図
に示されるようにコラム84に近接した内側位置と、第７
図に示されるように基台20から突出し、部品供給トレイ
66の基台20から最も離れた部分に達する外側位置との間
で移動させられる。このＹ軸方向の移動とＸ軸スライド
88のＸ軸方向の移動とにより、取出ヘッド12は、上記第
一位置，第二位置，内側位置および外側位置によって画
定される水平面内の任意の位置に移動し、部品供給位置
に位置決めされた２個のマガジン68の部品供給トレイ66
のいずれかから所望の電子部品を取り出す。この取出ヘ
ッド12はバキュームにより電子部品を吸着するとともに
昇降可能な吸着具94を備えており、部品供給トレイ66か
ら所望の電子部品を取り出した後、載置台13に電子部品
を載置する。96,98は、バキューム供給ホースや電気コ
ード等が収容されたフレキシブルキャリヤである。

載置台13はＸ軸方向において電子部品供給装置11から右
へ外れた位置に設けられており、Ｙ軸方向に配設された
ガイドレール100に案内され、ねじ軸102と図示しないモ
ータとによって、コラム84より取出ヘッド12側にあって
取出ヘッド12から電子部品を受け取る受取位置と、コラ
ム84の反対側にあって装着ヘッド14に電子部品を供給す
る電子部品供給位置とに移動させられる。取出ヘッド12
は、前記第二位置であって、かつ、前記内側位置である
位置に位置決めされたとき、受取位置にある載置台13の
真上に位置するようにされている。

次に装着ヘッド14について説明する。装着ヘッド14は前
記コラム84に対して取出ヘッド12が設けられた側とは反
対側に設けられている。コラム84には第６図に示される
ようにＸ軸方向に延びる一対のガイドレール106が取り
付けられ、装着ヘッド14の本体108を摺動可能に支持し
ている。本体108はガイドレール106に平行に配設された
ねじ軸110に螺合されており、ねじ軸110がサーボモータ
112（第７図参照）によって回転させられることによ
り、前記電子部品供給位置と電子部品装着位置との間で
移動させられる。

本体108の前面には、第９図に示されるように、一対の
突部114,116にバキュームパイプ118が回転可能かつ上下
方向に摺動可能に嵌合されている。バキュームパイプ11
8の突部114,116に支持された部分の間の部分には、ブラ
ケット126が取り付けられている。このブラケット126に
固定のナット128は、第８図に示されるように、本体108
に上下方向に取り付けられたねじ軸130と螺合されてお
り、ねじ軸130がサーボモータ132によって回転させられ
ることにより、バキュームパイプ118が上下方向に移動
させられる。なお、バキュームパイプ118にはスプリン
グ134が取り付けられており、スプリング134の圧縮によ
りバキュームパイプ118のブラケット126に対する小距離
の上昇が許容されるようになっている。

バキュームパイプ118は下側の突部116にスリーブ135を
介して嵌合され、スリーブ135はバキュームパイプ118に
スプライン嵌合されるとともに、突部116に回転可能か
つ軸方向に移動不能に嵌合されている。このスリーブ13
5は、大径ギヤ136,小径ギヤ138,中径ギヤ140,駆動ギヤ1
41を介してサーボモータ142により回転させられ、それ
によりバキュームパイプ118が回転させられる。

バキュームパイプ118のスリーブ135から突出した下端部
にはチャック146が取り付けられ、吸着具150を保持する
ようにされている。チャック146は、開き勝手に作られ
たコレット151とその外側に嵌合されたスリーブ152とを
備えており、スリーブ152がスプリング158により下方に
付勢された状態ではコレット151は閉じた状態に保たれ
る。また、コレット151にはその締付けを解除する解除
部材160が係合させられている。この解除部材160は油圧
シリンダ162によって上下動させられ、コレット151を閉
じる場合には下降端位置にあって、スプリング158がス
リーブ152を付勢してコレット151を締め付けることを許
容する。それに対し、締付けを解除する場合には解除部
材160が上昇させられ、スリーブ152をスプリング158の
付勢力に抗して上方に移動させる。

