(57)【要約】【課題】吸着および搬送の安定性を向上させることができる電子部品の吸着搬送機構を提供する。【解決手段】電子部品の吸着搬送機構１０は、吸着ノズル１と、吸着ノズル１を変位させる変位装置２と、変位装置２の動作を制御する制御装置３とを備える。制御装置３は、吸着搬送の対象である製品ロットに含まれる電子部品の寸法の代表値と電子部品の基準寸法との差分を算出する第１のステップと、差分に基づいて上記の製品ロットに対する吸着ノズル１の先端の下降量を設定する第２のステップと、吸着ノズル１とその製品ロットに含まれる電子部品とが接触するエラーの発生確率の予測値を算出する第３のステップと、エラーの発生確率の実際値と予測値とから差分の偏りを推定する第４のステップと、推定された差分の偏りに基づき吸着ノズル１の先端の下降量を補正する第５のステップとを含む、吸着ノズル１の先端の下降量設定プログラムにより動作する。【選択図】図１
2016187016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ノズルと、電子部品を吸着搬送するために前記吸着ノズルを変位させる変位装置と、前記変位装置の動作を制御する制御装置とを備える、電子部品の吸着搬送機構であって、前記制御装置は、
吸着搬送の対象である製品ロットから抜き取った事前測定用電子部品を測定することにより得られた、前記製品ロットに含まれる電子部品の寸法の代表値と、予め選定されている基準電子部品を測定することにより得られた電子部品の基準寸法との差分を算出する第１のステップと、
前記製品ロットに対する前記吸着ノズルの先端の下降量を設定するため、前記基準電子部品に対して設定されている前記吸着ノズルの先端の下降量を、前記差分に基づいて補正する第２のステップと、
前記第２のステップで設定された前記製品ロットに対する前記吸着ノズルの先端の下降量で、前記製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、前記吸着ノズルと、前記製品ロットに含まれる電子部品とが接触するエラーの発生確率の予測値を、前記吸着ノズルの先端と、前記製品ロットに含まれる電子部品の吸着面との間の距離とが、正規分布に従うと仮定して算出する第３のステップと、
前記第２のステップで設定された前記製品ロットに対する前記吸着ノズルの先端の下降量で、前記製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、前記エラーの発生確率の実際値と、前記予測値とを比較することにより、前記差分の偏りを推定する第４のステップと、
前記推定された差分の偏りの大きさに基づいて、前記製品ロットに対する前記吸着ノズルの先端の下降量を補正する第５のステップと、
を含む、吸着ノズルの先端の下降量設定プログラムにより動作することを特徴とする、電子部品の吸着搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品の吸着搬送機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を回路基板に実装する部品実装装置は、部品供給装置から供給された電子部品を自動的に吸着し、基板上の所定の位置に搬送する吸着搬送機構を備えている。吸着搬送機構には、電子部品の吸着面までの距離を測定する測定機構を備え、測定された吸着面までの距離に基づき、吸着ノズルの先端の下降量が設定されるものがある。特開平４−１６４３９７号公報（特許文献１）には、そのような吸着搬送機構の一例が提案されている。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載されている、吸着搬送機構１００の模式図である。吸着搬送機構１００は、吸着ノズル１１と、距離測定センサ１２と、制御装置１３とを備える。吸着ノズル１１は、不図示の変位装置により、部品供給テーブル１４ａと、その上に取り付けられている部品供給ユニット１４ｂとを備える部品供給装置１４から供給される電子部品Ｃを吸着し、不図示の回路基板の所定の箇所に搬送する。
【０００４】
上記の構成を備えた吸着搬送機構１００の動作について説明する。部品供給テーブル１４ａ上の所定の位置Ｘ１に新たな部品供給ユニット１４ｂが取り付けられた際、部品供給テーブル１４ａは、部品供給ユニット１４ｂの位置が距離測定センサ１２の直下の位置Ｘ２となるまで移動する。この位置で、距離測定センサ１２がその先端から電子部品Ｃの吸着面までの距離ｄ１を測定し、制御装置１３は、その測定値をもとに吸着ノズル１１の先端の必要な下降量ｄ２を算出してメモリに記憶する。
