JP2003243899A - 実装機、実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に電子部品を実装する際の部品装着効
率を向上する。 【解決手段】 この表面実装機は、吸着ノズル１４によ
りテープフィーダ４から吸着された部品の吸着状況を撮
像する固定カメラ１５と、この固定カメラ１５により撮
像された吸着状況の画像より吸着ノズル１４の部品装着
方向を補正し、補正した吸着ノズル１４の部品装着方向
において、吸着ノズル１４とプリント基板Ｐ上の先行装
着部品Ｅとの干渉をチェックし、この干渉チェックの結
果、干渉なしの場合、吸着部品を装着し、干渉ありの場
合、吸着部品の装着を中止しプリント基板Ｐの他の箇所
への再配置を行うＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｒ軸の各サーボ機
構４１，４２，４３，４４および統括制御部３５とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に部品を実
装する実装機、実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴ない、その
内部に利用される基板や電子部品が小型化され、基板の
表面の狭い領域に小さな電子部品を効率良く配置および
実装する技術の構築が急務になっている。

【０００３】一般に、基板面における部品実装密度を上
げるためには、小型な電子部品を使用しかつ部品の実装
間隔を狭くする必要がある。部品の実装間隔を狭くする
めには電子部品をテープフィーダやトレイから取り出し
搬送し基板上の所定位置に順に配置する表面実装機の精
度向上が必要である。

【０００４】一方、近年では、例えば抵抗素子、コンデ
ンサなどの電子部品は、２１２５タイプから０６０３タ
イプ、さらには１００５タイプへと小型化が進みつつあ
る。これに対して表面実装機側の精度が追従していない
のが現状である。

【０００５】例えば抵抗素子、コンデンサなどの角型電
子部品をテープフィーダから取り出すのに、表面実装機
では吸着ノズルが利用されるが、この吸着ノズルは、テ
ープフィーダから吸引力で電子部品を引き付けるため、
吸着ノズルの吸着面の中心位置と電子部品の中心位置と
が一致しなくなることがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】吸着ノズルの中心位置
に対して電子部品が、例えば外方へ偏位した場合、その
ままの状態で電子部品を搬送し基板の所定位置に一致さ
せるように吸着ノズルの位置決めを行った後、吸着ノズ
ルを基板面の方向へ下げたときに、既に基板に装着済み
の電子部品（既装着部品）と、これから装着する電子部
品や電子部品の外形からはみ出している吸着ノズルの先
端部が衝突（あるいは干渉）して部品が破損したり、あ
るいは既装着部品が装着位置からずれたり飛散する部品
装着ミスが発生する可能性がある。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、基板に対する部品の装着効率を向上す
ることのできる実装機、実装方法を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明は、フィーダあるいトレイに収容された部
品を基板上に実装する実装機において、前記フィーダあ
るいトレイより前記部品を吸着する部品吸着手段と、前
記部品吸着手段により吸着された部品の吸着状況を撮像
する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された吸着状
況の画像より基板上の装着位置へ部品を装着するための
前記部品吸着手段の部品装着方向を補正する補正手段
と、部品装着前に前記補正手段により補正された前記部
品吸着手段の部品装着方向において、前記部品吸着手段
と基板上の装着位置近傍の先行装着部品との干渉をチェ
ックする干渉チェック手段と、前記干渉チェック手段に
よる干渉チェックの結果、干渉なしの場合、前記補正手
段により補正された部品装着方向へ前記部品吸着手段を
変移して吸着部品を前記基板上に装着し、干渉ありの場
合、前記吸着部品の装着を中止する装着手段と、前記装
着手段により装着が中止された吸着部品について前記基
板上への再配置を行う再配置手段とを具備したことを特
徴としている。

【０００９】本発明は、再配置手段により再配置された
箇所について干渉チェック手段による干渉チェックを行
った結果、部品吸着手段と先行装着部品との干渉がある
場合、吸着部品を廃棄する手段を備える。

【００１０】本発明は、フィーダあるいトレイに収容さ
れた部品を基板上に実装する実装方法において、前記フ
ィーダあるいトレイより前記部品を部品吸着手段にて吸
着するステップと、前記部品吸着手段により吸着された
部品の吸着状況を撮像するステップと、撮像された吸着
状況の画像より基板上の装着位置へ部品を装着するため
の前記部品吸着手段の部品装着方向を補正するステップ
と、部品装着前に補正された前記部品吸着手段の部品装
着方向において、前記部品吸着手段と基板上の装着位置
近傍の先行装着部品との干渉をチェックするステップ
と、前記干渉チェックの結果、干渉なしの場合、補正し
た部品装着方向へ前記部品吸着手段を変移して吸着部品
を前記基板上に装着し、干渉ありの場合、前記吸着部品
の装着を中止するステップと、装着が中止された吸着部
品について前記基板上への再配置を行うステップとを有
することを特徴している。

【００１１】本発明は、再配置された箇所について干渉
チェックを実行した結果、部品吸着手段と先行装着部品
との干渉がある場合、吸着部品を廃棄するステップを有
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の実
装機を適用し得る表面実装機の構成を示す図であり、図
１は表面実装機の平面図、図２は表面実装機の正面図で
ある。

【００１３】図１および図２に示すように、この表面実
装機は、基台１、コンベア２、部品供給部３、フィーダ
の一つの形態であるテープフィーダ４、ヘッドユニット
５、ヘッドユニット支持部材６、Ｙ軸固定レール７、Ｘ
軸ガイド部材８、Ｙ軸サーボモータ９、Ｙ軸ボールネジ
１０、Ｘ軸サーボモータ１１、Ｘ軸ボールネジ１２、固
定カメラ１５、移動カメラ１６を具備する。ヘッドユニ
ット５は、複数の吸着ヘッド１３、複数の吸着ノズル１
４、基準反射体１７を有する。各吸着ヘッド１３の先端
部分に上下方向（Ｚ軸方向）および回転方向（Ｒ軸方
向）に動作可能に設けられているのが吸着ノズル１４で
ある。

