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、部品実装システム、部品実装装置、テープフィーダ(部品供給装置)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軸方向として、基板搬送方向のX方向(図2における左右方向)、基板搬送方向に直交するY方向(図2における上下方向)が示される。図3、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方向(図3における上下方向)が示される。Z方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。
まず図1を参照して部品実装システム1について説明する。図1において部品実装システム1は、基板搬送方向の上流側から下流側に向かって、部品実装装置M1、部品実装装置M2、部品実装装置M3を連結して通信ネットワーク2によって接続し、全体が管理コンピュータ3によって制御される構成となっている。部品実装システム1は、基板に部品を実装して実装基板を生産する機能を有する。なお、部品実装システム1の構成は、図1に示す例に限定されることはない。例えば、4台以上の部品実装装置M1〜M3を連結しても、1台、2台の部品実装装置M1〜M3で構成してもよい。
次に図2〜4を参照して、部品実装装置M1〜M3の構成を説明する。部品実装装置M1〜M3は同様の構成であり、ここでは部品実装装置M1について説明する。なお図3は、図2におけるA−A断面を部分的に示している。部品実装装置M1は、部品供給部から供給された部品を基板に実装する部品実装作業を実行する機能を有する。基台4の中央には、基板搬送機構5がX方向に配設されている。基板搬送機構5は、上流側から搬送された基板6を、実装作業位置に搬入して位置決め保持する。また、基板搬送機構5は、部品実装作業が完了した基板6を下流側に搬出する。
基板搬送機構5の両側方には、部品供給部7が配置されている。それぞれの部品供給部7には、複数のテープフィーダ8が並列に装着されている。テープフィーダ8は、部品を収納するポケットが形成されたキャリヤテープを部品供給部7の外側から基板搬送機構5に向かう方向(テープ送り方向)にピッチ送りすることにより、以下に説明する部品装着部の実装ヘッドによって部品が取り出される部品供給位置8a(図3参照)に部品を供給する。すなわち、テープフィーダ8は、部品供給位置8aを有し、部品供給位置8aから部品を供給する部品供給装置となる。
基台4上面においてX方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたY軸ビーム9がY方向に沿って配設されている。Y軸ビーム9には、同様にリニア駆動機構を備えた2基のX軸ビーム10が、Y方向に移動自在に結合されている。X軸ビーム10はX方向に沿って配設されている。2基のX軸ビーム10には、それぞれ実装ヘッド11がX方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド11は、部品を吸着保持して昇降可能な複数の吸着ユニット11aを備える。吸着ユニット11aのそれぞれの下端部には、部品を吸着保持する吸着ノズル11b(図3参照)が装着されている。
図2において、Y軸ビーム9、X軸ビーム10を駆動することにより、実装ヘッド11はX方向、Y方向に移動する。これにより2つの実装ヘッド11は、それぞれ対応した部品供給部7に配置されたテープフィーダ8の部品供給位置8aから部品を吸着ノズル11bによって吸着して取り出して、基板搬送機構5に位置決めされた基板6の実装点に装着する。すなわち、Y軸ビーム9、X軸ビーム10および実装ヘッド11は、複数の吸着ノズル11b(ノズル)を有し、複数の吸着ノズル11bにより複数のテープフィーダ8(部品供給装置)の部品供給位置8aから部品を吸着して基板6に装着する部品装着部12を構成する。
部品供給部7と基板搬送機構5との間には、部品認識カメラ13が配設されている。部品供給部7から部品を取り出した実装ヘッド11が部品認識カメラ13の上方を移動する際に、部品認識カメラ13は実装ヘッド11に保持された状態の部品を撮像して部品の保持姿勢を認識する。実装ヘッド11が取り付けられたプレート10aには基板認識カメラ14が取り付けられている。基板認識カメラ14は、実装ヘッド11と一体的に移動する。
実装ヘッド11が移動することにより、基板認識カメラ14は基板搬送機構5に位置決めされた基板6の上方に移動し、基板6に設けられた基板マーク(図示せず)を撮像して基板6の位置を認識する。また、基板認識カメラ14はテープフィーダ8の部品供給位置8aの上方に移動し、部品供給位置8a付近のキャリヤテープの状態を認識する。実装ヘッド11による基板6への部品実装動作においては、部品認識カメラ13による部品の認識結果と、基板認識カメラ14による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。
図3に示すように、部品供給部7にはフィーダベース15aに予め複数のテープフィーダ8が装着された状態の台車15がセットされる。フィーダベース15aの上面には、装着されるテープフィーダ8に対応して複数の位置決め穴15bが配設されている(図15(b)も参照)。テープフィーダ8の下面には、位置決めピン8bが下方に突出して配設されている。テープフィーダ8をフィーダベース15aの装着する際には、位置決めピン8bが位置決め穴15bに挿入される。これにより、フィーダベース15aにおけるテープフィーダ8の位置が固定される。
位置決めピン8bは、位置決めピン8bの中心の位置をテープフィーダ8のテープ送り方向に直交する方向(テープフィーダ8を部品実装装置M1に装着した状態のX方向)に調整可能な偏心ピンなどで構成されている。すなわち、位置決めピン8bの中心の位置を変更することで、テープフィーダ8をフィーダベース15aに装着する位置(フィーダ位置)を調整することができる。基台4に設けられた固定ベース(図示省略)に対して、フィーダベース15aをクランプ機構15cによってクランプすることにより、部品供給部7において台車15の位置が固定される。
