JP4675703B2 - 部品取り出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品実装装置における部品取り出し方法に関し、特に部品取り出し時の位置補正を行う部品取り出し方法に関するものである。

従来から、基板に電子部品（以下、単に「部品」という）を実装する装置として部品実装装置がある。部品実装装置においては、実装ヘッドが吸着ノズルによりテープフィーダ等の部品供給装置から部品を取り出して基板に移送搭載する。このような部品実装装置に対する部品の実装精度向上の要請から、実装ヘッドで移送される部品の保持状態を認識するカメラ等の認識手段が部品実装装置に備えられ、認識手段による認識結果を基にした部品吸着時の位置補正が行われている。

例えば、特許文献１に記載の部品取り出し方法では、部品の吸着ノズルによる吸着部分の所定の吸着基準部分からのずれ、つまり吸着ずれの量を認識手段により求め、この吸着ずれ量だけ部品供給装置からの部品の取り出し位置をずらして変更し、変更された取り出し位置で次に基板に移送搭載する部品を取り出している。
特開平６−２４４５９８号公報

ところで、部品供給装置が例えばテープフィーダである場合、テープ送り量のばらつき、及びテープフィーダにおける部品収納位置のばらつき等により吸着ずれが発生する。従って、吸着ずれ量は同じテープフィーダにおいても一定ではなく、大きくばらつく。よって、従来の部品取り出し方法では、直前に移送搭載された部品の吸着ずれ量だけ部品の取り出し位置をずらして次の部品の取り出しを行うため、部品の吸着ずれ量が更に大きくなる場合がある。その結果、部品の取り出し位置の変更が複数回行われても、吸着ずれ量が小さな値に収束しない。

サイズの小さな部品を取り出す場合には、吸着ずれ量の影響が大きく、吸着ずれ量が小さくても部品を取り出すことができない。よって、このような場合には、吸着ずれ量を小さな値に収束させることが特に望まれる。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、吸着ずれ量を小さな値に収束させることが可能な部品取り出し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、本発明の部品取り出し方法は、部品供給装置から吸着により部品を取り出して保持し、前記保持する部品を搬送する搬送手段を対象とした部品取り出し方法であって、前記部品の前記搬送手段により吸着されている部分の吸着基準部分からのずれ量を算出するずれ量算出ステップと、前記算出されたずれ量と０よりも大きく１よりも小さい実数とを用いて補正量を算出する補正量算出ステップと、前記搬送手段による前記部品の取り出し位置を前記補正量だけずらす取り出し位置変更ステップと、前記補正量だけずらされた取り出し位置で前記部品供給部から前記部品を取り出す取り出しステップとを含み、前記補正量算出ステップにおいて、前記算出されたずれ量が大きい場合には、前記算出されたずれ量の２乗に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する第１算出を行い、前記算出されたずれ量が小さい場合には、前記算出されたずれ量の１／２乗に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する第２算出を行うことを特徴とする。

これによって、吸着ずれ量をそのまま用いて、部品の取り出し位置を大きくずらす従来の部品取り出し方法と異なり、吸着ずれ量を小さな値に早く収束させることが可能な部品取り出し方法を実現することができる。

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。

本発明に係る部品取り出し方法によれば、吸着ずれ量を小さな値に早く収束させることができる。その結果、部品実装装置の実装精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態における部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態の部品実装装置を示す上面図である。
この部品実装装置は、基台１００と、基台１００の中央部に配設され、基板１０４を搬送して位置決めする搬送路１０１と、テープフィーダ１０２が複数並設され、複数種類の部品を供給する部品供給部１０３と、ノズルにより部品供給部１０３から部品を取り出して基板１０４に移送搭載する移載ヘッド１０５と、移載ヘッド１０５に吸着された部品を下方から認識する認識カメラ１０６と、移載ヘッド１０５をＸ方向に移動させるＸ軸テーブル１０７と、Ｘ軸テーブル１０７が架設され、Ｘ軸テーブル１０７をＹ方向に移動させるＹ軸テーブル１０８ａ及びスライドガイド１０８ｂとを備える。

