JP4540625B2 - 部品実装条件決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品を吸着し基板に装着する部品実装機における部品実装条件決定方法に関する。

従来、プリント基板上に部品を実装する部品実装機において、部品の装着ヘッドを高速に移動させると、部品実装時に部品の落下や位置ずれが生じる場合がある。このため、基板の生産効率を低下させない範囲で、部品の装着ヘッドを高速に移動させる必要がある。

このような、装着ヘッドの速度を制御する方法として、部品の形状および寸法や、直前の装着ヘッドの設定速度に基づいて、装着ヘッドの移動速度を決定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２７０５９６号公報

しかしながら、従来の装着ヘッドの移動速度決定方法では、装着ヘッドを構成する吸着ノズルによる部品の吸着力の低下については考慮していない。すなわち、吸着ノズルは、部品を真空吸着した状態で保持する。しかし、例えば、部品の大きさに比べて吸着ノズルの径が大きすぎるような場合には、部品と吸着ノズルとの間に隙間が生じる。このような隙間が生じると、隙間からエアーがリークしてしまい、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下してしまう。

特許文献１に記載の方法では、このようなエアーのリークによる吸着力の低下を考慮することなく、装着ヘッドの移動速度を決定している。このため、場合によっては、カメラにより部品の吸着状態を認識した後に、吸着した部品を落としたり、装着ヘッドの移動時に部品の吸着位置ずれが発生したりという問題がある。

図３０および図３１を用いて、エアーのリークによる部品の落下現象について説明する。

図３０は、装着ヘッドを模式的に示す図である。装着ヘッド８には、４本の吸着ノズル１２ａ〜１２ｄが備えられているものとする。吸着ノズル１２ａ〜１２ｄは、装着ヘッド８の内部に設けられた真空室１１と接続されている。また、真空室１１は、真空発生装置１６と接続されており、真空発生装置１６が真空室１１内のエアーを吸引することにより、真空室１１内を真空状態にするような構造になっている。これにより、真空室１１に接続された吸着ノズル１２ａ〜１２ｄは、それぞれ部品１４ａ〜１４ｄを真空吸着することができる。

また、部品１４ａ〜１４ｄを吸着するのに必要な真空圧は、同図に示すようにそれぞれ−２０ｋＰａ、−３０ｋＰａ、−１５ｋＰａおよび−２０ｋＰａであるものとする。

図３１は、部品の吸着数と真空室１１内の真空圧との関係を示すグラフである。なお、ここでの真空圧は、大気圧を０ｋＰａとするゲージ圧であるものとする。同図に示すように、吸着ノズル１２ａ〜１２ｄが部品を吸着していない場合には、吸着ノズル１２ａ〜１２ｄのすべての弁が閉じられている。このため、真空室１１ａ内の真空圧は、−４０ｋＰａである。一方、部品を１つずつ吸着するにつれ、部品と吸着ノズルとの間に生じる隙間からエアーのリークが生じる。このため、真空室１１内の真空圧は、−４０ｋＰａから徐々に増加する。部品を４つ吸着した状態では、真空室１１内の真空圧は−３０ｋＰａより大きくなる。部品１４ｂを保持するためには、−３０ｋＰａ以下の真空圧が必要である。このため、吸着ノズル１２ｂは部品１４ｂを真空吸着することができなくなり、部品１４ｂを落としてしまう。部品１４ｂが落下すると、吸着ノズル１２ｂの弁が開いたままの状態になるため、吸着ノズル１２ｂよりエアーが勢いよくリークする。このため、真空室１１内の真空圧はさらに上昇し、吸着ノズル１２ａおよび１２ｄが部品１４ａおよび１４ｄを落としてしまう。部品１４ａおよび１４ｄが落下すると、さらに、真空室１１内の真空圧が上昇し、吸着ノズル１２ｃも部品１４ｃを落としてしまい、最終的にすべての部品が落下してしまうことになる。

また、部品を３つしか吸着しない状態では、真空圧は−３０ｋＰａ未満であるが、−３０ｋＰａに近い値を示している。このため、吸着ノズル１２ｂによる部品１４ｂの吸着力が不十分であり、装着ヘッド８の移動時に部品１４ｂの位置ずれが生じたり、部品１４ｂが落下したりする場合がある。

