JP7087163B2 - 部品装着機 - Google Patents

Description

本明細書は、基板に電子部品（以下、部品と略称する）を装着する装着作業を実施する部品装着機に関する。

プリント配線が施された基板に部品を装着するための諸作業（以下、対基板作業と称する）を実施して、回路基板を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機として、半田印刷機、部品装着機、リフロー機、基板検査機などがある。部品装着機は、一般的に、基板搬送装置、部品供給装置、および部品移載装置を備える。部品移載装置は、吸着ノズルを保持する装着ヘッド、および装着ヘッドを水平二方向に駆動するヘッド駆動機構などで構成される。そして、吸着ノズルを用いて部品を吸着できない場合がごく稀に発生する。この場合、高価な部品に対してリトライ動作を実施することが多い。部品吸着のリトライ動作に関する技術例が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１の部品装着機では、移載ヘッドによる部品の吸着に失敗した場合には、次の吸着時にキャリアテープの送り動作を行わず、もしくは、送り動作を行ったキャリアテープの逆送り動作を行う。これによれば、供給位置に残された部品に対してリトライ動作を行え、部品を廃棄せずに無駄を軽減できる、とされている。

また、特許文献２の部品装着ヘッドでは、吸着ノズルで部品を吸着する際に、吸着ノズルを昇降させるボイスコイルモータの負荷を検知して、吸着ノズルが部品に当接したことを判断する。これによれば、部品の形状や大きさに左右されることなく、部品を吸着できたか否の判断を正確かつ迅速に行える、とされている。

特開２００８－５３３８２号公報 特開平１０－１６３６８６号公報

ところで、顧客によっては、使用済みのキャリアテープから採取されなかった部品を回収して使用し、廃棄率を低減している。これに対し、特許文献１の技術は、リトライ動作によって部品の無駄を軽減でき、なおかつ部品回収の手間を省略できる点で好ましい。しかしながら、無意味なリトライ動作を行うおそれが生じる。例えば、キャリアテープの先端や後端に近い数個のキャビティ部は、初めから部品が収容されていない空キャビティ部となっている。また、稀ではあるが、通常のキャビティ部に部品が収容されていない場合もある。空キャビティ部に対する意味のないリトライ動作は、部品装着機の生産効率を低下させる。このような問題点は、吸着ノズルとキャリアテープの組み合わせに限定されず、他の種類の部品装着具や他の種類の部品供給媒体についても考慮する必要がある。

本明細書では、部品採取時の無意味なリトライ動作を回避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、部品をそれぞれ収容する複数の部品収容部をもつ部品供給媒体を用いて前記部品を供給位置に供給する部品供給装置と、部品装着具を用いて前記供給位置から前記部品を採取し基板に装着する部品移載装置と、を備えた部品装着機であって、前記部品装着具を用いて前記部品を採取する以前または採取する際に、前記供給位置に前記部品が有るか否かを検出する部品検出部と、前記部品装着具が前記部品を採取して保持しているか否かを検出する保持検出部と、前記部品検出部によって前記供給位置に前記部品が有ることが検出され、かつ、前記保持検出部によって前記部品装着具が前記部品を保持していないことが検出された場合に、初回の採取動作時と同一の前記部品収容部に対して、前記部品装着具を用いて再び前記部品を採取するリトライ動作を実施するリトライ実施部と、前記リトライ動作の対象となる前記部品の種類を予め登録しておく部品種登録部と、を備え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よれば、部品装着具を用いて部品を採取する以前または採取する際に供給位置に部品が有るか否かを検出し、さらに部品装着具が部品を保持しているか否かを検出し、検出結果に基づいてリトライ動作を実施する。したがって、初めから供給位置に部品が無い場合に、無意味なリトライ動作を回避できる。

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。 実施形態の部品装着機の制御の構成を示すブロック図である。 部品の吸着動作の状況を例示する図であって、フィーダ装置、および部品移載装置の小形装着ヘッドを模式的に示した平面図である。 ３種類の装着ヘッドが水平方向に移動するときの高さを模式的に説明する図である。 部品の装着作業を制御する制御装置のメインの動作フローを示すフロー図である。 図５に含まれるリトライ動作の詳細な動作フローを示すフロー図である。 図３の状況から１回の吸着動作が終了し、かつ小形吸着ノズルが部品を保持していない状況の第１ケースを示した平面図である。 図３の状況から１回の吸着動作が終了し、かつ小形吸着ノズルが部品を保持していない状況の第２ケースを示した平面図である。

１．実施形態の部品装着機１の構成
実施形態の部品装着機１について、図１～図８を参考にして説明する。図１は、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。図２は、実施形態の部品装着機１の制御の構成を示すブロック図である。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置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ている。基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、および部品カメラ５は、制御装置６から制御されて、それぞれ所定の作業を担当する。

基板搬送装置２は、基板Ｋの搬送作業および位置決め作業を担当する。基板搬送装置２は、搬送ユニット２５およびバックアップユニット２６からなる。搬送ユニット２５は、一対のガイドレール２１、２２、および一対のコンベアベルトなどで構成される。一対のガイドレール２１、２２は、機台１０の上面中央のＸ軸方向に延在し、かつ、互いに平行して配置される。一対のガイドレール２１、２２の向かい合う内側に、図略の無端環状の一対のコンベアベルトが設けられる。一対のコンベアベルトは、長方形の基板Ｋの対向する辺をそれぞれ戴置した状態で輪転して、基板Ｋを機台１０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。バックアップユニット２６は、装着実施位置の下方に配設される。バックアップユニット２６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。これにより、部品移載装置４が装着作業を行えるようになる。

