JP4387963B2 - 部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品を基板に実装する方法に関し、特に、ヘッドに複数の部品を吸着してその複数の部品を基板に装着する部品実装方法に関する。

従来より、ヘッドに複数の部品を吸着してその複数の部品を基板に装着する部品実装方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１の部品実装方法では、ヘッドが複数の部品を吸着する順序（吸着順）と、その複数の部品がヘッドによって基板に装着される順序（装着順）とを、所定の条件に基づいて予め決定しておき、その決定されている順序に従って複数の部品の吸着及び装着を行う。
特開２００３−３７３９６号公報

しかしながら、上記特許文献１の部品実装方法では、部品実装された基板の生産性や品質の安定性が低下してしまうという問題がある。

即ち、上記特許文献１の部品実装方法では、所定の条件に基づいて装着順が予め決定されるが、その決定された装着順には、基板に装着される直前の部品の実際のサイズなどが考慮されていない。したがって、各部品のサイズを示すデータを考慮して装着順を決定していても、そのデータの示すサイズが実際のサイズと僅かにでも異なっていれば、その決定された装着順は不適切なものとなってしまう。このようなサイズの僅かな違いは、同一部品同士であっても製造上の理由から生じることがある。また、代替部品と正規部品との間でもそれぞれのサイズに僅かな違いが生じることがある。

このような不適切な装着順で部品が基板に装着されることによって、例えば、その装着時において部品とヘッド（ノズル）との間で干渉などが生じ、生産性や品質の安定性が低下してしまうのである。

そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図った部品実装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る部品実装方法は、複数の部品を保持して移動するヘッドを用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、前記複数の部品を前記ヘッドに保持させる保持ステップと、前記ヘッドに保持されている複数の部品を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップによる撮像結果から、前記ヘッドに保持されている複数の部品の状態を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された状態に基づいて前記複数の部品の装着順を決定する装着順決定ステップと、前記ヘッドに対して、前記装着順決定ステップで決定された装着順に従って前記複数の部品を基板に装着させる装着ステップとを含む。具体的には、前記検出ステップでは、前記複数の部品の状態を示す数値を検出し、前記装着順決定ステップでは、前記検出ステップで検出された数値の閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、グループごとに装着されるように前記複数の部品の装着順を決定する。

例えば、複数の部品が同一部品として扱われていても、ヘッドに保持されている複数の部品の実際の状態に基づいて装着順が決定されるため、それらの複数の部品の間でサイズなどに僅かな違いがあっても、その違いを考慮して適切な装着順が決定される。そして、その適切な装着順に従って複数の部品の装着が行われるため、装着時における干渉などを防いで、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図ることができる。

また、前記検出ステップで検出される数値は、前記複数の部品のサイズであり、前記装着順決定ステップでは、前記検出ステップで検出されたサイズの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、サイズの小さいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定することを特徴としてもよい。

これにより、サイズの小さいグループから順に、各グループに属する部品が装着されるため、装着時における干渉などを確実に防いで、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図ることができる。

また、前記検出ステップで検出される数値は、前記ヘッドに対する複数の部品のずれを示し、前記装着順決定ステップでは、前記検出ステップで検出されたずれの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、ずれの大きいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定することを特徴としてもよい。具体的には、前記検出ステップで検出される数値は、前記ずれを示す角度であり、前記装着順決定ステップでは、前記角度の閾値に対する大小関係に基づいて前記複数の部品をグループ分けする。

例えば、ヘッドに対する部品のずれが大きい場合には、そのずれを補正しても再発する可能性が高いため、そのようなずれの大きい部品を早急に基板に装着することが好ましい。仮に、ずれの大きい部品を後に装着してしまうと、部品を基板に不適切な状態で装着してしまうこととなる。そこで、ずれの大きいグループから順に、各グループに属する部品が補正されて装着されることによって、不適切な装着を確実に防いで、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図ることができる。

また、前記部品実装方法は、さらに、前記検出ステップで検出された状態に関わらず、前記複数の部品の装着順を決定する静的決定ステップを含み、前記装着順決定ステップでは、前記静的決定ステップで決定された装着順を、前記検出ステップで検出された状態に基づいて変更することにより、前記複数の部品の装着順を動的に決定することを特徴としてもよい。

これにより、装着順が予め決定され、ヘッドに保持されている複数の部品の状態に基づいてその装着順が変更されるため、例えば、基本的な装着順を予め決めておき、状態に応じてその装着順を部分的に変更することができ、本方法の適用性を拡張することができる。

なお、本発明は、このような部品実装方法として実現することができるだけでなく、その方法により部品を実装する部品実装機やプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。

