JP6780899B2

JP6780899B2 - 実装処理ユニット、実装装置及び実装処理ユニットの制御方法

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Publication number: JP6780899B2
Application number: JP2016154110A
Authority: JP
Inventors: 浩二河口; 成田　純一; 純一成田; 満三治; 賢三石川
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Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: JP2018022810A

Description

本発明は、実装処理ユニット、実装装置及び実装処理ユニットの制御方法に関する。

従来、実装装置としては、第１昇降部材を昇降させる第１リニアモータと、第１昇降部材の先端に設けられたノズルを昇降させる第２リニアモータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この実装装置では、第２リニアモータで比較的精密な昇降を行うことによって、部品の基板への装着能率を高く保ちつつ、吸着ノズルあるいは基板との当接衝撃による損傷を回避することができる。

国際公開２０１４／０８０４７２号パンフレット

しかしながら、上述した実装装置では、基板にそりなどが生じている場合や、部品の厚さにばらつきがある場合などには、比較的余裕を持たせたマージンを設ける必要があり、第２リニアモータで昇降させるストロークが長くなることがあった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、採取部材が装着された昇降部材を昇降させ、且つ採取部材をも昇降させる構成において、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる実装処理ユニット、実装装置及び実装処理ユニットの制御方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の実装処理ユニットは、
部品を基板上に配置する実装処理ユニットであって、
部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、
前記昇降部材に対して前記採取部材を昇降させる第２昇降駆動部と、
前記基板の基板高さ及び前記部品の部品厚さの少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記基板高さの情報及び前記部品厚さの情報のうち１以上を含む高さ情報に基づいて少なくとも前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御する制御部と、
を備えたものである。

この実装処理ユニットは、部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、昇降部材に対して採取部材を昇降させる第２昇降駆動部とを備えている。そして、このユニットは、測定部により測定された基板高さの情報及び部品厚さの情報のうち１以上を含む高さ情報に基づいて少なくとも第１昇降駆動部の昇降動作を制御する。このユニットでは、基板高さや部品厚さに応じて昇降部材を基板により近い位置まで移動することができる。したがって、このユニットでは、採取部材が装着された昇降部材を昇降させ、且つ採取部材をも昇降させる構成において、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。このため、このユニットでは、ユニットのコンパクト化をより図ることができる。

本発明の実装処理ユニットにおいて、前記制御部は、前記高さ情報に含まれる前記基板高さ及び／又は前記部品厚さの情報を用いて、前記基板と前記昇降部材との距離が前記採取部材の昇降ストロークに応じた距離となる停止位置に前記昇降部材が位置するよう前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御するものとしてもよい。

本発明の実装処理ユニットにおいて、前記制御部は、（ａ）設計上の前記基板高さに対する前記測定部により測定された前記基板高さの高さ差分値及び（ｂ）設計上の前記部品厚さに対する前記高さ測定装置により測定された前記部品厚さの厚さ差分値との少なくとも一方の差分値を算出し、算出した前記高さ差分値及び／又は前記厚さ差分値に基づき設計上の停止位置に対する前記昇降部材の停止位置の補正値を設定し、前記補正値を用いて前記部品を前記基板上に配置する際の前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御するものとしてもよい。

本発明の実装処理ユニットにおいて、前記制御部は、前記差分値の少なくとも一部を前記補正値として設定し、前記差分値の残りの部分を前記第２昇降駆動部による前記採取部材の昇降ストロークによりカバーするよう制御するものとしてもよい。

本発明の実装処理ユニットにおいて、前記制御部は、前記差分値に対し、前記第２昇降駆動部がカバーするストロークよりも前記補正値の方が大きくなるように前記補正値を設定するものとしてもよい。このユニットでは、差分値に対し、昇降部材の停止位置の補正値よりも第２昇降駆動部がカバーするストロークが小さくなるため、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。

