特許 7664080 部品実装装置及び部品実装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-09

(45)【発行日】2025-04-17

(54)【発明の名称】部品実装装置及び部品実装方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20250410BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20250410BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 C

B25J13/08 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021083310

(22)【出願日】2021-05-17

(65)【公開番号】P2022176736

(43)【公開日】2022-11-30

【審査請求日】2024-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上原 勇輝

【審査官】大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０５８４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０２９２０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１６２８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０８５８６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６９０５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８２８３０２６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｂ２５Ｊ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のリードを有するリード部品のボディを保持するグリップ装置と、
前記グリップ装置を移動する移動装置と、
前記ボディが前記グリップ装置に保持された状態で、複数の前記リードのそれぞれの先端部を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記先端部の検出位置に基づいて、複数の前記リードから基板において矯正する矯正リードを設定する矯正リード設定部と、
前記リード部品を第１角度に傾斜させた状態で前記矯正リードを前記基板の第１の孔に挿入した後、前記リード部品が第２角度になるまで非矯正リードを前記基板の第２の孔に挿入するように、前記移動装置を制御する移動制御部と、を備える、
部品実装装置。

【請求項2】

前記リード部品が前記基板に実装される前に前記第２角度に調整された状態において、前記矯正リードの先端部と前記基板の表面との距離は、前記非矯正リードの先端部と前記基板の表面との距離よりも長い、
請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項3】

前記先端部の検出位置と前記先端部の理想位置との差を複数の前記リードのそれぞれについて算出する位置誤差算出部を備え、
前記矯正リード設定部は、前記差が許容値を上回る前記リードを前記矯正リードに設定する、
請求項１又は請求項２に記載の部品実装装置。

【請求項4】

前記移動装置は、多関節ロボットを含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の部品実装装置。

【請求項5】

前記リードが前記基板の孔に挿入されるときに前記リードに掛かる負荷を検出する力覚センサを備え、
前記移動制御部は、前記力覚センサの検出値に基づいて、前記移動装置を制御する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の部品実装装置。

【請求項6】

前記検出装置は、前記リード部品に縞パターン光を照射する投影装置と、前記縞パターン光が照射された前記リード部品を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像データを位相シフト法に基づいて演算して、３次元空間における前記先端部の検出位置を算出する演算装置と、を有する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の部品実装装置。

【請求項7】

複数のリードを有するリード部品のボディがグリップ装置に保持された状態で、複数の前記リードのそれぞれの先端部を検出することと、
前記先端部の検出位置に基づいて、複数の前記リードから基板において矯正する矯正リードを設定することと、
前記リード部品を第１角度に傾斜させた状態で前記矯正リードを前記基板の第１の孔に挿入した後、前記リード部品が第２角度になるまで非矯正リードを前記基板の第２の孔に挿入することと、を含む、
部品実装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部品実装装置及び部品実装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装装置に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、リード部品のリードを基板の貫通穴に挿入する対基板作業機が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２１１７／０８５８６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、長いリード及び短いリードを有するリード部品を基板に実装する技術が開示されている。また、特許文献１には、長いリードを基板の貫通穴に挿入した後、リード部品をＸ方向及びＹ方向に移動して長いリードを撓ませてから、短いリードを基板の貫通穴に挿入することが開示されている。リード部品は、多種多様である。そのため、どのような種類のリード部品でも、リードを効率良く矯正してリード部品を基板に実装できる技術が要望される。

【0005】

本開示は、リードを効率良く矯正してリード部品を基板に実装することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、複数のリードを有するリード部品のボディを保持するグリップ装置と、グリップ装置を移動する移動装置と、ボディがグリップ装置に保持された状態で、複数のリードのそれぞれの先端部を検出する検出装置と、検出装置により検出された先端部の検出位置に基づいて、複数のリードから基板において矯正する矯正リードを設定する矯正リード設定部と、リード部品を第１角度に傾斜させた状態で矯正リードを基板の第１の孔に挿入した後、リード部品が第２角度になるまで非矯正リードを基板の第２の孔に挿入するように、移動装置を制御する移動制御部と、を備える、部品実装装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、リードを効率良く矯正してリード部品を基板に実装できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る部品実装装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る部品実装装置を示す側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るグリップ装置を示す斜視図である。

【図4】図４は、実施形態に係るグリップ装置に保持されたリード部品を示す側面図である。

【図5】図５は、実施形態に係るリード部品を下方から見た図である。

【図6】図６は、実施形態に係る検出装置を示す斜視図である。

【図7】図７は、実施形態に係る部品実装装置を示すブロック図である。

【図8】図８は、実施形態に係る位置誤差算出部の処理及び矯正リード設定部の処理を説明するための図である。

【図9】図９は、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【図12】図１２は、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【図13】図１３は、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【図14】図１４は、実施形態に係る部品実装方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