図3において、テープフィーダ8のテープ送り方向の上流側の上面には、フィーダ制御部50(図12参照)に接続された操作・表示パネル8cが配置されている。操作・表示パネル8cには、テープ送り動作などを操作するための操作ボタンなど、各種の操作ボタンが設けられている。また、操作・表示パネル8cには、テープフィーダ8の動作状況、後述するフィーダランクなどを表示するLEDや液晶画面などの表示部52(図12参照)が設けられている。
台車15には、部品Dを保持したキャリヤテープ16を巻回状態で収納するテープリール17が保持されている。テープリール17から引き出されたキャリヤテープ16は、テープフィーダ8によって吸着ノズル11bによる部品供給位置8aまでピッチ送りされる。
図4(a)、図4(b)において、実装ヘッド11による部品実装動作では、実装ヘッド11に備えられた複数の吸着ノズル11b(j)のいずれかによって、部品供給部7に配列された複数のテープフィーダ8(i)のいずれかから部品Dを取り出して基板6に実装する。この部品実装動作においては、吸着ノズル11b(j)とテープフィーダ8(i)との組み合わせが、実装ヘッド11が基板6と部品供給部7との間を1往復する1実装ターン毎に、実装シーケンスデータによって指定される。
次に図5、図6(b)を参照して、テープフィーダ8の構造とピッチ送り動作について説明する。図5は、テープフィーダ8の部品供給位置8a付近を模式的に示した部分断面図である。テープフィーダ8には、テープ走行路8dが設けられており、キャリヤテープ16がテープ走行路8dの上面に沿って下流側(図5においては右側)に送られる。テープフィーダ8の上部には、キャリヤテープ16を上方からガイドする押え部材18が配設されている。押え部材18には、部品供給位置8aに位置して開口部18aが設けられている。
ここで、図6(b)を参照して、キャリヤテープ16の構造について説明する。図6(b)は、部品供給位置8a付近のキャリヤテープ16を上方から見た状態を示しており、押え部材18は図示省略している。キャリヤテープ16のベーステープ16aには、部品Dを収納する凹形状のポケット16bと、キャリヤテープ16をピッチ送りするスプロケット21の送りピン21a(図5参照)が係合する送り穴16cが等間隔に形成されている。部品Dを収納したポケット16bの上面には、カバーテープ16dが貼着されている。
図5において、テープフィーダ8の下流側には、キャリヤテープ16をピッチ送りするためのテープ送り機構20が内蔵されている。テープ送り機構20は、軸線を水平にした姿勢で配置されたスプロケット21、スプロケット21を回転駆動する駆動機構22、スプロケット21の回転位置を検出するロータリーエンコーダ23を備えている。駆動機構22は、モータ22a、ベベルギア22bを含めて構成されている。スプロケット21は、モータ22aによってベベルギア22bを介して回転駆動され、ピッチ送り動作に対応した間欠回転動作を行う。
スプロケット21の外周には、送りピン21aが等ピッチで設けられている。テープ送り機構20は、フィーダ制御部50によって制御されている。キャリヤテープ16に設けられた送り穴16cに送りピン21aが嵌合した状態で、フィーダ制御部50がロータリーエンコーダ23による回転位置の検出結果に基づいてモータ22aを回転駆動することにより、スプロケット21が間欠回転してキャリヤテープ16が下流側にピッチ送り(テープ送り)される。ピッチ送りの際にスプロケット21が停止する回転位置(キャリヤテープ16が停止するY方向の位置)は、フィーダ制御部50に与えるパラメータによって調整される。
テープ走行路8d上をピッチ送りされてきたキャリヤテープ16は、部品供給位置8aに到達する。この過程で、キャリヤテープ16に貼着されたカバーテープ16dは、開口部18aの縁部18b(剥離部)でテープ送り反対方向(矢印a)に折り返される。これによって、部品供給位置8aを含む下流側(図5の右側)のポケット16bの上方が開放される。ポケット16bより部品Dを取り出す際は、吸着ノズル11bを部品供給位置8aの上方に移動して(矢印b)、昇降させる(矢印c)ことにより、吸着ノズル11bの下端を部品Dの上面に当接させて真空吸着させて取り出す。
次に図6(a)を参照して、基板認識カメラ14による、部品供給位置8aにピッチ送りされたポケット16b(以下、「対象ポケット16b*」と称する。)の撮像について説明する。基板認識カメラ14は、Y軸ビーム9、X軸ビーム10を駆動することによって部品供給位置8aの上方に移動して(矢印d)、開口部18aを通して部品供給位置8aの対象ポケット16b*を撮像する。
次に、図7を参照して、基板認識カメラ14によって撮像された対象ポケット16b*のポケット撮像画像の一例を説明する。基板認識カメラ14による対象ポケット16b*の撮像は、テープフィーダ8の部品供給部7への装着直後や、キャリヤテープ16のテープフィーダ8への装着直後に、吸着ノズル11bによる部品Dの吸着位置を補正するティーチングのためなどに実行される。
ティーチングによって、部品Dが吸着される対象ポケット16b*の基板認識カメラ14の初期位置(位置ずれがない場合に期待される位置)からの相対的な位置ずれが補正される。相対的な位置ずれの要因には、テープフィーダ8を部品供給部7に装着した状態でのフィーダ位置の位置ずれ(位置決めピン8bの位置ずれ)、スプロケット21の変形などに起因するテープ送りの位置ずれ、駆動機構22の構成要素の摩耗に起因するテープ送りの停止位置ずれ、キャリヤテープ16の加工精度に起因する送り穴16cとポケット16bの相対的な位置ずれ、Y軸ビーム9、X軸ビーム10の変形に起因する実装ヘッド11(基板認識カメラ14)の位置ずれなどがある。
図7(a)には、対象ポケット16b*、部品D、基板認識カメラ14に相対的な位置ずれがない例が示されている。すなわち、初期位置に移動した基板認識カメラ14の撮像視野14a(図6(b)も参照)の中心14cが、対象ポケット16b*のポケット中心Cp、部品Dの部品中心Cdと一致している。撮像視野14aには、X方向の中心線14xとY方向の中心線14yが重ねて表示されている。対象ポケット16b*のポケット中心Cpと部品Dの部品中心Cdは、撮像視野14aの中心14c(X方向の中心線14xとY方向の中心線14yの交点)にそれぞれ一致している。撮像視野14aの中心14cは、位置ずれがない場合に期待される対象ポケット16b*のポケット中心Cpの初期位置となる。