【０００５】
その後、部品供給ユニット１４ｂは、吸着ノズル１１の直下の位置Ｘ３となるまで移動する。その部品供給ユニット１４ｂから供給される電子部品Ｃについては、吸着ノズル１１は、制御装置１３が算出し、メモリに記憶した下降量ｄ２だけ先端が下降して吸着および搬送を続ける。上記の構成を備えている吸着搬送機構１００では、吸着ノズル１１による電子部品Ｃの吸着率が向上するという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１６４３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、吸着ノズルの先端の下降量が吸着率に影響を与える吸着エラーは、大別して２種類ある。１つは設定された下降量が過大で、吸着ノズルと電子部品とが接触するエラー（以後、下降エラーと呼ぶ）である。もう１つは、設定された下降量が過小で、吸着ノズルが電子部品を吸着できないエラー（以後、不吸着エラーと呼ぶ）である。特に、下降エラーは、電子部品の破損につながるばかりか、吸着ノズルが備えられている部品実装装置の動作停止を引き起こす虞がある。そのため、不吸着エラーもさることながら、下降エラーにより着目して対処する必要がある。
【０００８】
ここで、部品供給装置の部品載置面に載置されている電子部品を吸着ノズルが吸着する場合を考える。その際、下降エラーは、設定された下降量が過大で、吸着ノズルの先端をその下降量だけ下降させようとすると、吸着ノズルの先端と部品載置面との間の距離が、電子部品の吸着面と部品載置面との間の距離より短くなる場合に発生する。すなわち、下降エラーの対処には、吸着ノズルの先端と電子部品の吸着面との間の実際の距離に着目しなければならない。
【０００９】
一方で、特許文献１に記載されている吸着搬送機構１００では、吸着ノズル１１の先端と電子部品Ｃの吸着面との間の距離は直接測定されておらず、下降量ｄ２は、距離測定センサ１２による測定結果に基づく算出値である。例えば距離測定センサ１２の測定誤差が大きく、測定値と真の電子部品Ｃの大きさとの差が無視できない場合には、測定値に基づいて算出される吸着ノズル１１の先端の下降量にも、無視できない誤差が発生する。しかしながら、特許文献１に記載されている吸着搬送機構１００では、そのような誤差が補正できず、下降エラーが発生することになる。
【００１０】
他方で、吸着ノズルの先端と電子部品の吸着面との間の距離を、例えば吸着ノズルおよび電子部品の側方からカメラなどの撮像装置により得られた画像データを解析することにより得て、上記の誤差を補正することも考えられる。しかしながら、例えば積層チップコンデンサのような電子部品は、小型化が進んでおり、吸着ノズルの先端と積層チップコンデンサの吸着面との間の距離を撮像装置で認識しようとすると、高倍率の特別な撮像装置を用いる必要がある。また、そのような撮像装置は高価であり、撮像装置を備えた構成とすると、吸着搬送機構の価格を増大させることになる。さらに、吸着搬送機構が複雑になって大型化するとともに、信頼性が低下する虞がある。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、高価で特別な撮像装置を用いることなく、下降エラーを低減させて、吸着および搬送の安定性を向上させることができる、電子部品の吸着搬送機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明では、下降エラーを低減させて、吸着および搬送の安定性を向上させるため、吸着ノズルの先端の下降量の算出する制御装置についての改良が図られる。
【００１３】
この発明に係る電子部品の吸着搬送機構は、吸着ノズルと、電子部品を吸着搬送するために吸着ノズルを変位させる変位装置と、変位装置の動作を制御する制御装置とを備えている。そして、制御装置は、以下の第１のステップないし第５のステップを含む、吸着ノズルの先端の下降量設定プログラムにより動作する。
【００１４】
第１のステップは、吸着搬送の対象である製品ロットに含まれる電子部品の寸法の代表値と、予め選定されている基準電子部品を測定することにより得られた電子部品の基準寸法との差分を算出するステップである。ここで、上記の製品ロットに含まれる電子部品の寸法の代表値は、その製品ロットから抜き取った事前測定用電子部品を測定することにより得られる。なお、製品ロットとは、製品を製造する際の、製品を取り扱う単位として設定された製品群を指す。