部品供給装置３は、部品の供給作業を担当する。部品供給装置３は、パレット台３０および複数のフィーダ装置３１などで構成される。パレット台３０は、概ね矩形板状であり、機台１０の上面の前側に着脱可能に装備される。フィーダ装置３１は、幅方向に薄く形成されており、パレット台３０上に並べて装備される。図１には、４個のフィーダ装置３１が例示されており、実際には、さらに多数のフィーダ装置３１が並設される。生産する基板Ｋの種類に応じて供給する部品の種類を変更するために、フィーダ装置３１は適宜交換され、あるいは、部品供給装置３の全体が交換される。

フィーダ装置３１は、本体部３２、および本体部３２の前側に交換可能にセットされるテープリール３３などで構成される。本体部３２の後端付近の上部に、供給位置３４が設定されている。テープリール３３には、部品供給媒体としてのキャリアテープ９（図３参照）が巻回保持されている。図３は、部品Ｐの吸着動作の状況を例示する図であって、フィーダ装置３１、および部品移載装置４の小形装着ヘッド４５を模式的に示した平面図である。図３において、部品Ｐは、黒塗りで示される。

図３に示されるように、キャリアテープ９は、ボトムテープ９１、およびボトムテープ９１に貼設されたカバーテープ９２からなる。ボトムテープ９１は、紙製や樹脂製とされ、部品Ｐを収容するキャビティ部９３が一定ピッチで形成されている。カバーテープ９２は、透明フィルム製などとされ、キャビティ部９３を覆う。フィーダ装置３１は、キャリアテープ９を一定ピッチずつ繰り出して、順次キャビティ部９３を供給位置３４に進める。このとき、図略の剥離機構によってカバーテープ９２がボトムテープ９１から剥離されて屈曲される。これにより、供給位置３４のキャビティ部９３から部品Ｐを取り出せる状態となる。

部品移載装置４は、部品の装着作業を担当する。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、一対のＹ軸レール４１、４２、Ｙ軸スライダ４３、Ｘ軸スライダ４４、選択取り付け可能な複数種類の装着ヘッド（４５～４７）、および基板カメラ４８などで構成される。一対のＹ軸レール４１、４２は、機台１０の両方の側面寄りに配置されて、Ｙ軸方向に延在する。Ｙ軸スライダ４３は、Ｙ軸レール４１、４２に移動可能に装架される。Ｙ軸スライダ４３は、Ｙ軸ボールねじ機構４３１によってＹ軸方向に駆動される。

Ｘ軸スライダ４４は、Ｙ軸スライダ４３に移動可能に装架される。Ｘ軸スライダ４４は、Ｘ軸ボールねじ機構４４１によってＸ軸方向に駆動される。Ｘ軸スライダ４４は、Ｘ軸スライダ４４に対して装着ヘッド（４５～４７）を昇降させるヘッド昇降装置４４５を備える。複数種類の装着ヘッド（４５～４７）として、小形装着ヘッド４５、中形装着ヘッド４６、および大形装着ヘッド４７が用いられる。これらの装着ヘッド（４５～４７）は、機台１０上のヘッド交換ステーション１１に並べて配置される。そして、ヘッド昇降装置４４５により装着ヘッド（４５～４７）が昇降駆動されて、装着ヘッド（４５～４７）が自動交換される。図１は、小形装着ヘッド４５が選択されて取り付けられた状態を例示している。

小形装着ヘッド４５は、ロータリツール４５１、小形吸着ノズル４５２、回転駆動部４５３、昇降駆動部４５４、内圧制御部４５５、負圧測定センサ４５６、および側視カメラ４５７などを有する。ロータリツール４５１は、小形装着ヘッド４５の下側に回転可能に保持される。ロータリツール４５１には、１６個のノズルホルダが所定角度Ａの間隔で環状に配置される。各ノズルホルダは、弾性部材を介して１６本の小形吸着ノズル４５２を上下動可能に保持する。１６本の小形吸着ノズル４５２は、小形の部品Ｐの装着を担当する。

小形装着ヘッド４５がいずれかのフィーダ装置３１の供給位置３４の上方まで駆動されたとき、１個のノズルホルダおよび１本の小形吸着ノズル４５２が吸着位置４５９に位置決めされる。図３に示されるように、吸着位置４５９は、フィーダ装置３１の供給位置３４の真上の位置である。昇降駆動部４５４は、吸着位置４５９のノズルホルダを昇降駆動する。吸着位置４５９の小形吸着ノズル４５２が下降駆動されたとき、内圧制御部４５５は、当該の小形吸着ノズル４５２に負圧を供給する。

これにより、吸着位置４５９の小形吸着ノズル４５２は、供給位置３４まで下降して、下端開口部で部品Ｐを吸着する。負圧測定センサ４５６は、小形吸着ノズル４５２が吸着動作を行っているときに、小形吸着ノズル４５２の内部の負圧を測定する。小形吸着ノズル４５２の下端開口部が部品Ｐに接すると、大気エアの吸入が阻止されて、小形吸着ノズル４５２の負圧が顕著に低下する。仮に部品Ｐが存在しない場合、大気エアの吸入が継続するため、小形吸着ノズル４５２の負圧があまり低下しない。したがって、負圧測定センサ４５６の測定結果に基づいて、部品Ｐの有無が検出される。負圧測定センサ４５６は、後述する部品検出部７１および残存検出部７３の一部として機能する。

第１の小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを吸着して上昇すると、回転駆動部４５３は、ロータリツール４５１を所定角度Ａ（図３参照）だけ時計回りに回転駆動する。これにより、第１の小形吸着ノズル４５２は、吸着位置４５９から回転移動して、検出位置４５８に位置決めされる。同時に、第１の小形吸着ノズル４５２の隣の第２の小形吸着ノズル４５２は、吸着位置４５９に位置決めされる。なお、第１の小形吸着ノズル４５２の上昇動作と、ロータリツール４５１の回転とが時間的にオーバーラップしてもよい。

