JP6861335B2 - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって部品を保持して基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

部品を基板に実装する部品実装装置において部品を保持して移送する実装ヘッドには、ノズルホルダを介して吸着ノズルが着脱自在に装着され、さらにノズルホルダは実装ヘッドに昇降・回転自在に備えられたシャフト部材に着脱自在に装着される。このような構成により、実装ヘッドにおいては対象とする部品に応じて吸着ノズルを適宜交換することが可能となっており、さらにメンテナンスなどのためノズルホルダを必要に応じて取り外すことができるようになっている。

実装ヘッドを駆動して部品を基板に移送搭載する部品実装動作においては、吸着ノズルに保持された部品のノズル軸廻りの回転方向（θ方向）の位置を正しく位置決めするため、部品を保持する吸着ノズル、さらには吸着ノズルを保持するノズルホルダのθ方向の回転位置を基準位置に正しく合わせる必要がある。このため従来より、吸着ノズルまたは吸着ノズルに吸着させた治具などを下面側から撮像して画像認識することにより、θ方向の回転角度ずれ量を検出することが行われている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、ヘッド部（実装ヘッド）に回転方向の基準位置である基準穴が設けられた治具を保持させて、いくつかの基準角度（例えば９０度毎）で治具を認識し、基準角度に対する回転角度ずれ量を検出して記憶する。そして部品実装作業時には、記憶された回転角度ずれ量に基づいてθ方向の角度補正を行うようにしている。

特開２００２−１８５１９７号公報

しかしながら上述の先行技術では、ヘッド部に保持させた治具を介してθ方向の回転角度ずれを検出していることから、以下のような不都合がある。すなわちノズルホルダを自動的に着脱してメンテナンスを行う方式が採用されている場合には、θ方向の回転角度ずれの検出および補正は吸着ノズルのみならず、吸着ノズルを保持するノズルホルダについても必要とされる。ところが先行技術のように治具を介してθ方向の位置ずれを検出する場合には、ノズルホルダそのものの回転角度ずれについては正しく検出することができない。このため、ノズルシャフトを回転駆動するベルトの劣化などによる経時誤差の影響を適正に補正することができず、この結果としてノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を招く場合があった。

そこで本発明は、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を低減することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装する制御部と、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。

本発明の部品実装装置は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行う制御部と、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。

本発明の部品実装方法は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装し、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。

本発明の部品実装方法は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行い、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。

本発明によれば、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を低減することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる実装ヘッドの斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる実装ヘッドにおける吸着ノズルの装着状態の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる実装ヘッドにおけるノズルホルダおよび吸着ノズルの脱着構造の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる実装ヘッドにおけるノズルホルダの脱着動作の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる実装ヘッドにおけるノズルホルダの回転角度の補正の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における吸着ノズルによる部品吸着および部品実装の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるノズルホルダの脱着動作の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。図１において、基台１ａの上面には基板搬送機構２がＸ方向（基板搬送方向）に配設されている。基板搬送機構２は上流側装置から受け渡された基板３を搬送して、以下に説明する部品実装機構１１による実装作業位置に位置決めして保持する。基板搬送機構２の両側には、それぞれ部品供給部４が配置されており、部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設して装着されている。

テープフィーダ５は、部品Ｐを保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品実装機構１１を構成する実装ヘッド９への供給位置に部品を位置させる。さらに本実施の形態においては、部品供給部４においてテープフィーダ５が装着されるフィーダベースには、ホルダメンテナンスユニット１５（図９参照）を備えたヘッドメンテナンス装置６が、テープフィーダ５とともに装着されている。ホルダメンテナンスユニット１５は、実装ヘッド９に装着されるノズルホルダ３０（図３参照）を対象とした所定のメンテナンスを自動的に実行するための機能を有している。

基台１ａの上面におけるＸ方向の一端部には、Ｙ軸移動ビーム７がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動ビーム７には１対のＸ軸移動ビーム８がＹ方向にスライド自在に装着されている。Ｘ軸移動ビーム８はＹ軸移動ビーム７が備えたリニア駆動機構によりＹ方向に駆動される。それぞれのＸ軸移動ビーム８には、実装ヘッド９がＸ方向にスライド自在に装着されている。実装ヘッド９は複数のノズルユニット１０を備えた多連型ヘッドであり、Ｘ軸移動ビーム８が備えたリニア駆動機構によりＸ方向に駆動される。

