JP6998113B2 - 電子部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、複数の部品保持具をもつ部品移載装置を備えた電子部品装着機に関する。

多数の電子部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷機、電子部品装着機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの基板生産設備を連結して基板生産ラインを構成する場合が多い。このうち電子部品装着機は、基板搬送部、部品供給部、部品移載装置、および制御部を備える。基板の生産効率を高めるために、複数の部品保持具をもつ部品移載装置を用い、１回の採取装着サイクルで複数の電子部品を基板に装着することが一般的に行われている。部品保持具には、負圧を利用して電子部品を吸着して採取する吸着ノズルや、電子部品を挟持する挟持式保持具などがある。この種の電子部品装着機の一技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の電子部品装着機は、吸着ノズルを複数保持する装着ヘッドと、吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像して吸着位置の位置ずれを認識するカメラと、電子部品の装着精度を入力する手段と、入力された装着精度に応じてカメラと電子部品の相対速度を制御する制御手段と、を有する。さらに、装着ヘッドが吸着ノズルを３個以上保持する場合、制御手段は、撮像による電子部品の認識順序を装着精度が高い方から、または低い方から順番に制御する態様が開示されている。これによれば、高い装着精度が必要とされる電子部品は、精度低下せずに部品認識を実行でき、電子部品の装着時間を短縮できる、とされている。

特開２００５－２３６２２７号公報

ところで、特許文献１の技術例は、カメラで複数の電子部品を順番に撮像するときの制御方法を工夫して、装着時間を短縮化している。装着時間の内訳は、部品供給部における電子部品の吸着動作、カメラによる撮像動作、および基板に定められた装着位置に電子部品を装着する装着動作の３動作に大別して考えることができる。そして一般的には、撮像動作と比較して装着動作の時間比率のほうが大きく、装着動作を高速化することが重要となる。

しかしながら、装着動作において電子部品に必要とされる装着精度は、電子部品の種類や基板に要求される信頼性などに依存して異なる。このため、生産速度を速める目的で装着動作を過大に高速化すると、電子部品の装着精度が低下して不良基板が発生する。したがって、装着精度と生産速度とを両立できる制御方法が必要となる。

また、近年では、カメラの性能向上に伴い、１回の撮像動作で複数の吸着ノズルに吸着された全ての電子部品の位置ずれを認識する方式が採用されている。この方式では、特許文献１の技術による装着時間の短縮化は行えない。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電子部品の種類に応じて必要となる装着精度を満足させつつ基板の生産速度を速めて、生産の最適化を図った電子部品装着機を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書で開示する電子部品装着機は、複数の部品保持具をもつ装着ヘッド、複数の前記部品保持具を選択的に昇降駆動する保持具昇降機構、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、複数の前記部品保持具が部品供給部でそれぞれ電子部品を採取して、基板に定められた装着位置にそれぞれ前記電子部品を装着する採取装着サイクルを繰り返す部品移載装置と、前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方の制御方法として、前記基板の生産速度および前記装着位置への前記電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、前記制御モードに応じて前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方を制御する部品移載装置制御部と、前記電子部品の種類ごとに複数の前記制御モードのうちの１つを対応付けるモード対応付け部と、複数の前記部品保持具がそれぞれ前記電子部品を採取して前記基板に移動する途中で、異なる前記制御モードが対応付けられた複数の前記電子部品が前記部品保持具に保持された状態を一括して撮影し確認する部品カメラと、を備え、前記部品移載装置制御部は、１回の前記採取装着サイクルの中で、装着される複数種類の前記電子部品に対応付けられた複数の前記制御モードとして、前記部品カメラによる撮像動作後に各々の前記部品保持具が前記装着位置に前記電子部品を装着する際の前記装着ヘッドの移動による前記部品保持具の移動速度が前記制御モードに応じて互いに異なる前記制御モードを併用するモード併用制御部を含む。

本明細書で開示する電子部品装着機において、部品移載装置制御部は、基板の生産速度および装着位置への電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、モード対応付け部は、電子部品の種類に応じて、必要となる装着精度を満足させるいずれかの制御モードを対応付ける。そして、１回の採取装着サイクルの中で複数種類の電子部品を採取および装着する場合に、モード併用制御部は、対応付けられた複数の制御モードを併用する。したがって、複数種類の電子部品の装着精度はすべて満足され、かつ、高い装着精度を必要としない電子部品については装着動作の高速化が可能となる。その結果、電子部品の種類に応じて必要となる装着精度を満足させつつ基板の生産速度を速めて、生産の最適化を図ることができる。

実施形態の電子部品装着機の主要部を示す斜視図である。 実施形態の電子部品装着機の制御の構成を示すブロック図である。 吸着ノズルの先端が移動する軌跡を用いて、通常モードと生産優先モードの違いを模式的に説明する側面視図である。 装着ヘッドが移動する軌跡を用いて、通常モードと高精度モードの違いを模式的に説明する基板の平面図である。 部品移載装置制御部およびモード併用制御部が実行する吸着装着サイクルの処理フローを示すフローチャートの図である。 実施形態の電子部品装着機の第１性能例における制御モード別性能比較表を示した図である。 装着ヘッドのノズル保持ツールを下方から見た図であり、第１性能例の併用モード１において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２４個の電子部品に対応付けられた３つの制御モードを示している。 装着ヘッドのノズル保持ツールを下方から見た図であり、第１性能例の併用モード２において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２４個の電子部品に対応付けられた２つの制御モードを示している。 実施形態の電子部品装着機の第２性能例における制御モード別性能比較表を示した図である。 装着ヘッドのノズル保持ツールを下方から見た図であり、第２性能例の併用モード３において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２種類の電子部品を示している。