実施形態においては、部品実装装置１にローカル座標系を設定し、ローカル座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。ローカル座標系として、ＸＹＺ直交座標系を設定する。所定面内においてＸ軸に平行な方向をＸ軸方向とする。所定面内においてＸ軸と直交するＹ軸に平行な方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸に平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＺ方向とする。所定面は、ＸＹ平面である。Ｚ軸は、所定面と直交する。実施形態において、所定面は、水平面に平行であることとする。Ｚ軸方向は、鉛直方向である。なお、所定面が水平面に対して傾斜していてもよい。

【0011】

［部品実装装置］
図１は、実施形態に係る部品実装装置１を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る部品実装装置１を示す側面図である。図１及び図２に示すように、部品実装装置１は、基台２と、部品供給部材３と、基板支持部材４と、グリップ装置５と、移動装置６と、検出装置７とを備える。

【0012】

基台２は、部品供給部材３、基板支持部材４、移動装置６、及び検出装置７のそれぞれを支持する。

【0013】

部品供給部材３は、リード部品１００を供給する。実施形態において、部品供給部材３は、リード部品１００が配置されるトレイを含む。複数のリード部品１００が部品供給部材３に配置される。複数のリード部品１００の種類は、同じでもよいし異なってもよい。

【0014】

基板支持部材４は、リード部品１００が実装される基板２００を支持する。基板支持部材４は、基板２００の上面とＸＹ平面とが平行になるように、基板２００を支持する。

【0015】

グリップ装置５は、リード部品１００を保持する。グリップ装置５は、ロボットハンドを含む。

【0016】

移動装置６は、グリップ装置５を移動する。移動装置６は、多関節ロボットを含む。実施形態において、移動装置６は、垂直多関節ロボットである。なお、移動装置６は、水平多関節ロボットでもよい。移動装置６は、基台２に固定されるベース部材６Ａと、ベース部材６Ａに支持される旋回部材６Ｂと、旋回部材６Ｂに連結される第１アーム６Ｃと、第１アーム６Ｃに連結される第２アーム６Ｄと、第２アーム６Ｄに連結される第３アーム６Ｅとを有する。

【0017】

旋回部材６Ｂは、旋回軸ＴＸを中心に旋回可能にベース部材６Ａに支持される。旋回軸ＴＸは、Ｚ軸に平行である。第１アーム６Ｃは、第１回動軸ＡＸ１を中心に回動可能に旋回部材６Ｂに連結される。第１回動軸ＡＸ１は、Ｚ軸と直交する。第２アーム６Ｄは、第２回動軸ＡＸ２を中心に回動可能に第１アーム６Ｃに連結される。第２回動軸ＡＸ２は、第１回動軸ＡＸ１に平行である。第３アーム６Ｅは、第３回動軸ＡＸ３を中心に回動可能に第２アーム６Ｄに連結される。第３回動軸ＡＸ３は、第２回動軸ＡＸ２に平行である。グリップ装置５は、第３アーム６Ｅに取り付けられる。

【0018】

移動装置６は、旋回部材６Ｂを旋回させる旋回アクチュエータと、第１アーム６Ｃを回動させる第１回動アクチュエータと、第２アーム６Ｄを回動させる第２回動アクチュエータと、第３アーム６Ｅを回動させる第３回動アクチュエータとを有する。

【0019】

検出装置７は、グリップ装置５に保持されたリード部品１００を検出する。検出装置７は、３次元計測装置を含む。検出装置７は、位相シフト法に基づいて、ローカル座標系におけるリード部品１００の位置を検出する。

【0020】

［グリップ装置］
図３は、実施形態に係るグリップ装置５を示す斜視図である。グリップ装置５は、ロボットハンドを含む。グリップ装置５は、第３アーム６Ｅに取り付けられる連結部材５Ａと、連結部材５Ａに支持される回転部材５Ｂと、回転部材５Ｂに支持される一対の移動部材５Ｃとを有する。

【0021】

回転部材５Ｂは、回転軸ＲＸを中心に回転可能に連結部材５Ａに支持される。回転軸ＲＸは、第３回動軸ＡＸ３と直交する。一対の移動部材５Ｃは、相互に接近する方向及び離隔する方向に移動する。移動部材５Ｃの下端部にグリップ部５Ｄが設けられる。一対のグリップ部５Ｄは、相互に接近及び離隔する。

【0022】

グリップ装置５は、回転部材５Ｂを回転させる回転アクチュエータと、一対の移動部材５Ｃを相互に接近又は離隔させるグリップアクチュエータとを有する。

【0023】

一対のグリップ部５Ｄの間にリード部品１００が配置された状態で、一対のグリップ部５Ｄが相互に接近することにより、リード部品１００がグリップ部５Ｄに保持される。一対のグリップ部５Ｄが相互に離隔することにより、グリップ部５Ｄからリード部品１００が解放される。

【0024】

一方の移動部材５Ｃに力覚センサ８が配置される。力覚センサ８は、グリップ部５Ｄに掛かる負荷を検出することができる。

【0025】

［リード部品］
図４は、実施形態に係るグリップ装置５に保持されたリード部品１００を示す側面図である。図５は、実施形態に係るリード部品１００を下方から見た図である。

