JP4364678B2 - 部品搬送装置、表面実装機および部品試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給位置から吸着ノズルでＩＣ等の電子部品を吸着し、目的位置まで搬送されるように構成された部品搬送装置と、この装置が適用される表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、移動可能なヘッドユニットを備え、このヘッドユニットに設けられた吸着ノズルで部品を吸着し、ヘッドユニットを移動させることにより電子部品を部品供給部から基板上の所定位置に搬送して実装を行う表面実装機が知られている。またその表面実装機では、部品の吸着状態等を認識するために、吸着された部品を撮像することが一般的に行われている。

このような表面実装機について、搬送効率を高めるための様々な方策が提案されている。例えば吸着等を行うために昇降する実装用ヘッドの先端に複数の吸着ノズルを備えて、一度に多数の電子部品を吸着できるものが知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に示される装置は、傾斜した縦軸回りに回転する円板状の保持部の外周付近に複数の吸着ノズルを配した構造を採っている。また特許文献２に示される装置は、横軸回りに回転するノズル組付けブロックに、複数の吸着ノズルを放射状に配した構造を採っている。

また特許文献１に示される装置は、撮像のためのカメラやミラーよりも吸着ノズルの位置を低くすることによって実装用ヘッドの昇降ストロークを小さくし、搬送効率を高めている。
特開平９−１８６４９０号公報 特開２００１−６０７９６号公報

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２に示される装置では、吸着ノズルの数を増やすにつれて保持部やノズル組付けブロックを大径化する必要が生じ、装置全体の大型化を招くものであった。また、一度に多くの電子部品を吸着しても、それを撮像するために多くの時間が費やされるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コンパクトな構造でありながら一度に多くの電子部品を吸着したり、吸着ノズルの昇降ストロークを小さくしたりして搬送効率を高め、さらに吸着した電子部品の撮像時間を短縮することができる部品搬送装置並びに同装置を搭載した表面実装機及び部品試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、部品供給位置から吸着ノズルで電子部品を吸着し、目的位置まで搬送されるように構成された部品搬送装置において、上記部品供給位置と上記目的位置とにわたって移動可能なヘッドユニットと、上記ヘッドユニットに設けられた実装用ヘッドと、上記実装用ヘッドの先端部に設けられた固定部と、上記固定部に対して横軸回りに回転可能に取り付けられ、上記吸着ノズルの基端側を支持するノズル組付けブロックと、上記ノズル組付けブロックを横軸回りに駆動する駆動軸と、上記吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段とを備え、上記ノズル組付けブロックは、横軸回りに回転可能に支持されるとともに、該横軸の方向に並ぶように複数設けられ、上記駆動軸は、上記ノズル組付けブロックを片持ち状に支持するものであり、上記吸着ノズルは、その軸線方向が、上記横軸の回転中心から放射状となるように上記各ノズル組付けブロックに組付けられ、上記撮像手段は、同一の搬送動作中に、異なるノズル組付けブロックの吸着ノズルを同一方向に向けた状態で、その各吸着ノズルに吸着された各電子部品を一括に撮像するように構成されており、上記撮像手段は上記ヘッドユニットに搭載されるとともに、上記ヘッドユニットに対して上記ノズル組付けブロックが並ぶ方向に移動可能とされ、その方向に上記ヘッドユニットに対して移動しつつ電子部品の撮像を行うように構成されていることを特徴とする。

この構成によると、吸着ノズルが横軸まわりに縦方向に回転する構造となる。そしてノズル組付けブロックが、その横軸の方向に並ぶように複数設けられた構造となる（当明細書において、以下これを複列式縦ロータリーヘッド構造と称する）。複列式縦ロータリーヘッド構造を採ることにより吸着ノズルの総数を増やすことができ、搬送効率を高めることができる。
加えて、撮像手段がヘッドユニットに搭載されるとともに、ヘッドユニットに対してもノズル組付けブロックが並ぶ方向に移動する構造（当明細書において、以下これをオンザフライスキャン式の構造と称する。）とすると、１台の撮像手段で全ての吸着部品を高精度で撮像することができる。これは、各ノズル組付けブロックに専用の撮像手段を固定的に設けたものに比べて撮像手段の台数を削減することができる。

また、ノズル組付けブロックを大径化することなく吸着ノズルの総数を増やすことができるので、コンパクトな構造とすることができ、装置全体を小型軽量化することができる。また回転部分（ノズル組付けブロック）の慣性モーメントの増加が抑制されるため、これを回転させるモータの負荷を軽減することができ、小型で低負荷用のモータを使用することができる。

