JP6893255B2

JP6893255B2 - 部品装着機

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Publication number: JP6893255B2
Application number: JP2019558832A
Authority: JP
Inventors: 茂人大山; 淳飯阪; 通永大西
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Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2021-06-23
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Description

本明細書は、基板に部品を装着する装着作業を行う部品装着機に関する。

多数の部品が装着された基板を生産する対基板作業機として、はんだ印刷機、部品装着機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの対基板作業機を列設して基板生産ラインを構成することが一般的になっている。このうち部品装着機は、部品移載装置を備える。部品移載装置は、部品供給装置から採取した部品を、基板搬送装置によって搬入および位置決めされた基板の所定の座標位置に装着する。部品移載装置の稼働が継続すると、構成部材が温度上昇して熱変形し、部品の装着精度に影響を及ぼす。熱変形の影響を低減するために、熱補正処理が実施される。部品装着機の熱補正処理に関する一技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の部品装着機は、部品移載装置の構成部材の温度上昇値を段階的に表す温度ランクを設け、温度ランクに対応する許容時間だけ装着作業を実施した後に、熱補正処理を行って温度ランクを変更する。また、装着作業の中断時には、停止継続時間に応じて熱補正処理を行い、温度ランクを変更する。さらに、部品装着機に装備された２組の部品移載装置で、同時に熱補正処理を実施する。これによれば、熱補正処理の実施時期を適正化でき、かつ、熱補正処理の時間的なロスを減じて生産効率の低下を抑制できる、とされている。

国際公開第２０１６／１０３４１３号

ところで、特許文献１の技術において、温度上昇値の変化に応じて、熱補正処理を実施できる点は好ましい。しかしながら、部品に要求される装着精度は、一律でなく、その部品の大きさや種類などに依存する。一般的に、極小部品の装着精度は厳しく、大形部品の装着精度は緩やかに管理される。これに対して、特許文献１の技術は、部品に要求される装着精度の高低を考慮していない。このため、要求される装着精度が高い場合に熱補正処理の実施時期が遅れて装着位置エラーが発生したり、要求される装着精度が低い場合に熱補正処理の実施回数が過多となって生産効率が低下したりする。

また、装着作業の実施状況が変化する変化時期には、装着精度が不連続に低下することがある。例えば、部品移載装置の装着ヘッドが交換して取り付けられたときに、装着ヘッドの個体差や取付状態の再現誤差などに起因して、その後の装着精度が大きく低下することがある。このような場合には、温度上昇値の変化に関係なく熱補正処理を実施することが好ましい。

本明細書では、部品移載装置の構成部材の温度上昇による熱変形の影響の程度や、装着作業の実施状況の変化を考慮することにより、十分な装着精度と高い生産効率とを両立できる部品装着機を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、部品を採取して装着する部品装着具、前記部品装着具を保持する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平方向に駆動するヘッド駆動機構を有して、部品供給装置から採取した前記部品を、基板搬送装置によって搬入および位置決めされた基板の所定の座標位置に装着する装着作業を行う部品移載装置と、前記装着作業を制御するとともに、前記ヘッド駆動機構および前記装着ヘッドの少なくとも一方の温度変化に伴う熱変形が前記部品の装着精度に及ぼす影響を低減する熱補正処理を実施する制御装置と、を備える部品装着機であって、前記制御装置は、要求される前記装着精度の高低に基づいて、前記熱補正処理の実施時期を判定する実施時期判定部と、前記実施時期判定部の判定結果にしたがって前記熱補正処理を実施する熱補正実施部と、を有する部品装着機を開示する。

本明細書で開示する部品装着機において、実施時期判定部は、要求される装着精度の高低に基づいて、熱補正処理の実施時期を判定し、熱補正実施部は、判定結果にしたがって熱補正処理を実施する。これによれば、要求される装着精度の高低に基づいて、許容される熱変形の影響の大小が考慮され、熱補正処理の実施時期が適正化される。したがって、要求される装着精度に足りる十分な装着精度を得ることができる。さらに、熱補正処理の実施回数を必要最小限として、高い生産効率を得ることができる。

第１実施形態の部品装着機の構成を模式的に示す平面図である。制御装置の熱補正処理に関する機能構成を示すブロック図である。装着作業および熱補正処理を制御する制御装置の処理フローの図である。精度要求取得部の機能を説明する図である。熱影響取得部の機能を説明する温度上昇特性の図である。レベル比較部の機能を説明する判定ロジック表の図である。第２実施形態の制御装置の熱補正処理に関する機能構成を示すブロック図である。第２実施形態の制御装置の処理フローの図である。第３実施形態の制御装置の熱補正処理および測定処理に関する機能構成を示すブロック図である。第３実施形態の制御装置の処理フローの図である。

１．第１実施形態の部品装着機１の構成
第１実施形態の部品装着機１について、図１〜図６を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の部品装着機１の構成を模式的に示す平面図である。図１の紙面左側から右側に向かう方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向、紙面下側から紙面上側に向かう方向がＹ軸方向（前後方向）である。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置に相当する複数のフィーダ装置３、部品移載装置４、部品カメラ５、および制御装置６などが機台１０に組み付けられて構成される。基板搬送装置２、各フィーダ装置３、部品移載装置４、および部品カメラ５は、制御装置６から制御され、それぞれが所定の作業を行う。