上記した小形吸着ノズル４５２の吸着動作、およびロータリツール４５１の回転動作は、繰り返して行われる。これにより、１６本またはその一部の小形吸着ノズル４５２は、部品Ｐを吸着して保持する。図３において、４本の小形吸着ノズル４５２による部品Ｐの吸着が既に終了しており、５本目の小形吸着ノズル４５２による部品Ｐの吸着が実施されている。回転駆動部４５３は、さらに、ロータリツール４５１を逆方向の反時計回りに回転駆動する機能を有する。これによれば、後述するリトライ動作で、小形吸着ノズル４５２を検出位置４５８から吸着位置４５９へと短時間で戻すことができる。

側視カメラ４５７は、検出位置４５８に位置する第１の小形吸着ノズル４５２の下端開口部の付近を撮像できる位置に配置される。側視カメラ４５７は、第１の小形吸着ノズル４５２を側方から撮像して、取得した画像データを画像処理することにより、第１の小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを吸着しているか否かを検出する撮像画像処理部である。側視カメラ４５７は、後述する保持検出部７２の一部として機能する。また、小形装着ヘッド４５が基板Ｋの上方まで駆動されたとき、吸着位置４５９の小形吸着ノズル４５２は、昇降駆動部４５４によって下降駆動され、内圧制御部４５５から正圧が供給されて、部品Ｐを基板Ｋに装着する。

中形装着ヘッド４６および大形装着ヘッド４７も、小形装着ヘッド４５と類似の構成である。ただし、中形装着ヘッド４６は、４本の中形吸着ノズル４６２を有する。中形吸着ノズル４６２は、中形の部品Ｐの装着を担当する。大形装着ヘッド４７は、２本の大形吸着ノズル４７２を有する。大形吸着ノズル４７２は、大形の部品Ｐの装着を担当する。

前述したように、装着ヘッド（４５、４６、４７）、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）、および部品Ｐの組み合わせは、それぞれ小形同士、中形同士、および大形同士で対応するものとした。これにより、以降の動作等の説明が簡単明瞭化される。実際には、部品Ｐの大きさは多種多様であり、装着ヘッド（４５、４６、４７）や吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）も３種類以上ある場合が多い。また、装着ヘッド（４５、４６、４７）を交換せずに、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）のみを交換する構成など、使用形態にもバリエーションがある。

基板カメラ４８は、Ｘ軸スライダ４４の装着ヘッド（４５、４６、４７）に並ぶ位置に、下向きに設けられる。基板カメラ４８は、基板Ｋに付設された位置基準マークを撮像して、基板Ｋの正確な位置を検出する。基板カメラ４８は、後述する部品検出部７１および残存検出部７３の一部として機能することも可能である。

部品移載装置４は、吸着装着サイクル（以下、ＰＰサイクルと称す）を繰り返すことによって、装着作業を進める。ＰＰサイクルの動作について詳述すると、部品移載装置４は、まず、装着ヘッド（４５、４６、４７）を部品供給装置３に移動して、複数本の吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）でそれぞれ部品Ｐを吸着する。部品移載装置４は、次に、装着ヘッド（４５、４６、４７）を部品カメラ５の上方に移動する。このとき、部品カメラ５により、複数の部品Ｐの保持状態が撮像される。部品移載装置４は、その次に、装着ヘッド（４５、４６、４７）を基板Ｋに移動して複数の部品Ｐを装着し、再び部品供給装置３に戻る。

基板Ｋに装着する部品Ｐの大きさに応じて、小形装着ヘッド４５、中形装着ヘッド４６、および大形装着ヘッド４７は、自動交換される。例えば、或る種類の基板Ｋに小形および大形の部品Ｐを装着するとき、１枚の基板Ｋへの装着作業の途中で、小形装着ヘッド４５と大形装着ヘッド４７とが自動交換して用いられる。一般的な装着順序としては、小形装着ヘッド４５の何回かのＰＰサイクルが最初で、次に中形装着ヘッド４６のＰＰサイクル、最後に大形装着ヘッド４７のＰＰサイクルとなる。ただし、基板Ｋや部品Ｐの種類によっては、装着順序の例外もある。

ここで、小形装着ヘッド４５、中形装着ヘッド４６、および大形装着ヘッド４７が水平方向に移動するときの高さについて説明する。図４は、３種類の装着ヘッド（４５、４６、４７）が水平方向に移動するときの高さを模式的に説明する図である。図４において、高さレベルＬＦは、フィーダ装置３１の上面の高さを表す。吸着動作の際に誤って落下させた部品Ｐは、多くの場合にフィーダ装置３１の上面に留まる。この場合、装着ヘッド（４５、４６、４７）は、移動する際に落下した部品Ｐに干渉して破損するおそれがある。また、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に吸着された部品Ｐは、落下した部品Ｐに衝突するおそれがある。

そこで、小形装着ヘッド４５の下端部分が水平方向に移動する通常高さＨＳｎは、高さレベルＬＦに小形の部品Ｐの高さ寸法ｈＳを考慮した高さよりもわずかに高く設定される。多くの小形装着ヘッド４５の構造では、小形吸着ノズル４５２に吸着された部品Ｐの底面が下端部分となるが、これに限定されない。なお、小形の部品Ｐの装着姿勢における高さ寸法ｈＳに代えて、部品Ｐの長辺寸法ｈｍａｘを考慮してもよい。これによれば、落下した部品Ｐが仮に起立状態となっても干渉のおそれが無く、さらに信頼性が高められる。

また、中形装着ヘッド４６の通常高さＨＭｎは、高さレベルＬＦに中形の部品Ｐの高さ寸法ｈＭを考慮した高さよりもわずかに高く設定される。さらに、大形装着ヘッド４７の通常高さＨＬｎは、高さレベルＬＦに大形の部品Ｐの高さ寸法ｈＬを考慮した高さよりもわずかに高く設定される。通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ、ＨＬｎ）の設定は、装着ヘッド（４５、４６、４７）の自動交換に併せて実施される。

