(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移載ヘッドによって部品供給部から電子部品を取り出し基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を吸着保持するピックアップ工程と、吸着ノズルに電子部品を保持した移載ヘッドを前記基板へ移動させるヘッド移動工程と、この移載ヘッドの移動過程において前記吸着ノズルに保持された電子部品を下方から撮像することによりこの電子部品を認識する部品認識工程と、部品認識工程後にこの電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記ピックアップ工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第１のノズル角度と部品認識工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第２のノズル角度との組み合わせを、同一実装ターンにおける前記第１のノズル角度θ１と前記第２のノズル角度θ２を常に同一角度に設定してピックアップから部品認識の間でのノズル角度の変更を行わず、且つ第１のノズル角度θ１を各実装ターン毎にπ／２または任意の角度だけ増加させることにより、当該吸着ノズルによる連続した２つの実装ターンにおいて、先行実装ターンにおける第１のノズル角度と後続実装ターンにおける第２のノズル角度とが異なるような組み合わせとし、
前記ピックアップ工程後の前記部品認識工程において、撮像により得られた電子部品の画像における電子部品の方向と後続実装ターンにおいて本来取得されるべき電子部品の画像における電子部品の方向に基づき、前記吸着ノズルに保持された電子部品が正規部品であるか否かの判定を行い、前記移載ヘッドが前記基板から前記部品供給部に戻る際に電子部品が吸着ノズルから離脱せずに付着したまま戻る持ち帰り部品を検出する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、電子部品を移載ヘッドによって基板に移送搭載する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実装装置には、電子部品を収納するテープフィーダなどのパーツフィーダが多数並設された部品供給部が設けられており、これらのパーツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板上に移送搭載する実装動作が繰り返し行われる。この実装動作において、電子部品を保持する手段として真空吸着が広く用いられている。
【０００３】
この真空吸着による電子部品の保持においては、真空吸着状態の安定性に起因して電子部品の保持・保持解除が必ずしも確実に行われない誤動作が生じやすい。例えば電子部品を基板に搭載する搭載動作においては、真空吸引を停止することにより電子部品を吸着ノズルから離脱させるが、このとき電子部品が吸着ノズルの吸着面に何らかの原因により付着したまま離脱しない場合がある。そしてこのような場合には、電子部品は搭載動作において基板へ搭載されず、未搭載のまま移載ヘッドとともに部品供給部まで戻るいわゆる「持ち帰り部品」が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして未搭載の電子部品を保持した状態のまま、移載ヘッドが次の部品ピックアップ動作に移行すると、吸着ノズルは本来の取り出し対象の電子部品をピックアップすることができず、前回未搭載分の持ち帰り部品を保持したまま基板へ移動する。
【０００５】
このとき、当該部品形状が本来取り出されるべき正しい部品と異なっている場合には、基板への移動過程において部品認識カメラによって形状が認識されることにより持ち帰り部品であることが検出される。しかしながら、持ち帰り部品の形状が次に取り出されるべき電子部品の形状と類似している場合には、正規部品であるか否かの判定が正しく行われず、持ち帰り部品をそのまま搭載する誤実装が生じる。このため、従来より持ち帰り部品を確実に検出するためには専用の部品検出手段を必要としており、従来の電子部品実装においては持ち帰り部品を簡便な方法で確実に検出することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、簡便な方法で確実に持ち帰り部品を検出することができる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方法は、移載ヘッドによって部品供給部から電子部品を取り出し基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を吸着保持するピックアップ工程と、吸着ノズルに電子部品を保持した移載ヘッドを前記基板へ移動させるヘッド移動工程と、この移載ヘッドの移動過程において前記吸着ノズルに保持された電子部品を下方から撮像することによりこの電子部品を認識する部品認識工程と、部品認識工程後にこの電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記ピックアップ工