また撮像手段が、同一の搬送動作中に複数の電子部品を一括に撮像するので、撮像時間の短縮が図られる。なお、ここでいう同一の搬送動作とは、各吸着ノズルが部品供給位置で電子部品を吸着してからヘッドユニットが目的位置に移動し、電子部品が吸着ノズルから解放されるまでの一連の動作を指す。また一括に撮像するとは、１回の撮像動作で複数の電子部品を撮像することを指す。例えば撮像手段がＣＣＤエリアセンサ等の場合は１画角内に複数の電子部品を納めて撮像することを指し、ＣＣＤラインセンサ等を走査して撮像するものの場合は、１回の走査によって複数の電子部品をまとめて撮像することを指す。

上記構成において、上記各ノズル組付けブロックには複数の吸着ノズルを備え、上記ノズル組付けブロックと上記固定部との合わせ面に形成され、上記吸着ノズルの個数に対応して同心に形成された環状溝と、上記ノズル組付けブロックに形成され、上記環状溝から対応する吸着ノズルに延びる放射状の部位と、上記固定部に形成され、上記環状溝毎に独立して負圧を供給する部位とを含むエア通路を設け、上記部品供給位置において上記ノズル組付けブロックを回転させつつ上記各吸着ノズルによって順次電子部品を吸着し、吸着された電子部品を、上記ノズル組付けブロックを回転させつつ上記撮像手段で順次撮像するように構成する（請求項２）ことにより、より一層の搬送効率向上を図ることができる。

このように各ノズル組付けブロックに複数の吸着ノズルを備えることによってノズル組付けブロックの数を増やすことなく吸着ノズルの総数を増やすことができる。また、ノズル組付けブロックを回転させつつ上記各吸着ノズルによって順次電子部品を吸着することにより、吸着ノズルが放射状に並んでいても吸着位置を一定（例えば常にノズル先端が下方を向いた状態で吸着する）とすることができる。従って、吸着時における吸着ノズルの動きを単純なもの（例えば昇降動作）とすることができ、簡単な構造とすることができる。

さらに、吸着された電子部品を、上記ノズル組付けブロックを回転させつつ上記撮像手段で順次撮像することにより、吸着ノズルが放射状に並んでいても撮像位置を一定とすることができる。従って、撮像手段を固定、或いは走査するものにおいては単純な動きとすることができ、簡単な構造とすることができる。

また、電子部品を吸着してから上記ノズル組付けブロックを所定角度回転させた状態で、上記撮像手段が該電子部品を撮像するように構成する（請求項３）と良い。

カメラ（撮像手段）を吸着ノズルの側方や上方に配置し、かつノズル組付けブロックを、部品吸着位置から回転させずに撮像する場合（吸着ノズルが下向きで固定された、一般的な従来構造の場合を含む）、吸着ノズル先端が下を向いているので、ミラー等を介して撮像することとなる。従って吸着ノズル先端より下方にミラー等や照明装置を配置するスペースが必要となり、撮像時の吸着ノズル位置を比較的高い位置に設定しなければならない。このため、吸着ノズル（ノズル組付けブロック）の昇降ストロークが大きくなってしまう。

しかし、上記構成によると、ノズル組付けブロックを部品吸着状態から例えば９０°或いは１８０°回転させた状態で、側方や上方から直接カメラで撮像することができる。つまり吸着ノズルの下にミラー等や照明装置を設置するスペースが不要となるので、撮像時の吸着ノズル位置を必要最小限の低い位置に設定することができる。従って、吸着時の昇降ストロークを小さくすることができ、搬送効率が高められる。また、照明装置のレイアウト上の制約が緩和されるため、これを大型化することができ、充分な光量を確保することができる。

撮像時のノズル組付けブロックの回転角は９０°や１８０°に限らず、適宜設定して良い。例えば、レイアウト上、最もコンパクトな構造となる位置にカメラを配置し、それに応じて撮像時のノズル組付けブロックの回転角を設定するようにすれば、装置全体の小型化に大きく貢献することができる。

なお、請求項１のようなオンザフライスキャン式の構造では、撮像時に吸着ノズルが下を向いている場合、その下にミラー等や照明装置を設置することが殆ど必然的に要求されるものであった。従って、請求項１の構成に請求項３の構造を併用すると、当該請求項１の効果（１台の撮像手段で全ての吸着部品を高精度で撮像することができる）が一層大きく活かされるものとなる。

請求項５の発明は、部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、上記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項１乃至４の何れか１項に記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする。

また請求項６の発明は、部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、上記部品供給部から上記試験手段に部品を搬送する手段として、請求項１乃至４の何れか１項に記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする。