（１．実施形態の電子部品装着機１の構成）
実施形態の電子部品装着機１について、図１～図１０を参考にして説明する。図１は、実施形態の電子部品装着機１の主要部を示す斜視図である。図１の左上から右下に向かう方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向であり、右上から左下に向かう方向が電子部品装着機１の前後方向となるＹ軸方向である。また、図２は、実施形態の電子部品装着機１の制御の構成を示すブロック図である。電子部品装着機１は、基板搬送部２、部品供給部３、部品移載装置４、部品カメラ５、制御部６、および機台９などで構成されている。

基板搬送部２は、第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２、一対のコンベアベルト、ならびにクランプ装置などで構成される。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２は、機台９の上部中央を横断してＸ軸方向に延在し、かつ互いに平行するように機台９に組み付けられる。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２の直下に、互いに平行に配置された一対のコンベアベルトが並設される。一対のコンベアベルトは、コンベア搬送面に基板Ｋを戴置した状態で輪転して、基板Ｋを機台９の中央部に設定された装着実施位置に搬入および搬出する。また、機台９の中央部のコンベアベルトの下方にクランプ装置が設けられる。クランプ装置は、基板Ｋを押し上げて水平姿勢でクランプし、装着実施位置に位置決めする。

部品供給部３は、電子部品装着機１の前部に設けられている。部品供給部３は、着脱可能な多数のカセット式フィーダ３１がセットされて構成される。カセット式フィーダ３１は、本体３２と、本体３２の後部に設けられた供給リール３３と、本体３２の先端上部に設けられた部品取り出し部３４とを備える。供給リール３３には、多数の電子部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このキャリアテープは、図略のテープ送り機構により所定ピッチで送り出される。これにより、電子部品は、封入状態を解除されて部品取り出し部３４に順次送り込まれる。

部品移載装置４は、一対のＹ軸レール４１、４２、装着ヘッド４４、ノズル保持ツール４５、基板カメラ４６、ならびに吸着ノズル（４７、４８）などで構成されている。一対のＹ軸レール４１、４２は、機台９の後部から前部の部品供給部３の上方にかけて配設される。移動台４３は、Ｙ軸レール４１、４２上に水平二方向に移動可能に支持される。移動台４３には、装着ヘッド４４が設けられる。

装着ヘッド４４は、複数の吸着ノズルをもつノズル保持ツール４５を下側に有する。本実施形態において、部品保持具には吸着ノズルが用いられる。ノズル保持ツール４５として、２４本の吸着ノズル４７（図７、図８参照）が同心円状に配置された構成や、４本の吸着ノズル４８（図１０参照）が９０°ピッチで配置された構成を例示できる。吸着ノズル（４７、４８）は、下側の先端に設けられた開口部で電子部品を吸着して採取する。装着ヘッド４４は、さらに、基板カメラ４６を下側に有する。

部品移載装置４は、図２に示されるヘッド駆動機構４９１、ツール回転機構４９２、ノズル昇降機構４９３、ノズル回転機構４９４、および空気圧調整部４９５を有する。ヘッド駆動機構４９１は、Ｘ軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータを含んで構成される。ヘッド駆動機構４９１は、装着ヘッド４４を水平二方向に駆動する。ツール回転機構４９２は、ノズル保持ツール４５を回転駆動して、昇降可能および回転可能となる吸着ノズル（４７、４８）を選択する。

保持具昇降機構に相当するノズル昇降機構４９３は、Ｚ軸サーボモータを含んで構成される。ノズル昇降機構４９３は、選択された吸着ノズル（４７、４８）を下降駆動および上昇駆動する。これにより、選択された吸着ノズル（４７、４８）は、部品供給部３の部品取り出し部３４や基板Ｋに定められた装着位置に近づき、および遠ざかる。ノズル回転機構４９４は、選択された吸着ノズル（４７、４８）を回転駆動して、保持された電子部品の回転角を調整する。

空気圧調整部４９５は、吸着ノズル（４７、４８）の内部の空気圧を負圧および正圧に調整する。吸着ノズル（４７、４８）は、負圧を利用して、部品取り出し部３４から電子部品を吸着する吸着動作を行う。また、吸着ノズル（４７、４８）は、正圧を利用して、電子部品を基板Ｋの装着位置に装着する装着動作を行う。基板カメラ４６は、装着ヘッド４４とともに移動する。基板カメラ４６は、位置決めされた基板Ｋのフィデューシャルマークを読み取る。これにより、基板Ｋの位置決め誤差が検出されて、吸着ノズルが装着動作を行うときの位置制御に反映される。

部品カメラ５は、基板搬送部２と部品供給部３との間の機台９の上面に、上向きに設けられている。部品カメラ５は、多数の撮像素子が二次元格子状に配置されて構成された矩形の撮像エリアを有する。部品カメラ５は、複数の吸着ノズルがそれぞれ電子部品を吸着して基板Ｋに移動する途中の状態を１画像で撮影する撮像動作を行う。これにより、部品カメラ５は、全ての吸着ノズル（４７、４８）が保持している電子部品を一括して撮像できる。取得された撮像データは画像処理され、複数の電子部品の吸着状態が一括して確認される。電子部品の吸着位置や回転角のずれ、リードの曲がりなどが確認されると、必要に応じて装着動作が微調整され、装着が困難な電子部品は廃棄される。

