JP4357643B2 - Surface mount machine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装機において、ヘッドユニットに複数の吸着ヘッドを備えた表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットに吸着ヘッドを搭載し、部品供給部のテープフィーダー等から電子部品を吸着して位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に実装するようにした表面実装機（以下、単に実装機という）は一般に知られており、最近では、複数の吸着ヘッドをヘッドユニットに並べて搭載し、これにより複数の部品を同時に吸着できるようにして実装効率を高めるようにした実装機も提案されている。
【０００３】
また、この種の実装機において、吸着部品の投影の検出に基づいて部品の吸着状態を検知する光学的検知手段をヘッドユニットに搭載し、部品吸着後、部品装着のための移動中に部品の吸着状態を調べることにより部品の吸着状態を効率的に調べ得るようにした実装機も開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような実装機では、一般に、部品を吸着した後、ヘッドユニットがプリント基板上に移動する間に吸着ヘッドを回転させて部品を所定の装着角度（向き）にセットし、装着位置上方にヘッドユニットが到達すると、吸着ヘッドを下降させて部品を実装するようにしている。
【０００５】
ところが、複数の吸着ヘッドを備えた実装機では、部品の形状等によっては、部品装着後、部品を装着角度にセットする際に隣合う部品同士が干渉する場合がある。従って、このような場合には、干渉の可能性を予測して、例えば、部品を吸着する吸着ヘッドの両側の吸着ヘッドを使用することなく実装動作を行わせている。また、各吸着ヘッドの間隔と部品の大きさとの関係から、隣合う吸着ヘッドによって部品吸着そのものを行えない場合もあり、この場合にも部品を吸着する吸着ヘッドの両側の吸着ヘッドを使用することなく実装動作を行わせている。
【０００６】
しかし、これでは複数の吸着ヘッドを搭載した実装機の機能が大きく減殺されることとなり、実装効率を十分に高めることができない。従って、この点を改善する必要がある。なお、この場合、光学的検知手段による部品の吸着状態の検査を効率的に行い得るように考慮する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニットに、複数の吸着ヘッドと、各吸着ヘッドに吸着された部品の吸着状態を調べる光学的検知手段とを備えた表面実装機において、各吸着ヘッドの稼動率を高めながら光学的検知手段による部品の吸着状態の検査を効率的に行うことができる表面実装機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ヘッドユニットに、回転及び昇降可能な部品吸着用の複数の吸着ヘッドと、上記吸着ヘッドに吸着された部品の投影の検出に基づいて部品の吸着状態を調べる光学的検知手段とを備えるとともに、各吸着ヘッドの駆動を制御するヘッド制御手段を備えた表面実装機において、上記光学的検知手段は、吸着ヘッド昇降のための空間を挟んで対向配置されて吸着ヘッドの配設方向に亘って延びる光の照射部と受光部とを有するとともに上記照射部として上下方向に移動可能な一の照射部を有する一方、上記受光部として異なる高さ位置での部品の投影検出を可能とするべく複数段の受光部を備え、かつ投影検出時には、投影を検出すべき受光部に照射部が対向するように移動制御手段により照射部の動作が制御されるように構成されており、上記ヘッド制御手段は、部品吸着後に少なくとも一つの吸着ヘッドがこれに隣合う吸着ヘッドに対して上下にオフセットされるように吸着ヘッドを駆動するとともに、各吸着ヘッドに吸着された部品の吸着状態を調べるべく、吸着部品相互の上下の位置関係を保持しつつこの位置関係に対応する受光部に対して各部品を配置するように各吸着ヘッドを制御するように構成されているものである（請求項１）。
【０００９】
この表面実装機によれば、隣合う吸着ヘッドにより吸着される部品を異なる高さ位置に保持することができる。そのため、隣合う吸着ヘッドにより同一高さ位置に部品を吸着保持したならば互いに干渉するような部品等でも、それらの部品を隣合う吸着ヘッドにより吸着保持することが可能となる。また、光学的検知手段による部品の吸着状態の検査については、部品相互の高さ位置に対応する受光部に対して部品が配置されて投影が検出されるため、吸着部品を上下にオフセットさせながらも効率よく部品の吸着状態を調べることが可能となる。
【００１０】
なお、請求項１の構成においては、吸着ヘッドに吸着された下位側の部品から順に投影を検出すべく照射部を移動させるように移動制御手段を構成するとともに、投影検出中に既に検出を終えた下位側の部品を実装するように上記ヘッド制御手段により各吸着ヘッドを制御するのが好ましい（請求項２）。このようにすれば、吸着部品の検査と部品の実装とを効率的に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明に係る表面実装機の一例を示している。同図に示すように、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。
【００１３】
上記コンベア２の前後側方には、それぞれ部品供給部４が設けられている。各部品供給部４には、それぞれ多数列のテープフィーダー４ａを有し、各テープフィーダー４はそれぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるようになっているとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式の送り機構が具備され、後記ヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に繰り出されるようになっている。
【００１４】
また、上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５がＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動するようになっている。
【００１５】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール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とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１６】
上記ヘッドユニット５には、部品吸着用の複数の吸着ヘッドが設けられており、当実施の形態では、図２に示すように４本の吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄがＸ軸方向に一列に並べて設けられている。
【００１７】