これらの表面実装機や部品試験装置は、部品の搬送効率が高められたり撮像時間が短縮されたりしているので、全体として実装効率や試験効率が高められる。

以上の説明で明らかなように、本発明によると、部品搬送装置において、コンパクトな構造でありながら一度に多くの電子部品を吸着したり、吸着ノズルの昇降ストロークを小さくしたりして搬送効率を高め、さらに吸着した電子部品の撮像時間を短縮することができる。そしてこの部品搬送装置を搭載した表面実装機や部品試験装置は、全体として実装効率や試験効率を高めることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る第１実施形態であって、本発明の部品搬送装置を搭載した（機能的に内在させた）表面実装機を概略的に示す平面図である。また図２は同部分正面図であり、図３は同部分側面図である。当実施形態の表面実装機は、オンザフライスキャン式の表面実装機であって、主に各部機構の作動によってプリント基板Ｐに電子部品Ｃ（ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品）を実装する本体機構部１０と、その作動を制御するコントローラ３０（図５参照）とからなる。本体機構部１０に設けられた基台１の上に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Ｐがこのコンベア２上を搬送されて基板設置部３（実装作業位置）で位置決めされ、設置されるようになっている。図１に、基板設置部３に設置されたプリント基板Ｐを二点鎖線で示す。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、各々、電子部品Ｃ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構成されており、ヘッドユニット６により電子部品Ｃが間欠的に取り出されるようになっている。

基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４と基板設置部３に設置されたプリント基板Ｐの実装位置（目的位置）とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動することができるようになっている。

すなわち、基台１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軸方向のガイド部材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６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６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の作動によりヘッドユニット６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。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の移動位置が検出されるようになっている。

ヘッドユニット６には、複数（当実施形態では６個。但し図面を簡潔にするため図２には中央部の実装用ヘッド１６を省略して示す。）の実装用ヘッド１６が設けられている。実装用ヘッド１６は、ヘッドユニット６のフレームに対して昇降（Ｚ軸方向の移動）及び下向きの吸着ノズル（図３の状態では吸着ノズル１７ｃ）の中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、図外のＺ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。

各実装用ヘッド１６の先端には、横軸回りに回転可能に支持されたタレット１６ｂ（ノズル組付けブロック）が設けられている。タレット１６ｂは、個別に設けられたタレット駆動モータ４５（図５参照）によって縦回転する構造となっている。従って、６個の実装用ヘッド１６は、全体で複列式縦ロータリーヘッド構造を構成している。各タレット１６ｂには複数（当実施形態では各４本）の吸着ノズル１７が組付けられている。各吸着ノズル１７（詳しくは吸着ノズル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）は、その軸線方向がタレット１６ｂの横軸の回転中心から９０°間隔の放射状となるように組付けられている。従って、図３の状態（吸着ノズル１７ｃが下向きとなっている）からタレット１６ｂが矢印方向に９０°回転すると、吸着ノズル１７ｃは横向きとなり、代わって吸着ノズル１７ｄが下向きとなる。吸着ノズル１７は、負圧によって電子部品Ｃを吸着し、ヘッドユニット６の移動中、その吸着状態を保持する。各吸着ノズル１７への負圧供給構造については後に詳述する。

更にヘッドユニット６には、撮像ユニット２０が搭載されている。撮像ユニット２０は、吸着ノズル１７に吸着された電子部品Ｃを撮像するためのユニットで、カメラ１８及び照明装置１９を備える。

図３に示すように、撮像ユニット２０は、ヘッドユニット６の背面（図３では左側）から下方にかけて設けられ、ヘッドユニット６に支持されている。撮像ユニット２０の上部にはＸ軸方向に延びるボールねじ軸２３（ヘッドユニット６に支持されている）が挿通されている。撮像ユニット２０にはボールねじ軸２３に螺合するナット部分（図示せず）が設けられている。ボールねじ軸２３は撮像ユニット軸サーボモータ２２により回転駆動され、その回転によって撮像ユニット２０がＸ軸方向（６個のタレット１６ｂが並ぶ方向）に移動するようになっている。また、撮像ユニット軸サーボモータ２２にはエンコーダ２２ａが設けられており、これによって撮像ユニット２０の移動位置が検出されるようになっている。

撮像ユニット２０には、そのレンズをタレット１６ｂの方向に向けたカメラ１８が設けられている。カメラ１８はＣＣＤラインセンサからなる撮像手段である。このカメラ１８をＸ軸方向に移動させつつ撮像することにより、吸着ノズル１７（図３の状態では吸着ノズル１７ｂ）に吸着された電子部品Ｃの像を得ることができるようになっている。