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第１のノズル角度と部品認識工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第２のノズル角度との組み合わせを、同一実装ターンにおける前記第１のノズル角度θ１と前記第２のノズル角度θ２を常に同一角度に設定してピックアップから部品認識の間でのノズル角度の変更を行わず、且つ第１のノズル角度θ１を各実装ターン毎にπ／２または任意の角度だけ増加させることにより、当該吸着ノズルによる連続した２つの実装ターンにおいて、先行実装ターンにおける第１のノズル角度と後続実装ターンにおける第２のノズル角度とが異なるような組み合わせとし、前記ピックアップ工程後の前記部品認識工程において、撮像により得られた電子部品の画像における電子部品の方向と後続実装ターンにおいて本来取得されるべき電子部品の画像における電子部品の方向に基づき、前記吸着ノズルに保持された電子部品が正規部品であるか否かの判定を行い、前記移載ヘッドが前記基板から前記部品供給部に戻る際に電子部品が吸着ノズルから離脱せずに付着したまま戻る持ち帰り部品を検出する。
【０００８】
本発明によれば、ピックアップ工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第１のノズル角度と部品認識工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第２のノズル角度の組み合わせを、当該吸着ノズルによる連続した２つの実装ターンにおいて、先行実装ターンにおける第１のノズル角度と、後続実装ターンにおける第２のノズル角度が異なるような組み合わせとすることにより、部品認識工程における取得画像上での電子部品の回転角度によって電子部品の異同判別を行うことができ、簡便な方法で確実に持ち帰り部品を検出することができる。
【０００９】
【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実装ヘッドの機能説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装動作の説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル角度の説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のノズル角度データの説明図、図６、図７は、本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品認識用の電子部品の画像図である。
【００１０】
まず、図１を参照して電子部品実装装置の全体構造を説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。搬送路２の両側には部品供給部４が配置されており、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は基板３に実装される電子部品Ｐ（図２参照）を保持したテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する移載ヘッド８によるピックアップ位置まで供給する。
【００１１】
基台１の両端部には、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂが設けられており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂには、Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。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が装着されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、Ｘ軸テーブル７Ａを駆動することにより、上側の移載ヘッド８およびカメラ９が、またＹ軸テーブル６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ｂを駆動することにより、下側の移載ヘッド８およびカメラ９がそれぞれ水平方向に移動する。この水平移動により、移載ヘッド８は吸着ノズル８ａ（図２参照）によってテープフィーダ５のピックアップ位置５ａから電子部品Ｐをピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３に移送搭載する。
【００１２】
部品供給部４から基板３に至る移載ヘッド８の移動経路には、カメラ１０が配設されている。電子部品Ｐを保持した移載ヘッド８がカメラ１０の上方を移動することにより、カメラ１０は吸着ノズル８ａに保持された状態の電子部品Ｐの走査画像を取得する。この撮像によって得られた画像データを認識処理することにより電子部品Ｐの位置が認識され、電子部品Ｐの基板３への搭載時にはこの位置認識結果に基づいて移載ヘッド８の位置が制御される。
【００１３】