【００１４】基台１上には、プリント基板Ｐ搬送用のコ
ンベア２が配設され、プリント基板Ｐがコンベア２上を
搬送され、所定の装着作業位置で停止後、図示省略のク
ランプ機構により固定保持されるようになっている。コ
ンベア２のＹ方向外側にはそれぞれ部品供給部３が配置
される。部品供給部３には各種部品を供給するための多
数のテープフィーダ４やトレイ（図示せず）などが配置
されている。テープフィーダ４は、隣接してかつおのお
の位置決めされた状態で固定されている。

【００１５】各テープフィーダ４は、それぞれ、ＩＣ、
トランジスタ、コンデンサなどの小片状電子部品を所定
間隔おきに収納・保持したテープがリール（図示省略）
から導出されるように構成され、吸着ヘッド１３により
部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送
り出されるようになっている。

【００１６】基台１の上方にはヘッドユニット５が装備
され、ヘッドユニット５は、以下のように、Ｘ軸方向お
よびＹ軸方向に移動可能に構成されている。

【００１７】すなわち、基台１には、ヘッドユニット５
の支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配
置され、支持部材６に設けられるガイド部材８にヘッド
ユニット６が移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸
サーボモータ９によりボールネジ１０を介して支持部材
６のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモ
ータ１１によりボールネジ１２を介してヘッドユニット
５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになっている。

【００１８】ヘッドユニット５には、部品吸着手段を構
成する部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が具備されて
おり、この例では６本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一
列に並べて配設されている。吸着ヘッド１３は、それぞ
れヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向の移動
およびＲ軸（吸着ノズル１４の中心軸）回りの回転が可
能とされ、サーボモータ（図示省略）によりこの昇降お
よび回転がなされる。各吸着ヘッド１３のＺ軸下端には
吸着ノズル１４が設けられ、部品吸着時に図示省略の負
圧供給手段から各吸着ノズル１４に負圧が供給される。
これにより、吸引力で部品が順々にあるいは同時に各吸
着ノズル１４に吸着される。

【００１９】ヘッドユニット５には、さらにＣＣＤエリ
アセンサを撮像素子とする移動カメラ１６が設けられて
いる。この移動カメラ１６は、プリント基板Ｐの作業位
置での停止後に、プリント基板Ｐに離間して印された２
つのマーク（フィデューシャルマーク）を撮像し、これ
により、基板Ｐの存在確認や正規の位置からのずれの検
出などを行なうものである。検出された正規の位置から
のずれ（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向のずれあるいはＸ軸に対す
る傾き）については、吸着ヘッド１３により部品をプリ
ント基板Ｐ上に搭載するときに吸着ヘッド１３の位置を
補正するために利用される（この補正値は後述するがδ
１と表記する）。

【００２０】また、ヘッドユニット５には、吸着ヘッド
１３の並びの外側に基準反射体１７が配置される。基準
反射体１７は、基台１に対向する反射面を有し、反対面
には基準マークを有するものである。この基準反射体１
７は、後述の固定カメラ１５によって吸着ヘッド１３が
部品を吸着した状態を撮像する場合における基準位置デ
ータを取得するためのものである。

【００２１】ヘッドユニット５の可動エリア内であって
基台１上の部品供給部３近傍かつコンベア２に対して線
対称となる２箇所には、それぞれ、ＣＣＤエリアセンサ
を撮像素子とする固定カメラ１５が設けられる。固定カ
メラ１５は、部品吸着後における吸着ヘッド１３を下方
から撮像し、その撮像データから、部品が各吸着ノズル
１４に正確に吸着されたかを検出しさらに吸着位置ずれ
の検出を行なうためのものである。検出された吸着位置
ずれは、吸着ヘッド１３により部品を基板Ｐ上に搭載す
るときの吸着ヘッド１３の位置を補正するため利用され
る（この補正値は後述するがδ２と表記する）。

【００２２】なお、移動カメラ１６または固定カメラ１
５のため、撮像対象物を照明する専用の照明部をこれら
のカメラ１６、１５の近傍に設けるようにしてもよい。

【００２３】この表面実装機は、ハードウェア的には、
論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御す
るさまざまなプログラム、例えば部品実装手順をプログ
ラムした部品実装プログラム、干渉管理装着位置補正処
理プログラムなどを予め記憶するリードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）および装置動作中にさまざまなデータを一時
的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等から
構成される制御装置３０を有している。

【００２４】次に、図３を参照して上記表面実装機の制
御系について説明する。図３は本発明の一実施形態たる
表面実装機の制御系の構成を示すブロック図である。な
お同図において、既に説明した構成要素と同一のものに
は同一の番号を付しその説明省略する。また、図示した
制御系は、この表面実装機の主要部分を示すものであ
り、一部省略している部分（例えばコンベア２の制御系
など）がある。

【００２５】図３に示すように、制御装置３０は、統括
制御部３５、そのための記憶部３７、画像処理部３３、
そのための記憶部３４、移動カメラ１６のアクチュエー
タへのインターフェース３１、固定カメラ１５のアクチ
ュエータへのインターフェース３６、Ｘ軸サーボ機構な
どサーボ装置とのインターフェース３２を有する。統括
制御部３５は上記ＣＰＵが該当する。記憶部３７、記憶
部３４は上記ＲＡＭなどの随時書換え可能なメモリが該
当する。