これらの吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄは、それぞれヘッドユニット５のフレーム５ａに対して昇降及びＲ軸回りの回転が可能となっている。すなわち、図３に示すように、ヘッドユニット５のフレーム５ａには４つのサブフレーム２５がそれぞれ上下動可能に支持され、これらのサブフレーム２５がフレーム５ａに固定されたＺ軸サーボモータ２４を駆動源とするボールネジ機構等の昇降機構に連結されている。また、各サブフレーム２５にそれぞれ吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄが回転可能に支持され、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄがそれぞれサブフレーム２５に搭載されたＲ軸サーボモータ２６に連結されている。そして、Ｚ軸サーボモータ２４が作動するとサブフレーム２５と一体に各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄが昇降し、Ｒ軸サーボモータ２６が作動すると各サブフレーム２５に対して吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄが回転するように構成されている。
【００１８】
各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの下端には部品吸着用のノズル２１が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段からノズル２１の先端に負圧が供給されて、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００１９】
ヘッドユニット５には、さらに吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの各ノズル２１に吸着された部品の投影の検出に基づいて部品の吸着状態を調べるレーザーユニット３０が設けられている。
【００２０】
レーザーユニット３０は、図６に示すように、各ヘッド２０ａ〜２０ｄのノズル２１が上下動するときに通過する空間Ｓを挟んでＹ軸方向に相対向して配置されるレーザー発生部（照射部）とディテクタ（受光部）とを有しており、吸着された部品に平行光線を照射して部品の投影を検出し、そのデータを後記コントローラに出力するように構成されている。レーザー発生部及びディテクタは、同図に示すようにそれぞれ上下二段（レーザー発生部３１ａ，３１ｂ及びディテクタ３２ａ，３２ｂという）に設けられており、これにより高さの異なる位置で部品の投影を検出できるように構成されている。
【００２１】
また、レーザー発生部３１ａ，３１ｂ及びディテクタ３２ａ，３２ｂは、いずれも吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの配列方向に亘って延びる細長に形成されており、これにより各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄによって吸着される部品を共通のレーザーユニット３０によって調べ得るように構成されている。
【００２２】
なお、上記実装機は、図示を省略するが、コンピュータを構成要素とするコントローラを備えており、ヘッドユニット駆動用の各サーボモータ９，１５や、吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄ駆動用の各サーボモータ２４，２６等の駆動源及びレーザーユニット３０は全てこのコントローラに接続されている。そして、実装時には、以下に説明するような部品の実装動作を行うべく、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等が制御されるとともに、レーザーユニット３０から出力される投影データに基づいて吸着部品の認識が行われるようになっている。つまり、当実施形態では、上記コントローラが本発明のヘッド制御手段として機能するとともに、上記レーザーユニット３０及び上記コントローラが本発明の光学的検知手段として機能するようになっている。
【００２３】
次に、上記実装機による部品の実装動作について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２４】
まず、部品の吸着動作に先立って、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄによって吸着する部品のデータ、例えば、部品の種類や部品のサイズに関するデータを読みだし、このデータに基づいて吸着部品が互いに干渉する虞れのある吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを予測する（ステップＳ１，Ｓ２）。すなわち、同一高さ位置に吸着部品を保持したならば隣合う吸着部品同士が干渉する虞れのある吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを予測する。この予測は、部品吸着時の干渉および各吸着部品のＲ軸回りの装着角度（向き）調整時の干渉の可能性を、予想される部品の吸着ずれ量（吸着ずれの傾向）を加味して予測する。なお、部品のデータは、キーボード等の入力手段を介して予め入力されてコントローラ内の記憶部に記憶されている。
【００２５】
次に、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの上昇停止位置、すなわち部品吸着後の停止高さ位置を決定し、さらに部品の吸着順序を決定する（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００２６】
各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの上昇停止位置は、上述の干渉の可能性に基づき、例えば図５及び図６に示すように、干渉する虞れのある隣合う吸着部品Ｃｈが上下にオフセットされ、かつ上位側の吸着部品Ｃｈ（図５では吸着ヘッド２０ａ，２０ｃによる吸着部品Ｃｈ）がレーザーユニット３０の上側のレーザー発生部３１ａ及びディテクタ３２ａの間に、下位側の吸着部品Ｃｈ（図５では吸着ヘッド２０ｂ，２０ｄによる吸着部品Ｃｈ）がレーザーユニット３０の下側のレーザー発生部３１ｂ及びディテクタ３２ｂの間にそれぞれ介装されるように決定する。また、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄによる部品の吸着順序の決定は、上昇停止位置が上位側の吸着ヘッドによる部品の吸着を先に行い、次いで、上昇停止位置が下位側の吸着ヘッドによる部品の吸着を行うように決定する。なお、同じ高さ位置の吸着ヘッドについては、部品供給位置等を考慮した所定の最適化の手法に基づいて決定する。
【００２７】
吸着順序が決定したら、まず、ヘッドユニット５を部品供給部４の最初の部品吸着位置（ｎ＝１）に移動させて部品を吸着させる（ステップＳ５〜Ｓ７）。この際、可能な場合には上昇停止位置が上位側の複数の吸着ヘッドにより部品を同時吸着させ、あるいは上昇停止位置が下位側の複数の吸着ヘッドにより部品を同時吸着させる。
【００２８】
当該吸着位置での部品の吸着が完了すると、他に吸着すべき部品があるか否かを判断し（ステップＳ８）、ある場合にはヘッドユニット５を部品供給部４の次の部品吸着位置（ｎ＋１）に移動させて（ステップＳ９）、同様に次の部品の吸着を行う。なお、このように部品を吸着すると、上述のように吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの上昇停止位置が決定されていることにより、各吸着部品が図６に示すようにレーザー発生部３１ａ，３１ｂから照射される上下二段の平行光線３３ａ，３３ｂを遮る高さ位置にセットされる。
【００２９】