次に図２を参照して移載ヘッド８の機能について説明する。移載ヘッド８は下端部に電子部品Ｐを吸着保持するための吸着ノズル８ａを備えている。また移載ヘッド８は図示しないＺ軸モータおよびθ軸モータ１１を備えており、Ｚ軸モータを駆動することにより吸着ノズル８ａが昇降してテープフィーダ５のピックアップ位置５ａ内に供給された電子部品Ｐを吸着保持する。そして、制御部１２によってθ軸モータ１１の駆動を制御することにより、吸着ノズル８ａはノズル軸廻りに回転する。
【００１４】
θ軸モータ１１はエンコーダ１１ａを備えており、エンコーダ１１ａのパルス信号はノズル角度検出部１３に送られる。ノズル角度検出部１３はこのパルス信号に基づいて吸着ノズル８ａのθ回転位置を示すノズル角度を検出し、検出結果を制御部１２に伝達する。制御部１２にはノズル角度記憶部１４が接続されており、制御部１２がノズル角度検出部１３の検出結果を監視しながら、ノズル角度記憶部１４に記憶されたノズル角度に基づいてθ軸モータ１１を制御することにより、吸着ノズル８ａのノズル角度を任意の角度に設定することができる。
【００１５】
次に図３、図４を参照して、移載ヘッド８による電子部品実装動作と吸着ノズル８ａのノズル角度との関係を説明する。図３に示すように、電子部品実装動作においては、Ｘ軸テーブル７Ａ（７Ｂ）に装着された移載ヘッド８は、部品供給部４において移載ヘッド８の吸着ノズル８ａによってテープフィーダ５のピックアップ位置５ａから電子部品Ｐを吸着保持する（ピックアップ工程）。
【００１６】
次いで吸着ノズル８ａに電子部品Ｐを保持した移載ヘッド８は、基板３に向かって移動する（ヘッド移動工程）。この移動過程において、移載ヘッド８がカメラ１０の上方をＸ方向に移動する際には、吸着ノズル８ａに保持された電子部品Ｐが下方から撮像される。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、電子部品Ｐの位置が認識される（部品認識工程）。この後、移載ヘッド８が基板３の上方へ移動し、部品認識結果に基づいて吸着ノズル８ａに保持した電子部品Ｐを基板３に搭載する（部品搭載工程）。
【００１７】
上記ピックアップ工程、部品認識工程および部品搭載工程における吸着ノズル８ａのθ回転位置を示すノズル角度は、各実装ターンごとに予め定められている。すなわち、ピックアップ工程においては、図４（ａ）に示すようにテープフィーダ５のピックアップ位置５ａ内に所定方向で供給された電子部品Ｐを、吸着ノズル８ａのθ回転位置を予め設定された第１のノズル角度θ１に合わせた状態でピックアップする。
【００１８】
そして部品認識工程においては、図４（ｂ）に示すように、電子部品Ｐを保持した吸着ノズル８ａのθ回転位置を第２のノズル角度θ２に合わせた状態で、カメラ１０の上方を移動する。さらに部品搭載工程においては、図４（ｃ）に示すように、電子部品Ｐを保持した吸着ノズル８ａのθ回転位置を第３のノズル角度θ３に合わせた状態で、電子部品Ｐを基板に搭載する。
【００１９】
図５は、図２に示すノズル角度記憶部１４に記憶されるノズル角度データを示している。図５（ａ）に示すように、これらのノズル角度θ１，θ２，θ３は、移載ヘッド８が部品供給部４から電子部品Ｐを取り出して基板３に移送搭載する各実装ターン毎に記憶されている。図５（ａ）において、θ（ｉ、ｊ）の添え字ｉ、ｊは、それぞれθ１，θ２，θ３の区別および実装ターンＮＯ．を示している。
【００２０】
図５（ｂ）は、これらのノズル角度を、１つの設定パターンに基づいて設定した例を示している。ここで用いる設定パターンでは、まず第１のノズル角度θ１と第２のノズル角度θ２を常に同一角度に設定してピックアップから部品認識の間でのノズル角度の変更を行わないようにしている。そして第１のノズル角度θ１を各実装ターン毎にπ／２だけ増加させるようにし、当該実装ターンにおける第１のノズル角度θ１と基板３における当該部品の実装角度（電子部品の実装方向の角度）に基づいて決定される角度αｉを、第３のノズル角度θ３として用いるようにしている。
【００２１】
次に図６、図７を参照して、図５（ｂ）に示すノズル角度設定に基づいた実装動作例について説明する。図６（ａ）は、移載ヘッド８によって部品供給部４の１つのテープフィーダ５のピックアップ位置５ａから矩形チップ型の電子部品Ｐ１をピックアップするときの状態を示している。ここでは、図５（ｂ）のノズル角度データに従い、吸着ノズル８ａのθ回転位置を第１のノズル角度θ１＝０に合わせた状態で、長辺をＸ方向に合わせた姿勢の電子部品Ｐをピックアップする。
【００２２】
ピックアップ後には、図６（ｂ）に示すように移載ヘッド８に保持された電子部品Ｐはカメラ１０の上方に移動する。このとき、吸着ノズル８ａのθ回転位置は第２のノズル角度θ２＝０であり、電子部品Ｐはピックアップ時と同じ姿勢でカメラ１０の上方をＸ方向に移動する。この部品認識の後、図６（ｃ）に示すように、電子部品Ｐは基板３の実装点３ａ上に移動し、ここで吸着ノズル８ａを下降させて電子部品Ｐを着地させる搭載動作が行われる。このときの吸着ノズル８ａのθ回転位置は、第３のノズル角度α１であり、この例ではα１＝０であることにより、吸着ノズル８ａは部品認識工程におけるθ回転位置を保ったまま搭載動作を行う。
【００２３】