【0026】

リード部品１００は、ボディ１０１と、ボディ１０１から突出する複数のリード１１０とを有する。

【0027】

ボディ１０１は、合成樹脂製のハウジングを含む。ボディ１０１の内部空間に、例えばコイルのような素子が配置される。リード１１０は、金属製の突起物である。リード１１０は、例えばボディ１０１の内部空間に配置されている素子に接続される。

【0028】

リード１１０は、ボディ１０１の下面から下方に突出する。リード部品１００が基板２００に実装された状態で、ボディ１０１の下面と基板２００の上面とが対向する。

【0029】

実施形態において、リード部品１００は、リード１１０を２本有する。実施形態において、リード１１０は、第１リード１１１と、第２リード１１２とを含む。

【0030】

グリップ装置５は、リード部品１００のボディ１０１を保持する。一対のグリップ部５Ｄは、ボディ１０１を挟むことによってリード部品１００を保持する。

【0031】

［検出装置］
図６は、実施形態に係る検出装置７を示す斜視図である。図６に示すように、検出装置７は、ボディ１０１がグリップ装置５に保持された状態で、複数のリード１１０のそれぞれの先端部を検出する。実施形態において、検出装置７は、リード１１０の先端部の位置を検出する。以下の説明において、検出装置７により検出されるリード１１０の先端部の位置を適宜、検出位置、と称する。

【0032】

検出装置７は、グリップ装置５に保持されたリード部品１００に縞パターン光を照射する投影装置７Ａと、縞パターン光が照射されたリード部品１００を撮像する撮像装置７Ｂと、撮像装置７Ｂの撮像データを位相シフト法に基づいて演算して、３次元空間におけるリード１１０の先端部の検出位置を算出する演算装置７Ｃとを有する。

【0033】

実施形態において、投影装置７Ａ及び撮像装置７Ｂのそれぞれは、ハウジング７Ｄに収容される。投影装置７Ａ及び撮像装置７Ｂのそれぞれは、ハウジング７Ｄに固定される。ハウジング７Ｄの上端部の開口に透明部材７Ｅが配置される。透明部材７Ｅとして、ガラス板が例示される。

【0034】

投影装置７Ａは、光源と、光源から射出された光を光変調して縞パターン光を生成する光変調素子と、光変調素子で生成された縞パターン光を射出する射出光学系とを有する。光変調素子として、デジタルミラーデバイス(ＤＭＤ：Digital Mirror Device)、透過型の液晶パネル、又は反射型の液晶パネルが例示される。

【0035】

撮像装置７Ｂは、リード部品１００で反射した縞パターン光を結像する結像光学系と、結像光学系を介してリード部品１００の画像データを取得する撮像素子とを有する。撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）又はＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）が例示される。

【0036】

演算装置７Ｃは、コンピュータシステムを含む。演算装置７Ｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリと、信号及びデータを入出力可能な入出力回路を含む入出力インタフェースとを有する。

【0037】

検出装置７は、位相シフト法に基づいて、グリップ装置５に保持されたリード部品１００の３次元形状を計測する。投影装置７Ａは、例えば正弦波状の明度分布の縞パターン光を位相シフトさせながらリード部品１００に照射する。グリップ装置５に保持されたリード部品１００は、透明部材７Ｅの上方に配置される。投影装置７Ａから射出された縞パターン光は、透明部材７Ｅを介してリード部品１００に照射される。撮像装置７Ｂは、縞パターン光が投影されたリード部品１００を撮像する。撮像装置７Ｂは、透明部材７Ｅを介してリード部品１００を撮像する。撮像装置７Ｂは、リード部品１００よりも下方からリード部品１００を撮像する。演算装置７Ｃは、撮像装置７Ｂの撮像データに基づいて、ローカル座標系におけるリード１１０の先端部の検出位置を算出する。

【0038】

［制御装置］
図７は、実施形態に係る部品実装装置１を示すブロック図である。図７に示すように、部品実装装置１は、制御装置９を有する。制御装置９は、コンピュータシステムを含む。制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置９Ａと、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置９Ｂと、入出力インタフェース９Ｃとを有する。

【0039】

グリップ装置５、移動装置６、検出装置７、及び力覚センサ８のそれぞれは、入出力インタフェース９Ｃに接続される。グリップ装置５及び移動装置６のそれぞれは、制御装置９に制御される。制御装置９は、グリップ装置５の回転アクチュエータとグリップアクチュエータとを制御する。制御装置９は、移動装置６の旋回アクチュエータと第１回動アクチュエータと第２回動アクチュエータと第３回動アクチュエータとを制御する。検出装置７の検出データ及び力覚センサ８の検出データのそれぞれは、制御装置９に送信される。

