JP2006324395A

JP2006324395A - 表面実装機

Info

Publication number: JP2006324395A
Application number: JP2005145257A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Yamagata; 博敏山形; Akira Kishida; 晃岸田; Kazunari Ozawa; 一成小澤; Mitsuharu Masui; 三晴増井; Hirokatsu Muramatsu; 啓且村松
Original assignee: i Pulse Co Ltd
Current assignee: i Pulse Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】テープフィーダ等により供給される複数の部品をより確実に同時吸着し得るようにする。
【解決手段】表面実装機は、移動可能なヘッドユニット５Ａに搭載された複数の実装用ヘッド１６により第１部品供給部４Ａから部品を取出して基板Ｐに実装する。ヘッドユニット５Ａには、Ｘ軸方向に並ぶ一対のヘッド１６を一組としてこれがＹ軸方向に二組並設されている。各ヘッド１６はＹ軸方向に変位可能とされ、Ｘ軸方向に並ぶヘッド１６同士は配列ピッチが可変とされている。そして、部品吸着時には、コントローラにより、吸着位置認識ユニット４４により撮像されたテープフィーダ４０の部品取出し位置の画像に基づいてＸ軸方向に並ぶ一対のヘッド１６の配列ピッチおよびＹ軸方向の配置が補正された上で、両ヘッド１６により部品の吸着が同時に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を取出して被実装用の基板上に実装する表面実装機に関するものである。

従来から、実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部に並設されたテープフィーダからＩＣ等の電子部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

また、近年では、実装効率を高めるべく複数の実装用ヘッドをテープフィーダの配列方向と平行に一列に並べた状態でヘッドユニットに搭載し、複数のテープフィーダから部品を同時吸着し得るようにしたものが主流となっている。
特開２００１−１６０００号公報

テープフィーダは、部品を収納したテープをフィーダ配列方向と直交（交差）する方向に繰出しながら所定の取出し位置に部品を配置するものであるが、この際、テープの繰出し誤差や、テープポケット内の位置ずれ等により部品取出し位置に対して部品が位置ずれを起こす場合がある。そのため、ヘッドユニットに搭載したカメラで部品取出し位置の部品を画像認識し、実装用ヘッドによる吸着位置補正を行うことなどが試みられている。

しかしながら、複数の実装用ヘッドを搭載したヘッドユニットでは、一つの実装用ヘッドに対して吸着位置補正を行うと、他の実装用ヘッドによる部品吸着が困難となる場合がある。そのため、このような場合には、本来同時吸着可能な複数の部品の吸着を複数回に分けて行わざるを得なくなり、複数の実装用ヘッドを設けたことによるメリットを享受できなくなり、タクトタイムを短縮する上でのマイナス要素の一つとなっている。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、複数の実装用ヘッドをヘッドユニットに備えた表面実装機において、テープフィーダ等により供給される複数の部品をより確実に、かつ適切に同時吸着し得るようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の部品取出し位置が並ぶ部品供給部と、前記部品取出し位置の配列方向と平行に並ぶ複数の実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットと、前記部品取出し位置を撮像可能な撮像手段とを備え、撮像手段による部品取出し位置の撮像結果から求まる部品位置に関する情報に応じて前記実装用ヘッドを部品取出し位置に対して配置することにより当該実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出す表面実装機において、実装用ヘッドの配列方向を第１軸方向としたときに、前記複数の実装用ヘッドのうち少なくとも一つの実装用ヘッドが、前記ヘッドユニットに対して第１軸方向と交差する第２軸方向に移動可能に設けられ、さらに、第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドを含む複数の実装用ヘッドにより同時に前記部品供給部から部品を取出す際に、第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて第２軸方向に移動させることにより同方向における実装用ヘッド相互の配置を補正するヘッド制御手段が設けられているものである（請求項１）。

この表面実装機によると、例えば一つが第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドからなる一対の実装用ヘッドにより部品供給部から同時に部品を取出す場合であって、部品取出し位置の部品が互いに第２軸方向に位置ずれを起こしているような場合には、両実装用ヘッドの第２軸方向の配置がその位置ずれに対応した配置となるように一方側の実装用ヘッド（第２軸方向に移動可能な実装用ヘッド）が第２軸方向に位置補正される。これによって第２軸方向に相互にずれた一対の部品が両実装用ヘッドにより確実に取出される。

この表面実装機においては、ヘッドユニットに搭載される前記複数の実装用ヘッドのうち少なくとも一つの実装用ヘッドが、前記ヘッドユニットに対して前記第１軸方向に移動可能に設けられ、前記ヘッド制御手段が、同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドの一つとして第１軸方向に移動可能な実装用ヘッドが含まれているときには、さらに第１軸方向に移動可能な実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて第１軸方向に移動させることにより同方向における実装用ヘッド相互の配置を補正するように構成されているのが好ましい（請求項２）。