基板搬送装置２は、一対のガイドレール２１、２２、一対のコンベアベルト、および基板クランプ機構などで構成される。コンベアベルトは、基板Ｋを載置した状態で、ガイドレール２１、２２に沿って輪転することにより、基板Ｋを装着実施位置まで搬入する。基板クランプ機構は、装着実施位置の基板Ｋを押し上げてクランプし、位置決めする。

複数のフィーダ装置３は、機台１０の上面のパレット台１１上に並べて装備される。各フィーダ装置３は、本体部３１の前側にテープリール３２を保持する。本体部３１の後側寄りの上部に、供給位置３３が設定されている。テープリール３２には、複数のキャビティ部にそれぞれ部品を収容したキャリアテープが巻回されている。図略のテープ繰り出し機構は、テープリール３２からキャリアテープを引き出して供給位置３３へと繰り出す。これにより、各フィーダ装置３は、それぞれの供給位置３３で部品を供給する。

部品移載装置４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に水平移動可能なＸＹロボットタイプの装置である。部品移載装置４は、ヘッド駆動機構４０、装着ヘッド４４、ノズルツール４５、吸着ノズル４６、および基板カメラ４７などで構成される。ヘッド駆動機構４０は、一対のＹ軸レール４１、４２、Ｙ軸スライダ４３、および図略の駆動モータを含んで構成される。Ｙ軸スライダ４３には、装着ヘッド４４が設けられる。ヘッド駆動機構４０は、装着ヘッド４４を水平方向、すなわちＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。

ノズルツール４５は、装着ヘッド４４に保持される。ノズルツール４５は、１本または複数本の吸着ノズル４６を有する。吸着ノズル４６は、部品装着具の一例であり、負圧を利用して部品を吸着採取する。装着ヘッド４４、ノズルツール４５、および吸着ノズル４６は、人手作業または自動交換機能により交換可能となっている。基板カメラ４７は、ノズルツール４５に並んで装着ヘッド４４に設けられる。基板カメラ４７は、基板Ｋに付設された位置基準マークを撮像して、位置決めされた基板Ｋの正確な装着実施位置を検出する。

部品移載装置４は、吸着ノズル４６を用いてフィーダ装置３の供給位置３３から部品を吸着し、位置決めされた基板Ｋの指定された座標位置に装着する。吸着動作および装着動作の１セットは、ピックアップアンドプレースサイクル（Pick up and Place cycle、以降ＰＰサイクルと称す）と呼ばれる。部品移載装置４は、ＰＰサイクルを繰り返して実行することにより、多数の部品を装着できる。部品の装着精度は、その部品に指定された座標位置と、実際に装着された座標位置との誤差の大小の程度を表す。

部品カメラ５は、基板搬送装置２とフィーダ装置３との間の機台１０の上面に、上向きに設けられる。部品カメラ５は、装着ヘッド４４がフィーダ装置３から基板Ｋ上に移動する途中で、吸着ノズル４６に吸着されている部品の状態を撮像する。制御装置６は、機台１０に組み付けられており、その配設位置は特に限定されない。制御装置６は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作するコンピュータ装置とされている。制御装置６は、予めメモリ６１に記憶した装着シーケンス６２にしたがって装着作業を制御する。

２．制御装置６の熱補正処理に関する制御機能部
さらに、制御装置６は、熱補正処理の実施に関する制御を行う。図２は、制御装置６の熱補正処理に関する機能構成を示すブロック図である。制御装置６は、実施時期判定部７１および熱補正実施部７８を有する。実施時期判定部７１は、要求される装着精度の高低に基づいて、熱補正処理の実施時期を判定する。熱補正実施部７８は、実施時期判定部７１の判定結果にしたがって、熱補正処理を実施する。

ここで、熱補正実施部７８が実施する熱補正処理の内容について説明する。部品移載装置４が稼働すると、構成部材間の摩擦によって摩擦熱が発生する。また、駆動モータでは、電気的な損失熱が発生する。これらの発熱により、ヘッド駆動機構４０および装着ヘッド４４は温度上昇して熱変形する。熱変形に起因して、部品を装着する際の座標位置に誤差が発生し、部品の装着精度が低下する。

熱補正処理は、ヘッド駆動機構４０および装着ヘッド４４の少なくとも一方の温度変化に伴う熱変形が部品の装着精度に及ぼす影響を低減するために実施される。熱補正処理では、例えば、装着ヘッド４４を部品カメラ５の上方に移動し、部品カメラ５により装着ヘッド４４を撮像して、装着ヘッド４４の位置の制御誤差を求める。また例えば、装着ヘッド４４を機台１０上の図略の位置基準マークの上方に移動し、基板カメラ４７により位置基準マークを撮像して、装着ヘッド４４の位置の制御誤差を求める。これにより、ヘッド駆動機構４０で用いるＸ−Ｙ座標系を較正して、高い装着精度を得ることができる。

熱補正処理の具体的な方法として、例えば、本願出願人が取得した特許第４４１８０１４号の技術を用いることができる。この特許は、装着ヘッド４４を交換したときの較正方法を開示しており、熱変形の影響を低減する熱補正処理にも応用できる。開示された熱補正処理では、ヘッド駆動機構４０の基準となるＸ−Ｙ座標系の原点補正やピッチ補正、ノズルツール４５と基板カメラ４７との離間距離の補正などが行なわれる。なお、ピッチ補正とは、駆動モータの回転量と、装着ヘッド４４の移動量との換算関係を補正することである。

