JP2022138752A - オフセット値算出システムおよびオフセット値算出方法ならびに部品装着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装着ヘッドのオフセット値を適正に算出することができるオフセット値算出システムおよびオフセット値算出方法ならびに部品装着装置を提供する。【解決手段】オフセット値算出方法は、第1のオフセット値に基づき複数の部品装着部で装着した部品の状態に関する第1のデータを取得し(ST2)、第1のデータに基づき第2のオフセット値を算出し(ST3)、第2のオフセット値に基づき第2のデータを取得し(ST4)、第2のデータに基づき装着精度を算出し(ST5)、装着精度が適正でないと判断されると(ST6においてNo)、第2のデータに基づき第2のオフセット値が適正ではない不適正部品装着部を選定し(ST7)、第2のオフセット値に基づき不適正部品装着部で装着した部品の第3のデータを取得し(ST8)、少なくとも第3のデータに基づき不適正部品装着部の第3のオフセット値を算出する(ST9)。【選択図】図9
Description
本発明は、部品装着装置で使用するオフセット値を算出するオフセット値算出システムおよびオフセット値算出方法ならびに部品装着装置に関する。
部品装着装置は、ノズルが保持した部品を基板に装着して実装基板を生産する。部品装着装置は、基板に装着する部品の位置ズレを削減して実装精度を高めるため、装置の各部の歪みを打ち消すオフセット値を予め測定するキャリブレーションを実行し、このオフセット値に基づいて各部を制御して部品を基板に装着する。特許文献1のシステムは、複数のノズルを有するヘッドが保持したキャリブレーション用部品を部品装着精度測定部に載置し、上方からカメラで撮像した画像から装着位置のズレ量を測定するキャリブレーションを実行している。
ところで、従来は、オフセット値を測定した後に、このオフセット値に基づいて基板に部品を装着する装着位置の精度検証を実行し、精度未達の場合には所定の精度に到達するまでオフセット値を測定する工程と精度を検証する工程を繰り返して生産で使用するオフセット値を決定していた。しかしながら、オフセット値の測定には時間を要しており、適正なオフセット値を短時間に取得するためには更なる改善の余地があった。
そこで本発明は、装着ヘッドのオフセット値を適正に算出することができるオフセット値算出システムおよびオフセット値算出方法ならびに部品装着装置を提供することを目的とする。
本発明のオフセット値算出システムは、部品を保持する部品保持具をそれぞれ有する複数の部品装着部によって部品供給部から部品を取り出して基板に装着し、前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出部と、算出された前記装着精度が適正であるかを判断する判断部と、前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部のオフセット値をそれぞれ算出するオフセット値算出部と、前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部のうち前記オフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定部と、を備え、前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、前記データ取得手段は、前記不適正部品装着部のデータを再取得し、前記オフセット値算出部は、再取得された前記データにも基づき、前記不適正部品装着部の前記オフセット値を再算出する。
本発明のオフセット値算出方法は、部品を保持する部品保持具をそれぞれ有し、部品供給部から部品を取り出して基板に装着する部品装着部のオフセット値を算出するオフセット値算出方法であって、第1のオフセット値に基づき、複数の部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第1のデータを取得する第1のデータ取得工程と、前記第1のデータに基づき、複数の前記部品装着部の第2のオフセット値をそれぞれ算出する第2のオフセット値算出工程と、前記第2のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第2のデータを取得する第2のデータ取得工程と、前記第2のデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出工程と、算出された前記装着精度が適正であるか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において前記装着精度が適正ではないと判断されると、前記第2のデータに基づき、前記第2のオフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定工程と、前記第2のオフセット値に基づき、前記不適正部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第3のデータを取得する第3のデータ取得工程と、少なくとも前記第3のデータに基づき、前記不適正部品装着部の第3のオフセット値を算出する第3のオフセット値算出工程と、を含む。
本発明の部品装着装置は、部品を供給する部品供給部と、部品を保持する部品保持具をそれぞれ有し、前記部品供給部から部品を取り出して基板に装着する複数の部品装着部と、前記部品供給部と複数の前記部品装着部を制御し、複数の前記部品装着部のオフセット値に基づき基板に部品を装着させる制御部と、前記基板に装着された前記部品を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像結果から前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを抽出するデータ抽出部と、前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出部と、算出された前記装着精度が適正であるかを判断する判断部と、前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部のオフセット値をそれぞれ算出するオフセット値算出部と、前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部のうち前記オフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定部と、を備え、前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、前記制御部は、前記不適正部品装着部によって基板に部品を装着させ、前記データ抽出部は、前記撮像部による撮像結果から前記不適正部品装着部によって前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを再抽出し、前記オフセット値算出部は、再抽出された前記データにも基づき、前記不適正部品装着部の前記オフセット値を再算出する。
