JP4959967B2

JP4959967B2 - 電子部品装着装置

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Publication number: JP4959967B2
Application number: JP2005286192A
Authority: JP
Inventors: 郁夫竹村; 学岡本; 茂飯田; 聖司大西
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007096176A

Description

本発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが下降して吸着保持した電子部品をプリント基板に装着する電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品装着装置は、特許文献１などのように広く知られている。そして、位置決めされたプリント基板上に吸着ノズルに吸着保持された電子部品を装着する場合には、プリント基板自体に反りがあるので、装着に際しては吸着ノズルの下降量をプリント基板の高さレベルに合わせて調整することが望まれる。即ち、下降量が必要以上に多いと電子部品を破損させる事態が、逆に必要以上に少ないと電子部品が浮いた状態となる事態が発生するので、装着に際しては吸着ノズルの下降量をプリント基板の高さレベルに合わせて調整することが望まれる。
特開２００３−６９２８７号公報

そこで本発明は、プリント基板の高さを検出することにより、電子部品の装着に際して吸着ノズルの下降量をプリント基板の高さレベルに合わせて調整し、装着の際の不具合を解消することを目的とする。

このため第１の発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが下降して吸着保持した電子部品をプリント基板に装着する電子部品装着装置において、前記プリント基板の高さレベルを検出する高さ検出装置と、プリント基板上の高さを補正する矩形状の範囲を対角点として記憶する範囲指定装置と、この範囲指定装置により記憶されたプリント基板上の範囲に対応して前記プリント基板のどこの高さを検出するかの測定点データを格納する記憶装置と、前記電子部品を装着する装着点の位置が前記範囲指定装置に記憶された範囲内にある場合には前記記憶装置に格納された測定点データに基づいて前記高さ検出装置により検出された３つの測定点の高さ位置を結んで形成される平面における当該装着点の高さレベルを算出する算出装置と、前記プリント基板に電子部品を装着する際には前記算出装置による算出結果に基づいて前記吸着ノズルを昇降させる駆動源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

従来、位置決めされたプリント基板上に吸着ノズルに吸着保持された電子部品を装着する場合には、プリント基板自体に反りがあるので、装着に際して吸着ノズルの下降量が必要以上に多いと電子部品を破損させる事態が、逆に必要以上に少ないと電子部品が浮いた状態となる事態が発生していたが、本発明によれば、
プリント基板上の高さを補正する矩形状の範囲を対角点として記憶する範囲指定装置に記憶された範囲内に電子部品を装着する装着点の位置がある場合には、記憶装置に格納された測定点データに基づいて高さ検出装置により検出された３つの測定点の高さ位置を結んで形成される平面における当該装着点の高さレベルを算出する算出装置と、前記プリント基板に電子部品を装着する際には前記算出装置による算出結果に基づいて前記吸着ノズルを昇降させる駆動源を制御する制御装置とを設けたので、範囲指定装置で指定された範囲内にある電子部品の装着に際して吸着ノズルの下降量をプリント基板の高さレベルに合わせて調整し、前述した装着の際の不具合を解消することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る電子部品装着装置１について説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、この電子部品装着装置１は、装置本体２を挟んで相互に平行に、電子部品を供給する供給系３と、電子部品をプリント基板Ｐに装着する装着系４とを配して構成されている。前記装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニットと、これに連結された回転テーブル１２と、回転テーブル１２の外周部に搭載した複数個（例えば１２個）の装着ヘッド１０とが設けられており、前記回転テーブル１２は前記インデックスユニットにより、装着ヘッド１０の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。

そして、回転テーブル１２が間欠回転すると、各装着ヘッド１０に搭載した吸着ノズル１１が供給系３および装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品を吸着した後、装着系４に回転搬送して装着系４に導入したプリント基板Ｐにこれを装着する。

前記供給系３はプリント基板Ｐに装着する電子部品の種類に応じた数の部品供給ユニット５を有し、部品供給ユニット５は一対のガイドレール６にスライド自在に案内された供給台７に、横並びに着脱自在に取り付けられている。前記供給台７には、そのスライド方向にボールねじ８が螺合しており、供給台７はボールねじ８の一方の端に連結した送りモータ９の正逆回転により進退され、装着ヘッド１０の取出ステーションに所望の部品供給ユニット５を選択的に臨ませる。各部品供給ユニット５には所定のピッチで電子部品が装填されたキャリアテープがテープリールに巻き出された状態で搭載されており、テープリールから巻き出されてカバーテープが剥離されたキャリアテープから取出位置に供給された電子部品は随時、吸着ノズル１１により吸着されてゆく。