この構成によると、部品取出し位置の部品が互いに第１軸方向に位置ずれを起こしているような場合には、実装用ヘッド相互の第１軸方向の配置がその位置ずれに対応した配置となるように一乃至複数の実装用ヘッド（第１軸方向に移動可能な実装用ヘッド）が第１軸方向に位置補正される。これによって第２軸方向のみならず、第１軸方向に相互にずれを起こした複数の部品がそれぞれ実装用ヘッドにより確実に取出されることとなる。

より具体的な構成として、請求項１又は２に記載の表面実装機は、部品を所定間隔おきに保持したテープを巻回したリールと部品取出部とを具備し、前記リールから前記部品取出部にテープを引出しながら部品を供給するように構成された複数のテープフィーダを有し、これら複数のテープフィーダが前記部品供給部に並設されることにより、前記複数の部品取出し位置として各テープフィーダの部品取出部が第１軸方向に並んだ状態で設けられ、さらに、前記ヘッドユニットに対して第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドが、前記テープフィーダにおけるテープの引出し方向と平行な方向を第２軸方向として移動可能に設けられている（請求項３）。

この構成によると、例えば第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドを含む一対の実装用ヘッドによりテープフィーダから同時に部品を取出す場合、例えば各テープフィーダの間でテープの繰り出しに誤差が生じたとしても、この誤差に応じて第２軸方向における実装用ヘッド相互の位置関係が補正されることにより、両テープフィーダからの部品の同時取出しが適切に行われる。

また、上記の各表面実装機において、同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して前記第１軸および第２軸により形成される平面に対して垂直な第３軸と平行な軸回りにそれぞれ回転可能に設けられ、前記ヘッド制御手段が、さらに、同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて回転させることにより実装用ヘッド相互の回転方向の位置を補正するように構成されているのが好ましい（請求項４）。

この構成によると、複数の実装用ヘッドにより同時に部品を取出す場合に、各部品の向き等に応じて実装用ヘッド相互の回動方向の位置を補正することにより、各実装用ヘッドによりより正しい姿勢で部品を取出すことが可能となる。

なお、上記のような表面実装機において、撮像手段は、前記ヘッドユニットとは別体に設けられ、かつ部品取出し位置の配列方向に移動可能に設けられているのが好ましい（請求項５）。

この構成によると、例えば部品の実装動作と並行して撮像手段により部品取出し位置の撮像を行うことが可能となり、一連の実装動作のなかで前記部品位置に関する情報を効率的に取得することが可能となる。

本発明に係る表面実装機によると、複数の実装用ヘッドを用いて部品の取出しを同時に行う場合には、部品供給部における対象部品相互の具体的な位置関係に応じて実装用ヘッド相互の位置関係が補正される。そのため、複数部品の同時取出しをより確実に、かつ適切に行うことができるようになる。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機を示しており、図１は斜視図で、図２は平面図でそれぞれ表面実装機を概略的に示している（なお、両図は共通の表面実装機を示しているが、何れも概略図のため多少の相違がある）。

これらの図に示すように、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、基板搬送用の一対のコンベア２が配置され、基板Ｐがこれらコンベア２により搬送されて所定の実装作業位置（図示の位置）で停止されるようになっている。実装作業位置には、図示を省略するが基板Ｐの位置決め機構が設けられており、基板Ｐがコンベア２に沿って搬入されると、この位置決め機構が作動して基板Ｐを実装作業位置に位置決め固定するようになっている。なお、以下の説明においては、コンベア２と平行な方向をＸ軸方向（本発明に係る第１軸方向に相当）とし、このＸ軸と水平面上で直交する方向をＹ軸方向（本発明に係る第２軸方向に相当）として説明を進めることにする。

両コンベア２の外側には、後述する第１ヘッドユニット５Ａに対する第１部品供給部４Ａと、第２ヘッドユニット５Ｂに対する第２部品供給部４Ｂとが配置されている。

これらの部品供給部４Ａ，４Ｂには、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を供給可能な多数列のテープフィーダ４０がコンベア２に沿ってＸ軸方向に一列に並設されている。各テープフィーダ４０は、ＩＣ等のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープを巻回したリールを具備し、このリールからＹ軸方向にテープを引出しつつフィーダ先端の部品取出し位置へと案内し、この部品取出し位置においてヘッドユニット５Ａ，５Ｂにより部品をピックアップさせるとともに、このピックアップに伴い間欠的にテープを繰出すようになっている。

基台１の上方には、部品装着用の一対のヘッドユニット５Ａ，５Ｂ（第１ヘッドユニット５Ａ、第２ヘッドユニット５Ｂという）が装備されている。これらのヘッドユニット５Ａ，５Ｂは、それぞれ部品供給部４Ａ，４Ｂと実装作業位置の基板Ｐとにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に個別に移動することができるようになっている。