本発明によれば、装着ヘッドの消すオフセット値を適正に算出することができる。
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品装着システム、部品装着装置、装着ヘッド、管理コンピュータ、検査装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図2、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸として、基板搬送方向のX軸(図2における紙面垂直方向)、基板搬送方向に直交するY軸(図2における左右方向)が示される。図2、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてZ軸(図2における上下方向)が示される。図3(b)、及び後述する一部では、Z軸を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。
まず図1を参照して、部品装着システム1の構成を説明する。部品装着システム1は、部品装着装置M1および検査装置M2を備えており、基板に部品を装着して実装基板を生産する機能を有している。これらの装置は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3に接続されている。なお、部品装着システム1が備える部品装着装置M1は1台に限定されることはなく、2台以上でも良い。
部品装着装置M1は、装着ヘッドが備える部品装着部によって上流から搬入された基板の装着位置に部品供給部から取り出した部品を装着する部品装着作業を行う。検査装置M2は、検査カメラによって部品装着装置M1から搬送された基板に装着された部品の装着位置などの部品の状態を検査する。管理コンピュータ3は、ライン管理機能と併せて、部品装着装置M1または検査装置M2によって取得されたデータに基づいて、部品装着装置M1が備える部品装着部の歪を打ち消すオフセット値を算出する機能を有している。
次に図2を参照して、部品装着装置M1の構成について説明する。部品装着装置M1は、基板Bに部品Dを装着する機能を有している。基台4の上面に設けられた基板搬送機構5は、基板BをX軸に沿って搬送して位置決めして保持する。基台4の上方に設けられたヘッド移動機構6は、プレート6aを介して着脱可能に装着された装着ヘッド7を水平方向(X軸方向、Y軸方向)に移動させる。装着ヘッド7は、部品Dを吸着保持して昇降可能な複数の部品装着部8を備える。部品装着部8のそれぞれの下端部には、部品Dを吸着保持するノズル9が着脱可能に装着される。すなわち、ノズル9は、部品Dを保持する部品保持具である。
基板搬送機構5の側方で基台4に結合された台車11の上部のフィーダベース11aには、複数のテープフィーダ10がX軸に沿って並んで装着されている。台車11には、部品装着装置M1に供給される部品Dを格納するキャリアテープ12が、リール13に巻回収納されて保持されている。テープフィーダ10に挿入されたキャリアテープ12はピッチ送りされて、キャリアテープ12に格納されている部品Dがテープフィーダ10の上部に設けられた部品供給位置10aに順に供給される。すなわち、テープフィーダ10は、部品Dを供給する部品供給部である。
図2において、部品装着動作では、装着ヘッド7の複数の部品装着部8は、ヘッド移動機構6によりテープフィーダ10の上方に移動し、テープフィーダ10の部品供給位置10aに供給された部品Dをノズル9により真空吸着してピックアップする。部品Dを保持した装着ヘッド7は、ヘッド移動機構6により基板搬送機構5に保持された基板Bの上方に移動し、基板B上の所定の装着位置に部品Dを装着する。このように、複数の部品装着部8は、部品Dを保持する部品保持具(ノズル9)をそれぞれ有し、部品供給部(テープフィーダ10)から部品Dを取り出して基板Bに装着する。
図2において、プレート6aには、光軸をZ軸の負方向(下方)に向けたヘッドカメラ14が取り付けられている。ヘッドカメラ14は、ヘッド移動機構6により装着ヘッド7と一体的にX軸の正負方向、Y軸の正負方向に移動する。装着ヘッド7が移動することにより、ヘッドカメラ14は基板搬送機構5に位置決めされた基板Bの上方に移動し、基板Bに設けられた基板マーク(図示省略)や基板Bの装着された部品Dを撮像する。すなわち、ヘッドカメラ14は、基板Bに装着された部品Dを撮像する撮像部である。
基板搬送機構5とテープフィーダ10の間の基台4の上面には、光軸をZ軸の正方向(上方)に向けた部品認識カメラ15が取り付けられている。部品認識カメラ15は、部品Dをピックアップしたノズル9が上方を通過する際に、ノズル9に保持された部品Dを撮像する。部品認識カメラ15による撮像結果からは、ノズル9に対する吸着された部品Dの位置が検出される。装着ヘッド7による基板Bへの部品装着動作においては、部品認識カメラ15による部品Dの撮像結果と、ヘッドカメラ14による基板位置の撮像結果とを加味して装着位置の補正が行われる。
次に図3(a)、図3(b)を参照して、装着ヘッド7の構成を説明する。プレート6aに着脱可能な装着ヘッド7は、複数の部品装着部8(j)を備えている。この例では、装着ヘッド7は、X軸に沿った8つの部品装着部8(j)をY軸に沿って2列備えている。すなわち、装着ヘッド7は、16つの部品装着部8(1)~8(16)を備えている。各部品装着部8(j)は駆動機構を備えている。駆動機構を駆動することにより、各部品装着部8(j)は下端部に装着されたノズル9を昇降させる(矢印a)とともに、ノズル軸AN(軸芯)を回転軸としてノズル9をθ方向に回転させる(矢印b)。このように、複数の部品装着部8(j)は、軸芯(ノズル軸AN)を中心に部品Dを回転させて基板Bに装着可能である。
