JPH09331195A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小形化、高速化および多品種への対応
が図れ、かつ部品の位置や姿勢を正確に計測でき高精度
な部品装着を行える部品装着装置を提供する。 【解決手段】 この電子部品装着装置は、ヘッド本体２
と、このヘッド本体２から突没自在に設けられ電子部品
２８の吸着を行う吸着ノズル７と、この吸着ノズル７を
一回突没させる毎にこの吸着ノズル７のロックおよびこ
のロックの解除を行うコマ１５および第１、第２のピン
１６、１７とからなるロックおよびロック解除機構と、
上記ヘッド本体２に固定され、電子部品２８を吸着保持
する吸着ノズル７のみを突没可能とする通孔２３ａを具
備する第１の反射板２３と、上記吸着ノズル７の先端部
に鍔状に設けられ、上記吸着ノズル７が所定の高さでロ
ックされたときに上記第１の反射板２３と同じ高さに保
持され上記通孔２３ａを閉塞する第２の反射板２４とか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばチップ部
品や半導体パッケ−ジ等の部品をプリント基板に装着す
る部品装着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】部品装着装置として、プリント基板上に
多種多数の電子部品を連続的かつ自動的に装着する電子
部品装着装置がある。一般に、このような電子部品装着
装置は、電子部品を供給する電子部品供給部と、この電
子部品が装着されるプリント基板を供給する基板供給部
と、上記電子部品供給部から電子部品を吸着保持しこの
電子部品を上記プリント基板供給部に移送して、供給さ
れたプリント基板上に装着する電子部品装着機構部とか
らなる。

【０００３】上記電子部品装着機構部として、装置の作
動効率を向上させるためにロ−タリ方式を採用したもの
がある。このようなロ−タリ式の電子部品装着機構部
は、所定角度づつ間欠的に回動するロ−タリインデック
ステ−ブルと、このロ−タリインデックステ−ブルの外
縁部に周方向に所定間隔で配設された複数個の装着ヘッ
ドとを具備する。この装着ヘッドは、上記ロ−タリイン
デックステ−ブルが作動することで移動し、吸着保持し
た電子部品を上記プリント基板へ移送するようになって
いる。

【０００４】また、このような電子部品装着装置は、部
品の装着精度を向上させるために、上記電子部品の移送
経路中に撮像手段を配置して、上記装着ヘッドに吸着保
持された電子部品の位置および姿勢を撮像認識する。

【０００５】そして、上記撮像手段からの撮像認識信号
に基づいてその電子部品の傾きを補正すると共に、装着
時には上記撮像手段により検出された電子部品の位置に
応じて上記プリント基板を移動させ上記電子部品を所定
の位置に装着するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、電子
部品装着装置には、さらなる高速化の要請および多品種
への対応の要請が大である。装置の高速化を図り、電子
部品装着のサイクルタイムを短縮するためには、上記ロ
−タリインデックステ−ブルを高速で作動させ、上記電
子部品を高速で移送する必要がある。ただし、この際、
吸着された電子部品にずれが発生することを防ぐため、
上記装着ヘッドの加速度を極力小さくする必要がある。

【０００７】この両条件を満たす有効な手段は、ロ−タ
リヘッドの回転半径を小さくすることであるが、このた
めには装着ヘッドの小形化が不可欠となる。一方、多品
種への対応を行うためには、上記装着ヘッドには複数種
類の吸着ノズルを設ける必要がある。しかし、このよう
な吸着ノズルの場合、複数本の吸着ノズルのうち使用す
る吸着ノズルのみを選択的に使用する機構が必要となる
ため、装着ヘッドの小形化には限界があるということが
ある。

【０００８】さらに、装着ヘッドの小形化と吸着ノズル
数の増加を同時に図るためには、必然的に各吸着ノズル
間の隙間が狭くする必要がある。しかし、このような装
着ヘッドを用いる場合には、上述したように撮像手段を
用いて上記装着ヘッドに吸着保持された電子部品を撮像
認識する際、使用していない吸着ノズルの先端部が影と
なって撮像認識され、上記電子部品の正確な計測を行え
ないということがある。