実施時期判定部７１は、精度要求取得部７２、熱影響取得部７３、およびレベル比較部７４を含む。精度要求取得部７２は、要求される装着精度の高低を表す精度要求レベルＳを取得する。熱影響取得部７３は、熱変形が装着精度に及ぼす影響の大小の程度を表す熱影響レベルＨを取得する。本第１実施形態において、熱影響取得部７３は、装着作業の作業継続時間Ｔ１を計時する作業継続時間タイマ７６、および作業中断時間Ｔ２を計時する作業中断時間タイマ７７を用いる。レベル比較部７４は、精度要求レベルＳと熱影響レベルＨとを比較して、熱補正処理の実施時期を判定する。実施時期判定部７１の詳細な機能については、動作の説明の中で詳述する。

３．第１実施形態の部品装着機１の動作、作用、および効果
次に、第１実施形態の部品装着機１の動作、作用、および効果について説明する。図３は、装着作業および熱補正処理を制御する制御装置６の処理フローの図である。以降では、部品移載装置４が４本の吸着ノズル４６を有し、３回のＰＰサイクルで１枚の基板Ｋに対する装着作業を終了するケースを例にして説明する。部品装着機１が稼働を開始すると、ステップＳ１で、熱影響取得部７３は、作業継続時間タイマ７６をスタートして、作業継続時間Ｔ１の計時を開始する。次のステップＳ２で、制御装置６は、基板Ｋを搬入する。次のステップＳ３で、制御装置６は、装着作業の内容として第１ＰＰサイクルＣｙ１を設定する。

次のステップＳ４で、精度要求取得部７２は、部品の種類ごとに予め設定された精度要求レベルＳを、装着シーケンス６２から取得する。精度要求レベルＳとして、例えば、装着される座標位置の許容誤差が小さい高レベルＳＨ、許容誤差が中程度の中レベルＳＭ、および許容誤差が大きい低レベルＳＬの３レベルを用いることができる。図４は、精度要求取得部７２の機能を説明する図である。

図４に示される第１ＰＰサイクルＣｙ１において、３個のＰＡ部品および１個のＰＢ部品が装着される。ＰＡ部品の精度要求レベルＳは、低レベルＳＬに設定され、ＰＢ部品の精度要求レベルＳは、高レベルＳＨに設定されている。このように、ＰＰサイクル内の複数の部品の精度要求レベルＳが異なる場合に、精度要求取得部７２は、最も高い部品の精度要求レベルＳを当該ＰＰサイクルの精度要求レベルＳとする。したがって、第１ＰＰサイクルＣｙ１の精度要求レベルＳは、高レベルＳＨとなる。

また、第２ＰＰサイクルＣｙ２において、２個の低レベルＳＬのＰＡ部品、１個の低レベルＳＬのＰＣ部品、および１個の中レベルＳＭのＰＤ部品が装着される。したがって、第２ＰＰサイクルＣｙ２の精度要求レベルＳは、中レベルＳＭとなる。さらに、第３ＰＰサイクルＣｙ３において、２個の低レベルＳＬのＰＡ部品、および２個の低レベルＳＬのＰＣ部品が装着される。したがって、第３ＰＰサイクルＣｙ３の精度要求レベルＳは、低レベルＳＬとなる。

なお、精度要求取得部７２は、基板Ｋの種類ごとに予め設定された精度要求レベルＳを、装着シーケンス６２から取得してもよい。この場合、生産する基板Ｋの種類が変更されるまで、精度要求レベルＳは変化しない。また、精度要求取得部７２は、複数の部品の各座標位置および大きさを装着シーケンス６２から取得して、複数の部品の相互間の離間距離を求め、離間距離が小さいほど精度要求レベルＳを高く設定してもよい。この場合、部品の装着密度が高い基板Ｋ上の領域で精度要求レベルＳが高くなり、装着密度が低い基板Ｋ上の領域で精度要求レベルＳが低くなる。また、精度要求レベルＳは、図４の例と同様、ＰＰサイクルごとに変化し得る。さらに、精度要求取得部７２は、オペレータの任意設定にしたがって、精度要求レベルＳを設定してもよい。

次のステップＳ５で、熱影響取得部７３は、熱影響レベルＨを取得する。詳細には、熱影響取得部７３は、作業継続時間タイマ７６が計時した作業継続時間Ｔ１、および作業中断時間タイマ７７が計時した作業中断時間Ｔ２を取得して、内部演算により熱影響レベルＨを求める。熱影響レベルＨとして、例えば、熱変形の影響が殆ど無い影響無しレベルＨ０、影響小レベルＨ１、影響中レベルＨ２、および精度要求レベルＳに関わりなく熱補正処理が必要な影響大レベルＨ３の４レベルを用いることができる。図５は、熱影響取得部７３の機能を説明する温度上昇特性の図である。

図５には、ヘッド駆動機構４０および装着ヘッド４４の温度上昇特性が模式的に示されている。図５の横軸は時間ｔ、縦軸は温度上昇値Ａを表す。部品装着機１は、時刻ｔ１に稼動を開始し、継続して稼動している。図示されるように、稼動の開始後に、温度上昇値Ａは急峻な勾配で増加する。その後、稼動時間が長くなるにつれて温度上昇の勾配は徐々に緩やかとなって飽和傾向を示し、最終的に安定した温度上昇値Ａｅｎｄに落ち着く。一般的に、温度上昇特性は、発熱量および放熱条件が一定であれば、熱時定数を用いた数式によって表現することができる。したがって、熱影響取得部７３は、作業継続時間Ｔ１を用いた内部演算により、図５に示された温度上昇特性を求めることができる。また、温度上昇特性は、実験的に求めることも可能である。

