JP2013254887A

JP2013254887A - 部品実装装置および部品実装方法

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Publication number: JP2013254887A
Application number: JP2012130576A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tanaka; 富雄田中; Ryo Notomi; 亮納富; Keisuke Tanaka; 圭介田中; Yoshiyuki Hattori; 芳幸服部
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: CN103491762A; CN103491762B; JP5927497B2

Abstract

【課題】微細部品を対象として動作速度が高速化した場合にあっても吸着位置学習機能を正しく機能させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】吸着ノズルの昇降駆動軸およびを実装ヘッドの水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、動作速度が通常動作パターンよりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替え可能とし、部品取出動作において装置状態の変更を示すステータス変更が検出された場合には、動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに部品吸着位置を補正し、低速動作モードに切り替えた後に位置ずれ許容範囲内であれば動作モードを通常動作モードに切り替える。
【選択図】図９

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

部品実装装置においては、テープフィーダなどの部品供給装置が多数並設された部品供給部から実装ヘッドに備えられた吸着ノズルによって電子部品を吸着保持して取り出して、基板に移送搭載する部品実装動作が反復実行される。近年電子機器の小型化、電子部品の微細化に伴って部品実装装置に求められ実装動作精度が高度化した結果、吸着ノズルによって部品を高い位置精度で吸着保持することが求められるようになっている。このため部品を吸着保持する際の吸着ノズルの適正位置を、実際に部品を吸着保持した後の位置ずれ状態を検出した結果に基づいて補正するいわゆる吸着位置学習機能を備えた部品供給装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、吸着ノズルによって吸着された部品の中心位置と吸着ノズルの中心位置とのずれ量を検出し、このずれ量に感度係数を乗じた値を次回吸着時の吸着ノズルを位置決めする際の補正値として用いるようにしている。

特開２００２−５０８９６号公報

しかしながら上述の特許文献例を含め従来技術においては、作業対象とする部品の微細化や生産性向上の要請による動作速度の高速化に起因して、吸着位置学習が正常に機能しないという課題が生じてきている。すなわち、微細部品の場合には、吸着動作において部品と吸着ノズルの間で許容される相対的な位置ずれ量は通常部品と比較して小さく、より高度な位置合わせ精度が求められる。このため従来よりも精細な吸着位置学習機能が必要とされるが、吸着ノズルを部品に接近させる際の動作速度が高速になるにしたがって、吸着ノズルがサーボ制御によって位置決めされて停止する際の位置誤差が大きくなるという不都合な現象が生じる。

すなわち動作速度が高速になると、位置決め動作過程で実装ヘッドなどの機構部分に発生する微振動などの影響が大きくなり、このような微振動が完全に整定して正しい位置決め状態になる前に吸着ノズルが部品に当接して部品吸着が行われる。そしてこのような微振動が未整定状態のまま位置決めが完了することによる整定位置誤差は、吸着動作の都度異なる位置ずれ量で発生するため、吸着位置学習が正しく機能せず、学習回数を重ねても正しい吸着位置に収束させることが難しい。このように、従来の部品実装装置には作業対象とする部品の微細化や動作速度の高速化に伴い吸着位置学習機能による正しい吸着位置への収束が実現され難いという課題があった。

そこで本発明は、微細部品を対象として動作速度が高速化した場合にあっても吸着位置学習機能を正しく機能させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品供給手段によって部品を所定の供給位置に供給し、実装ヘッドに備えられた吸着ノズルを部品吸着位置に移動させて前記供給された部品を吸着保持して取り出し、取り出された前記部品の吸着保持状態を部品認識手段によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該部品を基板上の実装位置に移送搭載する部品実装装置であって、前記吸着ノズルを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズルを実装ヘッドとともに水平移動させる水平駆動軸を少なくとも備えた実装駆動機構と、前記昇降駆動軸および水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、通常動作時の実装ヘッドの動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、一連の動作のうち少なくとも吸着ノズルを前記部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が前記通常動作モードにおける動作速度よりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替える動作モード切替部と、当該部品実装装置の状態が予め定義されたステータス変更状態に該当するか否かを検出するステータス検出部と、前記部品認識手段による認識結果に基づいて前記部品の位置ずれの状態を判断するとともに、前記ステータス検出部による検出結果に基づいて前記実装駆動機構および動作モード切替部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記通常動作モードによって実行される前記一連の部品取出動作において前記ステータス変更状態が検出された場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに、前記位置ずれの状態に基づいて前記部品吸着位置を補正し、前記低速動作モードに切り替えた後に実行される前記一連の部品取出動作における前記部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを通常動作モードに切り替える。