あるいは、本発明の実装処理ユニットにおいて、前記制御部は、前記高さ情報に基づき、前記昇降部材の停止位置における前記採取部材の基準高さで前記採取部材に保持されている部品と前記基板との離間距離が一定となるように、前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御するものとしてもよい。このユニットでは、昇降部材の停止位置における採取部材の基準高さで採取部材に保持されている部品と基板との離間距離が一定となるように第１昇降駆動部が昇降動作を行うことにより、第２昇降駆動部は一定の昇降動作となり、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。

本発明の実装処理ユニットは、前記採取部材に加わる荷重を検出する検出部、を備え、前記制御部は、前記昇降部材及び／又は前記採取部材の昇降制御において、前記昇降部材に装着された部材への接触を前記検出部で検出することにより前記基板高さ及び部品厚さのうち１以上を測定するものとしてもよい。このユニットでは、採取部材に加わる荷重を検出する検出部を利用して基板の高さや部品の厚さを測定することができる。ここで、昇降部材に装着された部材は、例えば、採取部材としてもよいし、採取部材の代わりに昇降部材に装着された治具としてもよい。なお、前記検出部は、前記部品を前記基板に実装する際の前記採取部材に加わる荷重を検出するものとしてもよい。このとき、前記制御部は、前記部品を前記採取部材に採取させた状態で所定の基準面に該部品を当接させることにより該部品の厚さを測定するものとしてもよい。

本発明の実装処理ユニットは、
部品を基板上に配置する実装処理ユニットであって、
部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、
前記昇降部材に対して前記採取部材を昇降させる第２昇降駆動部と、
前記基板の基板高さ及び前記採取部材に保持されている部品の下面の下面高さの少なくとも一方を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記基板高さの情報及び前記下面高さの情報のうち１以上を含む高さ情報に基づいて少なくとも前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御する制御部と、
を備えたものである。

この装置では、基板高さや下面高さに応じて昇降部材を基板により近い位置まで移動することができる。したがって、この装置では、採取部材が装着された昇降部材を昇降させ、且つ採取部材をも昇降させる構成において、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。このため、この装置では、装置のコンパクト化をより図ることができる。なお、この実装装置は、上述したいずれかの実装装置の構成を適宜採用することができる。例えば、上述したいずれかの実装装置において、「部品厚さ」を「下面高さ」と読み替えることもできる。

本発明の実装装置は、上述したいずれかに記載の実装処理ユニットを備えたものである。この実装装置は、上述したいずれかの実装処理ユニットを備えるため、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。

本発明の実装処理ユニットの制御方法は、
部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、前記昇降部材に対して前記採取部材を昇降させる第２昇降駆動部と、前記基板の基板高さ及び前記部品の部品厚さの少なくとも一方を測定する測定部とを備え、部品を基板上に配置する実装処理ユニットの制御方法であって、
測定部により測定された基板高さの情報及び部品厚さの情報のうち１以上を含む高さ情報に基づいて少なくとも前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御するステップ、を含むものである。

この制御方法では、上述した実装処理ユニットと同様に、基板高さや部品厚さに応じて昇降部材を基板により近い位置まで移動することができる。したがって、この制御方法では、採取部材が装着された昇降部材を昇降させ、且つ採取部材をも昇降させる構成において、採取部材の昇降ストロークをより短くすることができる。なお、この実装処理ユニットの制御方法において、上述した実装処理ユニットの種々の態様を採用してもよいし、また、上述した実装処理ユニットの各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

実装システム１０の一例を表す概略説明図。実装ヘッド２２の構成を表す説明図。実装装置１１の構成を表すブロック図。実装処理ルーチンの一例を表すフローチャート。高さ情報取得処理ルーチンの一例を表すフローチャート。基板Ｓの高さを測定する一例を表す説明図。部品Ｐの厚さを測定する一例を表す説明図。第１昇降駆動部３０の昇降補正値の設定に関する説明図。

本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、実装システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、実装ヘッド２２の構成を表す説明図である。図３は、実装装置１１の構成を表すブロック図である。実装システム１０は、例えば、部品Ｐを基板Ｓに実装する処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装装置１１と、管理コンピュータ５０とを備えている。実装システム１０は、部品Ｐを基板Ｓに実装する実装処理を実施する複数の実装装置１１が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため実装装置１１を１台のみ示している。また、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。

