(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着してピックアップし基板へ実装する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルを複数収納し前記移載ヘッドをアクセスさせることにより移載ヘッドに装着される吸着ノズルの交換を行うノズル交換部と、前記移載ヘッドから真空吸引する真空吸引源と、この真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路と、この真空吸引回路を断接する真空バルブと、真空吸引回路に配設された真空センサと、この真空センサによる真空度計測結果と、予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて、前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定する判定手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
部品供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装方法であって、前記部品供給部から前記吸着ノズルによって電子部品をピックアップし、基板に移送搭載する実装動作を反復する過程において、前記吸着ノズルが複数配置されたノズル交換部に前記移載ヘッドをアクセスさせることにより移載ヘッドに装着された吸着ノズルを交換するノズル交換工程と、このノズル交換の過程で前記移載ヘッドから真空吸引する真空吸引工程と、この真空吸引工程において吸着ノズルと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に配設された真空センサによって前記真空吸引回路内の真空度を計測する真空度計測工程と、この真空度計測結果と、予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定する判定工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、供給部に収納された電子部品を移載ヘッドによってピックアップし、基板上へ移送して所定の実装点に搭載する。電子部品のピックアップの方法としては、吸着ノズルによって真空吸着する方法が広く用いられている。
【０００３】
この吸着ノズルは、一般に吸着対象の電子部品に応じて種類や大きさが異なっており、吸着対象に応じて交換して装着されるため、スプリングなどの弾性力によって吸着ノズルを保持させる着脱容易な装着方式が採用されている。そして電子部品実装装置には、このような吸着ノズルが複数配置されたノズル交換部を備えており、移載ヘッドをノズル交換部にアクセスさせることにより、吸着ノズルの交換が自動的に行われる。
【０００４】
このノズル交換においては、異物の噛み込みなど種々の原因によって、吸着ヘッドの装着不良が生じ、移載ヘッドがノズル交換部において吸着ノズルに対して上下動するノズル装着動作を行った後においても、吸着ノズルが未装着のまま移載ヘッドが上昇する場合や、不完全な装着状態となる場合がある。従来は、ノズル交換部のノズル配置孔位置に吸着ノズルの存否を検出するためのセンサを設け、ノズル交換動作後に当該ノズル位置における吸着ノズルの存否を検出することにより、移載ヘッドの装着部に吸着ノズルが装着されたか否かを確認するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、ノズル交換部に配置される吸着ノズルの数が増加するとその数だけセンサを多数配置しなければならず、装置コストの増大を招く結果となる。さらに、従来の方法では、吸着ノズルが不完全に装着された状態のまま移載ヘッドとともに上昇したような場合にあっても、装着ＯＫの検出結果を与えることになり、装着状態の確認を含めた完全な装着確認が行えなかった。
【０００６】
そこで本発明は、低コストで吸着ノズルの装着状態を正しく確認できる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、部品供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着してピックアップし基板へ実装する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルを複数収納し前記移載ヘッドをアクセスさせることにより移載ヘッドに装着される吸着ノズルの交換を行うノズル交換部と、前記移載ヘッドから真空吸引する真空吸引源と、この真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路と、この真空吸引回路を断接する真空バルブと、真空吸引回路に配設された真空センサと、この真空センサによる真空度計測結果と、予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて、前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定する判定手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の電子部品実装方法は、部品供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装方法であって、前記部品供給部から前記吸着ノズルによって電子部品をピックアップし、基板に移送搭載する実装動作を反復する過程において、前記吸着ノズルが複数配置されたノズル交換部に前記移載ヘッドをアクセスさせることにより移載ヘッドに装着された吸着ノズルを交換するノズル交換工程と、このノズル交換の過程で前記移載ヘッドから真空吸引する真空吸引工程と、この真空吸引工程において吸着ノズルと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に配設された真空センサによって前記真空吸引回路内の真空度を計測する真空度計測工程と、この真空度計測結果と、予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定する判定手段とを備えた。