吸着具150は、一端にチャック146により保持される筒状
の被保持部166が設けられ、他端部には電子部品168を吸
着する吸着部170が設けられている。バキュームパイプ1
18は、その上端部に継手部材171を介して連結されたバ
キュームホース172により、図示しないバキューム源に
接続されている。バキューム源には電磁方向切換弁が設
けられており、これの切換えに伴って吸着部170が電子
部品168を吸着したり、離したりする。

電子部品168は、第10図および第11図に示されるよう
に、四角形の本体176と、その本体176の４つの側面にそ
れぞれ複数本ずつ等間隔に取り付けられたリード線178
とから成る。リード線178は、本体176の板面に平行に延
び出させられた後、その板面に直角に曲げられ、さらに
本体176から離れる向きに曲げられて本体176に平行な先
端部180が設けられている。各先端部180は一平面内に位
置するように設けられており、この先端部180において
プリント基板42のプリント回路に半田付けされる。本実
施例において電子部品168は本体176が装着ヘッド14に水
平に保持されて水平に支持されたプリント基板42に装着
されるのであって、多数のリード線178の各先端部180が
位置すべき一平面は水平面であり、この一平面に直角な
方向は垂直方向である。

さらに、第８図から明らかなように、装着ヘッド14の本
体108のバキュームパイプ118にＸ軸方向において隣接す
る位置にはCCDカメラ190が取り付けられており、プリン
ト基板42に設けられた基準マークを読み取るようにされ
ている。

上記装着ヘッド14は、非作動時に第５図に示されるよう
に電子部品装着位置より搬入コンベア24側の待機位置に
あるが、電子部品装着時には、電子部品装着位置と電子
部品供給位置との間で移動させられる。装着ヘッド14の
この移動経路の下方であって、電子部品供給位置にある
載置台13に隣接する位置に検出ヘッド16が設けられてい
る。

検出ヘッド16は、第３図に示されるように、２個のリー
ド線検出装置200,202を備えている。これらリード線検
出装置200,202はそれぞれスライド204,206上に載置され
ている。これらスライド204,206はフレーム208に前記Ｙ
軸方向に平行に設けられたガイド210に摺動可能に嵌合
されるとともに、ガイド210と平行に配設された送りね
じ212にナット216,218において螺合されている。送りね
じ212はねじの向きが互に逆向きである２部分を備え、
それら２部分にナット216,218がそれぞれ螺合されてい
る。送りねじ212はフレーム208に回転可能かつ軸方向に
移動不能に支持されており、タイミングプーリ222,224,
タイミングベルト226を介してサーボモータ228に連結さ
れている。それによりサーボモータ228が正方向および
逆方向にそれぞれ回転する際、スライド204,206および
リード線検出装置200,202が装着ヘッド14による電子部
品168の搬送経路を含む垂直面に関して互に対称な関係
を維持しつつ接近，離間させられるのであり、これら検
出装置200,202の間隔は電子部品168のサイズに応じた大
きさに調節される。

リード線検出装置200,202は同じ構成のものであり、リ
ード線検出装置200について代表的に説明する。リード
線検出装置200は、レーザ光をリード線178に当てること
によりリード線178の位置ずれを検出するものであり、
レーザ光が検出波である。このリード線検出装置200
は、第１図に示されるように、ハウジング230と、その
ハウジング230に内蔵され、垂直方向上方にレーザ光を
発射する検出波発射装置としてのレーザ発光体232と、
リード線178からの反射光を集光する受光レンズ234と、
受光レンズ234が集光した光を受ける受波装置としての
検出素子236とを備えている。受光レンズ234および検出
素子236はレーザ発光体232から発せられるレーザ光の光
軸に対して傾斜して設けられている。また、検出素子23
6は、第４図に示されるように、高抵抗のシリコン基板2
38の表面にｐ層，裏面にｎ層が形成されるとともに、そ
の両端にそれぞれ信号取出し用の電極240,242が設けら
れたものである。この検出素子236に光が入射すれば、
その光の強さに比例する電流が発生し、ｐ層を通って電
極240,242から取り出される。ｐ層は均一な抵抗層とな
っており、電極240,242から取り出される電流は光の入
射点から各電極までの距離に逆比例する。そして、光の
入射位置は、第１図にリード線178の先端部180のみを描
いて示すように、先端部180の位置が水平面に直角な垂
直方向において変わることにより変わる。先端部180が
それが位置すべき水平面内にあれば反射光は検出素子23
6の長手方向の中間位置に入射するのに対し、先端部18
0′,180″のように水平面より上方あるいは下方にずれ
ていれば、それぞれ検出素子236の上記中間位置を挟ん
で反対側の位置に入射することとなるのである。したが
って、電極240,242から取り出される電流の大きさに基
づいて先端部180の垂直方向の位置がわかり、その位置
にずれがあるか否かを判定することができる。電極240,
242は制御装置244に接続されており、制御装置244には
電極240,242から取り出される電流が電圧に変換されて
供給される。この制御装置244は、コンピュータを主体
とし、本電子部品実装装置の作動全体を制御するもので
あり、供給される電圧の大きさに基づいてリード線178
に上記直角方向の位置ずれがあるか否かを判定する。制
御装置244が判定装置を構成しているのである。