制御部６には、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作する電子制御装置が用いられる。図２に示されるように、制御部６は、機能的に分割されており、基板搬送制御部６１、部品供給制御部６２、部品カメラ制御部６３、部品移載装置制御部６４、モード対応付け部６７などで構成される。

基板搬送制御部６１は、基板搬送部２を制御することにより、基板Ｋの搬入、搬出、および位置決めを制御する。部品供給制御部６２は、部品供給部３を制御することにより、各カセット式フィーダ３１からの電子部品の供給を制御する。部品カメラ制御部６３は、部品カメラ５の撮像条件および撮像動作を制御するとともに、撮像データを画像処理して、電子部品の吸着状態を確認する。

部品移載装置制御部６４は、ヘッド駆動機構４９１、ツール回転機構４９２、ノズル昇降機構４９３、ノズル回転機構４９４、および空気圧調整部４９５を制御する。部品移載装置制御部６４は、さらに、基板カメラ４６の撮像条件および撮像動作を制御するとともに、撮像データを画像処理して、基板Ｋの位置決め誤差を求める。部品移載装置制御部６４は、１回の吸着装着サイクルの中で、装着される複数種類の電子部品に対応付けられた複数の制御モードを併用するモード併用制御部６５を含んでいる。モード併用制御部６５の機能については、後の動作説明の中で併せて述べる。

ここで、採取装着サイクルに相当する吸着装着サイクルについて説明する。吸着装着サイクルとは、部品移載装置４が部品取り出し部３４で電子部品の吸着動作を行い、部品カメラ５による撮像動作を経て、部品移載装置４が基板Ｋ上で装着動作を行う一連の動作を表す。このとき、複数の吸着ノズル（４７、４８）の全てを使用して電子部品を吸着せず、一部のみを使用する場合もある。部品移載装置４は、吸着装着サイクルを繰り返すことにより、基板Ｋに多数の電子部品を装着し、かつ多数の基板Ｋを生産する。

（２．複数の制御モード）
次に、複数の制御モードについて説明する。複数の制御モードとは、ノズル昇降機構４９３およびヘッド駆動機構４９１を制御する複数の制御方法を表す。複数の制御モードは、基板Ｋの生産速度および装着位置への電子部品の装着精度が互いに異なる。装着精度は、指定された装着位置の座標に対して、実際に装着が行われた位置の誤差が大きいか小さいかを示す指標である。以降の説明では、装着位置の誤差（μｍ）を以って装着精度を表すことにする。本実施形態において、３つの制御モード、すなわち通常モード、生産優先モード、および高精度モードを用いる。これに限定されず、３つの制御モードのうちの２つだけを用いてもよいし、４つ以上の制御モードを用いてもよい。

通常モードは、電子部品装着機１に設定された標準的な制御モードである。生産優先モードは、通常モードと比較して生産速度が速く、かつ装着精度が低い。高精度モードは、通常モードと比較して生産速度が遅く、かつ装着精度が高い。図３は、吸着ノズル（４７、４８）の先端が移動する軌跡を用いて、通常モードと生産優先モードの違いを模式的に説明する側面視図である。また、図４は、装着ヘッド４４が移動する軌跡を用いて、通常モードと高精度モードの違いを模式的に説明する基板Ｋの平面図である。

図３において、通常モードで吸着ノズル（４７、４８）の先端が移動する軌跡Ｍ１は破線で示され、生産優先モードで吸着ノズル（４７、４８）の先端が移動する軌跡Ｍ２は実線で示されている。吸着ノズル（４７、４８）の水平方向の移動は、装着ヘッド４４の移動によって行われる。

そして、部品移載装置制御部６４は、通常モードにおける装着ヘッド４４の移動速度Ｖ１よりも、生産優先モードにおける装着ヘッド４４の移動速度Ｖ２を速くする高速化制御を行う。したがって、装着ヘッド４４を移動させる際の加速度および減速度は、通常モードよりも生産優先モードで大きく設定される。これにより、装着ヘッド４４の水平移動に要する時間は、通常モードよりも生産優先モードで短くなる。

また、部品移載装置制御部６４は、基板Ｋに定められた装着位置ＰＡに向かって装着ヘッド４４が移動する途中で、吸着ノズル（４７、４８）の下降を開始する制御を行う。さらに、部品移載装置制御部６４は、吸着ノズル（４７、４８）が下降を開始するタイミングを、通常モードよりも生産優先モードで早めるタイミング制御を行う。通常モードにおいて、軌跡Ｍ１に示されるように、吸着ノズル（４７、４８）は、位置Ｃ１から下降を開始する。装着位置ＰＡに達した時点で、ノズル先端は、高さＨ１まで下降している。

一方、生産優先モードにおいて、軌跡Ｍ２に示されるように、吸着ノズル（４７、４８）は、位置Ｃ１よりも手前側の位置Ｃ２から下降を開始する。装着位置ＰＡに達した時点で、ノズル先端は、高さＨ１よりも低い高さＨ２まで下降している。したがって、ノズル先端が装着位置ＰＡまで下降するのに要する時間は、通常モードよりも生産優先モードで短くなる。