実装装置１１は、図１〜３に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、撮像ユニット１６と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。

実装ユニット１３は、部品Ｐを部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル２８とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１以上の吸着ノズル２８が取り外し可能に装着されている。実装ヘッド２２には、図２に示すように、長尺円筒状の１以上のシリンジ部材２５が中心軸を中心に回転可能に且つ上下動可能に配設されている。このシリンジ部材２５の下端に吸着ノズル２８が取り外し可能に装着される。吸着ノズル２８を装着したシリンジ部材２５が昇降部材に相当する。また、シリンジ部材２５の上端には、ギア２６が配設されている。実装ヘッド２２は、ギア２４を有するＱ軸モータ２３が配設されている。Ｑ軸モータ２３は、ギア２４がギア２６と噛み合っており、ギア２６を介してシリンジ部材２５を軸回転させることにより、吸着ノズル２８に吸着された部品Ｐの角度を調整する。

吸着ノズル２８は、圧力を利用して、ノズル先端に部品Ｐを吸着し、ノズル先端に吸着している部品Ｐを吸着解除する採取部材である。この吸着ノズル２８は、円板状のフランジ２９と、先端側に形成された管状部１９とを有している（図２参照）。管状部１９は、Ｚ軸方向（上下方向）に摺動可能に吸着ノズル２８の本体に配設されている。実装ヘッド２２では、実装ヘッド２２のＹ軸方向の先端側に位置する１カ所の昇降位置において、シリンジ部材２５及び吸着ノズル２８をＺ軸方向に昇降する。なお、部品Ｐを採取する採取部材は、ここでは吸着ノズル２８として説明するが、部品Ｐを採取可能であれば特に限定されず、部品Ｐを挟持して採取するメカニカルチャックなどとしてもよい。

実装ヘッド２２は、図２に示すように、第１昇降駆動部３０と、第２昇降駆動部３４とを備えており、この第１昇降駆動部３０や第２昇降駆動部３４によってＺ軸に沿って吸着ノズル２８の高さを調整する。第１昇降駆動部３０は、部品Ｐを採取する吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５の全体を昇降させるものである。第１昇降駆動部３０は、第１リニアモータ３１と、第１支持部材３２とを備えている。第１リニアモータ３１は、比較的大きな移動範囲Ａ（図２参照）で第１支持部材３２を上下動させる。第１支持部材３２は、上下方向に形成された部材であり、第１リニアモータ３１に支持されている。この第１支持部材３２の下端に第２昇降駆動部３４が配設されている。第１支持部材３２の上端側にはシリンジ部材２５に形成された円板状の水平部２７と係合する第１係合部３３が形成されている。第２昇降駆動部３４は、シリンジ部材２５のうち吸着ノズル２８を昇降させるものである。第２昇降駆動部３４は、第２リニアモータ３５と、第２支持部材３６と、第２係合部３７と、検出部３８とを備えている。第２リニアモータ３５は、移動範囲Ａに比して短い移動範囲Ｂ（図２参照）で第２支持部材３６を上下動させる。第２支持部材３６は、上下方向に形成された部材であり、第２リニアモータ３５に支持されている。この第２支持部材３６の下端に第２係合部３７が形成されている。第２係合部３７は、吸着ノズル２８のフランジ２９に係合している。第２昇降駆動部３４は、第２リニアモータ３５の駆動力により、第２係合部３７及びフランジ２９を介して直接的に吸着ノズル２８を上下動させる。この第２支持部材３６には、ロードセルである検出部３８が配設されており、第２係合部３７にかかる荷重を検出可能となっている。実装ヘッド２２は、第１昇降駆動部３０により高速で吸着ノズル２８を下降させ、第２昇降駆動部３４により低速で吸着ノズル２８を下降させ、検出部３８での検出結果に基づき部品Ｐが基板Ｓに当接する際の駆動制御を行い、部品Ｐにかかる負荷を低減する。実装装置１１は、高さの基準となる基準面が形成された基準部材１７が配設されている。