以上のように構成された電子部品実装装置においては、
非作動時には、取出ヘッド12,装着ヘッド14はいずれも
第５図に示される位置にあって待機しており、電子部品
供給装置10,11においてはそれぞれ10個のマガジン支持
部材69がいずれも部品供給位置より下方に位置する状態
となっている。そして、電子部品168をプリント基板42
に装着する際には、まず、テーブル28に固定されたプリ
ント基板42および装着ヘッド14が電子部品装着位置に移
動させられ、装着ヘッド14はCCDカメラ190によってプリ
ント基板42の互に隔たった２箇所に設けられている基準
マークを読み取る。その読取りに基づいてプリント基板
42のＸ軸方向における位置ずれΔＸとＹ軸方向における
位置ずれΔＹとが制御装置244において演算される。

上記のようなプリント基板42の位置決め，演算と並行し
て取出ヘッド12により電子部品16の取出しが行われる。
取出ヘッド12は水平面内を移動させられて部品供給トレ
イ66から電子部品168を取り出した後、載置台13に電子
部品168を載置する位置に移動させられる。このとき載
置台13は電子部品受取位置に移動させられており、取出
ヘッド12は載置台13上に電子部品168を載置する。次い
で、取出ヘッド12は次に装着する電子部品168を取り出
すために移動させられ、載置台13は電子部品供給装置に
移動させられる。このとき装着ヘッド14は電子部品供給
位置まで移動させられており、載置台13に載置された電
子部品168を吸着する。

電子部品168の吸着後、装着ヘッド14はプリント基板42
に電子部品168を装着すべく電子部品装着位置に向かっ
て移動させられるのであるが、検出ヘッド16上を通過す
るときリード線178の先端部180および本体176の位置ず
れが検出される。リード線検出装置200,202の間隔は、
予め電子部品168の大きさに応じて対向する２辺のリー
ド線178の線た部180の長さ方向の中央部にそれぞれレー
ザ光が当たるように調節されており、電子部品168が検
出ヘッド16上を通過するとき、移動方向に平行な２辺に
取り付けられたリード線178の先端部180に順次レーザ光
が当てられる。レーザ光の発射は、装着ヘッド14が電子
部品168を吸着した後、レーザ発光体232より小距離電子
部品供給位置側のレーザ発射開始位置に至ったときに開
始され、また、この位置を０として時間の計測が開始さ
れる。そして、リード線178がレーザ光の当たるレーザ
照射位置に至れば、先端部180からの反射光が検出素子2
36に入射し、制御装置244に電圧が供給され、制御装置2
44のメモリに時間と対応付けて記憶される。このときの
時間と電圧との関係を第12図に示す。リード線178がな
い場合には検出素子236に光が入射せず、この場合の電
圧は検出限界値となる。先端部180にレーザ光が当てら
れる間、その垂直方向の位置に対応する電圧が制御装置
244に供給されるため、検出電圧の幅はリード線178の幅
を表すこととなる。前述のように、電圧の高さが先端部
180の垂直方向の位置を表し、また、先端部180からの反
射光が電子部品168の移動に伴って先端部180毎に時間を
隔てて検出素子236に入射し、電圧値が得られることに
より、先端部180の水平方向の位置を垂直方向の位置と
は区別して検出することができる。