本発明の部品実装方法は、部品供給手段によって部品を所定の供給位置に供給し、実装ヘッドに備えられた吸着ノズルを部品吸着位置に移動させて前記供給された部品を吸着保持して取り出し、取り出された前記部品の吸着保持状態を部品認識手段によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該部品を基板上の実装点に移送搭載し、前記吸着ノズルを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズルを実装ヘッドとともに水平移動させる水平駆動軸を少なくとも備えた実装駆動機構と、前記昇降駆動軸および水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、通常動作時の実装ヘッドの動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、一連の動作のうち少なくとも吸着ノズルを前記部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が前記通常動作モードにおける動作速度よりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替える動作モード切替部と、当該部品実装装置の状態が予め定義されたステータス変更状態に該当するか否かを検出するステータス検出部と、前記部品認識手段による認識結果に基づいて前記部品の位置ずれの状態を判断し、前記ステータス検出部による検出結果に基づいて前記実装駆動機構および動作モード切替部を制御する制御部とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、前記通常動作モードによって実行される前記一連の部品取出動作において前記ステータス変更状態が検出された場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに、前記位置ずれの状態に基づいて前記部品吸着位置を補正し、前記低速動作モードに切り替えた後に実行される前記一連の部品取出動作における部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを通常動作モードに切り替える。

本発明によれば、吸着ノズルを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズルを実装ヘッドとともに水平移動させる水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、動作速度が通常動作パターンよりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替え可能とし、通常動作モードによって実行される一連の部品取出動作において、ステータス変更状態が検出された場合には、動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに、位置ずれの状態に基づいて部品吸着位置を補正し、低速動作モードに切り替えた後に実行される一連の部品取出動作における部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、動作モード切替部によって動作モードを通常動作モードに切り替えることにより、微細部品を対象として動作速度が高速化した場合にあっても吸着位置学習機能を正しく機能させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分断面図本発明の一実施の形態のテープフィーダの構成説明図本発明の一実施の形態の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部品実装装置における電子部品の吸着位置ずれ検出の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドの動作モード（通常動作モード）の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドの動作モード（第１の低速動作モード）の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドの動作モード（第２の低速動作モード）の説明図本発明の一実施の形態の部品実装方法における吸着ノズルによる吸着位置ずれ補正処理を示すフロー図本発明の一実施の形態の部品実装方法における吸着ノズルによる吸着位置ずれ補正処理を示すフロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して部品実装装置１の構造を説明する。なお図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。図１において基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向（基板搬送方向）に配設されている。基板搬送機構２は、上流側装置から供給され当該装置による部品実装作業の対象となる基板３をＸ方向に搬送して、部品実装作業位置に位置決めする。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には部品供給手段である複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、実装対象の電子部品（部品）を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッド９の吸着ノズル９ａによる部品吸着位置に電子部品を供給する機能を有している。

基台１ａ上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル７が配設されており、Ｙ軸移動テーブル７には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸移動テーブル８が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。２基のＸ軸移動テーブル８には、それぞれ実装ヘッド９がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド９は複数の保持ヘッドを備えた多連型ヘッドであり、それぞれの保持ヘッドの下端部には、図２に示すように、電子部品を吸着して保持し個別に昇降可能な吸着ノズル９ａが装着されている。

Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル８を駆動することにより、実装ヘッド９はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの実装ヘッド９は、それぞれ対応した部品供給部４のテープフィーダ５の部品吸着位置から電子部品１６（図３参照）を吸着ノズル９ａによって取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装点に移送搭載する。Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル８および実装ヘッド９は、電子部品１６を保持した実装ヘッド９を移動させることにより、電子部品１６を基板３に移送搭載する実装駆動機構１２を構成する。すなわち、実装駆動機構１２は吸着ノズル９ａを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズル９ａを実装ヘッド９とともに水平移動させる水平駆動軸を少なくとも備えた構成となっている。

部品供給部４と対応する基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ６が配設されている。部品供給部４から電子部品１６を取り出した実装ヘッド９が部品認識カメラ６の上方を移動する際に、部品認識カメラ６は実装ヘッド９に保持された状態の電子部品１６を撮像して認識する。実装ヘッド９にはＸ軸移動テーブル８の下面側に位置して、それぞれ実装ヘッド９と一体的に移動する基板認識カメラ１０が装着されている。実装ヘッド９が移動することにより、基板認識カメラ１０は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３を撮像して認識する。実装ヘッド９による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ６による電子部品１６の認識結果と、基板認識カメラ１０による基板認識結果とを加味して搭載位置補正が行われる。

すなわち、部品実装装置１は、部品供給手段によって電子部品１６を所定の供給位置に供給し、実装ヘッド９に備えられた吸着ノズル９ａを部品吸着位置に移動させて、供給された電子部品１６を吸着保持して取り出し、取り出された電子部品１６の吸着保持状態を部品認識手段である部品認識カメラ６によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該電子部品１６を基板３上の実装点に移送搭載する機能を有している。