【００１５】
第２のステップは、上記の製品ロットに対する吸着ノズルの先端の下降量を設定するため、基準電子部品に対して設定されている吸着ノズルの先端の下降量を、第１のステップで得られた差分に基づいて補正するステップである。
【００１６】
第３のステップは、第２のステップで設定された上記の製品ロットに対する吸着ノズルの先端の下降量で、上記の製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、吸着ノズルと、その製品ロットに含まれる電子部品とが接触するエラーの発生確率の予測値を算出するステップである。ここで、上記のエラーの発生確率の予測値は、吸着ノズルの先端と、その製品ロットに含まれる電子部品の吸着面との間の距離とが、正規分布に従うと仮定して算出する。
【００１７】
第４のステップは、第２のステップで設定された上記の製品ロットに対する吸着ノズルの先端の下降量で、上記の製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、エラーの発生確率の実際値と予測値とを比較することにより、上記の差分の偏りを推定するステップである。
【００１８】
第５のステップは、推定された差分の偏りに基づいて、上記の製品ロットに対する吸着ノズルの先端の下降量を補正するステップである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る電子部品の吸着搬送機構では、事前測定用電子部品の寸法の測定誤差が大きく、電子部品の真の寸法からの偏りが大きかった場合、上記の第３ステップないし第５ステップにより、偏りの補正を行なうことができる。したがって、下降エラーを低減させて、吸着および搬送の安定性を向上させることができる。また、制御装置に備えられているプログラムにより上記の偏りを検出することで高価な撮像装置を用いる必要がないため、吸着搬送機構の価格を増大させることがなく、かつ吸着搬送機構の大型化および信頼性の低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係る電子部品の吸着搬送機構の実施形態である吸着搬送機構１０の模式図である。
【図２】吸着ノズル１の先端１ａの下降量設定プログラムの各ステップを表すフローチャートである。
【図３】吸着ノズル１の先端１ａの下降量設定プログラムの第４のステップを説明するための、吸着ノズル１の先端１ａと電子部品Ｃの吸着面Ｃａとの間の距離Ｂ−Ａの変化による、下降エラーの発生確率の変化を示すグラフである。
【図４】背景技術の吸着搬送機構１００の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下にこの発明の実施形態を示して、この発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２２】
−電子部品の吸着搬送機構の実施形態−
この発明に係る電子部品の吸着搬送機構の実施形態である吸着搬送機構１０について、図１を用いて説明する。吸着搬送機構１０は、電子部品の特性を選別する部品特性選別装置、電子部品を収納テープの各収納溝内に装填するための部品テーピング装置、および電子部品を回路基板に実装する部品実装装置などに用いられる。
【００２３】
図１は、吸着搬送機構１０の模式図である。また、図１には、角部および稜線部が面取りされた直方体形状の電子部品Ｃを併せて示してある。吸着搬送機構１０は、吸着ノズル１と、電子部品Ｃを吸着搬送するために吸着ノズル１を変位させる変位装置２と、変位装置２の動作を制御する制御装置３とを備えている。
【００２４】
吸着ノズル１は、不図示の減圧装置に接続されており、部品供給装置４の部品載置面４ａ上の電子部品Ｃを吸着可能に構成されている。変位装置２は、吸着ノズル１を上下方向および水平方向に変位可能に構成されたものであればよい。変位装置２は、例えばシリンダーストローク調整機構、ボイスコイルモータおよびリニアモータなどをＸ−Ｙテーブルに取り付けることにより構成できる。そして、制御装置３は、図２に示すフローチャートにより表される、第１のステップないし第５のステップを有する吸着ノズル１の先端１ａの下降量設定プログラムにより動作する。