ここで、ヘッド駆動機構４０や装着ヘッド４４の熱変形の大きさは、温度変化量の大きさに概ね比例する。したがって、熱影響取得部７３は、定性的には、装着作業を開始した時刻ｔ１からの作業継続時間Ｔ１が長くなるにつれて熱影響レベルＨを大きく設定する。説明を簡明化するため、熱影響取得部７３は、一定の温度変化量ΔＡごとに熱影響レベルＨを１つずつ増加させるものとする。これにより、熱影響取得部７３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで影響無しレベルＨ０を設定する。同様に、熱影響取得部７３は、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで影響小レベルＨ１を設定し、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで影響中レベルＨ２を設定し、時刻ｔ４以降には影響大レベルＨ３を設定する。

影響大レベルＨ３では、無条件で熱補正処理が必要なため、時刻ｔ５に熱補正処理が実施される。すると、熱変形の影響が解消されるため、熱影響取得部７３は、時刻ｔ５以降に影響無しレベルＨ０を設定する。この後、熱影響取得部７３は、熱補正処理を終了した時刻ｔ５からの作業継続時間Ｔ１が長くなるにつれて、熱影響レベルＨを１つずつ増加させてゆく。ただし、温度上昇の飽和傾向があるため、２回目の影響無しレベルＨ０や影響小レベルＨ１などの継続時間は、稼動開始直後の１回目よりも長くなる。

また、後述するように、精度要求レベルＳが中レベルＳＭの場合には、熱影響レベルＨが影響中レベルＨ２に増加した時点で熱補正処理が行われる。この場合、影響大レベルＨ３の時間帯は発生しない。さらに、精度要求レベルＳが高レベルＳＨの場合には、熱影響レベルＨが影響小レベルＨ１に増加した時点で熱補正処理が行われる。この場合、影響中レベルＨ２および影響大レベルＨ３の時間帯は発生しない。

なお、何らかの原因で装着作業が中断されて、処理フローが一時停止する場合もある。この場合、ヘッド駆動機構４０や装着ヘッド４４の温度が下降して、熱変形の影響は逆方向に作用する。図３および図５には省略されているが、熱影響取得部７３は、装着作業の中断時に作業中断時間タイマ７７をスタートさせて、作業中断時間Ｔ２の計時を開始する。温度下降特性も、温度上昇特性と同様に、熱時定数を用いた数式によって表現することができる。したがって、熱影響取得部７３は、作業継続時間Ｔ１および作業中断時間Ｔ２に基づいた内部演算により、熱影響レベルＨを適正に設定することができる。

次のステップＳ６で、レベル比較部７４は、熱補正処理の実施時期を判定する。定性的には、レベル比較部７４は、精度要求レベルＳが高いときに、熱影響レベルＨが小さな時点で熱補正処理の前記実施時期と判定する。また、レベル比較部７４は、精度要求レベルＳが低いときに、熱影響レベルＨが大きくなった時点で熱補正処理の実施時期と判定する。具体的には、レベル比較部７４は、熱補正処理の実施時期であるか否かを、図６に基づいて判定する。

図６は、レベル比較部７４の機能を説明する判定ロジック表の図である。図６には、精度要求レベルＳの各レベル、および熱影響レベルＨの各レベルが示されている。そして、両方のレベルが交差する各欄に、○印または×印が表示される。○印は、装着作業の継続可を意味し、×印は、熱補正処理の実施を意味する。

精度要求レベルＳが低レベルＳＬの場合、熱影響レベルＨの影響中レベルＨ２まで装着作業が継続され、影響大レベルＨ３となってから熱補正処理が実施される。また、精度要求レベルＳが中レベルＳＭの場合、影響小レベルＨ１まで装着作業が継続され、影響中レベルＨ２となってから熱補正処理が実施される。さらに、精度要求レベルＳが高レベルＳＨの場合、影響無しレベルＨ０での装着作業のみとなり、影響小レベルＨ１で熱補正処理が実施される。

ステップＳ６において熱補正処理の実施時期でない場合に、処理フローはステップＳ７に進められる。また、実施時期である場合に、処理フローはステップＳ８に分岐される。ステップＳ７で、制御装置６は、熱変形の影響が装着精度に支障を及ぼさない状況下で、ＰＰサイクルを実行することができる。

一方、分岐されたステップＳ８で、熱補正実施部７８は、熱補正処理を実施する。したがって、熱補正実施部７８は、ＰＰサイクルの切れ目、換言すると吸着ノズル４６の装着動作と次の吸着動作の間の時間帯に熱補正処理を実施することになる。次のステップＳ９で、熱補正実施部７８は、作業継続時間タイマ７６をリセットおよびリスタートして、作業継続時間Ｔ１の計時を再開する。ステップＳ９の後、処理フローはステップＳ７に合流される。これにより、制御装置６は、熱変形の影響が顕著に低減された影響無しレベルＨ０の状況下で、ＰＰサイクルを実行することができる。