【0040】

演算処理装置９Ａは、位置誤差算出部１０と、矯正リード設定部１１と、移動制御部１２と、グリップ制御部１３とを有する。

【0041】

位置誤差算出部１０は、検出装置７により検出されたリード１１０の先端部の検出位置Ｐｓとリード１１０の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δを複数のリード１１０のそれぞれについて算出する。リード１１０の先端部の理想位置Ｐｒは、リード１１０の先端部の設計位置を意味する。リード１１０の先端部の理想位置Ｐｒは、リード部品１００の設計データ又は諸元データから導出される既知データである。リード１１０の先端部の理想位置Ｐｒは、記憶装置９Ｂに予め記憶されている。

【0042】

例えばリード部品１００の輸送中にリード１１０が曲がってしまったり、リード部品１００が製造誤差を含んだりした場合、差Δは大きくなる。

【0043】

矯正リード設定部１１は、検出装置７により検出されたリード１１０の先端部の検出位置に基づいて、複数のリード１１０から基板２００において矯正する矯正リードを設定する。実施形態において、矯正リード設定部１１は、位置誤差算出部１０により算出された差Δが予め定められている許容値を上回るリード１１０を矯正リードに設定する。

【0044】

実施形態において、矯正リードとは、基板２００を用いて矯正されるリード１１０をいう。リード１１０を矯正することは、リード１１０を曲げることを含む。矯正リードを矯正する場合、矯正リードの先端部が理想位置に近付くように、又は、複数のリード１１０のそれぞれが基板２００の孔２１０に挿入されるように、矯正リードが曲げられる。

【0045】

実施形態において、矯正リード設定部１１により矯正リードに設定されないリード１１０を適宜、非矯正リード、と称する。

【0046】

図８は、実施形態に係る位置誤差算出部１０の処理及び矯正リード設定部１１の処理を説明するための図である。図８において、リード１１０の先端部の理想位置Ｐｒが予め定められている。また、理想位置Ｐｒを基準としてリード１１０の先端部の位置に係る許容範囲ＴＬが予め定められている。図８に示す例において、許容範囲ＴＬは、リード１１０の先端部を中心とする円形の範囲である。許容範囲ＴＬ及び許容値は、２本のリード１１０の間隔を示すリード間隔と２本のリード１１０のそれぞれが挿入される基板２００の孔２１０の間隔を示す孔間隔とに基づいて定められる。すなわち、許容範囲ＴＬ及び許容値は、２本のリード１１０が２つの孔２１０に同時に挿入されるように定められる。

【0047】

位置誤差算出部１０は、リード１１０の先端部の実際の位置を示す検出位置Ｐｓと理想位置Ｐｒとの差Δを算出する。

【0048】

図８（Ａ）は、第１リード１１１の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置され、第２リード１１２の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置されている例を示す。第１リード１１１の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置されている場合、矯正リード設定部１１は、第１リード１１１の先端部の検出位置Ｐｓと第１リード１１１の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが許容値以下であると判定する。同様に、第２リード１１２の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置されている場合、矯正リード設定部１１は、第２リード１１２の先端部の検出位置Ｐｓと第２リード１１２の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが許容値以下であると判定する。図８（Ａ）に示す例において、矯正リード設定部１１は、第１リード１１１及び第２リード１１２の両方を矯正リードに設定しない。図８（Ａ）に示す例において、第１リード１１１及び第２リード１１２のそれぞれは、非矯正リードに設定される。

【0049】

第１リード１１１及び第２リード１１２の両方が非矯正リードに設定されることは、第１リード１１１と第２リード１１２とのリード間隔と、第１リード１１１及び第２リード１１２のそれぞれが挿入される２つの孔２１０の孔間隔とが、実質的に一致していることを意味する。すなわち、２本のリード１１０が２つの孔２１０に同時に挿入できることを意味する。

【0050】

図８（Ｂ）は、第１リード１１１の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置され、第２リード１１２の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置されていない例を示す。第２リード１１２の検出位置Ｐｓが許容範囲ＴＬに配置されていない場合、矯正リード設定部１１は、第２リード１１２の先端部の検出位置Ｐｓと第２リード１１２の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが許容値を上回ると判定する。図８（Ｂ）に示す例において、矯正リード設定部１１は、第１リード１１１を矯正リードに設定せず、第２リード１１２を矯正リードに設定する。図８（Ｂ）に示す例において、第１リード１１１は、非矯正リードに設定される。

【0051】

第１リード１１１及び第２リード１１２の少なくとも一方が矯正リードに設定されることは、第１リード１１１と第２リード１１２とのリード間隔と、第１リード１１１及び第２リード１１２のそれぞれが挿入される２つの孔２１０の孔間隔とが、一致していないことを意味する。すなわち、２本のリード１１０が２つの孔２１０に同時に挿入できないことを意味する。

【0052】

移動制御部１２は、移動装置６を制御する。移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させた状態で矯正リードを基板２００の第１の孔２１０に挿入した後、リード部品１００のボディ１０１が第２角度θ２になるまで非矯正リードを基板２００の第２の孔２１０に挿入するように、移動装置６を制御する。