Ｙ軸移動ビーム７、Ｘ軸移動ビーム８、実装ヘッド９を駆動することにより、実装ヘッド９は吸着ノズル２１（図２、図３参照）によってそれぞれの部品供給部４に配置されたテープフィーダ５から部品Ｐ（図８参照）を取り出して、基板３に移送して実装する。上記構成において、Ｙ軸移動ビーム７、Ｘ軸移動ビーム８および実装ヘッド９は、部品実装機構１１を構成する。

基台１ａにおいて基板搬送機構２とそれぞれの部品供給部４との間には、部品認識カメラ１３およびノズルストッカ１４が配設されている。部品供給部４から部品Ｐを取り出した実装ヘッド９が部品認識カメラ１３の上方を移動することにより、部品認識カメラ１３は実装ヘッド９において吸着ノズル２１に保持された状態の部品Ｐを撮像する。

なお本実施の形態においては、部品認識カメラ１３は吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を撮像する撮像カメラとしても機能する（図６参照）。ノズルストッカ１４には複数種類の部品Ｐに対応した吸着ノズル２１が収納されており、ノズルストッカ１４に対して実装ヘッド９をアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、実装ヘッド９の各ノズルユニット１０には実装対象の部品Ｐに応じた吸着ノズル２１が装着される。

Ｘ軸移動ビーム８の下面側には実装ヘッド９と一体的に移動する基板認識カメラ１２が撮像方向を下向きにした姿勢で配設されている。実装ヘッド９を基板搬送機構２に保持された基板３の上方に移動させることにより、基板認識カメラ１２によって基板３の位置認識マークなどの基準点を撮像することができる。部品認識カメラ１３、基板認識カメラ１２によって取得された撮像データを認識処理部２８（図７参照）によって認識処理することにより、実装ヘッド９において吸着ノズル２１に保持された状態の部品Ｐの位置ずれや、基板搬送機構２に保持された基板３の位置ずれを検出することができる。部品実装機構１１による部品実装動作においては、これらの位置ずれを加味して実装ヘッド９による部品実装位置が補正される。

次に図２を参照して、実装ヘッド９の構成を説明する。実装ヘッド９は結合プレート９ａを介してＸ軸移動ビーム８に装着される。実装ヘッド９は複数のノズルユニット１０を並設した構成となっている。それぞれのノズルユニット１０は、ノズル昇降駆動部１０ａからシャフト部材２０を下方に延出させた構成となっており、シャフト部材２０の下端部に結合されたノズル装着部１７（図３参照）には、吸着ノズル２１が着脱自在に装着されている。それぞれのノズル昇降駆動部１０ａは、シャフト部材２０と結合された昇降軸（図示省略）をリニアモータにより昇降させるノズル昇降機構を備えている。ノズル昇降機構を駆動することによりシャフト部材２０は上下方向に駆動され、これによりノズル装着部１７に装着された吸着ノズル２１は個別に昇降する。

複数列のノズルユニット１０の側方にはθ軸モータ１６が駆動軸を下向きにして配設されている。駆動軸に結合された駆動プーリ１６ａとそれぞれのシャフト部材２０に装着された従動プーリ１６ｂには、ベルト１６ｃが調帯されている。θ軸モータ１６を駆動することにより、シャフト部材２０はノズル装着部１７に装着された吸着ノズル２１とともにθ回転し、これにより吸着ノズル２１に保持された電子部品のθ方向の位置合わせが行われる。この構成において、θ軸モータ１６、駆動プーリ１６ａ、従動プーリ１６ｂおよびベルト１６ｃは、シャフト部材２０を吸着ノズル２１とともに回転駆動するノズル回転駆動部１０ｂを構成する。

次に図３、図４、図５を参照して、ノズル装着部１７を構成するノズルホルダ３０および緩衝ガイド機構４０の構造を説明する。図３に示すようにノズル装着部１７は、各ノズルユニット１０に設けられ吸着ノズル２１を着脱自在に保持するノズルホルダ３０と、ノズルホルダ３０を着脱自在且つ上下方向に所定の緩衝荷重でスライド自在に保持する機能を有する緩衝ガイド機構４０より構成されている。ノズルホルダ３０はシャフト部材２０に装着され、上下に貫通する摺動孔３１ａが設けられた本体部３１の両側面に、２つのクランプ部材３２を引張りバネ部材３３によって押しつけた構成となっている。緩衝ガイド機構４０は、吸着ノズル２１が下降して部品Ｐを基板３に着地させる際の衝撃を緩和する目的で設けられている。