図２は、部品実装装置の機能ブロック図である。
この部品実装装置は、機構部１４０、実装制御部１４１、表示部１４２、入力部１４３、記憶部１４４、ずれ量算出部１４５、補正量算出部１４６、取り出し位置変更部１４７及び通信Ｉ／Ｆ部１４８を備える。なお、機構部１４０、実装制御部１４１、記憶部１４４、ずれ量算出部１４５、補正量算出部１４６及び取り出し位置変更部１４７は、部品取り出し装置を構成する。

機構部１４０は、搬送路１０１、テープフィーダ１０２、部品供給部１０３、移載ヘッド１０５、Ｘ軸テーブル１０７、Ｙ軸テーブル１０８ａ、及びこれらを駆動するモータやモータコントローラ等を含む機構部品の集合である。

実装制御部１４１は、機構部１４０を制御することにより部品の実装制御を行う。
表示部１４２は、オペレータに各種情報を提示するＬＣＤ等である。

入力部１４３は、オペレータからの指示を取得するキーボード等である。
記憶部１４４は、ハードディスクやメモリ等であり、ＮＣデータ１４４ａ、部品データ１４４ｂ及び取り出し位置データ１４４ｃ等を保持する。

図３、図４及び図５は、それぞれＮＣデータ１４４ａ、部品データ１４４ｂ及び取り出し位置データ１４４ｃの一例をそれぞれ示す。

ＮＣデータ１４４ａは、実装の対象となる全ての部品の実装点及び実装順序を示す情報の集まりである。ＮＣデータ１４４ａは、図３に示されるように、対象となる基板１０４の全実装点についての、実装点毎の実装順序、部品名、実装位置（Ｘ，Ｙ、θ）及びテープフィーダ番号を示す情報からなる。ここで、「実装順序」は部品の実装順序であり、「テープフィーダ番号」は部品が収納されたテープフィーダの番号であり、「部品名」は、図４に示される部品データ１４４ｂにおける部品名に相当し、「実装位置」のＸ及びＹは、実装点の座標（基板１０４上の特定位置を示す座標）であり、「実装位置」のθは、部品実装時の移載ヘッド１０５の回転角度である。なお、Ｘ軸方向は基板１０４の進行方向であり、Ｙ軸方向はそれに直行する方向である。

部品データ１４４ｂは、部品実装装置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、図４に示されるように、部品種毎の部品サイズ、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、認識カメラ１０６による認識方式、移載ヘッド１０５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。

取り出し位置データ１４４ｃは、図５に示されるように、テープフィーダ番号及び取り出し位置（Ｘ，Ｙ、θ）を示す情報からなる。ここで、「テープフィーダ番号」は、図３に示されるＮＣデータ１４４ａにおけるテープフィーダ番号に相当し、「取り出し位置」のＸ及びＹは、部品取り出し位置の座標であり、「取り出し位置」のθは、部品取り出し時の移載ヘッド１０５の回転角度である。

ずれ量算出部１４５は、認識カメラ１０６の撮像により得られた画像データに基づき、移載ヘッド１０５のノズルに吸着保持された部品の位置を検出する。そして、検出された部品の位置から、部品の吸着されている部分の所定の吸着基準部分からのずれ量、つまり吸着ずれ量を算出する。

このとき、吸着ずれは、図６の断面図に示されるように、テープフィーダ１０２からの部品取り出しに際しての、移載ヘッド１０５のノズル５０１の中心部分と、テープフィーダ１０２のキャリアテープ５０２に保持された部品５０３の中心部分（吸着基準部分）とのずれＷにより発生する。そして、この吸着ずれの量は、認識カメラ１０６の撮像により得られた画像を示す図７における、吸着ずれが無い場合の部品の中心位置（部品中心位置）Ａと、実際の部品の中心位置（認識中心位置）Ｂとの間のずれ量を算出することにより得られる。つまり、図７におけるＸ方向のずれ量ΔＸ、及びＹ方向のずれ量ΔＹを算出することにより得られる。

補正量算出部１４６は、ずれ量算出部１４５により算出された吸着ずれ量を１／２乗あるいは２乗して得られた値に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する。例えば、補正量算出部１４６は、以下の（数１）、（数２）及び（数３）のいずれかの式を用いて補正量を算出する。なお、（数１）、（数２）及び（数３）の式において、Ｗは吸着ずれ量を示し、Ｗ’は補正量を示し、αは０よりも大きく１よりも小さい実数を示している。

