(57)【要約】【課題】吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法およびノズルデータ作成方法を提供することを目的とする。【解決手段】移載ヘッドに交換自在に装着される吸着ノズルによって電子部品を保持して基板に実装する電子部品実装装置において、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに、搭載機構によって所定の適合性判定用の模擬搭載動作を行わせ、この所定動作前の第１回の部品認識の認識結果と動作後の第２回の部品認識の認識結果とを比較することにより、当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定し、この判定結果に基づいておずるデータを作成する。これにより、吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる。【選択図】  図７
2004327764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段と、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定するノズル適合性判定手段を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記吸着ノズルの適合性の判定結果を累積記憶するデータ記憶部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段とを備えた電子部品実装装置において、当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定する電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法であって、前記吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定することを特徴とする電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法。
【請求項４】
部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段とを備えた電子部品実装装置において、当該電子部品に適合した吸着ノズルを特定するノズルデータを作成するノズルデータ作成方法であって、前記吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定し、この判定結果を累積記憶することにより前記ノズルデータを作成することを特徴とする電子部品実装装置におけるノズルデータ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置および電子部品実装装置において電子部品に対する吸着ノズルの適合性を判定する電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法およびノズルデータ作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実装基板の製造に用いられる電子部品実装装置は一般に汎用型であり、同一の実装装置を多種類の基板の生産に使用できるようになっている。基板の品種が切り換えられる際には、各基板について与えられる実装データ、すなわち部品種類を特定するデータや実装位置データに基づいて、各実装装置固有の生産用データが作成される。
【０００３】
この生産用データは、生産対象として指定された実装基板を当該実装装置によって生産するためのデータであり、部品供給部におけるパーツフィーダの配置や、移載ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップする際の順序を示す実装シーケンスデータ、個々の部品の実装位置座標を示す実装位置データなどに加えて、各電子部品を吸着保持するための吸着ノズルを特定するノズルデータが含まれる。
【０００４】
近年上述の汎用化によって実装対象となる電子部品の種類が拡大するのに伴って、同一の実装装置で使用される吸着ノズルの種類も増大している。このため、吸着ノズルの取り違えによる実装ミスを防止するために、装着された吸着ノズルの種類が正しいものであるかを実装装置によって自動的に判定させるノズル判定機能を備えたものが知られている。（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−８６００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来技術におけるノズル判定機能は、単に予め指定された吸着ノズルが移載ヘッドに誤りなく装着されているか否かを判定する機能を有するのみで、指定された吸着ノズルそのものが対象とする電子部品に適合していることを保証するものではなかった。このため、次に述べるように多品種少量生産化による生産形態の変化にともなって、吸着ノズルの不適合に起因する不具合が発生していた。
【０００７】
すなわち、実装対象とする電子部品の種類が増加しても、実装装置を使用するユーザにおいては必ずしも使用可能な吸着ノズルの種類を各電子部品に対応して増やすわけではなく、形状・サイズからみて使用可能と推定される既存の吸着ノズルを想定して上述のノズルデータを作成する場合があった。
【０００８】
そしてこの想定自体が不適切な場合には、たとえ吸着ノズル自体はノズルデータに従って正しく装着されていても、実際には吸着ノズルと電子部品との適合性が正しく確保されず、実装作業において電子部品のピックアップミスや位置ずれなどの実装ミスが発生する結果となっていた。
