JP5996240B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板上に装着するための電子部品の装着装置及び方法に関り、特に、装着ヘッドで吸着した電子部品の高さを計測する技術に関する。

従来、電子部品を吸着する吸着ノズルを有する装着ヘッドで、部品供給装置から電子部品を吸着保持し、移送して基板に装着する電子部品装着装置において、電子部品を正確に基板に装着するため、吸着ノズルにより吸着された電子部品の高さを計測している。
計測された電子部品の高さは、装着の際の吸着ノズルの高さ位置決め制御するためのデータとして使用される他、電子部品の寸法データと照合されて電子部品の吸着姿勢が判断され、吸着異常等の異常検出に使用される。その結果、電子部品が不安定な状態で基板等に装着される装着不良の数を低減している。

特許文献１には、吸着ノズルの下降時及び上昇時において検出されるそれぞれのノズル高さの平均値をとることにより、センサの応答遅れによるノズル高さ検出誤差を排するようにして、電子部品の高さを精確に計測する技術が開示されている。しかし、電子部品が特殊な形状である場合には、計測できないことがあった。
計測できない部品形状の一例について、図９を使用して説明する。図９は、従来の部品高さ計測方法の一例について説明するための図である。図９は、電子部品装着装置の装着ヘッドの吸着ノズルとその先端に吸着された電子部品の一例を示す側面から見た断面図である。１０１は吸着ノズル、１５４と１５２は電子部品である。図９（ａ）と図９（ｂ）は、それぞれ異なる電子部品１５４と１５２を吸着した図である。

従来の部品高さ計測は、吸着ノズル１０１が電子部品１５４を吸着した後、高さ計測センサ内に吸着ノズル１０１を下降させ、電子部品の下面のピーク位置を測定する。この場合、電子部品の厚さ（部品高さ）は、吸着ノズルの部品吸着面の位置と電子部品の下面のピーク位置との間の長さとなる。
図９（ａ）において、角形の電子部品１５４を吸着ノズル１０１が吸着した場合には、単純に、電子部品１５４と吸着ノズル１０１とは、側面から見て分離可能に見えている。従って、部品高さｔが一意的に算出できる。
しかし、図９（ｂ）においては、図９（ａ）ほど単純ではない。電子部品１５２は、吸着ノズル１０１の吸着面の上方にもあり、下面側は、装着する基板に設けた穴に挿入される突起を有する構造となっている。このため、電子部品１５２の下面のピーク位置を計測する方法には、装着に必要な部品高さｔではなく、突起の長さＵｔを含めた高さ（ｔ＋Ｕｔ＝ｍ）が計測される。このため、この計測された電子部品は、あらかじめ部品ライブラリ等に登録されていた高さとは著しく異なるので、本来正常な電子部品が、正常に吸着されているのに、電子部品の吸着の吸着異常と判断され、装着動作が停止してしまう。

次に、計測できない部品形状の他の例について、図１０を使用して説明する。図１０は、従来の部品高さ認識方法について説明するための図である。図１０（ａ）は電子部品装着装置の一部（部品高さ計測センサ）を横（側面）から見た図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）を上から見た図である。図９は、電子部品形状が特殊な形状であったが、図１０は、高さのばらつきが大きい電子部品について説明している。
３２１は高さ計測センサ、１０１は装着ヘッドの吸着ノズル、１５３は電子部品、１６１と１６２は電子部品１５３の下面に設けられた半田ボールである。また、１８１は投光器、１８２は受光器、１８３は投光器１８１から出力される光を模式的に示した光路、１０５は電子部品１５３を吸着した吸着ノズル１０１が高さ計測センサ３２１の中を通る動線である。図１０の電子部品１５３は、下部に半田ボール１６１、１６２を有するＩＣ（集積回路）である。

図１０において、吸着ノズル１０１は、電子部品装着装置の部品供給装置から所定の電子部品１５３を吸着し、電子部品１５３を吸着したまま部品高さ計測センサ３２１の中を、動線１０５の動線のように通過する。この時、動線１０５の線上を吸着ノズル１０１の中心が通過するように設定している。なお、吸着ノズル１０１は、吸着する電子部品毎に異なるが、計測基準レベルが一定の高さになるように設定され、常に一定の高さで通過する。
投光器１８１は、光路１８３のように、光路１８３を通る垂直な面上を、水平に進む光を出力する。そして、受光器１８２は、投光器１８１から出力された光を受光する。この時、投光器１８１と受光器１８２の間に電子部品１５３や吸着ノズル１０１等の光を通さない物体が存在すると、投光器１８１から出力された光は受光器１８２に届かない。
高さ計測センサ３２１は、電子部品１５３が内部を通過した場合に、受光器１８２が所定の輝度レベルの光を受光した高さを検出する。この検出した高さのうちで、一番高い高さ（電子部品の最下部）と、吸着ノズル１０１の電子部品１５３を吸着する部分（吸着部）の高さとの差を算出して、算出された高さの差を電子部品１５３の高さｔとするものである。