本発明の部品実装方法は、部品実装された基板の生産性や品質の安定性を向上することができるという作用効果を奏する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態における部品実装システムについて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における部品実装システム１０全体の構成を示す外観図である。この部品実装システム１０は、上流から下流に向けて回路基板（基板）２０を送りながら電子部品（部品）を装着していく生産ラインを構成する複数の部品実装機１００，２００と、部品実装機１００，２００を管理する管理装置３００とを備える。なお、部品実装機１００，２００はそれぞれ同一の構成を有するため、以下、部品実装機１００について詳細に説明する。

部品実装機１００は、同時かつ独立して部品実装を行う２つのサブ設備（前サブ設備１１０及び後サブ設備１２０）を備える。各サブ設備１１０（１２０）は、直交ロボット型装着ステージであり、部品供給部１１５ａ及び１１５ｂと、マルチ装着ヘッド１１２と、ＸＹロボット１１３と、撮像手段たる部品認識カメラ１１６と、トレイ供給部１１７とを備える。部品供給部１１５ａ及び１１５ｂはそれぞれ、部品テープを収納する最大４８個の部品カセット１１４の配列からなる。マルチ装着ヘッド１１２は、１０ノズルヘッド又は単にヘッドとも呼ばれ、上述の部品カセット１１４から最大１０個の部品を吸着（保持）して基板２０に装着することができる１０個の吸着ノズル（以下、単に「ノズル」ともいう。）を有する。なお、以下、マルチ装着ヘッド１１２を単にヘッド１１２という。ＸＹロボット１１３は、そのヘッド１１２を移動させるものである。部品認識カメラ１１６は、ヘッド１１２に吸着された部品の吸着状態を２次元又は３次元的に検査するために用いられる。トレイ供給部１１７は、トレイ部品を供給する。このような各サブ設備は、他のサブ設備とは独立して（並行して）、それぞれの担当する基板２０への部品実装を実行する。

なお、「部品テープ」とは、現実には、同一部品種の複数の部品がテープ（キャリアテープ）上に並べられたものであり、リール（供給用リール）等に巻かれた状態で供給される。主に、チップ部品と呼ばれる比較的小さいサイズの部品を部品実装機に供給するのに使用される。なお、部品テープによって供給される部品をテーピング部品と呼ぶ。

この部品実装機１００は、具体的には、高速装着機と呼ばれる部品実装機と多機能装着機と呼ばれる部品実装機のそれぞれの機能を併せもつ実装機である。高速装着機とは、主として１０ｍｍ角以下の電子部品を１点あたり０．１秒程度のスピードで装着する高い生産性を特徴とする設備であり、多機能装着機とは、１０ｍｍ角以上の大型電子部品やスイッチ・コネクタ等の異形部品、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等のＩＣ部品を装着する設備である。

つまり、この部品実装機１００は、複数種類の吸着ノズルを使用（ノズル交換等を実施）することで、ほぼ全ての種類の電子部品（装着対象となる部品として、０．４ｍｍ×０．２ｍｍのチップ抵抗から２００ｍｍのコネクタまで）を装着できるように設計されており、この部品実装機１００を必要台数だけ並べることで、生産ラインを構成することができる。

図２は、本発明に係る部品実装機１００の主要な構成を示す平面図である。
シャトルコンベヤ１１８は、トレイ供給部１１７から取り出された部品を載せて、ヘッド１１２による吸着可能な所定位置まで運搬するための移動テーブル（部品搬送コンベア）である。ノズルステーション１１９は、各種形状の部品種に対応するための交換用ノズルが置かれるテーブルである。搬送部１２１は、基板２０を部品実装機１００の内部に搬入したり、部品実装機１００の外部に搬出したりする。

各サブ設備１１０（又は１２０）を構成する２つの部品供給部１１５ａ及び１１５ｂは、それぞれ、部品認識カメラ１１６を挟んで左右に配置されている。したがって、部品供給部１１５ａ又は１１５ｂにおいて部品を吸着したヘッド１１２は、部品認識カメラ１１６を通過した後に、基板２０の実装点に移動し、吸着した全ての部品を順次装着していく動作を繰り返す。「実装点」とは、部品を装着すべき基板２０上の座標点のことであり、同一部品種の部品が異なる実装点に装着される場合もある。同一の部品種に係る部品テープに並べられた部品（実装点）の個数の合計は、その部品種の部品数（装着すべき部品の総数）と一致する。