【００２６】移動カメラ１６には、撮像を行なう撮像部
１６ａ、絞りアクチュエータ１６ｂ、シャッター速度ア
クチュエータ１６ｃが存在し、これらは、図示のように
制御装置３０の各部に接続されている。また、固定カメ
ラ１５には、撮像を行なう撮像部１５ａ、絞りアクチュ
エータ１５ｂ、シャッター速度アクチュエータ１６ｃが
存在し、これらは、図示のように制御装置３０の各部に
接続されている。固定カメラ１５は、上記の例では表面
実装機の２箇所に設けられているが、他方のものも同様
に制御装置３０に接続されている。なお、固定カメラ１
５をＣＣＤラインセンサを撮像素子とするものとしても
良い。この場合は、固定カメラ１５に、シャッター速度
アクチュエータ１６ｃは内蔵させないようにする。

【００２７】インターフェース３２は、図示のように、
Ｘ軸サーボ機構４３、Ｙ軸サーボ機構４４、吸着ヘッド
１３に設けられるヘッドユニット部サーボ装置４０（Ｚ
軸サーボ機構４１、…、Ｒ軸サーボ機構４２、…）との
接続を有する。Ｘ軸サーボ装置４３は、図１、図２にお
けるＸ軸サーボモータ１１を含む構成であり、Ｙ軸サー
ボ装置４４は、同図のＹ軸サーボモータ９を含む構成で
ある。

【００２８】統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ機構４３、
Ｙ軸サーボ機構４４、ヘッドユニット部サーボ装置４
０、移動カメラ１６の絞りアクチュエータ１６ｂ、シャ
ッター速度アクチュエータ１６ｃ、固定カメラ１５の絞
りアクチュエータ１５ｂ、シャッター速度アクチュエー
タ１６ｃの動作を統括的に制御するため処理を行なうも
のである。実体的には、マイクロプロセッサなどのハー
ドウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとにより
構成され得る。

【００２９】記憶部３７は、統括制御部３５が行なう処
理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、
統括制御部３５により情報が出し入れされる。

【００３０】画像処理部３３は、移動カメラ１６、固定
カメラ１５で得られた撮像データを処理し、この処理に
より撮像データより必要な情報を抽出および認識して統
括制御部３５に供給するものである。抽出および認識す
る情報については、後述する。なお、画像処理部３３
も、実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエ
アと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成さ
れ得る。

【００３１】記憶部３４は、画像処理部３３が行なう処
理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、
画像処理部３３により情報が出し入れされる。

【００３２】インターフェース３１は、統括制御部３５
が処理することにより生成された制御信号を移動カメラ
１６の絞りアクチュエータ１６ｂまたはシャッター速度
アクチュエータ１６ｃに出力するためのインターフェー
スである。なお、図では、絞りアクチュエータ１６ｂま
たはシャッター速度アクチュエータ１６ｃへの制御信号
のみ描かれているが、絞りアクチュエータ１６ｂまたは
シャッター速度アクチュエータ１６ｃ側から、アクチュ
エート位置などの検出信号を制御装置３０側へ戻すよう
に、すなわち、上記アクチュエートをサーボ機構として
構成することもできる。その場合には、インターフェー
ス３１は、入出力双方向のインターフェースとなる。こ
れは、以下のインターフェース３６について同様であ
る。

【００３３】インターフェース３６は、統括制御部３５
が処理することにより生成された制御信号を固定カメラ
１５の絞りアクチュエータ１５ｂまたはシャッター速度
アクチュエータ１５ｃに出力するためのインターフェー
スである。

【００３４】インターフェース３２は、統括制御部３５
が処理することにより生成されたサーボ制御信号を、Ｘ
軸サーボ機構４３、Ｙ軸サーボ機構４４、ヘッドユニッ
ト部サーボ機構４０に出力し、また、これらのサーボ機
構４３、４４、４０からのセンサ出力を入力するための
インターフェースである。

【００３５】移動カメラ１６の絞りアクチュエータ１６
ｂは、制御信号により移動カメラ１６の絞りの調整を行
うものである。絞りを開くと撮像部１６ａに入射される
光量が増し、絞りを閉じるとその光量は減少する。シャ
ッター速度アクチュエータ１６ｃは、制御信号により移
動カメラ１６のシャッター速度の調整を行なうものであ
る。シャッター速度を速くすると時間積分的に累積光量
が減少し、シャッター速度を遅くすると時間積分的に累
積光量が増大する。

【００３６】なお、シャッター速度の調整方法には、一
般的に、メカ的（機械的）な方法と光電変換素子の光蓄
積時間を加減することによる電子的な方法とがある。こ
の実施形態では、メカ的な方法の場合を説明するが、電
子的な方法を採用してもよい。これは、以下の固定カメ
ラ１５におけるシャッター速度の調整について同様であ
る。

【００３７】固定カメラ１５の絞りアクチュエータ１５
ｂは、制御信号により固定カメラ１５の絞りの調整を行
うものである。絞りを開くと撮像部１５ａに入射される
光量が増し、絞りを閉じるとその光量は減少する。シャ
ッター速度アクチュエータ１５ｃは、制御信号により固
定カメラ１５のシャッター速度の調整を行なうものであ
る。シャッター速度を速くすると時間積分的に累積光量
が減少し、シャッター速度を遅くすると時間積分的に累
積光量が増大する。

【００３８】図４に示すように、上記記憶部３７には、
プリント基板Ｐ上の装着位置番号に対応させて個々の部
品種別と、各部品種別毎の部品の形状情報（部品中心位
置座標、部品四隅第１位置座標、部品四隅第２位置座
標、部品四隅第３位置座標、部品四隅第４位置座標、部
品高さ、部品の装着方向などのデータ）が記憶される。
部品の装着方向としては、Ｘ軸の図１右手方向に対し
て、例えば反時計方向の角度として０度、９０度、１８
０度、２７０度などがある。

【００３９】また、記憶部３７には、図５に示すよう
に、プリント基板Ｐ上の装着位置番号に対応させて個々
の部品種別と各部品種別毎に周囲の許容情報（部品中心
位置座標、周囲の許容範囲、部品の装着方向などのデー
タ）が記憶される。

