JP2007012929A

JP2007012929A - 表面実装機の干渉チェック方法、干渉チェック装置、同装置を備えた表面実装機、及び実装システム

Info

Publication number: JP2007012929A
Application number: JP2005192855A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsunoda; 陽角田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18
Also published as: CN1893813B; CN1893813A

Abstract

【課題】表面実装機において、基板上に部品を搭載する吸着ノズルと既搭載部品との干渉状態を正確に判別することができるようにする。
【解決手段】使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部３３ａと、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部３３ｂと、部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段３４と、吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記移動軌跡とに基づいて吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段３５とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を基板上に搭載する表面実装機において吸着ノズルにより部品を基板に搭載するときの吸着ノズルと既搭載部品との干渉をチェックする方法、同装置、及びこの装置を組込んだ表面実装機に関するものである。

従来から、吸着ノズルを備えた移動可能な実装用ヘッドにより部品供給部からＩＣ等の電子部品を吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して搭載するように構成された表面実装機が一般に知られている。この種の表面実装機では、予め設定された搭載順序及び搭載シーケンスに従い、プリント基板上に多数個の部品が順次搭載される。

ところで、近年、被実装基板及び実装部品のダウンサイジング化により、実装部品間の間隔は非常に小さくなってきている。これに伴い、基板に部品を搭載するときの吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉が問題になり、実装品質に影響を与えている。

基板上に部品を搭載するときの干渉を判別する方法としては、特許文献１に示されるような方法がある。この特許文献１に示された方法は、基板上の部品搭載位置及び搭載部品を示すデータに基づき、基板上に搭載する部品について投影図形の輪郭を求め、さらにこの輪郭を所定量だけ拡大した仮想輪郭を求め、基板上の各部品の仮想輪郭が重なるか否かを判別することにより、部品間の干渉状態の良否を判定するようにしている。
特開平７−１４７５００号公報

特許文献１に示された方法では、平面的な部品の投影図形の輪郭に基づいて二次元的に干渉を調べているが、部品搭載時に吸着ノズルは単に上下方向に動作するだけでなく、移動時間短縮のためにＸ，Ｙ方向に移動しつつ上下動し、つまり斜め方向に移動することもあるので、二次元的に干渉を調べるだけでは、吸着ノズルが移動する過程での吸着ノズルと既搭載部品との干渉を正確に検出することができない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、基板上に部品を搭載する吸着ノズルと既搭載部品との干渉状態を正確に判別することができる方法及び装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の干渉チェック方法は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック方法であって、使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶し、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて部品搭載時の吸着ノズルの移動軌跡を求める処理と、上記吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別処理とを行うようにしたものである。

この方法によると、実装用ヘッドの吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉が発生するか否かを判別することができ、とくに、吸着ノズルおよび部品の三次元データと吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと既搭載部品との干渉を三次元的に精度良く判別することができる。

この干渉チェック方法において、上記干渉判別処理は、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載するときの既搭載部品との干渉の有無の判別と、部品搭載後に吸着ノズルが次の目的位置へ移動するときの既搭載部品との干渉の有無の判別とを含むことが好ましい。

このようにすると、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載する動作と、部品搭載後に次の目的位置へ移動する動作とにわたり、吸着ノズルが既搭載部品と干渉するか否かが判別される。

表面実装機が基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを備え、この複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載するようになっている場合には、上記吸着ノズルの移動軌跡を求める処理として、相前後して部品の搭載を行う２つの実装用ヘッドのうち先の実装用ヘッドが部品の搭載を行ってから次の実装用ヘッドが部品の搭載を行なうまでの間では、先の実装用ヘッドによる部品搭載位置から次の実装用ヘッドによる部品搭載位置へ向けて移動するときの先の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡と次の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡とを求めるようにすればよい。

このようにすると、複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載するようになっている場合にも、各吸着ノズルと既搭載部品との干渉の判別を適切に行うことができる。