一方、ステップＳ８で他に吸着すべき部品がないと判断した場合、すなわち全ての部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５をプリント基板３上に移動するとともに、この移動中に、レーザーユニット３０により各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄに吸着保持されている部品の吸着状態を調べ、各吸着部品をＲ軸回りの所定の装着角度（向き）に調整する（ステップＳ１０）。
【００３０】
部品の吸着状態は、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの回転に伴い各吸着部品を回転させつつその投影を検出することにより調べる。この際、上述のようにレーザー発生部及びディテクタがそれぞれ上下二段に設けられ、しかもレーザー発生部及びディテクタが吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの配列方向に亘って延びる細長に形成されていることにより、上位側及び下位側の各吸着部品の投影の検出が同時に行われ、これら部品の吸着状態が同時に調べられる。この際、上位側の部品の吸着状態を調べるに際しては、例えば、予め記憶されている部品のサイズに応じて、下位側の部品を吸着した吸着ヘッド（例えば図５では吸着ヘッド２０ｂ，２０ｄ）の投影を排除するように上側のディテクタ３２ａにおける投影範囲を分割して部品の吸着状態が調べられる。こうすることで上位側の吸着部品の認識に際して、下位側の部品を吸着した吸着ヘッドの投影を部品と誤認することがないようにされている。
【００３１】
吸着部品の検査が終了したらステップＳ１１に移行し、搭載すべき部品があるか否か、すなわちヘッドユニット５に実装すべき部品を吸着しているか否かを判断する。そして、搭載すべき部品があると判断した場合には、さらに、下位側の吸着ヘッドによる吸着部品があるか否か、つまり上昇停止位置が下位側の吸着ヘッドにより吸着されている部品があるか否かを判断し、吸着部品があると判断した場合には、ヘッドユニット５を目標位置に移動しながら、下位側の吸着ヘッドの吸着部品を所定の順番でプリント基板３に実装する（ステップＳ１２，Ｓ１４）。この際、ステップＳ１０で調べた部品の吸着状態に応じて求められる吸着誤差等を考慮して部品の実装を行う。
【００３２】
一方、ステップＳ１２において下位側の吸着ヘッドによる吸着部品がないと判断した場合、つまり下位側の吸着ヘッドによる全ての吸着部品の実装が完了したと判断した場合には、次いで、上位側の吸着ヘッドの吸着部品を所定の順番でプリント基板３に実装する（ステップＳ１３）。この場合も、ステップＳ１０で調べた部品の吸着状態に応じて求められる吸着誤差等を考慮して部品の実装を行う。
【００３３】
そして、最終的に実装すべき部品が無くなったら（ステップＳ１１でＮＯと判断したら）、ステップＳ１にリターンして本フローチャートを終了する。
【００３４】
以上の実装機によれば、部品吸着後の各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの上昇停止位置を、上述のように隣合う吸着部品の干渉の可能性に基づいて上下にオフセットさせているため、同一平面上（同一高さ位置）に保持すると、互いに干渉する部品、あるいは装着角度調整の際に回転させると互いに干渉するような部品であっても、隣合う吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを用いて吸装着することができる。そのため、常に、全ての吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを用いて部品を実装することができ、これにより各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの稼動率が高められる。
【００３５】
その上、吸着部品を上下にオフセットさせながらも、吸着部品の検査については、レーザーユニット３０に上下二段のレーザー発生部３１ａ，３１ｂ及びディテクタ３２ａ，３２ｂを設け、上下にオフセットされた部品の投影を同時に検出できるようにしているため、部品の吸着状態を効率的に調べることができる。
【００３６】
従って、上記実装機によれば、部品同士の干渉を回避するために例えばヘッド一つ飛ばしで部品を吸着する等、部品を吸着する吸着ヘッドの両側の吸着ヘッドを使用することなく実装動作を行わせていた従来のこの装置に比べると実装効率を有効に高めることができる。
【００３７】
また、上記実装機では、レーザーユニット３０の各レーザー発生部３１ａ，３１ｂ及びディテクタ３２ａ，３２ｂが上述のように吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの配列方向に亘って細長に構成されているため、各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄに吸着される部品を上位又は下位のいずれに配置しても吸着状態を良好に調べることができる。従って、部品の種類に応じて干渉を確実に避け得るように部品の高さ位置関係を適宜調整することができ、吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの位置によって部品を保持する高さ位置が制限されることがないという特徴もある。
【００３８】
ところで、上記実装機においては、その変形例として、例えば上記レーザーユニット３０に代えて図７に示すようなレーザーユニット３０′をヘッドユニット５に搭載した構成を採用することもできる。
【００３９】
このレーザーユニット３０′は、同図に示すように上下二段のディテクタ３２ａ′，３２ｂ′を備えている点で上記レーザーユニット３０と構成が共通しているが、各ディテクタ３２ａ′，３２ｂ′に対してレーザー発生部３１′が共通化されている点で構成が相違している。すなわち、このレーザーユニット３０′では、レーザー発生部３１′が上下動可能に設けられており、部品吸着後、ディテクタ３２ａ′，３２ｂ′に対して択一的にレーザー発生部３１′を対向配置させることにより、上下にオフセットされた各部品の投影を上下の各ディテクタ３２ａ′，３２ｂ′でそれぞれ検出するように構成されている。
【００４０】
なお、このレーザーユニット３０′を搭載する場合には、図４に示したフローチャートのステップＳ１０〜Ｓ１４に代えて例えば図８のフローチャート（ステップＳ２０〜Ｓ２６）に従って作動させる。
【００４１】
すなわち、図４のステップＳ８において他に搭載するべき部品がないと判断すると、つまり全ての部品の吸着が完了したと判断すると、ヘッドユニット５をプリント基板３上に移動させるとともに、レーザーユニット３０′において上記レーザー発生部３１′を下側のディテクタ３２ｂ′に対向配置し、下位側の部品の吸着状態の検査を行う（ステップＳ２０）。
【００４２】
次いで、レーザー発生部３１′を移動させて上側のディテクタ３２ａ′に対向配置し、上位側の部品の吸着状態の検査を開始する（ステップＳ２１）。
【００４３】
上位側の部品の検査が開始されたら、ステップＳ２２に移行し、実装部品があるか否かを判断する。そして、実装部品がある場合には、さらに、下位側の部品があるか否かを判断し、部品があると判断した場合には、ヘッドユニット５を目標位置に移動しながら、下位側の部品を所定の順番でプリント基板３に実装する（ステップＳ２３，Ｓ２６）。
【００４４】