しかし、図１０（ａ）のように、下部に半田ボールが複数設けられた形状の電子部品１５３のように、下部の寸法がばらつく電子部品の場合には、図１０（ｂ）に示すように、一番下方に突出した（最下点の）半田ボール１６２で電子部品の高さが決まってしまう（高さｍ）。このため、この高さを電子部品１５３の高さと誤認して、電子部品装着装置は電子部品を装着する。この結果、装着の際の吸着ノズルの高さ位置決め制御が不適切になって、電子部品が不安定な状態で基板等に装着される。または、電子部品の吸着の吸着異常と判断され、装着動作が停止してしまう。

なお、従来の電子部品装着装置にすでに設けられている部品認識カメラで、下方から吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像しても、その画像からは、電子部品の高さは測定できない。
また、上述した投光器と受光器との組み合わせ、あるいなラインセンサで測定する場合には、上述したように、電子部品の最下点までの高さしか算出できない。

特許第４５６９４１９号公報

本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、装着ヘッドの吸着ノズルが吸着した電子部品の高さを、基板に装着する前に正確に検出し、装着不良の発生を防止できる電子部品装着装置及び電子部品装着方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の電子部品装着装置は、少なくとも、電子部品を供給するための部品供給エリアと、当該部品供給エリアから部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルと有する装着ヘッドと、前記吸着ノズルの下端部に吸着された電子部品の高さを計測する部品高さ計測部と、装置の動作を制御する制御部とを備えた電子部品装着装置において、前記部品高さ計測部は、光を出力する投光器及び光を受光する受光器を具備して前記電子部品の下端の位置を計測する高さ計測センサ、並びに、前記高さ計測センサが計測した前記電子部品の下端位置の情報と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから前記電子部品の高さを算出する高さ測定制御部を有し、前記制御部は、前記電子部品が吸着された吸着ノズルを、前記高さ計測センサの計測位置で前記吸着ノズルの軸中心で回転させ、前記回転させた所定の角度毎の位置の代表値に基づいて、前記吸着ノズルに吸着された前記電子部品の高さを算出することを第１の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴の電子部品装着装置において、さらにアラート出力手段を備え、前記部品高さ計測部は、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値以上の場合には、異常の判定信号を出力し、前記制御部は、前記部品高さ計測部から前記異常の判定信号を受信した場合には、前記アラート出力手段にアラートを出力させ、電子部品装着装置の装着動作を停止することを本発明の第２の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴または第２の特徴の電子部品装着装置において、前記部品高さ計測部は、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値未満の場合には、正常の判定信号を出力し、前記制御部は、前記部品高さ計測部から前記正常の判定信号を受信した場合には、電子部品装着装置の装着動作を継続することを本発明の第３の特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明の電子部品装着方法は、少なくとも、吸着ノズルによって部品供給エリアから電子部品を吸着し、吸着した電子部品を基板に装着する電子部品装着方法において、光を出力する投光器及び光を受光する受光器を具備して、前記電子部品が吸着された吸着ノズルを計測位置で前記吸着ノズルの軸中心で回転させて、所定の角度毎の前記電子部品の下端の位置を計測し、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の情報と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから前記電子部品の高さを算出することを本発明の第４の特徴とする。

上記本発明の第４の特徴の電子部品装着方法において、前記電子部品の高さは、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の情報の代表値と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから算出することを本発明の第５の特徴とする。

上記本発明の第４の特徴または第５の特徴の電子部品装着方法において、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値以上の場合には、アラートを出力させ、電子部品装着装置の装着動作を停止することを本発明の第６の特徴とする。

上記本発明の第４の特徴乃至第６の特徴のいずれかに記載の電子部品装着装置において、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値未満の場合には、電子部品装着装置の装着動作を継続することを本発明の第７の特徴とする。

本発明によれば、装着ヘッドの吸着ノズルが吸着した電子部品の高さを、基板に装着する前に正確に検出し、装着不良の発生を防止することができる。

本発明の電子部品装着装置の一実施例の平面図である。 本発明の電子部品装着装置の制御ブロックの一実施例を示す図である。 本発明の電子部品装着装置における部品高さの測定方法の一実施例について説明するための図である。 本発明の電子部品装着装置の動作の手順の一実施例について説明するためのフローチャートである。 本発明の電子部品装着装置の動作の手順の一実施例について説明するためのフローチャートである。 本発明の電子部品装着装置の動作の手順の一実施例について説明するためのフローチャートである。 本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されているＮＣデータの一実施例を示す図である。 本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている部品セット情報の一実施例を示す図である。 本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている部品情報の一実施例を示す図である。 本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている計測センサ位置情報の一実施例を示す図である。 電子部品装着装置の装着ヘッドの吸着ノズルとその先端に吸着された電子部品の一例を示す側面から見た断面図である。図９（ａ）と図９（ｂ）は、それぞれ異なる電子部品１５１と１５２を吸着した図である。 従来の部品高さ認識方法について説明するための図である。