【０００９】この発明は、このような事情に鑑みて成さ
れたもので、装置の小形化、高速化および多品種への対
応が図れ、かつ電子部品の位置や姿勢を正確に計測でき
る電子部品装着装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の手段は、装着
ヘッドを具備し、この装着ヘッドを駆動することで、部
品の吸着、移送および装着を行う部品装着装置におい
て、上記装着ヘッドは、ヘッド本体と、このヘッド本体
内に、このヘッド本体から突没自在かつ没方向に付勢さ
れて設けられ、突方向に駆動されることで上記部品の吸
着および装着を行う吸着ノズルと、この吸着ノズルが突
方向に駆動されたときにこの吸着ノズルを所定の突出量
でロックし、再度この吸着ノズルが突駆動されたときに
このロックを解除するロックおよびロック解除機構とを
具備し、上記装着ヘッドは、上記ヘッド本体に固定さ
れ、上記ヘッド本体の上記吸着ノズルの突出する面を覆
い、部品を吸着保持する吸着ノズルのみをこのヘッド本
体から露出させ、部品を吸着保持する吸着ノズルのみを
突没可能とする通孔を具備する第１の反射板と、上記吸
着ノズルの先端部に鍔状に設けられ、上記吸着ノズルが
所定の突出量でロックされたときに上記第１の反射板に
設けられた上記通孔を閉塞する第２の反射板とからなる
ことを特徴とするものである。

【００１１】このような構成によれば、上記吸着ノズル
を一回突方向に駆動することで部品の吸着保持を行い、
この吸着ノズルが所定の高さでロックされた状態でこの
電子部品の撮像認識を行い、再度上記吸着ノズルを突方
向に駆動することで上記部品の装着を行った後、上記吸
着ノズルのロックを解除し、この吸着ノズルをヘッド本
体内に収納することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、
この発明の要部である部品装着ヘッド１（以下装着ヘッ
ドという）を示すものである。

【００１３】この装着ヘッド１は、ヘッド本体２を有す
る。このヘッド本体２は、例えば図示しないロ−タリイ
ンデックステ−ブルに取り付けられている。このヘッド
本体２の先端部には、このヘッド本体２を上下方向に貫
通する断面円形の第１の貫通孔２ａが設けられている。
そして、この第１の貫通孔２ａ内には、図に４で示す円
柱形のノズルホルダが第１、第２の軸受５ａ、５ｂを介
して軸線（ｅ）まわりに回転自在に設けられている。

【００１４】このノズルホルダ４には、このノズルホル
ダ４を上下方向に貫通する断面円形の複数個の第２の貫
通孔４ａ…が周方向に所定の間隔で設けられている。そ
して、各第２の貫通孔５…の下端側には、図に６で示す
管状のスリ−ブが嵌入され、このスリ−ブ６内には、吸
着ノズル７が上下方向スライド自在に挿入されている。

【００１５】この吸着ノズル７は、ノズル本体８と、こ
のノズル本体８の下端部内に上下自在に挿入されたノズ
ル部９とからなる。このノズル部９は、図に１０で示す
第１のスプリングと１１で示すストッパとによって上方
向に弾性的に保持されている。

【００１６】また、上記ノズル本体８内には、上記ノズ
ル部９と連通する吸引孔８ａが設けられ、この吸引孔８
ａは、このノズル本体８の外壁面に開口している。そし
て、上記スリ−ブ６、ノズルホルダ４およびヘッド本体
２には、この吸引孔８ａに連通すると共に、図示しない
真空装置に接続された真空孔１２ａ〜１２ｃが設けられ
ている。

【００１７】一方、上記ノズル本体８の上端部には、図
に１４で示すスリットが設けられ、このスリット１４内
には、このノズル本体８と一体的に上下するコマ１５が
設けられている。このコマ１５は、長手方向両端部をＶ
字状に形成されていて、かつ水平軸線まわりに回転自在
に支持されている。

【００１８】さらに、上記スリット１４内には、上記ノ
ズルホルダ４側に固定され、それぞれ上下方向に異なる
高さで配置された第１、第２のピン１６、１７が上下不
能に突設されている。

【００１９】これら、コマ１５、および第１、第２のピ
ン１６、１７は、後述するように、上記吸着ノズル７を
一回上下させる毎に、上記吸着ノズル７を所定の高さで
ロックすると共に、そのロックを解除する動作を繰り返
すロックおよびロック解除機構を構成する。

【００２０】さらに、上記ノズル本体８の上端部には、
上記ヘッド本体２の貫通孔５の上端部に嵌入されたカッ
プ状の閉塞部材１８が外挿されている。一方、上記ノズ
ル本体８の上端には鍔部８ｂが設けられ、この鍔部８ｂ
と上記閉塞部材１８の下壁面との間には、第２のスプリ
ング１９が弾性的に挿入され、このノズル本体８（吸着
ノズル７）を上方向に付勢している。

【００２１】また、上記ノズル本体８の高さ方向中途部
には、このノズル本体８の外表面から外側に突出するス
トッパ２０が設けられ、このストッパ２０は上記閉塞部
材１８の下端面に当接することでこのノズル本体８の上
昇を規制している。