電子部品168の移動方向に平行な２辺に取り付けられた
リード線178の検出が終了したならば、吸着具150が90度
回転させられるとともに、装着ヘッド14が前記レーザ発
射開始位置よりやや電子部品供給位置側の位置まで戻さ
れ、その後、再び電子部品装着位置に向かって移動させ
られる。それによって電子部品168の他方の２辺に付け
られたリード線178の先端部180の位置が検出されること
となる。この場合にも１回目の検出時と同様にレーザ発
射開始位置を０として時間が計測され、検出電圧と時間
とが対応付けて制御装置244のメモリに記憶される。

制御装置244は、４辺全部のリード線178の検出が終了し
たならば、先端部180および本体176の位置ずれがあるか
否かを判定する。本実施例においては、先端部180につ
いて垂直方向および水平方向の位置ずれが判定され、本
体176については水平面内において吸着具150の軸心に対
するＸ軸方向,Y軸方向の位置ずれおよび吸着具150の軸
心を中心とする回転方向の位置ずれが求められる。

まず、先端部180の垂直方向の位置ずれの判定について
説明する。まず、本体176の各辺毎に先端部180の位置を
表す電圧の平均値が求められる。多数の先端部180の位
置の平均が求められるのであり、その後、得られた平均
値と各先端部180の位置を表す電圧値とが比較され、あ
る先端部180の位置を表す電圧値が平均値に対応する位
置より一定距離以上上方の位置に対応する値である場合
には、その先端部180は装着に適さない程大きさ垂直方
向の位置ずれがあると判定される。上記一定距離を表す
電圧値が基準量なのであるが、基準量がこのように決め
られているのは、リード線178がプリント基板42のプリ
ント回路に半田付けされる際に電子部品168が一定の力
でプリント基板42に押し付けられ、リード線178が上方
に撓まされ、小量の位置ずれであれば消滅させられてプ
リント基板42に支障なく半田付けされるからである。そ
して、先端部180に垂直方向の許容されない位置ずれが
あると判定されれば、装着ヘッド14は第５図において電
子部品装着装置より左方の廃棄位置に移動させられて電
子部品168を廃棄する。

また、先端部180の水平方向の位置の検出は次のように
行われる。制御装置244に供給される検出電圧はレーザ
発射開始時からの経過時間と対応付けて記憶されてお
り、また、装着ヘッド14の移動速度ならびにレーザ照射
位置とレーザ発射開始位置との距離がわかっているた
め、装着ヘッド14の吸着具150の中心がレーザ発射開始
位置に達したときの各先端部180のレーザ照射位置を原
点とする位置（水平方向位置）を算出することができ
る。これを座標を用いて表せば、第13図に示されるよう
になる。なお、横軸をＹ軸としているのは、電子部品16
8が本体176の一方の２辺のリード線178の検出後、90度
回転させられ、装着時には１回目に検出された２辺のリ
ード線178がＹ軸方向に位置することとなるからであ
る。

説明を容易にするために１辺に取り付けられるリード線
178の数は３本であるとすれば、レーザ照射位置に最も
近い側の先端部180のレーザ照射位置からの距離L₁は、
その先端部180がレーザ照射位置に達するまでの時間t₁
（制御装置244のメモリに記憶されている。）に装着ヘ
ッド14の移動速度ｖを掛けることにより求められる。ま
た、中央の先端部180の距離L₂は移動時間t₂に移動速度
ｖを掛けることにより、最も離れた先端部180の距離L₃
は時間t₃に移動速度ｖを掛けることにより求められる。
なお、x_aはレーザ照射位置とレーザ発射開始位置との距
離に等しく、x_b,x_cはそえぞれ装着ヘッド14の移動経路
に対するリード線検出装置200,202の位置を表す。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
部品保持ヘッドとしての装着ヘッド14が、検出波発射装
置としてのレーザ発光体232と、受光レンズ234および検
出素子234を備えた受波装置とに対して、多数のリード
線178の並び方向に平行な方向において相対移動させら
れることにより、レーザ発光体232から発せられる検出
波としてのレーザ光がリード線178の先端部180に当たる
スポットが多数のリード線178を順次横切って移動させ
られるようになっており、装着ヘッド14を移動させるガ
イドレール106,ねじ軸110およびサーボモータ112等が移
動装置を構成している。また、制御装置244の、検出素
子236の電流が変換された第12図の電圧の急変時期の間
隔に基づいてリード線178の先端部180の平行方向の位置
を検出する部分が、平行方向の位置を直角方向の位置と
区別して検出する区別検出手段を構成している。