通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ、ＨＬｎ）の設定により、装着作業の途中で装着ヘッド（４５、４６、４７）を自動交換しない場合に、装着ヘッド（４５、４６、４７）と落下した部品Ｐとの干渉が未然防止される。しかしながら、装着ヘッド（４５、４６、４７）を自動交換する場合に、干渉のおそれは解消されない。例えば、小形装着ヘッド４５は、通常高さＨＳｎで移動すると、落下した中形や大形の部品Ｐに干渉する。また例えば、中形装着ヘッド４６は、通常高さＨＭｎで移動すると、落下した大形の部品Ｐに干渉する。

そこで、小形装着ヘッド４５に退避高さＨＳｓが設定され、中形装着ヘッド４６に退避高さＨＭｓが設定される。退避高さＨＳｓおよび退避高さＨＭｓは、落下した部品Ｐの大きさに関係なく干渉のおそれを解消できる高さである。本実施形態において、退避高さＨＳｓおよび退避高さＨＭｓは、大形装着ヘッド４７の通常高さＨＬｎに等しく設定される。また、大形装着ヘッド４７に関しては、通常高さＨＬｎで干渉のおそれが無いので、退避高さは設定されない。なお、後述する退避制御部７５は、落下した部品Ｐの大きさを考慮して、退避高さを可変に設定してもよい。通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ、ＨＬｎ）および退避高さ（ＨＳｓ、ＨＭｓ）の切り替えは、退避制御部７５がヘッド昇降装置４４５を制御することによって行われる。

部品カメラ５は、基板搬送装置２と部品供給装置３との間の機台１０の上面に、上向きに設けられている。部品カメラ５は、装着ヘッド（４５、４６、４７）が部品供給装置３から基板Ｋに移動する途中で、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に保持されている部品Ｐの状態を撮像する。取得された撮像データの画像処理によって部品Ｐの保持姿勢の誤差や回転角のずれなどが判明すると、制御装置６は、必要に応じて装着作業を微調整し、装着作業が困難な場合には当該の部品Ｐを廃棄する制御を行う。

２．実施形態の部品装着機１の制御の構成および機能
次に、実施形態の部品装着機１の制御の構成および機能について説明する。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である。図２に示されるように、制御装置６は、記憶部６１内に装着シーケンス６２を保持している。装着シーケンス６２は、基板Ｋに装着する部品Ｐの種類、装着座標位置、および装着順序、当該の部品を供給するフィーダ装置３１などを指定したデータである。

制御装置６は、装着シーケンス６２にしたがって、部品装着機１の作業の流れを制御する。また、制御装置６は、生産完了した基板Ｋの生産数や、部品Ｐの装着に要した装着時間、部品Ｐの吸着エラーの発生回数などの稼動状況データを逐次収集して更新する。制御装置６は、上位の制御装置であるホストコンピュータ６９に通信接続され、指令や応答などを授受する。

さらに、制御装置６は、部品Ｐの落下判定に関する制御、および部品Ｐを吸着できなかったときのリトライ動作に関する制御を行う。制御装置６は、落下判定およびリトライ動作の両方に関する機能部として、部品検出部７１および保持検出部７２を有する。制御装置６は、落下判定に関する機能部として、残存検出部７３、落下判定部７４、退避制御部７５、および退避動作通知部７６を有する。制御装置６は、リトライ動作に関する機能部として、リトライ実施部７７、対処方法設定部７８、および部品種登録部７９を有する。

部品検出部７１は、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を用いて部品Ｐを吸着する際に、フィーダ装置３１の供給位置３４に部品Ｐが有るか否か検出する。本実施形態において、部品検出部７１は、前述した負圧測定センサ４５６を用い、供給位置３４に位置するキャビティ部９３に部品Ｐが有るか否か検出する。これに限定されず、部品検出部７１の構成には、いくつかの別の態様がある。

例えば、部品検出部７１は、ノズルホルダを基準とする吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の相対高さを測定して、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐに接したことを検出する高さ測定センサを含んでもよい。詳述すると、ノズルホルダが下降する途中で、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐに接すると以後は下降しなくなり、ノズルホルダの下降だけが継続する。このため、ノズルホルダを基準とする吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の相対高さが変化する。したがって、高さ測定センサは、相対高さの変化を以って、部品Ｐが有ることを検出できる。

高さ測定センサとして、ノズルホルダに設けられた遮光センサを例示できる。この遮光センサは、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の特定高さに付設された遮光部を検出して、相対高さの変化を検出する。また、部品検出部７１は、部品Ｐを吸着する以前に基板カメラ４８を用いてキャビティ部９３を撮像し、取得した画像データの画像処理によって部品Ｐの有無を検出してもよい。

保持検出部７２は、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを吸着して保持しているか否かを検出する。例えば、小形装着ヘッド４５が取り付けられている場合、保持検出部７２は、前述した側視カメラ４５７を用いて、検出位置４５８に位置する小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを保持しているか否かを検出する。

残存検出部７３は、保持検出部７２によって吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持していないことが検出された場合に、供給位置３４に部品Ｐが残存しているか否かを検出する。残存検出部７３は、部品検出部７１の構成が兼用されており、部品検出部７１と同じ動作をする。実際には、部品検出部７１の「部品Ｐの有り／無し」の検出結果が、残存検出部７３の「部品Ｐが残存している／残存していない」の検出結果に流用される。