【０００９】
そこで本発明は、吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法およびノズルデータ作成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段と、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定するノズル適合性判定手段を備えた。
【００１１】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルの適合性の判定結果を累積記憶するデータ記憶部を備えた。
【００１２】
請求項３記載の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法は、部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段とを備えた電子部品実装装置において、当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定する電子部品実装装置におけるノズル適合性判定方法であって、前記吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定する。
【００１３】
請求項４記載の電子部品実装装置におけるノズルデータ作成方法は、部品供給部から移載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出し前記移載ヘッドに部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構と、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して認識しこの電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段とを備えた電子部品実装装置において、当該電子部品に適合した吸着ノズルを特定するノズルデータを作成するノズルデータ作成方法であって、前記吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに前記搭載機構によって所定動作を行わせこの所定動作前の前記認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより当該電子部品に対する前記吸着ノズルの適合性を判定し、この判定結果を累積記憶することにより前記ノズルデータを作成する。
【００１４】
本発明によれば、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに搭載機構によって所定動作を行わせる前後に、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識手段によって撮像して形状位置を検出し、これらの２つの認識結果を比較して当該電子部品に対する吸着ノズルの適合性を判定することにより、吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドに装着される吸着ノズルの斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる電子部品の斜視図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理のフロー図、図８，図９，図１０は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理の動作説明図である。
【００１６】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１７】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ移載ヘッド８および移載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。
【００１８】
Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１０（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。移載ヘッド８，Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂは、部品供給部４から移載ヘッド８に装着された吸着ノズル１０によって電子部品を吸着保持して取り出し、移載ヘッド８に部品搭載動作を行わせることによりこの電子部品を基板に移送搭載する搭載機構となっている。
【００１９】
部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１およびノズルストッカ１２が配設されている。部品認識カメラ１１はラインカメラであり、図２に示すように、移載ヘッド８によってテープフィーダ５から取り出した電子部品Ｐを基板３に搭載する部品搭載動作においては、移載ヘッド８に保持された状態の電子部品Ｐを下方から撮像する。ノズルストッカ１２は複数種類の吸着ノズル１０を収納しており、移載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスしてノズル着脱動作を行うことにより、以下に説明する単位移載ヘッド８ａに装着される吸着ノズル１０の交換を自動的に行えるようになっている。
【００２０】