以下、図面に基づき、電子部品装着装置の実施形態を説明する。
なお、すでに説明した図９及び図１０も含め、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
また、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。

図１によって、本発明の電子部品装着装置の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施形態である電子部品装着装置の平面図である。
１は本発明の電子部品装着装置、８０は電子部品装着装置１内の各機器を制御する制御部、ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤはそれぞれ電子部品装着装置１のブロックである、本電子部品装着装置１（以下、必要によって本体１と略す）は、左側の前と奥にそれぞれブロックＬＵ，ＬＤ、右側の前と奥にそれぞれブロックＲＵ，ＲＤの計４ブロックと制御部８０とを有している。なお、図１では、基本的にブロックＬＵのみに符号を記す。６は装着ヘッド（移載ヘッド）、１１は装着ヘッド６を移動させる装着ヘッド体、１３は部品供給エリア、１９は装着ヘッド６における電子部品の吸着保持状態を撮像する部品認識カメラ、１８は左右移動用レール、１６は前後移動用レールである。また、Ｐは基板、５ａ〜５ｄはシュート、７は受渡部である。
図１において、それぞれのブロックには、部品供給エリア１３、装着ヘッド６、装着ヘッド体１１、部品認識カメラ１９、高さ計測センサ４２１が設けられている。装着ヘッド体１１は、リニアモータで構成する左右移動用レール１８上を左右方向（Ｘ方向）に移動し、左右移動用レール１８と同様にリニアモータで構成する前後移動用レール１６上を前後方向（Ｙ方向）に移動する。
なお、高さ計測センサ４２１は、それぞれの装着ヘッド6に設けられていても良い。

このような構成によって、装着ヘッド体１１に固定された装着ヘッド６の吸着ノズルは、部品供給エリア１３から電子部品を吸着し、部品認識カメラ１９で撮像した画像によって電子部品の吸着保持状態を監視して、基板Ｐの所定の位置まで移動し、吸着した電子部品を基板Ｐに装着する。
このような動作が４つのブロックでそれぞれ行なわれる。そのために、図１の部品装着装置１は、その中央付近に、基板Ｐを搬送する４つのシュート５ａ〜５ｄを設ける。
奥側２本のシュート５ｃ、５ｄは、上側ブロック用の基板搬送ラインＵを構成し、下側２本のシュート５ａ、５ｂは、手前側ブロック用の基板搬送ラインＤを構成する。そして、基板Ｐは、受渡部７により振分けられ基板搬送ラインＵまたはＤに搬入される。
また、以下の図面において、基板Ｐの搬送をＸ方向、Ｘに垂直な方向をＹ方向、ＸとＹに垂直な方向をＺ方向とする。

図２によって、本発明の電子部品装着装置の制御ブロックについて説明する。図２は、本発明の電子部品装着装置の制御ブロックの一実施例を示す図である。
図２において、電子部品装着装置１の制御装置は、電子部品装着装置１の構成要素とインタフェース４３４等を介して相互にアクセスして電子部品装着に関わる動作を統括制御する制御部（ＣＰＵ）４３１（図１の制御部８０参照）、記憶装置としてのＲＡＭ（Random Access Memory）４３２、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）４３３、及びハードディスク等の不揮発性メモリ４３９などから構成されている。ＲＡＭ４３２には、電子部品の装着順序毎に基板Ｐ内でのＸ方向、Ｙ方向、上下（Ｚ）方向、及び角度位置（θ回転角）情報や、各部品供給エリア１３の配置番号情報等から成る装着データや基板Ｐに付されたアライメントマーク等のマークの位置などの機種毎のプログラムデータが保存されている。
そしてＣＰＵ４３１は、ＲＯＭ４３３に保存された動作プログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に関わる動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２６を介してＸ軸モータ４１２の駆動を制御し、駆動制御回路４２７を介してＹ軸モータ４９の駆動を制御する。またＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２８を介してθ軸モータ４１５の駆動を制御し、更に駆動制御回路４２９を介して上下軸モータ４１４の駆動を制御する。

さらにＲＡＭ４３２にはハードディスク等の不揮発性メモリ４３９を接続している。ＣＰＵ４３１は、所定の周期で、ＲＡＭ４３２内のデータを不揮発性メモリ４３９に出力し、データの消失を防ぐ。例えば、不揮発性メモリ４３９は、過去に生産（装着）した機種名、生産した日付及び時刻、プログラム名、生産枚数等を記憶する。また、ＣＰＵ４３１は、機種切り替えの操作が行われた時には、ＲＡＭ４３２のデータが新しい機種のデータに上書きされる前に、機種切り替え前の機種の機種名、プログラム名、生産数、等のデータを不揮発性メモリ４３９にコピーする。
この結果、ＲＡＭ４３２のデータの前の保存（データ）が消去されても、消失せず、電子部品装着装置内に記憶されたデータとして残り、電子部品装着装置毎に、その生産履歴を残すことが可能である。
なお、好ましくは、さらにＣＰＵ４３１と不揮発性メモリ４３９が直接結合され、ＣＰＵ４３１が不揮発性メモリ４３９のデータを直接読み出せるようにしても良い。