本体176の他方の２辺に取り付けられたリード線178の吸
着具150がレーザ発射開始位置にあるときのレーザ照射
位置からの距離も同様にして求めることができる。１回
目の検出と２回目の検出とを併せて座標に示せば、第14
図に示されるようになる。

このような先端部180の水平方向の位置の検出結果に基
づいて本体176の吸着具150に対するＸ軸方向およびＹ軸
方向のずれが検出される。まず、第14図に示すように、
本体176の各辺の先端部180の水平方向における平均位置
A,B,C,Dが本体176の各辺の中点に対応し、対辺のリード
線の平均位置同士を結ぶ直線l₁,l₂はそれぞれ本体176の
中心を通り、それらの交点が本体176の中心点であると
の推定に立って本体176の中心位置Ｏ′の座標（x₀,y₀）
が求められる。そして、この本体176の中心位置Ｏ′の
座標値と、吸着具150がレーザ発射開始位置に位置する
ときの座標Ｏ（x_a,y_a）とを比較すれば、本体176の吸着
具150に対するＸ軸方向,Y軸方向の位置ずれΔＸ′，Δ
Ｙ′を求めることができる。

さらに、上記２つの直線のＸ軸およびＹ軸に対する傾き
から本体176の回転方向の位置ずれである姿勢誤差Δθ
が求められる。

これら本体176の位置ずれは後に修正されるため、この
修正が行われた場合の各リード線178の先端部180の位置
が前記水平方向の位置の検出結果に基づいて求められ
る。そして、この求められた結果と、各先端部180の予
定位置（レーザ照射位置を原点とし、吸着具150がレー
ザ発射開始位置に位置するときに先端部180が位置する
ことを予定される位置）とが比較され、すべての先端部
180の位置の予定位置からの外れ量が一定範囲内であれ
ば、水平方向位置に基準量を超えるずれはないと判定さ
れてプリント基板42に装着されるが、１つでも上記一定
を超えるものがあれば、その電子部品163は廃棄され
る。

上記本体176の位置ずれの修正は、検出ヘッド16による
検出後、装着ヘッド14が電子部品装着位置に至るまでの
間に行われる。制御装置244内においては、中心位置ず
れΔＸ′，ΔＹ′と前記プリント基板42の位置ずれΔX,
ΔＹとに基づき、基準マークに基づいて設定された電子
部品168の装着位置データが修正され、装着ヘッド14お
よびテーブル28がそれぞれ修正された位置へ移動させら
れるのである。また、サーボモータ142が駆動され、バ
キュームパイプ118が回転させられて上記姿勢誤差Δθ
を解消するのに必要な角度だけ回転させられる。それに
よって、１番目の電子部品168は前記位置ずれか解消さ
れた適正な姿勢でプリント基板42の所定の位置に装着さ
れることとなる。

電子部品168はプリント基板42に塗布されたクリーム半
田によりプリント基板42に仮止めされ、搬送後、図示し
ない半田付装置でクリーム半田が加熱され、半田付けさ
れる。

電子部品168の装着後、装着ヘッド14は電子部品供給位
置に移動させられるのであるが、装着ヘッド14による電
子部品168の装着と並行して取出ヘッド12による電子部
品168の取出しが行われており、１個目の電子部品168の
装着後、装着ヘッド14は直ちに次の電子部品168の装着
を行うことができる。

また、本実施例においては、検出ヘッド16が電子部品16
8の搬送経路の途中に設けられ、装着ヘッド14の移動を
利用して先端部180が検出されるようになっているた
め、リード線178を検出するために電子部品168を移動さ
せる専用の移動装置を設ける必要がなく、安価に検出す
ることができる。

さらに、検出ヘッド16はリード線178の先端部180の検出
に基づいてその垂直方向，水平方向の位置ずれ、および
電子部品168の本体176の位置ずれを検出し得るようにさ
れており、電子部品168の装着に必要なすべての位置ず
れを１つの検出ヘッド16で検出することができ、この点
からも検出コストを低減させることができる。