部品供給ユニット１４は、図１に示すように、複数のリールを備え、実装装置１１の前側に着脱可能に取り付けられている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品Ｐがテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、部品Ｐが露出した状態で、吸着ノズル２８で吸着される採取位置にフィーダ部により送り出される。

撮像ユニット１６は、部品Ｐを吸着した吸着ノズル２８を側方から撮像するユニットである。この撮像ユニット１６は、撮像素子と、ミラーと、画像処理部とを備えている。制御装置４０は、撮像ユニット１６により撮像された画像を用いて、部品Ｐの吸着位置のずれや部品Ｐの変形、破損の有無などを検出する。

制御装置４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４、撮像ユニット１６へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４、撮像ユニット１６からの信号を入力する。

管理コンピュータ５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理コンピュータ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。

次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作、具体的には、実装装置１１の実装処理について説明する。図４は、制御装置４０のＣＰＵ４１により実行される実装処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置４０のＨＤＤ４３に記憶され、作業者による開始指示により実行される。ここでは、吸着ノズル２８を用い、第１昇降駆動部３０及び第２昇降駆動部３４の２段制御により部品Ｐを基板Ｓに実装する場合について主として説明する。このルーチンを開始すると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装ジョブ情報を管理コンピュータ５０から取得する（ステップＳ１００）。実装ジョブ情報には、部品Ｐの実装順、実装する部品Ｐの種別及びその特徴、部品Ｐを吸着する吸着ノズル２８の情報などが含まれている。次に、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの搬送及び固定処理を行い（ステップＳ１１０）、吸着する部品Ｐを設定する（ステップＳ１２０）。次に、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの高さの情報及び部品Ｐの厚さの情報のうち１以上を含む高さ情報を取得する処理を実行する（ステップＳ１３０）。

図５は、高さ情報取得処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置４０のＨＤＤ４３に記憶されている。ここでは、制御装置４０は、シリンジ部材２５の昇降制御において、吸着ノズル２８への接触を検出部３８で検出することにより基板Ｓの高さ及び部品Ｐの厚さを測定するものとする。まず、基板Ｓの高さを測定する処理について説明する。基板Ｓは、うねりやそりなど、変形していることがある。ここでは、制御装置４０は、実装ヘッド２２の検出部３８を利用して基板Ｓの上面の高さを測定する処理を行うものとする。図６は、基板Ｓの高さを測定する一例を表す説明図であり、図６（ａ）が初期状態、図６（ｂ）、（ｃ）が第１昇降駆動部３０を降下させたあとの測定状態の図である。なお、ここでは、先端の検出部材として吸着ノズル２８を用いて基板Ｓの高さを求めるものとするが、吸着ノズル２８に代えて測定治具をシリンジ部材２５に装着して、この処理を行うものとしてもよい。

このルーチンを開始すると、ＣＰＵ４１は、第１昇降駆動部３０により第１支持部材３２を下降させて、シリンジ部材２５及び吸着ノズル２８の全体を下降する処理を行う（ステップＳ３００）。第１昇降駆動部３０は、所定の基準高さまで吸着ノズル２８を下降させる。次に、実装ヘッド２２を基板Ｓの測定点へ移動させる（ステップＳ３１０）。測定点は、例えば、基板Ｓの変形が把握できる程度、縦横に複数点、予め定められているものとする。また、最初の測定点は、基準部材１７の上面（基準面）とする。ＣＰＵ４１は、例えば、第２リニアモータ３５のエンコーダ値に基づいて、基準部材１７の基準面の高さを基準値として取得する。続いて、ＣＰＵ４１は、第２昇降駆動部３４によりゆっくりと第２支持部材３６を下降させ（ステップＳ３２０）、検出部３８が荷重を検出したか否かを検出部３８の信号に基づいて判定する（ステップＳ３３０）。検出部３８が荷重を検出していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ３２０の処理を継続し、検出部３８が荷重を検出したときには、吸着ノズル２８が基板Ｓの表面に当接したものとして、基準面からの高さをＲＡＭ４４に記憶させる（ステップＳ３４０）。基板Ｓの表面高さは、例えば、第１リニアモータ３１のエンコーダ値及び第２リニアモータ３５のエンコーダ値により求めることができる。ステップＳ３４０のあと、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの表面高さをすべて取得（測定）したか否かを判定し（ステップＳ３５０）、すべて取得していないときには、ＣＰＵ４１は、第２昇降駆動部３４により、吸着ノズル２８を上昇させ（ステップＳ３６０）、ステップＳ３１０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ３５０で基板Ｓの表面高さをすべて取得したときには、ＣＰＵ４１は、そのままこのルーチンを終了する。このように、基板Ｓの各測定点における高さを実測することができる。