落下判定部７４は、部品検出部７１の検出結果、保持検出部７２の検出結果、および残存検出部７３の検出結果に基づいて、部品Ｐが落下したか否かを判定する。具体的に、部品検出部７１によって供給位置３４に部品Ｐが有ることが検出され、かつ、保持検出部７２によって吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持していないことが検出され、さらに、残存検出部７３によって供給位置３４に部品Ｐが残存していないことが検出された場合に、落下判定部７４は、部品Ｐが落下したと判定する。つまり、供給位置３４に有った部品Ｐが吸着動作で無くなり、かつ吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持していない場合に、部品Ｐを誤って落下させたことを論理的に判定できる。部品Ｐの落下の有無の判定結果は、退避制御部７５に受け渡される。

なお、部品検出部７１、保持検出部７２、残存検出部７３、および落下判定部７４は、所定の大きさ以上の部品Ｐを落下判定の対象とする。具体的には、中形および大形の部品Ｐが落下判定の対象とされ、仮に落下しても干渉しない小形の部品Ｐは対象外とされる。これにより、検出や判定に要する時間が削減されて、生産効率が向上する。

例えば、部品検出部７１が高さ測定センサを含む場合に、相対高さの変化を顕在化させる目的で、ノズルホルダを通常位置よりも低い位置まで降下させる。対象外の小形の部品Ｐについては、ノズルホルダを通常位置まで降下させればよく、検出に要する時間が削減される。また、部品検出部７１が基板カメラ４８を含む場合に、小形の部品Ｐが収容されたキャビティ部９３を撮像して画像処理する時間が削減される。

退避制御部７５は、落下判定部７４によって部品Ｐが落下したと判定された場合に、退避高さ（ＨＳｓ、ＨＭｓ）で装着ヘッド（４５、４６）を移動させる退避動作を制御する。さらに、退避制御部７５は、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の種類、装着ヘッド（４５、４６、４７）の種類、落下した部品Ｐの大きさ、およびこれから吸着する部品Ｐの大きさの少なくとも一項目に基づいて、退避動作の要否を判定する。

退避動作により、仮に部品Ｐが落下しても、基板Ｋの生産が継続される。しかしながら、通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ）よりも高い退避高さ（ＨＳｓ、ＨＭｓ）を用いる分だけ生産効率が低下する。また、落下した部品Ｐを放置することは、本来好ましくない。このため、退避動作通知部７６は、退避制御部７５の制御実行状態をホストコンピュータ６９およびオペレータの少なくとも一方に通知する。この通知により、早期の対処が可能となり、落下した部品Ｐが回収されて、通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ）での高い生産効率が回復する。

リトライ実施部７７は、部品検出部７１の検出結果、および保持検出部７２の検出結果に基づき、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を用いて再び部品Ｐを吸着するリトライ動作を実施するか否かを判定する。さらに、リトライ実施部７７は、判定結果に基づいてリトライ動作を実施する。

具体的に、部品検出部７１によって供給位置３４に部品Ｐが有ることが検出され、かつ、保持検出部７２によって吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持していないことが検出された場合に、リトライ実施部７７は、初回の吸着動作時と同一のキャビティ部９３に対してリトライ動作を実施する。さらに、リトライ実施部７７は、１回のリトライ動作で部品Ｐを吸着できない場合に、所定回数Ｎまでのリトライ動作を実施する。

対処方法設定部７８は、リトライ実施部７７がリトライ動作を実施しても吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを吸着できない場合、すなわちリトライ動作が不成功となった場合の対処方法を予め設定する。対処方法として、スキップ、アラート、およびエラー停止を例示できる。スキップでは、当該の部品Ｐを装着せずに装着作業を終了させて、スキップの履歴を記録する。アラートでは、他の部品Ｐの装着作業を進めつつ、警報を通知する。エラー停止では、装着作業を中断してエラー発生を通知し、オペレータの対処作業を待つ。

部品種登録部７９は、リトライ動作の対象となる部品Ｐの種類を予め登録する。通常は、高価な部品Ｐや、在庫量が僅少であって調達時間が長い部品Ｐなどがリトライ動作の対象として登録される。これにより、高価な部品Ｐの廃棄率が低減されるとともに、装着されなかった高価な部品Ｐを回収する手間が省略される。一方、高価でない部品Ｐについては、リトライ動作を実施することなく次の部品Ｐの吸着動作に移行するため、生産効率の低下が抑制される。また、在庫量が僅少である部品Ｐについては、在庫不足に陥るおそれが低減される。

３．実施形態の部品装着機１の動作
次に、実施形態の部品装着機１の動作について説明する。図５は、部品Ｐの装着作業を制御する制御装置６のメインの動作フローを示すフロー図である。図５の動作フローは、生産する基板Ｋの種類ごとに実行される。図６は、図５に含まれるリトライ動作の詳細な動作フローを示すフロー図である。

図５のステップＳ１で、制御装置６は、初期設定を行う。詳述すると、制御装置６の退避制御部７５は、装着ヘッド（４５、４６、４７）が移動するときの通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ、ＨＬｎ）を設定する。また、部品種登録部７９は、リトライ動作の対象となる部品Ｐの種類を予め登録する。例えば、部品Ｐがリトライ動作の対象であるか否かの情報が部品データに記載されている場合、部品種登録部７９は、部品データを検索して登録を行うことができる。あるいは、部品種登録部７９は、オペレータの入力操作に基づいて登録を行うことができる。一方、対処方法設定部７８は、リトライ動作が不成功となった場合の対処方法を予め設定する。

次のステップＳ２で、退避制御部７５は、退避動作の要否の初期判定を行う。例えば、或る種類の基板Ｋに装着する部品Ｐが大形のみで、大形吸着ノズル４７２を有する大形装着ヘッド４７のみを用いる場合に、退避動作は不要である。また、例えば、小形吸着ノズル４５２を有する小形装着ヘッド４５を用いて小形の部品Ｐのみを装着する場合も、退避動作は不要である。一方、装着作業の途中で装着ヘッド（４５、４６、４７）を自動交換する場合には、部品Ｐの落下による干渉のおそれが有るため、退避動作の可能性を考慮する必要がある。実際には、部品Ｐの大きさは多種多様であり、初期判定の判定ロジックはある程度複雑化する。退避制御部７５は、退避動作が不要である場合に退避フラグをリセットし、退避動作を考慮する場合に退避フラグをセットする。