ここで、ヘッド１１２による部品の吸着・移動・装着という一連の動作の繰り返しにおける１回分の動作（吸着・移動・装着）、又はそのような１回分の動作によって装着される部品群を「タスク」と呼ぶ。例えば、１０ノズルヘッドによれば、１個のタスクによって装着される部品の最大数は１０となる。なお、ここでいう「吸着」には、ヘッド１１２が部品を吸着し始めてから移動するまでの全ての吸着動作が含まれ、例えば、１回の吸着動作（ヘッド１１２の上下動作）で１０個の部品を吸着する場合だけでなく、複数回の吸着動作によって１０個の部品を吸着する場合も含まれる。

図３は、ヘッド１１２と部品カセット１１４の位置関係を示す模式図である。このヘッド１１２は、「ギャングピックアップ方式」と呼ばれる作業ヘッドであり、最大１０個の吸着ノズル１１２ａを取り付けることが可能であり、このときには、最大１０個の部品カセット１１４のそれぞれから部品を同時に（１回の上下動作で）吸着することができる。

なお、「シングルカセット」と呼ばれる部品カセット１１４には１つの部品テープだけが装填され、「ダブルカセット」と呼ばれる部品カセット１１４には２つの部品テープが装填される。また、部品供給部１１５ａ及び１１５ｂにおける部品カセット１１４（又は、部品テープ）のセット位置を「Ｚ軸上の値」又は「Ｚ軸上の位置（Ｚ番号）」と呼び、Ｚ番号には、部品供給部１１５ａの最左端を「Ｚ１」とする連続番号等が用いられる。「Ｚ軸」とは、部品実装機（サブ設備を備える場合には、サブ設備）ごとにセットされる部品カセット１１４の配列位置（セット位置）を特定する座標軸のことをいう。

図４は、装着の対象となる部品（電子部品）の外観を示す外観図である。
図４（ａ）〜（ｄ）に示すような各種チップ形電子部品４２３ａ〜４２３ｄは、部品テープに一定間隔で複数個連続的に収納されている。そしてこのような部品テープは、供給用リールに所定の数量分だけ巻回されたテーピング形態でオペレータに供給される。

この部品実装機１００の動作上の特徴をまとめると、以下の通りである。
（１）ノズル交換
次の装着動作に必要なノズルがヘッド１１２にないとき、ヘッド１１２は、ノズルステーション１１９へ移動し、ノズル交換を実施する。ノズルの種類としては、吸着できる部品のサイズに応じて、例えば、タイプＳ、Ｍ、Ｌ等がある。
（２）部品吸着
ヘッド１１２が部品供給部１１５ａ及び１１５ｂに移動し、電子部品を吸着する。一度に１０個の部品を同時に吸着できないときは、吸着位置を移動させながら複数回、吸着上下動作を行うことで、最大１０個の部品を吸着することができる。
（３）認識スキャン
部品認識カメラ１１６上でヘッド１１２を一定速度で移動させて、部品認識カメラ１１６は、ヘッド１１２に吸着された全ての電子部品を撮像する。その結果、部品のサイズや吸着状態が正確に認識（検出）される。例えば、部品の縦及び横のサイズが認識されたり、部品の厚さが認識されたりする。また、ノズル１１２ａに吸着されている部品のずれ、つまりノズル１１２ａに対して部品がどれだけ回転して吸着されているかを示す角度（吸着ずれ角度）が、上述の吸着状態として検出される。
（４）部品装着
基板２０に、順次電子部品を装着する。

上記（１）から（４）の動作を繰り返し行うことで、全ての電子部品を基板２０に実装する。上記（２）から（４）の動作は、この部品実装機１００による部品の実装における基本動作であり、「タスク」に相当する。つまり、１つのタスクで、最大１０個の電子部品を基板に装着することができる。

図５は、図１に示された部品実装機１００の機能的な構成を示すブロック図である。
この部品実装機１００は、実装制御部１５１、出力部１５２、入力部１５３、データベース部１５４、装着順変更部１５７、メモリ部１５９、及び通信Ｉ／Ｆ部１５８を備える。

メモリ部１５９は、実装制御部１５１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。

出力部１５２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部１５３はキーボード等である。これらは、実装制御部１５１による制御の下で、本部品実装機１００とオペレータとが対話する等のために用いられる。

機構部１５０は、ヘッド１１２、ＸＹロボット１１３、部品カセット１１４、部品認識カメラ１１６、搬送部１２１、及び、これらを駆動するモーターやモータードライバ等を含む機構関連の構成要素の集合である。この機構部１５０に含まれる各構成要素は実装制御部１５１によって制御される。例えば、ヘッド１１２は、実装制御部１５１による制御に基づいて、各ノズル１１２ａに部品を吸着させて移動し、その吸着されている部品をそれぞれ順に基板２０に装着する。そして、部品認識カメラ１１６は、実装制御部１５１による制御に基づいて、ヘッド１１２によって吸着されて移動する部品を撮像する。