【００４０】以下、図６を参照してこの実施の形態の表
面実装機の動作について説明する。図６はこの表面実装
機の動作を示すフローチャートである。

【００４１】この表面実装機の場合、既に部品が搭載さ
れたプリント基板Ｐがコンベア２により搬出され、部品
未搭載のプリント基板Ｐが新たにコンベア２により搬入
され所定位置にクランプされる（ステップ５１）。そし
て、搭載済みリストが初期化される（ステップ５２）。
搭載済みリストは、記憶部３７に記憶・保持されてい
る。

【００４２】部品未搭載の新たなプリント基板Ｐがクラ
ンプされると、統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ機構４
３、Ｙ軸サーボ機構４４を制御して、移動カメラ１６を
プリント基板Ｐ上に移動させる（ステップ５３）。

【００４３】そして、移動カメラ１６にてプリント基板
Ｐのマークが撮像される（ステップ５４）。必要であれ
ば、撮像前に移動カメラ１６の各アクチュエータ１６
ｂ、１６ｃを調整する。

【００４４】この移動カメラ１６により撮像された画像
を撮像データ１とすると、記憶部３４にて記憶されるプ
ログラムに基づき撮像データ１は画像処理部３３により
処理されて基板マークの位置が認識されて基板マークの
位置データとして記憶部３４に記憶されると共に統括制
御部３５へ送られる。

【００４５】統括制御部３５は、画像処理部３３より送
られてきた基板マークの位置データと予め記憶部３７の
リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に保持されている論理
上のマーク位置のデータとを基に、プリント基板Ｐの位
置ずれ（Ｘ方向、Ｙ方向、ＸＹ平面に垂直な軸回りのθ
方向）を検出し、検出したプリント基板Ｐの位置ずれか
ら各部品の搭載位置補正値δ１を求める。求められた補
正値δ１は、記憶部３７のランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）に記憶される（ステップ５５）。

【００４６】次に、統括制御部３５は、搭載済リストを
調べ、未搭載データの有無を判定する（ステップ５
６）。

【００４７】未搭載データがなければ（ステップ５６の
Ｎ）、すべての部品の搭載が完了しているので、このプ
リント基板Ｐについて処理終了となる。

【００４８】一方、未搭載データが有る場合には（ステ
ップ５６のＹ）、統括制御部３５は、すべての搭載部品
のデータから未搭載部品のデータを検索し実装順序など
の作業手順を決定し（ステップ５７）、記憶部３７に記
憶する。

【００４９】続いて、統括制御部３５は、決定した作業
手順に従って、Ｘ軸サーボ機構４３、Ｙ軸サーボ機構４
４を制御して、吸着ヘッド１３を部品吸着位置に移動さ
せて部品を吸着する（ステップ５８）。

【００５０】この部品吸着は、複数の吸着ヘッド１３の
各吸着ノズル１４すべてに部品が吸着されるよう繰り返
される（ステップ５９）。

【００５１】実装順序を決定する際に、複数の吸着ノズ
ル１４に吸着させる部品を選定するにあたり、吸着ずれ
が比較的起こり得る極小部品を吸着する吸着ノズル１４
については、同じ種類の部品を複数の吸着ノズル１４で
吸着し、吸着後、ある吸着ノズル１４について先行装着
部品との干渉のため吸着ヘッド１３の位置補正しても部
品が装着不可能な場合に、その吸着ノズル１４の部品装
着を中止し、他の吸着ノズル１４の同じ種類の部品を装
着することで、吸着ヘッド１３（ヘッドユニット５）の
移動量を少なくできる。

【００５２】なお、この吸着動作における吸着ヘッド１
３の吸着位置制御は、後述する固定カメラ１５の撮像に
よって検出される吸着ノズル１４に対する部品の位置ず
れ、すなわち相対的に言えば部品に対する吸着のズル１
４の位置ずれを考慮に入れて、部品に対しての吸着ノズ
ル１４の位置ずれが小さくなるように制御して行なって
もよい。

【００５３】次に、統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ機構
４３、Ｙ軸サーボ機構４４を制御して、ヘッドユニット
５を固定カメラ１５上に移動する。この例では、固定カ
メラ１５はラインカメラであり、そのライン方向と直交
する方向（Ｘ方向）に走査するようにヘッドユニット５
を移動する（ステップ６０）。

【００５４】そして、必要なら固定カメラ１５の各アク
チュエータ１５ｂ、１５ｃを調整し、またはアクチュエ
ータ１５ｂ、１５ｃを調整せずに、部品が吸着された吸
着ヘッド１３を固定カメラ１５にて撮像する。

【００５５】固定カメラ１５によって撮像された画像
は、基準反射体１７の撮像データを基に画像処理部３３
によって補正され（ステップ６１）、記憶部３４に記憶
される。この補正された画像を撮像データ２とする。

【００５６】次に、撮像データ２は、画像処理部３３に
より処理されて、各吸着ノズル１４によって吸着された
部品の位置が認識され、ノズル吸着状況での部品の位置
データとして記憶部３４に記憶されると共に統括制御部
３５に送られる。すなわち、基準反射体１７上の基準マ
ークに対する各吸着ノズル１４の位置関係は予め分って
おり、各吸着ノズル１４の中心位置に対する吸着された
部品中心の位置ずれ（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）、さらに傾
き方向が、撮像データ２における基準反射体１７上の基
準マークに対する部品の位置関係から求めることができ
る。

【００５７】統括制御部３５は、画像処理部３３より送
られてきたノズル吸着状況の部品の位置データと予め自
身に保持されている吸着ノズル１４の中心位置のデータ
とを基にノズル吸着状況での部品の位置ずれを検出し、
検出した吸着部品の位置ずれから各吸着部品の搭載位置
補正値δ２（Δｘ，Δｙ，Δθ）を演算により求め（位
置ずれをｄｘ，ｄｙ，ｄθとすれば、△ｘ＝−ｄｘ、△
ｙ＝−ｄｙ、△θ＝−ｄθとなる）、記憶部３７に格納
・記憶する（ステップ６２）。