図7(b)には、初期位置に移動した基板認識カメラ14の撮像視野14aの中心14cが、対象ポケット16b*のポケット中心Cpから位置ずれしている例が示されている。撮像された対象ポケット16b*のポケット撮像画像を認識処理部32(図11参照)によって認識処理することにより、ポケット中心Cpが抽出され、さらに、撮像視野14aの中心14cからのポケット中心CpのX方向、Y方向の位置ずれ量を示すポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpが算出される。ティーチングでは、算出されたポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpに基づいて、吸着ノズル11bが部品Dを吸着する際の実装ヘッド11の位置が補正される。なお、図7(b)では、便宜上、対象ポケット16b*に収納される部品Dの表示が省略されている。
次に、図8を参照して、部品認識カメラ13による部品認識について説明する。実装ヘッド11による部品実装動作においては、図8(a)に示すように、吸着ノズル11bによって部品Dを吸着保持した実装ヘッド11を、部品認識カメラ13の上方を所定方向に移動させるスキャン動作が行われる。これにより、吸着ノズル11bに吸着保持された状態の部品Dの画像が取得される。
図8(b)に、ティーチング後に位置することが期待される正規状態の吸着ノズル11b*の中心位置であるノズル中心Cn*が、部品認識画像13aの中心13cと一致するように実装ヘッド11を移動させて撮像した部品認識画像13aの一例を示す。部品認識画像13aには、X方向の中心線13xとY方向の中心線13yが重ねて表示されており、X方向の中心線13xとY方向の中心線13yの交点が部品認識画像13aの中心13cとなる。
部品認識画像13aを認識処理部32によって認識処理することにより、部品Dの中心位置である部品中心Cdが抽出され、さらに、部品認識画像13aの中心13cからの部品中心CdのX方向、Y方向、θ方向の位置ずれ量を示す吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdが算出される。θ方向は、Z方向の軸(Z軸)を回転軸とする回転の方向である。吸着位置ずれは、テープフィーダ8によってピッチ送りされるキャリヤテープ16(対象ポケット16b*)の停止位置のばらつき、対象ポケット16b*内の部品Dの位置や姿勢のばらつき、吸着ノズル11bが部品Dを吸着する際の吸着位置のばらつき、Y軸ビーム9、X軸ビーム10の変形に起因する実装ヘッド11の位置ずれ、スプロケット21の変形などに起因して発生する。
次に、図9を参照して、スプロケット21の変形がテープフィーダ8における部品Dの供給位置のX方向(テープフィーダ8のテープ送り方向に直交する方向)の位置ずれに及ぼす影響について説明する。図9(a)に、Y軸方向から見たスプロケット21を模式的に示している。スプロケット21は、テープフィーダ8のフィーダ位置にずれがない場合に期待されるスプロケット21の中央位置21cからX方向にフィーダ位置ずれ量ΔXfだけ位置ずれしており、さらに、最大角度αだけZ方向から傾いて軸線21bを回転軸として回転しているとする。
図9(b)には、各テープ送りピッチにおける部品DのX方向の供給位置(後述するフィーダ評価値Ex)の一例を示すグラフ24、各テープ送りピッチにおけるX方向の吸着位置補正値Vcxの一例を示すグラフ25、各テープ送りピッチにおけるX方向の吸着位置ずれ量ΔXdの一例を示すグラフ26が、ピッチの位置を合わせて横並びに表示されている。グラフ24の最上位に示す黒丸24aのテープ送りピッチでティーチングが行われると、位置ずれがない場合に期待されるスプロケット21の中央位置21cからの対象ポケット16b*のポケット中心Cpの距離がX方向のポケット位置ずれ量ΔXpとして算出される。
グラフ24に示すように、スプロケット21の傾き(変形)に起因して、キャリヤテープ16の送り穴16cと係合するスプロケット21の送りピン21aのX方向の位置24bが周期的に変動し、対象ポケット16b*の位置もX方向に周期的に変動する。グラフ24に白丸で示す部品DのX方向のフィーダ評価値Exには、この対象ポケット16b*の位置の周期的な変動に加えて、部品Dの対象ポケット16b*内の位置ずれ、吸着ノズル11bが部品Dを吸着する際の吸着位置のばらつきなどが重畳されている。
グラフ25の白丸は、部品Dを吸着するための吸着位置の補正値である吸着位置補正値Vcxを示している。制御部30の補正値算出部30b(図11参照)は、テープ送りピッチ毎に、部品認識カメラ13による部品認識画像13aから算出された吸着位置ずれ量ΔXdを補正するように吸着位置補正値Vcxを算出する。そして、制御部30の実装制御部30aは、算出された吸着位置補正値Vcxに基づいて、吸着ノズル11bによる次の部品Dの吸着位置を補正する。
グラフ26の白丸は、部品Dの吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれ量ΔXdを示している。なお、グラフ26に示す上限閾値Tu、下限閾値Tb外の吸着位置ずれ量ΔXdは外れ値として扱われ、吸着位置補正値Vcxの算出などには使用されない。グラフ24に示す、フィーダ評価値Exの最大値と最小値の間隔であるレンジRx(ばらつき幅)、および、平均値Mxは、テープフィーダ8の部品送り精度を評価する指標となる。
同様に、各テープ送りピッチにおける部品DのY方向(テープフィーダ8のテープ送り方向)の供給位置(後述するフィーダ評価値Ey)の最大値と最小値の間隔であるレンジRy(ばらつき幅)、および、平均値Myは、テープフィーダ8の部品送り精度を評価する指標となる。駆動機構22のモータ22aやベベルギア22bなどの構成要素が摩耗すると、フィーダ評価値EyのレンジRyや平均値Myが大きくなる。部品送り精度が低下すると吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYdが増加して吸着ミスや実装位置ずれが増加して実装基板の品質が低下する恐れがあるため、部品送り精度が所定のランクより悪化するとテープフィーダ8のメンテナンスが実施される。