さらに、電子部品装着装置において、画像認識処理部４３０は、インタフェース４３４を介してＣＰＵ４３１に結合している。ＣＰＵ４３１が主局、画像認識処理部４３０が従局の関係にある。
即ち、ＣＰＵ４３１は、基板認識カメラ４１９及び部品認識カメラ１９の撮像動作を制御し、撮像した画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように、画像認識処理部４３０に制御信号を出力し、それらの認識処理結果を受け取る。逆に、画像認識処理部４３０は、ＣＰＵ４３１から指示された処理を実行して、その処理結果をＣＰＵ４３１に出力する。

例えば、画像認識処理部４３０は、基板認識カメラ４１９に制御信号を出力し、基板Ｐ上のマークと前述した電子部品装着装置の本体１上のマークを撮像するように指示する。基板認識カメラ４１９は、基板Ｐ上のアライメントマークの画像と前述した電子部品装着装置の本体１上のアライメントマークを撮像し、撮像した画像を画像認識処理部４３０に出力する。
また例えば、画像認識処理部４３０は、部品認識カメラ１９に制御信号を出力し、装着ヘッド６の吸着ノズルが吸着している電子部品を撮像するように指示する。部品認識カメラ１９は、吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像し、撮像した画像を画像認識処理部４３０に出力する。
そして、画像認識処理部４３０は、基板認識カメラ４１９が撮像した基板Ｐ上のアライメントマークの画像から、基板ＰのＸＹ（水平）方向の位置ずれ量や回転ずれ量を算出する。また、画像認識処理部４３０は、本体１上のマークの画像から、部品認識カメラ１９の光軸に対する基板認識カメラ４１９の光軸の相対的位置ずれ量を算出する。
さらに画像認識処理部４３０は、部品認識カメラ１９が撮像した電子部品の画像をもとに、当該電子部品のＸＹ方向の位置ずれ量や回転ずれ量を画像認識処理部４３０によって算出する。

さらに、ＣＰＵ４３１は、インタフェース４３４を介して、高さ測定制御部４２２に制御信号を出力し、高さ計測センサ４２１によって装着ヘッド６の吸着ノズルに吸着された電子部品の高さを測定するように指示する。高さ測定制御部４２２は、高さ計測センサ４２１を制御して、高さ測定に必要なデータを取得し、装着ヘッド６の吸着ノズルに吸着された電子部品の高さを算出して、異常であるか正常であるかを判定し、インタフェース４３４を介して、画像認識処理部４３０及びＣＰＵ４３１に判定信号を出力する。
ＣＰＵ４３１は、高さ測定制御部４２２から“正常”の判定信号を受信した場合には、装着動作を継続し、“異常”の判定信号を受信した場合には、装着動作を停止すると共に、インタフェース４３４を介して、照明点灯制御部４２５にアラート信号を出力する。照明点灯制御部４２５は、アラート信号を受信した場合には、ストロボ光源４２４を点灯させる。

上述のように、認識処理部４３０は、認識処理によりこれらの位置ずれ量を把握し、その結果をＣＰＵ４３１に出力する。ＣＰＵ４３１は入力された結果から補正すべき情報を導き出し、導き出した補正情報に基づいて、実際の基板Ｐ上の装着すべき位置に電子部品を装着するために対応する構成要素に指示を出す。
例えば、ＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２７に制御信号を出力し、駆動制御回路４２７は、その制御信号に基づいてＹ軸モータ４９を制御して、装着ヘッド体１１をＹ方向に移動させる。これによってＹ方向の位置補正がなされる。
また例えば、ＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２６に制御信号を出力し、駆動制御回路４２６は、その制御信号に基づいてＸ軸モータ４１２を制御して、装着ヘッド体１１をＸ方向に移動させる。これによってＸ方向の位置補正がなされる。
また例えば、ＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２８に制御信号を出力し、駆動制御回路４２８は、その制御信号に基づいてθ軸モータ４１５を制御して、装着ヘッド体１１の装着ヘッド６の吸着ノズルをθ回転させる。これによって、鉛直軸線回りへの回転角度（θ）位置の補正がなされる。
また例えば、ＣＰＵ４３１は、駆動制御回路４２９に制御信号を出力し、駆動制御回路４２９は、その制御信号に基づいて上下軸モータ４１４を制御して、装着ヘッド体１１の装着ヘッド６をＺ方向に移動させる。これによって、Ｚ方向の位置補正がなされる。