【００５８】そして、統括制御部３５は、干渉管理装着
位置補正処理を行い（ステップ６３）、これらから装着
する部品及び吸着ノズル１４の先端部と先行装着部品と
の干渉の有無をチェックする。なお、この干渉管理装着
位置補正処理の詳細については後述する。

【００５９】干渉管理装着位置補正処理が済み、装着対
象位置およびその位置近傍の全ての先行装着部品との干
渉チェックが済み、先行装着部品とのエリアの重なりが
なく統括制御部３５が干渉なしと判定した場合（Ｓ６４
のＹ）、その吸着ノズル１４に吸着済みの装着可能部品
については、吸着ノズル１４を、補正された装着位置へ
移動させてプリント基板Ｐへ装着する（ステップ６
５）。

【００６０】この処理では、統括制御部３５は、Ｘ軸サ
ーボ機構４３、Ｙ軸サーボ機構４４を制御して、ヘッド
ユニット５を駆動することにより、該当する吸着ヘッド
１３を移動するとともに，この吸着ヘッド１３に取り付
けられている吸着ノズル１４のＲ軸サーボ機構を制御し
て、補正された装着位置に吸着ノズル１４の先端を移動
させ、装着可能部品を正規の位置に正親の向きに位置さ
せた状態で吸着ノズル１４のＺ軸サーボ機構を制御し
て、吸着ノズル１４を下降させた後、吸着ノズル１４に
正圧を作用させて、装着可能部品をプリント基板Ｐ上に
装着する。この装着可能部品の装着は、ヘッドユニット
５の部品が装着されているすべての吸着ノズル１４につ
いて繰り返される（ステップ６５）。

【００６１】実際に吸着ノズル１４の部品をプリント基
板Ｐへ装着する上では、統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ
機構４３、Ｙ軸サーボ機構４４と、ヘッドユニット部サ
ーボ装置４０（Ｚ軸サーボ機構４１およびＲ軸サーボ機
構４２）とを制御し装着対象のベースであるプリント基
板Ｐの位置補正も行う。

【００６２】そして、ヘッドユニット５の複数の吸着ノ
ズル１４について装着可能部品すべての部品装着動作が
完了すると（ステップ６５のＹ）、統括制御部３５は、
再配置処理後の干渉チェックでも先行装着部品と干渉あ
りと判定した吸着ノズル１４に吸着状態のままで残され
ている装着不可能な部品について、ヘッドユニット５を
部品廃棄用のエリアへ移動させてそのエリアのトレイへ
部品を落とす廃棄処理を行う（ステップ６７）。その
後、ステップ５６の処理に戻り未搭載データについて同
様に動作・処理が行なわれる。

【００６３】ここで、図７、図８を参照して干渉管理装
着位置補正処理（ステップ６３）の詳細について説明す
る。図７は図４おけるステップ６３の詳細な処理を示す
フローチャート、図８は先行装着部品Ｅとの干渉チェッ
クを説明するための図である。

【００６４】この処理において、統括制御部３５は、ま
ず、装着対象の部品Ｆの配置データ上の所定位置の周囲
の先行装着部品Ｅ（既装着部品および先行装着予定部
品）全てについて干渉チェックを実施する。

【００６５】この場合、統括制御部３５は、撮像データ
から部品中心に対する吸着ノズル１４のエリア（吸着ノ
ズルエリア）を算出する（Ｓ６３１）。

【００６６】続いて、統括制御部３５は、装着対象部品
の未装着位置データより装着対象候補を抽出する（ステ
ップ６３２）。

【００６７】少なくとも一つの装着対象候補を抽出する
と、統括制御部３５は、装着対象候補の中から一つを選
定してその装着対象候補位置における吸着ノズル１４と
干渉可能性のある先行装着部品Ｅのデータを抽出する
（ステップ６３３）。なお、このステップ６３３におけ
る先行装着部品Ｅには、実際にプリント基板Ｐ上に装着
されているものばかりでなく、先行して装着予定の部品
も含まれる。すなわち、吸着ノズル１４が複数で複数の
部品を吸着している場合には、部品装着開始前に部品が
吸着されている吸着ノズル１４全てについて干渉をチェ
ックし、その後、部品を装着する場合には、ステップ６
３３が後述するステップ６３６，６３９を経た後に実施
される。このときに、ステップ６３６が先行して実施さ
れ、実際の装着において先行装着される部品で干渉判断
の対象の吸着ノズル１４と干渉可能性のあるものは、ス
テップ６３３における先行装着部品Ｅとされる。

【００６８】そして、統括制御部３５は、算出した吸着
ノズルエリアと干渉可能性のある先行装着部品Ｅのデー
タエリア（以下部品エリアと称す）との干渉の有無を判
定する（ステップ６３４）。

【００６９】干渉の有無は、図８に示すように、撮像デ
ータを装着対象部品Ｆを配置データ上の所定位置に向き
も含めて正しく一致させるように先行装着部品Ｅのデー
タに重ね、この状態で吸着ノズル１４の外形データと先
行装着部品Ｅの外形データ（部品エリアの外郭線デー
タ、面データ）との干渉の有無をチェックする。

【００７０】また、干渉チェックには、平面的な領域の
チェックだけでなく部品の高さについても考慮にいれる
ため、部品の幅データ以外に高さデータも加えた形で３
次元的な干渉のチェックを行う。