【０００９】
本発明によれば、ノズル交換の過程で移載ヘッドから真空吸引する真空吸引工程において移載ヘッドと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に配設された真空センサによって真空吸引回路内の真空度を計測し、この真空度計測結果と、予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定することにより、ノズル交換部に多数のセンサを配置する必要がなく、低コストで吸着ノズルの装着状態を正しく確認することができる。
【００１０】
【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移載ヘッドの構成を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の真空度データの説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図、図６、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吸着ノズルの装着状態検出処理のフローチャートである。
【００１１】
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。
【００１２】
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カメラ９が装着されている。
【００１３】
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。基板３上に移動したカメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、ラインカメラ１９が配設されている。ラインカメラ１９は、それぞれの移載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。
【００１４】
ラインカメラ１９に隣接して、ノズル交換部２０が配設されている。ノズル交換部２０は、交換用の吸着ノズル１０を多数収納しており、ノズル交換部２０に移載ヘッド８をアクセスさせることにより、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の交換ができるようになっている。
【００１５】
次に図２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８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、個別に昇降動作が可能となっている。ここで吸着ノズル１０は単位移載ヘッド８ａの下部に設けられた装着部８ｂ（図３参照）に着脱自在に装着され、ノズル交換部２０に収納された多数の吸着ノズル１０の中から電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。
【００１６】
ここで図３を参照して、吸着ノズル１０から真空吸引する真空吸引・制御系の構成について説明する。図３に示すように、単位移載ヘッド８ａにおいて吸着ノズル１０が装着される装着部８ｂには真空バルブ１１が接続されており、真空バルブ１１は真空吸引源である真空ポンプ１３に接続されている。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態で真空ポンプ１３を駆動し、真空バルブ１１を開状態にすることにより、吸着ノズル１０の下端部の吸着面に設けられた吸着孔１０ａより真空吸引する。吸着ノズル１０から真空ポンプ１３に至る回路は、真空吸引時に空気が通過する真空吸引回路となっている。装着部８ｂには、フィルタ１８が内蔵されており、吸着ノズル１０から吸引された空気がフィルタ１８を通過することにより、真空吸引時に空気とともに吸引された異物がフィルタ１８によって捕集される。
【００１７】
真空バルブ１１と真空ポンプ１３の間の真空吸引回路には、真空センサ１２が介設されている。真空センサ１２は、真空吸引回路内の真空度、すなわち真空吸引回路内の絶対圧力と大気圧との差を示す圧力差を真空度として計測する。ここでは真空度が高いほど、絶対圧が低いことを示している。真空センサ１２の計測結果は、判定部１４に送られる。
【００１８】
判定部１４（判定手段）は、真空センサ１２の真空度計測結果を記憶部１６に記憶されている真空度データと比較することにより、吸着ノズル１０の下端部における電子部品の有無や、各単位移載ヘッド８ａの装着部８ｂにおける吸着ノズル１０の装着状態などの、真空吸引系の状態の判定を行う。判定結果は制御部１５に送られ、制御部１５は判定結果に基づいて報知部１７を制御することにより、吸着ノズルの装着状態異常などの異常報知を行う。
【００１９】
次に図４を参照して、吸着ノズル１０から真空ポンプ１３によって真空吸引を行う真空吸引回路の真空度データについて説明する。図４は、真空センサ１２によって計測される真空度と、真空吸引系の状態、すなわち電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態において真空吸引系に発生しうる各種の状態と、真空吸引回路内の真空度との対応関係を示したものである。真空度軸上に設定されたｖ０〜ｖ５は、各状態を判定するしきい値として設定される真空度データであり、各状態を実際に再現した上で真空センサ１２で得られる実測データに基づいて設定される。