データベース部１５４は、部品ライブラリ１５４ｂと、所定の条件に基づいて生成された実装点データ１５４ａとを記憶するためのハードディスク等である。

図６は、実装点データ１５４ａの例を示す図である。
実装点データ１５４ａは、実装の対象となる全ての部品の実装点を示す情報の集まりである。図６に示されるように、１つの実装点ｐｉは、部品種ｃｉ、Ｘ座標ｘｉ、Ｙ座標ｙｉ、制御データφｉからなる。ここで、「部品種」は、図７に示される部品ライブラリ１５４ｂにおける部品名に相当し、「Ｘ座標」及び「Ｙ座標」は、実装点の座標（基板上の特定位置を示す座標）であり、「制御データ」は、その部品の実装に関する制約情報（使用可能なノズルのタイプ、ヘッド１１２の最高移動速度等）である。

このような実装点データ１５４ａは、例えば、ラインタクトが最短になるように管理装置３００によって生成されたものである。なお、「ラインタクト」とは、ラインを構成するサブ設備ごとのタクトのうちの最大のタクトであって、「タクト」とは、対象の部品を実装するのに要する総時間である。

また、この実装点データ１５４ａは、実装点ｐｉの配列によって、各部品の装着順を示している。即ち、管理装置３００は、例えば高さの低い部品から装着されるように各部品の装着順を静的に決定して、その装着順が示されるように実装点データ１５４ａを生成する。そして、この実装点データ１５４ａは、管理装置３００から通信Ｉ／Ｆ部１５８を介してデータベース部１５４に格納される。

図７は、部品ライブラリ１５４ｂの一例を示す図である。
部品ライブラリ１５４ｂは、部品実装機１００が扱うことができる全ての部品種それぞれについての固有の情報を集めたライブラリである。図７に示されるように、部品種ごとの部品サイズ、タクト（一定条件下における部品種に固有のタクト）、その他の制約情報（使用可能なノズルのタイプ、部品認識カメラ１１６による認識方式、ヘッド１１２の最高速度比等）からなる。なお、本図には、参考として、各部品種の部品の外観も併せて示されている。部品ライブラリ１５４ｂには、その他に、部品の色や部品の形状などの情報が含まれていてもよい。また、上述の実装点データ１５４ａにより示される装着順は、この部品ライブラリ１５４ｂの示す部品サイズなどを考慮して決定されている。

通信Ｉ／Ｆ部１５８は、管理装置３００を含む他の装置と通信するインターフェースカード等であり、例えば、実装点データ１５４ａや部品ライブラリ１５４ｂをダウンロードしてそれぞれをデータベース部１５４に格納する際に使用される。

実装制御部１５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり、オペレータからの指示等に従って、メモリ部１５９に必要なプログラムをロードして実行し、その実行結果に従って機構部１５０を制御する。このような機構部１５０への制御により、各部品が基板２０に実装される。つまり、実装制御部１５１はヘッド制御手段としての機能も有する。

また、実装制御部１５１は、実装点データ１５４ａを参照して各部品の装着順を特定する。そして、実装制御部１５１は、その装着順が装着順変更部１５７によって変更されなければ、その実装点データ１５４ａの示す装着順に従って各部品を装着し、装着順が装着順変更部１５７によって変更されれば、その変更された装着順に従って各部品を装着するようにヘッド１１２を制御する。

装着順変更部１５７は、部品認識カメラ１１６による撮像結果に基づいて、ヘッド１１２に吸着されている各部品のサイズ及び吸着状態などを認識（検出）し、実装点データ１５４ａに示される装着順を変更する。即ち、装着順変更部１５７は、静的に予め決定されている各部品の装着順を変更することにより、実際の装着順を動的に決定する。言い換えれば、この装着順変更部１５７は、複数の部品の状態を検出する検出手段と、装着順を決定する決定手段とを備えている。

例えば、複数の部品がそれぞれ同一部品である場合には、実装点データ１５４ａは、それらの部品が同一の高さであることに基づいて決定された装着順を示す。しかし、それらの部品が同一部品であっても、各々の部品サイズには製造上のばらつきがある。また、複数の部品が代替部品である場合には、実装点データ１５４ａは、それらの代替部品が正規部品と同一の高さであることに基づいて決定された装着順を示す。しかし、それらの代替部品のサイズには正規部品のサイズと比べて僅かな違いがある。