【0053】

実施形態において、移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させた状態で矯正リードを基板２００の第１の孔２１０に挿入して、非矯正リードが基板２００の第２の孔２１０に対向するまで矯正リードを矯正した後、リード部品１００のボディ１０１が第２角度θ２になるまで非矯正リードを基板２００の第２の孔２１０に挿入するように、移動装置６を制御する。

【0054】

例えば第２リード１１２が矯正リードに設定され、第１リード１１１が非矯正リードに設定された場合、移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させた状態で第２リード１１２を基板２００の第１の孔２１０に挿入して、第１リード１１１が基板２００の第２の孔２１０に対向するまで第２リード１１２を曲げた後、リード部品１００のボディ１０１が第２角度θ２になるまで第１リード１１１が基板２００の第２の孔２１０に挿入されるように、移動装置６を制御する。

【0055】

また、移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、移動装置６を制御する。力覚センサ８は、リード１１０が基板２００の孔２１０に挿入されるときにリード１１０に掛かる負荷を検出することができる。移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、リード１１０に掛かる負荷が予め定められている閾値を上回ると判定した場合、例えばリード１１０を孔２１０に挿入する動作を中止するように、移動装置６を制御する。

【0056】

グリップ制御部１３は、グリップ装置５を制御する。グリップ制御部１３は、一対のグリップ部５Ｄが相互に接近又は離隔するように、グリップ装置５を制御する。一対のグリップ部５Ｄの間にボディ１０１が配置された状態で、一対のグリップ部５Ｄが相互に接近することにより、ボディ１０１がグリップ部５Ｄに保持される。一対のグリップ部５Ｄが相互に離隔することにより、グリップ部５Ｄからリード部品１００が解放される。

【0057】

［矯正挿入］
次に、リード部品１００の矯正リード及び非矯正リードのそれぞれを基板２００の孔２１０に挿入する方法について説明する。以下の説明において、矯正リードを基板２００の第１の孔２１０に挿入した後に非矯正リードを基板２００の第２の孔２１０に挿入する動作を適宜、矯正挿入、と称する。

【0058】

図９から図１３のそれぞれは、実施形態に係る矯正挿入を説明するための図である。

【0059】

実施形態において、リード部品１００が基板２００に実装されることは、２本のリード１１０の両方が基板２００の孔２１０に挿入されることをいう。リード部品１００が基板２００に実装される前とは、２本のリード１１０の両方が基板２００の孔２１０に挿入される前のことをいう。

【0060】

グリップ装置５は、移動装置６により、部品供給部材３と検出装置７と基板支持部材４とを移動可能である。グリップ装置５は、部品供給部材３に移動して、部品供給部材３に配置されているリード部品１００のボディ１０１を保持した後、検出装置７に移動する。検出装置７は、グリップ装置５に保持されているリード部品１００のリード１１０の先端部の位置を検出する。リード１１０の先端部の位置が検出装置７に検出された後、グリップ装置５は、基板支持部材４に移動して、基板支持部材４に支持されている基板２００の孔２１０にリード部品１００のリード１１０を挿入する動作を開始する。

【0061】

基板２００の上面は、ＸＹ平面に平行である。基板２００に孔２１０が形成される。孔２１０は、第１リード１１１が挿入される孔２１１と、第２リード１１２が挿入される孔２１２とを含む。

【0062】

図９から図１３に示す例において、第１リード１１１の長さと第２リード１１２の長さとは等しいこととする。また、図９に示すように、リード部品１００が基板２００に実装される前において、第２リード１１２が曲がっていて、第２リード１１２の先端部の検出位置Ｐｓと第２リード１１２の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが許容値を上回っていることとする。一方、第１リード１１１の先端部の検出位置Ｐｓと第１リード１１１の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが許容値以下であることとする。すなわち、第２リード１１２が矯正リードに設定され、第１リード１１１が非矯正リードに設定されることとする。第２リード１１２（矯正リード）が孔２１２（第１の孔）に挿入され、第１リード１１１（非矯正リード）が孔２１１（第２の孔）に挿入される。

【0063】

実施形態において、移動装置６は、多関節ロボットである。そのため、移動装置６は、基板２００の上面に対してリード部品１００を傾斜させることができる。移動装置６は、基板２００の上面とグリップ装置５に保持されているボディ１０１の下面とがなす角度を任意に調整することができる。

【0064】

図９に示すように、リード部品１００が基板２００に実装される前にボディ１０１が第２角度θ２に調整された状態において、第２リード１１２（矯正リード）の先端部と基板２００の上面との距離Ｌ２は、第１リード１１１（非矯正リード）の先端部と基板２００の上面との距離Ｌ１よりも長い。なお、ここでいう距離（Ｌ１，Ｌ２）とは、基板２００の上面に平行なＺ軸方向の距離をいう。