なお図４は、上述構成においてノズルホルダ３０から吸着ノズル２１を取り外し、さらにノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０から取り外した状態を示している。そして図５は、図３におけるＡ−Ａ断面を示しており、さらに図３におけるケーシング部材４１の断面は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応している。

図３、図４に示すように、吸着ノズル２１は、吸着孔２１ｅを有し下方に延出する吸着軸２１ｄを円板状の鍔部２１ｃの下面側に設け、さらに吸着ノズル２１をノズルホルダ３０によってクランプして保持するための被クランプ部２１ａを鍔部２１ｃの上面側に突設した構成となっている。被クランプ部２１ａには、本体部３１の下部の嵌合部３１ｂに水平方向に放射状に突設された１対のピン部材３１ｃが嵌合する嵌合切欠き部２１ｂが設けられている。

吸着ノズル２１をノズルホルダ３０に保持させる際には、図４に示す状態において、嵌合部３１ｂを吸着ノズル２１に設けられた嵌入部２１ｆに嵌入させるとともに嵌合切欠き部２１ｂにピン部材３１ｃを嵌合させ、さらにクランプ部材３２によって被クランプ部２１ａを両側から挟み込んで引張りバネ部材３３の弾性力によってクランプする。これにより、図３に示すように、吸着ノズル２１はノズルホルダ３０に装着される。この状態では、嵌合切欠き部２１ｂにピン部材３１ｃが嵌合することにより、吸着ノズル２１はノズルホルダ３０に対する回転方向が位置決めされる。したがってピン部材３１ｃは、吸着ノズル２１のノズルホルダ３０に対する回転方向を位置決めする位置決め部となっている。

緩衝ガイド機構４０は、このノズルホルダ３０を上下方向の変位が許容された状態で案内するとともに、ノズルホルダ３０へ下向きの付勢力を付与する機能を有する。図４に示すように緩衝ガイド機構４０は、シャフト部材２０が上下に挿通するケーシング部材４１、シャフト部材２０の下部に設けられて本体部３１の摺動孔３１ａに嵌合して摺動する摺動軸２０ｂ、本体部３１に下端部が当接して装着されたコイル状の圧縮バネ部材４２を主体としている。ケーシング部材４１はセットボルトなどの固定手段（図示省略）によってシャフト部材２０に固定されており、ケーシング部材４１の下面側には嵌入用開口部４１ａが設けられている。

緩衝ガイド機構４０にノズルホルダ３０を装着するに際しては、本体部３１の上部３１ｄを嵌入用開口部４１ａに嵌入させるとともに、図４の鎖線矢印に示すように、摺動軸２０ｂを摺動孔３１ａに上下方向に摺動自在に嵌合させる。これにより、ノズルホルダ３０は緩衝ガイド機構４０に上下方向の変位が許容された状態で装着され、ノズルホルダ３０は上下方向に案内される。ケーシング部材４１の下面と本体部３１との間には圧縮バネ部材４２が装着されており、圧縮バネ部材４２は本体部３１に対して下向きの付勢力を与える。

図３に示すように吸着ノズル２１がノズルホルダ３０に装着され、さらにノズルホルダ３０が緩衝ガイド機構４０に装着された状態において、シャフト部材２０の吸引孔２０ａは、摺動孔３１ａ、嵌入部２１ｆ（図４）を介して吸着孔２１ｅと連通する。この状態で真空吸引源２２を駆動して吸引孔２０ａから真空吸引することにより、吸着軸２１ｄの下端部に部品Ｐを吸着保持する。そして実装ヘッド９を基板３に移動させて部品実装動作を行わせることにより、部品Ｐを基板３に実装する。すなわち吸着ノズル２１はノズルホルダ３０に装着され部品Ｐを吸着して基板３に部品Ｐを実装する。

本体部３１の上部３１ｄの上端部近傍には、両側方に突出した１対のピン形状の係止部材３１ｅが設けられている（図５も参照）。ノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０によって保持した状態では、ケーシング部材４１に設けられた嵌入用開口部４１ａに本体部３１の上部３１ｄが嵌入する。図５（ａ）に示すように、ケーシング部材４１には嵌入用開口部４１ａと連通して、相対向する１対の水平溝部４１ｂおよび相対向する１対の垂直溝部４１ｃが、それぞれ相直交する位置に設けられており、水平溝部４１ｂおよび垂直溝部４１ｃは、切欠き部４１ｄによって連結されている。切欠き部４１ｄは、ケーシング部材４１の側面部を図５（ａ）にて破線で示す切り欠き範囲だけ所定の高さ寸法で水平方向に切り欠いて形成されている。