具体的に説明すると、実装作業位置を挟んでＸ軸方向の両側には、両コンベア２を跨ぐようにＹ軸方向に延びる一対のブリッジ部１Ａ，１Ｂが基台１上に設けられている。

これらのブリッジ部１Ａ，１Ｂ上には、Ｙ軸方向の固定レール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とがそれぞれ配置されており、一方側のブリッジ部１Ａの固定レール７上に第１支持部材１２Ａが配置され、この第１支持部材１２Ａに設けられたナット部分（図示省略）にボールねじ軸８が螺合挿入される一方、他方側のブリッジ部１Ｂの固定レール７上に第２支持部材１２Ｂが配置され、この第２支持部材１２Ｂに設けられたナット部分（図示省略）にボールねじ軸８が螺合挿入されている。

また、これら支持部材１２Ａ，１２Ｂに、Ｘ軸方向のガイド部材（図示省略）と、Ｘ軸サーボモータ１０により駆動されるボールねじ軸１１とが配設され、同図に示すように、第１支持部材１２Ａに対して第１ヘッドユニット５Ａが片持ち支持された状態で同支持部材１２Ａのガイド部材に移動可能に装着され、この第１ヘッドユニット５Ａに設けられたナット部分（図示省略）にボールねじ軸１１が螺合挿入される一方、第２支持部材１２Ｂに対して第２ヘッドユニット５Ｂが片持ち支持された状態で同支持部材１２Ｂのガイド部材に移動可能に装着され、この第２ヘッドユニット５Ｂに設けられたナット部分（図示省略）にボールねじ軸１１が螺合挿入されている。

そして、各Ｙ軸サーボモータ９の作動によって支持部材１２Ａ，１２ＢがＹ軸方向に移動するとともに、各Ｘ軸サーボモータ１０の作動によりヘッドユニット５Ａ，５Ｂがそれぞれ支持部材１２Ａ，１２Ｂに対してＸ軸方向に移動し、このとき、各サーボモータが個別に駆動制御されることにより、各ヘッドユニット５Ａ，５ＢがＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ個別に移動するようになっている。

各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂには、部品吸着用の複数の実装用ヘッド１６が搭載されている。当実施形態では、図３に示すように、Ｘ軸方向に並ぶ一対の実装用ヘッド１６を一グループとしてこれがＹ軸方向に二組（第１グループＴ１、第２グループＴ２とする）並設されており、これにより各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂにそれぞれ４本の実装用ヘッド１６がマトリックス状に搭載されている。

４本の実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット５Ａ，５Ｂのフレーム２０に対して、Ｚ軸方向（Ｘ軸およびＹ軸で形成される平面に対して垂直な方向。上下方向）の移動およびＺ軸回りの回転（以下、Ｒ軸方向の移動という）が可能とされるとともに、同図中に破線矢印で示すように、フレーム２０に対してＹ軸方向への移動が可能とされている。また、各グループＴ１，Ｔ２の実装用ヘッド１６のうち、一方側のものはフレーム２０に対してＸ軸方向に移動可能に設けられ、これにより各グループＴ１，Ｔ２の実装用ヘッド１６の配列ピッチ（Ｘ軸方向の間隔）が可変とされている。なお、図３は、第１ヘッドユニット５Ａを示しているが第２ヘッドユニット５Ｂも同様の構成となっている。また、各実装用ヘッド１６の駆動機構については後に詳述する。

各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）にノズル１７（図４に示す）が装着されており、図外の負圧供給手段からノズル先端に負圧が供給されることにより部品を吸着保持するようになっている。このノズル１７は実装用ヘッド１６の先端に対して着脱可能に装着されており、部品の大きさや形状に応じて交換されるようになっている。

各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂにはそれぞれ、基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂが搭載されている。これらの基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂは、固体撮像素子を内蔵したカメラおよび照明装置を一体に備え、撮像方向を下向きにした状態でヘッドユニット５Ａ，５Ｂのフレーム２０に固定されている。そして、このヘッドユニット５Ａ，５Ｂと一体に移動し、その移動に伴い実装作業位置に位置決めされた基板Ｐのフィデューシャルマークを撮像するようになっている。

また、基台１上には、この基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂと略同様の構成を有する部品認識ユニット４１および吸着位置認識ユニット４４が設けられ、これらの認識ユニット４１，４４が実装作業位置と各部品供給部４Ａ，４Ｂとの間にそれぞれ配設されている。

部品認識ユニット４１は、部品吸着後、実装前に各実装用ヘッド１６に吸着保持された部品を撮像するもので、撮像方向を上向きにした状態で設けられている。各部品認識ユニット４１は、基台１上に敷設されたＸ軸方向の固定レール（図示省略）に移動可能に装着されるとともに、サーボモータ４３により駆動されるボールねじ軸４２に螺合装着されており、前記サーボモータ４３の作動によりＸ軸方向に移動するようになっている。

なお、当実施形態では、第１ヘッドユニット５Ａにより第１部品供給部４Ａから部品を取出す一方、第２ヘッドユニット５Ｂにより第２部品供給部４Ｂから部品を取出すようになっており、従って、第１ヘッドユニット５Ａの吸着部品については、第１部品供給部４Ａの側近の部品認識ユニット４１によりその部品を撮像し、第２ヘッドユニット５Ｂの吸着部品については、第２部品供給部４Ｂの側近の部品認識ユニット４１によりその部品を撮像するようになっている。