【0065】

第２角度θ２は、基板２００の上面とグリップ装置５に保持されているボディ１０１の下面とがなす角度である。図９に示すように、第２角度θ２は、０°である。すなわち、基板２００の上面とグリップ装置５に保持されているボディ１０１の下面とは、実質的に平行である。リード部品１００が基板２００に実装される前に基板２００の上面とボディ１０１の下面とが平行な状態において、第２リード１１２（矯正リード）の先端部と基板２００の上面との距離Ｌ２は、第１リード１１１（非矯正リード）の先端部と基板２００の上面との距離Ｌ１よりも長い。

【0066】

実施形態において、第１リード１１１よりも先に第２リード１１２を孔２１０に挿入する動作が実施される。すなわち、リード部品１００が基板２００に実装される前に基板２００の上面とボディ１０１の下面とが平行な状態において、リード１１０の先端部が基板２００の上面から遠い順に、リード１１０が基板２００の孔２１０に挿入される。

【0067】

図９に示すように、第１リード１１１の先端部と基板２００の孔２１１とが対向する場合、第２リード１１２の先端部と基板２００の孔２１２とは対向することができない。

【0068】

図１０に示すように、移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１の下面が基板２００の上面に対して第１角度θ１になるように、グリップ装置５に保持されているリード部品１００のボディ１０１を傾斜させる。第１角度θ１は、基板２００の上面とグリップ装置５に保持されているボディ１０１の下面とがなす角度である。第１角度θ１は、第２角度θ２よりも大きい。一例として、第１角度θ１は、５°以上４５°以下である。

【0069】

移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させた状態で、第２リード１１２の先端部と孔２１２とが対向するように、移動装置６を制御する。図１０に示す例において、移動制御部１２は、図９に示す状態から、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させるとともに、リード部品１００を＋Ｘ方向に移動して、第２リード１１２の先端部と孔２１２とを対向させる。

【0070】

第２リード１１２の先端部と孔２１２とを対向させた後、図１１に示すように、移動制御部１２は、第２リード１１２が孔２１２に挿入されるように、移動装置６を制御する。移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に維持した状態で、孔２１２に対して第２リード１１２を斜めに挿入する。すなわち、移動制御部１２は、ボディ１０１を第１角度θ１に維持した状態で、基板２００の上面に接近する方向且つ基板２００の上面に対して傾斜する方向にボディ１０１を移動して、第２リード１１２を孔２１２に挿入する。実施形態において、移動制御部１２は、図１０に示す状態から、ボディ１０１を第１角度θ１に維持した状態で、リード部品１００を－Ｘ方向に移動しながら－Ｚ方向に移動する。これにより、図１１に示すように、第２リード１１２が孔２１２に挿入される。

【0071】

第２リード１１２が孔２１２に挿入されるときに第２リード１１２に掛かる負荷が力覚センサ８により検出される。移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、移動装置６を制御する。移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、第２リード１１２に掛かる負荷が予め定められている閾値を上回ると判定した場合、第２リード１１２に過度な負荷が掛からないように、例えば第２リード１１２を孔２１２に挿入する動作を中止したり、リード部品１００の移動軌跡を修正した後に第２リード１１２を孔２１２に挿入する動作を再実行したりするように、移動装置６を制御する。

【0072】

第２リード１１２が孔２１２に挿入された後、第２リード１１２が基板２００を用いて矯正される。図１２に示すように、移動制御部１２は、第２リード１１２が孔２１２に配置された状態で、第１リード１１１の先端部が基板２００の孔２１１に対向するまで、リード部品１００を移動する。すなわち、移動制御部１２は、第２リード１１２が孔２１２に配置された状態で、第１リード１１１の先端部が基板２００の孔２１１に対向するまで、リード部品１００を基板２００の上面に平行な方向に移動する。実施形態において、移動制御部１２は、図１１に示す状態から、ボディ１０１を第１角度θ１に維持した状態で、リード部品１００を－Ｘ方向に移動する。これにより、図１２に示すように、第２リード１１２が曲げられ、第２リード１１２が矯正される。第２リード１１２は、第２リード１１２の先端部が第２リード１１２の理想位置Ｐｒに近付くように矯正される。

【0073】

第１リード１１１が基板２００の孔２１１に対向するまで第２リード１１２が矯正された後、図１３に示すように、移動制御部１２は、第２リード１１２が孔２１２に配置された状態で、第１リード１１１が孔２１１に挿入されるように、移動装置６を制御する。移動制御部１２は、リード部品１００のボディ１０１が図９を参照して説明した第２角度θ２になるまで第１リード１１１が基板２００の孔２１１に挿入されるように、移動装置６を制御する。すなわち、移動制御部１２は、ボディ１０１の下面と基板２００の上面とが平行になるように、第１リード１１１を基板２００の孔２１１に挿入する。

【0074】

なお、図９から図１３に示す例においては、第１リード１１１は曲げられない（矯正されない）。なお、第１リード１１１が曲げられてもよい（矯正されてもよい）。すなわち、第１リード１１１が非矯正リードに設定された場合において、第１リード１１１は、矯正されてもよいし矯正されなくてもよい。