図10(a)に、部品実装装置M1における部品実装作業において部品実装装置M1の記憶部31(図11参照)に蓄積される吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,ΔθdのX成分とY成分を、テープフィーダ5(i)毎に集計した散布図の一例を示す。図10(b)に、図10(a)の吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,ΔθdのX成分とY成分に、その部品Dを吸着する際に使用された吸着位置補正値Vcx,Vcyを加算したフィーダ評価値Ex,Eyの散布図を示す。図10(b)に示すフィーダ評価値Ex,EyのレンジRx,Ry(ばらつき幅)と平均値Mx,MyのX成分は、図9(b)に示すレンジRxと平均値Mxと同じである。
部品実装作業において、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdは、部品Dを基板6に実装する実装位置を補正するために取得される。また、吸着位置補正値Vcx,Vcyは、吸着ノズル11bにより部品Dを吸着する吸着位置を補正するために、ポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpと吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,ΔθdのX成分とY成分を基に計算される。すなわち、テープフィーダ8の部品送り精度を評価する指標となるフィーダ評価値Ex,EyのレンジRx,Ry(ばらつき幅)と平均値Mx,Myは、部品実装作業のために取得、計算されたデータに基づいて算出することができる。
次に、図11、図12を参照して、部品実装システム1の制御系の構成を説明する。部品実装装置M1〜M3は同様の構成であり、ここでは部品実装装置M1について説明する。まず、図11を参照して、部品実装装置M1の制御系の構成について説明する。制御部30は部品実装装置M1の全体制御装置であり、記憶部31に記憶された処理プログラムを実行して、基板搬送機構5、部品供給部7、部品装着部12、入力部33、表示部34、通信部35の各部を制御する。入力部33は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時に用いられる。表示部34は液晶パネルなどの表示装置であり、各種操作画面や各種データなどを表示する。
記憶部31には、実装データ31a、ポケット位置ずれ量データ31b、吸着位置ずれ量データ31c、吸着位置補正値データ31dなどの部品実装作業に使用される各種データが記憶されている。実装データ31aは、実装される部品Dの部品種や基板6における実装点などのデータであり、生産対象の基板種ごとに記憶される。
図11において、制御部30は、内部処理機能として認識処理部32、実装制御部30a、補正値算出部30bを備えている。認識処理部32は、基板認識カメラ14によって撮像された対象ポケット16b*のポケット撮像画像を認識処理することにより、ポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpを算出する。算出されたポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpは、ポケット位置ずれ量データ31bとして記憶部31に記憶される。
また、認識処理部32は、部品認識カメラ13によって撮像された部品認識画像13aを認識処理することにより、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdを算出する。部品認識カメラ13による部品Dの撮像は、部品装着部12が部品供給部7のテープフィーダ8(部品供給装置)の部品供給位置8aから部品Dを吸着して基板搬送機構5が保持する基板6に装着する1ターンの動作毎に実行されて、その都度、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdが算出される。算出された吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdは、吸着位置ずれ量データ31cとして記憶部31に記憶される。
図11において、補正値算出部30bは、ポケット位置ずれ量データ31bに記憶されているポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpと吸着位置ずれ量データ31cに記憶されている吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdに基づいて、吸着ノズル11bによって部品Dを吸着する際の吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出する。すなわち、補正値算出部30bは、吸着ノズル11b(ノズル)により部品供給位置8aから部品Dを吸着する際の吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれを補正するための吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出する。また、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdは、吸着位置補正値Vcx,Vcyに基づいて吸着位置を補正して部品Dを吸着した際の吸着位置の正規位置からの位置ずれ量となる。
なお、補正値算出部30bが吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出する際に、複数の吸着ノズル11b(j)(ノズル)と複数のテープフィーダ8(i)(部品供給装置)との組み合わせ毎に吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出するようにしてもよい。これにより、吸着ノズル11b(j)の歪みなどの起因する吸着ノズル11b(j)間の吸着位置のずれの影響を除去して、適正な吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出することができる。
図11において、実装制御部30aは、基板搬送機構5、部品供給部7、部品装着部12の各部を制御することにより、部品Dを部品供給部7から取り出して基板6に実装する部品実装作業を制御する。その際、実装制御部30aは、吸着位置補正値データ31dに含まれる吸着位置補正値Vcx,Vcyに基づいて吸着位置を補正し、吸着位置ずれ量データ31cに含まれる吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdに基づいて実装位置を補正する。