吸着位置認識ユニット４４（本発明に係る撮像手段に相当する）は、実装用ヘッド１６による部品吸着に先立ち、テープフィーダ４０の部品取出し部分（位置）を撮像するもので、部品供給部４Ａ，４Ｂよりも僅かに上方に位置するように配置され、撮像方向を下向きにした状態で設けられている。各吸着位置認識ユニット４４は、前記部品認識ユニット４１と同様に、基台１上に敷設されたＸ軸方向の固定レール（図示省略）に移動可能に装着されるとともに、サーボモータ４６により駆動されるボールねじ軸４５に螺合装着されており、前記サーボモータ４６の作動によりＸ軸方向に移動するようになっている。

次に、ヘッドユニット５Ａ，５Ｂの各実装用ヘッド１６の駆動機構について説明する。

ヘッドユニット５（５Ａ，５Ｂ）に搭載される４本の実装用ヘッド１６は、図３に示すように、ヘッドユニット５のフレーム２０に設けられた矩形の開口部分２０ａに挿入された状態で、この開口部分２０ａの内壁面のうち互いにＹ軸方向に対向する面に対してそれぞれ２本ずつ支持されている。同図では、第１グループＴ１の２本の実装用ヘッド１６が開口部分２０ａの下側の内壁面に、第２グループＴ２の２本の実装用ヘッド１６が開口部分２０ａの上側の内壁面にそれぞれ支持されている。

そして、図４に示すような駆動機構により各実装用ヘッド１６が個別に駆動されるようになっている。具体的には、フレーム２０の内壁面にＸ軸方向の固定レール２２と、サーボモータ２３により駆動されるＸ軸方向のボールねじ軸２４とが設けられ、前記固定レール２２に第１可動部材２１が移動可能に装着されるとともにこの第１可動部材２１に前記ボールねじ軸２４が螺合挿入されている。また、この第１可動部材２１にＹ軸方向の固定レール２８と、サーボモータ２９により駆動されるＹ軸方向のボールねじ軸３０とが設けられ、前記固定レール２８に第２可動部材２７が移動可能に装着されるとともにこの第２可動部材２７に前記ボールねじ軸３０が螺合挿入されている。さらに、第２可動部材２７にＺ軸方向の固定レール３２と、サーボモータ３３により駆動されるＺ軸方向のボールねじ軸３４とが設けられ、前記固定レール３２に第３可動部材３１が移動可能に装着されるとともに前記ボールねじ軸３４がこの第３可動部材３１に螺合挿入されている。そして、この第３可動部材３１に実装用ヘッド１６が回転可能に支持されるとともに、この第３可動部材３１に搭載されたサーボモータ３５に実装用ヘッド１６が連結されている。

すなわち、サーボモータ２３の作動によりフレーム２０に対して第１可動部材２１がＸ軸方向に、サーボモータ２９の作動により第２可動部材２７が第１可動部材２１に対してＹ軸方向に、サーボモータ３３の作動により第３可動部材３１が第２可動部材２７に対してＺ軸方向に、サーボモータ３５の作動により実装用ヘッド１６が第３可動部材３１に対してＲ軸方向にそれぞれ移動することにより、実装用ヘッド１６がヘッドユニット５に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸方向に移動するようになっている。

なお、各グループＴ１，Ｔ２に属する一対の実装用ヘッド１６のうち、一方側の実装用ヘッド１６（ヘッド先端側の実装用ヘッド１６；図３の例では右側の実装用ヘッド１６）は基準ヘッドとされ、フレーム２０に対してＸ軸方向に固定的に設けられており、他方側の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に移動することにより、上述のように各グループＴ１，Ｔ２において実装用ヘッド１６の配列ピッチ（Ｘ軸方向の間隔）が変更可能となっている。具体的には、この基準ヘッドの駆動機構については、第１可動部材２１と略同形状の支持部材（図示省略）がフレーム２０に固定されており、この支持部材に対して第２可動部材２７及びサーボモータ２９等が設けられている。なお、以下の説明において必要な場合には、このようにフレーム２０に対してＸ軸方向に固定的に設けられた実装用ヘッド１６を「基準ヘッド１６」と呼ぶことにする。

以上のように構成された実装機は、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を備えたコントローラを有しており、予め記憶されたプログラムに従って実装作業を進めるべくこのコントローラにより前記ヘッドユニット５Ａ，５Ｂ、部品認識ユニット４１および吸着位置認識ユニット４４等の駆動が統括的に制御されるとともに、この実装作業に伴う各種演算処理がこのコントローラにより行われるようになっている。

特に、当実施形態では、部品供給部４Ａ，４Ｂからの部品吸着時には、ヘッドユニット５Ａ，５ＢのグループＴ１，Ｔ２毎に、各グループＴ１，Ｔ２に属する一対の実装用ヘッド１６により部品吸着が同時に行われ、また、基板Ｐへの部品実装時には、４本の実装用ヘッド１６に吸着された部品が基板Ｐに同時に装着され得るように部品の実装順序等に関するデータや実装プログラムが作成されており、前記コントローラは、これらデータ及びプログラムに従ってヘッドユニット５Ａ，５Ｂ等を駆動制御するようになっている。なお、当実施形態では、このコントローラが本発明に係るヘッド制御手段として機能する。

