(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸着ノズルを備えた搭載ヘッドをＸＹ方向に移動させると共に、各吸着ノズルをＺ方向に移動させ、電子部品を吸着する吸着位置から基板上へ搭載する搭載位置までの各動作位置で所定の動作を行なう表面実装装置において、
前記搭載ヘッドを移動させた各動作位置で、複数の吸着ノズルで行なう順次動作により、吸着位置において複数の吸着ノズルのそれぞれに電子部品を吸着してから搭載位置に移動して前記吸着した各電子部品を搭載するまでの各動作を実行する際、
電子部品を吸着した際の吸着時の負圧の値から吸着された電子部品の吸着状態を判定し、
安定した吸着状態と判定された場合は、高速の順次動作を行ない、
不安定な吸着状態と判定された場合は、以降の今回の順次動作で予定した部品吸着を今回行なうことなく、吸着済の電子部品について、前記高速より低速の順次動作により搭載までの各動作を完了させ、
今回の順次動作で部品吸着されずに残った電子部品を次回の順次動作用に変更する制御を行なう制御手段を備えたことを特徴とする表面実装装置。
【請求項２】
今回の順次動作で部品吸着されずに残った電子部品を、次回の順次動作用に変更する際、次回の順次動作で予定した電子部品との間で再編成することを特徴とする請求項１に記載の表面実装装置。
【請求項３】
前記吸着時の負圧の値から、電子部品が吸着不能と判定された場合、前記搭載ヘッドに付設されているレーザ認識装置により、ノズル先端の電子部品の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の表面実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装装置、特に生産動作で電子部品を吸着保持したときのバキュームレベルにより、ハンドリング可能か否かを判別すると共に、順次動作による実装基板の生産効率を向上する際に適用して好適な表面実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装装置においては、搭載ヘッドに装着された吸着ノズルにより所定の吸着位置で電子部品を吸着した後、該ヘッドをＸＹ移動させ、該吸着ノズルに保持されている電子部品を基板上に実装（搭載）して実装基板を生産している。
【０００３】
この基板生産を効率よく行なうためには、搭載ヘッド等の可動部を高速移動することが重要となるが、搭載ヘッドを高速移動させるということは、吸着保持力が不十分な電子部品の場合は該電子部品の落下や位置ずれが生じることになる。
【０００４】
このような電子部品の落下や位置ずれを避けるために、例えば特許文献１では、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下した場合であっても、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができるようにするために、吸着ノズルによる部品吸着力が、定常状態の吸着力よりも低い場合には、搭載ヘッドの移動速度を予め定められた速度より低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、表面実装装置においては、複数のノズルヘッドが備えられた搭載ヘッドを使用し、各ノズルヘッドに装着されている複数の吸着ノズルにより電子部品を順次吸着すると共に、各部品について所定の処理動作を順次実行した後、最終的に基板上に順次搭載する一連の順次動作により電子部品を実装する場合がある。このような実装の場合に、前記のように部品吸着力が低い場合に搭載ヘッドの移動速度を下げる技術においては、途中で吸着力不足の電子部品が発生すると、その後の順次動作が全て低速で行なわれることになるため、生産効率が著しく低下することになるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、複数の吸着ノズルの順次動作により電子部品を基板上に搭載する際、途中で吸着力不足の電子部品が発生した場合でも、生産効率の低下を最小限に抑えることができる表面実装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の吸着ノズルを備えた搭載ヘッドをＸＹ方向に移動させると共に、各吸着ノズルをＺ方向に移動させ、電子部品を吸着する吸着位置から基板上へ搭載する搭載位置までの各動作位置で所定の動作を行なう表面実装装置において、前記搭載ヘッドを移動させた各動作位置で、複数の吸着ノズルで行なう順次動作により、吸着位置において複数の吸着ノズルのそれぞれに電子部品を吸着してから搭載位置に移動して前記吸着した各電子部品を搭載するまでの各動作を実行する際、電子部品を吸着した際の吸着時の負圧の値から吸着された電子部品の吸着状態を判定し、安定した吸着状態と判定された場合は、高速の順次動作を行ない、不安定な吸着状態と判定された場合は、以降の今回の順次動作で予定した部品吸着を今回行なうことなく、吸着済の電子部品について、前記高速より低速の順次動作により搭載までの各動作を完了させ、今回の順次動作で部品吸着されずに残った電子部品を次回の順次動作用に変更する制御を行なう制御手段を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、今回の順次動作で部品吸着されずに残った電子部品を、次回の順次動作用に変更する際、次回の順次動作で予定した電子部品との間で再編成するようにしてもよい。
【００１０】
本発明は、又、前記吸着時の負圧の値から、電子部品が吸着不能と判定された場合、前記搭載ヘッドに付設されているレーザ認識装置により、ノズル先端の電子部品の有無を判定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の吸着ノズルで順次動作を高速で行ない、吸着した電子部品を基板上に搭載する際、任意の吸着ノズルにより吸着した電子部品が、不安定な吸着状態と判定された場合、吸着済の電子部品については低速で順次動作による搭載を完了させ、他の電子部品については新たに高速の順次動作を行なうことにより、吸着力不足の電子部品の発生に伴う生産効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る一実施形態の表面実装装置の概要を示す平面図
【図２】本実施形態の表面実装装置が備えている搭載ヘッドに搭載されているノズルヘッドを示す要部正面図
【図３】レーザ認識による部品の有無の判定方法を示す説明図
【図４】本実施形態に適用される閾値の概念を示す説明図
【図５】本実施形態の順次動作により搭載する電子部品の例を示す説明図
【図６（Ａ）】本実施形態の作用を示す前段のフローチャート
【図６（Ｂ）】本実施形態の作用を示す後段のフローチャート
【図７】部品有無動作のサブルーティンを示すフローチャート
【図８】指定動作のサブルーティンを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る一実施形態の表面実装装置の概要を示す平面図である。
【００１５】
本実施形態の表面実装装置は、図中左側よりプリント基板（図示せず）を搬入して固定ステーション（搭載位置）１０に位置決めし、部品搭載後の実装基板を搬出する搬送装置１２と、前方（図中下方）と後方にそれぞれ配置された交換台１４Ｆ、１４Ｒに装着された複数のテープフィーダ１６及び大型部品を保持するトレイホルダ１８と、これら部品供給装置の吸着位置から吸着した電子部品を基板上に搭載する搭載ヘッド２０と、該搭載ヘッド２０を基板搬送方向（Ｘ方向）に移動させるＸ軸と、該搭載ヘッド２０をＸ軸と一体で基板搬送方向との直交方向（Ｙ方向）へ移動させる対向配置された２つのＹＬ軸、ＹＲ軸（以下、Ｙ軸という）とを備えている。
【００１６】
前記搭載ヘッド２０には、図２にその要部を示すように４本のノズルヘッド２２が垂直方向に沿うＺ軸による上下動と軸中心の回転が可能に搭載され、各ノズルヘッド２２にはそれぞれ交換可能な吸着ノズル２４が装着されている。
【００１７】
又、各ノズルヘッド２２には、吸着ノズル２４の先端で電子部品を吸着するための負圧を発生する真空発生装置がそれぞれ連結されていると共に、各ノズル２４毎の負圧を検出するための圧力センサがそれぞれ付設されている。
【００１８】
従って、本実施形態では、Ｘ軸・Ｙ軸により搭載ヘッド２０をテープフィーダ１６へ移動させ、その吸着位置１６Ａから４つの吸着ノズル２４により順次吸着した後、該搭載ヘッド２０をカメラ２６上へ移動させ、各ノズル毎にカメラ２６による部品認識を行なうことが可能となっている。
【００１９】
