JP2018067658A - 実装装置及び実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ小型の装置構成で生産タクトを向上させつつ、垂直多関節ロボットで多種多様な部品を精度よく実装すること。【解決手段】部品を基板に実装する実装装置が、供給装置（１５）から基板の実装位置に部品を搬送する垂直多関節ロボット（２０）と、垂直多関節ロボットで搬送中に部品の形状を認識する認識ユニット（３０）と、部品形状から部品に対する垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出する第１の算出部（４１）と、保持位置のズレ量に基づいて垂直多関節ロボットの部品に対する実装動作を補正する第１の補正部（４２）とを備える構成にした。【選択図】図３

Description

本発明は、基板に対して部品を実装する実装装置及び実装方法に関する。

従来、実装装置として、実装ヘッドをＸ方向及びＹ方向に移動させるガントリータイプの搬送機構を備えたものが知られている。この種の実装装置では、ノズルによってフィーダから部品をピックアップして基板の上方まで移動し、基板の搭載点にノズルを下げることで部品を実装している。このような実装装置では、リード付き部品のような特殊な部品については基板に実装することが難しく、通常は手作業にて基板に取り付けられている。このため、部品の極性や方向を誤るなどの装着ミスが生じ、さらに作用者の力量によって作業時間が異なってしまっていた。

手作業の代わりに多関節ロボットを実装装置に組み込むことも考えられるが、多関節ロボットではアームの旋回を組み合わせて部品を実装するため、十分な精度を得ることが困難になっていた。このような不具合を解決する実装装置として、第１の多関節ロボットで部品を仮置きワークに仮置きして部品の姿勢を矯正した後に、第２の多関節ロボットで部品を本ワークに実装するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成により、部品の種類に関わらず、多関節ロボットで十分な精度で本ワークに部品を実装することが可能になっている。

国際公開第２０１５／０２９１４２号

しかしながら、特許文献１に記載の実装装置では多関節ロボットによって多種多様な部品を基板に自動的に実装することができるが、実装用のラインの他に仮置き用のラインが必要になるため、装置構成が複雑になると共に装置が大型化していた。このため、十分な広さの設置スペースが必要になり、実装装置の設置場所が限られてしまっていた。また、第１の多関節ロボットによる仮置き動作と第２の多関節ロボットによる実装動作の２段階で動作するため、生産タクトが遅くなり生産ラインのコストが高くなるという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ小型の装置構成で生産タクトを向上させつつ、垂直多関節ロボットで多種多様な部品を精度よく実装することができる実装装置及び実装方法を提供することを目的とする。

本発明の実装装置は、供給装置から供給された部品を基板に実装する実装装置であって、前記供給装置から基板の実装位置に部品を搬送する垂直多関節ロボットと、前記垂直多関節ロボットで搬送中に部品の形状を認識する認識ユニットと、部品形状から部品に対する前記垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出する第１の算出部と、保持位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品の実装動作を補正する第１の補正部とを備えたことを特徴とする。

本発明の実装方法は、供給装置から供給された部品を基板に実装する実装方法であって、前記供給装置から基板の実装位置に垂直多関節ロボットで部品を搬送するステップと、前記垂直多関節ロボットで搬送中に認識ユニットで部品の形状を認識するステップと、部品形状から部品に対する前記垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出するステップと、保持位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品の実装動作を補正するステップとを備えたことを特徴とする。

これらの構成によれば、手作業で実装されるような部品を垂直多関節ロボットによって基板の実装位置に実装することができる。また、部品の搬送中に認識された部品形状に基づいて、垂直多関節ロボットの部品に対する保持位置のズレが補正される。部品を一時的に仮置きすることなく実装精度を高めることができるため、認識ユニットを備えるという簡易な構成で部品を精度よく実装することができる。また、１ラインで部品を実装するため、装置を大型化することなく、省スペース化を図ることができる。