また、上記吸着ノズルの三次元データは、吸着ノズルの外形を多数のドットの集合体として特定したデータであり、上記干渉判別処理は、吸着ノズルの三次元データからサンプリングした各ドット毎にその移動軌跡を求め、そのドットの移動軌跡が既搭載部品と干渉するか否かを判別するものであることが好ましい。

このようにすると、三次元的に干渉を調べるものでありながら、データ量が著しく増大することが避けられ、比較的短時間で容易に干渉の判別を行うことができる。

さらに、吸着ノズルの三次元データは、ドット密度がノズル先端側ほど高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されていることが好ましい。

このようにすると、既搭載部品との干渉が生じ易いノズル先端側については精度良く干渉の判別を行うことができる一方、ノズル先端から遠い部分についてはデータ数を少なくして、判別処理時間を短くすることができる。

また、上記干渉判別処理で干渉が有ることを判別したとき、基板に対する部品搭載順序と搭載シーケンスの少なくとも一方を変更することが好ましい。

このようにすると、干渉が発生する場合は、搭載順序の入れ替え又は搭載シーケンスの変更により、効果的に干渉が解消される。

また、本発明の干渉チェック装置は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック装置であって、使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部と、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部と、上記実装データ記憶部から読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段と、上記三次元データ記憶部から読み出される吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段により求められた吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段とを備えたものである。

このようにすると、上記のような干渉チェック方法が効果的に実行される。

この装置において、上記干渉判別手段によって干渉が有ることが判別されたときに、基板に対する部品搭載順序及び搭載シーケンスの少なくとも一方を変更する実装データ変更手段をさらに備えることが好ましい。

このようにすると、干渉の解消が効果的に行われる。

また、上記干渉制御装置が適用される表面実装機は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機であって、実装データに基づいて基板上に電子部品を搭載するように実装用ヘッドを制御する制御手段を備えるとともに、上記干渉制御装置を備えるものである。

この表面実装機において、基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドが配設されている場合、各実装用ヘッドに吸着された部品を基板上に順次搭載していくように予め実装データが作成されている。

また、本発明は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機が基板搬送ラインに沿って複数設けられて、各表面実装機により基板に対する部品の実装が分担して行われるようにした実装システムに適用することもでき、この場合、上記各表面実装機を統括的に制御する統括制御部もしくは特定の表面実装機の制御部に上記干渉チェック装置が設けられ、この干渉チェック装置における干渉判別手段は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうようにすればよい。

本発明によると、基板への部品の搭載等のために移動する吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉を、三次元的に精度良く判別することができる。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明が適用される表面実装機（以下、実装機と略す）を概略的に示している。同図に示すように実装機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の実装作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の位置が検出されるようになっている。

前記ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、図示の例では６本の実装用ヘッド２０がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

実装用ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、Ｚ軸サーボモータ１６（図３参照）を駆動源とする昇降駆動手段およびＲ軸サーボモータ１７（図３参照）を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド２０には、その先端（下端）に吸着ノズル２１が装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル２１の先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット１８（撮像手段）が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部４との間にそれぞれ撮像ユニット１６が設けられている。この撮像ユニット１８は、カメラ及び照明装置等からなっている。

図３は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は実装機の制御系統のうち主に本発明に関連する部分を抽出して示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置３０を有している。この制御装置３０は、その機能構成として、主制御部３１、軸制御部３２および記憶部３３を含んでいる。

主制御部３１は、実装機の動作を統括的に制御するもので、記憶部３３に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６およびこれに設けられた実装用ヘッド２０を作動させるべく、軸制御部３２を介してＸ軸サーボモータ１５、Ｙ軸サーボモータ９，Ｚ軸サーボモータ１６、Ｒ軸サーボモータ１５等の駆動を制御するとともに、撮像ユニット１８により撮像される吸着部品の画像に基づいて部品の吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行うものである。