【0075】

［部品実装方法］
図１４は、実施形態に係る部品実装方法を示すフローチャートである。移動制御部１２は、グリップ装置５が部品供給部材３に移動するように移動装置６を制御する。グリップ装置５が部品供給部材３に移動した後、グリップ制御部１３は、部品供給部材３に配置されているリード部品１００をグリップ装置５に保持させる（ステップＳ１）。

【0076】

移動制御部１２は、リード部品１００を保持したグリップ装置５が検出装置７に移動するように移動装置６を制御する。グリップ装置５が検出装置７に移動した後、検出装置７は、ボディ１０１がグリップ装置５に保持された状態で、複数のリード１１０のそれぞれの先端部の位置を検出する（ステップＳ２）。

【0077】

位置誤差算出部１０は、リード１１０の先端部の検出位置Ｐｓとリード１１０の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δを複数のリード１１０のそれぞれについて算出する。矯正リード設定部１１は、差Δが許容値以下か否かを判定する（ステップＳ３）。

【0078】

ステップＳ３において、差Δが許容値以下であると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、移動制御部１２は、通常挿入を開始する（ステップＳ４）。

【0079】

通常挿入とは、リード部品１００のボディ１０１を第２角度θ２に維持した状態で、２本のリード１１０のそれぞれを基板２００の孔２１０に挿入することをいう。

【0080】

移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値は正常か否かを判定する（ステップＳ５）。

【0081】

ステップＳ５において、力覚センサ８の検出値が正常であると判定された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、通常挿入が進行される。グリップ装置５は、ボディ１０１を保持した状態で、２本のリード１１０を基板２００の２つの孔２１０に同時に挿入する。通常挿入が進行されることにより、２本のリード１１０を基板２００の孔２１０に挿入する挿入動作が完了する。挿入動作が完了することにより、リード部品１００が基板２００に実装される。

【0082】

ステップＳ５において、力覚センサ８の検出値が異常であると判定された場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、通常挿入が中断される。位置誤差算出部１０は、探り量を算出する（ステップＳ６）。

【0083】

探り量とは、孔２１０の内径とリード１１０の外径との差をいう。

【0084】

探り量が算出された後、移動制御部１２は、探り挿入を開始する（ステップＳ７）。

【0085】

探り挿入とは、力覚センサ８の検出値が小さくなるように、探り量の範囲において基板２００に対するリード部品１００の位置又は孔２１０に挿入されるリード１１０の移動軌跡を変化させながら、最適な位置又は移動軌跡を決定して、リード１１０を基板２００の孔２１０に挿入することをいう。

【0086】

移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値は正常か否かを判定する（ステップＳ８）。

【0087】

ステップＳ８において、力覚センサ８の検出値が正常であると判定された場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、探り挿入が進行される。探り挿入が進行されることにより、２本のリード１１０を基板２００の孔２１０に挿入する挿入動作が完了する。

【0088】

ステップＳ８において、力覚センサ８の検出値が異常であると判定された場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、移動制御部１２は、予め定められているリトライ回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ９）。

【0089】

ステップＳ９において、リトライ回数を超えていないと判定された場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、ステップＳ７に戻る。移動制御部１２は、リトライ回数の範囲において、挿入動作が完了するまで、探り挿入を複数回実行する。

【0090】

ステップＳ９において、リトライ回数を超えたと判定された場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、移動制御部１２は、挿入動作を中止する。

【0091】

ステップＳ３において、差Δが許容値を上回ると判定された場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、移動制御部１２は、図９から図１３を参照して説明した矯正挿入を開始する（ステップＳ１０）。

【0092】

移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値は正常か否かを判定する（ステップＳ１１）。

【0093】

ステップＳ１１において、力覚センサ８の検出値が正常であると判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、矯正挿入が進行される。矯正挿入が進行されることにより、２本のリード１１０を基板２００の孔２１０に挿入する挿入動作が完了する。

【0094】

ステップＳ１１において、力覚センサ８の検出値が異常であると判定された場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、位置誤差算出部１０は、探り量を算出する（ステップＳ１２）。

【0095】

探り量が算出された後、移動制御部１２は、探り挿入を開始する（ステップＳ１３）。

【0096】

移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値は正常か否かを判定する（ステップＳ１４）。

【0097】

ステップＳ１４において、力覚センサ８の検出値が正常であると判定された場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、探り挿入が進行される。探り挿入が進行されることにより、２本のリード１１０を基板２００の孔２１０に挿入する挿入動作が完了する。

【0098】

ステップＳ１４において、力覚センサ８の検出値が異常であると判定された場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、移動制御部１２は、予め定められているリトライ回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ１５）。

【0099】

ステップＳ１５において、リトライ回数を超えていないと判定された場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻る。移動制御部１２は、リトライ回数の範囲において、挿入動作が完了するまで、探り挿入を複数回実行する。