なお、上述のうち基板認識処理動作は、それぞれのブロックによる最初の電子部品装着前に限り実行される。それは、基板Ｐの特性ばかりか、各ブロック、各装着ヘッドなどの特性を部品装着の位置補正に反映するためである。
なお、図２において、入力部４３５は、電子部品装着装置１の外部より、作業員が電子部品装着装置１を操作するためのキーボードやポインティングデバイス等のＭＭＩ（Man-Machine Interface）であり、モニタ４３６は、電子部品装着装置１内に組み込まれた各種の装着データ、装着条件データ、または、認識部品画像の入力画像若しくは処理結果等を表示する。
また、上述の動作を、ＣＰＵ４３１と３種類の記憶手段（ＲＡＭ４３２、ＲＯＭ４３３及び不揮発性メモリ４３９）で説明した。しかし、記憶手段はこれらの種類のメモリに限る必要もなく、これらのメモリの役割を他の記憶手段が実行しても良いことは勿論である。

本発明の電子部品装着装置における部品高さの測定方法を、図３によって説明する。図３は、本発明の電子部品装着装置における部品高さの測定方法の一実施例について説明するための図である。図３（ａ）は電子部品装着装置の一部（高さ計測センサ）を横（側面）から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を上から見た図である。
４２１は高さ計測センサ、３３１は、吸着ノズル１０１が回転する回転軸、３３２は回転軸３３１を中心に吸着ノズル１０１が回転することを模式的に示した矢印、Ｐ_０は交差位置である。
即ち、従来例を説明した図１０との違いは、吸着ノズル１０１が回転軸３３１を中心に回転することである。

図３の高さ計測センサ４２１において、吸着ノズル１０１は、電子部品装着装置の部品供給装置から所定の電子部品１５１を吸着し、電子部品１５１を吸着したまま部品高さ計測センサ４２１の中を、動線１０５の動線のように通過する。この時、吸着ノズル１０１の中心は、動線１０５の線上を通過するように設定されている。ただし、実際には、交差位置Ｐ_０まで動線１０５に沿って高さ計測センサ４２１の上を移動し、その後、下降して高さ計測センサ４２１の中に入る。なお、吸着ノズル１０１は、吸着する電子部品毎に異なるが、計測基準レベルが一定の高さになるように設定され、電子部品毎に設定された一定の高さで計測する。
投光器１８１は、光路１８３のように、光路１８３を通る垂直な面上を、水平に進む光を出力する。そして、受光器１８２は、投光器１８１から出力された光を受光する。この時、投光器１８１と受光器１８２の間に電子部品１５１や吸着ノズル１０１等の光を通さない物体が存在すると、投光器１８１から出力された光は受光器１８２に届かない。
高さ計測センサ４２１は、電子部品１５１が動線１０５に沿って光路１８３を通過した場合に、受光器１８２が所定の輝度レベルの光を受光した高さを検出する。この検出した高さのうちで、一番高い高さ（電子部品の最下部）と、吸着ノズル１０１の電子部品１５１を吸着する部分（吸着部）の高さとの差を算出して、算出された高さの差を電子部品１５１の高さｔとする。なお、吸着ノズル１０１の吸着部の高さは、例えば、吸着する電子部品がない状態で測定された最下部の高さとする。

吸着ノズル１０１は、動線１０５に沿ってＸ方向を移動して、吸着ノズル１０１の回転軸３３１が、投光器１８１から出力される光路１８３と動線１０５が交差する交差位置Ｐ_０に到達する。
到達した交差位置Ｐ_０において、吸着ノズル１０１は、回転軸３３１を中心にして、２πラジアン回転する。交差位置Ｐ_０は、部品高さを測定するＸＹ平面の位置である。この後、吸着ノズル１０１はは、計測基準レベルに電子部品の下端部となるまで下降する。投光器１８１は、吸着ノズル１０１の回転中に光を出力する。受光器１８２も、同様に、吸着ノズル１０１の回転中に光を受光する。従って、吸着ノズル１０１が回転している間に、所定の角度毎あるいは所定の時間間隔で、電子部品１５１の最下部の高さを検出する。

高さ測定制御部４２２は、上記の所定の角度毎あるいは所定の時間間隔で検出された電子部品１５１の最下部の高さのデータから、中央値ｔ_Ｍ、最大値（一番検出された高さが大きい値ｔ_Ｈ）及び最小値（一番検出された高さが小さい値ｔ_Ｌ）を算出する。そして、最大値ｔ_Ｈと中央値ｔ_Ｍとの差ｄ_Ｈと、及び中央値ｔ_Ｍと最小値ｔ_Ｌとの差ｄ_Ｌをそれぞれ算出する。
次に、算出された差ｄ_Ｈと差ｄ_Ｌが、それぞれの閾値Ｔ_Ｈまたは差Ｔ_Ｌ以内であるか否かを判定する。そして、差ｄ_Ｈと差ｄ_Ｌが、どちらも閾値Ｔ_Ｈまたは差Ｔ_Ｌ以内である場合には、判定合格として、以降の装着動作を継続して実行する。また、差ｄ_Ｈと差ｄ_Ｌの、少なくともいずれかが閾値Ｔ_Ｈまたは差Ｔ_Ｌ以上である場合には、判定不合格として、以降の装着動作を停止して、アラートを出力する。