図７（ａ）は、この搭載動作において何らかの原因により電子部品Ｐが吸着ノズル８ａから離脱せず、移載ヘッド８が基板３から部品供給部４に戻る際に、当該電子部品Ｐが吸着ノズル８ａに付着したまま戻る「持ち帰り部品」が発生した場合を示している。このような場合にあっても、本実施の形態では、以下のような方法によって持ち帰り部品の検出を行うようにしている。
【００２４】
すなわち、この移載ヘッド８の戻り動作の途中において、吸着ノズル８ａのθ回転位置を変更する動作を行う。ここでは、図５（ｂ）のノズル角度データに従い、第１のノズル角度θ１＝π／２とする。これにより、吸着ノズル８ａによって持ち帰られた電子部品Ｐ１の姿勢は、長辺方向がＹ方向に一致した姿勢に変更される。
【００２５】
この後図７（ｂ）に示すように、持ち帰り部品を保持したままの移載ヘッド８は部品供給部４に戻り、次のピックアップ予定のテープフィーダ５から電子部品をピックアップする動作を行う。このとき、吸着ノズル８ａの下端部には持ち帰った電子部品Ｐ１が付着したままであることから、移載ヘッド８は本来ピックアップすべき電子部品Ｐ２をピックアップすることができない。そしてこのまま図７（ｃ）に示すようにカメラ１０上に移動し、カメラ１０による撮像のための移動を行う。そして、長辺方向がＹ方向の姿勢で保持された電子部品Ｐ１の画像がカメラ１０により取得される。
【００２６】
図８（ａ）は、この撮像により得られた電子部品Ｐ１の画像を示している。ここでは上述のように画像内における電子部品Ｐ１の長辺方向はＹ方向となっている。しかしながら、この実装ターンＮＯ．２において本来取得されるべき電子部品Ｐ２の正しい画像は、図８（ｂ）に示すように、長辺方向がＸ方向に一致した画像であることから、吸着ノズル８ａに吸着保持された電子部品Ｐ１は、この実装ターンＮＯ．２において本来取得されるべき電子部品Ｐ２ではなく、持ち帰り部品である可能性が高いことが検出される。
【００２７】
このように、ノズル角度の設定を予め行っておくことにより、持ち帰り部品の形状が次に取り出されるべき電子部品の形状と類似している場合においても、ピックアップ後の部品認識工程において正規部品であるか否かの判定を正しく行うことができ、したがって持ち帰り部品をそのまま搭載する誤実装を防止することができる。しかも、持ち帰り部品検出用の専用の部品検出手段を必要とせず、ノズル角度の設定という簡便な方法で、持ち帰り部品を確実に検出することが可能となっている。
【００２８】
なお上記実施の形態においては、ノズル角度の設定パターンとして、まず第１のノズル角度θ１と第２のノズル角度θ２を常に同一角度に設定する例を示しているが、便宜上の理由からピックアップと部品認識において異なるノズル角度を用いる方が好ましい場合には、第１のノズル角度θ１と第２のノズル角度θ２とを異ならせてもよい。また本実施の形態では、第１のノズル角度θ１を各実装ターン毎にπ／２だけ増加させる例を示したが、これに限定されずπ／２以外の任意の角度を設定してもよい。要は、連続した２つの実装ターンにおいて、先行実装ターンにおける第１のノズル角度θ１と、後続実装ターンにおける第２のノズル角度θ２が異なるような組み合わせであればよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ピックアップ工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第１のノズル角度と部品認識工程における前記吸着ノズルのθ回転位置を示す第２のノズル角度の組み合わせを、当該吸着ノズルによる連続した２つの実装ターンにおいて、先行実装ターンにおける第１のノズル角度と、後続実装ターンにおける第２のノズル角度が異なるような組み合わせとしたので、認識工程における取得画像上での電子部品の回転角度によって電子部品の異同判別を行うことができ、簡便な方法で確実に持ち帰り部品を検出することができる。
【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実装ヘッドの機能説明図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装動作の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル角度の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のノズル角度データの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品認識用の電子部品の画像図
【符号の説明】
３  基板
４  部品供給部
５  テープフィーダ
８  移載ヘッド
８ａ  吸着ノズル
１０  カメラ
１３  ノズル角度検出部
１４  ノズル角度記憶部
θ１  第１のノズル角度
θ２  第２のノズル角度
θ３  第３のノズル角度
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  電子部品
【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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【図８】
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