一方、ステップＳ２３において下位側の部品がないと判断した場合には、上位側の部品の吸着状態の検査が終了したか否かを判断する（ステップＳ２４）。ここで検査が終了したと判断したら、上位側の部品を所定の順番でプリント基板３に実装する（ステップＳ２５）。
【００４５】
そして、最終的に実装すべき部品が無くなったら（ステップＳ２２でＮＯと判断したら）、図４のステップＳ１にリターンして本フローチャートを終了する。
【００４６】
このような実装動作によれば、上位側の部品の吸着状態を調べながら、その一方で既に吸着状態を調べ終わった下位側の吸着部品を実装するため、効率的に部品を実装することができるという特徴がある。なお、上記の例においては、上記コントローラがレーザー発生部３１′の移動制御手段として機能する。
【００４７】
ところで、以上説明した実装機では、部品データに基づいて吸着部品が互いに干渉する虞れのある吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを予測し、干渉する虞れのある隣合う吸着部品が上下にオフセットされるように吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを制御するようにしているが、例えば、このような干渉の虞れを予測することなく、隣り合う部品が常に上下にオフセットされるように吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄの動作を制御するようにしてもよい。
【００４８】
また、部品の吸着動作において、先に吸着した上位側の部品の吸着状態を調べながら、その一方で、下位側の部品を吸着するようにしてもよい。このように上位側の部品の認識動作と下位側の部品の吸着動作とを並行して行うようにすれば、より一層効率的に部品を実装することができる。
【００４９】
また、上記の例では、部品吸着後、部品を上下２段に配置するようにしているが、それ以上の複数段に部品を配置するように各吸着ヘッド２０ａ〜２０ｄを制御するようにしてもよい。要は、隣設される吸着ヘッドによる吸着部品を上下にオフセットさせて隣合う部品同士の干渉を回避するようにすればよい。この場合、それに対応した段数のレーザー発生部及びディテクタをレーザーユニット３０に設けるようにすればよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ヘッドユニットに、複数の吸着ヘッドと、吸着ヘッドに吸着された部品の吸着状態を調べる光学的検知手段とを備えた表面実装機において、部品吸着後、少なくとも一つの吸着ヘッドがこれに隣合う吸着ヘッドに対して上下にオフセットされるように吸着ヘッドを駆動制御し、これにより同一高さ位置に部品を吸着保持したならば互いに干渉するような部品等であってもそれらの部品を隣合う吸着ヘッドにより吸着できるようにしたので、吸着ヘッドの稼働率を有効に高めることができる。しかも、光学的検知手段については、受光部を多段に設けることにより、上下にオフセットされた部品の投影をそれぞれ検出できるようにしたので、従来同様に部品の吸着状態を効率的に調べることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用される表面実装機の一例を示す概略平面図である。
【図２】 同概略正面図である。
【図３】 ヘッドユニットの構成を示す正面図である。
【図４】 実装動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】 各吸着ヘッドにより部品を吸着した状態を示すヘッドユニットの概略正面図である。
【図６】 レーザーユニットにより部品の吸着状態を調べる際の各吸着ヘッドの動作を説明する図５におけるＡ矢視図である。
【図７】 ヘッドユニットに搭載されるレーザーユニットの別の例を示す図６に対応する図である。
【図８】 図７に示すレーザーユニットを適用した場合の実装動作の一例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
２０ａ〜２０ｄ 吸着ヘッド
２１ ノズル
２４ Ｚ軸サーボモータ
２６ Ｒ軸サーボモータ
３０ レーザーユニット
３１ａ，３１ｂ レーザー発生部
３２ａ，３２ｂ ディテクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface mounter in which a head unit includes a plurality of suction heads.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a suction head is mounted on a movable head unit, an electronic component is sucked from a tape feeder or the like of a component supply unit, transferred onto a printed circuit board, and mounted at a predetermined position on the printed circuit board. The surface mounter (hereinafter simply referred to as “mounter”) is generally known, and recently, a plurality of suction heads are mounted side by side on the head unit, so that a plurality of components can be suctioned at the same time, thereby improving mounting efficiency. Such mounting machines have also been proposed.
[0003]
Also, in this type of mounting machine, an optical detection means for detecting the suction state of the component based on the detection of the projection of the suction component is mounted on the head unit. There has also been developed a mounting machine that can efficiently check the suction state of a component by checking the suction state.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in the mounting machine as described above, after sucking a component, the suction head is rotated while the head unit moves on the printed circuit board to set the component at a predetermined mounting angle (orientation), and above the mounting position. When the head unit arrives, the suction head is lowered to mount the component.