上記したように、生産優先モードでは、装着ヘッド４４の水平移動時間、ならびに吸着ノズル（４７、４８）の下降時間の両方が通常モードよりも短縮される。したがって、生産優先モードでは、時間が短縮された分だけ、基板Ｋの生産速度が速くなる。ただし、生産優先モードでは、通常モードと比較して、装着ヘッド４４の水平方向の移動速度Ｖ２、加速度、および減速度が大きく、かつノズル先端の垂直下降距離が少ない分だけ、装着位置ＰＡにおける装着精度が低下する。

図４において、通常モードで装着ヘッド４４が移動する軌跡Ｍ３は破線で示され、高精度モードで装着ヘッド４４が移動する軌跡Ｍ４は一点鎖線で示されている。ここで、図４に黒丸で示される装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に順番に電子部品を装着する場合を例にして説明する。通常モードの場合、軌跡Ｍ３に示されるように、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を装着位置Ｐｍ１から装着位置Ｐｍ２に直行させ、さらに、装着位置Ｐｍ２から装着位置Ｐｍ３に直行させる。

一方、高精度モードの場合、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４が装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かって移動するときの移動方向を統一する定方向制御を行う。詳述すると、部品移載装置制御部６４は、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に対応して、白丸で示される準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３をそれぞれ設定する。準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３は、それぞれ装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３から見て特定方向、すなわち基板Ｋの長辺ＫＡの方向を基準として角度θの方向に配置される。かつ、準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３は、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３からそれぞれ所定距離ＬＡだけ離れている。

そして、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４をまず準備位置Ｐｒ１に移動して一旦停止させ、その後に装着位置Ｐｍ１に向かわせる。同様に、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を装着位置Ｐｍ１から準備位置Ｐｒ２に移動して一旦停止させ、その後に装着位置Ｐｍ２に向かわせる。さらに同様に、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を装着位置Ｐｍ２から準備位置Ｐｒ３に移動して一旦停止させ、その後に装着位置Ｐｍ３に向かわせる。

高精度モードにおいて、装着ヘッド４４が準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３を経由することにより、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かう移動方向が統一される。さらに、装着ヘッド４４が準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３から装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かうときの速度変化の様子も統一される。これにより、ヘッド駆動機構４９１の機構上のガタ(遊び寸法)の影響が低減され、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３における装着精度が高められる。ただし、高精度モードでは、装着ヘッド４４の総移動距離および移動方向の転換回数が通常モードよりも増加するため、基板Ｋの生産速度が遅くなる。

上記した制御モードの違いにより、装着位置における装着精度が異なる。このため、電子部品の種類に応じて必要とされる装着精度に見合った制御モードを選択する必要があり、モード対応付け部６７が設けられている。モード対応付け部６７は、電子部品の種類ごとに複数の制御モードのうちの１つを対応付ける。例えば、モード対応付け部６７は、チップ部品のサイズの大小に依存する装着精度に見合った制御モードを対応付ける。

具体例として、サイズが０．２×０．１ｍｍの極小チップ部品は、高い装着精度が必要とされる。このため、モード対応付け部６７は、この極小チップ部品に高精度モードを対応付ける。また、モード対応付け部６７は、小形チップ部品に通常モードを対応付け、中形チップ部品および大形チップ部品に生産優先モードを対応付ける。

別の具体例として、多数の接続点が狭ピッチで配列されたＷＬＣＳＰ部品（ Wafer Level Chip Scale Package ）は、高い装着精度が必要とされる。このため、モード対応付け部６７は、このＷＬＣＳＰ部品に高精度モードを対応付ける。また、モード対応付け部６７は、接続用電極が比較的大きなＩＣ部品に、通常モードまたは生産優先モードを対応付ける。

なお、モード対応付け部６７は、基板Ｋに要求される信頼性を考慮して、モード対応付けを行ってもよい。例えば、基板Ｋに特に高い信頼性が要求される場合、モード対応付け部６７は、通常モードと高精度モードを用い、生産優先モードを用いなくてもよい。逆に、基板Ｋが普及品であって高い信頼性が必要でない場合、モード対応付け部６７は、通常モードと生産優先モードを用い、高精度モードを用いなくてもよい。

モード対応付け部６７は、例えば、電子部品の種類およびサイズなどに基づいて制御モードを決定する対応付けロジックを内包している。あるいは、モード対応付け部６７が機能する際に、オペレータの操作を伴ってもよい。例えば、オペレータは、制御部６に付設された図略の入力装置を用いて、電子部品の種類ごとに制御モードを対応付ける入力操作を行う。すると、モード対応付け部６７は、電子部品の種類と制御モードとを対応付けた対応表を、制御部６内の図略の記憶装置に記憶する。また例えば、オペレータは、前記した対応表を外部で作成しておき、図略の通信装置を用いて対応表を制御部６内の記憶装置に転送してもよい。

（３．実施形態の電子部品装着機１の動作）
実施形態の電子部品装着機１の動作の説明に移る。図５は、部品移載装置制御部６４およびモード併用制御部６５が実行する吸着装着サイクル（採取装着サイクル）の処理フローを示すフローチャートの図である。図５は、複数の吸着ノズル（４７、４８）のうち吸着ノズルNo.１から吸着ノズルNo.ｎまでのｎ本を使用する場合を例示している。吸着ノズルの使用本数は、吸着装着サイクルのたびに全本数から１本の範囲内で変化し得る。