ステップＳ７の次のステップＳ１０で、制御装置６は、全部のＰＰサイクルを終了したか否か判定する。否の場合のステップＳ１１で、制御装置６は、次のＰＰサイクルを設定して、処理フローの実行をステップＳ４に戻す。全部のＰＰサイクルを終了した場合のステップＳ１２で、制御装置６は、基板Ｋを搬出して、処理フローの実行をステップＳ２に戻す。この後、制御装置６は、次の基板Ｋへの装着作業を繰り返す。

第１実施形態の部品装着機１において、実施時期判定部７１は、要求される装着精度の高低に基づいて、熱補正処理の実施時期を判定し、熱補正実施部７８は、判定結果にしたがって熱補正処理を実施する。これによれば、要求される装着精度の高低に基づいて、許容される熱変形の影響の大小が考慮され、熱補正処理の実施時期が適正化される。したがって、要求される装着精度に足りる十分な装着精度を得ることができる。さらに、熱補正処理の実施回数を必要最小限として、高い生産効率を得ることができる。

４．第２実施形態の部品装着機１Ａ
次に、第２実施形態の部品装着機１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態の部品装着機１Ａは、第１実施形態と同様の構成であり、制御装置６Ａの制御機能部が第１実施形態と異なる。図７は、第２実施形態の制御装置６Ａの熱補正処理に関する機能構成を示すブロック図である。制御装置６Ａは、実施時期判定部８１および熱補正実施部７８を有する。熱補正実施部７８の機能は、第１実施形態と同じである。

実施時期判定部８１は、多重装着判定部８２および変化時期判定部８３を含む。多重装着判定部８２は、要求される装着精度が特に高い多重装着作業を行うときが、熱補正処理の実施時期であると判定する。変化時期判定部８３は、装着作業の実施状況が変化する変化時期が、熱補正処理の実施時期であると判定する。なお、実施時期判定部８１は、多重装着判定部８２および変化時期判定部８３の一方のみを含んでもよい。

図８は、第２実施形態の制御装置６Ａの処理フローの図である。部品装着機１Ａが稼働を開始すると、ステップＳ２１で、制御装置６Ａは基板Ｋを搬入する。次のステップＳ２２で、制御装置６Ａは、装着作業の内容として第１ＰＰサイクルＣｙ１を設定する。次のステップＳ２３で、多重装着判定部８２は、今回のＰＰサイクルに多重装着作業が含まれるか否か判定する。多重装着作業では、要求される装着精度が特に高い。このため、第２実施形態の処理フローでは、多重装着作業が含まれるＰＰサイクルを実行する直前に、熱補正処理を実施する。

多重装着作業の例として、大形の第１部品の上面に小形の第２部品を装着する作業や、電磁界に影響されやすい部品を覆うようにシールド部品を装着する作業などがある。多重装着判定部８２は、多重装着作業が含まれる場合に処理フローの実行をステップＳ２６に分岐させ、多重装着作業が含まれない場合に処理フローの実行をステップＳ２４に進める。ステップＳ２４で、変化時期判定部８３は、今回のＰＰサイクルに変化時期が含まれるか否か判定する。

変化時期と見なす第１例として、ＰＰサイクルの実施に先立ち装着ヘッド４４、ノズルツール４５、および吸着ノズル４６のうち少なくとも一器具を交換する交換時期がある。これらの器具が交換されると、器具の個体差や取付状態の微妙な再現誤差などに起因して、装着精度が不連続に低下する場合がある。また、変化時期とみなす第２例として、基板Ｋが複数の小片基板からなる多面取り基板であって、ＰＰサイクルの装着作業の対象となる小片基板が切り替わる時期がある。このときも、小片基板のローカルな座標系の誤差などに起因して、装着精度が不連続に低下する場合がある。このため、第２実施形態の処理フローでは、変化時期に熱補正処理を実施する。

変化時期判定部８３は、変化時期が含まれる場合に処理フローの実行をステップＳ２６に分岐させ、変化時期が含まれない場合に処理フローの実行をステップＳ２５に進める。ステップＳ２５で、制御装置６は、熱変形の影響が装着精度に支障を及ぼさない状況下で、ＰＰサイクルを実行することができる。

一方、分岐されたステップＳ２６で、熱補正実施部７８は、熱補正処理を実施する。つまり、熱補正実施部７８は、多重装着作業の直前や、新しい器具が取り付けられた直後、対象となる小片基板が切り替わった直後に、熱補正処理を実施することになる。ステップＳ２６の後、処理フローはステップＳ２５に合流される。これにより、熱変形の影響が顕著に低減された影響無しレベルＨ０の状況下で、制御装置６Ａは、ＰＰサイクルを実行することができる。

ステップＳ２５の次のステップＳ２７で、制御装置６Ａは、全部のＰＰサイクルを終了したか否か判定する。否の場合のステップＳ２８で、制御装置６Ａは、次のＰＰサイクルを設定して、処理フローの実行をステップＳ２３に戻す。全部のＰＰサイクルを終了した場合のステップＳ２９で、制御装置６Ａは、基板Ｋを搬出して、処理フローの実行をステップＳ２１に戻す。この後、制御装置６Ａは、次の基板Ｋへの装着作業を繰り返す。

