JP2010073929A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数部品同時取出しの適用範囲を拡大して実装効率を向上させることが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。
【解決手段】複数のテープフィーダから複数部品同時取り出しを行うに際し、複数のテープフィーダのそれぞれについて位置ずれ量を個別に統計処理して複数の個別位置ずれ統計値を作成し、これらの個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した位置ずれ許容値と比較することにより位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲内となるように位置補正パラメータを算出して、複数部品同時取り出しを実行する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電子部品を基板に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。

実装基板を製造する部品実装ラインに用いられる電子部品実装装置においては、テープフィーダなどのパーツフィーダから搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する部品搭載動作が反復実行される。近年実装効率の向上の要請から、搭載ヘッドに電子部品を吸着保持する吸着ノズルを複数備え、搭載ヘッドが部品供給部と基板との間を１往復する１実装ターン動作において複数の電子部品を同時に移送搭載する方法が用いられるようになっている。この方法においては、部品供給部におけるパーツフィーダの配列ピッチと搭載ヘッドにおける吸着ノズルの装着ピッチを一致させることにより、搭載ヘッドをパーツフィーダに対して昇降させて電子部品を取り出す一回の部品取出し動作において、複数の吸着ノズルによって複数の電子部品を一括して吸着保持するようにしている（特許文献１参照）。
特開２００５−５２８８号公報

近年電子機器の小型化の進展に伴い基板に実装される電子部品のサイズも小型化して、電子部品実装装置において１ｍｍ以下のサイズの微小部品を対象とするようになっている。このような微小部品を取り出す際には吸着ノズルと電子部品の高度な位置合わせ精度が必要とされる。このため上述の複数部品の同時吸着を安定して行うためには、複数の吸着ノズルをそれぞれの吸着対象の電子部品に対して許容精度範囲内に正しく位置合わせする必要がある。

ところが、部品供給部におけるテープフィーダなどのパーツフィーダは品種切り替えなどによって配置換えが行われることから、部品供給部に設けられたフィーダベースへの着脱に伴って幾分かの配列ピッチの誤差が生じることは避けられない。またテープフィーダを用いる場合には、各テープフィーダには固有の部品送り位置の誤差が存在し、テープフィーダ自体が正しく装着されていても、部品送り動作によって送られた電子部品は常に正しい位置に停止するとは限らない。このため、複数部品の同時取出しを目的とする位置合わせを行う際には、部品供給部における部品位置のばらつき状態によっては、正常な吸着動作を行うための位置ずれの許容範囲内に吸着ノズルを位置させることができず、複数部品の同時取出しが実際に行えない事態がしばしば発生する。このように、従来の電子部品実装装置および電子部品実装方法においては、部品供給部における部品位置のばらつきによって、複数部品同時取出しの適用範囲が制約され、実装効率の低下を招く場合があった。

そこで本発明は、複数部品同時取出しの適用範囲を拡大して実装効率を向上させることが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。

本発明の電子部品実装装置は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に実装する電子部品実装装置であって、前記部品供給部に所定のフィーダ配列ピッチで並列に配置され前記搭載ヘッドによる取り出し位置に前記電子部品を供給する複数のパーツフィーダと、前記搭載ヘッドに前記フィーダ配列ピッチに
対応したノズル装着ピッチで装着され前記電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルと、前記搭載ヘッドを前記部品供給部と前記基板保持部との間で移動させる搭載ヘッド移動機構と、前記取り出し位置を撮像して認識することにより前記取り出し位置における実際の取り出し位置の正規位置に対する誤差を示す位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出手段の検出結果および前記電子部品の種類毎に予め設定された位置ずれ許容値に基づき算出された位置補正パラメータにしたがって前記搭載ヘッド移動機構を制御することにより、前記複数の吸着ノズルによって前記複数のパーツフィーダに保持された複数の電子部品を同時に取り出す複数部品同時取り出し動作を前記搭載ヘッドに実行させる取出し動作制御部とを備え、前記取り出し動作制御部は、前記複数のパーツフィーダのそれぞれについて位置ずれ検出を複数回実行することにより検出された複数の前記位置ずれ量を個別に統計処理した複数の個別位置ずれ統計値を算出し、前記複数の個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した前記位置ずれ許容値と比較することにより、前記位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲内となるように前記位置補正パラメータを算出する。

本発明の電子部品実装方法は、部品供給部に所定のフィーダ配列ピッチで並列に配置され搭載ヘッドによる取り出し位置に前記電子部品を供給する複数のパーツフィーダと、前記搭載ヘッドに前記フィーダ配列ピッチに対応したノズル装着ピッチで装着され前記電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルと、前記搭載ヘッドを前記部品供給部と前記基板を保持する基板保持部との間で移動させる搭載ヘッド移動機構と、前記取り出し位置を撮像して認識することにより前記取り出し位置における実際の取り出し位置の正規位置に対する誤差を示す位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段とを備えた電子部品実装装置によって、前記部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して前記基板保持部に保持された基板に実装する電子部品実装方法であって、前記位置ずれ検出手段の検出結果および前記電子部品の種類毎に予め設定された位置ずれ許容値に基づき算出された位置補正パラメータにしたがって前記搭載ヘッド移動機構を制御することにより、前記複数の吸着ノズルによって前記複数のパーツフィーダに保持された複数の電子部品を同時に取り出す複数部品同時取り出し動作を前記搭載ヘッドに実行させる取出し動作制御工程において、前記複数のパーツフィーダのそれぞれについて検出された前記位置ずれ量を個別に統計処理した複数の個別位置ずれ統計値を算出し、前記複数の個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該電子部品の種類に対応した前記位置ずれ許容値と比較することにより、前記位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲内となるように前記位置補正パラメータを算出する。