次に、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを用いて、本発明の電子部品装着装置の部品装着動作の手順の一実施例について説明する。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ、本発明の電子部品装着装置の動作の手順の一実施例について説明するためのフローチャートであり、図４Ａ〜図４Ｃまでの一連の動作手順によって本発明の電子部品装着装置は、電子部品の装着を実行する。本発明の電子部品の装着動作は、制御部８０のＣＰＵ４３１が、電子部品装着装置の各機器を制御して実行するが、一部の動作は、ＣＰＵ４３１の制御のもとで、各制御部または各制御回路が制御する。

図４Ａにおいて、本発明の電子部品装着装置の部品装着動作が開始されると、
装着ステップデータ取得ステップＳ４０１では、ＮＣデータ（後述の図５参照）から装着ステップデータを取得する。
電子部品吸着ステップＳ４０２では、吸着ノズル１０１は、装着ステップデータ取得ステップＳ４０１で取得した電子部品１５１を、部品供給エリアから吸着する。
部品情報取得ステップＳ４０３では、吸着ノズル１０１が吸着した電子部品１５１の部品情報（後述の図７参照）を取得する。
部品高さ計測判定ステップＳ４０４では、今回の装着動作中に吸着ノズル１０２が吸着した電子部品１５１の部品高さを計測する条件を満足しているか否かを判定する。計測する条件とは、例えば、あらかじめ決定された指定回数間隔等の条件である。この場合には、部品装着の回数が所定の指定回数になったときに、部品高さを計測する。従って、指定回数である場合には、計測するために、センサ位置取得ステップＳ４０５に分岐し、否である（指定回数でない）場合には、コネクションＣ２で示すように、図４Ｃの部品認識ステップＳ４１９に分岐する。

センサ位置取得ステップＳ４０５では、計測センサ位置情報（後述の図８参照）のセンサＸ位置、センサＹ位置を取得する。
ＸＹ位置移動開始ステップＳ４０６では、計測するＸＹ位置に移動を開始する。
計測レベル位置計算ステップＳ４０７では、計測レベル位置即ち、この電子部品１５１を吸着及び装着する場合に、高さ計測センサでの計測基準レベルを計算（算出）する。例えば、算出ではなく、計測基準レベルデータとして電子部品毎に保存し、計測の都度、保存された計測基準レベルデータを取得するようにしても良い。また好ましくは、更新するようにし計測の都度、保存された計測基準レベルデータを更新するようにしても良い。
ＸＹ位置移動完了判定ステップＳ４０８では、吸着ノズル１０１がＸＹ位置に移動したか否かを判定する。移動が完了していなければ、所定時間経過後に再度このステップＳ４０８を実行する。また、移動が完了していれば、計測レベル位置移動開始ステップＳ４０９に分岐する。
計測レベル位置移動開始ステップＳ４０９では、吸着ノズル１０１の高さを上昇または下降し、計測レベル位置計算ステップＳ４０７で算出または取得した計測基準レベル位置（高さ）に移動する。
計測レベル位置移動完了判定ステップＳ４１０では、吸着ノズル１０１が計測基準レベルに移動を完了したか否かを判定する。移動が完了していなければ、所定時間経過後に再度このステップＳ４１０を実行する。また、移動が完了していれば、コネクションＣ３で示すように、図４Ｂの計測開始ステップＳ４１１に分岐する。

図４Ｂにおいて、
計測開始ステップＳ４１１では、高さ測定制御部４２２は、ＣＰＵ４３１からの制御に応答して、高さ計測センサＯＮ信号を高さ計測センサ４２１に出力する。これによって高さ計測が開始され、高さ計測センサ４２１において、投光器１８１は光を出力し、受光器１８２は光を受光する。
計測角度取得ステップＳ４１２では、センサ位置取得ステップＳ４０５で取得した計測センサ位置情報の計測角度を取得する。
回転動作開始ステップＳ４１３では、計測角度分の回転動作を開始する。
計測回転移動完了判定ステップＳ４１４では、計測角度分の回転動作が完了したか否かを判定する。計測角度分の回転動作が完了していない場合には、所定時間経過後に再度このステップＳ４１３を実行する。また、回転動作が完了していれば、計測終了ステップＳ４１５に分岐する。
計測終了ステップＳ４１５では、高さ測定制御部４２２は、高さ計測センサＯＦＦ信号を高さ計測センサ４２１に出力する。これによって高さ計測が終了され、高さ計測センサ４２１において、投光器１８１は光の出力を停止し、受光器１８２は光の受光を停止する。その後、コネクションＣ４で示すように、図４Ｃの吸着ノズル上昇開始ステップＳ４１６の処理に移行する。