前記装着系４は、載置したプリント基板ＰをＸ軸駆動モータ１５Ｘ及びＹ軸駆動モータ１５ＹによりＸＹ方向に移動させるＸＹテーブル１５と、ＸＹテーブル１５の前後に配設した搬入コンベア１６および搬出コンベア１７と、搬入コンベア１６上のプリント基板ＰをＸＹテーブル１５に、同時にＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐを搬出コンベア１７に移送する基板移送装置１８とで構成されている。

そして、搬入コンベア１６の下流端まで送られてきたプリント基板Ｐは、基板移送装置１８によりＸＹテーブル１５上に移送され、同時に電子部品の装着が完了したＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐは、この基板移送装置１８により搬出コンベア１７に移送される。前記ＸＹテーブル１５上に導入されたプリント基板Ｐは、ＸＹテーブル１５により適宜平面方向に移動され、各装着ヘッド１０により次々と送られてくる電子部品に対応して、その部品装着部位を装着位置に臨ませ、各吸着ノズル１１から電子部品の装着を受ける。

前記装置本体２は、支持台上に前記インデックスユニットを有しており、インデックスユニットは回転テーブル１２を間欠回転させると共に、回転テーブル１２の間欠周期に同期（連動）させ、装置本体２の各種の装置を作動させる。

前記回転テーブル１２は、インデックスユニットにより回転する軸筒（図示せず）に固定され、平面視時計廻りに間欠回転する。そして、回転テーブル１２の外周部には、各リニアブロック２０に沿って周方向に等間隔に設けられた１２個の各装着ヘッド１０が上下移動体であるリニアレール２１を介して上下動自在に取り付けられている。そして、前記軸筒の上部を囲うように中空円筒状の回転テーブル案内用の円筒カム部材の下端周縁部に略全周に亘って形成されたカムの上面及び下面に押し付けられながらリニアレール２１上部の両カムフォロア２２が回転し、前記カムの形状通りに、各装着ヘッド１０は前述の如く各リニアブロック２０に沿って上下しながら回転テーブル１２と共に回転する。

この場合、ロータリテーブル１２の間欠回転は、装着ヘッド１３の数に合わせて１回転に対して１２間欠周期となっており、この間欠回転により公転する各装着ヘッド１０は１２箇所の停止位置にそれぞれ停止する。そして、１２箇所の停止位置には、部品供給ユニット５から供給された電子部品を吸着して取出す吸着位置及びプリント基板Ｐに装着する装着位置の他、吸着した電子部品の撮像および位置補正を行う位置や、装着ヘッド１０におけるノズル切替（交換）を行う位置等が含まれている。そして、前記吸着位置や装着位置においては、前記円筒カム部材のカムは切欠かれており、その切欠部で装着ヘッド１０は大きく上下動して電子部品の吸着取出しや装着に供される。

次に、図２乃至図９に基づき、装着ヘッド１０について詳述する。各装着ヘッド１０は、周方向に等間隔に配設した例えば５本の吸着ノズル１１をそれぞれ出没可能に支持すると共に吸着ノズル１１の上下出没移動を案内する５つのノズル上下溝３１Ａが開設されたノズルホルダ３１と、前記リニアレール２１に固定されノズルホルダ３１をローターベアリング３２を介して回転自在に支持するホルダ支持部材３３と、このホルダ支持部材３３の上部に固定され前記ノズルホルダ３１の上部の中心上に立設する軸筒部３１Ｂとカップリング３４を介してその出力軸が連結された正逆回転可能なホルダ回転モータ３８とを備えている。

なお、ノズルホルダ３１の軸筒部３１Ｂ上部には下面が開口した蓋体部３１Ｃが設けられ、このノズルホルダ３１の側面部に前記ノズル上下溝３１Ａが１０個等間隔に開設されている。

従って、このホルダ回転モータ３８の駆動により、ホルダ支持部材３３に対しベアリングホルダ３７に支持されたローターベアリング３２を介してノズルホルダ３１が回転する。即ち、ホルダ支持部材３３内でノズルホルダ３１が回転することにより、複数本の吸着ノズル１１がノズルホルダ３１の軸線廻りに公転する。

また、ノズルホルダ３１の上部とホルダ支持部材３３との間には、円筒カムベアリング４０を介して回転可能な円筒カム部材４１が設けられる。そして、この円筒カム部材４１の上面は全周に亘って円筒カム４２が形成される。