【００７１】具体的には、統括制御部３５は、平面的な
チェックで装着対象位置の周囲のうち干渉可能性のある
先行装着部品Ｅについての部品高さデータを取り込み、
先行装着部品Ｅの高さが装着対象部品Ｆの高さ以上（一
致を含む）の場合は、吸着ノズル１４の先端部と先行装
着部品Ｅとの干渉の可能性があるため、吸着ノズル１４
と部品それぞれの外形データを含めた位置座標比較を行
う詳細な干渉チェックを行う。

【００７２】一方、先行装着部品Ｅの高さが装着対象部
品Ｆの高さよりも低い場合は、吸着ノズル１４の先端部
と先行装着部品Ｅとの干渉はないものとし、詳細な干渉
チェックを実施しない。

【００７３】各装着位置毎に、全周について許容ずれ量
データを予め持たせ、（全ての部品をｘ方向ｙ方向に姿
を合わせる場合、ｘ方向に２，ｙ方向に２の許容ずれ量
データとなる）。なお、この実施形態のように吸着ノズ
ル１４が複数設けられている場合、ノズル形状毎のデー
タを用いる。

【００７４】統括制御部３５は、撮像データによる実際
のずれ量を算出し、装着済み部品側の許容ずれ量と比較
して干渉有無を判定する。なお、各吸着ノズル１４のノ
ズル径・形状が異なる場合は、どの吸着ノズル１４で吸
着しているかに合わせて、許容ずれ量データを選定す
る。

【００７５】上記干渉チェックの結果、先行装着部品Ｅ
との干渉の可能性が無い場合（Ｓ６３５のＮ）、続い
て、統括制御部３５は、実際の部品装着に備え、ノズル
吸着状態での部品の位置補正処理を実行し、個々の吸着
ノズル１４をＲ軸方向にどれくらい回転させれば良い
か、吸着ノズル１４をプリント基板Ｐ上の搭載位置中心
からどれくらい偏位させればよいかなどを算出する。

【００７６】すなわち、統括制御部３５は、ステップＳ
５５とステップＳ６２により、既に記憶部３７に記憶さ
れている搭載位置補正値δ１と搭載位置補正値δ２とを
基に演算を行い、最終的な搭載位置補正値となるδ（＝
δ１＋δ２）を求め、これを記憶部３７に格納・記憶す
る（ステップ６３６）。このようにデータ上の位置的な
変更と回転および移動の制御を合わせて変移と称す。

【００７７】そして、記憶後、統括制御部３５は、次の
装着対象位置候補について抽出処理を行い（ステップ６
３２）、全ての候補位置の演算が終了すると（ステップ
６３７のＹ）、廃棄対象部品を吸着している吸着ノズル
１４のデータを保管する（ステップ６３８）。

【００７８】その後、統括制御部３５は、所定の吸着ノ
ズル１４の装着データか廃棄データかのいずれかのデー
タが得られたかどうかを判定し（ステップ６３９）、い
ずれかのデータが得られた場合は（ステップ６３９の
Ｙ）、図６に示した処理ルーチン６４に戻る。

【００７９】図７に示す干渉管理装着位置補正処理は、
以下に説明するように再配置処理の一部を兼ねるもので
ある。すなわち、ステップ６３５で対象となる吸着ノズ
ル１４についての干渉判断で干渉がある場合で、さらに
ステップ６３７の判断で候補位置が残っている場合に
は、ステップ６３２に処理が移り、干渉ありとされた部
品についての再配置の候補位置となる未装着対象位置候
補を抽出し、ステップ６３３〜６３５を経て干渉がない
と判断されれば、再配置となる装着準備のための装着位
置補正データであるδの演算、記憶がなされ、図６のメ
インルーチンに戻った後、ステップ６５で再配置となる
装着が実施される。以上より分るように、図７に示す干
渉管理装着位置補正処理と図６に示すステップ６５とで
再配置処理を構成し、図３に示す装着に関わる構成品が
再配置手段を兼ねるものと言える。制御装置３０がこれ
に相当する。

【００８０】統括制御部３５は、位置補正だけでなく、
装着位置についての優先順序を決定し、その順序に従っ
て部品を装着する。

【００８１】すなわち、部品を廃棄することをできるだ
け少なくするために、統括制御部３５は、許容ずれ量が
小さい位置から優先してその位置へ部品を装着し、それ
から外れるものは、それよりも大きい許容ずれ量の装着
位置のうち小さいものを選択して装着する。

【００８２】この際に、許容ずれ量順に装着対象位置デ
ータを並べてメモリに記憶し、装着毎にメモリから削除
することで装着対象位置データを減らし演算時間を短縮
する。

【００８３】また、本実施形態ではタクトタイムを短く
することを優先するために、テープフィーダ４やトレイ
が設置されている部品供給部とプリント基板Ｐとの間に
おいて撮像手段としてラインセンサ（実施例ではライン
カメラなどと称している固定カメラ１５）を設置し、ヘ
ッドユニット５の移動と共にこのラインセンサにて全て
の吸着ノズル１４を一度に撮像しながら複数の部品をプ
リント基板Ｐ側へ移動させる。統括制御部３５は、この
部品移動中に複数の部品の装着順序を演算する。

【００８４】また、統括制御部３５は、ヘッドユニット
５（吸着ノズル１４）の動線の長さが最短となるように
部品を移動する。

【００８５】具体的には、ずれ量と許容ずれ量との位置
から求める第１の吸着ノズル１４を装着位置とするとき
のヘッド位置から、次の吸着ノズル１４の装着位置を求
めるにあたって、複数のずれ量と許容ずれ量位置から求
める装着位置候補のうち、それぞれのヘッド位置までの
距離が短い装着位置候補を選定することで、ヘッドユニ
ット５（吸着ノズル１４）の移動量を少なくする。