[0005]
However, in a mounting machine equipped with a plurality of suction heads, adjacent components may interfere with each other when the components are set at the mounting angle after the components are mounted. Therefore, in such a case, the possibility of interference is predicted and, for example, the mounting operation is performed without using the suction heads on both sides of the suction head that sucks the components. In addition, due to the relationship between the distance between each suction head and the size of the part, the part suction itself may not be able to be performed by the adjacent suction head. In this case as well, the suction heads on both sides of the suction head that sucks the part should be used. The mounting operation is performed.
[0006]
However, this greatly reduces the function of the mounting machine equipped with a plurality of suction heads, and the mounting efficiency cannot be sufficiently increased. Therefore, it is necessary to improve this point. In this case, it is necessary to consider so that the inspection of the suction state of the component by the optical detection means can be performed efficiently.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a surface mounter including a plurality of suction heads and an optical detection means for examining the suction state of components sucked by each suction head. An object of the present invention is to provide a surface mounter capable of efficiently inspecting the suction state of a component by an optical detection means while increasing the operation rate of each suction head.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a head unit, a plurality of suction heads for sucking and rotating parts, and a component suction state based on detection of projections of the parts sucked by the suction head. And a surface mounter having a head control means for controlling the driving of each suction head, the optical detection means are arranged opposite to each other with a space for raising and lowering the suction head. while having one of the illuminating part that is movable in the vertical direction as the irradiation unit as well as have the irradiation portion of light extending over the arrangement direction of the suction head and the light receiving portion Te, at different height positions as the light receiving portion In order to enable the projection detection of the component, a plurality of stages of light receiving units are provided, and at the time of projection detection, the operation of the irradiation unit is controlled by the movement control means so that the irradiation unit faces the light receiving unit to detect the projection. Is configured to be your, the head control unit is configured to drive the suction head to be offset vertically with respect to at least one suction head which suction head is adjacent thereto after the component suction, each suction In order to check the suction state of the parts sucked by the head, each suction head is controlled so that each part is arranged with respect to the light receiving unit corresponding to this positional relation while maintaining the upper and lower positional relation between the suction parts. (Claim 1).
[0009]
According to this surface mounting machine, the components sucked by the adjacent suction heads can be held at different height positions. For this reason, if parts are sucked and held at the same height by adjacent suction heads, even parts that interfere with each other can be sucked and held by adjacent suction heads. Also, regarding the inspection of the suction state of the component by the optical detection means, since the component is arranged with respect to the light receiving unit corresponding to the height position between the components and the projection is detected, the suction component is offset up and down. It becomes possible to investigate the adsorption state of parts efficiently .
[0010]
According to the first aspect of the present invention, the movement control means is configured to move the irradiation unit in order to detect the projection in order from the lower-level component sucked by the suction head, and the detection has already been completed during the projection detection. preferably, to control the respective suction head by the head control unit to implement the lower part has (claim 2). In this way, it is possible to efficiently perform the inspection of the suction component and the mounting of the component.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
1 and 2 show an example of a surface mounter according to the present invention. As shown in the figure, on a base 1 of a surface mounter (hereinafter abbreviated as a mounter), a printed circuit board transporting conveyor 2 is arranged, and the printed circuit board 3 is transported on the conveyor 2 to be predetermined. Is stopped at the mounting work position.
[0013]
On the front and rear sides of the conveyor 2, component supply units 4 are respectively provided. Each component supply unit 4 has a plurality of rows of tape feeders 4a, and each tape feeder 4 is a reel that stores and holds small pieces of components such as ICs, transistors and capacitors at predetermined intervals. And a ratchet feed mechanism at the tape feed end so that the tape is fed intermittently as components are picked up by the head unit 5 to be described later.
[0014]
Further, a head unit 5 for component mounting is provided above the base 1, and this head unit 5 is in the X-axis direction (the direction of the conveyor 2) and the Y-axis direction (a direction orthogonal to the X-axis on the horizontal plane). ) To move to.
[0015]
That is, a pair of fixed rails 7 extending in the Y-axis direction and a ball screw shaft 8 that is rotationally driven by a Y-axis servo motor 9 are disposed on the base 1, and a head unit is disposed on the fixed rail 7. A support member 11 is disposed, and a nut portion 12 provided on the support member 11 is screwed onto the ball screw shaft 8. The support member 11 is provided with a guide member 13 extending in the X-axis direction and a ball screw shaft 14 driven by an X-axis servo motor 15 so that the head unit 5 can move on the guide member 13. A nut portion (not shown) held by the head unit 5 is screwed onto the ball screw shaft 14. Then, the ball screw shaft 8 is rotated by the operation of the Y-axis servo motor 9 and the support member 11 is moved in the Y-axis direction, and the ball screw shaft 14 is rotated by the operation of the X-axis servo motor 15, thereby the head unit. 5 moves in the X-axis direction with respect to the support member 11.
[0016]
The head unit 5 is provided with a plurality of suction heads for picking up components. In this embodiment, as shown in FIG. 2, four suction heads 20a to 20d are provided in a line in the X-axis direction. It has been.