次に図4を参照して、部品装着装置M1の制御系の構成を装着ヘッド7が有する複数の部品装着部8(j)のオフセット値を算出する機能を中心に説明する。部品装着装置M1は、制御装置20、基板搬送機構5、ヘッド移動機構6、装着ヘッド7、テープフィーダ10、ヘッドカメラ14、部品認識カメラ15を備えている。装着ヘッド7は、ヘッド記憶部7a、複数の部品装着部8(j)を備えている。ヘッド記憶部7aは不揮発性の記憶装置であり、装着ヘッド7が備える複数の部品装着部8(j)の軸芯(ノズル軸AN)の傾きなどの歪みを打ち消すオフセット値が記憶されている。ヘッド記憶部7aのオフセット値は、装着ヘッド7の出荷検査時や、部品装着装置M1に装着した後のキャリブレーション時などに算出して更新される。
制御装置20は、記憶部21、装着制御部22、データ取得処理部23、データ抽出部24、オフセット値算出部25、装着精度算出部26、判断部27、第1選定部28、第2選定部29、更新部30を備えている。記憶部21は記憶装置であり、装着データ31、取得データ32、オフセット値データ33などが記憶されている。装着データ31には、基板Bに実装される部品Dの部品の種類、基板Bにおける装着位置の座標などの各種情報が、実装基板の基板種ごとに記憶されている。装着制御部22は、装着ヘッド7が部品装着装置M1に装着された時や、部品装着装置M1が起動された時などに、装着ヘッド7のヘッド記憶部7aに記憶されているオフセット値(第1のオフセット値)を読み出してオフセット値データ33に記憶させる。
図4において、装着制御部22は、装着データ31、オフセット値データ33(第1のオフセット値)に基づいて、装着ヘッド7の部品装着部8(j)に装着されたノズル9(部品保持具)によりテープフィーダ10(部品供給部)が供給する部品Dを取り出して、基板Bの装着位置に装着する部品装着作業を実行させる。例えば、装着制御部22は、部品装着部8(1)に装着されたノズル9でテープフィーダ10から部品Dを取り出す際および基板Bに部品Dを装着する際は、オフセット値データ33に含まれる部品装着部8(1)のオフセット値に基づいてヘッド移動機構6を制御して、ノズル9の停止位置、回転角度を補正する。
データ取得処理部23は、ヘッド移動機構6、装着ヘッド7の部品装着部8(j)、テープフィーダ10、ヘッドカメラ14を制御して、基板Bに部品Dを装着し、装着された部品Dの状態に関するデータを取得するデータ取得処理を実行させる。データ抽出部24は、ヘッドカメラ14により基板Bに装着された部品Dの撮像画像を画像処理し、基板Bに装着すべき位置からの実際に装着された部品Dの装着位置のX軸方向、Y軸方向、θ方向のズレである装着位置ズレ量を抽出する。すなわち、データ抽出部24は、ヘッドカメラ14(撮像部)による撮像結果から基板Bに装着された部品Dの状態に関するデータ(装着位置ズレ量)を抽出する。
データ取得処理では、まずデータ取得処理部23は、部品装着部8(j)に装着されたノズル9をθ方向のオフセット値に基づいて所定の回転角度に回転させる。次いでデータ取得処理部23は、X軸方向のオフセット値、Y軸方向のオフセット値に基づいて部品装着部8(j)を移動させ、テープフィーダ10から部品Dを取り出して基板Bに装着させる。次いでデータ取得処理部23は、ヘッドカメラ14により基板Bに装着された部品Dを撮像させる。次いでデータ抽出部24は、撮像結果から装着位置ズレ量を抽出する。
すなわち、データ取得処理部23、データ抽出部24、ヘッド移動機構6、部品装着部8(j)、ヘッドカメラ14(撮像部)は、ノズル9(部品保持具)をそれぞれ有する複数の部品装着部8(j)によってテープフィーダ10(部品供給部)から部品Dを取り出して基板Bに装着し、基板Bに装着された部品Dの状態に関するデータ(装着位置ズレ量)を取得するデータ取得手段34である。また、データ取得処理部23は、テープフィーダ10と複数の部品装着部8(j)を制御し、複数の部品装着部8(j)のオフセット値に基づき基板Bに部品Dを装着させる制御部である。
ここで図5を参照して、図3に示す装着ヘッド7を備えるデータ取得手段34によって部品Dが装着された基板Bの例について説明する。この例では、各部品装着部8(1)~8(16)により、ノズル9を「0°」、「90°」、「180°」、「270°」の回転角度に回転させ、3回ずつテープフィーダ10から部品Dを取り出して基板Bに等間隔に設定された装着位置に装着させている。すなわち、データ取得処理23(制御部)は、複数の部品装着部8(1)~8(16)によってノズル9(部品保持具)を複数(4つ)の異なる所定の回転角度に回転させ、テープフィーダ10(部品供給部)から部品Dを取り出して基板Bに装着させている。なお、同一条件による部品Dの装着数は3個に限定されることはなく、目的に応じて変更される。
次に図6を参照して、データ抽出部24(データ取得手段34)によって抽出された装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)の例について説明する。図6に示す撮像画像40は、基板Bに装着された部品Dについて予め設定されている基板B上の装着位置に撮像視野の中心40cが位置するように移動したヘッドカメラ14によって撮像されている。すなわち、撮像視野の中心40cが、部品Dを装着すべき基板B上の装着位置である。
データ抽出部24は、撮像画像40を認識処理して部品Dの中心CdのX軸方向の装着位置ズレ量XdとY軸方向の装着位置ズレ量Yd、部品Dのθ方向の装着位置ズレ量θdを抽出する。すなわち、データ抽出部24は、撮像視野の中心40cからの部品Dの中心Cdの位置に基づいて、X軸方向の装着位置ズレ量XdとY軸方向の装着位置ズレ量Ydを抽出する。また、データ抽出部24は、部品Dの外形の傾きからθ方向の装着位置ズレ量θdを抽出する。抽出された装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)は、取得データ32として記憶部21に記憶される。このように、データ抽出部24は、ヘッドカメラ14(撮像部)による撮像結果から、基板Bに装着された部品Dの状態に関するデータ(装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd))を抽出する。
図4において、オフセット値算出部25は、データ抽出部24によって抽出されたデータ(装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd))に基づき、複数の部品装着部8(1)~8(16)のオフセット値をそれぞれ算出する。オフセット値算出部25は、部品装着部8(1)~8(16)毎、かつ、ノズル9の回転角度毎にX軸方向、Y軸方向、θ方向のオフセット値を算出する。