通信部35は通信インターフェースであり、通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3、他の部品実装装置M2,M3との間で信号、データの授受を行う。ポケット位置ずれ量データ31b、吸着位置ずれ量データ31c、吸着位置補正値データ31dは、部品実装装置M1の記憶部に記憶されると共に、通信部35を介して管理コンピュータ3に送信され、ポケット位置ずれ量データ41a、吸着位置ずれ量データ41b、吸着位置補正値データ41cとして管理コンピュータ3の管理記憶部41に記憶される。
図11において、管理コンピュータ3は、管理制御部40、管理記憶部41、入力部42、表示部43、無線通信部44、通信部45を備えている。管理制御部40はCPUなどの演算装置であり、内部処理部としてフィーダ評価値算出部40a、フィーダ評価決定部40b、フィーダランク選択部40cを有している。管理記憶部41は記憶装置であり、部品実装システム1を統括制御するための部品実装データの他、ポケット位置ずれ量データ41a、吸着位置ずれ量データ41b、吸着位置補正値データ41c、フィーダ評価値データ41d、フィーダ評価データ41eなどを記憶する。
入力部42は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやフィーダランク選択などのデータ入力時に用いられる。表示部43は液晶パネルなどの表示装置であり、各種データの他、報知情報、操作画面などを表示する。無線通信部44は、無線通信によってテープフィーダ8との間で信号、データの授受を行う。通信部45は通信インターフェースであり、通信ネットワーク2を介して部品実装装置M1〜M3との間で信号、データの授受を行う。なお、管理コンピュータ3は無線通信部44による無線通信の他、部品実装装置M1〜M3に装着されたテープフィーダ8と、通信部45、部品実装装置M1〜M4の通信部35、部品供給部7を介した有線通信をすることもできる。
図11において、フィーダ評価値算出部40aは、テープフィーダ8(部品供給装置)毎に、管理記憶部41に記憶される吸着位置補正値Vcx,Vcyと吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdの和であるフィーダ評価値Ex,Eyを算出する。フィーダ評価値算出部40aは、実装基板を生産中の各部品実装装置M1〜M3より送信された吸着位置補正値Vcx,Vcy、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdを受信する度に、フィーダ評価値Ex,Eyを算出する。算出されたフィーダ評価値Ex,Eyは、フィーダ評価値データ41dとして管理記憶部41に記憶される。すなわち、管理記憶部41は、フィーダ評価値Ex,Eyを生産中に継続して記憶するフィーダ評価値記憶部となる。
フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,Eyに基づいて、それぞれのテープフィーダ8(部品供給装置)のフィーダ評価(フィーダランク)を決定する。より具体的には、フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,EyのX方向のレンジRxと平均値Mx、Y方向のレンジRyと平均値Myを算出する。そして、フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,Eyの平均値Mx,Myにポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpを加算して、フィーダベース15aに装着されたテープフィーダ8のフィーダ位置ずれ量ΔXf,ΔYf(ΔXf=Mx+ΔXp、ΔYf=My+ΔYp)を算出する。
そして、フィーダ評価決定部40bは、算出結果より、フィーダ評価値Ex,EyのX方向のレンジRx、Y方向のレンジRy、X方向のフィーダ位置ずれ量ΔXf、Y方向のフィーダ位置ずれ量ΔYfのそれぞれについてランクを決定する。
ここで、図13を参照してフィーダ評価決定部40bが決定するランク付けの例について説明する。図13(a)において、X方向のレンジRxがRxa以下の場合はランクAに、Rxaより大きくてRxb以下の場合はランクBに、Rxbより大きくてRxc以下の場合はランクCに、Rxcより大きくてRxd以下の場合はランクD、Rxdより大きい場合はランクEに、それぞれランク付けされる。図13(b)において、Y方向のレンジRyについても、同様に、ランクA〜ランクEにランク付けされる。
図13(c)において、X方向のフィーダ位置ずれ量ΔXfの絶対値がΔXfa以下の場合はランクAに、ΔXfaより大きくてΔXfb以下の場合はランクBに、ΔXfbより大きくてΔXfc以下の場合はランクCに、ΔXfcより大きくてΔXfd以下の場合はランクDに、ΔXfdより大きい場合はランクEに、それぞれランク付けされる。図13(d)において、Y方向のフィーダ位置ずれ量ΔYfについても、同様に、ランクA〜ランクEにランク付けされる。
また、フィーダ評価値Ex,Eyのばらつき幅の総括的な指標として、X方向のレンジRxとY方向のレンジRyの二乗平均が平均レンジRxy(√(Rx^2+Rx^2))として算出される。図13(d)において、平均レンジRxyがRxya以下の場合はランクAに、Rxyaより大きくてRxyb以下の場合はランクBに、Rxybより大きくてRxyc以下の場合はランクCに、Rxycより大きくてRxyd以下の場合はランクDに、Rxydより大きくてRxye以下の場合はランクEに、Rxyeより大きい場合はランクFに、それぞれランク付けされる。
このように、フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,Eyのばらつき幅(レンジRx,Ry、平均レンジRxy)、又はフィーダ評価値Ex,Eyの平均値Mx,Myの少なくともいずれかに基づきフィーダ評価(フィーダランク)を決定する。フィーダ評価決定部40bによって決定された各種ランクは、フィーダ評価データ41eとして管理記憶部41に記憶されるとともに、該当するテープフィーダ8に送信されて、テープフィーダ8のフィーダ記憶部51にフィーダランク情報51aとして記憶される。