第２実施形態の部品装着機１Ａにおいて、実施時期判定部８１は、多重装着作業の有無、および装着作業の実施状況が変化する変化時期を考慮して、熱補正処理の実施時期を判定し、熱補正実施部７８は、判定結果にしたがって熱補正処理を実施する。これによれば、要求される装着精度が特に高い多重装着作業、および装着作業の実施状況の変化に伴う装着精度の不連続な低下のおそれが考慮され、必要に応じて熱補正処理が実施される。したがって、要求される装着精度に足りる十分な装着精度を得ることができる。さらに、熱補正処理の実施回数を必要最小限として、高い生産効率を得ることができる。

５．第３実施形態の部品装着機１Ｂ
次に、第３実施形態の部品装着機１Ｂについて、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。第３実施形態の部品装着機１Ｂは、第１実施形態と同様の構成であり、制御装置６Ｂの制御機能部が第１および第２実施形態と異なる。図９は、第３実施形態の制御装置６Ｂの熱補正処理および測定処理に関する機能構成を示すブロック図である。制御装置６Ｂは、熱補正処理に関する制御機能部として、実施時期判定部９１および熱補正実施部７８を有する。制御装置６Ｂは、さらに、精度管理部９３を有する。

精度管理部９３は、装着精度の管理に関する測定処理の実行を制御する。測定処理として、装着された部品の座標位置を実測して装着精度を確認する、という装着後実測処理（Place And Measure 処理、以降ＰＡＭ処理と称する）を例示できる。座標位置の実測は、ヘッド駆動機構４０および基板カメラ４７を用いて装着された部品を撮像することにより、自動的に行われる。

ＰＡＭ処理は、例えば、ロット生産の最初の基板Ｋの装着作業が終了したときや、一定枚数の基板Ｋの装着作業が終了するたびに定期的に実施される。ＰＡＭ処理は、また、オペレータからの指令にしたがって臨時に実施されてもよい。測定処理の結果は、ヘッド駆動機構４０で用いるＸ−Ｙ座標系の較正に用いられる。なお、測定処理は、オペレータが関与する処理であって、精度管理部９３の支援により実施されてもよい。また、精度管理部９３は、ＰＡＭ処理以外の測定処理、例えばオートキャリブレーション処理の実行を制御することも可能である。オートキャリブレーション処理では、吸着ノズル４６の傾斜取り付けの有無や取り付け高さの確認などが行われる。

精度管理部９３は、熱変形の影響が顕著に低減された影響無しレベルＨ０の状況下で測定処理を実施することが極力好ましい。さらに、精度管理部９３が測定処理を制御している途中で、熱補正処理が開始されることは避けるべきである。さもないと、測定処理における測定精度が大幅に低下してしまう。第３実施形態の制御装置６Ｂは、測定処理における測定精度の低下を抑制すべく機能構成されており、以下に説明する。

実施時期判定部９１は、第１実施形態の実施時期判定部７１の機能を包含する。実施時期判定部９１は、さらに、余裕時間算出部９２を含む。余裕時間算出部９２は、次回の熱補正処理の実施時期が到来するまでの余裕時間Ｔ３を算出する。余裕時間算出部９２は、前述した温度上昇特性や温度下降特性に基づいた内部演算により、次回の熱補正処理の実施時期を予測して、余裕時間Ｔ３を算出することができる。熱補正実施部７８の機能は、第１実施形態と同じである。精度管理部９３は、所要時間算出部９４、実施判定部９５、測定実施部９６、暖機運転実施部９７、および緊急時測定実施部９８を含む。精度管理部９３の詳細な機能については、動作の説明の中で詳述する。

図１０は、第３実施形態の制御装置６Ｂの処理フローの図である。部品装着機１Ｂが稼働を開始すると、ステップＳ４１で、緊急時測定実施部９８は、緊急時の測定処理の要否を判定する。緊急時の測定処理は、緊急性を要する事象が発生した場合、例えば、故障や異常が発生して復旧作業が行われた場合などに実施される。この場合、急いで測定処理を実施し、稼働を再開することが重要となる。緊急時の測定処理が必要でない場合、制御装置６Ｂは、処理フローの実行をステップＳ４２に進め、１枚の基板Ｋに対する装着作業を実施する。装着作業の詳細は、図３に示される第１実施形態の処理フローに準じる。

緊急時の測定処理が必要な場合、緊急時測定実施部９８は、処理フローの実行をステップＳ４３に分岐させ、所要時間Ｔ４と余裕時間Ｔ３との長短関係に関わらず、測定実施部９６を始動させる。測定実施部９６は、緊急時の測定処理を実施する。ただし、至近に熱補正処理が実施されていないため、実測される測定精度は、必ずしも保証されない。加えて、測定処理により担保される部品の装着精度も、保証されない。

このため、次のステップＳ４４で、緊急時測定実施部９８は、精度回復フラグＦＲをセットする。精度回復フラグＦＲは、影響無しレベルＨ０の状況下で再度測定処理を実行して測定精度を回復すること、を要求するフラグである。ステップＳ４４の後、処理フローはステップＳ４２に合流される。これにより、部品装着機１Ｂは、装着作業を実施して、速やかに稼働を再開できる。

ステップＳ４２の次のステップＳ４５で、実施判定部９５は、測定処理を実施する要求が有るか否か判定する。実施判定部９５は、次のケース１）〜４）が該当しない場合に、要求無しと判定して処理フローの実行をステップＳ４１に戻す。また、実施判定部９５は、ケース１）〜４）のいずれかが該当する場合に、要求有りと判定して処理フローの実行をステップＳ４６に進める。
ケース１）ロット生産の最初の基板Ｋの装着作業が終了したとき。
ケース２）前回の測定処理の後に一定枚数の基板Ｋの装着作業が終了したとき。
ケース３）精度回復フラグＦＲがセットされているとき。
ケース４）測定処理を実施する指令をオペレータから受け取ったとき。