また、基板３に対する部品搭載時に吸着ノズル２１と基板３上の既搭載部品との干渉が生じるかどうかを予めチェックして、そのチェック結果に応じた処理を行い得るようにするため、上記主制御部３１に、吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段３４と、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段３５と、干渉があることの判別に応じて実装データを変更する実装データ変更手段３６とが含まれるとともに、上記記憶部３３に、三次元データ記憶部３３ａと、実装データ記憶部３３ｂとが含まれている。

これらの機能を具体的に説明すると、基板３上に部品を搭載するときには、複数の吸着ノズル２１の各先端における部品４０の吸着状態を撮像するため、各吸着ノズル２１が撮像ユニット１８の上方を通過した後、図４に示すように、まず最初に部品装着をする吸着ノズル２１の実装用ヘッド２０が、基板３上の部品搭載位置に上面視で最短の経路を通るべく直線的に向うように、Ｘ，Ｙ方向の移動（サーボモータ９，１５の駆動によるヘッドユニット６のＸ，Ｙ方向の移動）が行われ、部品搭載位置にある程度近づいてからはＸ，Ｙ方向の移動にＺ方向の移動（Ｚ軸サーボモータ１６の駆動による実装用ヘッド２０上下方向の移動）も加わって吸着ノズル２１が斜め下方に移動し、部品搭載位置に達する。部品搭載後は、次に部品装着をする吸着ノズル２１の実装用ヘッド２０が、部品搭載位置へ最短の経路を通るべく上面視で直線的に向うように、Ｘ，Ｙ方向の移動がなされる。すなわち、ヘッドユニット６が上面視で直線的に移動する。この時も、部品搭載位置にある程度近づいてからは、Ｘ，Ｙ方向の移動にＺ軸方向の移動も加わって吸着ノズル２１が斜め下方に移動し、基板３直上の部品搭載位置に到達する。この動作に並行し、直前に部品装着を終了した吸着ノズル２１の実装用ヘッド２０も、次に部品装着をする吸着ノズル２１にとっての部品搭載位置により定まる次の移動先位置（部品装着を終了した吸着ノズル２１の実装用ヘッド２０にとっての次の目標位置）へ上面視で直線的に移動する。この場合、吸着ノズル２１はＸ，Ｙ方向の移動の初期において、Ｚ軸方向上方への移動が加わる。なお、部品搭載直前や搭載直後において、吸着ノズル２１が水平方向だけでなく、同時に上下方向に動くようにしているのは、移動時間短縮のためである。

そして、部品搭載位置の近傍に既搭載部品４０ａが存在する場合、部品搭載直前や搭載直後において吸着ノズル２１が斜めに動くようなところで、吸着ノズル２１と既搭載部品４０ａとの干渉が生じる可能性がある。

そこで、干渉の可能性を実装作業以前に予めチェックしておくことができるように、実装に使用される各吸着ノズル２１の形状および基板に搭載される部品の形状の三次元データが上記三次元データ記憶部３３ａに記憶されるとともに、部品搭載時の吸着ノズル２１の動きを定める搭載シーケンスと部品搭載位置とを含む実装データが実装データ記憶部３３ｂに記憶される。そして、上記演算手段３４により、実装データ記憶部３３ｂから読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡が演算され、上記干渉判別手段３５により、三次元データ記憶部３３ａから読み出される吸着ノズル２１の形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段３４により求められた吸着ノズル２１の移動軌跡とに基づき、吸着ノズル２１と基板上の既搭載部品４０ａとの干渉の有無が判別される。さらに、干渉が有ると判別された場合には、上記実装データ変更手段３６により、部品搭載順序および搭載シーケンスの少なくとも一方が変更されるようになっている。