図４Ｃにおいて、
吸着ノズル上昇開始ステップＳ４１６では、計測対象であった、電子部品１５１を吸着した吸着ノズル１０１は上昇を開始する。
吸着ノズル上昇完了判定ステップＳ４１７では、計測対象であった吸着ノズル１０１の上昇が完了したか否かを判定する。吸着ノズル１０１の上昇が完了していない場合には、所定時間経過後に再度このステップＳ４１７を実行する。また、上昇が完了している場合には、計測値取出しステップＳ４１８に分岐する。
計測値取出しステップＳ４１８では、計測値を取り出す。
計測値判定ステップＳ４１９では、計測値取出しステップＳ４１８で取り出した計測値が閾値未満か否かを判定する。計測値が閾値未満であれば部品認識ステップＳ４２０に分岐し、計測値が閾値以上であれば、ＣＰＵ４３１は、インタフェース４３４を介して、照明点灯制御部４２５に、照明点灯制御部４２５にアラート信号を出力する。照明点灯制御部４２５は、アラート信号を受信した場合には、ストロボ光源４２４を制御してストロボ光源を点灯させる。同時に、ＣＰＵ４３１は、電子部品装着装置の装着動作を停止し、オペレータの判断に任せる。なお、電子部品装着装置の装着動作を停止の他、吸着した電子部品をリサイクルコンベアに移載するか、トレイ等に戻すか、あるいは廃棄するようにして、次の電子部品を装着するようにしても良い。
部品認識ステップＳ４２０では、部品認識カメラ１９が撮像した、吸着ノズル１０１に吸着された電子部品１５１の画像から、Ｘ方向、Ｙ方向及び、θ方向の位置ずれ量を算出する。
装着ステップＳ４２１では、部品認識ステップＳ４２０が算出した位置ずれ量に基づいて、吸着ノズル１０１の基板Ｐに装着する位置を補正して、電子部品１５１を基板Ｐに装着する。
装着ステップデータ取得ステップＳ４２２では、ＮＣデータから次の装着ステップデータを取得する。
装着ステップ有無判定ステップＳ４２３では、次の装着ステップデータがあったか否かを判定する。次の装着ステップデータがある場合には、コネクションＣ１で示すように、図４Ａの電子部品吸着ステップＳ４０２に分岐する。また、次の装着ステップデータがなかった場合には、部品装着が終了したとして、部品装着動作を停止する。

次に、図５、図６、図７、及び図８を用いて、図４Ａ〜図４Ｃで用いるデータについて説明する。図５、図６、図７、及び図８のデータは、本発明の電子部品装着装置の記憶装置、例えば、ＲＭＡ４３２に保存されている。図５は、本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されているＮＣデータの一実施例を示す図である。図６は、本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている部品セット情報の一実施例を示す図である。図７は、本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている部品情報の一実施例を示す図である。図８は、本発明の電子部品装着装置の記憶装置に保存されている計測センサ位置情報の一実施例を示す図である。
図５に示すように、ＮＣデータ５０１は、装着ステップ順に、部品セット番号と装着位置データ（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置、及びθ方向角度）のデータが保存されている。
また、図６に示すように、部品セット情報６０１は、部品セット番号毎に、部品ＩＤと装着位置データ（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、及びＺ方向位置）データが保存されている。
また、図７に示すように、部品情報７０１は、部品ＩＤ毎に、部品厚みＴ、部品厚みｔ、部品厚みＵｔ、部品厚み計測可否、及び部品厚み計測閾値のデータが保存されている。
また、図８に示すように、計測センサ位置情報８０１は、センサＸ位置、センサＹ位置、計測基準レベル、及び計測角度のデータが保存されている。

この判定を実行する回数やタイミングは、装置メニューから設定可能とする。例えば、部品補給時、機種変更直後、指定回数間隔、全数、また、装着開始時には全数、所定回数経過後は指定回数間隔とする、等、任意に設定可能である。
上記の高さ測定で求めた部品高さの値を、計測基準レベルとしてデータを更新する。
吸着ノズル１０１の高さも、あらかじめ同様に、算出し、回転角度と対応して、部品高さを算出し、算出した部品高さについて、代表値を算出し、代表値と最大値との差及び代表値と最小値との差を算出して、閾値以内か異常化を判定するようにしても良い。また好ましくは、代表値として、平均値またの中央値を使用する。この結果、一番適切な部品高さが採用でき、適切な装着が実行できる。