図５のステップＳ１で、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を部品供給部３まで移動する。また、部品移載装置制御部６４は、最初に電子部品を吸着する吸着ノズルNo.１を選択する。次のステップＳ２で、部品移載装置制御部６４は、別途指定された特定の部品取り出し部３４に吸着ノズルNo.１を移動して、電子部品を吸着させる。次のステップＳ３で、部品移載装置制御部６４は、最後の吸着ノズルNo.ｎの吸着動作が終了したか否かを判定する。初回のステップＳ３では否であるので、部品移載装置制御部６４は、処理フローの実行をステップＳ４に進める。

ステップＳ４で、部品移載装置制御部６４は、吸着ノズルNo. を１だけ増加させて、処理フローの実行をステップＳ２に戻す。２回目のステップＳ２で、部品移載装置制御部６４は、吸着ノズルNo.２を別途指定された特定の部品取り出し部３４に移動して、電子部品を吸着させる。以下、部品移載装置制御部６４は、ステップＳ２、ステップＳ３、およびステップＳ４で構成される処理ループを繰り返して実行する。

ｎ回目のステップＳ２で、部品移載装置制御部６４は、吸着ノズルNo.ｎを別途指定された特定の部品取り出し部３４に移動して、電子部品を吸着させる。次のステップＳ３で、最後の吸着ノズルNo.ｎの吸着動作が終了しているので、部品移載装置制御部６４は、処理フローの実行をステップＳ５に進める。ステップＳ５で、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を部品カメラ５の上方まで移動する。次のステップＳ６で、部品カメラ５は、ｎ本の吸着ノズルを下方から１画像で撮像する。これにより、部品カメラ５は、ｎ個の電子部品が吸着された状態を一括して確認することができる。

ステップＳ７で、部品移載装置制御部６４は、装着ヘッド４４を基板Ｋの上方まで移動する。また、部品移載装置制御部６４は、最初に電子部品を装着する吸着ノズルNo.１を選択する。次のステップＳ８で、部品移載装置制御部６４に含まれるモード併用制御部６５は、吸着ノズルNo.１が吸着している電子部品に対応付けられた制御モードを確認する。

通常モードが対応付けられている場合のステップＳ９で、モード併用制御部６５は、通常モードを用いて、吸着ノズルNo.１の装着動作を制御する。生産優先モードが対応付けられている場合のステップＳ１０で、モード併用制御部６５は、生産優先モードを用いて吸着ノズルNo.１の装着動作を制御する。高精度モードが対応付けられている場合のステップＳ１１で、モード併用制御部６５は、高精度モードを用いて吸着ノズルNo.１の装着動作を制御する。なお、ステップＳ９、ステップＳ１０、およびステップＳ１１において、装着動作は、基板Ｋに定められた特定の装着位置で行われる。

ステップＳ９またはステップＳ１０またはステップＳ１１の後、モード併用制御部６５は、処理フローの実行をステップＳ１２に合流させる。ステップＳ１２で、部品移載装置制御部６４は、最後の吸着ノズルNo.ｎの装着動作が終了したか否かを判定する。初回のステップＳ１２では否であるので、部品移載装置制御部６４は、処理フローの実行をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３で、部品移載装置制御部６４は、吸着ノズルNo. を１だけ増加させて、処理フローの実行をステップＳ８に戻す。２回目のステップＳ８で、モード併用制御部６５は、吸着ノズルNo.２が吸着している電子部品に対応付けられた制御モードを確認する。以下、部品移載装置制御部６４およびモード併用制御部６５は、ステップＳ８からステップＳ１３で構成される処理ループを繰り返して実行する。

ｎ回目のステップＳ８で、モード併用制御部６５は、吸着ノズルNo.ｎが吸着している電子部品に対応付けられた制御モードを確認する。確認結果に基づき、モード併用制御部６５は、ステップＳ９、ステップＳ１０、およびステップＳ１１のいずれかで、吸着ノズルNo.ｎの装着動作を制御する。次のステップＳ１２で、最後の吸着ノズルNo.ｎの装着動作が終了しているので、部品移載装置制御部６４は、１回の吸着装着サイクルの処理フローを終了する。

上述したように、モード併用制御部６５は、１回の吸着装着サイクルの中で、電子部品の種類ごとに設定された制御モードを用いる。このため、モード併用制御部６５は、吸着された電子部品の種類に対応して、複数の制御モードを用いる場合もあれば、１つの制御モードのみを用いる場合もある。いずれの場合であっても、電子部品の装着精度はすべて満足される。かつ、高い装着精度を必要としない電子部品が有る場合には、高精度モードでなく通常モードや生産優先モードが用いられるので、装着動作の高速化が可能となる。

（４．実施形態の電子部品装着機１の具体的な性能例）
次に、実施形態の電子部品装着機１の具体的な２ケースの性能例について説明する。第１性能例において、装着ヘッド４４のノズル保持ツール４５は、２４本の吸着ノズル４７をもつ。図６は、実施形態の電子部品装着機１の第１性能例における制御モード別性能比較表を示した図である。図６のモード別性能比較表の２段目の標準モードの欄は、１回の吸着装着サイクルの中で２４本の吸着ノズル４７に吸着される全ての電子部品に標準モードが対応付けられたときの性能を示している。標準モード単一の場合の装着速度は、35,000個／時間（１時間あたり35,000個の電子部品を装着可能）となる。また、装着精度は２５μｍ以下となる。