特に干渉の有無の判断は、一つの吸着ノズル２１の基板３直上の部品搭載位置への移動軌跡、基板３直上の部品搭載位置からの離脱移動の移動軌跡についてそれぞれ独立に実施し、干渉する場合に、その干渉する方の移動軌跡の変更が主に実施される。部品搭載順序や搭載シーケンスの少なくとも一方が変更されるだけでなく、先に実装した吸着ノズル２１の部品搭載位置からの離脱移動の移動軌跡についての干渉チェックと、次に実装する吸着ノズル２１の部品搭載位置への移動軌跡についての干渉チェックの両方を行い、両方の移動軌跡において干渉がなければ実装データはそのまま維持される。しかしながら、いずれか一方において干渉する場合には部品搭載順序や搭載シーケンスの少なくとも一方が変更される。

上記三次元データ記憶部３３ａに記憶される吸着ノズル２１の三次元データは、図５に示すように、吸着ノズル２１の外形を多数のドット５０の集合体として特定したデータである。特に好ましくは、吸着ノズル２１の三次元データにおけるドット密度は、ノズル先端側で高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されている。

なお、上記軸制御部３２は、主制御部３１からの指令に応じ、各サーボモータ９，１５，１６，１７を制御する。各サーボモータ９，１５，１６，１７に設けられたエンコーダ９，１５，１６，１７からの信号は軸制御部３２に入力されている。

次に、制御装置３０による干渉判別のための処理について、図６〜図８のフローチャートに基づいて説明する。

このフローチャートによる処理にあたっては、吸着ノズルの三次元データであるノズル形状データＡと、各部品の搭載位置を示す搭載座標Ｂと、部品形状Ｃと、搭載シーケンスＤとが取り込まれ、さらに、上記部品形状Ｃに応じて吸着誤差データがデータファイルＦから読み出され、また、搭載シーケンスＤに応じてヘッド移動経路データがデータファイルＥから読み出される。なお、データファイルＥは、部品形状Ｃに応じて予測される最大吸着誤差を予め実験等で調べたデータである。また、データファイルＦは、搭載シーケンスに対応したヘッド移動経路を予め定めたデータである。これらのデータファイルＥ，Ｆも予め上記記憶部３３に記憶されている。

これらのデータに基づき、ステップＳ１で後に詳述するような干渉チェック演算処理を行う。続いてステップＳ２で、上記干渉チェック演算処理に基づいて干渉が発生するか否かを判定する。

そして、干渉が発生する場合は、ステップＳ３で、可能であれば部品の搭載順序の入れ替えを行う。また、制御上の事情等で搭載順序の入れ替えが不可である場合は、ステップＳ４で、可能であれば搭載シーケンスの変更を行う。この搭載シーケンスの変更としては、例えば、搭載直前や搭載直後に吸着ノズル２１を斜めに動かすようにしていた（図４参照）ものを、垂直に動かすように変更する。

搭載順序の入れ替えまたは搭載順序の入れ替えを行った場合、ステップＳ１に戻って干渉チェック演算処理を繰り返す。

また、搭載順序の入れ替えおよび搭載シーケンスの変更が不可の場合は、ステップＳ５でエラー報知を行う。

上記ステップＳ２で干渉が発生しないことを判定した場合は、終了する（ステップＳ６）。

図７は、上記ステップＳ１での干渉チェック演算処理を具体的に示している。この処理がスタートすると、まずステップＳ１１でカウンタｎ，ｍをそれぞれ１とする。次にステップＳ１３で、図１０に示すような基板上の各部品搭載位置（Ｘ，Ｙ座標および回転角Ｒ）および搭載部品を示す搭載データから、ｎ番目のデータを取得し、さらにステップＳ１３でｍ番目のデータを取得する。

次にステップＳ１４でｎとｍが等しくないか否かを判定し、等しい場合（ステップＳ１４がＮＯの場合）は、ステップＳ１５でｍをインクリメントしてからステップＳ１３に戻る。