次に図３を参照して移載ヘッド８について説明する。図２に示すように、移載ヘッドはマルチタイプであり、部品保持手段としての単位移載ヘッド８ａを８個備えた構成となっている。これらの単位移載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１０を備え、個別に備えたＺ軸モータ（図示省略）によって昇降動作し、共通のθ軸モータ１３によってノズル軸廻りの回転が可能となっている。吸着ノズル１０は単位移載ヘッド８ａの下部に設けられた装着部に着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。
【００２１】
図４は、単位移載ヘッド８ａに装着される吸着ノズル１０の例を、また図５はこれらの吸着ノズルによって吸着保持される電子部品の例を示している。図４（ａ）に示す吸着ノズル１０Ａは、下端部の吸着面が角形ノズルの例を示しており、図４（ｂ）は下端部がテーパ状に絞られた円形ノズルの例を、さらに図４（ｃ）は、下端部がホーン状に拡大された円形ノズルの例を示している。
【００２２】
これらの吸着ノズルを電子部品の種類に対して用いる際には、電子部品の形状とサイズに応じた吸着面を有する吸着ノズルを選択する。例えば、矩形チップ部品Ｐ１を対象とする場合には、吸着ノズル１０Ａ、１０Ｂを、またＤＩＰ部品Ｐ２やＱＦＰ部品Ｐ３など比較的サイズが大きい部品には、吸着ノズル１０Ｃを用いる。トランジスタ部品Ｐ４やコンデンサ部品Ｐ６には、サイズに応じた吸着ノズル１０Ｂが用いられ、またコネクタ部品Ｐ５には、吸着ノズル１０Ａ、１０Ｃが形状・サイズに応じて使い分けられる。
【００２３】
これらの電子部品と吸着ノズルとの組み合わせは、生産対象の基板品種についてのデータが与えられた時点で、後述するノズルデータとして決定されデータ記憶部に記憶される。そして実装動作においては、移載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスし、ノズルデータによって指定された吸着ノズル１０を単位移載ヘッド８ａに装着する。
【００２４】
次に図６を参照して制御系の構成について説明する。演算部２０はＣＰＵであり、プログラム記憶部２１に記憶された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搭載動作や各種処理を実行する。これらのプログラムには、実装動作プログラム２１ａ、ノズル適合性判定プログラム２１ｂ、ノズルデータ作成プログラム２１ｃが含まれ、これらのプログラムの実行に際しては、データ記憶部２２に記憶されたデータが参照される。
【００２５】
実装動作プログラム２１ａは、搭載機構によって電子部品を基板３に搭載する部品搭載動作を行うための動作プログラムである。ノズル適合性判定プログラム２１ｂは後述するノズル適合性判定処理を実行するための処理プログラムである。またノズルデータ作成プログラム２１ｃは、ノズル適合性判定結果に基づいて、以下に説明するノズルデータを作成する処理プログラムである。
【００２６】
データ記憶部２２は、実装データ２２ａ、ノズルデータ２２ｂなどの各種データを記憶する。実装データ２２ａは、生産対象の基板にどのような種類の電子部品がどの位置に搭載されるかを示すデータであり、ノズルデータ２２ｂは、移載ヘッドに装着される吸着ノズル１０の種類を、個々の電子部品の種類に対応させて特定するデータである。
【００２７】
画像認識部２３は、基板認識カメラ９の撮像結果を認識処理することにより、基板３の位置検出を行う。また部品認識カメラ１１の撮像結果を認識処理することにより、後述するように移載ヘッド８の吸着ノズル１０に保持された状態の電子部品の形状・位置の認識を行う。部品認識カメラ１１および認識部２３は、吸着ノズル１０に吸着保持された電子部品を撮像して認識し、この電子部品の形状・位置を認識結果として出力する部品認識手段となっている。
【００２８】
演算部２０がノズル適合性判定プログラム２１ｂを実行することにより実現される機能は、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッド８に搭載機構によって所定動作を行わせ、この所定動作前・動作後の部品認識手段の認識結果を比較することにより、当該電子部品に対する吸着ノズルの適合性を判定するノズル適合性判定手段となっている。
【００２９】
機構駆動部２４は、搬送路２にて基板３を搬送する基板搬送機構２５や、前述の搭載機構２６を駆動する。操作・入力部２７はキーボードやタッチパネルなどの入力手段であり、操作コマンドや各種データの入力を行う。表示部２８は表示パネルであり、操作時の案内画面などの表示を行う。
【００３０】
次に前述のノズルデータ２２ｂの作成を目的として実行されるノズル適合性判定処理について、図７のフローに沿って各図を参照しながら説明する。前述のように、電子部品実装装置において新たな種類の電子部品を実装対象とする場合には、この電子部品の搭載に使用される吸着ノズルを特定しなければならない。この場合、当該電子部品の形状やサイズから、使用可能と思われる吸着ノズルの種類を推定することはできるものの、不具合なく使用可能であることは確認されておらず、実際の実装作業において吸着ミスや位置ずれなどの不具合が生じる場合がある。本実施の形態においては、実際の電子部品と吸着ノズルを用いた適合性判定用の模擬搭載動作を実行させて、ノズル適合性を実証的に確認するようにしており、ノズルデータ２２ｂはこのノズル適合性判定結果に基づいて作成される。
【００３１】