そこで本実施の形態の装着順変更部１５７は、ヘッド１１２に吸着されている複数の部品がそれぞれ同一部品であっても、部品認識カメラ１１６による撮像結果に基づいて、ヘッド１１２に吸着されているそれら複数の部品のサイズの僅かな違いを認識（検出）する。また、装着順変更部１５７は、ヘッド１１２に吸着されている部品が代替部品であっても、部品認識カメラ１１６による撮像結果に基づいて、ヘッド１１２に吸着されている代替部品のサイズを、正規部品のサイズとの僅かな違いを含めて認識（検出）する。そして装着順変更部１５７は、このような僅かな違いを考慮して実際の装着順を正しく決定する。

図８は、装着順変更部１５７が装着順を変更する一例を説明するための説明図である。
装着順変更部１５７は、図８の（ａ）に示すように、部品Ｐ１〜Ｐ４の認識された部品サイズ（例えば、図８の（ａ）中の寸法ａで示す部品の高さ）に基づいて、各部品Ｐ１〜Ｐ４を各部品群に分類、つまり各グループにグループ分けする。具体的に、各部品Ｐ１〜Ｐ４は、部品サイズａ１未満の部品群（部品Ｐ４）と、部品サイズａ１以上ａ２未満の部品群（部品Ｐ１，Ｐ３）と、部品サイズａ２以上の部品群（部品Ｐ２）とに分類される。部品サイズａ１，ａ２はそれぞれ複数の部品を各部品群に分類するための閾値である。また、部品サイズａ２と部品サイズａ１との差は、一般的な部品サイズと比べてかなり小さく設定されている。なお、上記例では閾値の数を２つとし、部品群の数を３つとしたが、それぞれいくつであってもよい。

装着順変更部１５７は、上述のように各部品を分類すると、その分類に応じて部品Ｐ１〜Ｐ４の装着順を変更する。例えば、装着順変更部１５７は、図８の（ｂ）に示すように、実装点データ１５４ａで部品Ｐ１→部品Ｐ２→部品Ｐ３→部品Ｐ４のように決定されていた装着順を、部品サイズの小さい部品群から装着されるように、部品Ｐ４→（部品Ｐ１，Ｐ３）→部品Ｐ２に変更する。なお、装着順変更部１５７は、同じ部品群に属する部品Ｐ１，Ｐ３の装着順を自由に決定してよく、例えば、実装点データ１５４ａで示される順序に従って、部品Ｐ１が部品Ｐ３より先になるように装着順を決定してもよい。

このように本実施の形態では、ヘッド１１２に吸着されている複数の部品が撮像されて、それら複数の部品のサイズの僅かな違いが認識される。そして、そのようなサイズの僅かな違いに基づいて、小さいサイズの部品群から順に装着されるように装着順が決定されるため、例えば装着時における干渉を防ぐことができ、その結果、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図ることができる。ここで、狭隣接で部品を実装する場合、部品の横幅や縦幅よりも高さの方が、既に実装された部品とノズルとの干渉に影響を与える。そこで、本実施の形態では、上述のように部品の高さの僅かな違いに基づいて装着順が決定されるため、その干渉をより効果的に防ぐことができる。

また、ヘッド１１２のノズル１１２ａに吸着されている部品が、そのノズル１１２ａに対して正しく吸着されるべき位置からずれて、つまり回転してずれている場合がある。このような場合には、その部品のずれを補正しても再びずれる可能性があり、その可能性は、ずれが大きいほど高い。そこで、そのようにずれて吸着されている部品は、補正後できるだけ早めに装着されるべきである。

そこで本実施の形態の装着順変更部１５７は、部品認識カメラ１１６による撮像結果に基づいて、ヘッド１１２に吸着されている各部品の吸着ずれ角度を認識（検出）する。そして装着順変更部１５７は、このような吸着ずれ角度を考慮して実際の装着順を正しく決定する。

図９は、装着順変更部１５７が装着順を変更する他の例を説明するための説明図である。

装着順変更部１５７は、図９の（ａ）に示すように、各部品Ｐ１〜Ｐ８の認識された吸着ずれ角度に基づいて、各部品Ｐ１〜Ｐ８を各部品群に分類、つまり各グループにグループ分けする。具体的に、部品Ｐ１〜Ｐ８は、吸着ずれ角度θ１未満の部品群（部品Ｐ１，Ｐ２）と、吸着ずれ角度θ１以上θ２未満の部品群（部品Ｐ３）と、吸着ずれ角度θ２以上θ３未満の部品群（部品Ｐ４）と、吸着ずれ角度θ３以上θ４未満の部品群（部品Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７）と、吸着ずれ角度θ４以上の部品群（部品Ｐ８）とに分類される。吸着ずれ角度θ１，θ２，θ３，θ４はそれぞれ複数の部品を各部品群に分類するための閾値である。なお、上記例では閾値の数を４つとし、部品群の数を５つとしたが、それぞれいくつであってもよい。