なお、図３２は、同一の部品を吸着した場合の当該部品の吸着数と真空室１１内の真空圧との関係を、吸着ノズルのサイズごとに示した図である。図３２（ａ）は、上述の関係を示した表であり、図３２（ｂ）は、上述の関係を示したグラフである。吸着ノズルの内径は、ＳＸ、ＳＡ、Ｓ、Ｍの順に大きくなっていく。図３２（ａ）および図３２（ｂ）に示すように、部品の吸着数の増加に伴う真空圧の増加は、吸着ノズル内径が大きいほど顕著であることがわかる。これは、吸着ノズルの内径が大きいほど吸着時に部品との間に生じる隙間が大きくなるからである。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下した場合であっても、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができる実装条件を決定する部品実装条件決定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条件決定方法は、部品を吸着し基板に装着する吸着ノズルを有する装着ヘッドを備える部品実装機における部品実装条件を決定する方法であって、前記吸着ノズルによる定常状態の吸着力よりも前記吸着ノズルによる部品吸着時に部品の吸着力が低下する場合には、前記装着ヘッドの移動速度を予め定められた移動速度よりも低下させる移動速度低下ステップを含む。

この方法によると、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下した場合には、装着ヘッドの移動速度を低下させている。このため、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下した場合であっても、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができる。

好ましくは、前記移動速度低下ステップは、前記吸着ノズルによる部品の吸着面をカメラで撮像する撮像ステップと、撮像された部品の吸着面の画像と前記吸着ノズルのサイズとに基づいて、前記吸着ノズルで部品を吸着した際に生じる前記部品と前記吸着ノズルとの間の隙間量を算出する隙間量算出ステップと、算出された前記隙間量に基づいて、前記吸着ノズルによる部品の吸着力を取得する吸着力取得ステップと、取得された前記吸着力に基づいて、前記装着ヘッドの移動速度を低下させる低下ステップとを含む。

部品実装機において部品切れを生じ、部品切れを起こした部品と同一の特性を有するが異型の部品に部品換えが行なわれたような場合には、吸着ノズルと部品との隙間の面積が異なるため、エアーのリーク量が変化する。しかし、そのような場合であっても、この方法によると適切な装着ヘッドの移動速度を決定することができる。

さらに好ましくは、前記装着ヘッドは、さらに、前記吸着ノズルによる吸着圧力を測定する吸着圧センサを有し、前記移動速度低下ステップは、前記吸着圧センサにより前記吸着ノズルによる部品吸着時の吸着圧力を測定する吸着圧力測定ステップと、測定された前記吸着圧力が規定値未満となった場合に、前記装着ヘッドの移動速度を低下させる低下ステップとを含む。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを備える部品実装条件決定方法として実現することができるだけでなく、部品実装条件決定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする部品実装条件決定装置として実現したり、部品実装条件決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、吸着ノズルによる部品の吸着力が低下した場合であっても、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができる実装条件を決定する部品実装条件決定方法を提供することができる。

このため、回路基板を生産する際の歩留まりが向上するという効果がある。

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

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る部品実装システムの構成を示す外観図である。

部品実装システム１０は、基板上に部品を装着し、回路基板を生産するシステムであり、部品実装機１００と、部品実装条件決定装置３００とを備えている。

部品実装機１００は、上流から下流に向けて回路基板２０を送りながら電子部品を実装していく装置であり、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および後サブ設備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２つの部品供給部１１５ａおよび１１５ｂと、それら部品カセット１１４から最大１０個の部品を吸着し回路基板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。）を有する装着ヘッド１１２（１０ノズルヘッド）と、その装着ヘッド１１２を移動させるＸＹロボット１１３と、装着ヘッド１１２に吸着された部品の吸着状態を２次元または３次元的に検査するための部品認識カメラ１１６と、トレイ部品を供給するトレイ供給部１１７等を備える。

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。

すなわち、この部品実装機１００は、ほぼ全ての種類の電子部品（装着対象となる部品として、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ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、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、装着ヘッド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。

各サブ設備１１０（または１２０）を構成する２つの部品供給部１１５ａおよび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または１１５ｂにおいて部品を吸着した装着ヘッド１１２は、部品認識カメラ１１６を通過した後に、回路基板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（実装すべき部品の総数）と一致する。

ここで、装着ヘッド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）、またはそのような１回分の動作によって実装される部品群を「タスク」と呼ぶ。例えば、装着ヘッド１１２によれば、１個のタスクによって実装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（装着ヘッド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、装着ヘッド１１２と部品カセット１１４の位置関係を示す模式図である。この装着ヘッド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〜１１２ｄを装着す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。