図２に示すように、部品供給部４にはフィーダベース１１ａに予め複数のテープフィーダ５が装着された状態の台車１１がセットされる。基台１ａに設けられた固定ベース１ｂに対して、フィーダベース１１ａをクランプ機構１１ｂによってクランプすることにより、部品供給部４において台車１１の位置が固定される。台車１１には、電子部品を保持したキャリアテープ１５を巻回状態で収納する供給リール１１ｃが保持されている。供給リール１１ｃから引き出されたキャリアテープ１５は、テープフィーダ５によって吸着ノズル９ａによるピックアップ位置までピッチ送りされる。

次に、図３を参照してテープフィーダ５の構成および機能を説明する。図３に示すように、テープフィーダ５は本体部５ａおよび本体部５ａの下面から下方に凸設された装着部５ｂを備えた構成となっている。本体部５ａの下面をフィーダベース１１ａに沿わせてテープフィーダ５を装着した状態では、装着部５ｂに設けられたコネクタ部５ｃがフィーダベース１１ａに嵌合する。これにより、テープフィーダ５は部品供給部４に固定装着されるとともに、テープフィーダ５は部品実装装置１の制御部２０と電気的に接続される。

本体部５ａの内部には、供給リール１１ｃから引き出されて本体部５ａ内に取り込まれたキャリアテープ１５を導くテープ走行路５ｄが、本体部５ａの後端部から先端部まで連続して設けられている。本実施の形態に示す部品実装装置１においては、テープフィーダ５に既装着の第１のキャリアテープ１５Ａの末尾部と部品切れに際して新たに装着される第２のキャリアテープ１５Ｂの先頭部とを接合テープを用いた継目部Ｊによって継ぎ合わせるスプライシング方式を採用しており、供給リール１１ｃの交換による中断を生じることなく、テープフィーダ５には継続的にキャリアテープ１５が供給される。

すなわち本実施の形態に示す部品実装装置１では、電子部品１６を保持したキャリアテープ１５を部品供給部４に配列されたテープフィーダ５に装着し、テープフィーダ５において既装着の第１のキャリアテープ１５Ａと新たに供給される第２のキャリアテープ１５Ｂとを接合テープによって継ぎ合わせるスプライシング作業を反復しながらキャリアテープ１５をピッチ送りすることにより、ピックアップ位置に供給された電子部品１６を実装ヘッド９によって取り出して基板３に実装する形態となっている。

キャリアテープ１５は、テープ本体を構成するベーステープ１５ａに、電子部品１６を収納保持する部品収納用の凹部である部品ポケット１５ｂおよびキャリアテープ１５をピッチ送りするための送り孔１５ｄを所定ピッチで設けた構成となっている。ベーステープ１５ａの上面は、部品ポケット１５ｂから電子部品１６が脱落するのを防止するために、部品ポケット１５ｂを覆ってトップテープ１５ｅによって封止されている。

本体部５ａには、キャリアテープ１５をピッチ送りするためのテープ送り部１７が内蔵されている。テープ送り部１７は、テープ走行路５ｄの先端部に設けられたスプロケット１３を回転駆動するテープ送りモータ１９およびテープ送りモータ１９を制御するフィーダ制御部１８を備えている。テープフィーダ５がフィーダベース１１ａに装着された状態では、フィーダ制御部１８は制御部２０と接続される。

スプロケット１３には、送り孔１５ｄに嵌合する送りピン１３ａが定ピッチで設けられており、これらの送りピン１３ａが送り孔１５ｄに係合した状態で、テープ送りモータ１９を駆動してスプロケット１３を間歇回転させることにより、キャリアテープ１５は下流側へピッチ送りされる。スプロケット１３の手前側は、電子部品１６を部品ポケット１５ｂから実装ヘッド９の吸着ノズル９ａによって真空吸着して取り出す部品吸着位置となっている。

スプロケット１３近傍の本体部５ａの上面側には、キャリアテープ１５を上面側から押さえつけてガイドする押さえ部材１４が配設されている。押さえ部材１４には、吸着ノズル９ａによるピックアップ位置に対応して吸着開口部１４ａが設けられている。吸着開口部１４ａの上流端は、トップテープ１５ｅを剥離するためのトップテープ剥離部１４ｂとなっている。すなわち、キャリアテープ１５が押さえ部材１４の下方を走行する過程において、トップテープ１５ｅをトップテープ剥離部１４ｂを周回させて上流側に引き出すことによって、ピックアップ位置の上流側にてトップテープ１５ｅがベーステープ１５ａから剥離され、上流側へ折り返されて本体部５ａ内に設けられたテープ回収部内へ送り込まれ回収される。これにより、部品ポケット１５ｂ内の電子部品１６は吸着開口部１４ａにおいて上方へ露呈され、実装ヘッド９の吸着ノズル９ａによる部品取り出しが可能な状態となる。