上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム1は、部品供給位置8aから部品Dを供給する複数の部品供給装置(テープフィーダ8)と、複数のノズル(吸着ノズル11b)により複数の部品供給装置の部品供給位置8aから部品Dを吸着して基板6に装着する部品装着部12と、部品供給装置毎に、吸着位置補正値Vcx,Vcyと、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdの和であるフィーダ評価値Ex,Eyを算出するフィーダ評価値算出部40aと、を備えている。これによって、生産効率を低下させることなくテープフィーダ8(部品供給装置)の部品送り精度を評価することができる。
ここで、図14を参照して、平均レンジRxyのランクと、テープフィーダ8が所定の精度を保って部品Dを供給可能な(吸着ノズル11bが部品Dを吸着可能な)部品Dのサイズとの関係について説明する。テープフィーダ8において、部品Dの供給位置のばらつきが大きくなると、サイズの小さな部品Dは正常に吸着ノズル11bに吸着できない吸着不良の割合が増加する。そこで、テープフィーダ8における部品Dの供給精度である平均レンジRxyに応じて、吸着不良を所定の割合より小さくすることができる部品Dの種類(サイズ)が決まる。
図14において、部品Dの供給精度の高い(ばらつき幅の小さな)平均レンジRxyがランクAであるテープフィーダ8は、0201部品(0.2mm×0.1mm)、03015部品(0.3mm×0.15mm)、0402部品(0.4mm×0.2mm)、0603部品(0.6mm×0.3mm)、1005部品(1.0mm×0.5mm)、1608部品(1.6mm×0.8mm)のいずれも適応可能部品(吸着不良が所定の割合より小さくなる部品D)となる。ランクBの場合は、0402部品より大きな部品Dが適応可能部品となる。
ランクCの場合は、0603部品より大きな部品Dが適応可能部品となる。ランクDの場合は、1005部品より大きな部品Dが適応可能部品となる。ランクEの場合は、1608部品のみが適応可能部品となる。部品Dの供給精度の低い(ばらつき幅の大きな)ランクFの場合は、いずれの部品Dも適応不可能となる。段取り替えなどの際は、図14に示す平均レンジRxyのランクと適応可能部品の関係に従って、部品サイズに応じた適切なランクのテープフィーダ8が選択される。
図11において、フィーダランク選択部40cは、段取り替えなどの際に、作業者が所定のフィーダランク(フィーダ評価)を選択入力するためのフィーダ選択画面を表示部43に表示するとともに、入力部42よりフィーダランクが入力(選択)されるように制御する。選択されたフィーダランク(フィーダ評価)は、テープフィーダ8に送信される。
ここで図15(a)を参照して、フィーダランク選択部40cによって表示部43に表示されたフィーダランク選択画面43aの一例を説明する。この例では、部品実装システム1を構成する部品実装装置M1〜M3、部品供給部7の配置位置(フロント、リア)、フィーダランク(平均レンジRxyのランク)が選択可能となっている。フィーダランク選択画面43aには、「部品実装装置」選択ボタン61、「部品供給部」選択ボタン62、「フィーダランク」選択ボタン63が配設されている。
入力部42を操作することで、各選択ボタン61,62,63が選択される。ここでは、選択された選択ボタン61,62,63に斜線のハッチングが重ねて表示してある。図15(a)では、部品実装装置M1のフロント側の部品供給部7に装着されたフィーダランクがランクAのテープフィーダ8が選択されている。このように、フィーダランク選択部40cは、テープフィーダ8(部品供給装置)毎に設定されたテープフィーダ8(部品供給装置)の性能をランク付けしたフィーダランクのうちの任意のフィーダランクが選択可能となるように制御する。
なお、フィーダランク選択部40cを部品実装装置M1〜M3に備えさせ、フィーダランク選択画面43aを部品実装装置M1〜M3の表示部34に表示するようにしてもよい。また、フィーダランク選択部40cによって選択されるフィーダランクは、フィーダ評価値Ex,Eyの平均レンジRxyのランクに限定されることない。例えば、フィーダ評価値Ex,EyのX方向のレンジRx、Y方向のレンジRy、X方向のフィーダ位置ずれ量ΔXf、Y方向のフィーダ位置ずれ量ΔYfで決まるフィーダランクを選択するようにしてもよい。
次に、図12を参照して、テープフィーダ8(部品供給装置)の制御系の構成について説明する。テープフィーダ8は、フィーダ制御部50、フィーダ記憶部51、テープ送り機構20、操作・表示パネル8c、無線通信部53、通信部54を備えている。フィーダ制御部50はCPUなどの演算装置であり、フィーダ記憶部51に記憶される処理プログラム、パラメータに従ってテープ送り機構20を制御してキャリヤテープ16をピッチ送りさせる。また、フィーダ制御部50は、内部処理部として表示制御部50aを備えている。フィーダ記憶部51は記憶装置であり、フィーダランク情報51aなどを記憶する。
無線通信部53は、無線通信によって管理コンピュータ3との間で信号、データの授受を行う。すなわち、無線通信部53は、テープフィーダ8(部品供給装置)と、管理コンピュータ3のフィーダランク選択部40cとの間で無線通信を行う。通信部54は通信インターフェースであり、テープフィーダ8が部品実装装置M1〜M3に装着されると、部品供給部7を介して部品実装装置M1〜M3との間で信号、データの授受を行う。
表示制御部50aは、フィーダ記憶部51に記憶されたフィーダランク情報51aと、フィーダランク選択部40cにおいて選択されたフィーダランクが一致する場合、操作・表示パネル8cが備える表示部52に選択されたフィーダランクであることを表示する。すなわち、表示制御部50aは、フィーダランク選択部40cで選択されたフィーダランクに該当するテープフィーダ8(部品供給装置)の表示部52に、そのテープフィーダ8(部品供給装置)が選択されたフィーダランクであることを表示する。
