JP7411099B2

JP7411099B2 - 部品実装機

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Publication number: JP7411099B2
Application number: JP2022541086A
Authority: JP
Inventors: 寛佳杉田; 英俊川合; 勇介山蔭; 智哉澤木
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Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2040-08-07
Also published as: DE112020007502T5; JPWO2022030008A1; WO2022030008A1

Description

本明細書では、部品実装機を開示する。

部品実装機としては、部品供給装置から供給される部品をノズルに吸着させ、ノズルを移動させてノズルに吸着された部品を基板上の所定の装着位置に装着させ、その後、部品の装着を終えたノズルを装着位置から離間させるものが知られている。例えば、特許文献１に記載された部品実装機は、先付け部品のある基板に更に別の部品を装着するに際して、ノズルに吸着されている部品の下端が基板上の先付け部品群における最高の部品高さに達しないようなノズル高さをノズルの待機位置として設定したうえで部品実装作業を行うようにしている。

特開２００１－１９６７９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された部品実装機では、基板上の先付け部品群における最高の部品高さを考慮して部品の装着が行われるため、必要以上に部品の装着作業を制限してしまうことがあった。また、部品を装着する前のルートや部品を装着した後のルートを通常ルートと短縮ルートとを含むルート群から選択する場合、基板上の先付け部品群における最高の部品高さを考慮してルートを選択してしまうと、適切なルートを選択できず生産性が低下することがあった。

本開示の部品実装機はこのような課題を解決するためになされたものであり、部品を装着する前のルートや部品を装着した後のルートを適切に選択することにより生産性の向上を図ることを主目的とする。

本開示の部品実装機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の部品実装機は、
部品を供給する部品供給装置と、
部品を吸着可能なノズルと、
前記ノズルを水平方向に移動させる移動装置と、
前記ノズルを上下方向に昇降させる昇降装置と、
前記ノズル、前記移動装置及び前記昇降装置を制御することにより、前記部品供給装置から供給される部品を前記ノズルに吸着させ、通常ルートと短縮ルートとを含むルート群の中から予め選択された装着前ルートに沿って前記ノズルを移動させて前記ノズルに吸着された前記部品を基板上の所定の装着位置に装着させ、前記ルート群の中から予め選択された装着後ルートに沿って前記部品の装着を終えた前記ノズルを前記装着位置から離間させる制御装置と、
を備えた部品実装機であって、
前記通常ルートは、前記装着位置を示す装着点と前記装着点の直上であって所定の高さの転換点とを結んだ上下ラインと、前記上下ラインの前記転換点に繋がる水平ラインと、を含むルートであり、
前記短縮ルートは、前記転換点を通過しない斜方ラインで前記通常ルートをショートカットしたルートであり、
前記制御装置は、
前記装着点を中心とし、前記斜方ラインを考慮して前記基板に収まるように決められた所定半径の外周円で囲まれた判定エリアを設定し、
（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記装着前ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択し、
（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記装着後ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択する、
ものである。

この部品実装機では、装着点を中心とし斜方ラインを考慮して基板に収まるように決められ所定半径の外周円で囲まれた判定エリアを設定し、ルート群の中から判定エリア内の先付け部品がノズルやノズルに吸着された部品に接触しない最短ルートを、判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択する。そのため、基板上のすべての先付け部品の高さに基づいて最短ルートを選択する場合に比べて、部品装着前のルートや部品装着後のルートを適切に選択することができ、生産性の向上を図ることができる。なお、斜方ラインは直線でもよいし湾曲線でもよい。また、判定エリアの所定半径は、例えば、斜方ラインの上端又はその近傍から基板に下ろした点と装着点とを結ぶ線分の長さとしてもよい。

部品実装機１０の斜視図。部品実装機１０の制御に関わる構成を示すブロック図。装着前ルートの説明図。装着後ルートの説明図。判定エリア８０の説明図であり、上図は基板１６を側方からみたときの説明図、下図は基板１６を上方からみたときの説明図である。ルート選択処理ルーチンのフローチャート。部品実装処理ルーチンのフローチャート。装着前ルートの具体例の説明図。装着前ルートの具体例の説明図。装着前ルートの具体例の説明図。装着前ルートの具体例の説明図。判定エリア１８０の説明図であり、上図は基板１６を側方からみたときの説明図、下図は基板１６を上方からみたときの説明図である。