装着ヘッド１１２には、さらに、部品カセット１１４から部品を吸着する際に、部品の形状を認識するためのカメラ１３０が設けられている。

図４は、装着ヘッド１１２を模式的に示す図である。装着ヘッド１１２には、上述したように１０個の吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｄが設けられており、また、装着ヘッド１１２の内部には、吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｄに接続された真空室１３２が設けられている。真空室１３２は、部品実装機１００内に設けられた真空発生装置１３４に接続されている。真空発生装置１３４が真空室１３２内のエアーを吸引することにより、真空室１３２内を真空状態にするような構造になっている。これにより、真空室１３２に接続された吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｄは、部品を真空吸着することができる。

図５は、部品実装条件決定装置３００の内部構成を示すブロック図である。

部品実装条件決定装置３００は、部品実装機１００が備える装着ヘッド１１２の移動速度を決定する装置であり、部品ライブラリ記憶部３１０と、入力部３１２と、表示制御部３１４と、表示部３１６と、ヘッド速度決定部３１８と、ヘッド速度更新表記憶部３２０とを備えている。

部品ライブラリ記憶部３１０は、後述する部品ライブラリ３１０ａを記憶する記憶装置である。

表示部３１６は、文字や画像等を表示する装置であり、具体的には液晶ディスプレイなどである。

入力部３１２は、各種データを入力するためにユーザが使用する装置であり、具体的にキーボードやマウス等である。

表示制御部３１４は、部品ライブラリ３１０ａに含まれるデータや、入力部３１２より入力されたデータを表示部３１６に表示する制御を行なう処理部である。

ヘッド速度更新表記憶部３２０は、後述する装着ヘッド１１２の移動速度を決定するためのヘッド速度更新表３２０ａを記憶している記憶装置である。

ヘッド速度決定部３１８は、入力部３１２により入力されたデータとヘッド速度更新表３２０ａとに基づいて、装着ヘッド１１２の移動速度を決定する処理部である。

図６は、部品ライブラリ３１０ａの一例を示す図である。部品ライブラリ３１０ａ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り、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（使用可能な吸着ノズルのタイプ、部品認識カメラ１１６による認識方式、装着ヘッド１１２のヘッド速度レベル等）からなる。なお、同図には、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。

装着ヘッド１１２によるヘッド速度レベルは、装着ヘッド１１２による装着時の最高移動可能速度のレベルを示しており、「１」が最高速であり、値が大きくなるにつれ低速になる。

このヘッド速度レベルは、図７に示すようなテーブルに基づいて予め定められている。同図に示すテーブルの各レコードは、部品種別と、使用データと、判別式と、ヘッド速度レベルとを含む。例えば、部品種別が箱型汎用部品の場合には、部品の厚みＴを使用し、同図に示す判別式に基づいて、ヘッド速度レベルが決定される。このとき、厚みＴが１．０ｍｍとすると、ヘッド速度レベルが３と決定される。

図８は、ヘッド速度更新表３２０ａの一例を示す図である。ヘッド速度更新表３２０ａは、吸着ノズルからのエアーのリーク度合いを示すリークパラメータと、リークパラメータに基づき定められる装着ヘッド１１２の移動速度の変化度合いを示すヘッド速度変化度とからなる。例えば、リークパラメータが「０」の場合には、装着ヘッド１１２の速度変更はないが、リークパラメータが「１」の場合には、装着ヘッド１１２を現在のヘッド速度レベルで示される速度よりも１０％ダウンさせることとなる。

図９〜図１４は、吸着ノズル１１２ａにより部品を吸着した際のエアーのリーク現象について説明する図である。なお、その他の吸着ノズルで部品を吸着した場合にも同様の現象を生じる。

図９は、吸着ノズル１１２ａにより吸着面が曲面形状を有する部品を吸着した場合を説明する図である。図９（ａ）は、凸円弧形状を有する部品３４０を吸着ノズル１１２ａにより吸着した様子を示す図である。図９（ｂ）に示した状態を部品３４０の側方から見た図である。部品３４０の吸着ノズル１１２ａとの接触面が凸円弧形状をしていることより、吸着ノズル１１２ａと部品３４０との間に隙間ができ、そこから図中矢印方向にエアーがリークする。

図１０は、吸着ノズル１１２ａによりＩＣ（Integrated Circuit）部品を吸着した場合を説明する図である。図１０（ａ）は、ＩＣ部品３４２の一例を示す図である。図１０（ｂ）は、ＩＣ部品３４２の幅よりも大きな内径を有する吸着ノズル１１２ａを用いてＩＣ部品３４２を吸着した様子を示しており、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）に示す状態をＩＣ部品３４２の下方から見た図である。ＩＣ部品３４２の幅よりも吸着ノズル１１２ａの内径のほうが大きいことより、ＩＣ部品３４２の吸着時にＩＣ部品と吸着ノズル１１２ａとの間に隙間３４４ができ、そこからエアーがリークする。