また撮像ユニット２０には、撮像対象となる電子部品Ｃを照明する、ＬＥＤ等からなる照明装置１９が設けられている。

図４は図３のIII−III線断面図であり、タレット１６ｂを含む実装用ヘッド１６の内部構造（主に負圧供給構造）を示す。実装用ヘッド１６の先端部は、実装用ヘッド１６と一体となった固定部１６ａと、この固定部１６ａに対してタレット駆動軸１６ｃ（横軸）回りに回転するタレット１６ｂとからなる。

固定部１６ａには、図外の負圧発生装置から、負圧供給バルブ４７（図５参照）を経由して４本の負圧供給管５０（詳しくは負圧供給管５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）が接続されている。固定部１６ａの内部には、各負圧供給管５０と連通する４本のエア通路５１（詳しくはエア通路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）が設けられており、各エア通路５１の他端はタレット１６ｂとの合わせ面に開口している。一方、タレット１６ｂの固定部１６ａとの合わせ面における、各エア通路５１の開口部に対応する位置に、４本の環状溝５２（詳しくは環状溝５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ）が設けられている。各環状溝５２はタレット駆動軸１６ｃの同心円上に形成された溝であり、タレット１６ｂが回転しても各エア通路５１が常にそれぞれ独立して各環状溝５２に連通するようになっている。タレット１６ｂの内部には、各環状溝５２と連通する４本のエア通路５３が設けられている。各エア通路５３は、タレット１６ｂの外周面から放射状に突設された各吸着ノズル１７に導かれ、その解放端は電子部品Ｃを吸着するための吸着口となっている。図４には環状溝５２ａと吸着ノズル１７ａとを連通するエア通路５３ａ及び環状溝５２ｃと吸着ノズル１７ｃとを連通するエア通路５３ｃを示す。

このような構造により、結局、吸着ノズル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ負圧供給管５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと１対１対応して接続されている。そして、タレット１６ｂが回転しても各吸着ノズル１７に対してそれぞれ独立に負圧供給のオン・オフ（吸着のオン・オフ）が制御できるようになっている。

図５は、当表面実装機の制御系を示す概略ブロック図である。コントローラ３０は、本体機構部１０の内部の適所に設けられ、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等から構成されている。このコントローラ３０は、機能構成として主制御部３２、駆動軸制御部３４、カメラ・照明制御部３８、画像処理部４０、タレット制御部４１及び負圧供給制御部４２を含んでいる。

主制御部３２は、表面実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット６や撮像ユニット２０等を作動させるべく駆動軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５，２２等の駆動を制御するとともに、カメラ１８により撮像される部品画像に基づいて吸着ノズル１７による部品の状態（位置、姿勢、部品の良否等）を認識する。また認識された部品の状態に応じ、実装位置の補正を行う。

カメラ・照明制御部３８は、カメラ１８の撮像動作を制御するとともに、その撮像タイミングと同期して照明装置１９を作動させる。

画像処理部４０は、カメラ１８から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３２に出力する。

タレット制御部４１は、タレット１６ｂの回転角を決定し、タレット駆動モータ４５に所定の駆動信号を送る。具体的には、電子部品Ｃを吸着すべき吸着ノズル１７や、プリント基板Ｐに実装すべき吸着ノズル１７が下を向くようにタレット１６ｂの回転角を決定する。また撮像すべき電子部品Ｃを吸着した吸着ノズル１７がカメラ１８のレンズの方向を向くようにタレット１６ｂの回転角を決定する。

負圧供給制御部４２は、タレット制御部４１と連携をとって、負圧供給バルブ４７のオン・オフを制御する。具体的には、各吸着ノズル１７が電子部品Ｃを吸着するとき、或いは吸着状態を保持するときには負圧供給バルブ４７をオンとして負圧を供給（負圧吸引）し、電子部品Ｃを解放するときには負圧供給バルブ４７をオフとして負圧の供給を停止する。この負圧供給制御は、実装用ヘッド１６ごとに、また吸着ノズル１７ごとにそれぞれ独立してなされる。

駆動軸制御部３４は、エンコーダ９ａ，１５ａからの信号によってヘッドユニット６の現在位置（Ｘ，Ｙ）を検知しながら、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５を駆動制御してヘッドユニット６を所定の位置に移動させる。ヘッドユニット６を実装位置に移動させる際には、主制御部３２で演算された位置補正を反映させる。また駆動軸制御部３４は、エンコーダ２２ａからの信号によって撮像ユニット２０のヘッドユニット６に対するＸ軸方向の現在位置を検知しながら、撮像ユニット軸サーボモータ２２を駆動制御して撮像ユニット２０を所定の位置に移動させる。