ステップＳ１４でｎとｍが等しくないことを判定すると、ステップＳ１５で、搭載順序を調べることによりｎ番目の搭載位置への搭載時にｍ番目の搭載位置が既搭載であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、ステップＳ１７で、ｍ番目の搭載位置に搭載される部品Ｍがｎ番目の搭載位置に搭載される部品Ｎより背高か否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合、ステップＳ１８で、ＭはＮの近傍にあるか否かが判定される。

ステップＳ１６〜Ｓ１８のいずれかでＮＯとなる場合は、ｎ番目の位置への搭載時にｍ番目の位置の部品と吸着ノズルとの干渉の可能性がないため、後述のステップＳ１９以下の処理を行わずに、ステップＳ１５の処理を経てステップＳ１３に戻る。

ステップＳ１６〜Ｓ１８がいずれもＹＥＳの場合、三次元データに基づいて干渉を判別する処理として、先ずステップＳ１９で、図５に示すようなドットの集合体で特定した三次元ノズル情報（吸着ノズルの三次元データ）から１ドットを抽出し、ステップＳ２０で、後述の図８に示す処理により１ドットと既搭載部品との干渉の有無を判別し、干渉があれば、ステップＳ２１で干渉結果を保存する。

そして、ステップＳ２２で抽出すべき次のドットがあるか否かを判定し、次のドットがあればステップＳ１９からの処理を繰り返す。

ステップＳ２２の判定がＮＯになれば、全ドットについて部品との干渉を調べたことを意味する。この場合は、ステップＳ２３でｍが基板に搭載すべき全部品数に達したか否かを判定し、この判定がＮＯであれば、ステップＳ１５の処理を経てステップＳ１３に戻り、それ以降の処理を繰り返す。ステップＳ２３の判定がＹＥＳになれば、ステップＳ２４でｎが基板に搭載すべき全部品数に達したか否かを判定し、この判定がＮＯであれば、ステップＳ２５で、ｍ＝１とするとともにｎをインクリメントしてから、ステップＳ１２に戻り、それ以降の処理を繰り返す。

図８は、図７のステップＳ２０で行う判別処理を具体的に示すものであり、この処理としては、先ず、ステップ２０１で、ｎ番目の搭載部品に使用されるヘッド及び吸着ノズルの情報を取得するとともに、ステップ２０２で、搭載部品の搭載座標、搭載シーケンスの情報を取得する。そして、これらの情報に基づき、ステップ２０３で、吸着ノズルの三次元データから抽出された１ドットが指定されたシーケンスによって動く軌跡（図９（ａ）参照）をサンプリングする。次に、ステップ２０４で、次の搭載部品の搭載座標を取得し、ステップ２０５で、上記１ドットが次搭載位置への移動によって動く軌跡（図９（ｂ）参照）をサンプリングする。さらに、ステップ２０６で、部品の搭載のときの軌跡（ステップ２０３で求めた軌跡）と次搭載位置への移動による軌跡（ステップ２０５で求めた軌跡）とを合成する（図９（ｃ）参照）。そして、ステップＳ２０７で、合成した軌跡がｍ番目の位置にある既搭載部品４０ａの内部を通過するか否かを調べる。この判定で、通過する場合は干渉し（ステップＳ２０８）、通過しない場合は干渉しない（ステップＳ２０９）。

以上のような当実施形態の方法および装置によると、実装作業前に図６〜図８に示すような干渉チェックの処理が行われることにより、実装用ヘッド２０の吸着ノズル２１と基板３上の既搭載部品４０ａとの干渉が発生するか否かが判別され、干渉が発生する場合は、搭載順序の入れ替えや搭載シーケンスの変更により干渉が解消される。

とくに、吸着ノズル２１および部品の三次元データが取得されるとともに、部品搭載位置および搭載座標に基づいて吸着ノズル２１の移動軌跡が求められ、これらに基づき、吸着ノズル２１が部品搭載位置に移動するときや、部品搭載後に次の目的位置へ移動するときに既搭載部品４０ａと干渉するような事態が発生する場合に、予めこれを判別することができ、吸着ノズル２１と既搭載部品４０ａとの干渉を三次元的に精度良く判別することができる。