図１１は、吸着ノズル１１２ａによりネジ穴を有する部品を吸着した場合を説明する図である。図１１（ａ）は、ネジ穴を有する部品３４６である。図１１（ｂ）は、ネジ穴を有する部品３４６を吸着した状態を示す図である。図１１（ｂ）に示すように、部品３４６の吸着時に部品３４６のネジ穴と吸着ノズル１１２ａとの間に隙間ができ、そこから図中矢印方向にエアーがリークする。

図１２は、コネクタ部品３４８を吸着している状態を吸着ノズル１１２ａの上方から見た場合の模式図である。コネクタ部品３４８の内側領域３４８ｂは、その外周領域３４８ａに比べて一段低くなっている。このため、このような凹凸のあるコネクタ部品３４８を吸着した場合には、吸着ノズル１１２ａとの間に隙間３５０ができ、そこからエアーがリークする。

図１３は、吸着ノズル１１２ａによりチップ部品を吸着した場合を説明する図である。図１３（ａ）は、チップ部品３５２を示す図である。図１３（ｂ）は、吸着ノズル１１２ａがチップ部品３５２を吸着した状態をチップ部品３５２の下方から見た図である。このように、チップ部品３５２の短辺の長さに比べて吸着ノズル１１２ａの内径の方が大きい場合には、隙間３５４ができ、そこからエアーがリークする。

図１４は、吸着ノズル１１２ａによりチップ部品を吸着した場合を説明する図である。図１４（ａ）は、吸着位置ずれがなく吸着ノズル１１２ａがチップ部品３５６を吸着した状態をチップ部品３５６の下方から見た図である。この図のように、チップ部品３５６の短辺の長さに比べて吸着ノズル１１２ａの内径の方が小さい場合には、チップ部品３５６と吸着ノズル１１２ａとの間に隙間を生じることなく、部品を吸着することができる。ただし、部品吸着時に位置ずれが生じている場合にはこの限りではない。図１４（ｂ）は、吸着位置ずれを生じて吸着ノズル１１２ａがチップ部品３５６を吸着した状態をチップ部品３５６の下方から見た図である。このように、部品吸着時に位置ずれが生じている場合には、隙間３５８が生じ、そこからエアーがリークする。

次に、部品実装条件決定装置３００が実行する処理について説明する。図１５は、部品実装条件決定装置３００が実行する処理のフローチャートである。

表示制御部３１４は、部品ライブラリ３１０ａを参照して、各部品種ごとにリークパラメータの入力画面を表示する（Ｓ２）。図１６は、リークパラメータの入力画面の一例を示す図である。この画面は、図６に示した部品ライブラリ３１０ａの部品名「０６０３ＣＲ」に対するリークパラメータの入力画面である。入力画面３７０には、部品名と、部品サイズと、吸着ノズルと、装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルとが表示されている。入力画面３７０には、さらに、リークパラメータを入力するための入力欄３７２が表示されている。

オペレータが、入力欄３７２にリークパラメータを入力すると（Ｓ４）、ヘッド速度決定部３１８が、入力されたリークパラメータについて、図８に示すヘッド速度更新表３２０ａを参照して、当該リークパラメータに対応するヘッド速度変化度を取得する。また、ヘッド速度決定部３１８は、取得したヘッド速度変化度に基づいて、着目している部品種のヘッド速度レベルで示される移動速度を変化させることにより、装着ヘッド１１２の移動速度を決定する（Ｓ６）。例えば、図１６に示した入力画面３７０では、リークパラメータとして「１」が設定されている。また、ヘッド速度レベルは「１」である。図８に示されるようにリークパラメータが「１」の場合には、装着ヘッド１１２の移動速度を１０％ダウンさせることとなる。このため、ヘッド速度決定部３１８は、装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルが「１」で示される移動速度を１０％ダウンさせた速度を新たな装着ヘッド１１２の移動速度と決定する。

このようにして、部品種ごとに装着ヘッド１１２の移動速度が決定される。装着ヘッド１１２により回路基板２０に部品が装着される際には、移動速度決定処理（Ｓ６）で決定された移動速度に基づいて、装着ヘッド１１２が移動することになる。なお、装着ヘッド１１２は、複数の部品を吸着することができるため、装着ヘッド１１２の移動時には、現在吸着している複数の部品にそれぞれ対応する複数の移動速度のうちの最小速度で装着ヘッド１１２は移動することになる。

以上説明したように、実施の形態１によると、リークパラメータを設定することにより、部品と吸着ノズルとの隙間によるエアーのリークを考慮して装着ヘッド１１２の移動速度を決定することができる。このため、装着ヘッド１１２の移動時に、部品を落下させたり、部品の吸着位置ずれを生じたりすることがなくなる。よって、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができるようになる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る部品実装機について説明する。