まず、移載ヘッド８による適合性判定動作に先だって、仮ノズルデータ、すなわち使用可能と推定される吸着ノズルを指定するデータを入力する。そして図８（ａ）に示すように、吸着ノズルが装着されていない状態の移載ヘッド８をノズルストッカ１２に移動させ（ＳＴ１）、ノズルストッカ１２に収納されている複数の吸着ノズルの中から、図８（ｂ）に示すように、仮ノズルデータによって指定される判定対象の吸着ノズル１０を選択して移載ヘッド８に装着する（ＳＴ２）。もちろん、仮ノズルデータの入力を省略して、作業者の手操作によって判定対象の吸着ノズルを移載ヘッド８に直接装着するようにしてもよい。
【００３２】
この後、移載ヘッド８による適合性判定動作が行われる。まず判定対象の吸着ノズル１０が装着された移載ヘッド８を部品供給部４に移動させ、図８（ｃ）に示すように、吸着ノズル１０に電子部品Ｐを吸着させる（ＳＴ３）。次いで図９（ａ）に示すように、吸着ノズル１０に電子部品Ｐを保持した移載ヘッド８を部品認識カメラ１１上に移動させる（ＳＴ４）。そして移載ヘッド８を部品認識カメラ１１上でスキャンさせることにより、第１回の部品認識を行う（ＳＴ５）。これにより、吸着ノズルに保持された状態の電子部品の位置・姿勢が認識される。
【００３３】
この後、適合性判定用の実装動作が開始される。まず図９（ｂ）に示すように、移載ヘッド８を基板３上に移動させ（ＳＴ６）、次いで図９（ｃ）に示すように、基板３上にて移載ヘッド８を下降させる（ＳＴ７）。このとき、保持した電子部品Ｐを基板３に着地させない位置で下降を停止し、図１０（ａ）に示すように、移載ヘッド８を上昇させる（ＳＴ８）。このテスト用実装動作において、移載ヘッド８の水平移動や昇降時の速度・加速度を設定する際には、実際の搭載動作時よりも幾分厳しい条件になるようにすることにより、信頼性の高いノズル適合性判定を行うことができる。
【００３４】
この後、図１０（ｂ）に示すように、移載ヘッド８を部品認識カメラ１１上に移動させ（ＳＴ９）、第２回の部品認識を行う（ＳＴ１０）。そしてこの部品認識結果を第１回の部品認識結果と比較することにより、前述の適合性判定用の実装動作において生じた電子部品の位置や姿勢のずれを検出する。そしてこの位置ずれ検出結果に基づき、以下に説明する方法によってノズル適合性を判定する（ＳＴ１１）。
【００３５】
すなわち位置や姿勢のずれ量が予め設定された許容範囲を越えているならば、当該吸着ノズルは対象とされた電子部品に対する適合性なしと判定して、他の吸着ノズルによる再試行を行う（ＳＴ１２）。そしてずれ量が許容範囲内であれば、適合性有りと判定して、この吸着ノズルと電子部品の組み合わせをデータ記憶部２２にノズルデータ２２ｃとして記憶する（ＳＴ１３）。
【００３６】
換言すれば、上述のノズル適合性判定処理においては、判定対象の吸着ノズル１０によって電子部品を吸着保持した移載ヘッド８に搭載機構によって所定動作を行わせ、この所定動作前の部品認識手段による認識結果と動作後の認識結果とを比較することにより、当該電子部品に対する吸着ノズル１０の適合性を判定するようにしている。
【００３７】
そして上述のノズル適合性判定を複数の電子部品・吸着ノズルの組み合わせについて反復実行することにより、データ記憶部２２には吸着ノズルの適合性の判定結果が累積記憶される。これにより、データ記憶部２２には多種類の吸着ノズルについてのノズル適合性判定結果が一般化されたノズルデータとして記憶される。
【００３８】
この一般化されたノズルデータは、同等の搭載機構を備えた電子部品実装装置用のノズルデータとして流用可能であり、この流用データを用いて各電子部品実装装置用のノズルデータを作成することにより、ノズル適合性判定処理を各装置毎に反復実行する手間を省いて、効率の良いデータ作成を行うことができる。
【００３９】
これにより、多品種少量生産化による生産形態の変化にともなって、同一の電子部品実装装置において実装対象とする電子部品の種類が増大しても、限られた種類の既存の吸着ノズルの共用範囲を極力拡大することができ、吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持した移載ヘッドに搭載機構によって所定動作を行わせる前後に、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識手段によって撮像して形状位置を検出し、これらの２つの認識結果を比較して当該電子部品に対する吸着ノズルの適合性を判定するようにしたので、吸着ノズルと電子部品との適合性を確保して実装ミスを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドに装着される吸着ノズルの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる電子部品の斜視図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理の動作説明図
【図１０】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル適合性判定処理の動作説明図
【符号の説明】
３  基板
４  部品供給部
８  移載ヘッド
１０  吸着ヘッド
１１  部品認識カメラ
２１  プログラム記憶部
２２  データ記憶部
２３  画像認識部
【図１】
2004327764.tif 000003
【図２】
2004327764.tif 000004
【図３】
2004327764.tif 000005
【図４】
2004327764.tif 000006
【図５】
2004327764.tif 000007
【図６】
2004327764.tif 000008
【図７】
2004327764.tif 000009
【図８】
2004327764.tif 000010
【図９】
2004327764.tif 000011
【図１０】
2004327764.tif 000012