本実施の形態においては、作業対象とする電子部品１６に微細部品が含まれるため、部品取り出し時の吸着動作で許容される相対的な吸着位置ずれ量は通常部品と比較して小さく、より高度な位置合わせ精度が求められる。このため実装ヘッド９による電子部品１６の取り出し時に生じる吸着位置ずれ量を検出して逐次補正することにより、吸着位置ずれ量を極小にする吸着位置学習方式が採用されている。さらに本実施の形態では、実装ヘッド９を吸着開口部１４ａにアクセスさせて吸着ノズル９ａを部品吸着位置に着地させる際の動作速度を適正に制御するため予め複数の動作モードを準備しており、これらの動作モードを装置稼働状態に応じて選択するようにしている。

次に図４を参照して、制御系の構成を説明する。図４において、制御部２０は処理演算装置であり、記憶部２１に記憶された各種の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部品実装装置１による作業動作や各種処理を実行させる。制御部２０による制御処理に際しては、記憶部２１に記憶された実装データ２２、動作モードデータ２３、位置ずれ許容範囲データ２４、ステータス定義データ２５、吸着位置学習データ２６が参照される。

実装データ２２は、基板３に実装される電子部品１６の種別や、基板３におけるこれら部品の実装位置などを作業対象の基板種毎に示す。動作モードデータ２３は、実装ヘッド９を移動させる実装駆動機構１２の水平駆動軸１２ａ、昇降駆動軸１２ｂの動作速度の速度パターンを規定する動作モードに関するデータである。ここでは、動作モードデータ２３として、通常動作時の実装ヘッド９の動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モード２３ａ、実装ヘッド９による部品取り出しのための一連の動作のうち少なくとも吸着ノズル９ａを部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が、通常動作モード２３ａにおける動作速度よりも低速に設定された低速動作モード２３ｂの２つが設定されている。

位置ずれ許容範囲データ２４は、吸着ノズル９ａによって電子部品１６を真空吸着して取り出す際に許容される吸着ノズル９ａと電子部品１６との間の相対位置ずれ量を規定するデータであり、電子部品１６の部品中心と吸着ノズル９ａのノズルセンタとの位置ずれ量によって規定される。ステータス定義データ２５は、部品実装装置１の状態を特定の観点から区分する定義データであり、ここでは、吸着ノズル９ａによって電子部品１６を真空吸着する際に生じる部品吸着位置ずれに影響を及ぼす可能性の変化の有無によってステータス変更を定義している。

例えば、装置起動直後には所定時間が経過するまで機構動作が安定しない。また部品供給部４において新たにテープフィーダ５が装着された場合には、フィーダ機差による部品吸着位置の変動が生じる。またテープフィーダ５において、先行・後続のキャリアテープ１５を継ぎ合わせるスプライシング作業が実行されると、継ぎ合わせ誤差に起因する部品吸着位置の発生が避けられない。このため、本実施の形態では、上述のような作業イベントの実行を以てステータス変更と定義し、後述するステータス検出部３１によってステータス変更の有無を検出するようにしている。吸着位置学習データ２６は、以下に説明する吸着位置学習部２９によって学習され、逐次更新される部品吸着位置のデータである。

機構駆動部２７は、制御部２０によって制御されて、基板搬送機構２、実装駆動機構１２を駆動する。実装駆動機構１２には、水平駆動軸１２ａ、昇降駆動軸１２ｂ、θ駆動軸１２ｃが含まれており、実装ヘッド９による部品取り出し動作においては、前述の動作モードデータ２３が参照される。認識処理部２８は、部品認識カメラ６、基板認識カメラ１０によって取得された撮像データを認識処理する。部品認識カメラ６によって取得され吸着ノズル９ａに保持された状態の電子部品１６の撮像データを認識処理することにより、部品吸着位置ずれ状態を検出することができる（図５参照）。また基板認識カメラ１０によって取得された基板３の撮像データを認識処理することにより、基板３の実装点の位置ずれが検出される。

吸着位置学習部２９は、認識処理部２８によって検出された吸着位置ずれ状態に基づいて、電子部品１６を吸着ノズル９ａによって正しく吸着保持するための適正な部品吸着位置，すなわち吸着ノズル９ａの正しい移動目標位置を学習して逐次更新する処理を行う。更新された部品吸着位置は、吸着位置学習データ２６として記憶部２１に記憶される。動作モード切替部３０は、制御部２０によって制御されることにより、実装ヘッド９による部品取り出し動作において動作モードデータ２３を通常動作モード２３ａと低速動作モード２３ｂとの間で切り替える処理を行う。