さらに、モード別性能比較表の３段目は生産優先モード単一の場合の性能、４段目は高精度モード単一の場合の性能をそれぞれ示している。すなわち、２４本の吸着ノズル４７に吸着される全ての電子部品に生産優先モードが対応付けられたとき、装着速度は、42,000個／時間となり、装着精度は、３８μｍ以下となる。さらに、２４本の吸着ノズル４７に吸着される全ての電子部品に高精度モードが対応付けられたとき、装着速度は、22,000個／時間となり、装着精度は１５μｍ以下となる。

次に、併用モード１では、図７に示されるように、２４本の吸着ノズル４７に複数の制御モードが対応付けられる。図７は、装着ヘッド４４のノズル保持ツール４５を下方から見た図であり、第１性能例の併用モード１において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２４個の電子部品に対応付けられた３つの制御モードを示している。すなわち、２４本の吸着ノズル４７のうち２本に高精度モードの電子部品が吸着され（黒丸の記号）、４本に通常モードの電子部品が吸着され（二重丸の記号）、残りの１８本に生産優先モードの電子部品が吸着される（一重丸の記号）。併用モード１において、装着速度は約34,000個／時間となり、装着精度は、電子部品の種類に対応して適正に保たれる。

次に、併用モード２では、図８に示されるように、２４本の吸着ノズル４７に複数の制御モードが対応付けられている。図８は、装着ヘッド４４のノズル保持ツール４５を下方から見た図であり、第１性能例の併用モード２において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２４個の電子部品に対応付けられた２つの制御モードを示している。すなわち、２４本の吸着ノズル４７のうち３本に高精度モードの電子部品が吸着され（黒丸の記号）、残りの２１本に生産優先モードの電子部品が吸着される（一重丸の記号）。併用モード２において、装着速度は約35,000個／時間となり、装着精度は、電子部品の種類に対応して適正に保たれる。併用モード２における装着速度は、標準モード単一の場合に略一致する。

併用モード１および併用モード２から分かるように、１回の吸着装着サイクルの中で、一部の電子部品に高精度モードが必要とされていても、生産優先モードの電子部品と組み合わせた吸着動作および装着動作を行うことができる。そして、そのときの装着速度を標準モード単一の場合と同等にできる。一方、従来技術においては、１回の吸着装着サイクルの中で複数の制御モードを併用しない。このため、一部の電子部品に高精度モードが必要とされた場合に、２４個全ての電子部品を高精度モードで装着することになって、装着速度が低下する。

第２性能例において、装着ヘッド４４のノズル保持ツール４５は、４本の吸着ノズル４８をもつ。第２性能例に用いる吸着ノズル４８は、高精度モードを用いてＷＬＣＳＰ部品４８１などを高品質に装着するために開発されたものである。また、この吸着ノズル４８では、標準モードおよび高精度モードを用い、生産優先モードを用いない。図９は、実施形態の電子部品装着機１の第２性能例における制御モード別性能比較表を示した図である。図９において、４本の吸着ノズル４８に吸着される全ての電子部品に標準モードが対応付けられたとき、装着速度は7,500個／時間となり、装着精度は２５μｍ以下となる。さらに、全ての電子部品に高精度モードが対応付けられたとき、装着速度は6,200個／時間となり、装着精度は１０μｍ以下となる。

次に、併用モード３では、図１０に示されるように、４本の吸着ノズル４８に吸着された電子部品に複数の制御モードが対応付けられている。図１０は、装着ヘッド４４のノズル保持ツール４５を下方から見た図であり、第２性能例の併用モード３において、１回の吸着装着サイクルで吸着される２種類の電子部品を示している。すなわち、４本の吸着ノズル４８のうち１本には、高精度モードが対応付けられたＷＬＣＳＰ部品４８１が吸着されている。また、吸着ノズル４８の残りの３本には、標準モードが対応付けられた中形チップ部品４８２が吸着されている。併用モード３において、装着速度は約6,800個／時間となり、装着精度は、電子部品の種類に対応して適正に保たれる。これを従来技術で制御した場合、４個の電子部品全てを高精度モードで装着することになって、装着速度は、6,200個／時間に低下する。

なお、実施形態の電子部品装着機１は部品カメラ５を備えるので、制御モードに関わらず部品供給部３での吸着動作を迅速化する制御方法が統一して用いられる。仮に、高精度モードや標準モードで、電子部品を吸着したときの吸着位置や回転角の精度が低下する吸着誤差が生じても、部品カメラ５の撮像による吸着誤差の補償が可能である。したがって、吸着誤差は、装着動作時の装着精度にあまり影響しない。

しかしながら、部品カメラ５を備えない構成の場合、複数の制御モードは、複数の吸着ノズルが部品取り出し部３４でそれぞれ電子部品を吸着するときの制御方法が互いに異なる態様とすることが好ましい。例えば、高精度モードでは、標準モードや生産優先モードよりも長い時間をかけて、電子部品の吸着位置や回転角の吸着精度を高めるように制御する。これにより、吸着動作時の吸着精度が装着精度に反映され、高精度モードにおける装着時の装着精度が高くなる。