[0017]
These suction heads 20a to 20d can move up and down and rotate around the R axis with respect to the frame 5a of the head unit 5, respectively. That is, as shown in FIG. 3, four sub-frames 25 are supported on the frame 5a of the head unit 5 so as to be vertically movable, and these sub-frames 25 drive a Z-axis servo motor 24 fixed to the frame 5a. It is connected to a lifting mechanism such as a ball screw mechanism as a source. The suction heads 20a to 20d are rotatably supported by the subframes 25, and the suction heads 20a to 20d are connected to R-axis servomotors 26 mounted on the subframes 25, respectively. When the Z-axis servo motor 24 is operated, the suction heads 20a to 20d are moved up and down integrally with the subframe 25, and when the R-axis servomotor 26 is operated, the suction heads 20a to 20d are rotated with respect to the subframe 25. It is configured.
[0018]
A nozzle 21 for component suction is provided at the lower end of each suction head 20a to 20d, and negative pressure is supplied to the tip of the nozzle 21 from a negative pressure supply means (not shown) at the time of component suction, and suction by the negative pressure is performed. Parts are attracted by force.
[0019]
The head unit 5 is further provided with a laser unit 30 that checks the suction state of the component based on the detection of the projection of the component sucked by the nozzles 21 of the suction heads 20a to 20d.
[0020]
As shown in FIG. 6, the laser unit 30 includes laser generators (irradiation units) arranged opposite to each other in the Y-axis direction with a space S through which the nozzles 21 of the heads 20 a to 20 d move up and down. ) And a detector (light receiving unit), and the projection of the component is detected by irradiating the picked-up component with parallel light, and the data is output to a controller which will be described later. As shown in the figure, the laser generator and detector are provided in two upper and lower stages (referred to as laser generators 31a and 31b and detectors 32a and 32b), thereby detecting projections of parts at different heights. It is configured to be able to.
[0021]
Further, the laser generators 31a and 31b and the detectors 32a and 32b are all formed in an elongated shape extending in the arrangement direction of the suction heads 20a to 20d, and thereby the parts sucked by the suction heads 20a to 20d are arranged. The common laser unit 30 can be used for inspection.
[0022]
Although not shown, the mounting machine includes a controller having a computer as a constituent element, and each servo motor 9, 15 for driving the head unit and each servo motor 24 for driving the suction heads 20a to 20d. , 26 and the laser source 30 are all connected to the controller. At the time of mounting, the head unit 5 and the like are controlled in accordance with a program stored in advance so as to perform the component mounting operation as described below, and the suction component based on the projection data output from the laser unit 30 is controlled. Recognition is being done. That is, in this embodiment, the controller functions as the head control means of the present invention, and the laser unit 30 and the controller function as the optical detection means of the present invention.
[0023]
Next, a component mounting operation by the mounting machine will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0024]
First, prior to the component suction operation, data on the component sucked by each of the suction heads 20a to 20d, for example, data on the type of component and the size of the component, is read, and the suction components may interfere with each other based on this data. Presumed suction heads 20a to 20d are predicted (steps S1 and S2). That is, if the suction parts are held at the same height position, the suction heads 20a to 20d in which adjacent suction parts may interfere with each other are predicted. This prediction takes into account the possibility of interference at the time of component adsorption and interference at the time of adjusting the mounting angle (orientation) of each adsorption component around the R axis, taking into account the amount of component adsorption deviation (the tendency of adsorption deviation). Predict. The component data is input in advance via an input unit such as a keyboard and stored in a storage unit in the controller.
[0025]
Next, the lift stop position of each suction head 20a to 20d, that is, the stop height position after component suction is determined, and the component suction order is determined (steps S3 and S4).
[0026]
Based on the above-described possibility of interference, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, the suction stop positions of the suction heads 20 a to 20 d are offset up and down adjacent suction parts Ch that may interfere with each other, and The upper suction component Ch (the suction component Ch by the suction heads 20a and 20c in FIG. 5) is interposed between the upper laser generator 31a and the detector 32a of the laser unit 30, and the lower suction component Ch (the suction head in FIG. 5). It is determined that the suction parts Ch) by 20b and 20d are respectively interposed between the laser generator 31b and the detector 32b on the lower side of the laser unit 30. In addition, the determination of the component suction order by each of the suction heads 20a to 20d is performed by first picking up the component by the suction head whose upper stop position is the upper side, and then sucking the component by the lower side suction head. Decide to do. Note that the suction heads at the same height position are determined based on a predetermined optimization method considering the component supply position and the like.
[0027]
When the suction order is determined, the head unit 5 is first moved to the first component suction position (n = 1) of the component supply unit 4 to suck the components (steps S5 to S7). At this time, if possible, the components are simultaneously picked up by a plurality of suction heads whose upper stop position is at the upper side, or the components are simultaneously picked up by a plurality of suction heads whose lift stop position is at the lower side.
[0028]
When the suction of the component at the suction position is completed, it is determined whether there is another component to be sucked (step S8). If there is, the head unit 5 is moved to the next component suction position ( n + 1) (step S9), and the next component is similarly picked up. When the components are sucked in this way, the suction stop positions of the suction heads 20a to 20d are determined as described above, so that each suction component is irradiated from the laser generators 31a and 31b as shown in FIG. It is set at a height position that blocks the two upper and lower parallel rays 33a and 33b.
[0029]
On the other hand, when it is determined in step S8 that there are no other parts to be picked up, that is, when picking up of all the parts is completed, the head unit 5 is moved onto the printed circuit board 3 and the laser unit 30 moves during this movement. The suction state of the parts sucked and held by the suction heads 20a to 20d is checked, and each suction part is adjusted to a predetermined mounting angle (orientation) around the R axis (step S10).