次に、図６のフローチャートを参照しつつ、コントローラ３０の制御に基づく表面実装機の実装動作の一例について説明する。

図６は、実装動作の概略フローチャートである。当実施形態の表面実装機は、実装するプリント基板Ｐに応じた電子部品Ｃの組み合わせや実装位置等を一纏まりにした基板データが準備されている。そこでまず実装するプリント基板Ｐに応じた基板データを選択し、読み込む（ステップＳ１）。次に、プリント基板Ｐをコンベア２によって基板設置部３まで搬送し、固定する（ステップＳ３）。

次にステップＳ５に移行し、部品吸着が実行される。詳しくは、部品供給部４においてタレット１６ｂを回転させつつ吸着ノズル１７によって順次電子部品Ｃが吸着される。図７は、この吸着動作を示す説明図であり、（ａ）は吸着ノズル１７ａが電子部品Ｃを吸着した状態、（ｂ）は（ａ）に示す状態からタレット１６ｂが矢印方向に９０°回転した状態を示す。図７（ａ）に示すように、最初下向きの吸着ノズル１７が吸着ノズル１７ａであった場合、まず実装用ヘッド１６を昇降させつつ負圧を供給することにより吸着ノズル１７ａで電子部品Ｃの吸着がなされる。タレット駆動軸１６ｃの軸方向に並んだ６本全部の吸着ノズル１７ａへの吸着が完了すると、図６のフローチャートのステップＳ７に移行し、全吸着ノズルに吸着が完了したか否かの判定がなされる。図７（ａ）に示す状態では、吸着ノズル１７ｂ，１７ｃ，１７ｄへの吸着は未だなされていないので、判定はＮＯとなり、ステップＳ９へ移行する。即ちタレット１６ｂが矢印方向（以下、この回転方向を順方向、その逆を逆方向という）に９０°回転される。すると今度は図７（ｂ）に示すように吸着ノズル１７ｂが下向きとなるので、吸着ノズル１７ｂに電子部品Ｃを吸着させる。このようにして順次吸着ノズル１７ｃ、１７ｄにも吸着を行わせると、全ての吸着ノズル１７（合計２４本）への吸着が完了する（ステップＳ７でＹＥＳ）。

次にステップＳ１１に移行し、部品の撮像が実行される。最初の撮像は、ヘッドユニット６が部品供給部４から基板設置部３へ移動する時間を利用してなされる。詳しくは、タレット１６ｂを回転させつつカメラ１８によって順次電子部品Ｃの撮像がなされる。図８は、最初の撮像動作を示す説明図であり、実装用ヘッド１６及び撮像ユニット２０付近の平面図である（図を簡潔にするため中央部の３個の実装用ヘッド１６を省略して示す）。吸着ノズル１７ｄでの吸着が完了した時点で，吸着ノズル１７ｃが図８に示すようにカメラ１８の方向を向いている。この状態で吸着ノズル１７ｃに吸着された６個の電子部品Ｃが、撮像ユニット２０を矢印方向に移動（走査）させつつ、カメラ１８で一括に撮像される。

この撮像が完了すると、図６のフローチャートのステップＳ１３に移行し、撮像画面に基づいて吸着された部品の状態が認識される。ここで吸着ズレ等があった場合には、必要に応じて実装位置の補正がなされる。次に、ヘッドユニット６を補正後の実装位置に移動させつつタレット１６ｂを逆方向に９０°回転（順方向に２７０°でも良い）させ、吸着ノズル１７ｃを下に向ける（ステップＳ１４）。そして吸着ノズル１７ｃに吸着された６個の電子部品Ｃを順次プリント基板Ｐのそれぞれの実装位置に実装する（ステップＳ１５）。

実装が終わるとステップＳ１７に移行し、全部品の実装が完了したか否かの判定がなされる。この時点では未だ吸着ノズル１７ａ，１７ｂ，１７ｄに吸着された電子部品Ｃが実装されていないので、ステップＳ１１に戻り、未だ実装していない部品の撮像が行われる。この時点では吸着ノズル１７ｃが下を向いているので、吸着ノズル１７ｂがカメラ１８の方向を向いている。そこでヘッドユニット６を、吸着ノズル１７ｂに吸着された電子部品Ｃの最初の実装位置に移動させつつ、吸着ノズル１７ｂに吸着された電子部品Ｃを撮像する。この時点で、撮像ユニット２０は図８の二点鎖線で示す位置にあるので、今度は矢印と反対方向に（実線で示す位置に向かって）移動させつつ撮像する。こうして上記と同様にステップＳ１３〜ステップＳ１５を繰返し、吸着ノズル１７ｂに吸着された電子部品Ｃの実装を行う。以下同様に、吸着ノズル１７ａ，１７ｄに吸着された電子部品Ｃの実装を行う。全ての吸着ノズル１７（合計２４本）に吸着された電子部品Ｃの実装が完了すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、リターンする。