（５．実施形態の電子部品装着機１の態様および効果）
実施形態の電子部品装着機１は、複数の吸着ノズル（４７、４８）（部品保持具）をもつ装着ヘッド４４、複数の吸着ノズル（４７、４８）を選択的に昇降駆動するノズル昇降機構４９３（保持具昇降機構）、および装着ヘッド４４を水平方向に駆動するヘッド駆動機構４９１を有し、複数の吸着ノズル（４７、４８）が部品供給部３でそれぞれ電子部品を吸着して、基板Ｋに定められた装着位置（ＰＡ）にそれぞれ電子部品を装着する吸着装着サイクル（採取装着サイクル）を繰り返す部品移載装置４と、ノズル昇降機構４９３およびヘッド駆動機構４９１の少なくとも一方の制御方法として、基板Ｋの生産速度および装着位置への電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、制御モードに応じてノズル昇降機構４９３およびヘッド駆動機構４９１の少なくとも一方を制御する部品移載装置制御部６４と、電子部品の種類ごとに複数の制御モードのうちの１つを対応付けるモード対応付け部６７と、を備え、部品移載装置制御部６４は、１回の吸着装着サイクルの中で、装着される複数種類の電子部品に対応付けられた複数の制御モードを併用するモード併用制御部６５を含む。

実施形態の電子部品装着機１において、部品移載装置制御部６４は、基板Ｋの生産速度および装着位置への電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、モード対応付け部６７は、電子部品の種類に応じて、必要となる装着精度を満足させるいずれかの制御モードを対応付ける。そして、１回の吸着装着サイクルの中で複数種類の電子部品を吸着および装着する場合に、モード併用制御部６５は、対応付けられた複数の制御モードを併用する。したがって、複数種類の電子部品の装着精度はすべて満足され、かつ、高い装着精度を必要としない電子部品については装着動作の高速化が可能となる。その結果、電子部品の種類に応じて必要となる装着精度を満足させつつ基板Ｋの生産速度を速めて、生産の最適化を図ることができる。

さらに、複数の制御モードは、通常モード、および、通常モードと比較して生産速度が速く、かつ装着精度が低い生産優先モード、および、通常モードと比較して生産速度が遅く、かつ装着精度が高い高精度モードのうち２つ以上を含む。これによれば、３つの制御モードの中から、電子部品の種類に応じて必要となる装着精度を満足させる制御モードを選択できる。

また、生産優先モードは、装着ヘッド４４の移動速度を通常モードよりも速くする高速化制御、および、装着ヘッド４４が装着位置に向かって移動する途中で吸着ノズル（４７、４８）が下降を開始するタイミングを通常モードよりも早めるタイミング制御、の少なくとも一方を含む。これによれば、装着ヘッド４４の水平移動時間および吸着ノズル（４７、４８）の下降時間の少なくとも一方を短縮して、基板Ｋの生産速度を速めることができる。

また、高精度モードは、装着ヘッド４４が装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かって移動するときの移動方向を統一する定方向制御を含む。これによれば、装着ヘッド４４が装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かう移動方向が統一されるので、ヘッド駆動機構４９１の機構上のガタ(遊び寸法)の影響が低減され、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３における装着精度が高められる。

さらに、高精度モードの定方向制御において、部品移載装置制御部６４は、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３から特定方向（角度θの方向）に所定距離ＬＡだけ離れた準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３を設定し、装着ヘッド４４を準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３から装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かわせる。これによれば、装着ヘッド４４が装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に向かう移動方向に加えて、速度変化の様子も統一されるので、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３における装着精度が確実に高められる。

また、実施形態の電子部品装着機１は、複数の吸着ノズルがそれぞれ電子部品を吸着して基板Ｋに移動する途中の状態を１画像で撮影し、複数の電子部品が吸着ノズルに保持された状態を一括して確認する部品カメラ５をさらに備える。これによれば、制御モードに関係なく部品供給部３での吸着動作を迅速化する制御方法を統一して用いても、部品カメラ５の撮像による吸着誤差の補償が可能であるので、装着動作時の装着精度は確保される。したがって、制御モードに関係なく吸着動作を高速化して基板Ｋの生産速度を速めることができ、かつ装着精度との両立が可能である。

また、複数の制御モードは、複数の吸着ノズルが部品供給部３でそれぞれ電子部品を吸着するときの制御方法が互いに異なる態様を採用してもよい。例えば、部品カメラ５を備えない構成の場合、吸着動作時の吸着精度が装着精度に反映される。このため、高精度モードでは、標準モードや生産優先モードよりも長い時間をかけて、電子部品の吸着位置や回転角の吸着精度を高めるように制御することにより、装着精度が高められる。