なお、各吸着ノズル１１の上部には、ノズルホルダ３１の外方に向けて、吸着ノズル１１の高さを拘束する第１カムフォロア５０及び吸着ノズル１１の回転を防止する第２カムフォロア５１を回転可能に支持する支持部材５２が設けられている。即ち、この支持部材５２の細径部に第１カムフォロア５０及び第２カムフォロア５１が回転可能に設けられ、この第１カムフォロア５０は円筒カム部材４１の円筒カム４２上面上に載置して回転し、また第２カムフォロア５１はノズルホルダ３１のノズル上下溝３１Ａ内に挿入して上下移動可能である。この第１カムフォロア５０及び第２カムフォロア５１はベアリングで構成される。

なお、図５乃至図７に示すように、前記円筒カム部材４１の円筒カム４２の一部には吸着ノズル１１を下降させて突出させる第１及び第２の突出カム面４２Ａ及び４２Ｂが形成されている。そして、吸着ノズル１１内には圧縮バネ５５が下端部が支持された状態で挿入され、ノズルホルダ３１の蓋体部３１Ｃの下面に固定された６本の押下ピン５７及びボール５８を介して圧縮バネ５５を押圧しているので、吸着ノズル１１を下方へ付勢し、この第１カムフォロア５０は円筒カム部材４１の円筒カム４２上面上に圧接しながら回転することとなる。

そして、使用する吸着ノズル１１が選択されて、第１カムフォロア５０が突出カム面４２Ａ上にあるときには当該吸着ノズル１１の下端レベルが低レベル位置となり、突出カム面４２Ｂ上にあるときには高レベル位置となり、ＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する際の装着する電子部品の厚さに応じて吸着ノズル１１の高さレベル位置を調整することが可能となるものである。

なお、装着ヘッド１０には、ノズルホルダ３１の回転角度位置を検出するノズル位置検出用エンコーダ（位置検出手段）５９及び円筒カム部材４１の回転角度位置を検出するカム位置検出用エンコーダ（位置検出手段）６０が設けられている。両エンコーダ５９、６０はマイクロコンピュータのＣＰＵ（制御手段）に接続され、ＣＰＵにはモータドライバ（制御手段）を介して上記ホルダ回転モータ３８が接続され、このホルダ回転モータ３８は制御される。

なお、吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品を部品認識カメラ８６が撮像する際に、前記電子部品に拡散光を当てるための拡散板６２が取り付けられた取付部材６３が、前記ノズルホルダ３１下部に固定されている。

６５は切替え装置で、前記ホルダ支持部材３３に設けられた電磁石６６と、この電磁石６６に対応する位置の前記円筒カム部材４１に開設された開口４１Ａ内に移動可能に例えばスチールである磁性体６７が設けられると共にこの開口４１Ａ縁部近傍に固定部６８の端部が固定された切替え体６９と、上下案内溝３１Ａに対応して前記ノズルホルダ３１に前記所定間隔毎に１０個設けられる永久磁石６４とから構成される。前記開口４１Ａより大きな面積を有する前記固定部６８の両側に前記磁性体６７が設けられるが、この固定部６８は板バネで構成され、可撓性を有しており、変形可能である。

従って、前記電磁石６６が消磁しているときには、前記切替え体６９の磁性体６７が前記永久磁石６４に吸着して前記ホルダ回転モータ３８の駆動により該ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転可能となる。また、前記電磁石６６が励磁したときには、電磁石６６には永久磁石６４が磁性体６７を吸着する吸着力よりも大きい、例えば数倍の吸着力が発生し、この結果、前記磁性体６７と前記永久磁石６４との吸着が解かれると共にこの電磁石６６に前記磁性体６７が吸着されて前記ホルダ回転モータ３８の駆動により前記ノズルホルダ３１のみが回転可能となる。

次に、図１０の制御ブロック図について説明すると、前記各電子部品装着装置１には、本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（セントラル・プロッセンシング・ユニット）８０と、該ＣＰＵ８０にバスラインを介して接続されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）８１及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）８２が備えられている。そして、ＣＰＵ８０は前記ＲＡＭ８１に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ８２に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の電子部品の取出し及び装着に係る動作についてインターフェース８３及び駆動回路８４を介して各駆動源を統括制御する。

前記ＲＡＭ８１には、部品装着に係るプリント基板Ｐの種類毎に装着データ（図１１参照）が記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板Ｐ内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（Ｚで示す）情報や、各部品供給ユニット１８の配置番号情報（Ｆで示す）及びコントロールコード等が格納されている。ここで、コントロールコードの「Ｌ」は高さ測定の指示コードで、この高さ測定においてはプリント基板Ｐ上の外乱要因（銅箔のプリントパターン・半田ペースト等）を避けて行う必要があり、ステップ番号００２及び００３にて示す高さ測定点の座標はユーザーが任意に指定し、予めＲＡＭ８１に格納しておく。