なお、ステップＳ１７の後、更に電子部品Ｃの実装を続けるときはステップＳ５〜ステップＳ１７の制御を繰り返す。また同じ種類の別のプリント基板Ｐに実装するときはステップＳ３〜ステップＳ１７の制御を繰り返す。更に別の種類のプリント基板Ｐに実装するときはステップＳ１〜ステップＳ１７の制御を繰り返す。

以上説明したように、当実施形態の表面実装機は、複列式縦ロータリーヘッド構造を採っているので、吸着ノズルの総数が２４本と多く、部品供給部４で一度に多数の電子部品Ｃを吸着することができる。従って部品供給部４と実装位置との往復回数を削減することができ、搬送効率が高められている。また、１個のタレット１６ｂに設けられる吸着ノズル１７の数を比較的少ない４本として、タレット１６ｂをあまり大径化しないようにしているので、コンパクトな構造とすることができ、装置全体を小型軽量化している。

また当実施形態の実装機は、オンザフライスキャン式の構造によってヘッドユニット６の移動中に撮像を行うことができる。従ってヘッドユニット６の移動経路として最短経路をとることができ、またその移動時間を有効利用して撮像することにより時間短縮が図られている。しかもカメラ１８が６個の電子部品Ｃを一括に撮像するので、撮像時間が短縮され、一層の実装効率向上が図られている。

さらに、タレット１６ｂを部品吸着位置から９０°回転させた状態で、横から直接カメラ１８で撮像している。従って下を向いた吸着ノズル１７より更に下方にミラーや照明装置等の設置スペースを設ける必要がなく、撮像時の吸着ノズル１７の位置を必要最小限の低い位置に設定することができる。これによって実装用ヘッド１６の昇降ストロークを小さくし、搬送効率を高めている。また照明装置１９のレイアウト上の制約が緩和され、大型化が容易となるので、充分な光量を確保することができる。

なお、当実施形態において、１列単位で電子部品Ｃを撮像し、実装するようにしている（図６のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１７）が、先にタレット１６ｂを回転させつつ全ての電子部品Ｃを撮像してから、最初の電子部品Ｃを実装するようにしても良い。或いは、１列の吸着ノズル１７での吸着が完了するごとに撮像を行うようにしても良い。

次に、当実施形態の変形例について説明する。図９は、当実施形態の変形例を示す説明図であり、（ａ）はミラーを介して上方から撮像するもの、（ｂ）は各タレットに３本の吸着ノズルを備えるもの、（ｃ）は各タレットに５本の吸着ノズルを備えるものである。なお、以下の図において上記実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図９（ａ）では、ミラー２５をタレット１６ｂの側方に配し、その上方に撮像ユニット２０’を配している。撮像ユニット２０’に搭載されたカメラ１８は、ミラー２５の方向を向いた吸着ノズル１７（図の状態では吸着ノズル１７ｃ）に吸着された電子部品Ｃを、ミラー２５を介して撮像する。このようにカメラ１８を上方に配置することにより、タレット１６ｂの側方を省スペース化することができる。

吸着ノズル１７の本数は、各タレット１６ｂに４本づつに限定するものではない。図９（ｂ）のように各タレット１６ｂ’に３本づつの吸着ノズル（１７ａ’，１７ｂ’，１７ｃ’）を設けたり、図９（ｃ）のように各タレット１６ｂ’’に５本づつの吸着ノズル（１７ａ’’，１７ｂ’’，１７ｃ’’，１７ｄ’’，１７ｅ）を設けたりしても良い。或いは各２本以下や各６本以上としても良い。各吸着ノズル１７の数を多くすると、一度に吸着できる電子部品Ｃの数をより多くすることができ、各吸着ノズル１７の数を少なくすると、タレット１６ｂや実装用ヘッド１６の内部構造を簡潔にすることができる。

また、撮像方向（カメラ１８の位置）も側方や上方に限定するものではなく、図９（ｂ）のように斜め上方から撮像したり、図９（ｃ）のように斜め下方から撮像したりしても良い。その他、吸着ノズル１７の本数やレイアウト上の制約に応じて適宜設定して良い。

図１０は、本発明の第２実施形態としての表面実装機を示す説明図であり、第１実施形態の図８に相当する部分正面図である。当実施形態の表面実装機も第１実施形態と同じく部品搬送装置を搭載するとともにヘッドユニット６にカメラ１８を搭載している。但し、当実施形態のカメラ１８はＣＣＤエリアセンサからなり、ヘッドユニット６に固定して設けられている。