次のステップＳ３で、制御装置６は、基板搬送装置２を制御して、基板Ｋを搬入および位置決めする。次のステップＳ４で、制御装置６は、部品供給装置３および部品移載装置４を制御して部品Ｐの装着作業すなわちＰＰサイクルを開始する。次のステップＳ５で、制御装置６は、部品移載装置４に吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を用いた部品Ｐの吸着動作を行なわせる。吸着動作の直後に、部品移載装置４は、ロータリツール４５１を所定角度Ａだけ時計回りに回転駆動する。また、フィーダ装置３１は、キャリアテープ９を一定ピッチだけ繰り出して、次のキャビティ部９３を供給位置３４に進める。

次のステップＳ６で、部品検出部７１および保持検出部７２が動作する。次のステップＳ７で、落下判定部７４およびリトライ実施部７７は、部品検出部７１の検出結果、すなわち、供給位置３４のキャビティ部９３に部品Ｐが有ったか否かを確認する。通常は、供給位置３４に部品Ｐが有り、動作フローの実行はステップＳ８に進められる。ステップＳ８で、落下判定部７４およびリトライ実施部７７は、保持検出部７２の検出結果、すなわち、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持しているか否かを確認する。通常は、部品Ｐが保持されており、動作フローの実行はステップＳ９に進められる。

ステップＳ９で、制御装置６は、全部の吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の吸着動作が終了したか否か判定する。否の場合、制御装置６は、次の吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を対象として、動作フローをステップＳ５に戻す。ステップＳ５からステップＳ９までのループの繰り返しにより、全部の吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）の吸着動作が終了する。すると、制御装置６は、動作フローの実行をステップＳ１０に進める。なお、装着シーケンス６２に記載されたＰＰサイクルの内容によっては、一部の吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）のみが用いられる場合もある。

ステップＳ１０で、部品移載装置４は、装着ヘッド（４５、４６、４７）を部品カメラ５の上方に移動させる。これにより、部品カメラ５による撮像が実施される。次のステップＳ１１で、部品移載装置４は、装着ヘッド（４５、４６、４７）を基板Ｋに移動させて、部品Ｐの装着動作を行う。次のステップＳ１２で、制御装置６は、全部のＰＰサイクルが終了したか否か判定する。否の場合、制御装置６は、次のＰＰサイクルを対象として、動作フローの実行をステップＳ４に戻す。ステップＳ４からステップＳ１２までのループの繰り返しにより、全部のＰＰサイクルが終了する。すると、制御装置６は、動作フローの実行をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３で、制御装置６は、生産完了した基板Ｋを搬出する。この後、制御装置６は、動作フローの実行をステップＳ３に戻して、次の基板Ｋへの装着作業を開始する。ステップＳ３からステップＳ１３までのループの繰り返しにより、基板Ｋが量産される。なお、生産完了した基板Ｋの搬出と、次の基板Ｋの搬入とが同時に行われることもある。ここまでが、メインの動作フローの良好な進捗に関する説明である。

ステップＳ７で、供給位置３４に部品Ｐが無い場合、動作フローはステップＳ２１に分岐される。この場合、キャリアテープ９のキャビティ部９３に、初めから部品Ｐが収容されていなかったことになる。詳述すると、キャリアテープ９の先端や後端に近い数個のキャビティ部は、初めから部品が収容されていない空キャビティ部となっている。空キャビティ部は、オペレータによって切断され、あるいは、制御装置６に予め記憶されて吸着動作が省略される。それでも、オペレータの切断作業の不出来や、空キャビティ部の個数誤りなどに起因して、空キャビティ部が通常のキャビティ部９３と判断されて吸着動作が行われることがあり得る。また、稀ではあるが、通常のキャビティ部９３に部品が収容されていない場合もある。

ステップＳ２１で、制御装置６は、ロータリツール４５１を所定角度Ａだけ逆方向の反時計回りに回転させて、動作フローの実行をステップＳ５に戻す。戻ったステップＳ５で、部品移載装置４は、部品Ｐを吸着できなかった吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を再び用いて、キャリアテープ９の次のキャビティ部９３からの吸着動作を行う。

また、ステップＳ８で、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持していない場合、動作フローはステップＳ３１に分岐される。この場合、図７および図８に例示される２つのケースが想定される。図７は、図３の状況から１回の吸着動作が終了し、かつ小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを保持していない状況の第１ケースを示した平面図である。また、図８は、図３の状況から１回の吸着動作が終了し、かつ小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを保持していない状況の第２ケースを示した平面図である。

図７において、図３の状況からロータリツール４５１が所定角度Ａだけ時計回りに回転駆動され、５本目の小形吸着ノズル４５２が検出位置４５８に位置決めされている。ステップＳ６で、側視カメラ４５７は、５本目の小形吸着ノズル４５２が部品Ｐを保持していない状況を撮像する。これにより、ステップＳ８からステップＳ３１への分岐が実行される。一方、キャリアテープ９は、図３の状況から一定ピッチだけ繰り出されている。そして、供給位置３４から前進したキャビティ部９３Ｘには、部品Ｐが残存している。したがって、第１ケースは、吸着動作時にキャビティ部９３Ｘに部品Ｐが有り、かつ小形吸着ノズル４５２で吸着できなかった状況となる。

これに対し図８において、ロータリツール４５１の回転駆動、およびキャリアテープ９の一定ピッチの繰り出しは、図７と同じである。しかしながら、供給位置３４から前進したキャビティ部９３Ｘには、部品Ｐが残存していない。したがって、第２ケースは、吸着動作時にキャビティ部９３Ｘに部品Ｐが有り、かつ小形吸着ノズル４５２で吸着する際に誤って部品Ｐを落下させた状況となる。現時点では、制御装置６は、図７に示される第１ケースと、図８に示される第２ケースとを判別できない。