ステップＳ４６で、熱補正実施部７８は熱補正処理を実施する。次のステップＳ４７で、余裕時間算出部９２は、前述した余裕時間Ｔ３を算出する。次のステップＳ４８で、所要時間算出部９４は、測定処理に要する所要時間Ｔ４を算出する。次のステップＳ４９で、実施判定部９５は、所要時間Ｔ４と余裕時間Ｔ３の大小関係を判定して、測定実施部９６または暖機運転実施部９７を選択的に始動させる。

所要時間Ｔ４が余裕時間Ｔ３よりも短い場合のステップＳ５０で、測定実施部９６が始動して、測定処理を実施する。測定処理の結果は、ヘッド駆動機構４０で用いるＸ−Ｙ座標系の較正に用いられる。なお、ケース３）に該当する場合、実測される測定精度が保証され、測定処理により担保される部品の装着精度も保証される。測定処理の実施後、測定実施部９６は、精度回復フラグＦＲをリセットする。ステップＳ５０の後、処理フローの実行は、ステップＳ４１に戻される。

所要時間Ｔ４が余裕時間Ｔ３以上の場合のステップＳ５１で、暖機運転実施部９７が始動して、部品移載装置４を暖機運転する。ステップＳ４９での判定により、測定処理の実行中に熱補正処理が実施されることを回避できる。暖機運転実施部９７は、部品の装着を行わずにヘッド駆動機構４０を駆動させて、構成部材の温度を上昇させる。この後、処理フローの実行は、ステップＳ４６に戻される。ステップＳ４６〜Ｓ４９、Ｓ５１で構成される処理ループの繰り返しにより、構成部材の温度上昇の飽和傾向化が進み、余裕時間Ｔ３が長くなる。結果として、ステップＳ４９の条件が成立するようになり、暖機運転が終了する。この後、処理フローの実行は、処理ループを抜けてステップＳ５０に進められる。

第３実施形態の部品装着機１Ｂによれば、熱変形の影響が顕著に低減された影響無しレベルＨ０の状況下で測定処理が実行される。かつ、測定処理の実行中に熱補正処理が実施されることは生じない。したがって、測定処理の結果を用いた較正により、部品の装着精度を高く維持できる。さらに、故障や異常からの復旧時には、測定精度は保証されずとも、緊急時の測定処理が行われて迅速に稼働が再開されるので、高い生産効率が維持される。

６．実施形態の応用および変形
なお、第１、第２、および第３実施形態は、１台の部品装着機で同時に実現することができる。また、図３に示された第１実施形態の処理フローと異なるが、熱補正実施部７８は、精度要求レベルＳが低レベルＳＬの場合に、装着作業の終了した基板Ｋを搬出して次の基板Ｋを搬入する時間帯に限り、熱補正処理を実施するようにしてもよい。これによれば、熱補正処理の処理時間が基板Ｋの入れ替え時間にオーバーラップするので、時間的なロスが発生せず、生産効率が低下しない。

さらに、図３に示された第３実施形態の処理フローにおいて、ステップＳ４６を省略することもできる。また、部品や基板Ｋに要求される精度要求レベルＳが高レベルＳＨまたは中レベルＳＭである場合に、ステップＳ４６を実施し、精度要求レベルＳが低レベルＳＬである場合に、ステップＳ４６を省略してもよい。第１〜第３実施形態は、他にも様々な変形や応用が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ：部品装着機２：基板搬送装置３：フィーダ装置４：部品移載装置４０：ヘッド駆動機構４４：装着ヘッド５：部品カメラ６、６Ａ、６Ｂ：制御装置７１：実施時期判定部７２：精度要求取得部７３：熱影響取得部７４：レベル比較部７８：熱補正実施部８１：実施時期判定部８２：多重装着判定部８３：変化時期判定部９１：実施時期判定部９２：余裕時間算出部９３：精度管理部９４：所要時間算出部９５：実施判定部９６：測定実施部９７：暖機運転実施部９８：緊急時測定実施部Ｋ：基板Ｓ：精度要求レベルＳＨ：高レベルＳＭ：中レベルＳＬ：低レベルＨ：熱影響レベルＨ０：影響無しレベルＨ１：影響小レベルＨ２：影響中レベルＨ３：影響大レベルＴ１：作業継続時間Ｔ２：作業中断時間