【００２０】
ここで真空吸引系の状態として、［吸着ノズル無し］、［フィルタ目詰まり］、［吸着ノズル装着異常］、［吸着ノズル正常装着］、［部品無し］、［部品吸着状態異常］、［部品正常吸着］および［吸着面当接］の８つの状態が想定されている。以下、各状態と真空度データとの対応について説明する。
【００２１】
［吸着ノズル無し］は、装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着されていない状態を示しており、この状態では装着部８ｂ内の内部孔が開放されたままとなることから、真空吸引回路内の絶対圧は大気圧に近い圧力であり真空度は最も低くなる。ここでは、真空度計測結果がノズル無し真空度ｖ０以下であれば、吸着ノズル無しと判定される。この［吸着ノズル無し］から、以下に説明する各状態の順に、真空吸引回路の開度は減少して閉状態の度合いが大きくなり、それぞれのしきい値の値が上昇する。
【００２２】
［フィルタ目詰まり］は、装着部８ｂ内のフィルタ１８に捕集された異物量が増加し、真空吸引時の圧力損失がフィルタ１８の交換もしくは清掃を必要とする程度まで増大したことを示している。ここでは装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着されていない状態での真空度計測結果がフィルタ目詰まり真空度ｖ１以上であれば、フィルタ目詰まりと判定される。
【００２３】
［吸着ノズル正常装着］は、装着部８ｂに吸着ノズル１０が正常に装着されている状態を示し、［吸着ノズル装着異常］は、装着部８ｂの吸着ノズル１０が装着されているものの、装着孔周囲への異物の噛み込みなどの不具合によって、リークを生じている状態を示す。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での真空度計測結果がノズル異常真空度ｖ２を超えていれば吸着ノズル１０は正常に装着されていると判定され、またノズル異常真空度ｖ２以下であれば吸着ノズル装着異常と判定される。なお、吸着ノズル種類によって吸着孔径が異なることから、ノズル異常真空度ｖ２は吸着ノズルの種類によって個別に設定される。
【００２４】
［部品無し］は、真空吸引回路が吸引状態にあるにもかかわらず吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在しない状態を示している。同様に装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での真空度計測結果が部品無し真空度ｖ３以下であれば、部品無しと判定される。
【００２５】
［部品吸着状態異常］は、吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在するものの、吸着位置や姿勢が正常でなく吸着孔１０ａからの過度のリークが生じている状態を示している。吸着ノズル１０が装着され部品吸着状態における真空度計測結果が吸着異常真空度ｖ４以下であれば、部品吸着状態異常と判定される。
【００２６】
［部品正常吸着］は、吸着ノズル１０によって電子部品が正常に吸着保持されている状態を示しており、同様に部品吸着状態における真空度計測結果が吸着異常真空度ｖ４を超えていれば、部品正常吸着と判定される。そして、［吸着面当接］は、単位移載ヘッド８ａを下降させ、吸着ノズル１０の吸着面を基板上面などの平坦な個体面に当接させて押圧し、吸着面の吸着孔１０ａが塞がれている状態を示している。真空度計測結果が吸着面当接真空度ｖ５以上であれば、吸着面当接であると判定する。この判定は、吸着ノズル１０の吸着高さ検出や基板上面高さ検出に用いられる。
【００２７】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作において行われる吸着ノズルの交換について説明する。多種類の電子部品を部品供給部４からピックアップして基板３に実装する実装動作において、１つの実装ターンにおいて各単位移載ヘッド８ａに装着されている現用の吸着ノズル１０が、次回実装ターンにおいてピックアップされる予定の電子部品に適合しない場合には、ノズルチェンジ作業が行われる。このノズルチェンジ作業においては、移載ヘッド８をノズル交換部２０にアクセスさせて、単位移載ヘッド８ａの装着部８ｂに装着されている現用の吸着ノズル１０を、ノズル交換部２０に収納されている別の種類の吸着ノズル１０と交換する（ノズル交換工程）。
【００２８】
このノズルチェンジについて、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、吸着ノズル１０を装着した単位移載ヘッド８ａが、ノズルチェンジのためにノズル交換部２０にアクセスし、現用の吸着ノズル１０に対応したノズル収納部２０ａ上に移動した状態を示している。ここで単位移載ヘッド８ａがノズル収納部２０ａに対して下降して吸着ノズル１０を離脱させるノズル載置動作を行うことにより、図５（ｂ）に示すように、現用の吸着ノズル１０はノズル収納部２０ａに載置され収納される。
【００２９】
この後、吸着ノズル１０が離脱した状態の単位移載ヘッド８ａは、次回ピックアップ予定の電子部品に対応した吸着ノズル１０を収納したノズル収納部２０ａ上に移動する。そして図５（ｃ）に示すように、単位移載ヘッド８ａがノズル収納部２０ａに対して下降してノズル装着動作を行い、その後単位移載ヘッド８ａが上昇することにより、新たな吸着ノズル１０が単位移載ヘッド８ａに装着される。
【００３０】
このノズルチェンジにおいては、所定のタイミングにおいて、吸着ノズルの装着状態検出が行われる。まず図５（ｂ）に示すように、単位移載ヘッド８ａから吸着ノズル１０を離脱させたタイミングにおいて、離脱が正常に行われたか否かを判定するための装着状態検出が行われる。この装着状態検出処理について、図６のフローチャートにしたがって説明する。単位移載ヘッド８ａが上昇したタイミングにおいて、真空バルブ１１を開状態にして（ＳＴ１）、単位移載ヘッド８ａの装着孔が開放された状態で真空吸引する（ＳＴ２）（真空吸引工程）。