切欠き部４１ｄの１端部には、図５（ａ）に示すように、嵌入用開口部４１ａの内周面を径方向に切り欠いて、切欠き部４１ｄとケーシング部材４１の下面とを連通させる垂直溝部４１ｃが設けられている。垂直溝部４１ｃは、ノズルホルダ３０を下方から緩衝ガイド機構４０に装着し、また緩衝ガイド機構４０から取り外す際に、係止部材３１ｅが干渉することなく上下に挿通可能な平面形状で形成される。切欠き部４１ｄの他端部には、切欠き部４１ｄの下端部をさらに係止部材３１ｅが嵌合可能な幅寸法で下方に所定の深さ寸法だけ切り込んだ水平溝部４１ｂが形成されている。

図５（ｂ）、図５（ｃ）は、ノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０に装着する際の、本体部３１のケーシング部材４１への嵌合動作を示している。すなわちノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０に装着する際には、まず図５（ｂ）に示すように、本体部３１の摺動孔３１ａ（図４参照）に摺動軸２０ｂを嵌合させる。このとき本体部３１の係止部材３１ｅをケーシング部材４１の垂直溝部４１ｃに合わせた状態で、本体部３１をケーシング部材４１の下面側から押し上げる。そして係止部材３１ｅが垂直溝部４１ｃを通過して切欠き部４１ｄ内に到達したならば、本体部３１を略９０度だけシャフト部材２０廻りに回転させる（矢印参照）。これにより、係止部材３１ｅは切欠き部４１ｄ内を旋回し、水平溝部４１ｂの位置に到達する。

次いで本体部３１を押し下げることにより、図５（ｃ）に示すように、係止部材３１ｅは水平溝部４１ｂ内に嵌合し、これにより、ノズルホルダ３０のノズル軸廻りの回転位置が規制され、ケーシング部材４１に正しい位置関係で装着される。このとき、図３に示すように、係止部材３１ｅが水平溝部４１ｂの底面によって係止されることにより、本体部３１の脱落が防止される。そしてノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０から取り外す際には、上述と逆順の操作を行って本体部３１の上部３１ｄを嵌入用開口部４１ａから離脱させる。

このノズルホルダ３０の着脱動作においては、係止部材３１ｅが垂直溝部４１ｃを機械的干渉を生じることなく通過することができるよう、ノズルホルダ３０のシャフト部材２０廻りの回転角度を正しく制御することが求められる。しかしながら、実装ヘッド９におけるシャフト部材２０の回転駆動は、θ軸モータ１６の回転をベルト１６ｃを介してシャフト部材２０に伝達するノズル回転駆動部１０ｂによって行われるため、ベルト１６ｃの劣化などに起因する経時誤差の発生が避けられない。このような経時誤差を適正に補正するため、本実施の形態では以下に説明するように、吸着ノズル２１を取り外した状態のノズルホルダ３０を下方から撮像することにより、ノズルホルダ３０のシャフト部材２０廻りの回転角度の状態、すなわち回転角度ずれ量を検出するようにしている。

図６は、このような目的で実行されるノズルホルダ３０の撮像および回転角度の補正処理を示している。すなわち、本実施の形態では、部品実装装置１の稼働継続時における規定のインターバル経過時などの所定のタイミングに、実装ヘッド９を部品認識カメラ１３の上方に移動させて、図６（ａ）に示すように、吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を部品認識カメラ１３（撮像カメラ）によって撮像する。これにより、図６（ｂ）に示すように、嵌合部３１ｂおよび嵌合部３１ｂから２方向に放射状に延出して設けられた１対のピン部材３１ｃを含んだ画像１３ａが取得される。そして回転角度算出部２５ａは、この画像１３ａに基づいて、ノズルホルダ３０の規定された角度に対する回転位置ずれ量を算出する。

この回転位置ずれ量の算出は、以下のように行われる。まず画像１３ａを認識処理部２８（図７参照）によって認識処理することにより、１対のピン部材３１ｃのラジアル方向の中心線を示すホルダ方向基準線ＨＤＬを求める。そして求められたホルダ方向基準線ＨＤＬと、規定された角度である光学座標系の方向基準線ＯＰＬとが成す角度を、ノズルホルダ３０の規定された角度に対する回転角度ずれ量Δθとして、制御部２５が備えた回転角度算出部２５ａ（図７参照）によって算出する。