本実施の形態では、吸着ノズルによる部品の吸着面をカメラで撮像し、撮像された画像から装着ヘッド１１２の移動速度を決定する点が実施の形態１と異なる。

本実施の形態に係る部品実装機１００の構成は、実施の形態１に示したものと同様である。ただし、図１７に示すように、部品の実装条件を決定するための処理部がさらに備えられている点が、実施の形態１に示した部品実装機１００とは異なる。

図１７に示すように、部品実装機１００は、カメラ１３０と、隙間量算出部３８２と、ヘッド速度決定部３８４と、ヘッド制御部３８６と、装着ヘッド１１２と、リークパラメータ算出表記憶部３９０と、ヘッド速度更新表記憶部３２０とを含む。

カメラ１３０、装着ヘッド１１２およびヘッド速度更新表記憶部３２０は、実施の形態１で説明したものと同様であるため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

隙間量算出部３８２は、カメラ１３０で撮像された部品の画像から部品のサイズを求め、当該サイズと吸着ノズル１１２ａの内径とから、部品と吸着ノズル１１２ａとの間に生じる隙間量を算出する処理部である。

リークパラメータ算出表記憶部３９０は、後述するリークパラメータを算出するためのリークパラメータ算出表３９０ａを記憶している記憶装置である。

図１８は、リークパラメータ算出表３９０ａの一例を示す図である。リークパラメータ算出表３９０ａは、隙間面積とリークパラメータとを対応付ける表であり、例えば、隙間面積ａが０ｍｍ²以上５ｍｍ²未満の場合には、リークパラメータは「０」と導き出される。

ヘッド速度決定部３８４は、隙間量算出部３８２で求められた隙間量とリークパラメータ算出表３９０ａとヘッド速度更新表３２０ａとに基づいて、装着ヘッド１１２の移動速度を決定する処理部である。

ヘッド制御部３８６は、ヘッド速度決定部３８４において決定された移動速度に基づいて、装着ヘッド１１２を移動させる制御を行なう処理部である。

次に、部品実装機１００が実行する処理について説明する。図１９は、部品実装機１００が実行する処理のフローチャートである。

部品供給部１１５ａまたは１１５ｂにおいて部品カセット１１４の交換が行なわれた際に、部品実装機１００は、部品カセット１１４の部品吸着口にカメラ１３０を移動させ、吸着ノズル１１２ａによる部品の吸着面を撮像する（Ｓ１２）。

隙間量算出部３８２は、カメラ１３０で撮像された部品の画像と、当該部品を吸着する際に使用される吸着ノズル１１２ａの内径とから、吸着ノズル１１２ａにより部品を吸着する際に生じる隙間の面積を算出する（Ｓ１４）。

図２０は、吸着ノズルと部品と隙間との関係を示す図である。部品４００の短辺４０２の長さをｘとし、吸着ノズル１１２ａの内径４０４をｙとする。ｘ≧ｙの場合には、吸着ノズル１１２ａが部品４００の中心を吸着すれば部品４００と吸着ノズル１１２ａとの間には隙間は生じない。このため、隙間面積ａを０とする。一方、ｘ＜ｙの場合には、部品４００と吸着ノズル１１２ａとの間に隙間４０６が生じる。このとき、隙間面積ａは次式（１）により算出することができる。

ヘッド速度決定部３８４は、式（１）に基づいて算出された隙間面積ａに対応するリークパラメータを、リークパラメータ算出表３９０ａから抽出する（Ｓ１６）。なお、ヘッド速度決定部３８４は、隙間面積ａから所定の演算によりリークパラメータを算出するようにしてもよい。

また、ヘッド速度決定部３８４は、抽出されたリークパラメータに対応するヘッド速度変化度をヘッド速度更新表３２０ａより抽出し、抽出されたヘッド速度変化度に基づいて、現在の装着ヘッド１１２の移動速度をダウンさせる（Ｓ１８）。

ヘッド制御部３８６は、ダウンした後の移動速度で装着ヘッド１１２を移動させ、部品４００を回路基板２０上に装着する（Ｓ２０）。

以上説明したように、実施の形態２によると、部品を撮像した画像に基づいて、部品を吸着ノズルで吸着した際に生じる隙間面積を計算し、隙間面積によりエアーのリークを考慮した装着ヘッドの移動速度を決定することができる。このため、装着ヘッドの移動時に、部品を落下させたり、部品の吸着位置ずれを生じたりすることがなくなる。よって、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができるようになる。