また前記ＲＡＭ８１には、各プリント基板Ｐの種類毎に前記各部品供給ユニット５の部品供給ユニット配置番号（レーン番号）に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）の情報、即ち部品配置情報が格納されており、更にはこの部品ＩＤ毎に電子部品のサイズ等に関する部品ライブラリデータが格納されている。

８５はインターフェース８３を介して前記ＣＰＵ８０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ８６により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置８５にて行われ、ＣＰＵ８０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ８０は、部品認識カメラ８６に撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置８５に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置８５から受取るものである。

即ち、前記認識処理装置８５の認識処理により位置ずれ量が把握されると、その結果がＣＰＵ８０に送られ、ＣＰＵ８０は前ＸＹテーブル１５のＹ軸駆動モータ１５Ｙ及びＸ軸駆動モータ１５Ｘの駆動によりＸＹ方向にプリント基板Ｐを移動させることにより、またホルダ回転モータ３８により使用している吸着ノズル１１をθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。

尚、前記部品認識カメラ８６により撮像された画像を認識処理装置８５が取り込むが、その取り込まれた画像をモニタ８７が表示する。そして、前記モニタ８７にはデータ設定のための入力手段としての種々のタッチパネルスイッチ８８が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ８８を操作することにより、種々の設定を行うことができるが、データ設定のための入力手段としてキーボードを用いてもよい。

８９は装置本体２に固定されたプリント基板高さレベル検出センサで、ＸＹテーブル１５上に位置決め固定されたプリント基板Ｐに発せられてこのプリント基板Ｐにより反射されたビームを受光部が受光して、プリント基板Ｐの高さレベルの測定を行なう。

ここで、任意の１の吸着ノズル１１の突出動作（使用する吸着ノズル１１の選択動作）を、順を追って説明する。先ず、図４及び図８に示すような電磁石６６が消磁している場合には、電磁石６６と外側の磁性体６７との間には隙間Ｓが形成されて、前記切替え体６９の磁性体６７が前記永久磁石６４に吸着している状態である。ここで、電磁石６６が励磁すると、図９に示すように、内側の磁性体６７と前記永久磁石６４との吸着が解かれると共にこの電磁石６６に外側の磁性体６７が吸着されて、円筒カム部材４１は回転不能となり、且つ、内側の磁性体６７と永久磁石６４との間には隙間Ｓが形成され、前記ホルダ回転モータ３８が駆動すると、前記ノズルホルダ３１のみが回転する。

このとき、ノズル位置検出用エンコーダ５９の検出結果に基づいたＣＰＵの制御により、正逆の回転方向およびステップ数が決定され、ホルダ回転モータ３８を駆動させる。これにより、使用する吸着ノズル１１の下端レベルを低レベル位置とするには、図７に示すように、当該吸着ノズル１１の第１カムフォロア５０が突出カム面４２Ａ上に来るように、ノズルホルダ３１を回転させて使用する吸着ノズル１１が突出カム面４２Ａの位置、即ち使用する吸着ノズル１１が他の吸着ノズル１１よりも下降する突出位置に移動させる。即ち、使用する吸着ノズル１１が突出カム面４２Ａの位置に移動すると、突出カム面４２Ａのカム作用で吸着ノズル１１が下降し、その先端部がノズルホルダ３１の下端面から突出する。これにより、使用する吸着ノズル１１が選択されたこととなる。

次に、記憶装置（図示せず）に格納された装着位置や装着すべき角度等に係る装着データに基づいて、プリント基板Ｐに装着する際の装着角度となるように、ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転させる。即ち、図４及び図８に示すように、前記前記電磁石６６が消磁すると、電磁石６６と外側の磁性体６７との吸着が解かれ円筒カム部材４１は回転不能になると共に、内側の磁性体６７が永久磁石６４に吸着し、この状態で前記ホルダ回転モータ３８が駆動すると、該ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転する。

このとき、カム位置検出用エンコーダ６０の検出結果に基づいたＣＰＵの制御により、正逆の回転方向およびステップ数が決定され、ホルダ回転モータ３８を駆動させて、ノズルホルダ３１及び円筒カム部材４１を共に回転させることにより、結果として使用する吸着ノズル１１のθ回転がなされることとなり、所望の装着角度でプリント基板Ｐ上に電子部品を装着することができる。