当実施形態では、実装用ヘッド１６と、これと正面視で左右対称の実装用ヘッド１６’とが一対をなしており、この対が複数（例えば３対）ヘッドユニット６に設けられている。そして、各対あたり一組のカメラ１８、照明装置１９およびミラー２６が設けられている。

カメラ１８は実装用ヘッド１６，１６’の上方に、照明装置１９及びミラー２６は実装用ヘッド１６，１６’の下方に設けられ、照明装置１９及びミラー２６は、非撮像時には退避位置（図１０の状態で紙面奥側）に移動するようになっている。撮像時には照明装置１９及びミラー２６が前方（紙面手前側）に移動し、下を向いた吸着ノズル１７（図の状態では吸着ノズル１７ｄ）の直下に配される。そしてカメラ１８は、各吸着ノズル１７ｄに吸着された２個の電子部品Ｃを、ミラー２６を介して一括に撮像する。当実施形態では６本の吸着ノズル１７に吸着された電子部品Ｃを撮像するために３台のカメラ１８を要するが、カメラ１８をヘッドユニット６に対して移動させる機構が不要となり、簡単な構造とすることができる。

図１１は、本発明に係る部品搬送装置の第３実施形態としての部品試験装置を概略的に示す平面図である。この部品試験装置にも本発明の部品搬送装置が機能的に搭載されている。部品試験装置７０の基台７１には、ベアチップ（電子部品）がダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット７２を装着可能なカセット設置部７３が設けられている。このカセット設置部７３に装着されたカセット７２は、図略の搬送機構により基台７１に形成された開口部７４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド７５によって取上げられる。ヘッド７５は、基台７１上でＹ軸方向に延びるレール７６に沿って、上記開口部７４から部品待機部７７（部品供給部）までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部７７は、基台７１上でＸ軸方向に延びる一対のレール７８間に配置され、この部品待機部７７に搬送されたベアチップは、各レール７８に沿って駆動する一対のヘッドユニット７９，８０により基台７１上の検査ソケット８１（目的位置）まで搬送され、試験手段によって所定の各種試験が実行されることとなる。

ヘッドユニット７９，８０には、ベアチップを吸着可能な吸着ノズルをそれぞれ備えた２つの検査用ヘッド７９ａ，８０ａが並べて設けられている。これら検査用ヘッド７９ａ，８０ａは、上記第１実施形態または第２実施形態と同様の複列縦ロータリーヘッド構造となっている。即ち、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に設けられたタレット駆動軸に支持されたタレットを複数備えている。そして、部品待機部７７でタレットを回転させつつ全ての吸着ノズルにベアチップを吸着する。

また、基台７１上には、部品待機部７７と検査ソケット８１との間に撮像ユニット８４，８６が設けられており、撮像ユニット８４，８６上をヘッドユニット７９，８０が移動することにより該ヘッドユニット７９，８０に吸着されたベアチップを撮像、認識するように構成されている。即ち、検査用ヘッド７９ａ，８０ａが撮像ユニット８４，８６の上方で一旦停止し、タレットを回転させて順次吸着ノズルが下方を向くようにしながらベアチップの撮像を行う。その際、撮像ユニット８４，８６は、ＣＣＤラインセンサやＣＣＤエリアセンサからなるカメラによって、異なるタレットの吸着ノズルに吸着されたベアチップを一括に撮像する。

撮像ユニット８４，８６は、部品待機部７７から検査ソケット８１まで搬送されるベアチップの不良（例えば、バンプの高さ不良）を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット７９，８０により基台７１上の不良品回収部８８に載置された不良品用トレイ８９に搬送される。これに加えて、上記撮像ユニット８４，８６は、ヘッドユニット７９，８０に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット７９，８０に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット７９，８０により位置補正が実行された後、検査ソケット８１へ搬送される。

そして、検査ソケット８１で試験手段により各種試験がなされ、その結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット７９，８０により上記不良品用トレイ８９に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット７９，８０により基台７１上の部品収納部９０まで搬送されるとともに、この部品収納部９０において、テープフィーダー用のベーステープ９１内に収容され、このベーステープ９１に図略のカバーテープが張付けられることとなる。

なお、不良品回収部８８の不良品用トレイ８９が満載状態になると、そのトレイ８９が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部９２に移送されるとともに、不良品回収部８８に隣接したトレイ待機部９３にあるトレイ９４がヘッドユニット７９，８０により不良品回収部８８に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部９３に空トレイ載置部９５から空トレイが移送されるようになっている。