また、部品実装機において部品切れを生じ、部品切れを起こした部品と同一の特性を有するが異型の部品に部品換えが行なわれたような場合には、吸着ノズルと部品との隙間の面積が異なるため、エアーのリーク量が変化する。しかし、そのような場合であっても、本実施の形態によると、部品換えの時点で隙間量を算出しなおす。このため、適切な装着ヘッドの移動速度を決定することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る部品実装機について説明する。

本実施の形態では、装着ヘッドの真空室内の圧力（真空圧）をセンサで検知し、検知された真空圧から装着ヘッドの移動速度を決定する点が上述の実施の形態１および２とは異なる。

本実施の形態に係る部品実装機１００の構成は実施の形態１に示したものと同様である。ただし、図２１に示すように、部品の実装条件を決定するための処理部がさらに備えられている点が実施の形態１に示した部品実装機１００とは異なる。

図２１に示すように、部品実装機１００は、吸着圧センサ４１２と、部品ライブラリ記憶部４１６と、ヘッド速度決定部４１８と、ヘッド速度テーブル記憶部４２０と、ヘッド制御部４２２と、装着ヘッド１１２とを備えている。

吸着圧センサ４１２は、図４に示したような装着ヘッド１１２内の真空室１３２内の圧力を計測するセンサである。なお、以下の説明では、「吸着圧」といった場合には、ゲージ圧で真空圧を表現した場合の絶対値を示すものとする。

部品ライブラリ記憶部４１６は、後述する部品ライブラリ４１６ａを記憶する記憶装置である。

ヘッド速度テーブル記憶部４２０は、後述するヘッド速度テーブル４２０ａを記憶する処理部である。

ヘッド速度決定部４１８は、吸着圧センサ４１２の出力値、部品ライブラリ４１６ａおよびヘッド速度テーブル４２０ａに基づいて、装着ヘッド１１２の移動速度を決定する処理部である。

ヘッド制御部４２２は、ヘッド速度決定部４１８により決定された移動速度に基づいて、装着ヘッド１１２を移動させる制御を行なう処理部である。

図２２は、部品ライブラリ４１６ａの一例を示す図である。部品ライブラリ４１６ａは、図６に示した部品ライブラリ３１０ａに加えて、ヘッド速度決定部４１８で決定された変更後の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルを入力するための欄「変更後ヘッド速度レベル」が設けられている。

図２３は、ヘッド速度テーブル４２０ａの一例を示す図である。ヘッド速度テーブル４２０ａは、吸着圧センサ４１２で計測された吸着圧と、現在の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルと、変更後の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルとの関係を示したテーブルである。例えば、吸着圧ｐが３５ｋＰａであり、かつ現在の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルが１の場合には、変更後の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルは２となる。また、同図中の「ＮＡ」は、部品を吸着するための吸着圧が小さく、かつこれ以上ヘッド速度レベルを低下させることができないため、部品を吸着しないことを示している。

次に、部品実装機１００が実行する処理について説明する。図２４は、部品実装機１００が実行する処理のフローチャートである。

部品実装機１００が回路基板２０の生産を開始する（Ｓ３２）。その間、吸着圧センサ４１２は常に真空室１３２内の真空圧（吸着圧）を測定する。吸着圧が規定値以上の場合には（Ｓ３４でＮＯ）、生産が続行される（Ｓ３２）。

吸着圧が規定値未満になった場合には（Ｓ３４でＹＥＳ）、ヘッド制御部４２２は、現在、装着ヘッド１１２が部品を吸着中か否かを判断し（Ｓ３６）、吸着中の場合には吸着動作を中止させる（Ｓ３８）。

その後、ヘッド速度決定部４１８が、図２３に示したヘッド速度テーブル４２０ａに基づいて、現在の吸着圧と装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルとから、更新後のヘッド速度レベルを算出する。また、ヘッド制御部４２２は、更新後のヘッド速度レベルに基づいて、装着ヘッド１１２を移動させる（Ｓ４０）。例えば、現在の吸着圧ｐが２５ｋＰａであり、かつ装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルが「２」の場合には、装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルを「４」に変更する。

また、ヘッド速度決定部４１８は、算出されたヘッド速度レベルを部品ライブラリ４１６ａの「変更後ヘッド速度レベル」欄に書き込む（Ｓ４２）。回路基板２０にすべての部品実装が完了した場合には（Ｓ４６でＹＥＳ）、部品実装機１００による処理を終了し、完了していない場合には（Ｓ４６でＮＯ）、部品実装機１００による生産を続行する（Ｓ３２）。