本発明によれば、複数のパーツフィーダのそれぞれについて位置ずれ検出を複数回実行することにより検出された複数の位置ずれ量を個別に統計処理して複数の個別位置ずれ統計値を作成し、これらの個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した位置ずれ許容値と比較することにより位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲内となるように位置補正パラメータを算出することにより、複数部品同時取出しの適用範囲を拡大して実装効率を向上させることができる。

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に装着される
テープフィーダの構成説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品供給部の部分平面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品供給部における取り出し位置の位置ずれ検出の説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における取り出し位置の位置ずれ量のばらつき分布状態の説明図、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部品取り出し動作の位置ずれ許容値の説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における取り出し動作時の位置補正の説明図、図９、図１０は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における複数部品同時取り出し動作時の位置補正の説明図、図１１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図１２は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における取り出し動作制御処理のフロー図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造について説明する。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、電子部品が実装される基板３を搬送し実装作業位置に位置決めして保持する。したがって搬送路２は基板３を保持する基板保持部となっている。搬送路２の両側には、複数種類の電子部品を供給する部品供給部４が配置されており、部品供給部４には、電子部品を供給するパーツフィーダであるテープフィーダ５が、所定のフィーダ配列ピッチで複数個並列に配置されている。

図２に示すように、テープフィーダ５には電子部品を保持したキャリアテープ１５（図５参照）を送るテープ送り機構を備えており、モータ１３によってスプロケット１４を間欠駆動することにより、キャリアテープ１５をピッチ送りして後述する搭載ヘッド８による取り出し位置に電子部品を供給する。モータ１３はフィーダ制御部１２に内蔵されたモータ駆動部１２ｂによって駆動され、フィーダ制御部１２を介して装置本体の制御機能によって制御される。これによりキャリアテープ１５をピッチ送りする際の送りピッチや、送り停止時の停止位置を任意に設定できる。またテープフィーダ５は、フィーダ制御部１２に内蔵されたフィーダ記憶部１２ａを備えており、キャリアテープに保持された部品種類や、電子部品の取り出し位置５ａにおける各テープフィーダ固有の位置ずれ量を統計的に示す個別位置ずれ統計量などのデータを、フィーダ制御部１２を介して書き込んで記憶させることが出来るようになっている。

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、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。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は、搭載ヘッド８を部品供給部４と基板保持部との間で移動させるヘッド移動機構を構成する。ヘッド移動機構を駆動することにより搭載ヘッド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３参照）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。

搭載ヘッド８とともに基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３に設けられた認識マークを撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、基板３の位置が認識される。さらに部品供給部４に移動した基板認識カメラ９は、各テープフィーダ５の取り出し位置５ａを撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、各テープフィーダ５の取り出し位置５ａにおける電子部品の位置ずれを検出することができる。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１が配設されている。部品認識カメラ１１は、それぞれの搭載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、電子部品の識別や位置ずれ状態を検出することができ
る。

次に図３を参照して搭載ヘッド８について説明する。図３に示すように、搭載ヘッドはマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを８個（４個×２列）備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド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、個別のＺ軸モータ（図示省略）によって昇降し、共通のθ軸モータ８ｂによってノズル軸廻りの回転が可能となっている。

ここで、搭載ヘッド８における単位搭載ヘッド８ａのフィーダ配列ピッチｐは、部品供給部４におけるテープフィーダ５のフィーダ配列ピッチｐに一致している。すなわちこの電子部品実装装置は、搭載ヘッド８にフィーダ配列ピッチｐに対応したノズル装着ピッチｐで装着され電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズル１０を備えた構成となっている。これにより、搭載ヘッド８を部品供給部４に対して昇降させる１回の部品取出し動作において、複数の単位搭載ヘッド８ａによって隣接する複数のテープフィーダ５から同時に複数の電子部品Ｐを吸着して取り出す複数部品同時取り出しが可能となっている。

次に図４，図５、図６を参照して、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の取り出し位置５ａにおける電子部品の位置ずれ検出について説明する。各テープフィーダ５によって取り出し位置５ａまで送られた電子部品Ｐの位置は、必ずしも設計図面上での正規位置にあるとは限らず、図４に示すように、正規位置（クロス十字で示す）から位置ずれした状態となる場合が多く、しかも位置ずれ量は各テープフィーダ５毎にばらついている。このような位置ずれは、部品供給部４においてテープフィーダ５を交換する際の装着誤差や、テープフィーダ５においてキャリアテープをピッチ送りする際の停止位置の誤差などの要因によって不可避的に生じるものである。

前述のように、本実施の形態においては複数の吸着ノズル１０を備えた搭載ヘッド８によって複数の電子部品Ｐを同時に一括して取り出す方法を採用していることから、このような位置ずれ状態を考慮した部品取り出し動作を搭載ヘッド８に行わせる必要がある。すなわち、搭載ヘッド８の複数の吸着ノズル１０を位置ずれ状態にある複数の取り出し対象の電子部品Ｐに位置合わせする際には、位置ずれ状態を考慮して各電子部品Ｐと吸着ノズル１０との位置ずれ量が予め部品種類毎に定められた許容範囲内となるように、搭載ヘッド８を位置決めする。