次に、部品Ｐの厚さ（高さ）の測定について説明する。図７は、部品Ｐの厚さを測定する一例を表す説明図であり、図７（ａ）が基準面の測定、図７（ｂ）が部品Ｐの厚さの測定図である。この処理では、部品Ｐを吸着ノズル２８に吸着させた状態で基準部材１７の基準面へこの部品Ｐを当接させる処理をステップＳ３２０で行う以外は、上述した基板Ｓの高さ測定と同じ処理を行う。部品Ｐの厚さは、基準面の測定値と、部品Ｐを吸着した状態での測定値との差により求めることができる（図７（ｂ）の厚さＣ参照）。このようにして、部品Ｐの厚さＣを実測することができる。

さて、図４の実装処理ルーチンに戻り、ステップＳ１３０で高さ情報を取得すると、ＣＰＵ４１は、取得した高さ情報に基づいて、部品Ｐを基板へ配置する際の第１昇降駆動部３０の昇降補正値を設定する（ステップＳ１４０）。昇降補正値は、シリンジ部材２５の基板Ｓ上での停止位置を補正する値とする。また、この昇降補正値は、基板Ｓとシリンジ部材２５との距離が第２昇降駆動部３４での吸着ノズル２８の昇降ストローク（距離Ｂ）に応じた距離となる位置にシリンジ部材２５が停止するような値に定められる。例えば、昇降補正値は、第２昇降駆動部３４でのストロークを一定とし、基板Ｓの高さや部品Ｐの厚さに応じて第１昇降駆動部３０でのシリンジ部材２５の停止位置が基板Ｓにより近くなるような値に定められる。図８は、昇降補正値の設定に関する説明図であり図８（ａ）が設計値、図８（ｂ）が補正値の説明図である。ここで、ｄＨは設計上の基板Ｓの高さに対する実測された基板Ｓの高さの差分であり、ｄｔは設計上の部品Ｐの厚さに対する実測された部品Ｐの厚さの差分である。これら差分ｄＨおよびｄｔは、ステップＳ１３０で取得した高さ情報に基づき、ＣＰＵ４１により算出される。このように、設計上の基板高さに対して実際に測定した基板高さが異なっていた場合や、設計上の部品厚さに対して実際に測定した部品厚さが異なっていた場合には、シリンジ部材２５の停止位置の補正値が、設計上の基板高さと実際に測定した基板高さとの差分及び設計上の部品厚さと実際に測定した部品厚さとの差分をキャンセルする値に設定される。すなわち、設計上の基板高さに対して実際に測定した基板高さがｄＨ低く、設計上の部品厚さに対して実際に測定した部品厚さがｄｔ薄い場合には、シリンジ部材２５の停止位置が設計値よりもｄＨ＋ｄｔ低い位置になるように配置時昇降補正値が設定される。この昇降補正値は、基板Ｓの高さが低ければ、それに応じて第１昇降駆動部３０でのシリンジ部材２５の停止位置が低くなり、部品Ｐの厚さが薄ければ、それに応じて第１昇降駆動部３０での停止位置が低くなるよう定められる。同様に、この昇降補正値は、基板Ｓの高さが高ければ、それに応じて第１昇降駆動部３０でのシリンジ部材２５の停止位置が高くなり、部品Ｐの厚さが厚ければ、それに応じて第１昇降駆動部３０での停止位置が高くなるよう定められる。