すなわち回転角度算出部２５ａは、図６に示す画像１３ａにおけるノズルホルダ３０の特徴点（嵌合部３１ｂに設けられた１対のピン部材３１ｃ）の位置から、回転角度ずれ量Δθを算出するようにしている。ここで前述のように、１対のピン部材３１ｃは、吸着ノズル２１のノズルホルダ３０に対する回転方向を位置決めする位置決め部として機能しており、本実施の形態においては、この位置決め部が画像１３ａにおけるノズルホルダ３０の特徴点として用いられている。なお、吸着ノズル２１を取り外した状態のノズルホルダ３０を撮像した画像１３ａにおいてノズルホルダ３０の回転角度を検出可能な部位であれば、ピン部材３１ｃ以外の部位をノズルホルダ３０の特徴点として用いるようにしてもよい。

上述の回転角度ずれ量Δθの算出は、実装ヘッド９が備えた複数のシャフト部材２０毎に行われ、記憶部２６にシャフト部材２０毎に固有の回転角度ずれ量２６ｂとして記憶される。実装ヘッド９によって行われる作業動作、すなわち、ノズルホルダ３０を緩衝ガイド機構４０に着脱する着脱動作や、ノズルホルダ３０に装着された吸着ノズル２１によって部品Ｐを吸着して基板３に実装する部品実装動作においては、制御部２５は、算出された回転角度ずれ量Δθに基づいてノズルホルダ３０や、吸着ノズル２１の回転角度を補正する。

すなわち、図６（ｃ）に示すように、ホルダ方向基準線ＨＤＬと光学座標系の方向基準線ＯＰＬとが一致するように、各シャフト部材２０の軸線ＡＸの回転角度を補正する。これにより、各シャフト部材２０においてノズルホルダ３０は正しい回転角度に補正され、さらにノズルホルダ３０に装着される吸着ノズル２１も正しい回転角度に補正される。

次に図７を参照して、制御系の構成を説明する。図７において、制御部２５は演算処理機能を有するＣＰＵであり、記憶部２６に記憶された各種のプログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御して部品実装装置１における作業動作や演算処理を実行させる。これらの作業動作や演算処理においては、記憶部２６に記憶された実装データ２６ａや回転角度ずれ量２６ｂなどのデータが参照される。実装データ２６ａには、基板３に実装される部品Ｐの種類や実装位置座標などが含まれている。回転角度ずれ量２６ｂは、図５（ｂ）に示す回転角度ずれ量Δθを、実装ヘッド９の各シャフト部材２０毎に記憶したデータであり、制御部２５が備えた回転角度算出部２５ａによってシャフト部材２０毎に算出される。

機構駆動部２７は制御部２５に制御されて、基板搬送機構２、Ｘ軸移動ビーム８、Ｙ軸移動ビーム７、実装ヘッド９を駆動する。これにより、部品実装装置１における基板３の搬送位置決め、実装ヘッド９のＸＹ方向への水平移動、実装ヘッド９におけるノズル駆動が行われる。このノズル駆動においては、ノズル昇降駆動部１０ａによるシャフト部材２０の昇降動作、ノズル回転駆動部１０ｂによるシャフト部材２０の回転動作が行われる。

認識処理部２８は、基板認識カメラ１２、部品認識カメラ１３による撮像結果を認識処理する。これにより、基板搬送機構２に保持された基板３の位置ずれや、実装ヘッド９において吸着ノズル２１に保持された状態の部品Ｐの位置ずれが検出されるとともに、図６（ｂ）に示すホルダ方向基準線ＨＤＬ、すなわちノズルホルダ３０の回転位置ずれが検出される。回転角度算出部２５ａによる回転角度ずれ量の算出は、認識処理部２８の認識処理結果に基づいて行われる。

次に図８、図９および他図を適宜参照して、上述構成および機能を有する部品実装装置１による部品実装方法について説明する。この部品実装方法においては、上下方向に駆動されるシャフト部材２０と、シャフト部材２０に装着されるノズルホルダ３０と、ノズルホルダ３０に装着される吸着ノズル２１とを備える実装ヘッド９を移動させ、吸着ノズル２１によって部品Ｐを吸着して基板３に部品Ｐを実装する。