なお、円筒カム部材４１の円筒カム４２を利用して、例えば電子部品を部品供給ユニット５より電子部品を取出すために吸着又はプリント基板Ｐ上に当該電子部品を装着する際に、電子部品をわずかな距離だけ昇降させることができる。突出カム面４２Ａ上にあるときには当該吸着ノズル１１の下端レベルが低レベル位置となり（図７参照）、突出カム面４２Ｂ上にあるときには高レベル位置となり（図６参照）、電子部品を部品供給ユニット５より電子部品を取出すために電子部品の上面レベルに合わせて、またＸＹテーブル１５上のプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する際の装着する電子部品の厚さに応じて吸着ノズル１１の高さレベル位置を調整することが可能となるものである。

以上説明したような構成により、プリント基板Ｐの高さレベルの測定及び電子部品の装着動作について、図１２のフローチャートに基づき説明する。先ず、前述したように、プリント基板Ｐの機種切り替えがなされると、管理者は前記モニタ８７に表示されたタッチパネルスイッチ８８を操作することにより、補正方法を選択する。即ち、モニタ８７には図１３に示すような画面が表示され、ここでは、タッチパネルスイッチ８８を押圧操作することにより「指定範囲補正」を選択するものとする。なお、「指定測定点補正」は電子部品の装着点毎に基準となる測定点を持ち、基板高さレベルの推定を前記基準となる測定点における高さに従って吸着ノズル１１の昇降制御を行なう補正方法であり、「指定範囲補正」は指定した範囲内の電子部品の装着について基板高さレベルの推定を基準となる測定点における高さに従って吸着ノズル１１の昇降制御を行なう補正方法である。

すると、モニタ８７には図１４に示すような画面が表示され、「指定範囲補正」の「範囲指定」、「補正基準点」及び「補正方法」について設定することができる。即ち、「範囲指定」については指定する範囲を対角点又は中心点を用いて形成するかを設定できるが中心点で行なうことを、「補正基準点」については任意の数を設定できるが２点を、「補正方法」については３点平面補正か測定結果の平均値による補正かを設定できるが平均値を設定すると、ＣＰＵ８０はこれらの設定内容をＲＡＭ８１に格納させる。

そして、以上のように設定されると、ＣＰＵ８０は対応するプリント基板Ｐに係る装着データ（図１１参照）から基板高さ測定リスト（図１５参照）を作成し、モニタ８７に表示させる。即ち、図１１に示す装着データに加え、ステップ番号毎に高さ補正範囲（Ｘ方向）、高さ補正範囲（Ｙ方向）、測定点１のステップ番号、測定点２のステップ番号及び測定点３のステップ番号が書き込み可能となると共に元のステップ番号００１のデータはステップ番号００４に繰り下がった基板高さ測定リストが作成されて表示されるので、管理者はこれらについて、タッチパネルスイッチ８８を用いて書き込むことができ、完成されるとＲＡＭ８１に格納される。

従って、完成された基板高さ測定リストは図１５に示すように、管理者はタッチパネルスイッチ８８を押圧操作して、範囲を指定する中心点Ｃについてステップ番号００１のＸ座標としてＭ１Ｘ、Ｙ座標としてＭ１Ｙを、コントロールコードとして中心点Ｃを中心として範囲指定を行なうことを意味する「Ｍ」を、高さ補正範囲（Ｘ方向）としてＸＬ１、高さ補正範囲（Ｙ方向）としてＹＬ１を、測定点１のステップ番号として００２を、測定点２のステップ番号として００３を書き込む。

また、管理者はタッチパネルスイッチ８８を押圧操作して、ステップ番号００２に測定点１のＸ座標としてＬ１ｘ、Ｙ座標としてＬ１ｙを、コントロールコードとして高さ測定の指示コードである「Ｌ」を書き込む。

更に、管理者はタッチパネルスイッチ８８を押圧操作して、ステップ番号００３に測定点２のＸ座標としてＬ２ｘ、Ｙ座標としてＬ２ｙを、コントロールコードとして高さ測定の指示コードである「Ｌ」を書き込む。

以上のように書き込まれて完成された基板高さ測定リストはＲＡＭ８１に格納される。なお、以上のように設定された各装着点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、中心点Ｃ、指定範囲（点線で示す。）、測定点Ｌ１、Ｌ２の相互の関係は、図１６に示すとおりである。即ち、指定範囲である長方形は、中心点Ｃを中心とした横がＸＬ１、縦がＹＬ１の長さで指定された長方形である。但し、長方形に限らず、中心点Ｃを中心とした円、その他の形状で特定される範囲でもよい。