ここで、図15(b)を参照して、そのテープフィーダ8が表示制御部50aによって選択されたフィーダランクであることを表示する例について説明する。図15(b)には、図15(a)に示すフィーダランク選択画面43aにおいて選択された、部品実装装置M1のフロント側の部品供給部7が示されている。フィーダランク選択部40cによってフィーダランクが選択されると、フィーダベース15aに装着されたテープフィーダ8のうち、選択されたランクAのテープフィーダ8の操作・表示パネル8cの表示部52*(ここでは、LEDランプ)が点灯する(ここでは、点灯状態を黒丸で、消灯状態を白丸で表示)。これにより、作業者は、そのテープフィーダ8が選択られたフィーダランクであることを認識することができる。
また、表示制御部50aは、表示部52が色可変のLEDの場合、フィーダランクに応じて表示部52を異なる色で発光させるようにしてもよい。また、表示制御部50aは、表示部52が文字を表示可能な液晶画面の場合、表示部52にフィーダランクを表示させるようにしてもよい。また、表示制御部50aは、フィーダランクに応じて表示部52を異なるタイミング(異なる点滅パターン)で点滅させるようにしてもよい。これにより、作業者は、異なるフィーダランクのテープフィーダ8を同時に識別することが可能となる。
上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム1は、複数の部品供給装置(テープフィーダ8)と、複数の部品供給装置に設けられた表示部52と、部品供給装置毎に設定された部品供給装置の性能をランク付けしたフィーダランク(フィーダ評価)のうちの任意のフィーダランクを選択可能なフィーダランク選択部40cと、フィーダランク選択部40cで選択されたフィーダランクに該当する部品供給装置の表示部52に、部品供給装置が選択されたフィーダランクであることを表示する表示制御部50aと、を備えている。これによって、テープフィーダ8(部品供給装置)のランクを作業者が容易に識別することができる。
次に、図16のフローに沿って、部品実装システム1における部品実装方法について説明する。部品実装装置M1〜M3において生産される実装基板の機種変更に伴う段取り替えなどでテープフィーダ8の交換やキャリヤテープ16の交換が行われると、基板認識カメラ14は、テープフィーダ8の対象ポケット16b*を撮像する(ST1:ポケット撮像工程)。次いで認識処理部32は、撮像されたポケット撮像画像を認識処理してポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpを算出して、ポケット位置ずれ量データ31bとして記憶部31に記憶する(ST2:ポケット位置ずれ量算出記憶工程)。また、算出されたポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpは、管理コンピュータ3に送信されてポケット位置ずれ量データ41aとして管理記憶部41にも記憶される。
次いでテープフィーダ8は、キャリヤテープ16をピッチ送りする(ST3:テープ送り工程)。これによって、吸着対象の部品Dが部品供給位置8aに送られる。なお、既に吸着対象の部品Dが部品供給位置8aにある場合は、この時点でのテープ送り工程(ST3)はスキップされる。次いで補正値算出部30bは、記憶されているポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpに基づいて、吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出して、吸着位置補正値データ31dとして記憶部31に記憶させる(ST4:吸着位置補正値算出記憶工程)。また、算出された吸着位置補正値Vcx,Vcyは、管理コンピュータ3に送信されて吸着位置補正値データ41cとして管理記憶部41にも記憶される。
また、部品実装装置M1〜M3において継続して部品実装が行われて、記憶部31に吸着位置ずれ量データ31cが記憶されている場合は、吸着位置補正値算出記憶工程(ST4)において、補正値算出部30bは、記憶されている吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdとポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYpに基づいて、吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出する。このように、吸着ノズル11b(ノズル)により部品供給位置8aから部品Dを吸着する際の吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれを補正するための吸着位置補正値Vcx,Vcyが算出される。
図16において、次いで実装制御部30aは、記憶されている吸着位置補正値Vcx,Vcyに基づいて、吸着位置を補正して吸着ノズル11bによって部品Dを吸着する(ST5:部品吸着工程)。次いで部品Dを吸着保持した吸着ノズル11bが部品認識カメラ13の上方に移動し、部品認識カメラ13が部品Dを撮像する(ST6:部品撮像工程)。
次いで認識処理部32は、撮像された部品認識画像13aを認識処理して吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdを算出して、吸着位置ずれ量データ31cとして記憶部31に記憶させる(ST7:吸着位置ずれ量算出記憶工程)。また、算出された吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdは、管理コンピュータ3に送信されて吸着位置ずれ量データ41bとして管理記憶部41にも記憶される。このように、吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdが算出される。
次いで実装制御部30aは、記憶されている吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdに基づいて、実装位置を補正して部品Dを基板6に実装する(ST8:部品実装工程)。実装ヘッド11が保持する全ての部品Dが基板6に実装されると、次の実装ターンに移行し、テープ送り工程(ST3)に戻って、テープフィーダ8において次に実装される部品Dが部品供給位置8aにピッチ送りされ、吸着位置補正値算出記憶工程(ST4)において、前回取得された吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdに基づいて次の部品実装のための吸着位置補正値Vcx,Vcyが算出される。