上記の実装装置において、前記垂直多関節ロボットは、ロボットアームとロボットアームに連結されるハンド部から構成されるとともに、前記ハンド部は、部品を吸着する吸着ノズルと当該吸着ノズルを回転させる駆動モータを備えている。この構成によれば、吸着ノズルで部品の一部（部品上部）を吸着しているため、他の部品に干渉しそうな基板上の狭い位置でも容易に部品を実装することができる。

上記の実装装置において、前記認識ユニットが、部品に向けて発光する発光部と、前記発光部に部品を挟んで対向する受光部とを備え、前記発光部と前記受光部の間で前記垂直多関節ロボットにより保持された部品を回転させることで部品の遮光幅から部品形状を認識する。この構成によれば、部品を回転させたときの遮光幅の変化から部品外形を特定することができ、部品外形から部品の保持位置に対するズレ量を容易に算出することができる。

上記の実装装置において、基板の基準マークを撮像する撮像装置と、前記基準マークを基準にした目標位置に対する前記垂直多関節ロボットの実装位置のズレ量を算出する第２の算出部と、実装位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品に対する実装動作を補正する第２の補正部とを備えている。この構成によれば、簡易な構成によって垂直多関節ロボットの基板に対する実装位置のズレを補正することができる。

上記の実装装置において、前記垂直多関節ロボットが、多段的に配置された複数の供給装置から基板の実装位置に部品を搬送する。多数の供給装置を狭いスペースに配置することで、実装装置の省スペース化を実現することができる。

本発明によれば、垂直多関節ロボットで部品の搬送中に認識ユニットで部品形状を認識することで、簡易かつ小型の装置構成で生産タクトを向上させつつ、垂直多関節ロボットで多種多様な部品を精度よく実装することができる。

本実施の形態の実装装置全体の斜視図である。 本実施の形態の実装ヘッドの斜視図である。 本実施の形態の実装装置の制御ブロック図である。 本実施の形態の部品の実搭載時の補正処理の説明図である。 本実施の形態の装置組み付け時の調整処理の説明図である。 本実施の形態の実装装置による実装動作の遷移図である。 本実施の形態の実装装置による実装制御のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本実施の形態の実装装置について説明する。図１は、本実施の形態の実装装置全体の斜視図である。図２は、本実施の形態の実装装置の実装ヘッドの斜視図である。なお、本実施の形態の実装装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、実装装置１は、各種フィーダ（供給装置）１５Ａ−１５Ｃから供給された部品を、垂直多関節ロボット２０によって基板Ｗの載置面に搭載するように構成されている。実装装置１の基台１０上には、垂直多関節ロボット２０の前方の作業領域に向けて基板Ｗを搬送する搬送部１１が配設されている。搬送部１１は、基板Ｗの搬送をガイドする一対のガイドレール１２と一対のガイドレール１２に沿って基板Ｗを送り出す一対のコンベアベルト（不図示）とによって搬送路を形成している。また、基台１０上には、垂直多関節ロボット２０の後方にラジアルフィーダ１５Ａ、スティックフィーダ１５Ｂ、ボウルフィーダ１５Ｃが配設されている。

ラジアルフィーダ１５Ａには、多数のラジアル部品が一列に連結されたキャリアテープが装着されており、テープ搬送によってラジアル部品が垂直多関節ロボット２０のピックアップ位置に送り出される。スティックフィーダ１５Ｂには、多数のチップ部品が収容されたマガジンスティックが傾けて装着されており、マガジンスティックから滑り出たチップ部品がベルト搬送によってチップ部品が垂直多関節ロボット２０のピックアップ位置に送り出される。ボウルフィーダ１５Ｃには、ボウル内に多数のバラ部品が収容されており、振動搬送によってバラ部品が垂直多関節ロボット２０のピックアップ位置に送り出される。

垂直多関節ロボット２０は、基台１０上の回転台２１にロボットアーム２２を連結し、ロボットアーム２２の先端のリスト部２３にハンド部２４を装着して構成されている。基台１０には回転台２１が鉛直軸回りに回転可能に設置され、回転台２１にはロボットアーム２２が連結されている。ロボットアーム２２は、複数のアーム部同士を連結した多関節構造を有しており、ロボットアーム２２の先端にはリスト部２３を介してハンド部２４が連結されている。垂直多関節ロボット２０の各関節の回転がサーボモータ等で制御されることで、ハンド部２４が所望の位置及び姿勢に調整される。