ステップＳ１４０のあと、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を部品Ｐの配置位置へ移動処理し（ステップＳ１５０）、設定した昇降補正値で第１昇降駆動部３０（第１リニアモータ３１）を制御する（ステップＳ１６０）。シリンジ部材２５が停止すると、ＣＰＵ４１は、第２昇降駆動部３４（第２リニアモータ３５）を下降制御する（ステップＳ１７０）。なお、ここでは、ＣＰＵ４１は、シリンジ部材２５が停止したのちに第２昇降駆動部３４を下降制御するが、例えば、シリンジ部材２５の停止前に第２昇降駆動部３４を下降させてもよい。

実装装置１１において、高さ情報を用いないで第２昇降駆動部３４を昇降させる場合は、基板Ｓに部品Ｐが当たらないよう、第１昇降駆動部３０の停止位置は、比較的大きなマージンを要する。このため、第２昇降駆動部３４のストロークは、より長くなる。また、高さ情報を用いない場合において、基板Ｓの高さが低い場合や部品Ｐの厚さが薄い場合は、基板Ｓに部品Ｐが当たらないよう第１昇降駆動部３０の停止位置を比較的高い位置にしなければならず、更に基板Ｓの高さが低い分、あるいは部品Ｐの厚さが薄い分、第２昇降駆動部３４のストロークは、更に長くなる。高さ情報を用いない場合、図８（ｂ）において、設計上の停止位置でシリンジ部材２５が停止するので、そこから先は第２昇降駆動部３４のストロークとなり、シリンジ部材２５の停止位置を補正しない場合に比べｄＨ＋ｄｔ第２昇降駆動部３４のストロークが長くなる。この実装装置１１では、高さ情報を用いることにより、基板Ｓの高さや部品Ｐの厚さに応じてシリンジ部材２５の全体を基板Ｓにより近い位置まで移動することができ、上記マージンをより短くすることができる。

続いて、ＣＰＵ４１は、検出部３８からの荷重が検出されたか否かを判定し（ステップＳ１８０）、荷重が検出されないときには、ステップＳ１７０の処理を継続する。一方、検出部３８から荷重が検出されたときには、部品Ｐが基板Ｓに当接したものとみなし、ＣＰＵ４１は、所定の装着荷重となるように第２昇降駆動部３４を制御するとともに部品Ｐの吸着解除を行う（ステップＳ１９０）。このように、検出部３８の出力値を用いて部品Ｐの基板Ｓ上への配置を行うため、部品Ｐに加わる負荷をより低減することができる。

部品Ｐを吸着解除すると、ＣＰＵ４１は、現基板の実装処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ２００）、完了していないときには、第２昇降駆動部３４により、吸着ノズル２８を初期高さまで上昇させ（ステップＳ２１０）、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、次に吸着する部品を設定し、高さ情報を取得し、高さ情報に基づいて設定した昇降補正値を用いて第１昇降駆動部３０を制御しながら部品Ｐの基板Ｓへの配置を行う。一方、ステップＳ２００で現基板の実装処理が完了したときには、ＣＰＵ４１は、実装完了した基板Ｓを排出させ（ステップＳ２２０）、生産完了したか否かを判定する（ステップＳ２３０）。生産完了していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、新たな基板を搬送、固定し、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ２３０で生産完了したときには、ＣＰＵ４１は、そのままこのルーチンを終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の第１昇降駆動部３０が本発明の第１昇降駆動部に相当し、第２昇降駆動部３４が第２昇降駆動部に相当し、吸着ノズル２８が採取部材に相当し、吸着ノズル２８を装着したシリンジ部材２５が昇降部材に相当し、検出部３８及び制御装置４０が測定部に相当し、制御装置４０が制御部に相当する。また、実装ユニット１３及び制御装置４０が本発明の実装処理ユニットに相当する。なお、本実施形態では、実装装置１１の動作を説明することにより本発明の実装装置の制御方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態の実装装置１１は、部品Ｐを採取する吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５（昇降部材）を昇降させる第１昇降駆動部３０と、吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５に対して吸着ノズル２８自体を昇降させる第２昇降駆動部３４とを備えている。そして、実装装置１１は、検出部３８及び制御装置４０により測定された基板Ｓの高さの情報及び部品Ｐの厚さの情報のうち１以上を含む高さ情報に基づいて、少なくとも第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御する。この実装装置１１では、基板Ｓの高さや部品Ｐの厚さに応じて吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５の全体を基板Ｓに、より近い位置まで移動することができる。したがって、実装装置１１は、吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５を昇降させ、且つ吸着ノズル２８自体をも昇降させる構成において、吸着ノズル２８の昇降ストロークをより短くすることができる。このため、実装装置１１では、ユニットのコンパクト化をより図ることができる。