ここでは、各テープフィーダ５の取り出し位置５ａにおける電子部品Ｐの位置ずれ量を検出する方法として、基板認識カメラ９によって取り出し位置５ａを撮像した画像を認識処理することによる位置検出方法を用いている。図５は、取り出し位置５ａにおいて電子部品Ｐを保持したキャリアテープ１５を基板認識カメラ９によって撮像して得られる撮像視野Ｗを示している。すなわち、基板認識カメラ９の光学座標系の原点Ｏが、位置ずれ検出対象となる取り出し位置５ａにおける取り出しの正規位置に一致するように基板認識カメラ９を移動させ、この状態で基板認識カメラ９によって取り出し位置５ａを撮像する。

キャリアテープ１５には電子部品Ｐを収納する部品ポケット１５ａおよびキャリアテープ１５をスプロケット１４によってテープ送りするための送り孔１５ｂが設けられている。ここでは位置ずれ検出に際し、部品ポケット１５ａの重心位置Ｇを画像認識によって求め、求められた重心位置Ｇを便宜的に電子部品Ｐの位置と見なすようにしている。誤差要因がない場合には、撮像視野Ｗ内における重心位置Ｇは基板認識カメラ９の光学座標系の原点Ｏに一致するが、通常は部品供給部４におけるテープフィーダ５の装着誤差やテープフィーダ５によるキャリアテープ１５のテープ送りに起因する誤差など、種々の誤差要因によって、求める重心位置Ｇは原点Ｏから（δｘ、δｙ）で示される位置ずれ量だけ外れた位置にある。ここで、δｘ、δｙは、それぞれＸ方向（キャリアテープの幅方向）、Ｙ
方向（テープ送り方向）についての位置ずれ量である。

そしてこのような位置ずれ量δｘ、δｙは、同一のテープフィーダ５にあっても定常的に一様な値とはならず、ある範囲内でばらつきを示す場合が多い。すなわち図６に示すように、位置ずれ量δｘ（δｙ）は正規分布類似の度数分布でばらつく。そしてこのばらつき分布は、設計図面上での正規位置Ｎｐから平均位置ずれ量ΔＸ（ΔＹ）だけ偏った平均位置Ｍｐを中心として、正負両方向に正常ばらつき範囲ｄｘ（ｄｙ）を有する形態となる。このようなばらつき分布を部品実装動作の実行に先だって予め求めておくことにより、搭載ヘッド８による複数部品同時取り出し動作において、取り出し動作毎に基板認識カメラ９によって各取り出し位置５ａにおける電子部品Ｐの位置認識をその都度行うことなく、搭載ヘッド８を複数の電子部品Ｐに対して適切に位置合わせすることが可能となる。

ここで、平均位置Ｍｐはテープフィーダ５の装着誤差に起因した位置ずれに対応した位置ずれ量である。また正常ばらつき範囲ｄｘ（ｄｙ）は、当該テープフィーダ５におけるテープ送り誤差などの機構誤差（スプロケットの送りピンと送り穴との遊び、キャリアテープ１５の寸法誤差など）に起因して、通常状態において当然に生じる位置ずれ量である。これらの位置ずれ量は、通常１０μｍ〜１００μｍのオーダーとなり、対象とする電子部品のサイズが大きい場合には部品取り出し動作に大きな影響は与えないが、微小部品を対象とする場合には、安定した部品取り出しを行う上で無視できないものとなる。

なお、正負両側の正常ばらつき範囲ｄｘ（ｄｙ）は、取得された実測データから異常値と見なされる範囲を除くことにより決定されるものである。異常値としては、正規分布における２σに相当する値など、発生度数分布を勘案して適宜決定された値を用いる。そしてこのようにして決定された正側の正常ばらつき範囲ｄｘ（ｄｙ）の上限値Ｌｕおよび負側の正常ばらつき範囲の下限値Ｌｌを、当該テープフィーダ５の取り出し位置５ａにおける取り出し位置の位置ずれ範囲を統計値として示す指標値、すなわち個別位置ずれ統計値として用いる。

なおこのような個別位置ずれ統計値を取得するためには、各テープフィーダ５を対象として基板認識カメラ９による位置ずれ検出を複数回実行することが必要となる。この統計データ取得のための位置ずれ検出を行うタイミングとしては、複数のバリエーションが想定可能であり、生産実態に合わせて適宜決定すればよい。例えば、実生産作業の開始に先立って、ダミーのキャリアテープを各テープフィーダ５に装着し、所定のＮ数について、図５に示す位置ずれ検出を反復実行する方法を用いてもよく、また、実生産作業開始時の所定のＮ回の部品取り出し動作時のみに、基板認識カメラ９による取り出し位置５ａの位置認識を行わせ、実生産を行いながらデータを取得するようにしてもよい。この場合には、データ取得時には各部品取り出し動作毎に取得された電子部品Ｐの実際の位置ずれ量が個別位置ずれ統計値の代わりとして用いられる。すなわち、上述の上限値Ｌｕおよび下限値Ｌｌは、複数のテープフィーダ５について位置ずれ検出を複数回実行することにより検出された複数の位置ずれ量を、個別に統計処理した個別位置ずれ統計値となっている。