【００２５】
第１のステップＳ１は、サブステップＳ１１およびサブステップＳ１２を含む。サブステップＳ１１は、吸着搬送の対象である製品ロットに含まれる電子部品Ｃの寸法と、予め選定されている基準電子部品の寸法とを測定するステップである。また、サブステップＳ１２は、サブステップＳ１１により得られた上記の製品ロットに含まれる電子部品Ｃの寸法の代表値と、電子部品Ｃの基準寸法との差分Δを算出するステップである。
【００２６】
ここで、上記の製品ロットに含まれる電子部品Ｃの寸法の代表値は、例えばその製品ロットから抜き取った事前測定用電子部品の所定の個数を測定し、その平均値を算出することにより得られる。基準電子部品は、特定の製品ロットから所定の個数を選んで保管されているものであり、電子部品Ｃ全体を代表するものである。なお、電子部品Ｃの基準寸法は、一旦測定しておけば上記の下降量設定プログラムを実施する毎に測定する必要はなく、制御装置３に記憶させたものを呼び出してサブステップＳ１２における差分Δの算出に用いるようにすればよい。
【００２７】
第２のステップＳ２は、吸着搬送の対象である製品ロットに対する吸着ノズル１の先端１ａの下降量を設定するためのステップである。ここで、先端１ａの下降量とは、吸着ノズル１が待機状態にあるときの先端１ａの高さ位置と、吸着ノズル１が最も下降したときの先端１ａの高さ位置との間の距離である。なお、吸着ノズル１が最も下降したときの先端１ａは、電子部品の吸着面から所定の距離だけ離れた高さ位置となるように設定されている。
【００２８】
吸着搬送機構１０において、吸着ノズル１の先端１ａの下降量は、対象となる製品ロットの吸着搬送を行なう前には、基準電子部品に対して設定された状態となっている。そこで、第２のステップＳ２では、基準電子部品に対する吸着ノズル１の先端１ａの下降量を、第１のステップで得られた差分Δに基づいて補正することにより、その製品ロットに対する吸着ノズル１の先端１ａの下降量を設定する。
【００２９】
第３のステップＳ３は、上記の第２のステップＳ２で設定された吸着搬送の対象である製品ロットに対する下降量で、その製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、吸着ノズル１と、その製品ロットに含まれる電子部品Ｃとが接触する下降エラーの発生確率の予測値を算出するステップである。ここで、設定された下降量だけ下降した際の吸着ノズル１の先端１ａと、部品載置面４ａとの間の距離をＢとし、電子部品Ｃの吸着面Ｃａと部品載置面４ａとの間の距離をＡとする（図１参照）。この場合、上記の下降エラーが発生する条件は、下記の（１）式で表される。
【００３０】
【数１】
2016187016.tif 000003
【００３１】
また、吸着ノズル１の先端１ａと、上記の製品ロットに含まれる電子部品Ｃの吸着面Ｃａとの間の距離Ｂ−Ａは、上記の距離Ｂおよび距離Ａのばらつきを各々σBおよびσAとした正規分布に従うと仮定した場合、下記の（２）式で表される。
【００３２】
【数２】
2016187016.tif 000004
【００３３】
以上から、下降エラーの発生確率の予測値Ｐ１は、（１）式の条件を満たす範囲で（２）式を積分した（３）式で表される。
【００３４】
【数３】
2016187016.tif 000005
【００３５】
第４のステップＳ４は、サブステップＳ４１、サブステップＳ４２およびサブステップＳ４３を含む。サブステップＳ４１は、前述したように第２のステップＳ２で設定された吸着搬送の対象である製品ロットに対する下降量で、実際にその製品ロットに対する吸着搬送を行なった場合の、下降エラーの発生確率の実際値を取得するステップである。下降エラーの発生確率の実際値は、所定の回数だけ吸着搬送を行なった際に発生した下降エラーの回数の比率として取得される。
【００３６】
サブステップＳ４２は、サブステップＳ４１により得られた下降エラーの発生確率の実際値Ｐ２と、第３のステップＳ３で算出した下降エラーの発生確率の予測値Ｐ１を比較することにより、上記の差分Δの偏りを推定するステップである。第４のステップＳ４について、図３を用いて説明する。
【００３７】