【００２２】さらに、上記ノズルホルダ４の上記ノズル
本体２の上端面から上方に突出した部分には図に２１で
示す外歯歯車が外挿されている。この外歯歯車２１は押
しボルト２２によって、このノズルホルダ４に固定され
ている。

【００２３】また、上記ヘッド本体２の下面には、下面
側を反射面とする第１の反射板が固定されている。この
第１の反射板２３は、上記ノズルホルダ４に設けられた
第２の貫通孔５…のうち一つのみに連通可能な通孔２３
ａを有し、他の第２の貫通孔５を覆い隠すようになって
いる。

【００２４】したがって、上記ノズルホルダ４が軸線
（ｅ）回りに回動駆動されることで上記通孔２３ａに対
応する位置に停止した吸着ノズル７のみがこのヘッド本
体２（第１の反射板２３）から下方に突没可能となる。

【００２５】一方、上記各吸着ノズル７のノズル部９の
先端部には、この第１の反射板２３の通孔２３ａの内径
と略同じ外径で形成された円形の第２の反射板２４が鍔
状取着されている。

【００２６】次に、この装着ヘッド１を用いた上記電子
部品の装着動作について説明する。この装着ヘッド１
は、上記図示しないロ−タリインデックステ−ブルが作
動することで駆動され、上記電子部品の吸着、移送およ
び装着の各動作を行うようになっている。

【００２７】この装着ヘッド１は、まず、図示しないノ
ズル選択ステ−ジに停止される。このノズル選択ステ−
ジには、上記歯車２１を介して上記ノズルホルダ４を軸
線（ｅ）回りに回動駆動する図示しない第１の回動駆動
手段が設けられている。

【００２８】上記ノズルホルダ４に保持された各吸着ノ
ズル７…は、それぞれ異なるノズル径を有するもので、
装着する電子部品の大きさに応じて適当な径を有するも
のが選択される。

【００２９】そして、上記選択された吸着ノズル７は、
上記第１の回動駆動手段によって上記ノズルホルダ４が
軸線（ｅ）回りに回動駆動されることで、上記第１の反
射板２３の通孔２３ａに対応する位置に位置決めされ
る。このことで、上記選択された吸着ノズル７は上記通
孔２３ａを通って、この装着ヘッド１（第１の反射板２
３）の下面側に突没可能となる。

【００３０】次に、この装着ヘッド１は、上記ロ−タリ
インデックステ−ブルが作動することで、部品供給ステ
−ジに位置決めされる。図２（ａ）に示すように、この
部品供給ステ−ジには、電子部品供給手段としてのテ−
プフィ−ダ装置２６が設けられている。このテ−プフィ
−ダ装置２６は、図に２７で示すテ−プ内に所定間隔で
収納された電子部品２８を、このテ−プ２７を間欠的に
送り駆動することで、上記選択された吸着ノズル７に対
向する位置に順次供給する。

【００３１】また、この部品供給ステ−ジには、上記選
択された吸着ノズル７を下方に押圧する押圧棒３０を具
備する押圧機構３１が設けられている。この押圧機構３
１は、上記選択された吸着ノズル７と上記供給された電
子部品２８とが対向したならば作動し、上記押圧棒３０
を上記吸着ノズル７のノズル本体８の上端面に当接さ
せ、この吸着ノズル７を下降駆動する。

【００３２】上記吸着ノズル７は、ノズル部９の先端が
上記電子部品２８の上面に弾性的に当接するまで下降駆
動され、上記電子部品２８を吸着保持する。この高さに
まで上記吸着ノズル７を下降させると上記コマ１５の下
端Ｖ字部が上記第２のピン１７に引っ掛かり、このコマ
１５は反時計まわり若干量回動する。

【００３３】上記吸着ノズル７で電子部品２８を吸着保
持したならば、上記押圧棒３０は上昇駆動され、これに
伴い上記吸着ノズル７は第２のスプリング１９の復元力
により上昇する。図２（ｂ）に示すように、この吸着ノ
ズル７に設けられた第２の反射板２４が上記ヘッド本体
２に固定された第１の反射板２３と一致する高さまで上
昇すると、上記コマ１５の上端Ｖ字部が上記第１のピン
１６と係止し、この吸着ノズル７はその高さ（所定の突
出量）で保持される。

【００３４】次に、この吸着ノズル７は、この状態で電
子部品位置姿勢検出ステ−ジに移送される。このステ−
ジには、図２（ｂ）に示すように、上記装着ヘッド１の
下方からこの装着ヘッド１に吸着保持された電子部品２
８の下面を照明する照明装置３３と、この照明された電
子部品２３の像を撮像する撮像カメラ３４とを具備す
る。