次に、このコントローラによる実装動作制御の一例について図５のフローチャートに基づいて説明し、その後、この制御に基づく各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂの動作について図６のタイミングチャートを用いて説明する。

まず、図５のフローチャートに基づき、コンベア２により基板Ｐが搬入され、基板Ｐが実装作業位置に位置決めされると、まずステップＳ１で基板Ｐの認識を行う。具体的には、ヘッドユニット５Ａ，５Ｂを順次駆動し、基板Ｐのフィデューシャルマークを各基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂにより撮像し、基板Ｐと各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂの相対的な位置関係を調べる。このように各基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂによってそれぞれフィデューシャルマークを撮像するのは、この装置では、実装処理に際してヘッドユニット５Ａ，５Ｂを個別に駆動制御するためである。

基板認識が終了すると、部品供給部４に配列されたテープフィーダ４０のうち、次に部品を取出すべき全てのテープフィーダ４０の吸着位置データ、すなわち部品取出し部の画像データが揃っているか否かを判断する（ステップＳ２）。ここでＮＯと判断した場合には、吸着位置認識ユニット４４を駆動し、不足している一乃至複数の吸着位置データに対応するテープフィーダ４０上に吸着位置認識ユニット４４を移動させながら部品取出し部の撮像を行う（ステップＳ３）。一方、既に全ての吸着位置データが取得されて図外の記憶部に格納されている場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４に移行する。

なお、基板Ｐの品種変更に伴い部品供給部４の段取り替え（テープフィーダ４０の組み替え）が行われた直後は、ステップＳ２では常にＮＯと判断し、この場合は、部品供給部４の全てのテープフィーダ４０に対応する位置に順次吸着位置認識ユニット４４を移動させ、全てのテープフィーダ４０の吸着位置データを取得して上記記憶部に格納する。

次に、記憶部に記憶されている吸着位置データ、又はステップＳ３で取得した吸着位置データに基づき部品取出し位置における実際の部品位置を求め、さらにその部品位置に応じて各実装用ヘッド１６のＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の位置調整を行う（ステップＳ４）。具体的には、各グループＴ１，Ｔ２に属する一対の実装用ヘッド１６が同時に、かつ共に部品中心を吸着し得るように、各グループＴ１，Ｔ２毎に、基準ヘッド１６と他の実装用ヘッド１６とのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置関係を調整（補正）し、また各実装用ヘッド１６のＲ軸方向の位置を調整する。

この調整が完了すると、ヘッドユニット５Ａ（又は５Ｂ）を部品供給部４Ａ（又は４Ｂ）へ移動させる。この際、第１グループＴ１の基準ヘッド１６が吸着対象となるテープフィーダ４０の部品取出し位置上に位置するようにヘッドユニット５Ａが駆動されることにより、第１グループＴ１の他の実装用ヘッド１６についても吸着対象となるテープフィーダ４０の部品取出し位置上に配置されることとなる。この状態で、これら実装用ヘッド１６を同時に昇降駆動することによりテープ内の部品を同時にピックアップさせる。この際、ステップＳ４において予め実際の部品位置に対応するように実装用ヘッド１６のＸ軸およびＹ軸方向の位置関係が調整されているため、両実装用ヘッド１６による部品のピックアップが難なく行われる。これが終了すると同様に、第２グループＴ２の基準ヘッド１６が吸着対象となるテープフィーダ４０の部品取出し位置上に位置するようにヘッドユニット５Ａ（又は５Ｂ）を移動させることにより、第２グループＴ２の一対の実装用ヘッド１６をテープフィーダ４０の部品取出し位置上にそれぞれ配置し、同様にして部品を同時にピックアップさせる（ステップＳ５，Ｓ６）。

部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５Ａ（又は５Ｂ）を基板Ｐ上に移動させるとともに、この移動途中に部品認識ユニット４１上を経由させることにより吸着部品の撮像を行うとともに、その画像データに基づいて各実装用ヘッド１６による部品の吸着状態（吸着ずれ）を調べる（ステップＳ７，Ｓ８）。この際、部品供給部４からヘッドユニット５への移動経路に基づき、その経路上に予め部品認識ユニット４１を移動させておくことにより部品の撮像を効率的に行う。

部品認識ユニット４１による部品の撮像が終了すると、ヘッドユニット５Ａ（５Ｂ）が基板Ｐ上に到達するまでの間に、ヘッドユニット５Ａ（又は５Ｂ）の各実装用ヘッド１６のＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の位置調整を行う（ステップＳ９）。具体的には、各実装用ヘッド１６の吸着部品を基板Ｐに同時に装着し得るように、例えば第１グループＴ１の基準ヘッド１６を基準として他の３本の実装用ヘッド１６をＸ軸及び／又はＹ軸方向に移動させることにより実装用ヘッド１６相互の位置関係を調整し、さらに各実装用ヘッド１６を個別にＲ軸方向に駆動しその位置を調整する。この際、ステップＳ８で調べた部品の吸着状態に応じ、部品の吸着ずれがある場合にはこれが是正されるようにヘッドユニット５Ａ（又は５Ｂ）および各実装用ヘッド１６を駆動制御する。