[0030]
The suction state of the component is examined by detecting the projection while rotating each suction component as the suction heads 20a to 20d rotate. At this time, as described above, the laser generator and the detector are provided in two upper and lower stages, and the laser generator and the detector are formed in an elongated shape extending in the arrangement direction of the suction heads 20a to 20d. The detection of the projections of the suction parts on the side and the lower side is performed simultaneously, and the suction state of these parts is examined simultaneously. At this time, when examining the suction state of the upper part, for example, according to the size of the part stored in advance, the suction head (for example, suction heads 20b and 20d in FIG. 5) suctions the lower part. The projection state of the upper detector 32a is divided so as to exclude the projection, and the suction state of the component is examined. In this way, when recognizing the upper suction component, the projection of the suction head that sucks the lower component is prevented from being mistaken as a component.
[0031]
When the suction component inspection is completed, the process proceeds to step S11 to determine whether there is a component to be mounted, that is, whether the component to be mounted on the head unit 5 is sucked. If it is determined that there is a part to be mounted, whether there is a suction part by the lower suction head, that is, whether there is a part whose lift stop position is sucked by the lower suction head If it is determined that there is a suction component, the suction components of the lower suction head are mounted on the printed circuit board 3 in a predetermined order while moving the head unit 5 to the target position (step S12). , S14). At this time, the component is mounted in consideration of the suction error obtained in accordance with the suction state of the component checked in step S10.
[0032]
On the other hand, if it is determined in step S12 that there is no suction component by the lower suction head, that is, if it is determined that all the suction components have been mounted by the lower suction head, then the upper suction head is used. Are mounted on the printed circuit board 3 in a predetermined order (step S13). Also in this case, the component is mounted in consideration of the suction error obtained in accordance with the suction state of the component checked in step S10.
[0033]
When there are finally no components to be mounted (NO in step S11), the process returns to step S1 to end the present flowchart.
[0034]
According to the above mounting machine, since the ascending / stopping positions of the suction heads 20a to 20d after component suction are offset up and down based on the possibility of interference between adjacent suction components as described above, the same plane Even if components that interfere with each other when held above (at the same height position) or that interfere with each other when rotated during adjustment of the mounting angle, they are sucked and mounted using adjacent suction heads 20a to 20d. be able to. Therefore, components can always be mounted using all of the suction heads 20a to 20d, thereby increasing the operating rate of each of the suction heads 20a to 20d.
[0035]
In addition, while the suction component is offset up and down, for the inspection of the suction component, the laser unit 30 is provided with two upper and lower laser generators 31a and 31b and detectors 32a and 32b to project the offset components up and down. Can be detected at the same time, so that the adsorption state of the components can be checked efficiently.
[0036]
Therefore, according to the above mounting machine, the mounting operation is performed without using the suction heads on both sides of the suction head that sucks the components, for example, by sucking the components by skipping one head in order to avoid interference between the components. Compared to this conventional device, the mounting efficiency can be effectively increased.
[0037]
Further, in the above mounting machine, each of the suction heads 31a and 31b and the detectors 32a and 32b of the laser unit 30 are configured to be elongated in the arrangement direction of the suction heads 20a to 20d as described above. Even if the parts adsorbed by 20a to 20d are arranged in either the upper or lower order, the adsorbed state can be checked well. Accordingly, the height positional relationship of the components can be adjusted as appropriate so that interference can be surely avoided according to the type of the component, and the height position for holding the component is limited by the positions of the suction heads 20a to 20d. There is also a feature that there is no.
[0038]
By the way, in the mounting machine, as a modification, for example, a configuration in which a laser unit 30 ′ as shown in FIG. 7 is mounted on the head unit 5 instead of the laser unit 30 can be adopted.
[0039]
The laser unit 30 'has the same configuration as the laser unit 30 in that it includes two upper and lower detectors 32a' and 32b 'as shown in the figure, but each detector 32a' and 32b 'has a common structure. On the other hand, the configuration is different in that the laser generator 31 'is shared. That is, in this laser unit 30 ', a laser generating part 31' is provided so as to be movable up and down, and after the components are sucked, the laser generating part 31 'is arranged oppositely to the detectors 32a' and 32b '. Accordingly, the projections of the parts offset vertically are detected by the upper and lower detectors 32a ′ and 32b ′.
[0040]
When the laser unit 30 ′ is mounted, the laser unit 30 ′ is operated in accordance with, for example, the flowchart of FIG. 8 (steps S20 to S26) instead of steps S10 to S14 of the flowchart of FIG.
[0041]
That is, if it is determined in step S8 in FIG. 4 that there are no other components to be mounted, that is, if it is determined that all the components have been sucked, the head unit 5 is moved onto the printed circuit board 3 and the laser unit 30 ′. The laser generator 31 'is placed opposite to the lower detector 32b' to inspect the suction state of the lower part (step S20).
[0042]
Next, the laser generator 31 'is moved so as to face the upper detector 32a', and the inspection of the suction state of the upper part is started (step S21).
[0043]
When the inspection of the upper part starts, the process proceeds to step S22 to determine whether there is a mounted part. If there is a mounted part, it is further determined whether there is a lower part. If it is determined that there is a part, the lower part is moved while moving the head unit 5 to the target position. Are mounted on the printed circuit board 3 in a predetermined order (steps S23 and S26).
[0044]
On the other hand, if it is determined in step S23 that there is no lower part, it is determined whether or not the inspection of the suction state of the upper part is completed (step S24). If it is determined that the inspection is complete, the upper components are mounted on the printed circuit board 3 in a predetermined order (step S25).
[0045]
When there are finally no components to be mounted (when NO is determined in step S22), the process returns to step S1 in FIG.