図２に示すように、ハンド部２４には、リスト部２３（図１参照）に連結されたハンド本体２５に吸着ノズル２６を取り付けて構成されている。吸着ノズル２６は、回転軸２７を介してハンド本体２５に支持されており、回転軸２７によって吸着ノズル２６の中心線回りのθ方向に回転する。回転軸２７はベルト３３を介して駆動モータ３４に連結されている。駆動モータ３４の駆動により吸着ノズル２６は回転する。また、吸着ノズル２６には吸引源（不図示）に接続されており、吸引源からの吸引力によって部品を吸着保持する。ハンド本体２５にはブラケット２８を介して撮像装置２９が設けられており、撮像装置２９に撮像されたＢＯＣマーク等の基準マークの撮像画像に基づいて基板Ｗに座標系が設定される。

図１に戻り、垂直多関節ロボット２０では、各種フィーダ１５Ａ−１５Ｃから供給された部品が吸着ノズル２６（図２参照）で吸着保持され、各種フィーダ１５Ａ−１５Ｃから基板Ｗの実装位置に部品が搬送される。この垂直多関節ロボット２０の搬送経路の途中には、部品の搬送中に部品形状を認識する認識ユニット３０が設けられている。認識ユニット３０は、発光部３１（図４Ａ参照）及び受光部３２（図４Ａ参照）を水平方向で対向させており、発光部３１から部品に向けた発光を受光部３２で受光している。このとき、発光部３１と受光部３２の間で垂直多関節ロボット２０に回転された部品の遮光幅の変化から部品形状が認識される。

また、実装装置１には、装置各部を統括制御する制御ユニット４０が設けられている。制御ユニット４０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されており、実装装置１の制御プログラムや、実装装置１に実装方法を実行させるためのプログラム等が記憶されている。このように構成された実装装置１では、リード付き部品のように手実装工程で実装されていた部品についても、垂直多関節ロボット２０で基板Ｗに実装することが可能になっている。

ところで、ガントリータイプの直交ロボットでは高さ方向の移動量に制限があるため、手実装工程で実装されていた特殊な部品については専用機で実装することが主流になっていた。部品の高さや種別毎に専用機を用意しなければならないため、広い設置スペースが必要になると共にコストが増加するという問題があった。このため、本実施の形態の実装装置１では、垂直多関節ロボット２０を使用することで、高さ方向への対応力が向上され、さらに１台の実装装置１で通常の部品から手実装工程で実装されていた特殊な部品まで幅広い部品に対応することが可能になっている。

しかしながら、垂直多関節ロボット２０は、回転台２１、ロボットアーム２２、ハンド部２４の旋回動作を組み合わせて動くため、直交ロボットの直線的な動作と比較して誤差が生じ易い。そこで、本実施の形態の実装装置１では、部品の実搭載時に認識ユニット３０で認識した部品形状から部品に対する垂直多関節ロボット２０の吸着位置のズレを補正している。また、撮像装置２９で撮像した基板Ｗの基準マークから垂直多関節ロボット２０の実装位置を補正している。これにより、垂直多関節ロボット２０による実装精度を改善して、多種多様な部品を精度よく基板Ｗに実装することが可能になっている。

さらに、垂直多関節ロボット２０の高さ方向の移動量が増えたため、１台の実装装置１で高さの異なる複数種類のフィーダ１５Ａ−１５Ｃに対応することが可能になっている。また、実装装置１の基台１０上には、ラジアルフィーダ１５Ａ及びスティックフィーダ１５Ｂが狭いスペースに多段的に配置されている。これにより、複数のラジアルフィーダ１５Ａ及び複数のスティックフィーダ１５Ｂを基台１０上の狭いスペースに配置することで、実装装置１の省スペース化を実現することができ、多種類のフィーダ１５Ａ−１５Ｃから垂直多関節ロボット２０で多種類の部品を取り出すことが可能になっている。