ステータス検出部３１は、部品実装装置１の状態が、予め定義され記憶部２１に記憶されたステータス定義データ２５に該当するか否かを検出する処理を行う。すなわち、操作パネルからの入力信号や、機構各部に配設されたセンサや制御部２０に内蔵されたタイマなどが発する各種信号の組み合わせに基づき部品実装装置１の状態を判断する。上記構成において、制御部２０は認識処理部２８による認識結果に基づいて電子部品１６の位置ずれの状態、すなわち電子部品１６の部品中心と吸着ノズル９ａのノズルセンタとの位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを判断するとともに、実装駆動機構１２および動作モード切替部３０を制御して部品取出動作を適正化する処理を行う。

そしてこの処理において制御部２０は、通常動作モード２３ａによって実行される一連の部品取出動作において電子部品１６の位置ずれの状態が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する所定の許容範囲を超えている場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを低速動作モード２３ｂに切り替えるとともに、吸着位置学習部２９によって、位置ずれの状態に基づいて部品吸着位置を補正する。そして低速動作モード２３ｂに切り替えた後に実行される一連の部品取出動作における電子部品１６の位置ずれの状態が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する所定の許容範囲内である場合には、動作状態が安定したと判断して動作モード切替部３０によって動作モードを通常動作モード２３ａに切り替える。

次に図５を参照して、部品認識カメラ６による部品認識について説明する。実装ヘッド９による部品実装動作においては、図５（ａ）に示すように、吸着ノズル９ａによって電子部品１６を吸着保持した実装ヘッド９を、部品認識カメラ６の上方を所定方向に移動させるスキャン動作を行う。これにより、吸着ノズル９ａに吸着保持された状態の電子部品１６の画像が取得される。そしてこの画像を認識処理部２８（図４参照）によって認識処理することにより、図５（ｂ）の認識画面６ａに示すように、電子部品１６の吸着位置ずれ量が検出される。

すなわち認識画面６ａでは、電子部品１６の中心位置を示す部品中心ＰＣ、吸着ノズル９ａの中心位置を示すノズル中心ＮＣが認識され、部品中心ＰＣとノズル中心ＮＣとのＸ方向、Ｙ方向、Θ方向の位置ずれを示す吸着位置ずれ量ΔＸ、ΔＹ、ΔΘが検出される。本実施の形態においては、この吸着位置ずれ量が予め設定された許容範囲を超えている場合には、実装ヘッド９を移動させて吸着ノズル９ａを電子部品１６に接近させる際の目標位置である部品吸着位置の設定が不適切であると判断し、前述のように部品取出動作を適正化する処理を行うようにしている。

次に、図６〜図８を参照して、動作モードデータ２３の詳細について説明する。まず図６は、通常動作時の実装ヘッド９の動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モード２３ａを示している。通常動作モード２３ａにおいては、吸着ノズル９ａを極力短時間で部品ポケット１５ｂ内の電子部品１６を吸着する部品吸着位置に移動させてノズルセンタを部品吸着位置に一致させるため、図６（ａ）に示すように、下降動作と水平移動動作を重ね合わせて吸着ノズル９ａに円弧状の軌跡を描かせるアーチモーションＭ１が採用されている。

そしてアーチモーションＭ１においては、動作時間の短縮のために、図６（ｂ）に示すように、水平駆動軸１２ａ、昇降駆動軸１２ｂの速度パターンとして、サーボ駆動機構で許容される範囲で極力高速のＶｘｙ１，Ｖｚ１を上限定常速度とする速度パターンを採用している。このように構成された通常動作モード２３ａにより、部品取出動作の動作時間の短縮を図ることが可能となり、生産性の向上が期待される。しかしながら、通常動作モード２３ａでは動作の高速化に伴って不可避的に生じる停止位置精度の不安定に起因する不具合が生じている。

図６（ｃ）、（ｄ）は、上述の通常動作モード２３ａにおいて生じる不具合を示している。すなわち動作速度が高速になると、位置決め動作過程で機構部分に発生する微振動が完全に整定して正しい位置決め状態になる前に吸着ノズル９ａが電子部品１６に当接して部品吸着が行われる場合がある。このような未整定状態のまま位置決めが完了することによる整定位置誤差は、吸着動作の都度異なる位置ずれ量で発生する。例えば、図６（ｃ）に示す例では、ノズルセンタが部品吸着位置に対してテープ送り方向における前方側に位置ずれした状態で部品吸着が行われる。また、図６（ｄ）に示す例では、反対にノズルセンタが後方側に位置ずれした状態で部品吸着が行われる。そしてこのような整定位置誤差に起因する位置ずれに対しては、吸着位置学習が正しく機能しないため、吸着動作回数を重ねても正しい部品吸着位置に収束させることが難しいという不具合が避け難かった。