図８は、この部品実装方法における吸着ノズル２１のノズルホルダ３０への装着および吸着ノズル２１による部品Ｐの吸着、基板３への実装を示している。この部品実装方法の実行に際しては、まず図６に示すように、吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を、下方から撮像カメラである部品認識カメラ１３によって撮像する。そして制御部２５の制御機能によって図７に示す各部を制御することにより、部品認識カメラ１３により撮像された画像１３ａに基づいて、吸着ノズル２１の回転角度を補正して、部品Ｐを基板３に実装する。

この吸着ノズル２１の回転角度の補正は、吸着ノズル２１のノズルホルダ３０に対する回転方向を位置決めするための位置決め部としてのピン部材３１ｃによって規定されるホルダ方向基準線ＨＤＬが、図６（ｃ）に示すように、光学座標系の方向基準線ＯＰＬと一致するように、各シャフト部材２０の軸線ＡＸの回転角度を補正することにより行われる。

そしてこのようにして補正された状態のノズルホルダ３０に吸着ノズル２１を装着することにより、図８（ａ）において、各シャフト部材２０の軸線ＡＸの回転角度に吸着ノズル２１の吸着軸２１ｄの軸線ＡＸの回転角度を一致させることができる。次いでこの状態で、実装ヘッド９を部品供給部４に移動させ、実装対象となる部品Ｐを供給するテープフィーダ５に対して、吸着ノズル２１をアクセスさせる。そして図８（ｂ）に示すように、テープフィーダ５の部品取出位置５ａに位置する部品Ｐに対して吸着ノズル２１を上下動させて、部品Ｐを吸着軸２１ｄによって吸着保持する。

この後、部品Ｐを保持した実装ヘッド９を基板３の上方に移動させ、図８（ｃ）に示すように、部品Ｐを吸着保持した吸着ノズル２１を基板３に対して下降させ、部品Ｐを基板３に実装する。この吸着ノズル２１による部品吸着や部品実装において、吸着ノズル２１は回転角度が正しく補正された状態にある。これにより、回転角度のずれに起因する部品Ｐの吸着不良や、基板３への実装位置ずれを有効に抑制することが可能となっている。

次に図９を参照して、上述の部品実装方法におけるノズルホルダ３０の着脱について説明する。上述の実装ヘッド９による部品吸着や部品実装が反復実行されると、摺動軸２０ｂと摺動孔３１ａとの摺動が高頻度で繰り返される。部品実装作業における不具合を防止して実装品質を確保するためには、緩衝ガイド機構４０が安定して適正に動作することが不可欠であるため、部品実装動作を連続して実行する過程においては緩衝ガイド機構４０の摺動部の清掃などのメンテナンス作業を適宜実行する必要がある。

このメンテナンス作業では、緩衝ガイド機構４０からノズルホルダ３０を取り外し、摺動軸２０ｂの外面、摺動孔３１ａの内面の清掃や、潤滑剤の補給などの作業が行われる。本実施の形態においては、部品供給部４にホルダメンテナンスユニット１５を有するヘッドメンテナンス装置６を配置して、実装ヘッド９をホルダメンテナンスユニット１５にアクセスさせることにより、ノズルホルダ３０のメンテナンスを自動的に実行させるようにしている。

図９（ａ）に示すように、ホルダメンテナンスユニット１５にはシャフトクリーナ５１、摺動抵抗計測部５２およびホルダ着脱部５３が配設されている。シャフトクリーナ５１は、ノズルホルダ３０が取り外されて露呈した状態となった摺動軸２０ｂ（図４参照）の摺動面をクリーニングする機能を有している。摺動抵抗計測部５２は、本体部３１に嵌合した状態における摺動軸２０ｂと摺動孔３１ａの摺動抵抗を計測する機能を有している。そしてホルダ着脱部５３は、吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を、緩衝ガイド機構４０から自動的に取り外す機能を有している。

ホルダ着脱部５３の上面には吸着ノズル２１が取り外されたノズルホルダ３０の下部が挿入可能な複数の挿入孔５４が設けられている。図９（ｂ）に示すように、挿入孔５４は嵌合部３１ｂが挿通可能な径サイズの中央孔部５４ａおよび中央孔部５４ａから相対向する２方向に延出して設けられピン部材３１ｃが挿通可能な延出孔部５４ｂを有した形状となっている。