そして、ヘッドユニット５Ａ（５Ｂ）が基板Ｐ上に到達すると、４本の実装用ヘッド１６を同時に昇降駆動し、この昇降動作に伴い吸着部品を基板Ｐ上に同時に実装し（ステップＳ１０）、その後ステップＳ１にリターンする。

図６は、各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂの動作をタイミングチャートで示している。

この図のｔ０時点は、部品を吸着すべく第１ヘッドユニット５Ａが第１部品供給部４Ａの上方に配置された時点を示している。

ｔ０時点で第１ヘッドユニット５Ａが第１部品供給部４Ａに配置されると、第１グループＴ１の各実装用ヘッド１６による部品の吸着が同時に行われ（ｔ１〜ｔ２時点）、さらに第１ヘッドユニット５Ａの移動の後、第２グループＴ２の各実装用ヘッド１６による部品の吸着が同時に行われる（ｔ３〜ｔ４時点）。そして、部品吸着完了と同時に、第１ヘッドユニット５Ａが第１部品供給部４Ａから実装作業位置へと移動を開始する。

この第１ヘッドユニット５Ａの移動開始後、ｔ６時点で部品認識ユニット４１（第１部品供給部４Ａの側近の部品認識ユニット４１）が第１ヘッドユニット５Ａの移動経路上に移動して吸着部品の撮像が行われ、さらにｔ７時点でその撮像結果と部品実装位置とに応じて各実装用ヘッド１６のＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の位置調整が行われる。またこれと並行して、第１ヘッドユニット５Ａの移動開始後、ｔ５時点で、次の部品の吸着位置データを取得すべく吸着位置認識ユニット４４が第１部品供給部４Ａ上に移動し、テープフィーダ４０の部品取出し部を撮像する（ｔ５〜ｔ１１時点）。

第１ヘッドユニット５Ａが実装作業位置の基板Ｐ上に到達すると（ｔ８時点）、各実装用ヘッド１６が同時に昇降駆動され、各実装用ヘッド１６に吸着された部品が基板Ｐに同時に実装される（ｔ９〜ｔ１０時点）。

部品装着後、次の部品を吸着すべく第１ヘッドユニット５Ａが第１部品供給部４Ａへと移動を開始すると、ｔ１１時点で、次に部品を吸着するテープフィーダ４０の配置とその吸着位置データとに応じて各実装用ヘッド１６のＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の位置調整（補正）が行われる。そして、第１ヘッドユニット５Ａが第１部品供給部４Ａに到達すると（ｔ１２時点）、第１グループＴ１の各実装用ヘッド１６による部品の同時吸着が行われた後（ｔ１３時点）、第２グループＴ２の各実装用ヘッド１６による部品の同時吸着が行われ、これ以降、上記と同様に、第１ヘッドユニット５Ａ等による部品の吸着および実装動作が繰り返される。

このように第１ヘッドユニット５Ａによる部品の実装動作が繰り返される一方で、第２ヘッドユニット５Ｂ等については、同図に示すように第１ヘッドユニット５Ａ等の動作に対して半サイクル遅れたタイミングで該ユニット５Ａ等と同様の動作が繰り返される。つまり、第１ヘッドユニット５Ａによる第１部品供給部４Ａからの部品吸着および基板Ｐへの装着と、第２ヘッドユニット５Ｂによる第２部品供給部４Ｂからの部品吸着および基板Ｐへの装着とが交互に繰り返し行われる。

以上のように、この実装機では、ヘッドユニット５Ａ，５Ｂに搭載した４本の実装用ヘッド１６のうち、各グループＴ１，Ｔ２に属する一対の実装用ヘッド１６（Ｘ軸方向に並ぶ一対の実装用ヘッド１６）により部品供給部４Ａ，４Ｂから同時に２つの部品を吸着して取出すが、上記のようにこの実装機では、各実装用ヘッド１６をＹ軸方向に移動可能に設けるとともに両実装用ヘッド１６の配列ピッチ（Ｘ軸方向の間隔）を可変とし、部品吸着時には、実装用ヘッド１６の配列ピッチおよびＹ軸方向の配置を、予め吸着位置認識ユニット４４により撮像した画像データ（吸着位置データ）に基づき補正した上で、部品を吸着させるようにしているので、一対の実装用ヘッド１６による部品の同時吸着（取出し）がより確実に、かつ適切に行われることとなる。