図5の例では、オフセット値算出部25は、部品装着部8(1)がノズル9を「0°」の回転角度に回転させて基板Bに装着した3個の部品DのX軸方向の装着位置ズレ量Xdの平均値をX軸方向のオフセット値Xs、Y軸方向の装着位置ズレ量Ydの平均値をY軸方向のオフセット値Ys、θ方向の装着位置ズレ量θdの平均値をθ方向のオフセット値θsとして算出する。
以下、部品装着部8(1)の「0°」の回転角度におけるオフセット値をオフセット値(1:0°)のように表示する。同様に、データ取得手段34によって取得された部品装着部8(1)が装着した部品Dの装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)(データ)データに基づき、オフセット値算出部25はオフセット値(1:90°)、オフセット値(1:180°)、オフセット値(1:270°)を算出する。算出されたオフセット値は、オフセット値データ33として記憶部21に記憶される。
図4において、装着精度算出部26は、取得データ32に記憶されているデータ抽出部24によって抽出された部品装着部8(1)~8(16)によって回転角度を変更して装着された部品Dの全ての装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)(データ)に基づき、複数の部品装着部8(1)~8(16)を備える装着ヘッド7の装着精度を算出する。例えば、装着精度算出部26は、装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)のばらつき(標準偏差)が目標とする装着位置から+30μmまたは-30μmの範囲内(母平均の推定値から上限規格値または下限規格値までの範囲)に収まる工程能力指数Cpkを装着精度として算出する。なお、装着精度は工程能力指数Cpであっても、その他の指数であってもよい。
判断部27は、装着精度算出部26によって算出された装着精度が適正であるか否かを判断する。例えば、判断部27は、算出された工程能力指数Cpkが所定の判定基準値以上である場合を装着精度が適正であると判断する。第1選定部28および第2選定部29は、データ取得手段34が取得した回転角度毎の精度検証用のデータ(データ抽出部24によって抽出されたデータ)に基づき、部品装着部8(1)~8(16)のオフセット値が適正であるか否かをそれぞれ判断し、複数の部品装着部8(1)~8(16)のうちオフセット値が適正ではない部品装着部を「不適正部品装着部」として選定する。
ここで、図7を参照して、第1選定部28による不適正部品装着部の選定方法について説明する。図7(a)は、データ取得手段34がオフセット値算出部25によって算出されたオフセット値(1:0°)に基づいて、部品装着部8(1)によりノズル9を「0°」回転させて基板Bに装着させた精度検証用の5個の部品Dの撮像結果から抽出された装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)を示している。X軸方向の装着位置ズレ量XdとY軸方向の装着位置ズレ量Ydは、直交座標の散布図としてプロットされている。θ方向の装着位置ズレ量θdは、一次元グラフにプロットされている。
同様に、図7(b)は部品装着部8(1)による回転角度が「90°」の、図7(c)は「180°」の、図7(d)は「270°」の精度検証用の5個の部品Dの装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)を示している。第1選定部28は、X軸方向の装着位置ズレ量Xdの平均値、Y軸方向の装着位置ズレ量Ydの平均値、θ方向の装着位置ズレ量θdの平均値が、それぞれ所定の範囲内である場合に、算出されたオフセット値が適正と判断する。
図7(a)~図7(d)において、左側の散布図中には、X軸方向の装着位置ズレ量Xdの平均値とY軸方向の装着位置ズレ量Ydの平均値が「×」でプロットされている。また、右側の一次元グラフには、θ方向の装着位置ズレ量θdの平均値が「×」でプロットされている。第1選定部28は、X軸方向とY軸方向の装着位置ズレ量(Xd,Yd)の平均値の原点からのズレ量(√(Xd^2+Yd^2))が判定距離Raより小さく、かつ、θ方向の装着位置ズレ量θdの平均値の原点からのズレ量が-θaから+θaの範囲内にある場合に、算出されたオフセット値が適正と判断する。
図7(a)の例では、X軸方向とY軸方向は、「×」で示す平均値が判定距離Raを半径とする円の内部にあるため適正である。一方、θ方向は、「×」で示す平均値が+θaの外側(範囲外)にあるため不適正である。そこで、第1選定部28は、算出されたオフセット値(1:0°)は不適正(×)と判断する。図7(b)の例では、θ方向は、平均値が-θaから+θaの範囲内にあるため適性である。一方、X軸方向とY軸方向は、平均値が判定距離Raを半径とする円の外にあるため不適正である。そこで、第1選定部28は、算出されたオフセット値(1:90°)は不適正(×)と判断する。
図7(c)の例では、X軸方向とY軸方向は平均値が判定距離Raを半径とする円の内部にあり、かつ、θ方向も平均値が-θaから+θaの範囲内にある。そこで、第1選定部28は、算出されたオフセット値(1:180°)は適正(〇)と判断する。図7(d)の例でも、同様に、第1選定部28は、算出されたオフセット値(1:270°)は適正(〇)と判断する。そして、第1選定部28は、部品装着部8(1)は回転角度が「0°」と「90°」のオフセット値が適正ではなく、部品装着部8(1)を不適正部品装着部として選定する。
このように、第1選定部28は、基板Bに装着された精度検証用の部品Dの装着位置の部品Dを装着すべき位置からのズレ(装着位置ズレ量の平均値)に基づき回転角度毎のオフセット値が適正であるかを判断して、不適正部品装着部を選定する。なお、第1選定部28は、X軸方向の装着位置ズレ量XdとY軸方向の装着位置ズレ量Ydのそれぞれの平均値が-Raから+Raの範囲内にある場合に、算出されたオフセット値が適正と判断するようにしてもよい。
次に、図8を参照して、第2選定部29による不適正部品装着部の選定方法について説明する。図8(a)~図8(d)に示す散布図と一次元グラフにプロットされた装着位置ズレ量(Xd,Yd,θd)は、図7(a)~図7(d)と同じである。第2判断処理部26bは、5つのX軸方向の装着位置ズレ量Xdのレンジ(最大値と最小値の差)、5つのY軸方向の装着位置ズレ量Ydのレンジ、5つのθ方向の装着位置ズレ量θdのレンジが、それぞれ所定の範囲内である場合に、算出されたオフセット値が適正と判断する。