又、本実施形態では、前記搭載ヘッド２０において、図３に模式的に示すように、各ノズル毎の部品の有無を検出するためのレーザ発光部２８Ａと受光部２８Ｂからなるレーザ認識装置も設置されており、吸着ノズルに吸着された電子部品Ｐの厚みの半分の高さにレーザを照射した際の受光部２８Ｂによる受光の有無により、各ノズル２４毎に（Ａ）部品無しと（Ｂ）部品有りがそれぞれ認識されるようになっている。
【００２０】
本実施形態において、前記４本の吸着ノズル２４の順次動作により部品吸着から基板搭載まで行なって実装基板を生産する際の各動作を、表面実装装置の本体内に設置されている制御装置３０により行なうようになっている。
【００２１】
この生産動作を開始する前に、前記制御装置３０に図４にイメージを示すような電子部品を吸着した時の吸着状態を判断するための第１閾値Ｖ１、第２閾値Ｖ２を設定する。
【００２２】
ここで、第１閾値Ｖ１は、これ以上のバキュームレベルであると電子部品が正常吸着され、高速移動が可能と判定される負圧であり、第２閾値Ｖ２は、これ以下のバキュームレベルであると電子部品の吸着はできない吸着不能と判定される負圧である。従って、Ｖ１〜Ｖ２の間は、吸着された電子部品が低速であればハンドリングが可能な不安定判定領域を意味する。
【００２３】
第１、第２閾値Ｖ１、Ｖ２は、実績値から適切に設定することができるが、本実施形態では便宜上、次の（１）、（２）式で設定する。
【００２４】
Ｖ１＝（Ｐ1−Ｐ0）×０．３＋Ｐ1  ・・・（１）
Ｖ２＝Ｐ0−（Ｐ1−Ｐ0）×０．３  ・・・（２）
ここで、Ｐ1：電子部品をノズル先端に密着して吸着した状態（最高の負圧）
Ｐ0：電子部品の吸着が無い、ノズル先端が開放された状態（最低の負圧）
【００２５】
以上の準備が完了した後、前記図２に示したような吸着ノズル２４がそれぞれ装着された４本のノズルヘッド２２が搭載された搭載ヘッド２０を使用して、順次動作により複数の電子部品の吸着から搭載までを行なう。
【００２６】
ここで行なう順次動作とは、搭載ヘッド２０が移動される指定された動作位置で各ノズルによる所定の動作を行なう場合、同一の動作位置では、複数のノズルについて同一の動作を順次行なって完了した後、次の動作位置に移動する部品実装方法である。
【００２７】
次に、本実施形態の作用を図５に示す具体例について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２８】
図５の具体例では、（Ａ）に部品搭載１〜８で示すように８個の電子部品について、（Ｂ）にヘッド１〜４で示すように４本のノズルヘッド（吸着ノズル）による順次動作で、吸着、認識、搭載を行なう。
【００２９】
その場合、搭載ヘッド２０を吸着位置１６Ａへ移動させ、最初のパケット（今回予定の）の電子部品（搭載部品１〜４）についてヘッド１〜４の各吸着ノズルによる順次吸着を行ない、吸着が完了した後搭載ヘッド２０をカメラ２６上に移動させ、ヘッド１〜４について吸着されている部品の順次認識を行ない、その後搭載位置の基板上へ移動させて、同様にヘッド１〜４による電子部品の順次搭載を行なう。以上の部品搭載が完了した後、次のパケット（次回予定の）の電子部品（搭載部品５〜８）について同様に順次動作による搭載を行なう。以上が、通常の順次動作による実装である。
【００３０】
本実施形態においては、図６のフローチャートに従って、生産動作（実装）を開始し、まず対象ノズルの数としてＭａｘ＝４を設定すると共に、カウンタｎを初期値０にセットする（ステップ１）。
【００３１】
次いで、ヘッド１で示すＮｏ．１ノズルによる部品吸着動作を実施し（ステップ２）、その部品吸着時にバキューム値（圧）Ｖをリードして取得する（ステップ３）。
【００３２】
このとき、バキューム値Ｖが予め定めた第２閾値のバキュームレベルＶ２以上か否かを判定し（ステップ４）、部品吸着完了又は部品吸着失敗を判定する。
【００３３】
部品吸着失敗の場合（ステップ４でＹ）、再び吸着動作を実施して部品が吸着できるまで、吸着動作を繰り返す。その際、図７に示す部品有無動作のサブルーティンを実行する（ステップ５）。
【００３４】
即ち、バキューム値ＶがＶ２未満の場合は（ステップ４でＹ）、前記図３に示したようにＺ軸によりノズル２４をレーザ位置に移動させ（ステップ５１）、レーザ照射により部品が吸着されているか否かを確認する（ステップ５２）。
【００３５】
Ｖ２未満であるにも拘らず部品が吸着されていた場合には（ステップ５２でＮ）、このバキュームレベルでの部品のハンドリングは不可能と判定し、図１に示した廃棄位置（ボックス）３２へ移動させ（ステップ５３）、強制的に廃棄動作を行ない（ステップ５４）、再びステップ２の部品吸着を行なう。これにより、部品が吸着されたまま、誤ってステップ２の吸着動作を行なうことを防止できる。