装着順変更部１５７は、上述のように各部品を分類すると、その分類に応じて部品Ｐ１〜Ｐ８の装着順を変更する。例えば、装着順変更部１５７は、図９の（ｂ）に示すように、部品Ｐ１→部品Ｐ２→部品Ｐ３→部品Ｐ４→部品Ｐ５→部品Ｐ６→部品Ｐ７→部品Ｐ８のように決定されていた装着順を、吸着ずれ角度の大きい部品群から装着されるように、部品Ｐ８→（部品Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７）→部品Ｐ４→部品Ｐ３→（部品Ｐ１，Ｐ２）に変更する。なお、装着順変更部１５７は、同じ部品群に属する部品Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７の装着順を自由に決定してもよく、例えば、実装点データ１５４ａで示される順序に従って、部品Ｐ５→部品Ｐ６→部品Ｐ７となるように装着順を決定してもよい。同じ部品群に属する部品Ｐ１，Ｐ２についても同様に、装着順変更部１５７は装着順を自由に決定してもよい。

このように本実施の形態では、ヘッド１１２に吸着されている複数の部品が撮像されて、それら複数の部品の吸着ずれ角度が認識される。そして、その吸着ずれ角度に基づいて、ずれの大きい部品群から順に装着されるように装着順が決定されるため、その装着順に従って補正及び装着を行えば、部品が傾いて装着されるのを防ぐことができ、その結果、部品実装された基板の生産性や品質の安定性の向上を図ることができる。

ここで、装着順変更部１５７は、上述のようなサイズによる装着順の変更と、吸着ずれ角度による装着順の変更とを切り換えてもよく、何れか一方のみを行ってもよい。切り換える場合には、装着順変更部１５７は、例えば、基板に対して複数の部品を狭隣接の状態で実装する必要があるときには、サイズによる装着順の変更に切り替え、狭隣接の状態で実装する必要がないときには、吸着ずれ角度による装着順の変更に切り換える。狭隣接が必要であるか否かの判断は、例えば、基板の配線パターンやランドパターンを認識することにより行われる。なお、狭隣接の場合に、サイズによる装着順の変更が行われるのは、部品とヘッド１１２（ノズル１１２ａ）との干渉を防ぐことが重要となるからである。

図１０は、本実施の形態における部品実装機１００が部品を実装する動作を示すフロー図である。

部品実装機１００は、まず、予め決定されている吸着順に従って複数の部品をヘッド１１２に吸着させる（ステップＳ１０２）。次に、部品実装機１００は、ヘッド１１２に吸着されている各部品を部品認識カメラ１１６で撮像して（ステップＳ１０４）、その各部品のサイズなどの状態を認識（検出）する（ステップＳ１０６）。認識の結果、例えば、ヘッド１１２に吸着されている複数の部品が同一部品又は代替部品であってもサイズにばらつきがある場合には、部品実装機１００は、部品サイズの閾値を用いてそれら複数の部品をグループ化（部品群に分類）する（ステップＳ１０８）。そして、部品実装機１００は、サイズの小さい部品群から順に、各部品群に属する部品が基板２０に装着されるように、予め決定されていた装着順を変更して、動的な装着順を決定する（ステップＳ１１０）。装着順が決定されると、部品実装機１００は、その装着順に従って複数の部品の基板２０への装着を行う（ステップＳ１１２）。

ところで、本発明の部品実装方法は、自律最適化技術に適用すればさらに効果的である。自律最適化とは、例えばラインタクト（又はタクト）が最短となるように予め決められた各タスクを動的に変更する技術である。この自律最適化では、各タスクで実行された内容に基づいて、それ以降の他のタスクの内容が決定される。

例えば、部品実装機は、あるタスクにおいて実装されるべき部品を部品認識カメラで認識した結果、その部品のリードが曲がっていると判断すると（認識エラー）、その部品を基板に実装することなく、廃棄ボックスや回収ボックスに収納する。これにより、そのタスクにおいて１つの部品が実装されなかったこととなる。そこで、部品実装機は、自律最適化を用いて、そのタスクで実装されなかった部品を、それ以降の他のタスクで実装されるように、他のタスクの内容を変更する。また、例えば、部品実装機は、あるタスクにおいて部品が実装された結果、その部品が部品切れとなってしまうと、それ以降で、その部品切れとなった部品を用いる予定のタクトの内容を変更する。