この部品試験装置７０も、上記実施形態と同様、検査用ヘッド７９ａ，８０ａを複列縦ロータリーヘッド構造とすることにより、部品待機部７７で一度に多くのベアチップを吸着することにより搬送効率を高めている。さらに吸着した複数のベアチップを一括に撮像することにより撮像時間を短縮し、全体の試験効率を高めている。

以上、第１乃至第３実施形態に即して説明を行ったが、本発明はこれに限定するものではなく、特許請求の範囲で適宜変更して良い。例えば、本発明に係る部品搬送装置は表面実装機や部品試験装置に搭載されるものに限定するものではなく、部品供給位置から吸着ノズルで電子部品を吸着し、目的位置まで搬送し、所定の処置のなされる種々の装置に搭載される部品搬送装置も含むものである。

本発明に係る第１実施形態であって、本発明の部品搬送装置を搭載した表面実装機を概略的に示す平面図である。 上記表面実装機の一部を省略して示す正面図である。 上記表面実装機の一部を省略して示す側面図である。 図３のIII−III線断面図である。 上記表面実装機の概略制御ブロック図である。 上記表面実装機の実装動作のための概略フローチャートである。 上記表面実装機の吸着動作を示す説明図である。 上記表面実装機の最初の実装動作を示す説明図である。 上記表面実装機の変形例を示す説明図であり、（ａ）はミラーを介して上方から撮像するもの、（ｂ）は各タレットに３本の吸着ノズルを備えるもの、（ｃ）は各タレットに５本の吸着ノズルを備えるものである。 本発明に係る第２実施形態であって、本発明の部品搬送装置を搭載した表面実装機を示す部分正面図である。 本発明に係る第３実施形態であって、本発明の部品搬送装置を搭載した部品試験装置を概略的に示す平面図である。

符号の説明

３ 基板設置部（実装作業位置）
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
１６ｂ タレット（ノズル組付けブロック）
１６ｃ タレット駆動軸（横軸）
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 吸着ノズル
１８ カメラ（撮像手段）
７７ 部品待機部（部品供給部）
７９ ヘッドユニット
８０ ヘッドユニット
８１ 検査ソケット（目的位置）
Ｃ 電子部品
Ｐ プリント基板

Claims (5)

1. 部品供給位置から吸着ノズルで電子部品を吸着し、目的位置まで搬送されるように構成された部品搬送装置において、
   上記部品供給位置と上記目的位置とにわたって移動可能なヘッドユニットと、
   上記ヘッドユニットに設けられた実装用ヘッドと、
   上記実装用ヘッドの先端部に設けられた固定部と、
   上記固定部に対して横軸回りに回転可能に取り付けられ、上記吸着ノズルの基端側を支持するノズル組付けブロックと、
   上記ノズル組付けブロックを横軸回りに駆動する駆動軸と、
   上記吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と
   を備え、
   上記ノズル組付けブロックは、横軸回りに回転可能に支持されるとともに、該横軸の方向に並ぶように複数設けられ、
   上記駆動軸は、上記ノズル組付けブロックを片持ち状に支持するものであり、
   上記吸着ノズルは、その軸線方向が、上記横軸の回転中心から放射状となるように上記各ノズル組付けブロックに組付けられ、
   上記撮像手段は、同一の搬送動作中に、異なるノズル組付けブロックの吸着ノズルを同一方向に向けた状態で、その各吸着ノズルに吸着された各電子部品を一括に撮像するように構成されており、
   上記撮像手段は上記ヘッドユニットに搭載されるとともに、上記ヘッドユニットに対して上記ノズル組付けブロックが並ぶ方向に移動可能とされ、その方向に上記ヘッドユニットに対して移動しつつ電子部品の撮像を行うように構成されている
   ことを特徴とする部品搬送装置。
2. 上記各ノズル組付けブロックには複数の吸着ノズルを備え、
   上記ノズル組付けブロックと上記固定部との合わせ面に形成され、上記吸着ノズルの個数に対応して同心に形成された環状溝と、上記ノズル組付けブロックに形成され、上記環状溝から対応する吸着ノズルに延びる放射状の部位と、上記固定部に形成され、上記環状溝毎に独立して負圧を供給する部位とを含むエア通路を設け、
   上記部品供給位置において上記ノズル組付けブロックを回転させつつ上記各吸着ノズルによって順次電子部品を吸着し、
   吸着された電子部品を、上記ノズル組付けブロックを回転させつつ上記撮像手段で順次撮像するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の部品搬送装置。
3. 電子部品を吸着してから上記ノズル組付けブロックを所定角度回転させた状態で、上記撮像手段が該電子部品を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の部品搬送装置。
4. 部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、上記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れか１項に記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
5. 部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、上記部品供給部から上記試験手段に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れか１項に記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。

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