次に図７を参照して、吸着ノズル１０によって電子部品Ｐを取り出す際に許容される位置ずれ許容値について説明する。吸着ノズル１０による電子部品Ｐの取り出しは、吸着ノズル１０の下端部に電子部品Ｐを真空吸着によって保持することにより行われる。このとき、電子部品Ｐが安定した姿勢で吸着保持される限りにおいては、吸着ノズル１０は必ずしも電子部品Ｐの中心位置に正確に当接する必要はなく、図７に示すように、電子部品Ｐの中心を挟んで設定される所定の範囲に当接すればよい。

位置ずれ許容値はこの所定の範囲の大きさを規定する寸法であり、中心から両方向に振り分けた幅寸法ＴＸ（ＴＹ）の形で、各部品種についてサイズ、形状に基づいて個別に設
定される。ＴＸ，ＴＹはそれぞれＸ方向、Ｙ方向についての位置ずれ許容値を示している。通常電子部品の平面形状は幅、長さ方向でサイズが異なったものが多いことから、位置ずれ許容値も方向に応じて個別に設定される。なお電子部品Ｐを収容する部品ポケット１５ａの重心位置Ｇ（図５参照）を電子部品Ｐの中心と見なしていることから、位置ずれ許容値ＴＸ（ＴＹ）に対応した実際の範囲は、部品ポケット１５ａの重心位置Ｇを中心として幅寸法ＴＸ（ＴＹ）だけ両方向に振り分けた範囲となる。このように、電子部品の位置ずれを考える場合には、Ｘ方向、Ｙ方向の両方について考慮する必要があるが、以下の説明では、Ｘ方向、すなわちキャリアテープ１５の幅方向の位置ずれについてのみ記述する。

図６に示す位置ずれ分布を有するテープフィーダ５から、図７に示す位置ずれ許容値ＴＸを特性値として有する電子部品Ｐを吸着ノズル１０によって吸着して取り出すに際しては、位置補正の要否が判断される。すなわち、通常状態において搭載ヘッド８に部品取り出し動作を行わせるに際し、吸着ノズル１０を正規位置Ｎｐに位置合わせするように、搭載ヘッド８の位置制御が行われる。このとき、上限値Ｌｕ、下限値Ｌｌのうち正規位置Ｎｐからより離隔した方の値（ここでは上限値Ｌｕ）が位置ずれ許容値ＴＸよりも小さい（ＴＸ＞Ｌｕ）場合には、図８（ａ）に示すように重心位置Ｇが上限値Ｌｕに位置させた場合にあっても、正規位置Ｎｐが位置ずれ許容値ＴＸの範囲内に包含される（換言すれば吸着ノズル１０が位置ずれ許容値ＴＸの範囲内に当接する場合）こととなり、位置補正を要することなく電子部品Ｐを吸着ノズル１０によって吸着保持することができる。

これに対し、図８（ｂ）に示すように、上限値Ｌｕ、下限値Ｌｌのうち正規位置Ｎｐからより離隔した方の値（ここでは上限値Ｌｕ）が位置ずれ許容値ＴＸよりも大きい場合（ＴＸ＜Ｌｕ）には、重心位置Ｇを上限値Ｌｕに位置させると、正規位置Ｎｐが位置ずれ許容値ＴＸの範囲から外れる（換言すれば吸着ノズル１０が位置ずれ許容値ＴＸの範囲内に当接しない。）こととなる。このため電子部品Ｐを吸着ノズル１０によって安定して吸着保持することができず、位置補正を要することとなる。すなわち、個別位置ずれ統計値としての上限値Ｌｕ、下限値Ｌｌを位置ずれ許容値ＴＸと比較することにより、位置補正の要否を判定することができる。そして位置補正が必要と判断された場合には、図８（ｃ）に示すように、取り出し動作時における搭載ヘッド８の位置を適正な補正量だけ横方向に移動させることにより、吸着ノズル１０の位置が位置ずれ許容値ＴＸの範囲内に含まれるようにする。

この位置補正においては、以下に示す範囲内で補正量を設定する。（イ）は、吸着ノズル１０の位置が位置ずれ許容値ＴＸの範囲の下限端に位置するような補正値α１（正規位置Ｎｐからの移動量）を定めた例を示している。また（ロ）は、吸着ノズル１０の位置が位置ずれ許容値ＴＸの範囲の上限端に位置するような補正値α２を定めた例を示している。個々の吸着ノズル１０についてみれば、補正値がα１からα２の範囲内であれば、吸着ノズル１０が位置ずれ許容値ＴＸで規定される範囲内に位置することとなり、電子部品Ｐを吸着ノズル１０によって適正に保持して取り出すことができる。なお、図８に示す例では、上限値Ｌｕが下限値Ｌｌよりも正規位置Ｎｐからより離隔している例を示したが、下限値Ｌｌが上限値Ｌｕよりも正規位置Ｎｐからより離隔している場合には、重心位置Ｇが下限値Ｌｌに位置した状態を想定すればよい。