【００８６】あるいは、統括制御部３５は、複数の吸着
ノズル１４のうち、いくつかに同一部品を吸着する場
合、吸着ずれ量が小さい部品を吸着する吸着ノズル１４
を優先して、干渉がない範囲で許容ずれ量ができるだけ
小さい装着対象位置に部品を装着し、該当装着対象位置
データをメモリから削除する。次に、吸着ずれ量が小さ
い部品を吸着する吸着ノズル１４について同様に、干渉
がない範囲でメモリ中に残った装着対象位置データのう
ち、許容ずれ量ができるだけ小さい装着対象位置に部品
を装着し、該当装着対象位置データをメモリから削除す
る。この手順は同一部品毎に実施しても良い。これによ
り、最終的に吸着ずれのためどこにも装着できず廃棄す
ることになる部品を少なくできる。

【００８７】以上説明したようにこの実施の形態の表面
実装機によれば、複数の装着対象部品Ｆをヘッドユニッ
ト５の複数の吸着ノズル１４で吸着してヘッドユニット
５を移動させることで各部品を基板Ｐへ一度に移送し装
着対象位置へ順次装着する際に、装着位置近傍の先行装
着部品Ｅと吸着ノズル１４との干渉チェックを行い、干
渉の可能性がある場合は他の装着位置候補を選定し装着
可能であれば吸着ノズル１４の吸着済み部品を装着する
ので、一度吸着しプリント基板Ｐの側まで移送した部品
が装着できないことが少なくなり、部品を無駄なく装着
できるようになり部品装着効率を向上することができ
る。

【００８８】すなわち、部品を吸着した部品吸着手段と
しての吸着ノズル１４を撮像して撮像データを取り込
み、その部品をプリント基板Ｐ上の所定位置に装着する
際に、所定位置の周囲の装着済み部品（先行装着部品）
の配置データと、該当部品を吸着した吸着ノズル１４の
撮像データとを比較、例えば撮像データ上の該当所定部
品を配置データの所定位置に一致させる形で両データを
重ね合せる画像処理などを実行し、データ上で所定位置
の周囲の装着済み部品と吸着ノズル１４および部品との
干渉の有無をチェックする。

【００８９】干渉チェックには、平面的なチェック（２
次元的なチェック）の他、高さを考慮した３次元な（立
体的な）チェックを行うので、高さ方向に余裕があるに
もかかわらず部品の装着を中止することがなくなり、部
品装着効率を向上することができる。

【００９０】つまり、干渉チェック結果として、平面上
のエリア比較で干渉が無い場合および平面上のエリア比
較で干渉があっても先行装着部品の高さよりも装着対象
の吸着済み部品の高さが高い場合には、吸着ノズル１４
の先端部と先行装着部品との干渉はないものとし、位置
補正処理により吸着ノズルを少なくとも吸着ずれに対す
る位置補正した後、プリント基板Ｐの方向（Ｚ軸方向）
に吸着ノズル１４を下降させて吸着ノズル１４の部品を
所定位置に装着する。

【００９１】また、上記干渉チェック結果として、平面
上のエリア比較で干渉が有りかつ先行装着部品の高さよ
りも装着対象の吸着済み部品の高さが低い場合には、装
着を中止する。なお、先行装着部品の高さと装着対象の
吸着済み部品の高さが一致、つまり同じ高さの場合につ
いては、個々の部品の製造許容範囲、つまり公差の絶対
値に基づいて干渉か否かを詳細に判定する。

【００９２】そして、公差の絶対値が所定値以下の場合
には、吸着ノズル１４の位置を微小量上位となるよう吸
着ノズル１４のＺ軸方向への移動を制御し吸着ノズル１
４を降下させ、この高さで吸着ノズルの部品を所定位置
に装着する。

【００９３】先行装着部品との干渉が微妙な場合には、
吸着ノズル１４および部品Ｅ，Ｆそれぞれの外形許容範
囲を考慮して先行装着部品Ｅとの干渉をチェックするの
で、実際に部品を装着して干渉してしまうことがなくな
る。

【００９４】干渉チェックの結果、先行装着部品と干渉
の可能性がある場合は他の吸着ノズル１４の同じ種類の
部品について同じ位置での干渉チェックを実行し、干渉
が無いことが確認されると、代りにその吸着ノズル１４
の同じ種類の部品を装着するので、部品再装着のためだ
けに部品供給部と基板間をヘッドユニット５を移動させ
ることがなくりタクトタイムを短縮でき、部品装着率を
向上することができる。

【００９５】また、干渉チェックの結果で干渉があった
場合は、プリント基板Ｐ上の別の再配置の候補位置とな
る未装着対象位置を抽出し、干渉が再びチェックされた
後、干渉がないとされる場合に再配置され、全ての再配
置候補が干渉ありとされる場合に廃棄するので、実際に
廃棄される部品を減らすことができる。また、装着可能
な部品を全て装着した後、次の部品の装着を開始する間
に廃棄エリアに移動して廃棄するので、一々部品を廃棄
するのに比べてタクトタイムを短縮することができる。

【００９６】また、ヘッドユニット５に複数の部品吸着
手段（吸着ノズル１４）が備えられている場合、干渉チ
ェックした全ての吸着ノズル１４の装着可能部品を装着
（廃棄対象の部品が吸着されている吸着ノズル１４を除
き）した後、次の新たな部品をテープフィーダ４あるい
はトレイより吸着開始するまでの間にヘッドユニット５
を廃棄エリアへ移動させて、プリント基板Ｐへの装着を
中止した部品をその廃棄エリアのトレイに廃棄する。

【００９７】さらに、プリント基板Ｐの位置補正と吸着
ノズル１４を移動するヘッドユニット５の位置補正との
少なくとも一方を行うので、部品装着精度を向上するこ
とができる。