次に、図17のフローに沿って、部品実装システム1における部品供給装置(テープフィーダ8)の評価方法について説明する。部品実装システム1において前述の部品実装が継続して実行されると、管理コンピュータ3にポケット位置ずれ量ΔXp,ΔYp、吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθd、吸着位置補正値Vcx,Vcyの各データが逐次蓄積され、以下に説明する部品供給装置の評価が実行される。
まず、管理コンピュータ3のフィーダ評価値算出部40aは、管理記憶部41に記憶されている吸着位置ずれ量データ41bと吸着位置補正値データ41cに基づいて、テープフィーダ8(部品供給装置)毎に、吸着位置補正値Vcx,Vcyと吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdの和であるフィーダ評価値Ex,Eyを算出して、フィーダ評価値データ41dとして管理記憶部41に記憶させる(ST11:フィーダ評価値算出記憶工程)。次いでフィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,Eyが所定数蓄積されたか否かを判断する(ST12:蓄積数判断工程)。
フィーダ評価値Ex,Eyが所定数蓄積されるまで(ST12においてNo)、フィーダ評価値算出記憶工程(ST11)においてフィーダ評価値Ex,Eyが算出されて記憶される。フィーダ評価値Ex,Eyが所定数蓄積されると(ST12においてYes)、フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,EyのレンジRx,Ry(ばらつき幅)と平均値Mx,Myを算出する(ST13)。
図17において、次いでフィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,EyのレンジRx,Ry(ばらつき幅)、又はフィーダ評価値Ex,Eyの平均値Mx,Myの少なくともいずれかに基づき、前述のテープフィーダ8(部品供給装置)のフィーダ評価(フィーダランク)を決定して、フィーダ評価データ41eとして管理記憶部41に記憶させる(ST14:フィーダ評価決定記憶工程)。また、決定されたフィーダ評価(フィーダランク)は、当該テープフィーダ8に送信されて、フィーダランク情報51aとしてそのテープフィーダ8のフィーダ記憶部51にも記憶される。
このように、フィーダ評価決定部40bは、フィーダ評価値Ex,Eyが所定数蓄積される毎にフィーダ評価を決定する。所定数には、例えば、スプロケット21が一回転する間にテープフィーダ8が供給する部品Dの数が選択される。これにより、スプロケット21が歪んでいて部品Dの供給位置に偏りがある場合でも、フィーダ評価値Ex,Eyの算出タイミングによるフィーダ評価値Ex,EyのレンジRx,Ryと平均値Mx,Myの偏り(誤差)を低減することができる。
図17において、次いでフィーダ評価決定部40bは、決定されたフィーダ評価(フィーダランク)が所定ランクより悪いか否かを判断する(ST15:ランク判断工程)。フィーダ評価が所定ランクより悪い場合(ST15におてYes)、フィーダ評価決定部40bは、そのテープフィーダ8を特定する情報(装着される部品実装装置M1〜M3、部品供給部7がフロントかリアか、フィーダベース15aにおける装着位置など)とフィーダ評価(フィーダランク)をメンテナンス情報として表示部43に表示させる(ST16:メンテナンス情報表示工程)。
所定ランクは、図14のフィーダランクと適応可能部品の関係に基づいて決められる。例えば、0603部品を供給するランクBのテープフィーダ8が可動部の摩耗などによって部品Dの供給位置のばらつきが大きくなり、適応可能な下限であるランクCとなるとメンテナンス情報表示工程(ST16)においてメンテナンス情報が表示される。これにより、作業者は、当該テープフィーダ8のメンテナンス時期が近づいたことを容易に知ることができる。また、当該テープフィーダ8のフィーダランクが適応可能な下限を下回るランクDになると、作業者(メンテナンス担当者)が状況を確認するために、部品実装装置M1〜M3における部品実装作業を停止するようにしてもよい。
図17において、次いでフィーダ評価値算出記憶工程(ST11)に戻って、蓄積されたデータに基づいてフィーダ評価値Ex,Eyが算出される。フィーダ評価が所定ランクより悪くない場合(ST15におてNo)、メンテナンス情報表示工程(ST16)をスキップしてフィーダ評価値算出記憶工程(ST11)に戻る。
このように、部品実装装置M1〜M3における部品実装作業にフィーダ評価のための追加作業は必要なく、部品実装作業と並行して管理コンピュータ3においてフィーダ評価が決定される。そのため、部品実装システム1における実装基板の生産効率を低下させることなく、テープフィーダ8(部品供給装置)の部品送り精度などによるフィーダ評価(フィーダランク)など決定することができる。なお、フィーダ評価値算出部40a、フィーダ評価決定部40bを部品実装装置M1〜M3に備えさせ、メンテナンス情報を部品実装装置M1〜M3の表示部34に表示するようにしてもよい。
上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム1における部品供給装置(テープフィーダ8)の評価方法では、吸着ノズル11bにより部品供給位置8aから部品Dを吸着する際の吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれを補正するための吸着位置補正値Vcx,Vcyを算出し(ST4)、吸着位置補正値Vcx,Vcyに基づいて吸着位置を補正して部品Dを吸着し(ST5)、吸着位置の正規位置からの吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdを算出し(ST7)、記部品供給装置毎に、吸着位置補正値Vcx,Vcyと吸着位置ずれ量ΔXd,ΔYd,Δθdの和であるフィーダ評価値Ex,Eyを算出している(ST11)。これによって、生産効率を低下させることなく部品供給装置(テープフィーダ8)の部品送り精度を評価することができる。