上記説明は、個々のノズル１０についての位置補正に関するものであるが、実際の部品取り出し動作においては、複数の吸着ノズル１０を搭載ヘッド８によって一括して移動して、複数の電子部品Ｐを同時に取り出す。このため、搭載ヘッド８による複数部品同時取り出し動作においては、図８に示す個々の吸着ノズル１０についての位置補正が、複数の吸着ノズル１０について実行される。すなわち図９に示すように、隣接して配置されたテープフィーダ５（１）、５（２）、５（３）、５（４）から、搭載ヘッド８に装着された
４本の吸着ノズル１０（１）、１０（２）、１０（３）、１０（４）によって、電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を一括して同時に取り出す動作が行われる。電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４には、それぞれ位置ずれ許容値ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４が対応している。なお電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が同一種類である場合には、位置ずれ許容値ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４も同一の値となる。

電子部品Ｐ１を供給するテープフィーダ５（１）における位置ずれ量のばらつき分布は、正規位置Ｎｐ１から平均位置ずれ量ΔＸ１だけ偏った平均位置Ｍｐ１を中心として、正負両方向に正常ばらつき範囲ｄｘ１を有する形態となっている。同様に、電子部品Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を供給するテープフィーダ５（２）、５（３）、５（４）のばらつき分布は、正規位置Ｎｐ２、Ｎｐ３、Ｎｐ４から平均位置ずれ量ΔＸ２、ΔＸ３、ΔＸ４だけ偏った平均位置Ｍｐ２、Ｍｐ３、Ｍｐ４を中心として、正負両方向に正常ばらつき範囲ｄｘ２、ｄｘ３、ｄｘ４を有する形態となっている。そしてこれらの平均位置ずれ量ΔＸ１，ΔＸ２、ΔＸ３、ΔＸ４、正常ばらつき範囲ｄｘ１、ｄｘ２、ｄｘ３、ｄｘ４から、上限値Ｌｕ１，Ｌｕ２、Ｌｕ３，Ｌｕ４および下限値Ｌｌ１、Ｌｌ２、Ｌｌ３、Ｌｌ４が算出される。

そしてこれらの位置ずれ許容値ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４および上限値Ｌｕ１，Ｌｕ２、Ｌｕ３，Ｌｕ４および下限値Ｌｌ１、Ｌｌ２、Ｌｌ３、Ｌｌ４に基づいて、図８にて説明した位置補正の要否の判定および位置補正演算が実行される。すなわち個別の吸着ノズル１０と電子部品Ｐとのそれぞれの組み合わせについて位置補正の要否の判定および補正値α１〜α２を求める演算がまず行われる。この個別位置補正演算は、吸着ノズル１０（１）、１０（２）、１０（３）、１０（４）を個別に移動させる際の移動量である。実際の位置補正動作では、搭載ヘッド８の中心線ＣＲ（Ｈ）を移動させることにより、複数の吸着ノズル１０（１）、１０（２）、１０（３）、１０（４）を一括して移動させる形態であることから、複数のテープフィーダ５（１）、５（２）、５（３）、５（４）について求められた複数の補正値α１ｉ〜α２ｉ（ｉ＝１〜４）を重ね合わせて、全ての吸着ノズル１０について共通する範囲を抽出する。

ここで、図１０（ａ）に示すように、全てのテープフィーダ５（１）、５（２）、５（３）、５（４）について、共通する補正値の範囲αｃ１〜αｃ２が抽出可能な場合には、搭載ヘッド８の下降動作位置を補正する単一の補正動作によって全てのテープフィーダ５について吸着ノズル１０の適正な位置補正を行うことが可能であることを示している。そしてこのような補正値の範囲αｃ１〜αｃ２から適宜選択された補正値（例えば中間値（αｃ１＋αｃ２）／２）が、位置補正パラメータとして出力される。この位置補正により、複数の吸着ノズル１０（１）、１０（２）、１０（３）、１０（４）によって、テープフィーダ５（１）、５（２）、５（３）、５（４）から電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を一括して取り出すことができる。

これに対し、図１０（ｂ）に示すように、１つのテープフィーダ５（ここではテープフィーダ５（４））の位置ずれ範囲が他のテープフィーダ５の位置ずれ範囲から離散しており、共通する補正値の範囲が抽出できない場合には、単一の補正動作では全ての電子部品Ｐについて適正な吸着ノズル１０の位置補正を行うことが不可能であることを示している。このような場合には、他のテープフィーダ５と比較して最も離散度合いが高いテープフィーダ５（４）を同時取り出し対象から棄却し、残余のテープフィーダ５（１）、５（２）、５（３）を対象として、複数部品同時取り出しのための位置補正演算を再度実行する。

なお図９に示す位置補正動作は、Ｘ方向（キャリアテープの幅方向）の位置ずれ量δｘを補正することを目的としている。Ｙ方向（テープ送り方向）の位置ずれについては、図
９、図１０に示す位置補正と同様に、搭載ヘッド８のＹ方向の位置を補正することによる補正方法を採用してもよく、またはテープフィーダ５によるテープ送り動作を制御することにより（キャリアテープのピッチ送りにおける停止位置を補正することにより）、テープフィーダ５毎に個別に補正するようにしてもよい。

次に図１１を参照して制御系の構成について説明する。演算部２０はＣＰＵであり、プログラム記憶部２１に記憶されたプログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御して電子部品の搭載動作や認識動作、その他各種処理を実行する。これらのプログラムには、実装動作プログラム２１ａ、取り出し動作制御プログラム２１ｂが含まれ、これらのプログラムの実行に際しては、データ記憶部２２に記憶されたデータが参照される。