【００９８】なお、部品装着時の装着位置補正が部品装
着毎に正しく行われることを前提にして、予め記憶部３
７に記憶されている先行装着部品Ｅのデータの代りに、
部品装着毎にステップ６４からステップ５８の間のいず
れかのタイミングで、移動カメラ１６で部品装着に先行
してプリント基板Ｐ上を撮像した撮像データにおける先
行装着部品Ｅの撮像データと、固定カメラ１５で撮像し
た複数の吸着ノズル１４の部品吸着状況を撮像した撮像
データとの比較により干渉の有無チェックを行っても良
い。こうすることで、より確実に部品装着不良を防止す
ることができる。さらに、移動カメラ１６で部品装着毎
に実施することによる上記撮像データにおいて、部品装
着位置の２つのマークＡ１やマークＡ２等を使って実際
の部品装着位置を認識しても良い。すなわち、プリント
基板Ｐのクランプ時の歪等により実際の部品装着位置
が、部品装着位置毎にずれたとしても、ステップ５５に
おける補正値δ１の代わりに、マークＡ１等に基づき補
正値δ１を用いるようにすれば、より正しい干渉チェッ
クを実施でき、より確実に部品装着不良を防止すること
ができる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィーダあるいトレイより部品を部品吸着手段にて吸着し
た後、その部品の吸着状況を撮像手段で撮像し、撮像し
た部品の吸着状況の画像より部品吸着手段の部品装着方
向を補正し、補正した部品吸着手段の部品装着方向にお
いて、部品吸着手段と基板上の先行装着部品との干渉を
チェックし、この干渉チェックの結果、干渉なしの場
合、吸着部品を基板上に装着し、干渉ありの場合、その
箇所への装着を中止して他の箇所への再配置を行うの
で、吸着済みで基板への装着が不可能な部品を減らすこ
とができ、基板上に部品を実装する際の部品装着効率を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概
略的な平面図。

【図２】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概
略的な正面図。

【図３】本発明の一実施形態たる表面実装機の制御系の
構成を示すブロック図。

【図４】記憶部に記憶されるデータの一例を示す図。

【図５】記憶部に記憶されるデータの一例を示す図。

【図６】この表面実装機の動作を示すフローチャート。

【図７】図６おけるステップ６３の干渉管理装着位置補
正処理を示すフローチャート。

【図８】先行装着部品との干渉チェックを説明するため
の図。

【符号の説明】

１…基台 ２…コンベア ３…部品供給部 ４…テープ
フィーダ ５…ヘッドユニット ６…ヘッドユニット支
持部材 ７…Ｙ軸固定レール ８…Ｘ軸ガイド部材 ９
…Ｙ軸サーボモータ １０…Ｙ軸ボールネジ １１…Ｘ
軸サーボモータ １２…Ｘ軸ボールネジ １３…吸着ヘッド １４…吸着
ノズル １５…固定カメラ １５ａ…撮像部 １５ｂ…
絞りアクチュエータ １５ｃ…シャッター速度アクチュ
エータ １６…移動カメラ １６ａ…撮像部 １６ｂ…
絞りアクチュエータ １６ｃ…シャッター速度アクチュ
エータ １７…基準反射体 ３１…インターフェース
３２…インターフェース ３３…画像処理部 ３４…記
憶部 ３５…統括制御部 ３６…インターフェース ３
７…記憶部 ４０…ヘッドユニット部サーボ装置 ４１
…Ｚ軸サーボ機構 ４２…Ｒ軸サーボ機構 ４３…Ｘ軸
サーボ機構 ４４…Ｙ軸サーボ機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィーダあるいトレイに収容された部品
   を基板上に実装する実装機において、 前記フィーダあるいトレイより前記部品を吸着する部品
   吸着手段と、 前記部品吸着手段により吸着された部品の吸着状況を撮
   像する撮像手段と、 前記撮像手段により撮像された吸着状況の画像より基板
   上の装着位置へ部品を装着するための前記部品吸着手段
   の部品装着方向を補正する補正手段と、 部品装着前に前記補正手段により補正された前記部品吸
   着手段の部品装着方向において、前記部品吸着手段と基
   板上の装着位置近傍の先行装着部品との干渉をチェック
   する干渉チェック手段と、 前記干渉チェック手段による干渉チェックの結果、干渉
   なしの場合、前記補正手段により補正された部品装着方
   向へ前記部品吸着手段を変移して吸着部品を前記基板上
   に装着し、干渉ありの場合、前記吸着部品の装着を中止
   する装着手段と、 前記装着手段により装着が中止された吸着部品について
   前記基板上への再配置を行う再配置手段とを具備したこ
   とを特徴とする実装機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の実装機において、 前記再配置手段により再配置された箇所について前記干
   渉チェック手段による干渉チェックを行った結果、前記
   部品吸着手段と先行装着部品との干渉がある場合、前記
   吸着部品を廃棄する手段を具備したことを特徴とする実
   装機。
3. 【請求項３】 フィーダあるいトレイに収容された部品
   を基板上に実装する実装方法において、 前記フィーダあるいトレイより前記部品を部品吸着手段
   にて吸着するステップと、 前記部品吸着手段により吸着された部品の吸着状況を撮
   像するステップと、 撮像された吸着状況の画像より基板上の装着位置へ部品
   を装着するための前記部品吸着手段の部品装着方向を補
   正するステップと、 部品装着前に補正された前記部品吸着手段の部品装着方
   向において、前記部品吸着手段と基板上の装着位置近傍
   の先行装着部品との干渉をチェックするステップと、 前記干渉チェックの結果、干渉なしの場合、補正した部
   品装着方向へ前記部品吸着手段を変移して吸着部品を前
   記基板上に装着し、干渉ありの場合、前記吸着部品の装
   着を中止するステップと、 装着が中止された吸着部品について前記基板上への再配
   置を行うステップとを有することを特徴とする実装方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の実装方法において、 再配置された箇所について干渉チェックを実行した結
   果、前記部品吸着手段と先行装着部品との干渉がある場
   合、吸着部品を廃棄するステップを有することを特徴と
   する実装方法。