（６．実施形態の応用および変形）
なお、図３を用いて説明した生産優先モードの制御方法において、高速化制御およびタイミング制御の一方のみを行ってもよい。また、図４を用いて説明した高精度モードの制御方法で、装着ヘッド４４が準備位置Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３に一旦停止することを必須トしない制御も可能である。つまり、装着ヘッド４４は、準備位置Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３よりもさらに遠方の不特定位置で角度θのライン上に乗り、準備位置Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３を通過してもよい。また、装着ヘッド４４は、装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３と、準備位置Ｐｒ１、準備位置Ｐｒ２、および準備位置Ｐｒ３との間の不特定位置で角度θのライン上に乗り、角度θの方向から装着位置Ｐｍ１、装着位置Ｐｍ２、および装着位置Ｐｍ３に到達してもよい。さらに、複数の制御モードで、ツール回転機構４９２、ノズル回転機構４９４、および空気圧調整部４９５の制御方法が互いに異なるものとすることもできる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１：電子部品装着機 ２：基板搬送部 ３：部品供給部 ４：部品移載装置 ４４：装着ヘッド ４５：ノズル保持ツール ４７：吸着ノズル ４８：吸着ノズル ４９１：ヘッド駆動機構 ４９２：ツール回転機構 ４９３：ノズル昇降機構 ４９４：ノズル回転機構 ５：部品カメラ ６：制御部 ６４：部品移載装置制御部 ６５：モード併用制御部 ６７：モード対応付け部 Ｋ：基板 ＰＡ：装着位置 Ｐｍ１：装着位置 Ｐｍ２：装着位置 Ｐｍ３：装着位置 Ｐｒ１：準備位置 Ｐｒ２：準備位置 Ｐｒ３：準備位置 θ：角度 ＬＡ：所定距離

Claims (7)

1. 複数の部品保持具をもつ装着ヘッド、複数の前記部品保持具を選択的に昇降駆動する保持具昇降機構、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、複数の前記部品保持具が部品供給部でそれぞれ電子部品を採取して、基板に定められた装着位置にそれぞれ前記電子部品を装着する採取装着サイクルを繰り返す部品移載装置と、
   前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方の制御方法として、前記基板の生産速度および前記装着位置への前記電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、前記制御モードに応じて前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方を制御する部品移載装置制御部と、
   前記電子部品の種類ごとに複数の前記制御モードのうちの１つを対応付けるモード対応付け部と、
   複数の前記部品保持具がそれぞれ前記電子部品を採取して前記基板に移動する途中で、異なる前記制御モードが対応付けられた複数の前記電子部品が前記部品保持具に保持された状態を一括して撮影し確認する部品カメラと、を備え、
   前記部品移載装置制御部は、１回の前記採取装着サイクルの中で、装着される複数種類の前記電子部品に対応付けられた複数の前記制御モードとして、前記部品カメラによる撮像動作後に各々の前記部品保持具が前記装着位置に前記電子部品を装着する際の前記装着ヘッドの移動による前記部品保持具の移動速度が前記制御モードに応じて互いに異なる前記制御モードを併用するモード併用制御部を含む電子部品装着機。
2. 複数の部品保持具をもつ装着ヘッド、複数の前記部品保持具を選択的に昇降駆動する保持具昇降機構、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、複数の前記部品保持具が部品供給部でそれぞれ電子部品を採取して、基板に定められた装着位置にそれぞれ前記電子部品を装着する採取装着サイクルを繰り返す部品移載装置と、
   前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方の制御方法として、前記基板の生産速度および前記装着位置への前記電子部品の装着精度が互いに異なる複数の制御モードを有し、前記制御モードに応じて前記保持具昇降機構および前記ヘッド駆動機構の少なくとも一方を制御する部品移載装置制御部と、
   前記電子部品の種類ごとに複数の前記制御モードのうちの１つを対応付けるモード対応付け部と、
   複数の前記部品保持具がそれぞれ前記電子部品を採取して前記基板に移動する途中で、異なる前記制御モードが対応付けられた複数の前記電子部品が前記部品保持具に保持された状態を一括して撮影し確認する部品カメラと、を備え、
   前記部品移載装置制御部は、１回の前記採取装着サイクルの中で、装着される複数種類の前記電子部品に対応付けられた複数の前記制御モードとして、前記部品カメラによる撮像動作後の装着動作における前記装着ヘッドの移動途中で前記部品保持具が下降を開始するタイミングが互いに異なる前記制御モードを併用するモード併用制御部を含む電子部品装着機。
3. 複数の前記制御モードは、
   通常モード、および、
   前記通常モードと比較して前記生産速度が速く、かつ前記装着精度が低い生産優先モード、および、
   前記通常モードと比較して前記生産速度が遅く、かつ前記装着精度が高い高精度モードのうち２つ以上を含む、
   請求項１または２に記載の電子部品装着機。
4. 前記生産優先モードは、
   前記装着ヘッドの移動速度を前記通常モードよりも速くする高速化制御、および、
   前記装着ヘッドが前記装着位置に向かって移動する途中で前記部品保持具が下降を開始するタイミングを前記通常モードよりも早めるタイミング制御、の少なくとも一方を含む請求項３に記載の電子部品装着機。
5. 前記高精度モードは、前記装着ヘッドが前記装着位置に向かって移動するときの移動方向を統一する定方向制御を含む請求項３または４に記載の電子部品装着機。
6. 前記高精度モードの前記定方向制御において、前記部品移載装置制御部は、前記装着位置から特定方向に所定距離だけ離れた準備位置を設定し、前記装着ヘッドを前記準備位置から前記装着位置に向かわせる請求項５に記載の電子部品装着機。
7. 複数の前記制御モードは、複数の前記部品保持具が前記部品供給部でそれぞれ前記電子部品を採取するときの前記制御方法が互いに異なる請求項１～６のいずれか一項に記載の電子部品装着機。

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