【0100】

ステップＳ１５において、リトライ回数を超えたと判定された場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、移動制御部１２は、挿入動作を中止する。

【0101】

［効果］
以上説明したように、実施形態に係る部品実装装置１は、複数のリード１１０を有するリード部品１００のボディ１０１を保持するグリップ装置５と、グリップ装置５を移動する移動装置６と、ボディ１０１がグリップ装置５に保持された状態で、複数のリード１１０のそれぞれの先端部を検出する検出装置７と、検出装置７により検出されたリード１１０の先端部の検出位置に基づいて、複数のリード１１０から基板２００において矯正する矯正リードを設定する矯正リード設定部１１と、リード部品１００のボディ１０１を第１角度θ１に傾斜させた状態で矯正リード（第２リード１１２）を基板２００の第１の孔２１０（孔２１２）に挿入した後、リード部品１００のボディ１０１が第２角度θ２になるまで非矯正リード（第１リード１１１）を基板２００の第２の孔２１０（孔２１１）に挿入するように、移動装置６を制御する移動制御部１２と、を備える。

【0102】

実施形態によれば、リード部品１００のボディ１０１が第１角度θ１に傾斜された状態で矯正リードが孔２１２に挿入された後、非矯正リードが孔２１１に対向するまで矯正リードが矯正され、矯正リードが矯正された後、リード部品１００のボディ１０１が第２角度θ２になるまで非矯正リードが孔２１１に挿入される。これにより、どのような種類のリード部品１００でも、リード１１０が基板２００において効率良く矯正され、リード部品１００が基板２００に効率良く実装される。

【0103】

実施形態において、リード部品１００が基板２００に実装される前にボディ１０１が第２角度θ２に調整された状態において、矯正リードの先端部と基板２００の上面との距離Ｌ２は、非矯正リードの先端部と基板２００の上面との距離よりも長いＬ１。すなわち、リード部品１００が基板２００に実装される前に基板２００の上面とボディ１０１の下面とが平行な状態において、リード１１０の先端部が基板２００の上面から遠い順に、リード１１０が基板２００の孔２１０に挿入される。部品実装装置１は、リード部品１００が基板２００に実装される前における２本のリード１１０と基板２００との相対位置によらずに、リード１１０を基板２００において効率良く矯正して、リード部品１００を基板２００に実装することができる。

【0104】

実施形態において、リード１１０の先端部の検出位置Ｐｓとリード１１０の先端部の理想位置Ｐｒとの差Δが、複数のリード１１０のそれぞれについて算出される。矯正リード設定部１１は、差Δが予め定められている許容値を上回るリード１１０を矯正リードに設定する。これにより、矯正リード及び非矯正リードのそれぞれが適正に設定される。

【0105】

実施形態において、移動装置６は、多関節ロボットを含む。これにより、移動装置６は、基板２００の上面に対してボディ１０１の下面を任意の角度に調整することができる。

【0106】

リード１１０を基板２００の孔２１０に挿入するときにリード１１０に掛かる負荷が力覚センサ８により検出される。移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、移動装置６を制御する。移動制御部１２は、力覚センサ８の検出値に基づいて、リード１１０に掛かる負荷が予め定められている閾値を上回ると判定した場合、例えばリード１１０を孔２１０に挿入する動作を中止するように、移動装置６を制御することができる。これにより、リード１１０に過度な負荷が掛かることが抑制される。

【0107】

検出装置７は、位相シフト法に基づいて、リード１１０の先端部の位置を検出する。これにより、３次元空間におけるリード１１０の先端部の位置が高精度に検出される。

【符号の説明】

【0108】

１…部品実装装置、２…基台、３…部品供給部材、４…基板支持部材、５…グリップ装置、５Ａ…連結部材、５Ｂ…回転部材、５Ｃ…移動部材、５Ｄ…グリップ部、６…移動装置、６Ａ…ベース部材、６Ｂ…旋回部材、６Ｃ…第１アーム、６Ｄ…第２アーム、６Ｅ…第３アーム、７…検出装置、７Ａ…投影装置、７Ｂ…撮像装置、７Ｃ…演算装置、７Ｄ…ハウジング、７Ｅ…透明部材、８…力覚センサ、９…制御装置、９Ａ…演算処理装置、９Ｂ…記憶装置、９Ｃ…入出力インタフェース、１０…位置誤差算出部、１１…矯正リード設定部、１２…移動制御部、１３…グリップ制御部、１００…リード部品、１０１…ボディ、１１０…リード、１１１…第１リード（非矯正リード）、１１２…第２リード（矯正リード）、２００…基板、２１０…孔、２１１…孔（第２の孔）、２１２…孔（第１の孔）、ＡＸ１…第１回動軸、ＡＸ２…第２回動軸、ＡＸ３…第３回動軸、Ｌ１…距離、Ｌ２…距離、Ｐｒ…理想位置、Ｐｓ…検出位置、ＲＸ…回転軸、ＴＸ…旋回軸、Δ…差、θ１…第１角度、θ２…第２角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】