ステップＳ３１で、制御装置６のリトライ実施部７７は、第１ケースおよび第２ケースに関係なくリトライ動作を実施する。リトライ動作の詳細を示す図６のステップＳ５１で、リトライ実施部７７は、リトライ回数をカウントするためのリトライカウンタＲＣに１をセットする。次のステップＳ５２で、リトライ実施部７７は、キャリアテープ９を一定ピッチだけ戻して、部品Ｐが残存しているか否か不明のキャビティ部９３Ｘを供給位置３４に再度位置決めする。次のステップＳ５３で、リトライ実施部７７は、ロータリツール４５１を所定角度Ａだけ逆方向の反時計回りに回転して、５本目の小形吸着ノズル４５２を吸着位置４５９に再度位置決めする。

これらの動作により、第１ケースの場合には、図３の状況が再現される。また、第２ケースの場合には、キャビティ部９３Ｘに部品Ｐが無いことを除いて図３の状況が再現される。次のステップＳ５４で、リトライ実施部７７は、部品移載装置４にステップＳ５と同じ吸着動作を行なわせる。前述したように、吸着動作に併せて、ロータリツール４５１の回転駆動、およびキャリアテープ９の繰り出しが行われる。次のステップＳ５５で、部品検出部７１、保持検出部７２、および残存検出部７３が動作する。

次のステップＳ５６で、落下判定部７４およびリトライ実施部７７は、部品検出部７１および残存検出部７３の検出結果に基づいて、動作フローの分岐先を決定する。部品Ｐが無い（残存していない）場合のステップＳ５７で、落下判定部７４は、第２ケースの「部品落下」と判定する。この後、落下判定部７４は、制御の実行をメインの動作フローに戻す。

一方、部品Ｐが有る（残存している）場合のステップＳ５８で、リトライ実施部７７は、保持検出部７２の検出結果に基づいて、動作フローの分岐先を判定する。吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に部品Ｐが保持されている場合のステップＳ５９で、リトライ実施部７７は、第１ケースの後の「リトライ成功」と判定する。この後、リトライ実施部７７は、制御の実行をメインの動作フローに戻す。

吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に部品Ｐが保持されていない場合のステップＳ６０で、リトライ実施部７７は、リトライカウンタＲＣの値が所定回数Ｎに到達しているか否か判定する。到達していない場合のステップＳ６１で、リトライ実施部７７は、リトライカウンタＲＣの値を１だけ増加させて、動作フローの実行をステップＳ５２に戻す。ステップＳ５２からステップＳ６１までのループの繰り返しにより、ステップＳ５４の吸着動作は、最大で所定回数Ｎだけ実行される。

ループの繰り返しの途中で、ステップＳ５７またはステップＳ５９への分岐が発生する場合が有る。また、ステップＳ５７やステップＳ５９への分岐が発生しない場合には、ステップＳ６０でリトライカウンタＲＣの値が所定回数Ｎに到達して、動作フローの実行がステップＳ６２に進められる。

ステップＳ６２で、リトライ実施部７７は、エンド処理の実施を制御する。エンド処理は、部品Ｐの吸着を目的とせず、部品Ｐが残存しているか否かの最終確認を目的とする。具体的に、リトライ実施部７７は、内圧制御部４５５から吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に供給する負圧を弱めて吸着動作を実施させる。なお、残存検出部７３が高さ測定センサを含む構成では、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）に負圧を供給せずに下降動作のみを実施させる。

次のステップＳ６３で、リトライ実施部７７は、エンド処理時の残存検出部７３の検出結果に基づいて、動作フローの分岐先を決定する。部品Ｐが残存していない場合に、リトライ実施部７７は、動作フローの実行をステップＳ５７の「部品落下」に合流させる。また、部品Ｐが残存している場合のステップＳ６４で、リトライ実施部７７は、第１ケースの後の「リトライ不成功」と判定する。この後、リトライ実施部７７は、制御の実行をメインの動作フローに戻す。「リトライ不成功」は、部品Ｐがキャビティ部９３Ｘに固着している場合や、キャビティ部９３Ｘを覆うカバーテープ９２が剥離されていない場合などに発生する。

結局、リトライ動作の結果は、「リトライ成功」、「リトライ不成功」、および「部品落下」のいずれかとなる。図５のステップＳ３２に戻り、リトライ実施部７７は、リトライ動作の結果にしたがって、動作フローの分岐先を決定する。「リトライ成功」の場合、リトライ実施部７７は、動作フローの実行をステップＳ９に戻す。「リトライ不成功」の場合のステップＳ３３で、制御装置６は、ステップＳ１で初期設定された対処方法を実施する。

「部品落下」の場合のステップＳ３４で、退避制御部７５は、退避動作の要否を最終的に判定して、動作フローの分岐先を決定する。詳述すると、退避制御部７５は、ステップＳ２で退避フラグをリセットしていた場合には、直ちに退避動作は不要と判定できる。また、退避フラグをセットしていた場合、退避制御部７５は、実際に落下させた部品Ｐの大きさと、これから用いる装着ヘッド（４５、４６、４７）の種類とを比較して、退避動作の要否を判定する。

例えば、落下させた部品Ｐが大形であるときには、図４の説明から明らかなように、小形装着ヘッド４５および中形装着ヘッド４６の退避動作が必要となる。また、落下させた部品Ｐが中形であるときには、小形装着ヘッド４５の退避動作が必要となる。落下させた部品Ｐが小形であるときには、退避動作は不要である。