【００３６】
部品吸着が完了した場合（ステップ４でＮ）、取得されたバキューム圧のレベルが予め設定されている第１閾値Ｖ１と比較して、正常に吸着できた状態か、不安定な吸着状態かを判定する（ステップ６）。
【００３７】
バキュームレベルがＶ２以上でＶ１以下の不安定状態（ステップ６でＮ）の場合は、オーダ分割を行ない、Ｍａｘ＝ｎ＋１を設定し、ヘッドｎ＋１までをオーダ分割の対象とし（ステップ７）、対象となったヘッドの各軸動作による移動速度を低速に変更し（ステップ８）、部品搬送時の加速、減速をなるべく最小限に抑えて、搬送時の部品落下及び、部品の吸着ずれを防止するようにする。
【００３８】
次いで、ステップ９でカウンタｎをインクリメントし、ステップ１０で吸着対象ヘッドｎをＭａｘと比較するとＮであることから、ステップ１１でカウンタｎを０にリセットし、前記ステップ７で設定したｎ＋１までのヘッドについて、ステップ１２以降の各動作を低速で行なう。
【００３９】
一方、前記ステップ３で取得されたバキューム圧ＶがＶ１以上で安定した正常吸着の場合は（ステップ６でＹ）、ステップ９でカウンタｎをインクリメントして、Ｍａｘ＝４の最後のヘッド（ノズル）になるまで前記ステップ２〜１０を繰り返すことにより、正常吸着による順次吸着を終了し（ステップ１０でＮ）、カウンタｎを初期値にリセットする（ステップ１１）。
【００４０】
ステップ１１でカウンタｎをリセットした後、各ヘッドに吸着されている電子部品について、図８に示すサブルーティンに従って、前記カメラ２６による部品認識動作を行なう。
【００４１】
即ち、指定位置であるカメラ２６の上方へ搭載ヘッド２０を移動させ、移動後の各吸着部品について、前記吸着時のステップ３〜６と実質的に同一のステップ６２〜６４により、吸着状態の良否を判定し、正常吸着であれば（ステップ６とステップ６４でＹ）、予め設定されている高速で、一方、ステップ６でＹであっても、不安定な吸着状態であれば（ステップ６４でＮ）、安定した動作が可能な低速で、それぞれ指定動作である部品認識を行なう。
【００４２】
なお、この図８のサブルーティンによる動作は、以上の部品認識動作時（画像ユニット移動完了）だけではなく、後述するステップ１９の部品搭載動作時（搭載位置移動完了）やステップ２０の部品廃棄動作時（廃棄位置移動完了）にも実施する。
【００４３】
この図８のフローチャートに従って行なわれる部品認識動作時、部品搭載動作時及び部品廃棄動作時の部品無し判定（ステップ６３でＹ）は、全て部品落下としてエラー処理となる。
【００４４】
前記ステップ１２の認識動作を各ヘッドについて順次実行し、認識エラーが発生しなければ（ステップ１３でＮ）、そのまま、認識エラーが発生すれば（ステップ１３でＹ）、カウンタｎにそれを記憶し（ステップ１５）、カウンタｎをインクリメントする（ステップ１４）。以上の認識動作をＭａｘのヘッドまで繰り返した後（ステップ１６でＹ）、再度カウンタｎをリセットする（ステップ１７）。
【００４５】
次いで、各ヘッド毎に吸着部品に認識エラーが発生しているか否かを判定し（ステップ１８）、発生していなければステップ１９の搭載動作を、発生していればステップ２０の廃棄動作を、それぞれ前記図８のサブルーティンに従って実行する。
【００４６】
ステップ１９の部品搭載動作完了後は、再びバキューム圧Ｖを取得し（ステップ２１）、バキュームレベルを判定する（ステップ２２）。
【００４７】
バキューム圧Ｖが部品吸着判定レベル（Ｖ２）より上回っている場合は（ステップ２２でＮ）、部品が吸着されているとの判定により、部品持ち帰りとしてエラー処理する。
【００４８】
一方、部品無しと判定された場合は（ステップ２２でＹ）、前記ステップ５１と同様にレーザ認識によるリリースチェックを行ない（ステップ２３）、完全に部品が無いことを確認した後（ステップ２４でＮ）、カウンタｎをインクリメントし（ステップ２５）、吸着済の電子部品が無くなるまでステップ１８〜２５の処理を繰り返し、実行を完了する（ステップ２６）。
【００４９】
複数ノズルヘッドによる通常の順次吸着動作の場合、１ヘッドでも吸着状態が不安定なために動作が低速になると、その後の動作が全て低速動作になることによりタクトが遅くなる可能性がある。
【００５０】