このような動作速度の高速化に伴う不具合を極力減少させることを目的として、本実施の形態では速度パターンにおける上限定常速度を低く抑えた低速動作モード２３ｂを設定している。すなわち、図７（ａ）に示すように、低速動作モード２３ｂ（第１の低速動作モード）では、吸着ノズル９ａに円弧状の軌跡を描かせてノズルセンタを部品吸着位置に位置合わせするアーチモーションＭ２において、図７（ｂ）に示すように、水平駆動軸１２ａ、昇降駆動軸１２ｂの速度パターンとして、通常動作モード２３ａにおけるＶｘｙ１，Ｖｚ１よりも低速のＶｘｙ２，Ｖｚ２を上限定常速度とする速度パターンを採用している。このように構成された低速動作モード２３ｂによれば、部品取出動作の動作時間は通常動作モード２３ａと比較して遅延するものの、吸着ノズル９ａの停止時の微振動が整定した状態で位置決めを完了することができることから、吸着位置学習機能を十分に活用して高い吸着位置精度を確保することができる。

また低速動作モード２３ｂ（第２の低速動作モード）として、図８に示すように、アーチモーションを採用することなく、吸着ノズル９ａの水平移動動作と下降動作とを分離した動作パターンを用いるようにしてもよい。すなわち、図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す水平移動動作Ｍ３が実行され、吸着ノズル９ａが部品ポケット１５ｂの電子部品１６の上方に移動する。そして吸着ノズル９ａの停止時の微振動が整定してノズルセンタが正しく部品吸着位置に位置合わせされるまでその高さ位置が保持される。これにより、図８（ｃ）に示すように、吸着ノズル９ａはノズルセンタを部品吸着位置に正しく位置合わせされ、次いで図８（ｄ）に示すように、電子部品１６を吸着する吸着高さまで吸着ノズル９ａを下降させる下降動作Ｍ４が実行される。このように構成された低速動作モード２３ｂによっても同様に、部品取出動作の動作時間は通常動作モード２３ａと比較して遅延するものの、高い吸着位置精度を確保することができる。

すなわち、図７，図８に示す低速動作モード２３ｂ（第１の低速動作モード、第１の低速動作モード）は、実装ヘッド９による部品取り出しのための一連の動作のうち少なくとも吸着ノズル９ａを部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が、通常動作モード２３ａにおける動作速度よりも低速に設定された動作形態となっている。

次に、上述構成の部品実装装置１によって、部品供給手段によって部品を所定の供給位置に供給された電子部品１６を、実装ヘッド９に備えられた吸着ノズル９ａによって吸着保持して取り出し、取り出された電子部品１６の吸着保持状態を部品認識カメラ６によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該電子部品１６を基板３上の実装点に移送搭載する部品実装方法について、図９，図１０のフローに沿って説明する。

まず図９を参照して、ステータス検出部３１の検出結果に基づいて実装駆動機構１２および動作モード切替部３０を制御する例を説明する。図９において、部品実装装置１の運転が開始されると（ＳＴ１）、ステータス検出部３１がステータス定義データ２５を参照することにより、装置状態（ステータス）変更の有無が判断される（ＳＴ２）。ここで変更有りと判断されたならば、動作モード切替部３０によって実装駆動機構１２の動作モードを切り替えて低速動作モード２３ｂに移行する（ＳＴ３）。次いでこの状態で実装ヘッド９をテープフィーダ５の部品吸着位置に移動させて吸着ノズル９ａによる部品吸着動作を実行する（ＳＴ４）。

この後、電子部品１６を保持した実装ヘッド９を部品認識カメラ６の上方に移動させて部品撮像を行うことにより、図６に示す部品認識・吸着位置ずれ量を取得し（ＳＴ５）、次いで実装ヘッド９を基板３上へ移動させて部品実装動作を実行する（ＳＴ６）。そして吸着位置学習部２９の吸着位置学習機能により、（ＳＴ５）にて取得された吸着位置ずれ量に応じて吸着位置補正を実行する（ＳＴ７）。補正結果は記憶部２１に吸着位置学習データ２６として更新記憶される。

ここで補正量、すなわち電子部品１６の位置ずれの状態が位置ずれ許容範囲データ２４に規定された所定の許容範囲内であるか否かが判断され（ＳＴ８）、許容範囲内であれば、次に当該時点の動作モードが通常動作モード２３ａであるか低速動作モード２３ｂであるかを確認する（ＳＴ９）。ここで低速動作中であれば、動作モード切替部３０によって動作モードを切り替えて通常動作モード２３ａに復帰し（ＳＴ１０）、その後（ＳＴ２）に戻ってそれ以降同様の動作処理を継続実行する。そして（ＳＴ９）にて低速動作モード２３ｂではない場合にも同様に（ＳＴ２）に戻る。