【００３１】
そして真空吸引開始から所定時間経過後の真空吸引回路内の真空度を真空センサ１２によって計測する（ＳＴ３）（真空度計測工程）。この真空度計測結果は判定部１４に送られ、判定部１４はこの真空度計測結果を記憶部１６に記憶された真空度データと比較することにより、単位移載ヘッド８ａの装着部８ｂにおける吸着ノズル１０の装着状態を判定する（ＳＴ４）（判定工程）。
【００３２】
ここで、真空度計測結果がノズル無し真空度ｖ０以下であれば、吸着ノズル１０の離脱が正しく行われたと判断して、所定の次動作へ移行する（ＳＴ５）。これに対し、真空度計測結果がノズル異常真空度ｖ２を超えていれば、吸着ノズル１０が正常な状態のまま装着されており、離脱に失敗したと判断する。この場合には、吸着ノズル離脱動作を再実行し（ＳＴ６）、この後（ＳＴ３）に戻って再度真空度計測を行なう。また、真空度計測結果が、ノズル無し真空度ｖ０を超えており、かつノズル異常真空度ｖ２以下であれば、吸着ノズル１０が正常に離脱せず装着部８ｂに残留する装着状態異常であると判断して、異常報知を行う（ＳＴ７）。
【００３３】
次に、図５（ｃ）に示すように単位移載ヘッド８ａに新たな吸着ノズル１０を装着したタイミングにおいて、装着が正常に行われたか否かを判定するための装着状態検出が行われる。この装着状態検出処理について、図７のフローチャートにしたがって説明する。（ＳＴ１）〜（ＳＴ３）については、図６に示すフローチャートと同様である。（ＳＴ３）の真空度計測結果は判定部１４に送られ、判定部１４はこの真空度計測結果を記憶部１６に記憶された真空度データと比較することにより、単位移載ヘッド８ａの装着部８ｂにおける吸着ノズル１０の装着状態を判定する（ＳＴ４）（判定工程）。
【００３４】
ここで、真空度計測結果がノズル異常真空度ｖ２を超えていれば、吸着ノズル１０の装着は正しく行われたと判断して、所定の次動作へ移行する（ＳＴ５）。これに対し、真空度計測結果がノズル無し真空度ｖ０以下であれば、吸着ノズル１０の装着において装着ミスが発生したと判断して、ノズル装着動作を再実行し（ＳＴ６’）、この後（ＳＴ３）に戻って再度真空度計測を行う。また、真空度計測結果が、ノズル無し真空度ｖ０を超えており、かつノズル異常真空度ｖ２以下であれば、吸着ノズル１０が正常に装着されない状態で装着部８ｂに存在する装着状態異常であると判断して、異常報知を行う（ＳＴ７）。
【００３５】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装においては、ノズル交換過程で行われる単位移載ヘッド８ａによる吸着ノズル１０の離脱動作、装着動作後に、真空吸引回路に配設された真空センサ１２によって真空吸引回路内の真空度を計測し、この真空度計測結果に基づいて吸着ノズル１０の装着状態を判定するようにしている。
【００３６】
このため、ノズル交換部２０に多数の交換用の吸着ノズル１０を収納するためのノズル収納部２０ａが設けられている場合にあっても、従来のノズル検出方法のように各ノズル収納部２０ａごとにノズル有無検出用のセンサを設ける必要がなく、設備の簡素化とコストダウンが実現される。さらに、吸着ノズル１０が装着部８ｂに不完全に装着された状態のまま単位移載ヘッド８ａとともに上昇したような場合にあっても装着状態異常を確実に検出することができ、ノズル装着状態が異常のまま実装動作に移行することによるマシントラブルが防止される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズル交換過程で移載ヘッドから真空吸引する真空吸引工程において移載ヘッドと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に配設された真空センサによって真空吸引回路内の真空度を計測し、この真空度計測結果と予め設定された吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、吸着ノズル装着異常の各状態における真空吸引回路内の真空度に基づいて前記移載ヘッドの装着部における吸着ノズルの装着状態を吸着ノズルの離脱動作と装着動作の後に判定するようにしたので、ノズル交換部に多数のセンサを配置する必要がなく、低コストで吸着ノズルの装着状態を正しく確認することができる。
【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移載ヘッドの構成を示す図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の真空度データの説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの装着状態検出処理のフローチャート
【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吸着ノズルの装着状態検出処理のフローチャート
【符号の説明】
１  基台
３  基板
４  部品供給部
８  移載ヘッド
８ａ  単位移載ヘッド
８ｂ  装着部
１０  吸着ノズル
１２  真空センサ
１３  真空ポンプ
１４  判定部
１５  制御部
１６  記憶部
２０  ノズル交換部
【図１】
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【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】
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【図７】
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