実装動作プログラム２１ａは、ヘッド移動機構によって搭載ヘッド８を移動させて電子部品を基板３に搭載する部品実装動作を行うための動作プログラムである。取り出し動作制御プログラム２１ｂは、搭載ヘッド８が部品供給部４から電子部品を取り出す際の取り出し動作を制御するためのプログラムである。本実施の形態においては、前述のように搭載ヘッド８による１回の部品取出し動作において、複数の単位搭載ヘッド８ａによって同時に複数の電子部品Ｐを吸着して取り出すようにしている。このため取り出し動作制御プログラム２１ｂは、複数部品同時取り出しのための演算処理や動作制御処理のプログラムを含むものとなっている。

データ記憶部２２は、実装データ２２ａ、位置ずれ許容値２２ｂ、個別位置ずれ統計値２２ｃなどの各種データを記憶する。実装データ２２ａは、生産対象の基板にどのような種類の電子部品がどの位置に搭載されるかを示すデータであり、これらの電子部品の種類やサイズを示す部品データと、基板３における部品実装位置、実装順序を示す実装シーケンスデータなどよりなる。位置ずれ許容値データ２２ｂは、前述の位置ずれ許容値ＴＸ，ＴＹに関するデータであり、実装対象となる電子部品の種類毎に記憶される。位置ずれ統計値データ２２ｃは、各テープフィーダ５における位置ずれ量の平均位置ずれ量ΔＸ、ΔＹ、上限値Ｌｕ、下限値Ｌｌなどの個別位置ずれ統計値についてのデータであり、各テープフィーダ５毎に記憶される。

画像認識部２３は、基板認識カメラ９および部品認識カメラ１１による撮像結果を認識処理することにより、以下に説明する検出処理を行う。基板認識カメラ９を基板３上に移動させて基板３を撮像した画像データを認識処理することにより、基板３の位置が検出される。基板認識カメラ９を部品供給部４に移動させてテープフィーダ５の取り出し位置５ａを撮像した画像データを認識処理することにより、図５に示すように、テープフィーダ５の取り出し位置５ａにおける電子部品Ｐの位置を認識し、正規位置に対する位置ずれ量を検出することができる。電子部品をピックアップした搭載ヘッド８を部品認識カメラ１１上に移動させた状態で、電子部品を下方から撮像した画像データを認識処理することにより、搭載ヘッド８の各吸着ノズル１０に吸着保持された状態の電子部品の位置を検出することができる。

機構駆動部２４は、搬送路２に沿って基板３を移動させる基板搬送機構２５や、搭載ヘッド８、搭載ヘッド８を移動させるヘッド移動機構２６を駆動する。操作・入力部２７は、タッチパネルやキーボードなどの入力手段であり、操作コマンドやデータ入力を行う。表示部２８は、操作入力時の案内画面や警告時の報知画面などを表示する。また各テープフィーダ５のフィーダ制御部１２は装置本体の制御系に接続されており、フィーダ制御部１２には各テープフィーダ５において部品供給動作を実行するために必要な制御指令が送られる。

上記構成において、基板認識カメラ９および画像認識部２３は、テープフィーダ５における取り出し位置５ａを撮像して認識することにより、取り出し位置５ａにおける実際の取り出し位置の正規位置に対する誤差を示す位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段となっている。また演算部２０が取り出し動作制御プログラム２１ｂを実行することにより実現される機能は、上述の位置ずれ検出手段の検出結果および電子部品の種類毎に予め設定された位置ずれ許容値に基づき算出された位置補正パラメータにしたがってヘッド移動機構２６を制御することにより、複数の吸着ノズル１０によって複数のテープフィーダ５に保持された複数の電子部品を同時に取り出す複数部品同時取り出し動作を搭載ヘッド８に実行させる取り出し動作制御手段となっている。

そして取り出し動作制御部２１ｂは、具体的には以下の処理を実行する。まず複数のテープフィーダ５のそれぞれについて位置ずれ検出を複数回実行することにより検出された複数の位置ずれ量を個別に統計処理した複数の個別位置ずれ統計値２２ｃを算出する。そして算出された複数の個別位置ずれ統計値を、それぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した位置ずれ許容値ＴＸと比較することにより、位置ずれ許容値ＴＸの範囲外にある個別位置ずれ統計値２２ｃの有無を判断する。そして少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値２２ｂの範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値２２ｃが位置ずれ許容値ＴＸの範囲内となるように、位置補正パラメータを算出する。

この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に電子部品実装方法について説明する。この電子部品実装方法は、部品供給部４から搭載ヘッド８によって電子部品を取り出して、基板保持部である搬送路２に保持された基板３に実装するものである。ここでは、部品供給部４に配置された複数のテープフィーダ５から、搭載ヘッドに装着された複数の吸着ノズル１０によって複数の電子部品を一括して同時に取り出す形態となっており、この複数部品同時取り出し動作を搭載ヘッド８に実行させる取出し動作制御工程には、以下の処理が行われる。これらの処理は、前述の取り出し制御手段、すなわち演算部２０が取り出し動作制御プログラム２１ｂを実行することにより行われる。