【００３５】このとき、上記選択され上記電子部品２３
を吸着保持する吸着ノズル７のノズル部９の下端部以外
は、上記第１、第２の反射板２３、２４によって覆い隠
されているので、上記撮像カメラ３４は上記電子部品２
８のみを撮像認識することができる。

【００３６】この撮像カメラ３４からの撮像信号は、図
示しないモニタ−および制御装置に送られ、この電子部
品２８の中心と吸着ノズル７による吸着位置とのずれ
（吸着位置のずれ）および上記電子部品２８の水平面内
での傾き（吸着姿勢のずれ）が認識される。

【００３７】このようにして、電子部品２８の吸着位置
のずれおよび吸着姿勢のずれが認識されたならば、この
装着ヘッド１は、上記ロ−タリインデックステ−ブルが
作動することで、図示しない部品姿勢補正ステ−ジに移
動する。

【００３８】この部品姿勢補正ステ−ジには、図示しな
いが、上記電子部品２８の吸着姿勢のずれ量に応じて、
上記電子部品２８を吸着保持した吸着ノズル７を回転駆
動する第２の回転駆動手段が設けられている。

【００３９】この第２の回転駆動手段は、図示しない回
転駆動用治具を具備し、この治具を上記吸着ノズル７の
ノズル本体８の上端に係止させることで、上記吸着ノズ
ル７を所定角度回動させ、上記電子部品２８の姿勢を補
正するようになっている。

【００４０】電子部品２８の吸着姿勢のずれを補正した
ならば、上記装着ヘッド１は、上記ロ−タリインデック
ステ−ブルが作動することで、図示しない電子部品装着
ステ−ジに移動する。

【００４１】このステ−ジには、図示しないプリント基
板保持テ−ブルが設けられている。このプリント基板保
持テ−ブルは、図示しないプリント基板を保持し、この
プリント基板を上記装着ヘッド１に吸着保持された電子
部品２８の下面に対向させる。

【００４２】一方、このステ−ジには、図示しないが、
上記部品吸着ステ−ジに設けられていた押圧機構３１と
略同じ構成を有する押圧機構が設けられている。この押
圧機構は、上記吸着ノズル７の上端面を下方向に押圧す
ることで、この吸着ノズル７を下降駆動する。このこと
で、上記吸着ノズルは上記電子部品を上記プリント基板
上に装着する。

【００４３】このように上記吸着ノズル７が下降駆動さ
れると、上記第１のピン１６と係止することで若干時計
回りに回動していたコマ１５は、再び上記第２のピン１
７に当接する。このことで、上記コマ１５は、さらに反
時計回りに回転し、初期の状態（図１に示す状態）に復
帰する。

【００４４】ついで、上記押圧機構による押圧を解除す
ると、上記吸着ノズル７は、上記第２のスプリング１９
の復元力により上昇するが、このとき、上記コマ１５は
初期の状態に復帰しているので、上記第１のピン１６と
係止せずに上記フランジ部２０が上記閉塞部材１８の下
面に当接するまで上昇する。

【００４５】このことで、上記電子部品２８の装着を終
えた吸着ノズル７は、図１に示すように上記ノズルホル
ダ４内に完全に収納される。このことにより、一連の電
子部品２８の装着動作が終了する。

【００４６】この電子部品装着装置は、このような動作
を行う装着ヘッド１をロ−タリインデックステ−ブルの
周方向に沿って所定間隔で複数個設け、このロ−タリイ
ンデックステ−ブルを間欠的に作動させることで、上述
した電子部品２８の装着動作を連続的に行うようになっ
ている。

【００４７】このような構成によれば、以下に説明する
効果がある。第１に、上記吸着ノズル７の上下機構とし
て、上記吸着ノズル７を一回上下させる毎にロックおよ
びロック解除が切り替わるロックおよびロック解除機構
を設けた。

【００４８】このことで、上記吸着ノズル７の下降状態
を解除する機構を別に設ける必要がなくなるので、上記
吸着ノズル７の上下を行う機構が簡略化される。その結
果上記装着ヘッド１のさらなる小型化を図ることができ
ると共に、隣り合う他の吸着ノズル７…との間隔を狭く
することができるので一つの装着ヘッド１により多くの
吸着ノズル７…を設けることができる。

【００４９】これらのことで、装着ヘッド１の軽量小形
化が図れロ−タリインデックステ−ブルの回転半径を小
さくできるので電子部品装着の高速化を図れ、かつ多品
種への対応の要請にも応えることができる。