このような自律最適化においては、各タクトには、当初予定していた部品とは異なる部品が含まれることがある。

そこで、本発明の部品実装方法をこの自律最適化に適用すれば、ヘッドに吸着されている部品の実際の状態に基づいて装着順が決定されるため、どのような部品がタクトに含まれようと確実に部品を装着することができるのである。

以上、本発明に係る部品実装機１００が部品を実装する部品実装方法について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態では、部品認識カメラ１１６をヘッド１１２と分離した形で部品実装機１００に配設しているが、部品認識カメラ１１６をヘッド１１２に取り付けてもよい。

図１１は、ヘッド１１２に取り付けられた部品認識カメラ１１６を示す図である。
上述のように、部品認識カメラ１１６がヘッド１１２と分離している場合には、部品認識カメラ１１６は、その撮像範囲にヘッド１１２が移動して入ったときにのみ、ヘッド１１２の各ノズル１１２ａに吸着されている部品を撮像することができる。ところが、図１１に示すように、部品認識カメラ１１６がヘッド１１２に取り付けられている場合には、部品認識カメラ１１６は、ヘッド１１２の各ノズル１１２ａに吸着されている部品を常時撮像することができる。

また、部品認識カメラ１１６を２つ備えてもよい。即ち、ヘッド１１２と分離した部品認識カメラ１１６を固定カメラとして備えるとともに、ヘッド１１２に取り付けられた部品認識カメラ１１６をヘッドカメラとして備える。この場合には、ヘッド１１２に吸着された各部品が２方向から撮像され、その撮像結果から各部品の状態が認識されるため、その状態をより正しく認識することができる。その結果、部品実装された基板の生産性や品質の安定性をさらに向上することができる。

また、本実施の形態では、管理装置３００が予め装着順を決定して実装点データ１５４ａを生成したが、部品実装機１００が実装点データ１５４ａを生成してもよい。

また、本実施の形態では、部品実装機１００の装着順変更部１５７が装着順を変更したが、管理装置３００が装着順を変更して決定してもよい。この場合、管理装置３００は、順序決定装置として機能し、部品実装機１００の通信Ｉ／Ｆ部１５８を介して、部品認識カメラ１１６から撮像結果を取得し、その撮像結果から各部品の状態を認識（検出）する。そして、管理装置３００は、その各部品の状態に基づいて装着順を変更する。その変更された装着順を部品実装機１００の実装制御部１５１に、通信Ｉ／Ｆ部１５８を介して伝える。これにより、部品実装機１００から装着順変更部１５７を省くことができ、部品実装機１００の小型化又はコスト低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、装着順を予め決定しておいたが、予め決定しておかなくてもよく、タスクのみを決定しておけばよい。この場合には、装着順変更部１５７において初めて装着順が決定される。即ち、装着順変更部１５７は、予め決定された装着順を変更することなく、部品認識カメラ１１６の撮像結果から装着順を決定する。

また、本実施の形態では、部品実装機１００が部品ライブラリ１５４ｂを保持していたが、管理装置３００が保持していてもよい。

また、本実施の形態では、部品認識カメラ１１６で撮像された結果に基づいて各部品のサイズを含む状態を認識したが、撮像結果以外の他の事項に基づいて認識してもよい。例えば、レーザセンサや、赤外線センサ、超音波センサなどの各種センサからの出力結果に基づいて状態を認識する。

また、本実施の形態では、ノズル１１２ａに対する部品のずれを、吸着ずれ角度として認識したが、回転による角度のずれだけでなく、ヘッド１１２の移動方向における距離のずれとして認識してもよい。

また、本実施の形態では、部品の状態としてサイズとずれを認識したが、部品の重さを認識してもよく、部品のリードが曲がっているなどの形状を認識してもよい。このように認識された状態に基づいて装着順を決定することにより、部品実装された基板の生産性や品質の安定性をさらに向上することができる。

また、本実施の形態では、ヘッド１１２を回転させずに平行移動のみさせたが、ヘッド１１２を回転させてもよい。

また、本実施の形態において各部品群に分類された部品を装着するときには、その部品群に応じてヘッド１１２の移動速度や加速度などを変更してもよい。

本発明の部品実装方法は、部品実装された基板の生産性や品質の安定性を向上することができるという効果を奏し、例えば、電子部品をプリント配線基板に実装する部品実装機や、その複数の部品実装機から構成される生産ラインなどに適用することができる。