まず、複数のテープフィーダ５のそれぞれについて、個別位置ずれ統計値２２ｃを算出する（ＳＴ１）。この演算処理においては図６に示す平均位置ずれ量ΔＸ（ΔＹ）、上限値Ｌｕおよび下限値Ｌｌが、各テープフィーダ５毎に算出される。また実行のタイミングとしては、実生産作業の開始に先立って、ダミーのキャリアテープを各テープフィーダ５に装着して行って予め算出しておいてももよく、実生産作業開始時の部品取り出し動作時に実生産を行いながらデータを取得して算出するようにしてもよい。

次いで、取り出し対象となる電子部品の位置ずれ許容値ＴＸをデータ記憶部２２から読み出す（ＳＴ２）。次に、搭載ヘッド８による取り出し動作において位置補正が必要か否かを判定するため、算出された各テープフィーダ５毎の個別位置ずれ統計値２２ｃ、すなわち上限値Ｌｕおよび下限値Ｌｌを、当該テープフィーダ５によって供給される電子部品Ｐの位置ずれ許容値ＴＸと比較する（ＳＴ３）。そして位置ずれ許容値ＴＸの範囲外の個別位置ずれ統計値２２ｃがあるか否かを判断する（ＳＴ４）。すなわち、全てのテープフィーダ５および吸着ノズル１０の組み合わせにおいて、図８（ａ）にて説明したように、上限値Ｌｕおよび下限値Ｌｌのいずれもが位置ずれ許容値ＴＸの範囲内に含まれる（ＴＸ＞Ｌｕ）場合には、（ＳＴ４）にてＮＯと判定される。そしてこの場合には位置補正を行うことなく、搭載ヘッド８によって複数部品同時取り出し動作を実行する（ＳＴ９）。

これに対し、（ＳＴ４）にて位置ずれ許容値ＴＸの範囲外の個別位置ずれ統計値２２ｃがある場合、すなわち図８（ｂ）にて説明したように、上限値Ｌｕおよび下限値Ｌｌのいずれかが位置ずれ許容値ＴＸの範囲から外れる（ＴＸ＜Ｌｕ）場合には、位置補正が必要
と判定して、位置補正演算を実行する（ＳＴ５）。この位置補正演算に際しては、まず位置補正により全ての個別位置ずれ統計値２２ｃを位置ずれ許容値ＴＸの範囲内とすることが可能であるか否かを判定する（ＳＴ６）。

この判定は、図１０（ａ）に示す共通となる補正値の範囲αｃ１〜αｃ２が抽出できるか否かで判断される。ここで、共通となる補正値の範囲αｃ１〜αｃ２が抽出できる場合には、（ＳＴ６）にてＹＥＳと判定される。そしてこの場合には、全ての個別位置ずれ統計値を対象として位置補正パラメータを算出する（ＳＴ７）。すなわち共通となる補正値の範囲αｃ１〜αｃ２の中間値（αｃ１＋αｃ２）／２など、実際の位置補正に用いられる位置補正パラメータを算出し、この位置補正パラメータを機構駆動部２４に対して出力する。これにより、搭載ヘッド８はこの位置補正パラメータを用いて位置補正を行った上で、複数部品同時取り出し動作を実行する（ＳＴ９）。

また（ＳＴ６）にてＮＯと判定された場合、すなわち共通となる補正値の範囲αｃ１〜αｃ２が抽出できなかった場合には、最も離散した個別位置ずれ統計値を棄却して位置補正パラメータを算出する（ＳＴ８）。すなわち位置ずれ量が最も多いテープフィーダ５を同時取り出し対象から除外し、残余の複数のテープフィーダ５のみを対象として複数部品同時取り出しのための位置補正パラメータを算出する。そしてこの位置補正パラメータを用いて位置補正を行った上で、残余の複数のテープフィーダ５を対象として複数部品取り出し動作を実行する（ＳＴ９）。次いで、同時取り出しから除外されたテープフィーダ５を対象として、部品取り出し動作を実行する。これにより、搭載ヘッド８に装着された全ての吸着ノズル１０に電子部品が保持された状態となる。

すなわち上記電子部品実装方法の取り出し動作制御工程においては、位置ずれ許容値の範囲内とすることができない個別位置ずれ統計値が存在する場合には、当該個別位置ずれ統計値を棄却して位置補正パラメータを算出し、残余の個別位置ずれ統計値に対応する電子部品を対象として複数部品同時取り出し動作を実行させるようにしている。

上記説明したように、本発明の電子部品実装装置においては、まず複数部品同時取り出しの対象となる複数のパーツフィーダのそれぞれについて位置ずれ検出を複数回実行することにより、検出された複数の位置ずれ量を個別に統計処理して複数の個別位置ずれ統計値を作成する。次いでこれらの個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した位置ずれ許容値と比較することにより、位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断する。そして少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が位置ずれ許容値の範囲内となるように位置補正パラメータを算出するようにしている。