図8(a)の例では、X軸方向とY軸方向は、「〇」で示す5つの装着位置ズレ量(Xd,Yd)の全てが、一辺が判定範囲Rbの正方形の内側にある(レンジが判定範囲Rbより小さい)ためオフセット値は適正である。また、θ方向は5つの装着位置ズレ量θdの全てが幅θbの内側にある(レンジが幅θbより小さい)ためオフセット値は適正である。そこで、第2選定部29は、算出されたオフセット値(1:0°)は適正(〇)と判断する。図8(b)の例でも、同様に、第2判断処理部26bは、算出されたオフセット値(1:90°)は適正(〇)と判断する。
図8(c)の例では、X軸方向とY軸方向は、5つの装着位置ズレ量(Xd,Yd)は全て判定範囲Rbの正方形の内側にある。一方、θ方向は装着位置ズレ量θdの全ては幅θbの内側に収まらない。そこで、第2選定部29は、算出されたオフセット値(1:180°)は不適正(×)と判断する。図8(d)の例では、θ方向は5つの装着位置ズレ量θdの全てが幅θbの内側にある。一方、5つの装着位置ズレ量(Xd,Yd)の全ては判定範囲Rbの正方形の内部に収まらない。そこで、第2選定部29は、算出されたオフセット値(1:270°)は不適正(×)と判断する。
そして、第2選定部29は、部品装着部8(1)は回転角度が「180°」と「270°」のオフセット値が適正ではなく、部品装着部8(1)を不適正部品装着部として選定する。このように、第2選定部29は、データ(装着位置ズレ量)のばらつき(レンジ)に基づき回転角度毎のオフセット値が適正であるか否かを判断して、不適正部品装着部を選定する。なお、実施の形態として、第1選定部28、および、第2選定部29のいずれかがオフセット値が適正でないと判断した部品装着部8(1)~8(16)を不適正部品装着部として選定するようにしもよい。
図4において、データ取得手段34は、判断部27が装着ヘッド7の装着精度が適正でないと判断すると、第1選定部28または第2選定部29が選定した不適正部品装着部により、オフセット値が適正ではないと判断した回転角度でのみデータ(装着位置ズレ量)を再取得する。そして、オフセット値算出部25は、再取得されたデータに基づき、不適正部品装着部の適正でないと判断された回転角度のオフセット値を再算出する。図7の例では、オフセット値(1:0°)とオフセット値(1:90°)が再算出される。
なお、オフセット値算出部25は、不適正部品装着部のオフセット値を再算出する際は、再取得されたデータに最初に取得したデータと精度検証用に取得したデータの少なくともいずれかを加えて、オフセット値を再算出するようにしてもよい。すなわち、取得されたデータ(装着位置ズレ量)からデータ取得手段34が基板Bに実装する際に使用したオフセット値を引き戻した換算データの平均値をオフセット値として再算出してもよい。算出に使用するデータ数を増加することで、テープフィーダ10が部品Dを供給する位置のばらつきなどのランダム成分を除去(減少)させることができる。
図4において、更新部30は、判断部27が装着ヘッド7の装着精度が適正であると判断すると、ヘッド記憶部7aに記憶されていたオフセット値(第1のオフセット値)を、オフセット値算出部25により算出されたオフセット値に更新する。なお、装着ヘッド7の装着精度が適正であれば、部品装着部8(1)~8(16)のうち少なくとも一つの部品装着部8(j)による部品Dの装着位置のばらつきが他の部品装着部8(j)による部品Dの装着位置のばらつきより大きいものであっても構わない。
次に図9のフローに沿って、部品装着装置M1においてテープフィーダ10(部品供給部)から部品Dを取り出して基板Bに装着する部品装着部8(j)のオフセット値を算出するオフセット値算出方法につて説明する。まず、装着制御部22は、ヘッド記憶部7aに記憶されているオフセット値(第1のオフセット値)を読み出して、オフセット値データ33として記憶部21に記憶させる(ST1:第1のオフセット値読出工程)。
次いでデータ取得手段34は、記憶部21に記憶されている第1のオフセット値に基づき、複数の部品装着部8(j)によってノズル9(部品保持具)を複数の異なる回転角度に回転させ、テープフィーダ10から部品Dを取り出して基板Bに装着させて(図5参照)、基板Bに装着された部品Dの状態に関する第1のデータ(装着位置ズレ量)を取得する(ST2:第1のデータ取得工程)。
図9において、次いでオフセット値算出部25は、第1のデータに基づき、複数の部品装着部8(j)の第2のオフセット値を回転角度毎にそれぞれ算出する(ST3:第2のオフセット値算出工程)。次いでデータ取得手段34は、第2のオフセット値に基づき、複数の部品装着部8(j)によってノズル9を複数の異なる回転角度に回転させ、テープフィーダ10から部品Dを取り出して基板Bに装着させて、基板Bに装着された部品Dの状態に関する精度検証用の第2のデータ(装着位置ズレ量)を取得する(ST4:第2のデータ取得工程)。
次いで装着精度算出部26は、第2のデータに基づき、装着ヘッド7(複数の部品装着部8(j)の全体として)の装着精度(工程能力指数Cpkなど)を算出する(ST5:装着精度算出工程)。次いで判断部27は、算出された装着精度は適正であるか否かを判断する(ST6:判断工程)。例えば、判断工程(ST6)において、工程能力指数Cpkが所定の判定基準値以上であるか否かが判断される。装着精度が適正ではないと判断されると(ST6においてNo)、第1選定部28または第2選定部29は、第2のデータに基づき、第2のオフセット値が適正でない不適正部品装着部を選定する(ST7:選定工程)。
選定工程(ST7)において、第1選定部28は、基板Bに装着された部品Dの装着位置の部品Dを装着すべき位置からのズレ(装着位置ズレ量の平均値)に基づき、回転角度毎に第2のオフセット値が適正であるか否かを判断して、不適正部品装着部を選定する(図7参照)。または、選定工程(ST7)において、第2選定部29は、第2のデータのばらつき(装着位置ズレ量のレンジ)に基づき、回転角度毎に第2のオフセット値が適正であるか否かを判断して、不適正部品装着部を選定する(図8参照)。
図9において、選定工程(ST7)において不適正部品装着部が選定されると、データ取得手段34は、第2のオフセット値に基づき、不適正部品装着部により第2のオフセット値が適正ではないと判断された回転角度によって基板Bに部品Dを装着させて、基板Bに装着された部品Dの状態に関する第3のデータ(装着位置ズレ量)を取得する(ST8:第3のデータ取得工程)。すなわち、選定工程(ST7)において、回転角度毎の第2のデータに基づき第2のオフセット値が適正であるかを判断して不適正部品装着部が選定され、第3のデータ取得工程(ST8)において、不適正部品装着部により第2のオフセット値が適正ではないと判断された回転角度の第3のデータが取得される。