また（ＳＴ８）にて、位置ずれの状態が許容範囲内でないことが確認された場合にも同様に、当該時点の動作モードが通常動作モード２３ａであるか低速動作モード２３ｂであるかを確認する（ＳＴ１１）。そして低速動作中であれば、（ＳＴ４）に戻って部品吸着動作以降の動作処理を継続実行する。また低速動作中でない場合には、（ＳＴ３）に戻って動作モードを低速動作モード２３ｂに切り替えた後、同様の動作処理を継続実行する。

すなわち図９に示す部品実装方法においては、通常動作モード２３ａによって実行される一連の部品取出動作において、ステータス定義データ２５に定義されたステータス変更状態がステータス検出部３１によって検出された場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを低速動作モード２３ｂに切り替えるとともに、位置ずれの状態に基づいて部品吸着位置を補正し、低速動作モード２３ｂに切り替えた後に実行される一連の部品取出動作における電子部品１６の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを通常動作モード２３ａに切り替えるようにしている。

次に図１０を参照して、部品取出動作において電子部品１６の位置ずれの状態が所定の許容範囲を超えている場合に、実装駆動機構１２および動作モード切替部３０を制御して低速動作モード２３ｂに移行する例を説明する。ここでは、通常動作モード２３ａにて部品取出動作を継続実行中に上述理由により低速動作モード２３ｂに移行する。すなわち図１０において、まず実装ヘッド９をテープフィーダ５の部品吸着位置に移動させて吸着ノズル９ａによる部品吸着動作を実行する（ＳＴ１２）。

この後、電子部品１６を保持した実装ヘッド９を部品認識カメラ６の上方に移動させて部品撮像を行うことにより、図６に示す部品認識・吸着位置ずれ量を取得し（ＳＴ１３）、次いで部品中心位置が許容範囲内であるか否か，すなわち位置ずれ量が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する所定の許容範囲内であるかを判断する（ＳＴ１４）。ここで、許容範囲内であれば、実装ヘッド９を基板３上へ移動させて部品実装動作を実行する（ＳＴ１５）。そして吸着位置学習部２９の吸着位置学習機能により、（ＳＴ１３）にて取得された吸着位置ずれ量に応じて吸着位置補正を実行する（ＳＴ７）。補正結果は記憶部２１に吸着位置学習データ２６として更新記憶される。

また（ＳＴ１４）にて部品中心位置が許容範囲内になく、位置ずれ量が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する許容範囲を超えている場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを切り替えて低速動作モード２３ｂに移行する（ＳＴ１７）。そしてその後、実装ヘッド９を所定の部品廃棄位置へ移動させて、許容範囲を超えた位置ずれ状態で吸着ノズル９ａに保持されている電子部品１６を、ＮＧ部品として廃棄する（ＳＴ１８）。

そして吸着位置学習部２９の吸着位置学習機能により、（ＳＴ１３）にて取得された吸着位置ずれ量に応じて吸着位置補正を実行する（ＳＴ１９）。補正結果は記憶部２１に吸着位置学習データ２６として更新記憶される。この後、低速動作モード２３ｂにて部品取出動作を実行する。すなわち、実装ヘッド９をテープフィーダ５の部品吸着位置に移動させて吸着ノズル９ａによる部品吸着動作を実行する（ＳＴ２０）。

この後、電子部品１６を保持した実装ヘッド９を部品認識カメラ６の上方に移動させて部品撮像を行うことにより、図６に示す部品認識・吸着位置ずれ量を取得し（ＳＴ２１）、次いで部品中心位置が許容範囲内であるか否か，すなわち位置ずれ量が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する所定の許容範囲内であるかを判断する（ＳＴ２２）。ここで、許容範囲内であれば部品吸着位置が補正により正しく設定されたと判断して、動作モード切替部３０により動作モードを切り替えて通常動作モード２３ａに復帰し（ＳＴ２３）、その後（ＳＴ１５）以降の動作処理を反復実行する。また（ＳＴ２２）にて、なお位置ずれ量が位置ずれ許容範囲データ２４に規定する所定の許容範囲を超えている場合には、（ＳＴ１８）に戻ってＮＧ部品廃棄以降の吸着位置学習動作を、（ＳＴ２２）にて吸着位置ずれ状態の改善が確認されるまで反復実行する。

すなわち図１０に示す部品実装方法においては、通常動作モード２３ａによって実行される一連の部品取出動作において、電子部品１６の位吸着置ずれ状態が位置ずれ許容範囲データ２４に規定される所定の許容範囲を超えている場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを低速動作モード２３ｂに切り替えるとともに、位置ずれの状態に基づいて部品吸着位置を補正し、低速動作モード２３ｂに切り替えた後に実行される一連の部品取出動作における電子部品１６の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを通常動作モード２３ａに切り替えるようにしている。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置および部品実装方法電子部品は、吸着ノズル９ａを昇降させる昇降駆動軸１２ｂおよび吸着ノズル９ａを実装ヘッド９とともに水平移動させる水平駆動軸１２ａの動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モード２３ａと、動作速度が通常動作パターンよりも低速に設定された低速動作モード２３ｂとの間で切り替え可能に構成している。