また、当実施形態では、吸着ノズル２１の三次元データが、図５に示すようにノズルの外形を特定するドット５０の集合体とされており、このデータから１ドットずつ抽出されて既搭載部品４０ａとの干渉が調べられるようになっているため、三次元的に干渉を調べるものでありながら、データ量が著しく増大することが避けられ、比較的短時間で容易に干渉の判別を行うことができる。

さらに、上記三次元データにおけるドット密度をノズル先端側で高く、ノズル先端から遠ざかるにつれて低くしているため、既搭載部品４０ａとの干渉が生じ易いノズル先端側については精度良く干渉の判別を行うことができる一方、ノズル先端から遠い部分についてはデータ数を少なくして、判別処理時間を短くすることができる。

なお、本発明の方法および装置は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように変更してもよい。

（１）図８のステップ２０２からＳ２０５の処理で吸着ノズルの移動による軌跡を求める場合に、部品吸着位置の誤差を考慮することが望ましい。すなわち、実装作業においては、部品吸着後に、撮像ユニット１８による撮像に基づく認識によって部品吸着位置のずれが検出され、部品搭載時の吸着ノズルの移動位置が補正されるため、干渉の判別においてもこれを考慮し、上記ドットの移動軌跡を求めるときに、図１１に示すように、補正されない場合の移動軌跡のほかに部品吸着位置の最大誤差分に応じた補正が行われたときの移動軌跡も求めておいて、これと既搭載部品との干渉も調べるようにしておけば、より正確に干渉の判別を行うことかできる。

（２）上記実施形態では、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉を判別しているが、これに加え、部品搭載前の吸着ノズルに吸着されている部品と既搭載部品との干渉を判別するようにしてもよい。

（３）上記実施の形態において、変更される搭載シーケンスとして、部品搭載位置への吸着ノズル２１の移動において、Ｚ軸方向の移動開始のタイミングや移動速度の変更が考えられる。移動開始のタイミングを遅らせるか、あるいは移動速度をＸ，Ｙ方向の移動速度に対して相対的に遅くすれば、干渉を避けることができる。部品搭載位置からの吸着ノズル２１の離脱移動においては、Ｚ軸方向の移動速度を速くするか、Ｘ，Ｙ方向の移動開始のタイミングを遅らせるか移動速度を遅くすることで、干渉を避けるようにできる。

また、変更される移動軌跡として、ヘッドユニット６を直線的に移動（すなわち、吸着ノズル２１を上面視で直線的に移動）させるのみでなく、上面視でカーブを描くように移動させるようにしても良い。部品搭載位置の近傍までは吸着ノズル２１を上面視で直線的に移動させ、そこから上面視で方向を曲げて部品搭載位置に向わせる。この上面視の移動軌跡にＺ軸方向の移動を、組み合わせることで、干渉を回避しつつ、基板３直上の部品搭載位置への移動、基板３直上の部品搭載位置からの離脱移動の時間を短くして、実装時間を短くできる。

（４）上記実施の形態では、実装機に搭載される制御装置３０に記憶部３３を設けるようにしているが、複数の実装機を直列に並べて基板への部品実装を各実装機に分担させるようにする実装システムにおいては、記憶部３３を特定の実装機、あるいは別のホストコンピュータに設け、この記憶部３３における実装データを使って干渉チェックを各実装機に実施させ、変更された実装データを記憶部３３に格納するようにしても良い。あるいは、特定の実装機、あるいは別のホストコンピュータに、記憶部３３に加え干渉回避に係わる主制御部３１を配置し、各実装機における実装を干渉のないものにするようにしても良い。

この場合、主制御部３１干渉判別手段３５は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうようにすればよい。