例えば、前記図５（Ｂ）の例でヘッド１による塔載部品１の部品吸着で吸着状態が正常と判定され、ヘッド２の搭載部品２の部品吸着で吸着状態が不安定と判定された場合、その後のヘッド３、４による搭載部品３、４の部品吸着、及びヘッド１〜４に吸着されている電子部品１〜４の部品認識、及びヘッド１、２に吸着されている搭載部品１、２を塔載するまでの動作が全て低速動作になり、その後ヘッド３、４に吸着されている搭載部品３、４の塔載動作は元の高速動作になる。これにより部品吸着動作２回、部品認識動作４回、部品搭載動作２回が低速動作となる。
【００５１】
しかしながら、本実施形態においては、前記ステップ７でオーダ（１回の吸着、認識、搭載の動作）を単位に分割することにより、最大限低速にする動作を減らすことができ、これにより、タクトロスを最小限に抑えることが可能となる。
【００５２】
これを更に具体的に説明すると、図示されているように、ヘッド本数が仮に４本で塔載部品を４個吸着できるとした場合、部品吸着動作で４回、部品認識動作で４回、部品搭載動作で４回処理が実行されるが、不安定領域（Ｖ２＜バキューム圧Ｖ＜Ｖ１）のヘッドがあった場合にその時点でループが制限される。即ち、図５に（Ｃ）に示す例では不安定領域がヘッド２による部品吸着で発生しているため、ヘッド２を部品吸着した時点でオーダ分割して、未吸着のヘッド３，４による部品吸着を行わずに、吸着済のヘッド１，２による、部品認識動作２回、部品搭載動作２回が低速動作で実行となる。
【００５３】
そして、その後オーダ分割して部品吸着を行わなかった残りのヘッド３、４に残りの塔載部品３，４の吸着、認識、塔載動作を行う。即ち、ヘッド３，４により塔載部品３，４の部品吸着で吸着状態がそれぞれ正常と判定された場合には、部品吸着動作２回、部品認識動作２回、部品搭載動作２回が元の高速動作となる。
【００５４】
また、前記オーダ分割は不安定領域が発生した部品吸着直後で行うことに限定されず、全てのヘッドに電子部品を吸着する前に部品吸着を停止してオーダ分割してもよい。即ちヘッド４に対する部品を吸着しないのであれば、その後も未吸着のヘッド３に部品吸着を継続してからオーダ分割して、ヘッド１〜３で吸着した部品を順次認識し塔載しても本発明の効果を奏する。
【００５５】
従って、本実施形態においては、上記オーダ分割しない図５（Ｂ）と比較して、低速動作が部品吸着動作２回、部品認識動作２回減少してタクト向上する効果がある。
【００５６】
上記のように、不安定領域が発見されたヘッド２でオーダ分割する場合、単純に分割するなら図５に（Ｃ）で示す「オーダ分割１」の方法であるが、この例のように搭載点が８点あった場合に、ヘッド数４個のうち、分割されて残された方のオーダがヘッド３，４に対応する塔載部品３，４の２点しか吸着、認識、搭載しなくなり、残りのヘッド１，２は部品搬送に使われない空の移動となる。そこで、ここでは（Ｄ）で示す「オーダ分割２」とし、ヘッド３，４に塔載部品３，４を吸着、認識、搭載させ、残りのヘッド１，２に塔載部品５，６を吸着、認識、搭載するように割り当てることで、残りの搭載部品を１つのオーダの中に前倒して組み込むことで、Ｍａｘヘッド分（４本）をできるだけ空移動がないようにすることで、再度オーダ分割が発生しても効率よく使用するための再スケジューリング（再編成）を行なう。
【００５７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００５８】
（１）順次動作で基板を生産する際、電子部品を吸着した時のバキュームレベルにより、続けて吸着するか、オーダ分割して次のサイクルにまわすかを判断して、ハンドリングによるタクトロスを最小限にする。
【００５９】
（２）吸着時のバキュームレベルによりハンドリング可能か否かを識別することにより搭載ずれや部品落下を有効に防止することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…固定ステーション
１２…搬送装置
１４…交換台
１６…テープフィーダ
１８…トレイホルダ
２０…搭載ヘッド
２２…ノズルヘッド
２４…吸着ノズル
２６…カメラ
２８Ａ…レーザ発光部
２８Ｂ…レーザ受光部
３０…制御装置
【図１】
0005457106.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
0005457106.tif 000008
【図７】
0005457106.tif 000009
【図８】
0005457106.tif 000010