[0046]
According to such a mounting operation, while the suction state of the upper part is examined, the lower part suction component that has already been checked for the suction state is mounted, so that the component can be efficiently mounted. There is a feature. In the above example, the controller functions as movement control means for the laser generator 31 '.
[0047]
By the way, in the mounting machine demonstrated above, the adsorption | suction heads 20a-20d with which an adsorption | suction component may interfere mutually are estimated based on component data, and the adjacent adsorption | suction component with a possibility of interference is offset up and down. Although the suction heads 20a to 20d are controlled, for example, the operation of the suction heads 20a to 20d is performed so that adjacent components are always offset vertically without predicting the possibility of such interference. You may make it control.
[0048]
Further, in the component suction operation, the lower component may be sucked while checking the suction state of the upper component sucked first. In this way, if the recognition operation for the higher-order component and the suction operation for the lower-order component are performed in parallel, the component can be mounted more efficiently.
[0049]
In the above example, the components are arranged in two upper and lower stages after the components are picked up. However, the suction heads 20a to 20d may be controlled so that the components are arranged in a plurality of higher stages. Good. In short, it is only necessary to avoid the interference between adjacent parts by vertically offsetting the suction parts by the adjacent suction head. In this case, the laser unit 30 may be provided with laser generation units and detectors corresponding to the number of stages.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a surface mount machine including a plurality of suction heads and an optical detection means for examining the suction state of the parts sucked by the suction heads. If the suction head is driven and controlled so that one suction head is offset up and down with respect to the adjacent suction head, if parts are sucked and held at the same height position, such as parts that interfere with each other Even in such a case, since these parts can be sucked by the adjacent suction head, the operation rate of the suction head can be effectively increased. Moreover, the optical detection means is provided with a plurality of light receiving sections so that the projections of the components offset in the vertical direction can be detected, so that the adsorption state of the components can be checked efficiently as in the prior art. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a surface mounter to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic front view of the same.
FIG. 3 is a front view showing a configuration of a head unit.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a mounting operation.
FIG. 5 is a schematic front view of a head unit showing a state in which components are sucked by each suction head.
6 is a view taken along arrow A in FIG. 5 for explaining the operation of each suction head when the suction state of a component is examined by a laser unit.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 showing another example of a laser unit mounted on the head unit.
FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of mounting operation when the laser unit shown in FIG. 7 is applied.
[Explanation of symbols]
5 Head units 20a to 20d Suction head 21 Nozzle 24 Z-axis servo motor 26 R-axis servo motor 30 Laser unit 31a, 31b Laser generator 32a, 32b Detector

Claims (2)

ヘッドユニットに、回転及び昇降可能な部品吸着用の複数の吸着ヘッドと、上記吸着ヘッドに吸着された部品の投影の検出に基づいて部品の吸着状態を調べる光学的検知手段とを備えるとともに、上記各吸着ヘッドの駆動を制御するヘッド制御手段を備えた表面実装機において、
上記光学的検知手段は、吸着ヘッド昇降のための空間を挟んで対向配置されて吸着ヘッドの配設方向に亘って延びる光の照射部と受光部とを有するとともに前記照射部として上下方向に移動可能な一の照射部を有する一方、上記受光部として異なる高さ位置での部品の投影検出を可能とするべく複数段の受光部を備え、かつ投影検出時には、投影を検出すべき受光部に照射部が対向するように移動制御手段により照射部の動作が制御されるように構成されており、
上記ヘッド制御手段は、部品吸着後に少なくとも一つの吸着ヘッドがこれに隣合う吸着ヘッドに対して上下にオフセットされるように吸着ヘッドを駆動するとともに、各吸着ヘッドに吸着された部品の吸着状態を調べるべく、吸着部品相互の上下の位置関係を保持しつつこの位置関係に対応する受光部に対して各部品を配置するように各吸着ヘッドを制御することを特徴とする表面実装機。The head unit includes a plurality of suction heads that can rotate and move up and down, and an optical detection unit that checks the suction state of the parts based on the detection of the projection of the parts sucked by the suction heads. In a surface mounter equipped with a head control means for controlling the drive of each suction head,
It said optical detection means, in the vertical direction as the irradiation unit as well as have the light receiving portion and the irradiation portion of light extending over are opposed across a space for the suction head lifting at the arrangement direction of the suction head While having one movable irradiation unit, the light receiving unit includes a plurality of light receiving units so as to enable projection detection of components at different height positions, and a light receiving unit to detect a projection at the time of projection detection The movement control means is configured to control the operation of the irradiation unit so that the irradiation unit faces the
The head control means drives the suction head so that at least one suction head is offset up and down with respect to the suction head adjacent to the suction head after picking up the components, and determines the suction state of the components sucked by each suction head. A surface mounting machine characterized by controlling each suction head so as to arrange each component with respect to a light receiving unit corresponding to this positional relationship while maintaining a vertical positional relationship between the suction components in order to investigate. 上記移動制御手段は、上記吸着ヘッドに吸着された下位側の部品から順に投影を検出すべく照射部を移動させるように構成され、上記ヘッド制御手段は、投影検出中に既に検出を終えた下位側の部品を実装するように各吸着ヘッドを制御することを特徴とする請求項１記載の表面実装機。 The movement control unit is configured to move the irradiation unit in order to detect the projection in order from the lower-level component sucked by the suction head, and the head control unit is configured to move the lower part that has already been detected during the projection detection. surface mounting machine according to claim 1 Symbol placement and controls the respective suction heads to implement the side parts.

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