次いでオフセット値算出部25は、第3のデータに基づき、不適正部品装着部の第2のオフセット値が適正でないと判断された回転角度の第3のオフセット値を算出する(ST9:第3のオフセット値算出工程)。なお、オフセット値算出部25は、第3のデータに、第1のデータまたは第2のデータを加えて、第3のオフセット値を算出するようにしてもよい。次いで次いでデータ取得手段34は、第3のオフセット値に基づき、不適正部品装着部によって第2のオフセット値が適正でないと判断された回転角度により、テープフィーダ10から部品Dを取り出して基板Bに装着させて、基板Bに装着された部品Dの状態に関する精度検証用の第4のデータ(装着位置ズレ量)を取得する(ST10:第4のデータ取得工程)。
図9において、次いで装着精度算出工程(ST5)に戻り、装着精度算出工程(ST5)において、第2のデータと第4のデータに基づき、複数の部品装着部8(j)(装着ヘッド7)の装着精度が算出される。なお、この装着精度の算出では、第2のデータから不適正部品装着部の第2のオフセット値が適正でないと判断された回転角度のデータ(装着位置ズレ量)を除外してもよい。これによって、第2のデータ取得工程(ST4)において取得された第2のデータの中に含まれている突発的な外れ値を除外することができる。この場合、既に第2のオフセット値で取得されている部品装着部8(j)の適正である回転角度の装着位置ズレ量と、第3のオフセット値で再取得された不適正部品装着部の適正でなかった回転角度の装着位置ズレ量から装着精度が算出される。
次いで判断工程(ST6)が実行されて、第3のオフセット値に基づく装着精度が適正であるか否かが判断される。装着ヘッド7の装着精度が適正ではないと判断されると(ST6においてNo)、選定工程(ST7)、第3のデータ取得工程(ST8)、第3のオフセット値算出工程(ST9)、第4のデータ取得工程(ST10)、装着精度算出工程(ST5)、判定工程(ST6)が繰り返し実行される。すなわち、第3のオフセット値により不適正部品装着部の適正でない回転角度でデータを取得しても、この第3のオフセット値では所定の装着精度が達成できていない場合には、新たに第3のオフセット値が取得される。
装着ヘッド7の装着精度が適正と判断されると(ST6においてYes)、更新部30は、ヘッド記憶部7aに記憶されているオフセット値(第1のオフセット値)を適正と判断された第2のオフセット値または第3のオフセット値に更新する(ST11:オフセット値更新工程)。
このように、選定工程(ST7)において適正でないと判断された条件(部品装着部8(j)と回転角度の組み合わせ)のみ第3のデータ取得工程(ST8)、第3のオフセット値算出工程(ST9)、第4のデータ取得工程(ST10)を実行することで、第3のオフセット値の算出に要する時間を短縮して、オフセット値を適正に算出することができる。
なお、第3のデータ取得工程(ST8)において不適正部品装着部が適正でないと判断された回転角度によって基板Bに部品Dを装着する回数(例えば、5回)は、第1のデータ取得工程(ST2)において複数の部品装着部8(j)のそれぞれが異なる回転角度で基板Bに部品Dを装着する回数(例えば、3回)よりも多いことが望ましい。これにより、装着位置ズレ量のランダム成分を除去して適正なオフセット値を算出することができる。
上記説明したように、本実施の形態の部品装着装置M1は、ノズル9(部品保持具)をそれぞれ有する複数の部品装着部8(j)によってテープフィーダ10(部品供給部)から部品Dを取り出して基板Bに装着し、基板Bに装着された部品Dの状態に関するデータ(装着位置ズレ量)を取得するデータ取得手段34と、データ取得手段34が取得したデータに基づき、複数の部品装着部8(j)の装着精度を算出する装着精度算出部26と、算出された装着精度が適正であるかを判断する判断部27と、データ取得手段34が取得したデータに基づき、部品装着部8(j)のオフセット値を算出するオフセット値算出部25と、データ取得手段34が取得したデータに基づき、オフセット値が適正ではない不適正部品装着部を選定する選定部(第1選定部28または第2選定部29)と、を備える、オフセット値算出システムである。
オフセット値算出システム(部品装着装置M1)は、判断部27が、装着精度が適正ではないと判断すると、データ取得手段34は、不適正部品装着部のデータを再取得し、オフセット値算出部25は、再取得されたデータにも基づき、不適正部品装着部のオフセット値を再算出する。これによって、装着ヘッド7(部品装着部8(j))のオフセット値を適正に算出することができる。
なお、オフセット値算出システムは、部品装着装置M1のみでの構成に限定されることはなく、管理コンピュータ3や検査装置M2と組み合わせた部品装着システム1で構成してもよい。例えば、データ取得手段34のデータ抽出部24、オフセット値算出部25、装着精度算出部26、判断部27、第1選定部28または第2選定部29を管理コンピュータ3が備え、部品装着装置M1のヘッドカメラ14が撮像した基板Bに装着された部品Dの撮像結果を管理コンピュータ3に送信し、管理コンピュータ3でオフセット値を算出するようにしてもよい。
また、データ取得手段34のデータ抽出部24、オフセット値算出部25、装着精度算出部26、判断部27、第1選定部28または第2選定部29を検査装置M2が備え、部品装着装置M1において部品Dが装着された基板Bを検査装置M2に搬入し、検査装置M2の検査カメラ(撮像部)で基板Bに装着された部品Dを撮像して、オフセット値を算出するようにしてもよい。
また、部品装着装置M1のデータ取得手段34が基板Bに装着した部品Dのうち、精度検証用のデータ(第2のデータ、第4のデータ)を取得する時のみ、検査装置M2に搬入して検査装置M2でデータ(装着位置ズレ量)を取得するようにしてもよい。検査装置M2の検査カメラは、部品装着装置M1のヘッドカメラ14よりも検出精度が高いため、装着位置ズレ量を精度良く抽出して、より適正なオフセット値を算出することができる。
なお、上記は実施例としては、16つの部品装着部8(1)~8(16)を備える装着ヘッド7を例に説明したが、装着ヘッド7はこれに限定されることはない。例えば、装着ヘッドは、16つ以外に、20つ、12つ、8つ、4つ、2つなどの部品装着部8(j)を備えていても良い。また、ロータリー型の装着ヘッドに部品装着部8を備えたものであっても適用可能である。