（数１）
Ｗ’＝α×Ｗ^1/2
（数２）
Ｗ’＝α×Ｗ²
（数３）
Ｗ’＝α×Ｗ

取り出し位置変更部１４７は、移載ヘッド１０５による部品の取り出し位置を補正量だけずらす。すなわち、記憶部１４４に格納されている取り出し位置データ１４４ｃの取り出し位置を変更する。

通信Ｉ／Ｆ部１４８は、他の装置と通信するインターフェースカード等であり、例えば上流のホストコンピュータからＮＣデータ、部品データ及び取り出し位置データ等をダウンロードし、それぞれをＮＣデータ１４４ａ、部品データ１４４ｂ及び取り出し位置データ１４４ｃとして記憶部１４４に格納させる際に使用される。

次に、上記構造を有する部品実装装置の実装動作について説明する。図８は、部品実装装置の実装動作を示すフローチャートである。

まず、実装制御部１４１は、記憶部１４４に格納されたＮＣデータ１４４ａに基づいて、実装する部品を決定し、その部品をテープフィーダから取り出すように移載ヘッド１０５を制御する（ステップＳ５２）。例えば、図３に示される実装順序が１の実装を行う場合には、移載ヘッド１０５を（５、５、５）に移動させ、移載ヘッド１０５に３番のテープフィーダから１ＣＡＰを取り出させる。

次に、実装制御部１４１は、移載ヘッド１０５のノズルに吸着保持された部品を認識カメラ１０６に撮像させる（ステップＳ５３）。その後、実装制御部１４１は、移載ヘッド１０５により、吸着保持する部品を基板に移送搭載させる（ステップＳ５４）。

次に、実装制御部１４１は、認識カメラ１０６による撮像で得られた画像データに基づいて、ずれ量算出部１４５により、吸着ずれ量を算出させる（ステップＳ５５）。

次に、実装制御部１４１は、算出された吸着ずれ量に基づいて、補正量算出部１４６により補正量を算出させる（ステップＳ５６）。

次に、実装制御部１４１は、算出された補正量に基づいて、取り出し位置変更部１４７により、記憶部１４４に格納されている取り出し位置データ１４４ｃの、補正量が算出された部品が格納されていたテープフィーダにおける取り出し位置を補正量だけ変更させる（ステップＳ５７）。例えば、図３に示される実装順序が１の実装が行われ、その吸着ずれ量に基づき補正量が算出された場合には、取り出し位置データ１４４ｃにおけるテープフィーダ番号が３の取り出し位置（５、５、５）が変更される。

次に、実装制御部１４１は、記憶部１４４に格納されたＮＣデータ１４４ａに基づいて、実装する部品を決定し、その部品をテープフィーダから取り出すように移載ヘッド１０５を制御する（ステップＳ５８）。

最後に、実装制御部１４１は、移載ヘッド１０５のノズルに吸着保持された部品を認識カメラ１０６に撮像させた後、移載ヘッド１０５により、吸着保持する部品を基板に移送搭載させる（ステップＳ５９）。

次に、上記構造を有する部品実装装置における吸着ずれ量の変化の様子について説明する。図９、図１０及び図１１は、部品の取り出し位置の変更回数と吸着ずれ量との関係を示す図である。なお、図９は、（数１）の式を用いて補正量を算出した場合におけるものであり、図１０及び図１１は、（数２）及び（数３）の式をそれぞれ用いて補正量を算出した場合におけるものである。

図９、図１０及び図１１から、取り出し位置の変更回数が増えるのに従って吸着ずれ量が小さな値に収束していくのがわかる。また、吸着ずれ量がゼロになるのが、図９では取り出し位置の変更回数が４８回のときであり、図１０では取り出し位置の変更回数が５２回のときであり、図１１では取り出し位置の変更回数が５４回のときであるので、いずれの式を用いて補正量を算出するかで吸着ずれ量が収束する早さが異なることもわかる。すわわち、（数１）の式を用いて補正量を算出すると、吸着ずれ量が最も早く収束することがわかる。

以上のように本実施の形態の部品実装装置によれば、吸着ずれ量を１／２乗あるいは２乗して得られた値に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出し、その補正量だけ部品の取り出し位置を変更させる。よって、吸着ずれ量をそのまま用いて、部品の取り出し位置を大きくずらす従来の部品取り出し方法と異なり、吸着ずれ量を小さな値に早く収束させることが可能な部品実装装置を実現することができる。