以上説明したように、実施の形態３によると、装着ヘッド１１２内の真空室１３２の真空圧に基づいて、吸着ノズルによる吸着力が規定値よりも減少したと判断した場合には、装着ヘッド１１２の移動速度を減少させるような制御を行なうことができる。このため、装着ヘッド１１２の移動時に、部品を落下させたり、部品の吸着位置ずれを生じたりすることがなくなる。よって、正確な位置精度で基板上に部品を実装することができるようになる。

また、部品ライブラリ更新処理（図２４のＳ４２）で、部品ライブラリ４１６ａの「変更後ヘッド速度レベル」欄に、真空室１３２内の吸着圧から算出された速度レベルを書き込むようにしている。これにより、部品実装時に同様の吸着圧の低下が生じた場合には、部品ライブラリ４１６ａに書き込まれた変更後ヘッド速度レベルを参照するだけで、低下すべき装着ヘッド１１２の移動速度を特定することができる。

以上、本発明の実施の形態に係る部品実装システムおよび部品実装機について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、実施の形態１で説明した部品実装条件決定装置３００の機能が部品実装機１００内に設けられていても良い。

また、実施の形態２または３で説明した部品実装機１００による装着ヘッド１１２の移動速度決定のための機能が、部品実装機１００とは別の装置である部品実装条件決定装置に設けられていても良い。

また、図２５に示すように、装着ヘッド１１２の内部に２つの真空室１３２ａおよび１３２ｂを設けても良い。この場合、真空室１３２ａおよび１３２ｂに対して、それぞれ真空発生装置１３４ａおよび１３４ｂが設けられる。また、真空室１３２ａには５本の吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｂが接続され、真空室１３２ｂには５本の吸着ノズル１１２ｃ〜１１２ｄが接続されている。

また、図２６に示すように、装着ヘッド１１２の内部に吸着ノズルごとに吸着室を設けても良い。すなわち、吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｄにそれぞれ対応する真空室１３２ａ〜１３２ｄが設けられる。また、真空室１３２ａ〜１３２ｄに対してそれぞれ真空発生装置１３４ａ〜１３４ｄが設けられる。

さらに、図２７に示すように、吸着ノズル１１２ａが１つだけ備えられた装着ヘッド１１２であっても良い。この場合には、吸着ノズル１１２ａに対して装着ヘッド１１２内に真空室１３２が設けられる。また、真空室１３２に対して真空発生装置１３４が設けられる。

図２６および図２７に示すように、吸着ノズルごとに真空室が設けられる場合には、他の吸着ノズルからのエアーのリークが生じたとしても、吸着力の低下の影響を受けることがない。このため、図２４のフローチャートにおいて、部品吸着力が落ちたとしても、部品吸着動作を中止すると処理（Ｓ３８）は実行せずに、装着ヘッドの速度を低下させるのみですむ。

また、図１７に示した部品実装機１００の隙間量算出部３８２では、部品と吸着ノズル１１２ａとの間に生じる隙間の面積を算出するようにしているが、カメラ１３０の代わりに３次元計測が可能なカメラを用いることにより、隙間の体積を算出し、隙間の体積とリークパラメータとの対応関係を示した表から、リークパラメータを算出するようにしてもよい。

また、図１７に示した部品実装機１００のヘッド速度決定部３８４では、隙間面積からリークパラメータを算出し、リークパラメータに基づいて装着ヘッド１１２の移動速度を決定しているが、図２８に示すような、隙間面積とヘッド速度レベルとの対応表を記憶しておき、隙間面積からヘッド速度レベルを直接求め、ヘッド速度レベルに基づいて装着ヘッド１１２の移動速度を決定するようにしても良い。

また、図２１に示した部品実装機１００のヘッド速度決定部４１８は、ヘッド速度テーブル４２０ａの代わりに、図２９に示すようなリークパラメータテーブルを用いて装着ヘッド１１２の速度を決定しても良い。図２９に示すリークパラメータテーブルは、吸着圧センサ４１２で計測された吸着圧と、現在の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルと、リークパラメータとの関係を示したテーブルである。例えば、吸着圧ｐが４７ｋＰａであり、現在の装着ヘッド１１２のヘッド速度レベルが「２」の場合には、リークパラメータは「１」となる。このため、ヘッド速度決定部４１８は、現在のヘッド速度レベル「２」に対応する速度を１０％ダウンさせた速度を新たな速度として決定する。