Claims

部品を採取して装着する部品装着具、前記部品装着具を保持する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平方向に駆動するヘッド駆動機構を有して、部品供給装置から採取した前記部品を、基板搬送装置によって搬入および位置決めされた基板の所定の座標位置に装着する装着作業を行う部品移載装置と、
前記装着作業を制御するとともに、前記ヘッド駆動機構および前記装着ヘッドの少なくとも一方の温度変化に伴う熱変形が前記部品の装着精度に及ぼす影響を低減する熱補正処理を実施する制御装置と、を備える部品装着機であって、
前記制御装置は、
要求される前記装着精度の高低に基づいて、前記熱補正処理の実施時期を判定する実施時期判定部と、
前記実施時期判定部の判定結果にしたがって前記熱補正処理を実施する熱補正実施部と、を有する部品装着機。
部品を採取して装着する部品装着具、前記部品装着具を保持する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平方向に駆動するヘッド駆動機構を有して、部品供給装置から採取した前記部品を、基板搬送装置によって搬入および位置決めされた基板の所定の座標位置に装着する装着作業を行う部品移載装置と、
前記装着作業を制御するとともに、前記ヘッド駆動機構および前記装着ヘッドの少なくとも一方の温度変化に伴う熱変形が前記部品の装着精度に及ぼす影響を低減する熱補正処理を実施する制御装置と、を備える部品装着機であって、
前記制御装置は、
要求される前記装着精度の高低に基づいて、または、前記装着作業の実施状況が変化する変化時期であって前記装着精度が変化し得る前記変化時期を考慮して、前記熱補正処理の実施時期を判定する実施時期判定部と、
前記実施時期判定部の判定結果にしたがって前記熱補正処理を実施する熱補正実施部と、を有し、
前記実施時期判定部は、要求される前記装着精度が特に高い場合であって、第１の前記部品の上側に第２の前記部品を装着する多重装着作業を行うときが、前記熱補正処理の前記実施時期であると判定する、
部品装着機。
部品を採取して装着する部品装着具、前記部品装着具を保持する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平方向に駆動するヘッド駆動機構を有して、部品供給装置から採取した前記部品を、基板搬送装置によって搬入および位置決めされた基板の所定の座標位置に装着する装着作業を行う部品移載装置と、
前記装着作業を制御するとともに、前記ヘッド駆動機構および前記装着ヘッドの少なくとも一方の温度変化に伴う熱変形が前記部品の装着精度に及ぼす影響を低減する熱補正処理を実施する制御装置と、を備える部品装着機であって、
前記制御装置は、
要求される前記装着精度の高低に基づいて、または、前記装着作業の実施状況が変化する変化時期であって前記装着精度が変化し得る前記変化時期を考慮して、前記熱補正処理の実施時期を判定する実施時期判定部と、
前記実施時期判定部の判定結果にしたがって前記熱補正処理を実施する熱補正実施部と、を有し、
前記実施時期判定部は、前記基板が複数の小片基板からなる多面取り基板であって前記装着作業の対象となる前記小片基板が切り替わる時期を前記変化時期とみなして、前記熱補正処理の前記実施時期であると判定する、
部品装着機。
前記熱補正実施部は、前記部品装着具の装着動作と次の採取動作の間の時間帯、または、前記基板搬送装置が前記装着作業の終了した前記基板を搬出して次の前記基板を搬入する時間帯に前記熱補正処理を実施する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品装着機。
前記実施時期判定部は、
要求される前記装着精度の高低を表す精度要求レベルを取得する精度要求取得部と、
前記熱変形が前記装着精度に及ぼす影響の大小を表す熱影響レベルを取得する熱影響取得部と、
前記精度要求レベルと前記熱影響レベルとを比較して、前記熱補正処理の前記実施時期を判定するレベル比較部と、を含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品装着機。
前記レベル比較部は、
前記精度要求レベルが高いときに、前記熱影響レベルが小さな時点で前記熱補正処理の前記実施時期と判定し、
前記精度要求レベルが低いときに、前記熱影響レベルが大きくなった時点で前記熱補正処理の前記実施時期と判定する、
請求項５に記載の部品装着機。
前記精度要求取得部は、前記基板の種類ごとに予め設定された前記精度要求レベルを取得する、請求項５または６に記載の部品装着機。
前記精度要求取得部は、前記部品の種類ごとに予め設定された前記精度要求レベルを取得する、請求項５または６に記載の部品装着機。
前記精度要求取得部は、複数の前記部品の各前記座標位置および各大きさを用いて複数の前記部品の相互間の離間距離を求め、前記離間距離が小さいほど前記精度要求レベルを高く設定する、請求項５または６に記載の部品装着機。
前記熱影響取得部は、前記装着作業の開始時または前回の前記熱補正処理の終了時から前記装着作業が継続する作業継続時間を計時し、前記作業継続時間が長くなるにつれて前記熱影響レベルを大きく設定する、請求項５〜９のいずれか一項に記載の部品装着機。
前記熱影響取得部は、前記装着作業が中断したときからの作業中断時間を計時し、前記作業継続時間および前記作業中断時間に基づいて前記熱影響レベルを設定する、請求項１０に記載の部品装着機。
前記制御装置は、前記装着精度の管理に関する測定処理を自動で実施し、または、オペレータが関与する前記測定処理を支援し、
前記実施時期判定部は、次回の前記熱補正処理の前記実施時期が到来するまでの余裕時間を算出する余裕時間算出部を含み、
前記制御装置は、前記測定処理に要する所要時間を算出する所要時間算出部と、前記所要時間が前記余裕時間よりも短い場合に前記測定処理を実施または支援する測定実施部と、を有する、
請求項１０または１１に記載の部品装着機。
前記制御装置は、前記所要時間が前記余裕時間以上の場合に、前記測定処理の実施または支援を行わずに、前記部品移載装置を暖機運転する暖機運転実施部をさらに有する、
請求項１２に記載の部品装着機。
前記制御装置は、緊急性を要する事象が発生した場合、およびオペレータからの指令を受け付けた場合の少なくとも一方の場合に、前記所要時間と前記余裕時間との長短関係に関わらず前記測定処理を実施または支援する緊急時測定実施部をさらに有する、
請求項１２または１３に記載の部品装着機。