本発明が適用される表面実装機の一例を示す概略平面図である。上記表面実装機の概略正面図である。表面実装機の制御系を示すブロック図である。基板上に部品を搭載するときの吸着ノズルの動きを示す説明図である。吸着ノズルの外形を多数のドットの集合体として特定したデータに関する説明図である。干渉チェックとそれに応じた干渉解消のための処理を示すフローチャートである。図６中の干渉チェック演算処理を具体的に示すフローチャートである。図７中の１ドットと部品との干渉の判別を行う処理を具体的に示すフローチャートである。吸着ノズルの移動軌跡の例を示す説明図である。基板上の各部品搭載位置および搭載部品のデータを示す図表である。部品吸着誤差を考慮した移動軌跡を示す説明図である。

符号の説明

３基板
６ヘッドユニット
２０実装用ヘッド
２１吸着ノズル
３０制御装置
３１主制御部
３３ａ三次元データ記憶部
３３ｂ実装データ記憶部
３４演算手段
３５干渉判別手段
３６実装データ変更手段

Claims

基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機の干渉チェック方法であって、
使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶し、
予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて部品搭載時の吸着ノズルの移動軌跡を求める処理と、
上記吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別処理とを行うことを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
請求項１記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記干渉判別処理は、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載するときの既搭載部品との干渉の有無の判別と、部品搭載後に吸着ノズルが次の目的位置へ移動するときの既搭載部品との干渉の有無の判別とを含むことを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
請求項２記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
表面実装機は基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを備え、この複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載する場合に、上記吸着ノズルの移動軌跡を求める処理として、相前後して部品の搭載を行う２つの実装用ヘッドのうち先の実装用ヘッドが部品の搭載を行ってから次の実装用ヘッドが部品の搭載を行なうまでの間では、先の実装用ヘッドによる部品搭載位置から次の実装用ヘッドによる部品搭載位置へ向けて移動するときの先の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡と次の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡とを求めることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記吸着ノズルの三次元データは、吸着ノズルの外形を多数のドットの集合体として特定したデータであり、上記干渉判別処理は、吸着ノズルの三次元データからサンプリングした各ドット毎にその移動軌跡を求め、そのドットの移動軌跡が既搭載部品と干渉するか否かを判別するものであることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
請求項４記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
吸着ノズルの三次元データは、ドット密度がノズル先端側ほど高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されていることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記干渉判別処理で干渉が有ることを判別したとき、基板に対する部品搭載順序と搭載シーケンスの少なくとも一方を変更することを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。
基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック装置であって、
使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部と、
予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部と、
上記実装データ記憶部から読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段と、
上記三次元データ記憶部から読み出される吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段により求められた吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段とを備えたことを特徴とする表面実装機における干渉チェック装置。
請求項７に記載の表面実装機における干渉チェック装置において、
上記干渉判別手段によって干渉が有ることが判別されたときに、基板に対する部品搭載順序及び搭載シーケンスの少なくとも一方を変更する実装データ変更手段をさらに備えることを特徴とする表面実装機における干渉チェック装置。
基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機であって、
実装データに基づいて基板上に電子部品を搭載するように実装用ヘッドを制御する制御手段を備えるとともに、請求項７又は８記載の干渉チェック装置を備えたことを特徴とする表面実装機。
請求項９記載の表面実装機において、
基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドが配設され、各実装用ヘッドに吸着された部品を基板上に順次搭載していくように予め実装データが作成されていることを特徴とする表面実装機。
基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機が基板搬送ラインに沿って複数設けられて、各表面実装機により基板に対する部品の実装が分担して行われるようにした実装システムであって、
上記各表面実装機を統括的に制御する統括制御部もしくは特定の表面実装機の制御部に、請求項６又は７記載の干渉チェック装置が設けられ、この干渉チェック装置における干渉判別手段は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうことを特徴とする実装システム。