本発明のオフセット値算出システムおよびオフセット値算出方法ならびに部品装着装置は、装着ヘッドのオフセット値を適正に算出することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。
1 部品装着システム(オフセット値算出システム)
3 管理コンピュータ(オフセット値算出システム)
8、8(j) 部品装着部
9 ノズル(部品保持具)
10 テープフィーダ(部品供給部)
14 ヘッドカメラ(撮像部)
34 データ取得手段
AN ノズル軸(軸芯)
B 基板
D 部品
M1 部品装着装置(オフセット値算出システム)
M2 検査装置(オフセット値算出システム)
Xd X軸方向の装着位置ズレ量(データ)
Yd Y軸方向の装着位置ズレ量(データ)
θd θ方向の装着位置ズレ量(データ)
3 管理コンピュータ(オフセット値算出システム)
8、8(j) 部品装着部
9 ノズル(部品保持具)
10 テープフィーダ(部品供給部)
14 ヘッドカメラ(撮像部)
34 データ取得手段
AN ノズル軸(軸芯)
B 基板
D 部品
M1 部品装着装置(オフセット値算出システム)
M2 検査装置(オフセット値算出システム)
Xd X軸方向の装着位置ズレ量(データ)
Yd Y軸方向の装着位置ズレ量(データ)
θd θ方向の装着位置ズレ量(データ)
Claims (19)
- 部品を保持する部品保持具をそれぞれ有する複数の部品装着部によって部品供給部から部品を取り出して基板に装着し、前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出部と、
算出された前記装着精度が適正であるかを判断する判断部と、
前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部のオフセット値をそれぞれ算出するオフセット値算出部と、
前記データ取得手段が取得したデータに基づき、複数の前記部品装着部のうち前記オフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定部と、を備え、
前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、
前記データ取得手段は、前記不適正部品装着部のデータを再取得し、
前記オフセット値算出部は、再取得された前記データにも基づき、前記不適正部品装着部の前記オフセット値を再算出する、オフセット値算出システム。 - 前記データ取得手段が、第1のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部の第1のデータを取得し、
前記オフセット値算出部が、前記第1のデータに基づき、複数の前記部品装着部の第2のオフセット値をそれぞれ算出し、
前記データ取得手段が、前記第2のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部の第2のデータを取得し、
前記装着精度算出が、前記第2のデータに基づき、前記装着精度を算出し、
前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、
前記選定部が、前記第2のデータに基づき、前記第2のオフセット値が適正ではない不適正部品装着部を選定し、
前記データ取得手段は、前記第2のオフセット値に基づき、前記不適正部品装着部の第3のデータを取得し、
前記オフセット値算出部は、少なくとも前記第3のデータに基づき、前記不適正部品装着部の第3のオフセット値を算出する、請求項1に記載のオフセット値算出システム。 - 前記データ取得手段がデータを再取得する際に前記不適正部品装着部が基板に部品を装着する回数は、前記データ取得手段が複数の前記部品装着部の全てでデータを取得する際に複数の前記部品装着部のそれぞれが基板に部品を装着する回数よりも多い、請求項1または2に記載のオフセット値算出システム。
- 複数の前記部品装着部は、軸芯を中心に部品を回転させて基板に装着可能であって、
前記データ取得手段は、複数の前記部品装着部によって前記部品保持具を複数の異なる所定の回転角度に回転させ、前記部品供給部から部品を取り出て基板に装着させて、前記データを取得する、請求項1から3のいずれかに記載のオフセット値算出システム。 - 前記選定部は、前記回転角度毎の前記データに基づき前記オフセット値が適正であるかを判断して前記不適正部品装着部を選定し、
前記データ取得手段は、前記不適正部品装着部によって前記オフセット値が適正ではないと判断された回転角度のデータを再取得する、請求項4に記載のオフセット値算出システム。 - 前記選定部は、前記基板に装着された前記部品の装着位置の前記部品を装着すべき位置からのズレに基づき前記不適正部品装着部を選定する、請求項1から5のいずれかに記載のオフセット値算出システム。
- 前記選定部は、前記データのばらつきに基づき前記不適正部品装着部を選定、請求項1から5のいずれかに記載のオフセット値算出システム。
- 前記選定部は、前記データ取得手段が前記オフセット値に基づいて前記部品装着部により部品を装着させて取得したデータに基づいて、前記不適正部品装着部を選定する、請求項1から7のいずれかに記載のオフセット値算出システム。
- 部品を保持する部品保持具をそれぞれ有し、部品供給部から部品を取り出して基板に装着する部品装着部のオフセット値を算出するオフセット値算出方法であって、
第1のオフセット値に基づき、複数の部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第1のデータを取得する第1のデータ取得工程と、
前記第1のデータに基づき、複数の前記部品装着部の第2のオフセット値をそれぞれ算出する第2のオフセット値算出工程と、
前記第2のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第2のデータを取得する第2のデータ取得工程と、
前記第2のデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出工程と、
算出された前記装着精度が適正であるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において前記装着精度が適正ではないと判断されると、前記第2のデータに基づき、前記第2のオフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定工程と、