図３は、図１に示した吸着ノズル１の先端１ａと電子部品Ｃの吸着面Ｃａとの間の距離Ｂ−Ａの変化による、下降エラーの発生確率の変化を示すグラフである。図３（Ａ）は、第３のステップＳ３で算出した、（３）式で表される下降エラーの発生確率の予測値Ｐ１を図示したものである。このときの電子部品Ｃの吸着面Ｃａと部品載置面４ａとの間の距離をＡ１とする。図３（Ｂ）は、サブステップＳ４１により得られた下降エラーの発生確率の実際値Ｐ２と、予測値Ｐ１との間に差異がある場合を図示したものである。このときの電子部品Ｃの吸着面Ｃａと部品載置面４ａとの間の距離をＡ２とする。
【００３８】
サブステップＳ１１において吸着搬送の対象となる製品ロットの電子部品Ｃの寸法が正確に測定されていたとする。その場合、測定値に基づき第２のステップＳ２で設定されたその製品ロットに対する下降量で吸着搬送を行なった場合、下降エラーの発生確率は、Ｐ１と極めて小さくなるはずである。しかしながら、実際には図３（Ｂ）のように、下降エラーの発生確率がＰ２と大きな値となることがある。
【００３９】
これは、サブステップＳ１１で電子部品Ｃの吸着面Ｃａと部品載置面４ａとの間の距離をＡ１として測定したつもりであったが、測定誤差があり、実際の距離はＡ１より大きなＡ２であったことを示している。すなわち、吸着ノズル１の先端１ａと、吸着搬送の対象となる製品ロットに含まれる電子部品Ｃの吸着面Ｃａとの間の距離の分布が予測されたものとは異なり、図３（Ｂ）の実線で表されたものとなっている。したがって、サブステップＳ１２で求めた、上記の製品ロットに含まれる電子部品Ｃの寸法の代表値と、電子部品Ｃの基準寸法との差分Δは、真の差分ΔRより大きい側に偏りを含んだ値となっている。
【００４０】
そのため、第２のステップＳ２では、偏りを含んだ差分Δに基づいて、吸着搬送の対象である製品ロットに対する吸着ノズル１の先端１ａの下降量が設定されることになる。したがって、吸着ノズル１は電子部品Ｃと接触する確率が高くなり、下降エラーの発生確率の予測値Ｐ１よりも大きな値であるＰ２となったと考えられる。
【００４１】
サブステップＳ４２では、下降エラーの発生確率の実際値と、予測値との間の差異の大きさに基づき、差分Δの真の差分ΔRからの偏りを推定する。この推定は、例えば下降エラーの発生確率の実際値と、予測値との間の差異と、差分Δの真の差分ΔRからの偏りとの関係を事前に求めておき、そのデータを制御装置３に記憶させておくなどの方法により行なうことができる。
【００４２】
サブステップＳ４３は、サブステップＳ４２で推定された差分Δの偏りが、予め設定された所定の範囲外か否かを判定するステップである。差分Δの偏りが所定の範囲内にあり、下降エラーの発生確率の予測値と有意な差がないと判定された場合には、サブステップＳ４１に戻り、そのまま吸着搬送を行なって下降エラーの発生確率の実際値の取得を継続する。
【００４３】
一方、図３で示したように、推定された差分Δの偏りが大きく、予め設定された所定の範囲外と判定された場合は、第５のステップＳ５が実行される。第５のステップＳ５は、サブステップＳ４２で推定した差分Δの偏りに基づき、第２のステップＳ２で設定された吸着搬送の対象となる製品ロットに対する吸着ノズル１の先端１ａの下降量を補正するステップである。第５のステップＳ５の実行後、サブステップＳ４１に戻り、そのまま吸着搬送を行なって下降エラーの発生確率の実際値の取得を継続する。
【００４４】
以上で説明した下降量設定プログラムにより制御装置３を動作させ、吸着ノズル１を変位させる変位装置２の動作を制御することで、下降エラーを低減させて、吸着および搬送の安定性を向上させることができる。
【００４５】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。また、この明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【符号の説明】
【００４６】
１    吸着ノズル
１ａ    吸着ノズルの先端
２    変位装置
３    制御装置
４    部品供給装置
４ａ    部品載置面
１０    吸着搬送機構
Ａ    電子部品の吸着面と部品載置面との間の距離
Ｂ    吸着ノズルの先端と部品載置面との間の距離
Ｃ    電子部品
Ｃａ    電子部品の吸着面
Ｓ１    第１のステップ
Ｓ２    第２のステップ
Ｓ３    第３のステップ
Ｓ４    第４のステップ
Ｓ５    第５のステップ
【図１】
2016187016.tif 000006
【図２】
2016187016.tif 000007
【図３】
2016187016.tif 000008
【図４】
2016187016.tif 000009