なお、本実施の形態の部品実装装置において、補正量算出部１４６が補正量を算出するための式は、吸着ずれ量の大きさにより変更される。例えば、補正量算出部１４６は、吸着ずれ量が２０μｍ以下の場合には（数１）の式を用いて補正量を算出し、吸着ずれ量が２０〜３０μｍの範囲にある場合には（数３）の式を用いて補正量を算出し、吸着ずれ量が３０μｍ以上の場合又はテープつなぎの行われた直後のテープフィーダから部品が取り出された場合には（数２）の式を用いて補正量を算出する。

これによって、吸着ずれ量が大きい場合には（数２）の式を用いて部品の取り出し位置を大きくずらし、かつ吸着ずれ量が１μｍよりも小さい場合にも（数１）の式を用いて部品の取り出し位置を大きくずらすことができるので、吸着ずれ量を小さな値に早く収束させることができる。その結果、少量で多品種の部品が基板に実装される場合においても、吸着ずれ量を小さな値に収束させることが可能になる。

以上、本発明の部品実装装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態の限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、部品取り出し方法に利用でき、特に部品実装装置等に利用することができる。

本発明の実施の形態の部品実装装置の上面図である。 同部品実装装置の機能ブロック図である。 ＮＣデータの一例を示す図である。 部品データの一例を示す図である。 取り出し位置データの一例を示す図である。 吸着ずれを説明するための断面図である。 認識カメラ１０６の撮像により得られた画像を示す図である。 同部品実装装置の実装動作を示すフローチャートである。 （数１）の式を用いて補正量を算出した場合における部品の取り出し位置の変更回数と吸着ずれ量との関係を示す図である。 （数２）の式を用いて補正量を算出した場合における部品の取り出し位置の変更回数と吸着ずれ量との関係を示す図である。 （数３）の式を用いて補正量を算出した場合における部品の取り出し位置の変更回数と吸着ずれ量との関係を示す図である。

符号の説明

１００ 基台
１０１ 搬送路
１０２ テープフィーダ
１０３ 部品供給部
１０４ 基板
１０５ 移載ヘッド
１０６ 認識カメラ
１０７ Ｘ軸テーブル
１０８ａ Ｙ軸テーブル
１０８ｂ スライドガイド
１４０ 機構部
１４１ 実装制御部
１４２ 表示部
１４３ 入力部
１４４ 記憶部
１４４ａ ＮＣデータ
１４４ｂ 部品データ
１４４ｃ 取り出し位置データ
１４５ ずれ量算出部
１４６ 補正量算出部
１４７ 取り出し位置変更部
１４８ 通信Ｉ／Ｆ部
５０１ ノズル
５０２ キャリアテープ
５０３ 部品

Claims (3)

1. 部品供給装置から吸着により部品を取り出して保持し、前記保持する部品を搬送する搬送手段を対象とした部品取り出し方法であって、
   前記部品の前記搬送手段により吸着されている部分の吸着基準部分からのずれ量を算出するずれ量算出ステップと、
   前記算出されたずれ量と０よりも大きく１よりも小さい実数とを用いて補正量を算出する補正量算出ステップと、
   前記搬送手段による前記部品の取り出し位置を前記補正量だけずらす取り出し位置変更ステップと、
   前記補正量だけずらされた取り出し位置で前記部品供給部から前記部品を取り出す取り出しステップとを含み、
   前記補正量算出ステップにおいて、前記算出されたずれ量が大きい場合には、前記算出されたずれ量の２乗に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する第１算出を行い、前記算出されたずれ量が小さい場合には、前記算出されたずれ量の１／２乗に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する第２算出を行う
   ことを特徴とする部品取り出し方法。
2. 前記補正量算出ステップにおいて、前記算出されたずれ量が３０μｍ以上の場合には前記第１算出を行い、前記算出されたずれ量が２０μｍ以下の場合には前記第２算出を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品取り出し方法。
3. 前記補正量算出ステップにおいて、前記算出されたずれ量が２０〜３０μｍの場合には、前記算出されたずれ量に０よりも大きく１よりも小さい実数を掛けて補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の部品取り出し方法。

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