【００５０】第２に、上述したように、上記装着ヘッド
１を小形化し、吸着ノズル７の本数を増加させる結果と
して、上記吸着ノズル７…間の間隔が狭くなることにな
る。

【００５１】しかしこの発明によれば、電子部品２８を
吸着保持した吸着ノズル７の先端部以外は、上記第１、
第２の反射板２３、２４によって覆い隠されているの
で、電子部品位置姿勢認識用の撮像カメラ３４は上記電
子部品２８のみを撮像認識するとができる。

【００５２】このことで、電子部品２８の位置および姿
勢の認識が正確に行えるので、電子部品２８の装着精度
が向上する効果がある。なお、この発明は上記一実施の
形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しな
いはにで種々変形可能である。

【００５３】例えば、上記一実施の形態では、上記装着
ヘッド１は、図示しないロ−タリインデックステ−ブル
に取り付けたが、これに限定されるものではなく、例え
ばリニアインデックステ−ブルに取り付けるようにして
も良い。

【００５４】また、上記第２の反射板２４を設けなくと
も、吸着保持した電子部品２８の外形が上記第１の反射
板２３に設けられた通孔２３ａよりも大きい場合には、
上記一実施の形態と略同等の効果を得ることができる場
合もある。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の構成は、
装着ヘッドを具備し、この装着ヘッドを駆動すること
で、部品の吸着、移送および装着を行う部品装着装置に
おいて、上記装着ヘッドは、ヘッド本体と、このヘッド
本体内に、このヘッド本体から突没自在かつ没方向に付
勢されて設けられ、突方向に駆動されることで上記部品
の吸着および装着を行う吸着ノズルと、この吸着ノズル
が突方向に駆動されたときにこの吸着ノズルを所定の突
出量でロックし、再度この吸着ノズルが突駆動されたと
きにこのロックを解除するロックおよびロック解除機構
とを具備し、上記装着ヘッドは、上記ヘッド本体に固定
され、上記ヘッド本体の上記吸着ノズルの突出する面を
覆い、部品を吸着保持する吸着ノズルのみをこのヘッド
本体から露出させ、上記部品を吸着保持する吸着ノズル
のみを突没可能とする通孔を具備する第１の反射板と、
上記吸着ノズルの先端部に鍔状に設けられ、上記吸着ノ
ズルが所定の突出量でロックされたときに上記第１の反
射板に設けられた上記通孔を閉塞する第２の反射板とか
らなることを特徴とするものである。

【００５６】このような構成によれば、装置の小形化、
高速化および多品種への対応が図れ、かつ部品の位置や
姿勢を正確に計測でき高精度な部品装着を行うことがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明の一実施の形態を示す縦断
面図、（ｂ）は同じく下面図。

【図２】（ａ）は、同じく、部品吸着ステ−ジにおける
動作を示す要部の縦断面図、（ｂ）は、部品位置姿勢認
識ステ−ジにおける動作を示す要部の縦断面図。

【符号の説明】

１…装着ヘッド、 ７…吸着ノズル、 １５…コマ（ロックおよびロック解除機構）、 １６…第１のピン（ロックおよびロック解除機構）、 １７…第２のピン（ロックおよびロック解除機構）、 ２３…第１の反射板、 ２３ａ…通孔、 ２４…第２の反射板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着ヘッドを具備し、この装着ヘッドを
   駆動することで、部品の吸着、移送および装着を行う部
   品装着装置において、 上記装着ヘッドは、 ヘッド本体と、 このヘッド本体内に、このヘッド本体から突没自在かつ
   没方向に付勢されて設けられ、突方向に駆動されること
   で上記部品の吸着および装着を行う吸着ノズルと、 この吸着ノズルが突方向に駆動されたときにこの吸着ノ
   ズルを所定の突出量でロックし、再度この吸着ノズルが
   突駆動されたときにこのロックを解除するロックおよび
   ロック解除機構とを具備し、 上記装着ヘッドは、上記ヘッド本体に固定され、上記ヘ
   ッド本体の上記吸着ノズルの突出する面を覆い、部品を
   吸着保持する吸着ノズルのみをこのヘッド本体から露出
   させ、上記部品を吸着保持する吸着ノズルのみを突没可
   能とする通孔を具備する第１の反射板と、 上記吸着ノズルの先端部に鍔状に設けられ、上記吸着ノ
   ズルが所定の突出量でロックされたときに上記第１の反
   射板に設けられた上記通孔を閉塞する第２の反射板と、
   を有することを特徴とする部品装着装置。