しかし、リード線178の先端部180の垂直方向の位置ずれ
のみを検出ヘッド16により検出し、その他の位置ずれは
別の検出ヘッドにより検出してもよい。この場合、例え
ば、前記特願昭63−9186号に記載の読取ヘッドを用いれ
ばよい。

また、上記実施例においては電子部品168が装着ヘッド1
4により水平に保持されてプリント基板42に水平に装着
されるようになっていたが、垂直，斜め等、他の向きに
保持されて装着される場合もある。その場合には電子部
品168の保持方向に応じてレーザ光の照射方向を変え、
リード線176の先端部180が位置すべき一平面と交差する
方向とすればよい。

また、２回目の先端部180の検出は、１回目の検出終了
後、電子部品168を90度回転させ、電子部品供給位置側
に戻す際に行ってもよい。

また、上記実施例においては、電子部品168の搬送に伴
って先端部180の位置ずれが検出されるようになってい
たが、装着ヘッド14を停止させ、リード線検出装置200,
202を移動させて検出してもよい。

さらに、リード線検出装置を１個のみ設けて検出しても
よい。

また、上記実施例においては装着ヘッド14に保持された
電子部品168についてリード線178,本体176の位置ずれが
検出されるようになっていたが、リード線178の位置ず
れは取出ヘッド12に保持された電子部品168について検
出してもよい。

さらにまた、先端部180を検出する検出波はレーザ光に
限らず、可視光は勿論、超音波等を用いてもよい。超音
波を用いる場合には、例えば、超音波発振器から一定微
小時間間隔で超音波を繰り返し発射させ、その超音波が
超音波発振器自体へ反射して来る間はリード線178の先
端部180が超音波発振器に対向する位置にあるとして先
端部180の水平方向（一般的には平行方向）の位置を検
出し、また、各回の超音波の発射時から反射後の到達時
までの経過時間の長さに基づいて垂直方向（一般的には
直角方向）の位置を検出することができる。この場合に
は、超音波発振器が検出波発射装置と受波装置との両方
を兼ねることとなる。

さらに、先端部180の垂直方向の位置ずれが基準量を超
えるか否かを、先端部180毎に得られる電圧値とそれら
の平均値との比較に基づいて判定する代わりに、この電
圧値に基づいて全部のリード線178を、それらの先端部1
80がすべて一平面上に位置するまで撓ませるのに必要な
電子部品168のプリント基板42への押付力を算出し、そ
の押付力が適当な大きさ、例えば半田付け時に実際に電
子部品168に加えられる押圧力より小さければ垂直方向
の位置ずれが基準量を超えないと判定することもでき
る。この場合には電子部品168に実際に加えられる押付
力が位置ずれ判定の基準量であることとなる。

また、リード線178の先端部180の水平方向の位置ずれ
を、互に隣接する先端部180同士の間隔が一定範囲から
外れるか否かによって判定することも可能であり、この
場合には上記間隔の一定範囲が水平方向の位置ずれ判定
の基準量であることとなる。

さらに、電子部品168をプリント基板42に一定の力で押
し付け、リード線178を撓ませた状態で半田付けを行う
のではなく、装着ヘッド14を予め定められた高さ位置
（一般的にはプリント基板42の板面に直角な方向の位
置）まで下降させ、あるいはプリント基板42の測定され
た実際の高さ位置から予め定められた一定距離上方の位
置まで下降させた状態で半田付けを行うことも可能であ
り、この場合には、リード線178の先端部180の垂直方向
（一般的には直角方向）の位置ずれを、予め定められた
固定的な位置を基準として検出することが必要となる。

また、リード線178の先端部180の垂直方向，水平方向の
位置にずれがあった場合、矯正してプリント基板42に装
着するようにしてもよく、この場合には検出後に電子部
品168を矯正装置に搬送する。