図３から図５を参照して、実装装置の補正処理について説明する。図３は、本実施の形態の実装装置の制御ブロック図である。図４は、本実施の形態の部品の実搭載時の補正処理の説明図である。図５は、本実施の形態の装置組み付け時の調整処理の説明図である。

図３に示すように、制御ユニット４０には、ロボットコントローラ４６を介して垂直多関節ロボット２０が接続され、θ軸モータ４７を介して吸着ノズル２６が接続されている。また、制御ユニット４０には、認識ユニット３０、撮像装置２９、センサやバルブ等の各種Ｉ／Ｏ４８が接続されている。さらに、制御ユニット４０には、垂直多関節ロボット２０の吸着時のズレ量を算出する第１の算出部４１、このズレ量を補正する第１の補正部４２、装置組み付け時の垂直多関節ロボット２０のズレ量、および基板Ｗの基準マークから垂直多関節ロボット２０の実装位置を算出する第２の算出部４３、このズレ量を補正する第２の補正部４４が設けられている。

実装装置１では、認識ユニット３０で部品形状が認識されると、部品形状の認識結果が第１の算出部４１に出力される。第１の算出部４１では、部品形状から部品に対する垂直多関節ロボット２０の吸着位置のズレ量が算出され、吸着位置のズレ量が第１の補正部４２に出力される。第１の補正部４２では、保持位置のズレ量に基づいてロボットコントローラ４６の制御量が補正されて、ロボットコントローラ４６を介して垂直多関節ロボット２０の実装動作が補正される。このようにして、垂直多関節ロボット２０による部品に対する吸着位置の位置ズレが補正される。

また、撮像装置２９では基板の基準マークが撮像され、基準マークを基準とした座標系が第２の算出部４３に出力される。第２の算出部４３では、基準マークを基準にした目標位置に対する垂直多関節ロボット２０の実装位置のズレ量が算出され、実装位置のズレ量が第２の補正部４４に出力される。第２の補正部４４では、実装位置のズレ量に基づいてロボットコントローラ４６の制御量が補正されて、ロボットコントローラ４６を介して垂直多関節ロボット２０の実装動作が補正される。このようにして、垂直多関節ロボット２０による基板に対する実装位置の位置ズレが補正される。

上記の垂直多関節ロボット２０の実装動作に伴って、θ軸モータ４７を介して吸着ノズル２６の向きが調整されると共にＩ／Ｏ４８によって吸着ノズル２６へ繋がる空圧バルブが開閉される。また、垂直多関節ロボット２０では、垂直方向以外にも吸着ノズル２６の向きを可変することができるため、制御ユニット４０からロボットコントローラ４６に位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に加えて、当該位置座標に対する吸着ノズル２６の向きを示す角度（Ａ、Ｂ、Ｃ）が指示される。これにより、バラ部品のような整列されていない部品をピックアップしたり、垂直方向以外の斜め方向から部品を基板Ｗに実装したりすることができる。

図４Ａに示すように、部品の実搭載時の補正処理では、垂直多関節ロボット２０（図１参照）によって認識ユニット３０の発光部３１と受光部３２の間に部品５０が位置付けられる。発光部３１が部品５０に向けて発光することで、部品５０を一側方から見たときの部品形状が受光部３２に影として投影される。吸着ノズル２６（図３参照）によって吸着位置Ｐ２を中心に部品５０が回転されることで、受光部３２に投影される部品５０の遮光幅が変化する。そして、部品５０の回転角度と各回転角度で受光部３２に投影された遮光幅とに応じて、部品５０の部品形状が求められると共に部品５０の中心位置Ｐ１が求められる。

より詳細には、図４Ｂに示すように、部品５０の回転角度毎に投影された遮光幅の両端から、部品の外面に対する接線の集合、すなわちストリングアートが求められる。この場合、あたかも部品５０の周りを認識ユニット３０が回転したようなイメージでストリングアートが描かれる。図４Ｃに示すように、ストリングアートから部品形状が求められ、回転中心（吸着位置Ｐ２）から見た部品形状の中心位置Ｐ１、角度、幅が算出される。そして、吸着位置Ｐ２に対する部品５０の中心位置Ｐ１が求められ、部品５０に対する垂直多関節ロボット２０（図１参照）の吸着位置Ｐ２のズレ量ΔＬ１が求められる。