前記第2のオフセット値に基づき、前記不適正部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第3のデータを取得する第3のデータ取得工程と、
少なくとも前記第3のデータに基づき、前記不適正部品装着部の第3のオフセット値を算出する第3のオフセット値算出工程と、を含む、オフセット値算出方法。 - 前記第3のデータ取得工程において前記不適正部品装着部が基板に部品を装着する回数は、前記第1のデータ取得工程において複数の前記部品装着部のそれぞれが基板に部品を装着する回数よりも多い、請求項9に記載のオフセット値算出方法。
- 複数の前記部品装着部は、軸芯を中心に部品を回転させて基板に装着可能であって、
前記第1のデータ取得工程、前記第2のデータ取得工程、ならびに第3のデータ取得工程において、前記部品装着部によって前記部品保持具を複数の異なる所定の回転角度に回転させ、前記部品供給部から部品を取り出して基板に装着させて、前記第1のデータ、前記第2のデータ、ならびに前記第3のデータが取得される、請求項9または10に記載のオフセット値算出方法。 - 前記選定工程において、前記回転角度毎の前記第2のデータに基づき前記第2のオフセット値が適正であるかを判断して前記不適正部品装着部が選定され、
前記第3のデータ取得工程において、前記不適正部品装着部により前記第2のオフセット値が適正ではないと判断された回転角度の第3のデータが取得される、請求項11に記載のオフセット値算出方法。 - 前記選定工程において、前記基板に装着された前記部品の装着位置の前記部品を装着すべき位置からのズレに基づき前記不適正部品装着部が選定される、請求項9から12のいずれかに記載のオフセット値算出方法。
- 前記選定工程において、前記第2のデータのばらつきに基づき前記不適正部品装着部が選定される、請求項9から12のいずれかに記載のオフセット値算出方法。
- 前記第3のオフセット値に基づき、前記不適正部品装着部によって基板に部品を装着させて、前記基板に装着された前記部品の状態に関する第4のデータを取得する第4のデータ取得工程を、さらに含み、
前記装着精度算出工程において、前記第2のデータと前記第4のデータに基づき、前記複数の部品装着部の装着精度が算出される、請求項9から14のいずれかに記載のオフセット値算出方法。 - 部品を供給する部品供給部と、
部品を保持する部品保持具をそれぞれ有し、前記部品供給部から部品を取り出して基板に装着する複数の部品装着部と、
前記部品供給部と複数の前記部品装着部を制御し、複数の前記部品装着部のオフセット値に基づき基板に部品を装着させる制御部と、
前記基板に装着された前記部品を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像結果から前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部の装着精度を算出する装着精度算出部と、
算出された前記装着精度が適正であるかを判断する判断部と、
前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部のオフセット値をそれぞれ算出するオフセット値算出部と、
前記データ抽出部によって抽出されたデータに基づき、複数の前記部品装着部のうち前記オフセット値が適正ではない部品装着部である不適正部品装着部を選定する選定部と、を備え、
前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、
前記制御部は、前記不適正部品装着部によって基板に部品を装着させ、
前記データ抽出部は、前記撮像部による撮像結果から前記不適正部品装着部によって前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを再抽出し、
前記オフセット値算出部は、再抽出された前記データにも基づき、前記不適正部品装着部の前記オフセット値を再算出する、部品装着装置。 - 前記制御部が、第1のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部によって基板に部品を装着させ、
前記データ抽出部が、前記撮像部による撮像結果から前記基板に装着された前記部品の状態に関する第1のデータを抽出し、
前記オフセット値算出部が、前記第1のデータに基づき、複数の前記部品装着部の第2のオフセット値をそれぞれ算出し、
前記制御部が、前記第2のオフセット値に基づき、複数の前記部品装着部によって基板に部品を装着させ、
前記データ抽出部が、前記撮像部による撮像結果から前記基板に装着された前記部品の状態に関する第2のデータを抽出し、
前記装着精度算出が、前記第2のデータに基づき、前記装着精度を算出し、
前記判断部が、前記装着精度が適正ではないと判断すると、
前記制御部は、前記第2のオフセット値に基づき、前記第2のオフセット値が適正ではないとして選定された不適正部品装着部によって基板に部品を装着させ、
前記データ抽出部は、前記撮像部による撮像結果から前記不適正部品装着部によって前記基板に装着された前記部品の状態に関する第3のデータを抽出し、
前記オフセット値算出部は、少なくとも前記第3のデータに基づき、前記不適正部品装着部の第3のオフセット値を算出する、請求項16に記載の部品装着装置。 - 複数の前記部品装着部は、軸芯を中心に部品を回転させて基板に装着可能であって、
前記制御部は、複数の前記部品装着部によって前記部品保持具を複数の異なる所定の回転角度に回転させ、前記部品供給部から部品を取り出して基板に装着させ、
前記データ抽出部は、前記撮像部による撮像結果から回転させた前記部品保持具により前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを抽出する、請求項16または17に記載の部品装着装置。 - 前記選定部は、前記回転角度毎の前記データに基づき前記オフセット値が適正であるかを判断して前記不適正部品装着部を選定し、
前記制御部は、前記不適正部品装着部によって前記オフセット値が適正ではないと判断された回転角度に部品を回転させて基板に装着させ、
前記データ抽出部は、前記撮像部による撮像結果から前記不適正部品装着部によって前記基板に装着された前記部品の状態に関するデータを抽出する、請求項18に記載の部品装着装置。
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