退避動作が必要である場合のステップＳ３５で、退避制御部７５は、落下させた部品Ｐが大形であるときに、小形装着ヘッド４５の退避高さＨＳｓ、および中形装着ヘッド４６の退避高さＨＭｓを設定する。また、退避制御部７５は、落下させた部品Ｐが中形であるときに、小形装着ヘッド４５の退避高さＨＳｓのみを設定する。なお、動作フローの繰り返しによって複数の部品Ｐが落下している場合、退避制御部７５は、落下したうちの最も大きな部品Ｐを考慮した設定を行う。

次のステップＳ３６で、退避動作通知部７６は、退避動作の制御実行状態を通知する。また、ステップＳ３４で退避動作が不要である場合、退避制御部７５は、ステップＳ３５を省略して、動作フローの実行をステップＳ３６に進める。この場合のステップＳ３６で、退避動作通知部７６は、小形の部品Ｐを落下させた状態である旨を通知する。ステップＳ３６の実行後、退避制御部７５は、動作フローの実行をステップＳ２１に合流させる。

ステップＳ３５で設定された退避高さ（ＨＳｓ、ＨＭｓ）は、基板Ｋの所定枚数の生産が終了するまで継続して用いられる。ただし、オペレータによって落下した部品Ｐの対処作業が実施され、続いてリスタート処理が実施された場合に、退避高さ（ＨＳｓ、ＨＭｓ）は、通常高さ（ＨＳｎ、ＨＭｎ）に戻される。

実施形態の部品装着機１によれば、落下した部品Ｐを直接的に検出せずとも、部品検出部７１、保持検出部７２、および残存検出部７３の検出結果に基づいて間接的にかつ論理的に部品Ｐが落下したか否かを判定できる。さらに、部品検出部７１、保持検出部７２、および残存検出部７３は、センサ等を新設するのでなく、既存の装置構成を活用して実現することができる。したがって、部品落下の判定に要するコストの増加が抑制される。

また、実施形態の部品装着機１によれば、吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）を用いて部品Ｐを吸着する際に供給位置３４に部品が有るか否かを検出し、さらに吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が部品Ｐを保持しているか否かを検出し、検出結果に基づいてリトライ動作を実施するか否かを判定する。したがって、初めから供給位置３４に部品Ｐが無い場合に、無意味なリトライ動作を回避できる。

４．実施形態の応用および変形
なお、制御装置６は、部品Ｐの落下判定に関する制御、および部品Ｐを吸着できなかったときのリトライ動作に関する制御のうち、一方の制御のみを行ってもよい。また、実施形態において、部品供給装置３はフィーダ装置３１で構成され、部品装着具として吸着ノズル（４５２、４６２、４７２）が用いられているが、これに限定されない。つまり、部品供給装置３は、部品供給媒体にトレイを用いる装置や、他方式の部品供給装置であってもよい。また、部品装着具として、部品Ｐを挟持する挟持式装着具を用いることもできる。

さらに、実施形態では複数の装着ヘッド（４５～４７）が自動交換されるが、装着ヘッド（４５～４７）が手動で交換される構成や、装着ヘッドが交換されない構成であってもよい。また、リトライ動作の際の部品検出部７１、保持検出部７２、および残存検出部７３の検出動作（図６のステップＳ５５）は、通常時の検出動作（図５のステップＳ６）と異なる検出方法で行ってもよい。実施形態は、他にも様々な変形や応用が可能である。

１：部品装着機 ２：基板搬送装置 ３：部品供給装置 ３１：フィーダ装置 ３４：供給位置 ４：部品移載装置 ４５：小形装着ヘッド ４５１：ロータリツール ４５２：小形吸着ノズル ４５３：回転駆動部 ４５４：昇降駆動部 ４５６：負圧測定センサ ４５７：側視カメラ ４５８：検出位置 ４５９：吸着位置 ４６：中形装着ヘッド ４６２：中形吸着ノズル ４７：大形装着ヘッド ４７２：大形吸着ノズル ６：制御装置 ７１：部品検出部 ７２：保持検出部 ７３：残存検出部 ７４：落下判定部 ７５：退避制御部 ７６：退避動作通知部 ７７：リトライ実施部 ７８：対処方法設定部 ７９：部品種登録部 ９：キャリアテープ ９３：キャビティ部 ９３Ｘ：キャビティ部 Ｋ：基板 Ｐ：部品 Ａ：所定角度 ＨＳｎ：通常高さ ＨＭｎ：通常高さ ＨＬｎ：通常高さ ＨＳｓ：退避高さ ＨＭｓ：退避高さ

Claims (4)

1. 部品をそれぞれ収容する複数の部品収容部をもつ部品供給媒体を用いて前記部品を供給位置に供給する部品供給装置と、部品装着具を用いて前記供給位置から前記部品を採取し基板に装着する部品移載装置と、を備えた部品装着機であって、
   前記部品装着具を用いて前記部品を採取する以前または採取する際に、前記供給位置に前記部品が有るか否かを検出する部品検出部と、
   前記部品装着具が前記部品を採取して保持しているか否かを検出する保持検出部と、
   前記部品検出部によって前記供給位置に前記部品が有ることが検出され、かつ、前記保持検出部によって前記部品装着具が前記部品を保持していないことが検出された場合に、初回の採取動作時と同一の前記部品収容部に対して、前記部品装着具を用いて再び前記部品を採取するリトライ動作を実施するリトライ実施部と、
   前記リトライ動作の対象となる前記部品の種類を予め登録しておく部品種登録部と、
   を備える部品装着機。
2. 前記部品供給装置は、前記部品供給媒体としてキャリアテープを用いるフィーダ装置である、請求項１に記載の部品装着機。
3. 前記部品供給装置は、前記部品供給媒体としてトレイを用いる装置である、請求項１に記載の部品装着機。
4. 前記リトライ実施部は、所定回数までの前記リトライ動作を実施する、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品装着機。

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