さらにまた、装着ヘッドが位置固定に設けられ、プリン
ト基板，電子部品供給装置等が移動させらることにより
電子部品168の供給，装着が行われる実装装置にも本発
明を適用することができる。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本発明を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電子部品実装装置のリ
ード線検出装置を概略的に示す正面図である。第２図は
そのリード線検出装置がリード線を検出する状態を示す
斜視図である。第３図は上記リード線検出装置を移動機
構と共に示す側面図（一部断面）である。第４図は上記
リード線検出装置の検出素子を示す正面断面図である。
第５図は上記実装装置を示す平面図である。第６図はそ
の実装装置の正面図であり、第７図は側面図である。第
８図は上記実装装置の装着ヘッドを示す正面図であり、
第９図はその側面図（一部断面）である。第10図は上記
実装装置によりプリント基板に装着される電子部品を示
す平面図であり、第11図は正面図である。第12図は上記
リード線検出装置から出力される検出電圧と時間との関
係を示すグラフである。第13図は上記リード線検出装置
の検出に基づくリード線の先端部の水平方向位置の算出
を説明する図である。第14図は上記リード線検出装置の
検出に基づく上記電子部品の本体の吸着具に対する位置
ずれの算出を説明する図である。 10,11:電子部品供給装置 12:取出ヘッド、14:装着ヘッド 16:検出ヘッド 18:プリント基板搬送位置決め装置 42:プリント基板、150:吸着具 168:電子部品、176:本体 178:リード線、180:先端部 200,202:リード線検出装置 232:レーザ発光体、236:検出素子 244:制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々の先端部が一平面上に位置すべき多数
のリード線が本体から並んで突出しており、それらリー
ド線の先端部がプリント基板のプリント回路に半田付け
されるタイプの電子部品を保持ヘッドにより保持してプ
リント基板に装着する電子部品実装装置において、前記電子部品が前記保持ヘッドに保持された状態で前記
一平面と交差する方向に検出波を発し、前記多数のリー
ド線の各先端部の、それら各先端部の幅より小さいスポ
ットに当てる検出波発射装置と、前記検出波の前記各先端部からの反射波を受け、それら
先端部の前記一平面に直角な方向の位置に応じて変わる
電気信号を出力する受波装置と、それら検出波発射装置および受波装置と、前記部品保持
ヘッドとを、前記多数のリード線の並び方向に並行な方
向において相対移動させることにより、検出波発射装置
から発射された検出波が当たる前記スポットを、前記多
数のリード線を順次横切って移動させる移動装置と、その移動装置による移動中に前記受波装置から出される
電気信号に基づいて、前記多数のリード線の先端部の前
記一平面に直角な方向の位置が基準量以上ずれているか
否かの判定を行う判定装置とを設けたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】前記受波装置に、前記多数のリード線の各
先端部からの反射波に基づいて、各先端部の前記一平面
に平行な方向における位置を前記一平面に直角な方向の
位置とは区別して検出する区別検出手段を設け、かつ、
前記判定装置に、前記先端部の前記一平面に平行な方向
における位置が前記基準量とは別の基準量以上ずれてい
るか否かの判定を行う手段を設けたことを特徴とする請
求項１記載の電子部品実装装置。
【請求項３】前記受波装置に、前記多数のリード線の各
先端部からの反射波に基づいて各先端部の前記一平面に
平行な方向における位置を前記一平面に直角な方向の位
置とは区別して検出する区別検出手段を設け、かつ、当
該電子部品実装装置に、検出された各先端部の前記一平
面に平行な方向における位置に基づいて前記本体の前記
装着ヘッドに対する前記一平面に平行な方向における位
置のずれを求める手段を設けたことを特徴とする請求項
１記載の電子部品実装装置。
【請求項４】前記検出波発射装置と前記受波装置とが、
それら両装置の軸線が前記多数のリード線の先端部が位
置すべき一平面近傍において互いに交差する状態に、相
対的に傾斜して配置されており、受波装置が反射波の入
射位置の変化に応じて大きさが変化する電気信号を出力
する検出素子を備えており、前記判定装置がその検出素
子からの電気信号の大きさに基づいて前記多数のリード
線の先端部の前記一平面に直角な方向の位置が基準量以
上ずれているか否かの判定を行うものであり、かつ、前
記区別検出手段が、前記検出素子からの電気信号の急変
時期の間隔に基づいて前記多数のリード線の各先端部の
前記一平面に平行な方向における位置を検出するもので
ある請求項２または３に記載の電子部品実装装置。
【請求項５】前記検出波発射装置が、それの軸線が前記
多数のリード線の先端部が位置すべき一平面と直交する
向きに配置され、前記受波装置が、それの軸線が前記多
数のリード線の先端部が位置すべき一平面と斜めに交差
する向きに配置された請求項４に記載の電子部品実装装
置。