なお、本明細書中で「速度」という場合には、「加速度」を含むものとし、「速度」を「加速度」に置き換えても構わない。

本発明は、回路基板に電子部品を実装する部品実装機等に適用できる。

実施の形態１に係る部品実装システムの構成を示す外観図である。 部品実装機の主要な構成を示す平面図である。 装着ヘッドと部品カセットの位置関係を示す模式図である。 装着ヘッドを模式的に示す図である。 部品実装条件決定装置の内部構成を示すブロック図である。 部品ライブラリの一例を示す図である。 ヘッド速度レベルを決定するためのテーブルの一例を示す図である。 ヘッド速度更新表の一例を示す図である。 吸着ノズルにより吸着面が曲面形状を有する部品を吸着した場合を説明する図である。 吸着ノズルによりＩＣ部品を吸着した場合を説明する図である。 吸着ノズルによりネジ穴を有する部品を吸着した場合を説明する図である。 コネクタ部品を吸着している状態の吸着ノズルを上方から見た模式図である。 吸着ノズルによりチップ部品を吸着した場合を説明する図である。 吸着ノズルによりチップ部品を吸着した場合を説明する図である。 部品実装条件決定装置が実行する処理のフローチャートである。 リークパラメータの入力画面の一例を示す図である。 部品実装機がさらに備える処理部の構成を示す図である。 リークパラメータ算出表の一例を示す図である。 部品実装機が実行する処理のフローチャートである。 吸着ノズルと部品と隙間との関係を示す図である。 部品実装機がさらに備える処理部の構成を示す図である。 部品ライブラリの一例を示す図である。 ヘッド速度テーブルの一例を示す図である。 部品実装機が実行する処理のフローチャートである。 装着ヘッドの他の構成例を示す図である。 装着ヘッドの他の構成例を示す図である。 装着ヘッドの他の構成例を示す図である。 隙間面積とヘッド速度レベルとの対応表を示す図である。 リークパラメータテーブルの一例を示す図である。 装着ヘッドを模式的に示す図である。 部品の吸着数と真空室内の真空圧との関係を示すグラフである。 部品の吸着数と真空室内の真空圧との関係を、吸着ノズルのサイズごとに示した図である。

符号の説明

１０ 部品実装システム
２０ 回路基板
１００ 部品実装機
１１２ 装着ヘッド
１１２ａ〜１１２ｄ 吸着ノズル
１３０ カメラ
１３２、１３２ａ〜１３２ｄ 真空室
１３４、１３４ａ〜１３４ｄ 真空発生装置
３００ 部品実装条件決定装置
３１０、４１６ 部品ライブラリ記憶部
３１０ａ、４１６ａ 部品ライブラリ
３１２ 入力部
３１４ 表示制御部
３１６ 表示部
３１８、３８４ ヘッド速度決定部
３２０ ヘッド速度更新表記憶部
３２０ａ ヘッド速度更新表
３８２ 隙間量算出部
３８６、４２２ ヘッド制御部
３９０ リークパラメータ算出表記憶部
３９０ａ リークパラメータ算出表
４１２ 吸着圧センサ
４１８ ヘッド速度決定部
４２０ ヘッド速度テーブル記憶部
４２０ａ ヘッド速度テーブル

Claims (5)

1. 部品を吸着し基板に装着する吸着ノズルを有する装着ヘッドを備える部品実装機における部品実装条件を決定する方法であって、
   前記吸着ノズルからのエアーのリーク度合いが大きいほど、前記装着ヘッドの移動速度を低下させる移動速度低下ステップを含み、
   前記移動速度低下ステップは、
   前記吸着ノズルによる部品の吸着面をカメラで撮像する撮像ステップと、
   撮像された部品の吸着面の画像と前記吸着ノズルのサイズとに基づいて、前記吸着ノズルで部品を吸着した際に生じる前記部品と前記吸着ノズルとの間の隙間量を算出する隙間量算出ステップと、
   算出された前記隙間量に基づいて、前記吸着ノズルによる部品の吸着力を取得する吸着力取得ステップと、
   取得された前記吸着力に基づいて、前記装着ヘッドの移動速度を低下させる低下ステップとを含む
   ことを特徴とする部品実装条件決定方法。
2. 前記部品は、前記吸着ノズルと対向する面が曲面形状を含む部品である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装条件決定方法。
3. 前記部品は、前記吸着ノズルと対向する面の一辺の長さが前記吸着ノズルの部品吸着部分の内径未満の部品である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装条件決定方法。
4. 前記部品は、前記吸着ノズルと対向する面が凹凸形状を含む部品である
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装条件決定方法。
5. 前記部品は、前記吸着ノズル対向する面がネジ穴形状を含む部品である
   ことを特徴とする請求項４に記載の部品実装条件決定方法。

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