そして、プリント基板Ｐの生産運転が開始されて、プリント基板Ｐは取り込まれ、搬入コンベア１６の下流端まで送られてきたプリント基板Ｐは基板移送装置１８によりＸＹテーブル１５上に移送される。前記ＸＹテーブル１５上に導入されたプリント基板Ｐは、ＸＹテーブル１５により適宜平面方向に移動され、完成された基板高さ測定リストに従い、電子部品装着に係る動作が進められる。

即ち、ステップ番号００１では、ＣＰＵ８０はコントロールコードが「Ｍ」であるので中心点Ｃを中心として範囲指定を行なうことを、その中心点ＣのＸ座標はＭ１ｘ、Ｙ座標はＭ１ｙ、高さ補正範囲のＸ方向の長さがＸＬ１、Ｙ方向の長さがＹＬ１、測定点１のステップ番号は００２、測定点２のステップ番号は００３であることを理解する。

次に、ステップ番号００２及び００３ではコントロールコードが「Ｌ」であるので、ＣＰＵ８０はプリント基板高さレベル検出センサ８９の下方位置にステップ番号００２、００３の測定点Ｌ１、Ｌ２が順次来るように制御する共にプリント基板Ｐの高さレベルを測定し、ＲＡＭ８１に格納する。即ち、測定点Ｌ１、Ｌ２の測定高さＬ１Ｚ、Ｌ２Ｚは図１７に示すようなものとなり、この高さレベルデータはＲＡＭ８１に格納される。

次いで、装着データのステップ番号００４から、順次電子部品Ｄの実装が開始されるが、「指定範囲補正」による補正方法に従って、電子部品Ｄのプリント基板Ｐへの装着前に高さがＣＰＵ８０により計算されて、測定結果の平均値に基づいて吸着ノズル１１の下降距離が算出されて、前記ホルダ回転モータ３８が制御されてプリント基板Ｐへの電子部品Ｄの装着が開始されることとなる。

即ち、図１６に示すように、ステップ番号００４の装着点Ｐ１のＸ座標はＸ１で、Ｙ座標はＹ１であって指定範囲内にあり、部品装着前に２点の測定点Ｌ１、Ｌ２の測定されてＲＡＭ８１に格納されている高さレベルの平均値をＣＰＵ８０が算出し、この算出結果に基づいて吸着ノズル１１の下降距離が算出され、その距離を下降させるように前記ホルダ回転モータ３８を制御してプリント基板Ｐへステップ番号００４の装着点Ｐ１に電子部品Ｄが装着されることとなる。

以下、ステップ番号００５の装着点Ｐ２のＸ座標はＸ２で、Ｙ座標はＹ２であって、ステップ番号００６の装着点Ｐ３のＸ座標はＸ３で、Ｙ座標はＹ３であって、指定範囲内にあり、前述したステップ番号００４と同様に電子部品Ｄがプリント基板Ｐに装着される。

以上のような装着データの全てのステップ番号に対する部品装着が完了すると、ＸＹテーブル１５上のこの装着を終えたプリント基板Ｐを搬出コンベア１７に、また搬入コンベア１６上のプリント基板ＰをＸＹテーブル１５に、基板移送装置１８が移送し、次のプリント基板Ｐへの電子部品の装着に備えることとなる。

なお、以上のように、ステップ番号００４乃至００６に対応する電子部品の装着に際しては、測定点２点の高さレベルの平均値に基づいて、前記ホルダ回転モータ３８を制御したが、これに限らず、以下のように「３点平面補正」による補正方法によってもよい。

即ち、前述したように、管理者がモニタ８７に表示されたタッチパネルスイッチ８８を操作することにより、「指定範囲補正」による補正方法を選択する。すると、表示された画面に従い、「範囲指定」については指定する範囲を対角点を用いて形成することを、「補正基準点」については３点を、「補正方法」については３点平面補正を設定すると、ＣＰＵ８０はこれらの設定内容をＲＡＭ８１に格納させる（図１８参照）。

そして、以上のように設定されると、ＣＰＵ８０は対応するプリント基板Ｐに係る装着データ（図１９参照）から基板高さ測定リスト（図２０参照）を作成し、モニタ８７に表示させる。即ち、図１９に示す装着データに加え、ステップ番号毎に測定点１のステップ番号、測定点２のステップ番号及び測定点３のステップ番号が書き込み可能となると共に元のステップ番号００１のデータはステップ番号００９に繰り下がった基板高さ測定リストが作成されて表示されるので、管理者はこれらについて、タッチパネルスイッチ８８を用いて書き込むことができ、完成されるとＲＡＭ８１に格納される。