すなわち、テープフィーダ４０によって供給される部品は、テープポケット内に余裕をもって収納されているためにこのポケット内で変位するが、上記実装機によると、このようなポケット内の実際の部品位置に応じて実装用ヘッド１６相互の位置関係が補正された上で、部品の吸着が行われる。そのため、同時吸着される何れの部品も、例えば実装用ヘッド１６によりその中心が確実に吸着された状態で取出されることとなる。特に、テープフィーダ４０により部品を供給する上記実装機では、テープの繰出し誤差によって同時に取出すべき２つの部品が希にＹ軸方向に大きく位置ずれを起こすことがあるが、このような場合でも、両実装用ヘッド１６のＹ軸方向の配置がこの位置ずれに応じた配置に補正されることにより、実装用ヘッド１６による両部品の取出しが難なく行われることとなる。

従って、ヘッドユニットに対して複数の実装用ヘッドをテープフィーダの配列方向と平行に並べただけの従来のこの種の実装機に比べると、複数の実装用ヘッド１６（各グループＴ１，Ｔ２に属する一対の実装用ヘッド１６）を使った部品の同時吸着をより確実に、かつ適切に実施することができる。そして、このように部品の同時吸着を確実に実施できるようになる結果、吸着ミスが低減し、また部品装着時の位置補正の必要性が軽減され、実装機のタクトタイムを効果的に短縮することができるようになる。

ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機の一実施形態であって、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。例えば、次のような構成を採用することもできる。

（１）実施形態では、各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂに、合計４本の実装用ヘッド１６が２×２のマトリックス状に設けられているが、勿論、複数の実装用ヘッド１６をＸ軸方向に一列に並べた構成であってもよい。具体的には、実施形態の構成において、各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂにおいて一方のグループ（例えば第２グループＴ２）を省略した構成としてもよい。この場合、実装用ヘッド１６の数は２本である必要はなく、３本以上の実装用ヘッド１６をＸ軸方向に並べて設けるようにしてもよい。

（２）実施形態では、各グループＴ１，Ｔ２の実装用ヘッド１６のうち、基準ヘッド１６についてはフレーム２０に対するＸ軸方向の移動が不能となっているが、勿論、各グループＴ１，Ｔ２の全ての実装用ヘッド１６をフレーム２０に対してＸ軸、およびＹ軸方向に移動可能な構成としてもよい。これによれば実装用ヘッド１６の配置の自由度をさらに高めることが可能となり、実際の部品対する適応能力が向上する。

（３）実施形態では、Ｘ軸方向に並ぶ２本の実装用ヘッド１６を一組（グループ）としてこれをＹ軸方向に二組並設した構成となっているが、つまり２本の実装用ヘッド１６により各グループＴ１，Ｔ２が構成されているが、より多くの実装用ヘッド１６により各グループＴ１，Ｔ２を構成してもよい。例えば図７（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に並ぶ４本の実装用ヘッド１６を一グループとしてこれをＹ軸方向に二組並設した構成としてもよい。この構成によると、実装用ヘッド１６の数が多い分、同時に吸着、あるいは装着できる部品の数を増やすことができ、タクトタイムをより一層短縮することが可能となる。この場合、例えば各グループＴ１，Ｔ２の実装用ヘッド１６のうち、中央２本のＹ軸方向の移動ストロークを他のものよりも大きく設ける等して、図７（ｂ）に示すように、実装用ヘッド１６をサークル状に配列できるようにすれば、部品の被実装部分がサークル状に分散しているような場合の部品の同時装着を好適に行うことができるようになる。

（４）実施形態では、テープフィーダ４０の部品取出し位置を撮像する手段（本発明に係る撮像手段）として第１部品供給部４Ａ，４Ｂの側近に吸着位置認識ユニット４４を設けているが、このように専用の撮像手段を設ける代わりに、例えばヘッドユニット５Ａ，５Ｂに搭載される基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂを使ってテープフィーダ４０の部品取出し位置を撮像することにより部品取出し位置を撮像する手段として基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂを兼用してもよい。但し、実施形態の構成によれば、図６のタイミングチャートに示すように、ヘッドユニット５Ａ，５Ｂによる部品実装動作と並行して部品取出し位置を撮像することができるため、実装動作を効率的に進めることができる。

（５）実施形態では、部品供給部４Ａ，４Ｂに並設されたテープフィーダ４０から部品を取出す例について説明したが、本発明は、トレイ上に部品をマトリックス状に並べた状態で供給するトレイフィーダを用いる場合にも有用である。この場合には、部品取出し位置として、理論上（設計上）の部品位置を撮像し、この画像データに基づいて実際の部品位置を求め、この部品位置に応じて実装用ヘッド１６の配置を補正した上で、トレイ上に並んだ複数の部品を実装用ヘッド１６により同時吸着するようにすればよい。なお、この場合には、部品取出し位置を撮像する手段としてトレイに沿って平面的に移動するカメラを設けるか、あるいは基板認識ユニット３８Ａ，３８Ｂを兼用するようにすればよい。