これにより、吸着位置Ｐ２のズレ量ΔＬ１だけ垂直多関節ロボット２０（図１参照）の基板に対する実装位置が補正され、垂直多関節ロボット２０による吸着時の位置ズレがキャンセルされる。具体的には、制御ユニット４０（図３参照）からロボットコントローラ４６（図３参照）に指定される実装位置の位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から保持位置のズレ量ΔＬ１（ΔＬ１ｘ、ΔＬ１ｙ、ΔＬ１ｚ）がオフセットされる。なお、認識ユニット３０は、発光部３１からＬＥＤ光が発光されて受光部３２でＬＥＤ光が受光される構成でもよいし、発光部３１からレーザ光が発光されて受光部３２でレーザ光が受光される構成でもよい。

図５に示すように、装置組み付け時の調整処理では、垂直多関節ロボット２０によって治具基板Ｗ１の基準マークＭの真上に撮像装置２９が位置付けられる。撮像装置２９によって基準マークＭが撮像されることで、治具基板Ｗ１上に基準マークＭを基準とした座標系が設定される。そして、この治具基板Ｗ１に設定された座標系で実装位置まで垂直多関節ロボット２０を動かしたときのズレ量、すなわち治具基板Ｗ１上の実装位置を目標位置Ｐ３としたときに、目標位置Ｐ３に対する垂直多関節ロボット２０の実装位置Ｐ４のズレ量ΔＬ２が求められる。

これにより、実装位置Ｐ４のズレ量ΔＬ２だけ垂直多関節ロボット２０の実装位置が補正され、垂直多関節ロボット２０による実装時の位置ズレがキャンセルされる。具体的には、制御ユニット４０（図３参照）からロボットコントローラ４６（図３参照）に指定される実装位置の位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から実装位置のズレ量（ΔＬ２ｘ、ΔＬ２ｙ、ΔＬ２ｚ）がオフセットされる。なお、本実施の形態では、撮像装置２９で治具基板Ｗ１の基準マークＭを撮像することで基準マークＭと垂直多関節ロボット２０の位置関係を測定する構成にしたが、３次元測定器を用いて位置関係を測定する構成にしてもよい。

例えば、垂直多関節ロボット２０で治具基板Ｗ１上に実際に部品を実装して３次元測定器で部品を測定するようにする。治具基板Ｗ１上での部品の位置ズレ量を測定することで、垂直多関節ロボット２０の実装位置の位置ズレを補正することができる。また、実装位置に対する補正処理では、治具基板Ｗ１を複数（例えば、１０×１０）のエリアに分けて、エリア毎に位置ズレ量を算出するようにしてもよい。このように、レーザ認識部３０による実搭載時のズレ量ΔＬ１のオフセット量に加え、撮像装置２９や３次元測定器による装置組み付け時のズレ量ΔＬ２のオフセット量を持つことで垂直多関節ロボット２０の実装動作の精度が高められている。

続いて、図６を参照して、実装装置による実装動作について説明する。図６は、本実施の形態の実装動作の遷移図である。なお、図６においては、装置組み付け時のズレ量については事前に調整されているものとし、ラジアルフィーダから供給された部品を実装装置に実装する場合について説明する。

図６Ａに示すように、複数のラジアルフィーダ１５Ａの供給位置が重ならないように、基台１０上には複数のラジアルフィーダ１５Ａが多段的に配置されている。一番上のラジアルフィーダ１５Ａで供給位置に部品５０が送り出されると、垂直多関節ロボット２０の各アーム部が旋回して供給位置の真上に吸着ノズル２６が位置付けられる。吸着ノズル２６の先端で部品５０の上面に接触し、吸着ノズル２６によって部品５０が吸着保持される。吸着ノズル２６で部品５０を吸着すると、垂直多関節ロボット２０によって部品５０が持ち上げられて、垂直多関節ロボット２０によって部品５０が基板Ｗに向けて搬送される。