従って、完成された基板高さ測定リストは図２０に示すように、管理者はタッチパネルスイッチ８８を押圧操作して、一方の範囲を指定する一方の対角点Ｔ１についてステップ番号００１のＸ座標としてＭ１Ｘ、Ｙ座標としてＭ１Ｙを、コントロールコードとして一方の対角点を意味する「Ｍ」を、測定点１のステップ番号として００５を、測定点２のステップ番号として００６、測定点３のステップ番号として００７を書き込む。

また、同じく一方の範囲を指定する他方の対角点Ｔ２についてステップ番号００２のＸ座標としてＮ１Ｘ、Ｙ座標としてＮ１Ｙを、コントロールコードとして他方の対角点を意味する「Ｎ」を書き込む。

同様に、他方の範囲を指定する一方の対角点Ｔ３についてステップ番号００３のＸ座標としてＭ２Ｘ、Ｙ座標としてＭ２Ｙを、コントロールコードとして一方の対角点を意味する「Ｍ」を、測定点１のステップ番号として００６を、測定点２のステップ番号として００７、測定点３のステップ番号として００８を書き込む。

同様に、同じく他方の範囲を指定する他方の対角点Ｔ４についてステップ番号００４のＸ座標としてＮ２Ｘ、Ｙ座標としてＮ２Ｙを、コントロールコードとして他方の対角点を意味する「Ｎ」を書き込む。

更に、管理者はタッチパネルスイッチ８８を押圧操作して、ステップ番号００５乃至０００８に測定点１乃至測定点４のＸ座標及びＹ座標を、またコントロールコードとして高さ測定の指示コードである「Ｌ」を書き込む。

以上のように書き込まれて完成された基板高さ測定リストはＲＡＭ８１に格納される。なお、以上のように設定された各装着点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、対角点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の相互の関係は、図２１に示すとおりである。即ち、対角点Ｔ１、Ｔ２で指定された長方形の範囲内の装着点Ｐ１、Ｐ２における電子部品の装着は、測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３における基板高さの測定データに基づき、また対角点Ｔ３、Ｔ４で指定された長方形の範囲内の装着点Ｐ３、Ｐ４における電子部品の装着は、測定点Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４における基板高さの測定データに基づいて制御されることとなる。但し、対角点Ｔ１、Ｔ２で形成された長方形に限らず、平行四辺形その他の形状で特定される範囲でもよい。

即ち、ステップ番号００１では、ＣＰＵ８０はコントロールコードが「Ｍ」であるので一方の範囲を指定する一方の対角点Ｔ１を指示するものと、また対角点Ｔ１のＸ座標はＭ１ｘ、Ｙ座標はＭ１ｙ、測定点１のステップ番号は００５、測定点２のステップ番号は００６、測定点３のステップ番号は００７であることを理解する。ステップ番号００２では、ＣＰＵ８０はコントロールコードが「Ｎ」であるので一方の範囲を指定する他方の対角点Ｔ２を指示するものと、また対角点Ｔ２のＸ座標はＮ１ｘ、Ｙ座標はＮ１ｙであることを理解する。

次のステップ番号００３では、ＣＰＵ８０はコントロールコードが「Ｍ」であるので他方の範囲を指定する一方の対角点Ｔ３を指示するものと、また対角点Ｔ３のＸ座標はＭ２ｘ、Ｙ座標はＭ２ｙ、測定点１のステップ番号は００６、測定点２のステップ番号は００７、測定点３のステップ番号は００８であることを理解する。ステップ番号００４では、ＣＰＵ８０はコントロールコードが「Ｎ」であるので他方の範囲を指定する他方の対角点Ｔ４を指示するものと、また対角点Ｔ４のＸ座標はＮ２ｘ、Ｙ座標はＮ２ｙであることを理解する。

次に、ステップ番号００５乃至００８ではコントロールコードが「Ｌ」であるので、ＣＰＵ８０はプリント基板高さレベル検出センサ８９の下方位置にステップ番号００５乃至００８の測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が順次来るように制御する共にプリント基板Ｐの高さレベルを測定し、ＲＡＭ８１に格納する。即ち、測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の測定高さは図２２に示すようなものとなり、この高さレベルデータ（Ｌ４のレベルデータは省略）はＲＡＭ８１に格納される。