また、ＣＰＵ４１は、高さ情報に含まれる基板高さ及び／又は部品厚さの情報を用いて、基板Ｓとシリンジ部材２５との距離が吸着ノズル２８の昇降ストロークに応じた距離となる停止位置にシリンジ部材２５が位置するよう第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御する。このため、第２昇降駆動部３４のストロークを変更せずに吸着ノズル２８を基板Ｓへより近づけることができる。また、ＣＰＵ４１は、（ａ）設計上の基板Ｓの高さに対する検出部３８及び制御装置４０により測定された基板Ｓの高さの高さ差分値ｄＨ及び（ｂ）設計上の部品Ｐの厚さに対する検出部３８及び制御装置４０により測定された部品Ｐの厚さの厚さ差分値ｄｔとの少なくとも一方の差分値を算出し、算出した高さ差分値ｄＨ及び／又は厚さ差分値ｄｔに基づき設計上の停止位置に対するシリンジ部材２５の停止位置の配置時昇降補正値を設定し、配置時昇降補正値を用いて部品Ｐを基板Ｓに配置する際の第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御する。このように、高さ差分値に基づきシリンジ部材２５の停止位置を補正するため、そのような補正をしない場合に比べて第２昇降駆動部３４のストロークを短くすることができる。更に、ＣＰＵ４１は、検出部３８の検出結果に基づいて、基板Ｓの高さ及び部品Ｐの厚さを測定するため、吸着ノズル２８へ加わる荷重を検出する検出部３８を利用して基板Ｓの高さや部品Ｐの厚さを測定することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ＣＰＵ４１は、高さ差分値ｄＨ及び厚さ差分値ｄｔの全ての量を昇降補正値として設定したが、差分値の少なくとも一部の量を昇降補正値として設定し、差分値の残りの部分を第２昇降駆動部３４による吸着ノズル２８の昇降ストロークによりカバーするように制御してもよい。その際、ＣＰＵ４１は、差分値に対し、第２昇降駆動部３４がカバーするストロークよりも補正値の方が大きくなるように昇降補正値を設定するのが好ましい。すなわち、差分値の半分よりも大きい値を補正値とすれば、第２昇降駆動部３４の昇降ストロークによりカバーする量が少なくなり、第２昇降駆動部３４のストロークを短くすることができる。

上述した実施形態において、ＣＰＵ４１が、高さ情報に基づき、シリンジ部材２５の停止位置における吸着ノズル２８の基準高さで吸着ノズル２８に保持されている部品Ｐと基板Ｓとの離間距離が一定となるように、第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御するようにしてもよい。このようにすれば、シリンジ部材２５に対して吸着ノズル２８が一定の昇降動作となり、第２昇降駆動部３４の昇降ストロークをより短くすることができる。吸着ノズル２８の基準高さは、例えば、シリンジ部材２５に対して吸着ノズル２８が最も上昇した位置でもよいし、第２昇降駆動部３４によって吸着ノズル２８が所定量下降させられた位置でもよい。

上述した実施形態では、検出部３８を用いて、基板Ｓの高さや部品Ｐの厚さを測定するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、撮像ユニット１６により撮像された画像を用いて部品Ｐの厚さを求めてもよい。また、基板Ｓの各点での高さは、レーザー式の距離測定センサを用いて求められるものとしてもよい。あるいは、基板Ｓの各点での高さは、基板Ｓを上面側から撮像した画像に基づいて求められるものとしてもよい。また、基板Ｓの各点での高さは、基板Ｓを下方から支持する支持ピンにかかる圧力や押下ストロークにより求められるものとしてもよい。