図６Ｂに示すように、垂直多関節ロボット２０によって部品５０の搬送が開始されると、搬送途中に設けられた認識ユニット３０に吸着ノズル２６が移動される。認識ユニット３０の発光部３１と受光部３２の間に部品５０が位置付けられ、発光部３１が部品５０に向けて発光して受光部３２で部品５０の遮光幅が認識される。このとき、吸着ノズル２６によって部品５０が吸着位置を中心に回転されて、回転角度毎に受光部３２に投影された遮光幅から部品形状が認識される。そして、部品５０の中心に対する吸着位置のズレ量が算出され、垂直多関節ロボット２０によって部品５０が基板Ｗの実装位置に向けて搬送される。

図６Ｃに示すように、基板Ｗの上方に吸着ノズル２６が移動されると、吸着位置の位置ズレ量に基づいて垂直多関節ロボット２０の移動位置が補正される。これにより、垂直多関節ロボット２０の旋回動作を組み合わせた動きに起因した位置ズレを補正することができ、基板Ｗの実装位置の真上に部品５０を精度よく位置付けることができる。そして、吸着ノズル２６が下降して基板Ｗ上の実装位置に部品５０が実装される。このとき、吸着ノズル２６で部品５０の一部（部品上部）を吸着しているため、他の部品に干渉しそうな基板Ｗ上の狭い位置でも容易に部品５０を実装することができる。

次に、図７を参照して、実装制御について説明する。図７は、本実施の形態の実装装置による実装制御のフローチャートである。なお、図７においても、装置組み付け時のズレ量については事前に調整され、制御ユニットには補正後の実装位置が設定されているものとする。なお、説明の便宜上、図３及び図６の符号を適宜使用して説明する。

図７に示すように、制御ユニット４０によって吸着ノズル２６の移動先がフィーダ１５の供給位置の上方の所定位置（ＰＩＣＫ＿Ｘ、ＰＩＣＫ＿Ｙ、Ｚ０）に指定される（ステップＳ０１）。このとき、吸着ノズル２６の向きが真下を向くように角度（Ａ０、Ｂ０、Ｃ０）に指定され、吸着ノズル２６の回転角度が吸着角度θに指定されている。次に、吸着ノズル２６がフィーダ１５の供給位置の上方に移動されると、制御ユニット４０に指定された吸着高さ（ＰＩＣＫ＿Ｘ、ＰＩＣＫ＿Ｙ、ＰＩＣＫ＿Ｚ１）まで吸着ノズル２６が降ろされて、吸着ノズル２６の先端が部品に接触される（ステップＳ０２）。

次に、制御ユニット４０に指定された押し込み高さ（ＰＩＣＫ＿Ｘ、ＰＩＣＫ＿Ｙ、ＰＩＣＫ＿Ｚ２）まで吸着ノズル２６が降ろされて、吸着ノズル２６によって部品が吸着保持される（ステップＳ０３）。次に、吸着ノズル２６によってフィーダ１５の供給位置の上方まで部品が持ち上げられて、制御ユニット４０によって指定された認識ユニット３０の認識位置の上方の所定位置（ＬＡＳ＿Ｘ、ＬＡＳ＿Ｙ、Ｚ０）に吸着ノズル２６が移動される（ステップＳ０４）。次に、制御ユニット４０に指定された認識高さ（ＬＡＳ＿Ｘ、ＬＡＳ＿Ｙ、ＬＡＳ＿Ｚ）まで吸着ノズル２６が降ろされて部品形状が認識される（ステップＳ０５）。

次に、部品形状に基づいて部品の中心位置が求められて、部品の中心位置に対する吸着位置のズレ量ΔＬ１（ΔＬ１ｘ、ΔＬ１ｙ、ΔＬ１ｚ）が算出される（ステップＳ０６）。次に、制御ユニット４０によってズレ量ΔＬ１に基づいて実装位置が補正されて、補正後の実装位置の上方の所定位置（ＰＬＡＣＥ＿Ｘ、ＰＬＡＣＥ＿Ｙ、Ｚ０）に吸着ノズル２６が移動される（ステップＳ０７）。このとき、吸着ノズル２６が真下を向くように制御ユニット４０によって吸着ノズル２６の角度（Ａ０、Ｂ０、Ｃ０）が調整され、吸着ノズル２６の回転角度が実装角度θに調整される。