挿入孔５４の内部にはピン部材３１ｃを係止可能な係止部（図示省略）が設けられており、挿入孔５４を介して本体部３１の下部を嵌入させて軸周りに回転させることにより、ピン部材３１ｃを係止部によって係支して上方への変位を拘束することができるようになっている。そして本体部３１の回転角度を図５（ｂ）に示す位置に合わせた状態でシャフト部材２０を上昇させることにより、ノズルホルダ３０はホルダ着脱部５３に残置された状態で緩衝ガイド機構４０から離脱する。

本実施の形態に示す部品実装方法におけるノズルホルダ３０の脱着に際しては、図６に示すように、吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を下方から撮像カメラである部品認識カメラ１３によって撮像する。そして制御部２５の制御機能によって図７に示す各部を制御することにより、部品認識カメラ１３により撮像された画像１３ａに基づいて、ノズルホルダ３０の回転角度を補正してノズルホルダ３０の脱着を行う。

このノズルホルダ３０の回転角度の補正も同様に、吸着ノズル２１のノズルホルダ３０に対する回転方向を位置決めするための位置決め部としてのピン部材３１ｃによって規定されるホルダ方向基準線ＨＤＬが光学座標系の方向基準線ＯＰＬと一致するように、各シャフト部材２０の軸線ＡＸの回転角度を補正することにより行われる。

これにより、図９（ｃ）に示すように、ホルダ方向基準線ＨＤＬは、ホルダ着脱部５３に形成された挿入孔５４における延出孔部５４ｂの延出方向と一致する。そしてこの状態で、嵌合部３１ｂを挿入孔５４に対して下降させることにより、図９（ｄ）に示すように、ピン部材３１ｃが延出孔部５４ｂと干渉することなく嵌合部３１ｂを挿入孔５４に嵌入させることができ、ノズルホルダ３０の取り外しのための係止動作を不具合なく正しく実行することができる。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置および部品実装方法においては、上下方向に駆動されるシャフト部材２０と、シャフト部材２０に装着されるノズルホルダ３０と、ノズルホルダ３０に装着される吸着ノズル２１とを備える実装ヘッド９を移動させ、吸着ノズル２１によって部品Ｐを吸着して基板３に部品Ｐを実装する構成において、吸着ノズル２１の回転角度を補正して部品Ｐを基板３に実装するに際し、またはノズルホルダ３０の回転角度を補正してノズルホルダ３０の着脱を行うに際し、吸着ノズル２１が取り外された状態のノズルホルダ３０を下方から撮像カメラである部品認識カメラ１３によって撮像し、撮像された画像１３ａに基づいて吸着ノズル２１またはノズルホルダ３０の回転位置を補正するようにしている。これにより、ノズルホルダ３０の着脱動作の不具合や、ノズルホルダ３０に装着される吸着ノズル２１による部品実装精度の不良を抑制することができる。

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を抑制することができるという効果を有し、実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって部品を保持して基板に実装する部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 基板
９ 実装ヘッド
１３ 部品認識カメラ
１３ａ 画像
２０ シャフト部材
２１ 吸着ノズル
３０ ノズルホルダ
３１ｃ ピン部材
Ｐ 部品
Δθ 回転角度ずれ量

Claims (8)

1. 上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、
   前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装する制御部と、
   前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、
   前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装装置。
2. 上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、
   前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行う制御部と、
   前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、
   前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装装置。
3. 前記特徴点は、前記ノズルホルダに設けられた１対のピン部材であり、前記吸着ノズルに設けられた嵌合切欠き部に前記１対のピン部材が嵌合することにより、前記吸着ノズルは前記ノズルホルダに対する回転方向が位置決めされる、請求項１または２に記載の部品実装装置。
4. 前記シャフト部材毎に前記回転角度ずれ量を記憶する記憶部を備える、請求項１乃至３の何れかに記載の部品実装装置。
5. 上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、
   前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、
   前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装し、
   前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装方法。
6. 上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、
   前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、
   前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行い、
   前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
   前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装方法。
7. 前記特徴点は、前記ノズルホルダに設けられた１対のピン部材であり、前記吸着ノズルに設けられた嵌合切欠き部に前記１対のピン部材が嵌合することにより、前記吸着ノズルは前記ノズルホルダに対する回転方向が位置決めされる、請求項５または６に記載の部品実装方法。
8. 前記回転角度ずれ量を前記シャフト部材毎に記憶する、請求項５乃至７の何れかに記載の部品実装方法。

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