このような方法を採用することにより、以下のような優れた効果を得ることができる。すなわち微小部品を対象として複数部品同時取り出しを適用する場合には、部品取り出しに際して吸着ノズルと電子部品の高度な位置合わせ精度が必要とされることから、複数の吸着ノズルをそれぞれの吸着対象の電子部品に対して許容精度範囲内に正しく位置合わせすることが困難な場合が多い。このような場合にあっても、複数のパーツフィーダのそれぞれについて個別位置ずれ統計値を予め作成しておくことにより、個々のパーツフィーダの位置ずれ傾向を適正に把握することができる。したがって微小部品を対象とする場合においても位置合わせ精度を確保することができ、複数部品同時取出しの適用範囲を拡大することが可能となる。またこの方法によれば、搭載ヘッドによる取り出し動作の度に電子部品の位置を画像認識などにより検出する必要がない。したがって取り出し動作の都度位置ずれの検出を行う方法と比較して、画像認識に要する時間分だけ動作タクトタイムを短縮することができ、実装効率を向上させることが可能となる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、複数部品同時取出しの適用範囲を拡大して実装効率を向上させることができるという効果を有し、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する分野において有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に装着されるテープフィーダの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品供給部の部分平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部品供給部における取り出し位置の位置ずれ検出の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における取り出し位置の位置ずれ量のばらつき分布状態の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品取り出し動作の位置ずれ許容値の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における取り出し動作時の位置補正の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における複数部品同時取り出し動作時の位置補正の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における複数部品同時取り出し動作時の位置補正の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における取り出し動作制御処理のフロー図

符号の説明

２ 搬送路
３ 基板
４ 部品供給部
５ テープフィーダ
５ａ 取り出し位置
８ 搭載ヘッド
９ 基板認識カメラ
１０ 吸着ノズル
Ｐ 電子部品
δｘ、δｙ 位置ずれ量
Ｎｐ 正規位置
Ｍｐ 平均位置
ΔＸ、ΔＹ 平均位置ずれ量
Ｌｕ 上限値
Ｌｌ 下限値
ＴＸ，ＴＹ 位置ずれ許容値

Claims (4)

1. 部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に実装する電子部品実装装置であって、
   前記部品供給部に所定のフィーダ配列ピッチで並列に配置され前記搭載ヘッドによる取り出し位置に前記電子部品を供給する複数のパーツフィーダと、
   前記搭載ヘッドに前記フィーダ配列ピッチに対応したノズル装着ピッチで装着され前記電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルと、
   前記搭載ヘッドを前記部品供給部と前記基板保持部との間で移動させる搭載ヘッド移動機構と、
   前記取り出し位置を撮像して認識することにより前記取り出し位置における実際の取り出し位置の正規位置に対する誤差を示す位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、
   前記位置ずれ検出手段の検出結果および前記電子部品の種類毎に予め設定された位置ずれ許容値に基づき算出された位置補正パラメータにしたがって前記搭載ヘッド移動機構を制御することにより、前記複数の吸着ノズルによって前記複数のパーツフィーダに保持された複数の電子部品を同時に取り出す複数部品同時取り出し動作を前記搭載ヘッドに実行させる取出し動作制御部とを備え、
   前記取り出し動作制御部は、前記複数のパーツフィーダのそれぞれについて位置ずれ検出を複数回実行することにより検出された複数の前記位置ずれ量を個別に統計処理した複数の個別位置ずれ統計値を算出し、
   前記複数の個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該取り出し動作において対象となる電子部品の種類に対応した前記位置ずれ許容値と比較することにより、前記位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、
   少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲内となるように前記位置補正パラメータを算出することを特徴とする電子部品実装装置。
2. 部品供給部に所定のフィーダ配列ピッチで並列に配置され搭載ヘッドによる取り出し位置に前記電子部品を供給する複数のパーツフィーダと、前記搭載ヘッドに前記フィーダ配列ピッチに対応したノズル装着ピッチで装着され前記電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルと、前記搭載ヘッドを前記部品供給部と前記基板を保持する基板保持部との間で移動させる搭載ヘッド移動機構と、前記取り出し位置を撮像して認識することにより前記取り出し位置における実際の取り出し位置の正規位置に対する誤差を示す位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段とを備えた電子部品実装装置によって、前記部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して前記基板保持部に保持された基板に実装する電子部品実装方法であって、
   前記位置ずれ検出手段の検出結果および前記電子部品の種類毎に予め設定された位置ずれ許容値に基づき算出された位置補正パラメータにしたがって前記搭載ヘッド移動機構を制御することにより、前記複数の吸着ノズルによって前記複数のパーツフィーダに保持された複数の電子部品を同時に取り出す複数部品同時取り出し動作を前記搭載ヘッドに実行させる取出し動作制御工程において、
   前記複数のパーツフィーダのそれぞれについて検出された前記位置ずれ量を個別に統計処理した複数の個別位置ずれ統計値を算出し、
   前記複数の個別位置ずれ統計値をそれぞれ当該電子部品の種類に対応した前記位置ずれ許容値と比較することにより、前記位置ずれ許容値の範囲外にある個別位置ずれ統計値の有無を判断し、
   少なくとも１つの個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲外にある場合には、当該個別位置ずれ統計値が前記位置ずれ許容値の範囲内となるように前記位置補正パラメータを算出することを特徴とする電子部品実装方法。
3. 前記取り出し動作制御工程において、前記位置ずれ許容値の範囲内とすることができない個別位置ずれ統計値が存在する場合には、当該個別位置ずれ統計値を棄却して前記位置補正パラメータを算出し、残余の個別位置ずれ統計値に対応する電子部品を対象として複数部品同時取り出し動作を実行させることを特徴とする請求項２記載の電子部品実装方法。
4. 前記個別位置ずれ統計値は、当該パーツフィーダでの位置ずれ量の分布における正常ばらつき範囲の上限値または下限値であることを特徴とする請求項２または３に記載の電子部品実装方法。

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