次に、吸着ノズル２６がフィーダ１５の実装位置の上方に移動されると、制御ユニット４０に指定された実装高さ（ＰＬＡＣＥ＿Ｘ、ＰＬＡＣＥ＿Ｙ、ＰＬＡＣＥ＿Ｚ１）まで吸着ノズル２６が降ろされて、部品の下面が基板Ｗの上面に接触される（ステップＳ０８）。次に、制御ユニット４０に指定された押し込み高さ（ＰＬＡＣＥ＿Ｘ、ＰＬＡＣＥ＿Ｙ、ＰＬＡＣＥ＿Ｚ２）まで吸着ノズル２６が降ろされて、吸着ノズル２６によって部品が基板Ｗの実装位置に実装される（ステップＳ０９）。そして、吸着ノズル２６がフィーダ１５の上方に移動されて、ステップＳ０１からステップＳ０９の処理が繰り返される。

以上のように、本実施の形態の実装装置１は、手作業で実装されるような部品を垂直多関節ロボット２０によって基板Ｗの実装位置に実装することができる。また、部品の搬送中に認識された部品形状に基づいて、垂直多関節ロボット２０の部品に対する保持位置のズレが補正される。部品を一時的に仮置きすることなく実装精度を高めることができるため、認識ユニット３０を備えるという簡易な構成で部品を精度よく実装することができる。また、１ラインで部品を実装するため、装置を大型化することなく、省スペース化を図ることが可能になっている。

なお、本実施の形態において、部品は、ラジアルフィーダで供給されるラジアル部品、スティックフィーダ及びボウルフィーダで供給されるチップ部品に限定されない。部品は、アキシャル部品等の他の電子部品でもよいし、基板に対して実装可能であれば、特に電子部品等に限定されない。

また、本実施の形態において、供給装置として、ラジアルフィーダ、スティックフィーダ、ボウルフィーダを例示したが、テープフィーダ、バルクフィーダ等の他のフィーダでもよい。また、フィーダに限定されずトレイ等による供給でも可とする。すなわち、供給装置はフィーダだけでなくトレイ等を含む概念である。

また、本実施の形態において、基板は、各種部品が搭載可能なものであればよく、プリント基板に限定されず、キャリア基板上に載せられたフレキシブル基板でもよい。

また、本実施の形態において、認識ユニットは、垂直多関節ロボットで搬送中に部品形状を認識可能であればよく、例えば、撮像装置で部品を撮像した撮像画像から部品形状を認識してもよい。また、認識ユニットが基台上に設けられる構成にしたが、この構成に限定されない。認識ユニットを垂直多関節ロボットの先端に設けて、生産タクトを向上させてもよい。

また、本実施の形態において、第１の算出部で垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出し、第２の算出部で垂直多関節ロボットの実装位置のズレ量を算出する構成にしたが、この構成に限定されない。単一の算出部で垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量及び実装位置のズレ量を算出してもよい。

また、本実施の形態において、第１の補正部で垂直多関節ロボットの保持位置のズレを補正し、第２の補正部で垂直多関節ロボットの実装位置のズレを補正する構成にしたが、この構成に限定されない。単一の補正部で垂直多関節ロボットの保持位置のズレ及び実装位置のズレを補正してもよい。

また、本実施の形態において、垂直多関節ロボットの保持位置のズレ及び実装位置のズレを補正する構成にしたが、いずれか一方だけを補正するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、ラジアルフィーダ及びパーツフィーダがそれぞれ多段的に配置されたが、この構成に限定されない。ラジアルフィーダ及びパーツフィーダが多段的に配置されていなくてもよい。