（６）実施形態では、本発明に係る部品位置に関する情報として、部品取出し位置における実際の部品位置を求め、この部品位置に応じて実装用ヘッド１６相互の位置補正を行うようにしているが（図５のステップＳ４の処理）、例えば部品位置に関する情報として、部品が収納されるテープポケットの輪郭等、部品そのものの位置ではないが実際の部品位置に密接に関係する部位を求め、この部位の位置に基づいて実装用ヘッド１６相互の位置補正を行うようにしてもよい。なお、テープポケットの輪郭等は、Ｒ軸方向のばらつきが比較的少ないので、例えば認識ユニット４１によるＲ軸方向の位置認識を省略するとともに、ステップＳ４の処理においてＲ軸方向の位置調整を省略するようにしてもよい。これにより認識ユニット４１における処理負担を軽減することが可能となる。

（７）実施形態では、テープフィーダ４０がＸ軸方向に一列に配列された例について説明したが、各テープフィーダ４０が順次Ｙ軸方向にオフセットされることによりＸ軸方向に対して斜め方向にテープフィーダ４０が配列されたものであってもよい。この場合には、ヘッドユニット５に対して各実装用ヘッド１６がテープフィーダ４０の配列方向と平行に並ぶように設けた上で、各実装用ヘッド１６がＸ軸方向およびＹ軸方向に個別に変位し得るようにすればよい。

（８）実施形態では、第１ヘッドユニット５Ａにより第１部品供給部４Ａから部品を取出す一方、第２ヘッドユニット５Ｂにより第２部品供給部４Ｂから部品を取出すようにしているが、勿論、このような区別をすることなく、各ヘッドユニット５Ａ，５Ｂによりそれぞれ双方の部品供給部４Ａ，４Ｂから部品の取出しを行うようにしてもよい。

本発明に係る表面実装機の一例を示す斜視概略図である。表面実装機を示す平面図である。実装用ヘッドの配列等を説明するための第１ヘッドユニットの平面模式図である。実装用ヘッドの駆動機構を示す斜視概略図である。コントローラによる実装動作制御の一例を示すフローチャートである。コントローラによる実装動作制御に基づくヘッドユニット等の動作を示すタイミングチャートである。（ａ）（ｂ）は、実装用ヘッドの数、配列の他の例を示す模式図である。

符号の説明

２コンベア
４Ａ第１部品供給部
４Ｂ第２部品供給部
５Ａ第１ヘッドユニット
５Ｂ第２ヘッドユニット
１６実装用ヘッド
２０フレーム
４０テープフィーダ
Ｐ基板

Claims

複数の部品取出し位置が並ぶ部品供給部と、前記部品取出し位置の配列方向と平行に並ぶ複数の実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットと、前記部品取出し位置を撮像可能な撮像手段とを備え、撮像手段による部品取出し位置の撮像結果から求まる部品位置に関する情報に応じて前記実装用ヘッドを部品取出し位置に対して配置することにより当該実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出す表面実装機において、
実装用ヘッドの配列方向を第１軸方向としたときに、前記複数の実装用ヘッドのうち少なくとも一つの実装用ヘッドが、前記ヘッドユニットに対して第１軸方向と交差する第２軸方向に移動可能に設けられ、
さらに、第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドを含む複数の実装用ヘッドにより同時に前記部品供給部から部品を取出す際に、第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて第２軸方向に移動させることにより同方向における実装用ヘッド相互の配置を補正するヘッド制御手段が設けられている
ことを特徴とする表面実装機。
請求項１に記載の表面実装機において、
ヘッドユニットに搭載される前記複数の実装用ヘッドのうち少なくとも一つの実装用ヘッドが、前記ヘッドユニットに対して前記第１軸方向に移動可能に設けられ、
前記ヘッド制御手段は、同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドの一つとして第１軸方向に移動可能な実装用ヘッドが含まれているときには、さらに第１軸方向に移動可能な実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて第１軸方向に移動させることにより同方向における実装用ヘッド相互の配置を補正する
ことを特徴とする表面実装機。
請求項１又は２に記載の表面実装機において、
部品を所定間隔おきに保持したテープを巻回したリールと部品取出部とを具備し、前記リールから前記部品取出部にテープを引出しながら部品を供給するように構成された複数のテープフィーダを有し、これら複数のテープフィーダが前記部品供給部に並設されることにより、前記複数の部品取出し位置として各テープフィーダの部品取出部が第１軸方向に並んだ状態で設けられ、さらに、
前記ヘッドユニットに対して第２軸方向に移動可能な実装用ヘッドが、前記テープフィーダにおけるテープの引出し方向と平行な方向を第２軸方向として移動可能に設けられていることを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至３に記載の表面実装機において、
同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して前記第１軸および第２軸により形成される平面に対して垂直な第３軸と平行な軸回りにそれぞれ回転可能に設けられ、
前記ヘッド制御手段は、さらに、同時に部品を取出すべき前記複数の実装用ヘッドを前記部品位置に関する情報に応じて回転させることにより実装用ヘッド相互の回転方向の位置を補正する
ことを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至４の何れかに記載の表面実装機において、
前記撮像手段は、前記ヘッドユニットとは別体に設けられ、かつ部品取出し位置の配列方向に移動可能に設けられていることを特徴とする表面実装機。