次いで、装着データのステップ番号００９から順次電子部品Ｄの実装が開始されるが、「指定範囲補正」による補正方法に従って、ステップ番号００９及び０１０の電子部品Ｄのプリント基板Ｐへの装着前に高さがＣＰＵ８０により計算されて、測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の３点の高さ位置を結んで面ＭＮを形成し（図２２参照）、この面ＭＮにおける装着点Ｐ１及びＰ２の高さレベルをＣＰＵ８０が算出して、この算出結果に基づいて吸着ノズル１１の下降距離が算出されて、前記ホルダ回転モータ３８が制御されてプリント基板Ｐへの電子部品Ｄの装着が開始されることとなる。なお、装着点が測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の３点を結んだ範囲内に無い場合には、高さレベルを算出できないが、測定点Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の３点の高さ位置を結んで面ＭＮを形成した場合にこの面ＭＮを拡張させた拡張面上の位置の高さレベルを算出して制御する。

次いで、ステップ番号０１１及び０１２の電子部品Ｄのプリント基板Ｐへの装着前に高さがＣＰＵ８０により計算されて、測定点Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の３点の高さ位置を結んで面を形成し、この面における装着点Ｐ３及びＰ４の高さレベルをＣＰＵ８０が算出して、この算出結果に基づいて吸着ノズル１１の下降距離が算出されて、前記ホルダ回転モータ３８が制御されてプリント基板Ｐへの電子部品Ｄの装着が開始されることとなる。

なお、ステップ番号００９以降の実装にあたっては、各ステップの装着点がステップ番号００１、００２で指定されたか、００３、００４で指定されたいずれの指定範囲に属するかが先ず判断され、その属する指定範囲について上述する下降距離の算出がなされる。また、いずれの指定範囲にも当該装着位置が属さなければ下降距離は補正されず、標準高さに基づき算出されたものとなる。

また、本実施形態では、吸着ノズル１１の下降量は、ホルダ回転モータ３８を制御して行ったが、リニアスケール２１、即ち装着ヘッド１０の下降量自体を可変制御してもよい。

以上のように、本発明はプリント基板Ｐの表面高さを検出することにより、電子部品の装着に際して、吸着ノズル１１の下降量をプリント基板Ｐの高さレベルに合わせて調整し、プリント基板Ｐが反っていて、下降量が必要以上に多いと電子部品を破損させ、また必要以上に少ないと電子部品を浮いた状態とするという装着の際の不具合を解消することができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。装着ヘッドの縦断面図である。装着ヘッドの一部拡大縦断面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。円筒カム部材（円筒カム）及びノズルホルダを示す側面図である。説明の便宜上、円筒カム及びノズルホルダを展開した状態にした吸着ノズルの下端レベルが高レベル位置の説明図である。説明の便宜上、円筒カム及びノズルホルダを展開した状態にした吸着ノズルの下端レベルが低レベル位置の説明図である。装着ヘッドの要部拡大図である。装着ヘッドの要部拡大図である。制御ブロック図である。装着データを示す図である。フローチャートを示す図である。補正方法を選択するための画面を示す図である。指定範囲補正による補正方法の各種指定画面を示す図である。完成された測定リストを示す図である。プリント基板の一部を示す図である。プリント基板の測定点の高さレベルを模式的に示した図である。指定範囲補正による補正方法の各種指定画面を示す図である。装着データを示す図である。完成された測定リストを示す図である。プリント基板を示す図である。プリント基板の測定点の高さレベルを模式的に示した図である。

符号の説明

１０装着ヘッド
１１吸着ノズル
３８ホルダ回転モータ
８０ＣＰＵ
８１ＲＡＭ
Ｌ１、２、３、４測定点
Ｐ１、２、３、４装着点

Claims

装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが下降して吸着保持した電子部品をプリント基板に装着する電子部品装着装置において、前記プリント基板の高さレベルを検出する高さ検出装置と、プリント基板上の高さを補正する矩形状の範囲を対角点として記憶する範囲指定装置と、この範囲指定装置により記憶されたプリント基板上の範囲に対応して前記プリント基板のどこの高さを検出するかの測定点データを格納する記憶装置と、前記電子部品を装着する装着点の位置が前記範囲指定装置に記憶された範囲内にある場合には前記記憶装置に格納された測定点データに基づいて前記高さ検出装置により検出された３つの測定点の高さ位置を結んで形成される平面における当該装着点の高さレベルを算出する算出装置と、前記プリント基板に電子部品を装着する際には前記算出装置による算出結果に基づいて前記吸着ノズルを昇降させる駆動源を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。