１：電子部品装着装置、 ２：フィーダ、 ５ａ〜５ｄ：シュート、 ６：装着ヘッド、 ７：受渡部、 １１：装着ヘッド体、 １３：部品供給エリア、 １６：前後移動用レール、 １８：左右移動用レール、 １９：部品認識カメラ、４９：Ｙ軸モータ、 １０１：吸着ノズル、 １０５：動線、 １５１、１５２、１５３、１５４：電子部品、 １６１、１６２：半田ボール、 １８１：投光器、 １８２：受光器、 １８３：光路、 ８０：制御部、 ３２１：高さ計測センサ、 ３３１：回転軸、 ３３２：矢印、 ４１２：Ｘ軸モータ、 ４１４：上下軸モータ、 ４１５：θ軸モータ、 ４１９：基板認識カメラ、 ４２１：高さ計測センサ、 ４２２：高さ測定制御部、 ４２４：ストロボ光源、 ４２５：照明点灯制御部、４２６〜４２９：駆動制御回路、 ４３０：画像認識処理部、 ４３１：ＣＰＵ、 ４３２：ＲＡＭ、 ４３３：ＲＯＭ、 ４３５：入力部、 ４３６：モニタ、 ４３９：不揮発性メモリ、 Ｄ，Ｕ：基板搬送ライン、 ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤ：ブロック、 Ｐ：基板、 Ｐ_０：交差位置。

Claims (9)

1. 少なくとも、電子部品を供給するための部品供給エリアと、当該部品供給エリアから部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルと有する装着ヘッドと、前記吸着ノズルの下端部に吸着された電子部品の高さを計測する部品高さ計測部と、装置の動作を制御する制御部とを備えた電子部品装着装置において、
   前記部品高さ計測部は、光を出力する投光器及び光を受光する受光器を具備して前記電子部品の下端の位置を計測する高さ計測センサ、並びに、前記高さ計測センサが計測した前記電子部品の下端位置の情報と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから前記電子部品の高さを算出する高さ測定制御部を有し、
   前記制御部は、前記電子部品が吸着された吸着ノズルを、前記高さ計測センサの計測位置で前記吸着ノズルの軸中心で回転させ、前記高さ測定制御部は、所定の角度毎の前記電子部品の下端の位置を計測し、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の情報に基づいて、前記吸着ノズルに吸着された前記電子部品の高さを算出するとともに、
   前記高さ測定制御部は、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の最大値と最小値に基づき、前記電子部品の装着動作を継続するか否かを判断することを特徴とする電子部品装着装置。
2. 請求項１記載の電子部品装着装置において、
   前記高さ測定制御部は、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の最大値、中央値および最小値を求め、最大値と中央値との差および中央値と最小値との差のそれぞれを閾値と比較した結果に基づき、前記電子部品の装着動作を継続するか否かを判断する電子部品装着装置。
3. 請求項１または２記載の電子部品装着装置において、さらにアラート出力手段を備え、
   前記部品高さ計測部は、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値以上の場合には、異常の判定信号を出力し、
   前記制御部は、前記部品高さ計測部から前記異常の判定信号を受信した場合には、前記アラート出力手段にアラートを出力させ、電子部品装着装置の装着動作を停止することを特徴とする電子部品装着装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項記載の電子部品装着装置において、
   前記部品高さ計測部は、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値未満の場合には、正常の判定信号を出力し、
   前記制御部は、前記部品高さ計測部から前記正常の判定信号を受信した場合には、電子部品装着装置の装着動作を継続することを特徴とする電子部品装着装置。
5. 少なくとも、吸着ノズルによって部品供給エリアから電子部品を吸着し、吸着した電子部品を基板に装着する電子部品装着方法において、
   光を出力する投光器及び光を受光する受光器を具備して、前記電子部品が吸着された吸着ノズルを計測位置で前記吸着ノズルの軸中心で回転させて、所定の角度毎の前記電子部品の下端の位置を計測し、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の情報と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから前記電子部品の高さを算出するとともに、
   前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の最大値と最小値に基づき、前記電子部品の装着動作を継続するか否かを判断することを特徴とする電子部品装着方法。
6. 請求項５記載の電子部品装着方法において、
   前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の最大値、中央値および最小値を求め、最大値と中央値との差および中央値と最小値との差のそれぞれを閾値と比較した結果に基づき、前記電子部品の装着動作を継続するか否かを判断する電子部品装着方法。
7. 請求項５または６記載の電子部品装着方法において、前記電子部品の高さは、前記計測された前記電子部品の前記所定の角度毎の下端位置の情報の代表値と前記吸着ノズルの下端の位置の情報とから算出することを特徴とする電子部品装着方法。
8. 請求項５ないし７のいずれか一項記載の電子部品装着方法において、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値以上の場合には、アラートを出力させ、電子部品装着装置の装着動作を停止することを特徴とする電子部品装着方法。
9. 請求項５ないし８のいずれか一項記載の電子部品装着装置において、前記算出された前記電子部品の高さが所定の閾値未満の場合には、電子部品装着装置の装着動作を継続することを特徴とする電子部品装着方法。

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