上述した実施形態では、基板Ｓの高さと部品Ｐの厚さとの両方を高さ情報として用いたが、特にこれに限定されず、少なくとも一方を省略するものとしてもよい。こうしても、基板Ｓの高さと部品Ｐの厚さとのいずれかの高さ情報により、吸着ノズル２８の昇降ストロークをより短くすることができる。

上述した実施形態では、部品Ｐの厚さの情報に基づいて第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御したが、検出部３８や撮像ユニット１６を用いて吸着ノズル２８に保持されている部品Ｐの下面の下面高さを測定し、部品Ｐの下面高さの情報に基づいて第１昇降駆動部３０の昇降動作を制御するようにしてもよい。

上述した実施形態では、本発明を実装装置１１として説明したが、例えば、実装ユニット１３及び制御装置４０を備えた実装処理ユニットとしてもよいし、実装装置１１の制御方法としてもよいし、上述した処理をコンピュータが実行するプログラムとしてもよい。

本発明は、部品を基板上に配置する実装処理を行う装置に利用可能である。

１０実装システム、１１実装装置、１２基板搬送ユニット、１３実装ユニット、１４部品供給ユニット、１６撮像ユニット、１７基準部材、１９管状部、２０ヘッド移動部、２２実装ヘッド、２３Ｑ軸モータ、２４，２６ギア、２５シリンジ部材、２７水平部、２８吸着ノズル、２９フランジ、３０第１昇降駆動部、３１第１リニアモータ、３２第１支持部材、３３第１係合部、３４第２昇降駆動部、３５第２リニアモータ、３６第２支持部材、３７第２係合部、３８検出部、４０制御装置、４１ＣＰＵ、４２ＲＯＭ、４３ＨＤＤ、４４ＲＡＭ、４５入出力インタフェース、４６バス、５０管理コンピュータ、５２入力装置、５４ディスプレイ、Ｐ部品、Ｓ基板

Claims

部品を基板上に配置する実装処理ユニットであって、
部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、
前記昇降部材に対して前記採取部材を昇降させる第２昇降駆動部と、
前記基板の基板高さを測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記基板高さの情報に基づいて少なくとも前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、設計上の前記基板高さに対する前記測定部により測定された前記基板高さの高さ差分値を算出し、算出した前記高さ差分値に基づき設計上の停止位置に対する前記昇降部材の停止位置の補正値を設定し、前記補正値を用いて前記部品を前記基板上に配置する際の前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御する実装処理ユニット。
前記制御部は、前記差分値の少なくとも一部を前記補正値として設定し、前記差分値の残りの部分を前記第２昇降駆動部による前記採取部材の昇降ストロークによりカバーするよう制御する、請求項１に記載の実装処理ユニット。
前記制御部は、前記差分値に対し、前記第２昇降駆動部がカバーするストロークよりも前記補正値の方が大きくなるように前記補正値を設定する、請求項２に記載の実装処理ユニット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装処理ユニットを備えた、実装装置。
部品を採取する採取部材が装着された昇降部材を昇降させる第１昇降駆動部と、前記昇降部材に対して前記採取部材を昇降させる第２昇降駆動部と、前記基板の基板高さを測定する測定部とを備え、部品を基板上に配置する実装処理ユニットの制御方法であって、
前記測定部により測定された前記基板高さの情報に基づいて少なくとも前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御するステップ、
を含み、
前記ステップは、設計上の前記基板高さに対する前記測定部により測定された前記基板高さの高さ差分値を算出し、算出した前記高さ差分値に基づき設計上の停止位置に対する前記昇降部材の停止位置の補正値を設定し、前記補正値を用いて前記部品を前記基板上に配置する際の前記第１昇降駆動部の昇降動作を制御する実装処理ユニットの制御方法。