また、本実施の形態において、垂直多関節ロボットが吸着ノズルを有する構成にしたが、この構成に限定されない。垂直多関節ロボットは部品を保持可能な保持部を有していればよく、例えば、グリッパーノズルを有していてもよい。

また、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

また、本実施の形態では、本発明を実装装置に適用した構成について説明したが、簡易かつ小型の装置構成で生産タクトを向上させつつ、垂直多関節ロボットで多種多様な部品を精度よく実装することができる他の装置に適用することが可能である。

さらに、上記実施形態では、フィーダから供給された部品を基板に実装する実装装置であって、フィーダから基板の実装位置に部品を搬送する垂直多関節ロボットと、垂直多関節ロボットで搬送中に部品の形状を認識する認識ユニットと、部品形状から部品に対する垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出する第１の算出部と、保持位置のズレ量に基づいて垂直多関節ロボットの部品に対する実装動作を補正する第１の補正部とを備えたことを特徴とする。この構成により、手作業で実装されるような部品を垂直多関節ロボットによって基板の実装位置に実装することができる。また、部品の搬送中に認識された部品形状に基づいて、垂直多関節ロボットの部品に対する保持位置のズレが補正される。部品を一時的に仮置きすることなく実装精度を高めることができるため、認識ユニットを備えるという簡易な構成で部品を精度よく実装することができる。また、１ラインで部品を実装するため、装置を大型化することなく、省スペース化を図ることができる。

以上説明したように、本発明は、簡易かつ小型の装置構成で生産タクトを向上させつつ、垂直多関節ロボットで多種多様な部品を精度よく実装することができるという効果を有し、特に、リード付きのラジアル部品等を基板に実装する実装装置及び実装方法に有用である。

１ 実装装置
１５Ａ−１５Ｃ フィーダ（供給装置）
２０ 垂直多関節ロボット
２２ ロボットアーム
２４ ハンド部
２６ 吸着ノズル
２９ 撮像装置
３０ 認識ユニット
３１ 発光部
３２ 受光部
３４ 駆動モータ
４１ 第１の算出部
４２ 第１の補正部
４３ 第２の算出部
４４ 第２の補正部
５０ 部品
Ｍ 基準マーク
Ｗ 基板
Ｗ１ 治具基板

Claims (6)

1. 供給装置から供給された部品を基板に実装する実装装置であって、
   前記供給装置から基板の実装位置に部品を搬送する垂直多関節ロボットと、
   前記垂直多関節ロボットで搬送中に部品の形状を認識する認識ユニットと、
   部品形状から部品に対する前記垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出する第１の算出部と、
   保持位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品の実装動作を補正する第１の補正部とを備えたことを特徴とする実装装置。
2. 前記垂直多関節ロボットは、ロボットアームとロボットアームに連結されるハンド部から構成されるとともに、
   前記ハンド部は、部品を吸着する吸着ノズルと当該吸着ノズルを回転させる駆動モータを備えたことを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
3. 前記認識ユニットが、部品に向けて発光する発光部と、前記発光部に部品を挟んで対向する受光部とを備え、前記発光部と前記受光部の間で前記垂直多関節ロボットに保持された部品を回転させることで部品の遮光幅から部品形状を認識することを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
4. 基板の基準マークを撮像する撮像装置と、
   前記基準マークを基準にした目標位置に対する前記垂直多関節ロボットの実装位置のズレ量を算出する第２の算出部と、
   実装位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品に対する実装動作を補正する第２の補正部とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の実装装置。
5. 前記垂直多関節ロボットが、多段的に配置された複数の供給装置から基板の実装位置に部品を搬送することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の実装装置。
6. 供給装置から供給された部品を基板に実装する実装方法であって、
   前記供給装置から基板の実装位置に垂直多関節ロボットで部品を搬送するステップと、
   前記垂直多関節ロボットで搬送中に認識ユニットで部品の形状を認識するステップと、
   部品形状から部品に対する前記垂直多関節ロボットの保持位置のズレ量を算出するステップと、
   保持位置のズレ量に基づいて前記垂直多関節ロボットの部品の実装動作を補正するステップとを備えたことを特徴とする実装方法。

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