そして、通常動作モード２３ａによって実行される一連の部品取出動作において、予めステータス定義データ２５として定義されたステータス変更状態がステータス検出部３１によって検出された場合、もしくは部品認識によって判断された電子部品１６の位置ずれの状態が所定の許容範囲を超えている場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを低速動作モード２３ｂに切り替えるとともに、位置ずれの状態に基づいて部品吸着位置を補正し、低速動作モード２３ｂに切り替えた後に実行される一連の部品取出動作における部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、動作モード切替部３０によって動作モードを通常動作モード２３ａに切り替えるようにしたものである。

これにより、低速動作モード２３ｂによって稼働する動作時間を短くして低速動作に伴う生産性の低下を極力抑制するとともに、吸着位置学習において低速動作が必要とされる時間帯における動作速度を通常動作よりも低速に設定して、微細部品を対象として動作速度が高速化した場合にあっても吸着位置学習機能を正しく機能させることができる。

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、微細部品を対象として動作速度が高速化した場合にあっても吸着位置学習機能を正しく機能させることができるという効果を有し、部品供給手段によって供給された部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

１部品実装装置
３基板
４部品供給部
５テープフィーダ
６部品認識カメラ
９実装ヘッド
９ａ吸着ノズル
１０基板認識カメラ
１２実装駆動機構
１６電子部品

Claims

部品供給手段によって部品を所定の供給位置に供給し、実装ヘッドに備えられた吸着ノズルを部品吸着位置に移動させて前記供給された部品を吸着保持して取り出し、取り出された前記部品の吸着保持状態を部品認識手段によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該部品を基板上の実装位置に移送搭載する部品実装装置であって、
前記吸着ノズルを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズルを実装ヘッドとともに水平移動させる水平駆動軸を少なくとも備えた実装駆動機構と、
前記昇降駆動軸および水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、通常動作時の実装ヘッドの動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、一連の動作のうち少なくとも吸着ノズルを前記部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が前記通常動作モードにおける動作速度よりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替える動作モード切替部と、
当該部品実装装置の状態が予め定義されたステータス変更状態に該当するか否かを検出するステータス検出部と、
前記部品認識手段による認識結果に基づいて前記部品の位置ずれの状態を判断するとともに、前記ステータス検出部による検出結果に基づいて前記実装駆動機構および動作モード切替部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記通常動作モードによって実行される前記一連の部品取出動作において前記ステータス変更状態が検出された場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに、前記位置ずれの状態に基づいて前記部品吸着位置を補正し、
前記低速動作モードに切り替えた後に実行される前記一連の部品取出動作における前記部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを通常動作モードに切り替えることを特徴とする部品実装装置。
部品供給手段によって部品を所定の供給位置に供給し、実装ヘッドに備えられた吸着ノズルを部品吸着位置に移動させて前記供給された部品を吸着保持して取り出し、取り出された前記部品の吸着保持状態を部品認識手段によって認識する一連の部品取出動作の後に、当該部品を基板上の実装点に移送搭載し、
前記吸着ノズルを昇降させる昇降駆動軸および吸着ノズルを実装ヘッドとともに水平移動させる水平駆動軸を少なくとも備えた実装駆動機構と、前記昇降駆動軸および水平駆動軸の動作速度の速度パターンを規定する動作モードを、通常動作時の実装ヘッドの動作時間を可能な範囲で短縮するように設定された通常動作モードと、一連の動作のうち少なくとも吸着ノズルを前記部品吸着位置に接近させる際の一部の動作速度が前記通常動作モードにおける動作速度よりも低速に設定された低速動作モードとの間で切り替える動作モード切替部と、当該部品実装装置の状態が予め定義されたステータス変更状態に該当するか否かを検出するステータス検出部と、前記部品認識手段による認識結果に基づいて前記部品の位置ずれの状態を判断し、前記ステータス検出部による検出結果に基づいて前記実装駆動機構および動作モード切替部を制御する制御部とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
前記通常動作モードによって実行される前記一連の部品取出動作において前記ステータス変更状態が検出された場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを低速動作モードに切り替えるとともに、前記位置ずれの状態に基づいて前記部品吸着位置を補正し、前記低速動作モードに切り替えた後に実行される前記一連の部品取出動作における部品の位置ずれの状態が所定の許容範囲内である場合には、前記動作モード切替部によって動作モードを通常動作モードに切り替えることを特徴とする部品実装方法。