本発明の実施の形態における部品実装システム全体の構成を示す外観図である。 同上の部品実装機の主要な構成を示す平面図である。 同上のヘッドと部品カセットの位置関係を示す模式図である。 同上の装着の対象となる部品（電子部品）の外観を示す外観図である。 同上の部品実装機の機能的な構成を示すブロック図である。 同上の実装点データの例を示す図である。 同上の部品ライブラリの一例を示す図である。 同上の装着順変更部が装着順を変更する一例を説明するための説明図である。 同上の装着順変更部が装着順を変更する他の例を説明するための説明図である。 同上の部品実装機が部品を実装する動作を示すフロー図である。 同上のヘッドに取り付けられた部品認識カメラを示す図である。

符号の説明

１０ 部品実装システム
２０ 基板
１００，２００ 部品実装機
１１０ 前サブ設備
１１２ ヘッド
１１２ａ ノズル
１１５ａ，１１５ｂ 部品供給部
１２０ 後サブ設備
１５０ 機構部
１５１ 実装制御部
１５２ 出力部
１５３ 入力部
１５４ データベース部
１５４ａ 実装点データ
１５４ｂ 部品ライブラリ
１５７ 装着順変更部
１５８ 通信Ｉ／Ｆ部
１５９ メモリ部
３００ 管理装置
Ｐ１〜Ｐ８ 部品

Claims (8)

1. 複数の部品を保持して移動するヘッドを用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、
   前記複数の部品を前記ヘッドに保持させる保持ステップと、
   前記ヘッドに保持されている複数の部品を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップによる撮像結果から、前記ヘッドに保持されている複数の部品の状態を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップで検出された状態に基づいて前記複数の部品の装着順を決定する装着順決定ステップと、
   前記ヘッドに対して、前記装着順決定ステップで決定された装着順に従って前記複数の部品を基板に装着させる装着ステップとを含み、
   前記検出ステップでは、前記複数の部品の状態として、前記ヘッドに対する複数の部品のずれを示す数値を検出し、
   前記装着順決定ステップでは、前記検出ステップで検出されたずれの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、ずれの大きいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定する
   ことを特徴とする部品実装方法。
2. 前記検出ステップで検出される数値は、前記ずれを示す角度であり、
   前記装着順決定ステップでは、前記角度の閾値に対する大小関係に基づいて前記複数の部品をグループ分けする
   ことを特徴とする請求項１記載の部品実装方法。
3. 前記部品実装方法は、さらに、
   前記検出ステップで検出された状態に関わらず、前記複数の部品の装着順を決定する静的決定ステップを含み、
   前記装着順決定ステップでは、前記静的決定ステップで決定された装着順を、前記検出ステップで検出された状態に基づいて変更することにより、前記複数の部品の装着順を動的に決定する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の部品実装方法。
4. 複数の部品を保持して移動するヘッドによって基板に装着される前記複数の部品の装着順を決定する順序決定方法であって、
   前記ヘッドに保持されている複数の部品を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップによる撮像結果から、前記ヘッドに保持されている複数の部品の状態を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップで検出された状態に基づいて前記複数の部品の装着順を決定する装着順決定ステップとを含み、
   前記検出ステップでは、前記複数の部品の状態として、前記ヘッドに対する複数の部品のずれを示す数値を検出し、
   前記装着順決定ステップでは、前記検出ステップで検出されたずれの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、ずれの大きいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定する
   ことを特徴とする順序決定方法。
5. 複数の部品を保持して移動するヘッドによって基板に装着される前記複数の部品の装着順を決定する順序決定装置であって、
   前記ヘッドに保持されている複数の部品に対する撮像結果から、前記ヘッドに保持されている複数の部品の状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出された状態に基づいて前記複数の部品の装着順を決定する決定手段とを備え、
   前記検出手段は、前記複数の部品の状態として、前記ヘッドに対する複数の部品のずれを示す数値を検出し、
   前記決定手段は、前記検出手段で検出されたずれの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、ずれの大きいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定する
   ことを特徴とする順序決定装置。
6. 複数の部品を基板に実装する部品実装機であって、
   複数の部品を保持して移動するヘッドと、
   前記ヘッドに保持されている複数の部品を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段による撮像結果から、前記ヘッドに保持されている複数の部品の状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出された状態に基づいて前記複数の部品の装着順を決定する決定手段と、
   前記ヘッドに対して、前記決定手段で決定された装着順に従って前記複数の部品を基板に装着させるヘッド制御手段とを備え、
   前記検出手段は、前記複数の部品の状態として、前記ヘッドに対する複数の部品のずれを示す数値を検出し、
   前記決定手段は、前記検出手段で検出されたずれの閾値に対する大小関係に基づいて、前記複数の部品をグループ分けし、ずれの大きいグループから順に装着されるように前記複数の部品の装着順を決定する
   ことを特徴とする部品実装機。
7. 請求項１〜３の何れか１項に記載の部品実装方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
8. 請求項４記載の順序決定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。

Images