本開示の部品実装機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は部品実装機１０の斜視図、図２は部品実装機１０の制御に関わる構成を示すブロック図である。なお、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。

部品実装機１０は、基台１２と、基台１２の上に設置された実装機本体１４と、実装機本体１４に装着された部品供給装置としてのリールユニット６０とを備えている。

実装機本体１４は、基台１２に対して交換可能に設置されている。この実装機本体１４は、基板搬送装置１８と、ヘッド２４と、ノズル３７と、パーツカメラ４０と、制御装置５０とを備えている。

基板搬送装置１８は、基板１６を搬送したり保持したりする装置である。この基板搬送装置１８は、支持板２０，２０と、コンベアベルト２２，２２（図１では片方のみ図示）とを備えている。支持板２０，２０は、左右方向に延びる部材であり、図１の前後に間隔を開けて設けられている。コンベアベルト２２，２２は、支持板２０，２０の左右に設けられた駆動輪及び従動輪に無端状となるように架け渡されている。基板１６は、一対のコンベアベルト２２，２２の上面に乗せられて左から右へと搬送される。この基板１６は、多数立設された支持ピン２３によって裏面側から支持可能となっている。そのため、基板搬送装置１８は基板支持装置としての役割も果たす。

ヘッド２４は、Ｘ軸スライダ２６の前面に取り付けられている。Ｘ軸スライダ２６は、Ｙ軸スライダ３０の前面に取り付けられている。Ｙ軸スライダ３０は、前後方向に延びる左右一対のガイドレール３２，３２にスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸スライダ３０の前面には、左右方向に延びる上下一対のガイドレール２８，２８が設けられている。Ｘ軸スライダ２６は、このガイドレール２８，２８にスライド可能に取り付けられている。ヘッド２４は、Ｘ軸スライダ２６が左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Ｙ軸スライダ３０が前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。なお、各スライダ２６，３０は、それぞれ駆動モータ２６ａ，３０ａ（図２参照）により駆動される。また、ヘッド２４は、Ｚ軸モータ３４を内蔵し、Ｚ軸に沿って延びるボールネジ３５に取り付けられたノズル３７の高さをＺ軸モータ３４によって調整する。さらに、ヘッド２４は、ノズル３７を軸回転させるＱ軸モータ３６（図２参照）を内蔵している。

ノズル３７は、ノズル先端に部品を吸着して保持したり、ノズル先端に吸着している部品を吸着解除したりする部材である。ノズル３７は、図示しない圧力供給源から圧力を供給可能であり、例えば負圧が供給されると部品を吸着し、負圧の供給が停止されるか又は正圧が供給されると部品を吸着解除する。ノズル３７は、ヘッド２４の本体底面から下方に突出している。また、Ｚ軸モータ３４によってノズル３７がＺ軸方向に沿って昇降することで、ノズル３７に吸着された部品の高さが調整される。Ｑ軸モータ３６によってノズル３７が回転することで、ノズル３７に吸着された部品の向きが調整される。

パーツカメラ４０は、基板搬送装置１８の前側の支持板２０の前方に配置されている。パーツカメラ４０は、パーツカメラ４０の上方が撮像領域であり、ノズル３７に保持された部品を下方から撮像して撮像画像を生成する。

リールユニット６０は、複数のリール６２を備え、実装機本体１４の前側に着脱可能に取り付けられている。各リール６２には、テープが巻き付けられている。テープの表面には、テープの長手方向に沿って複数の収容凹部が設けられている。各収容凹部には、部品が収容されている。これらの部品は、テープの表面を覆うフィルムによって保護されている。こうしたテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、フィーダ部６４においてフィルムが剥がされて部品が露出した状態となる。この露出した状態の部品は、ノズル３７によって吸着される。リールユニット６０の動作はフィーダコントローラ６６（図２参照）によって制御される。

制御装置５０は、図２に示すように、ＣＰＵ５１、記憶部５３（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなど）、入出力インターフェース５５などを備えており、これらはバス５６を介して接続されている。この制御装置５０は、基板搬送装置１８、Ｘ軸スライダ２６の駆動モータ２６ａ、Ｙ軸スライダ３０の駆動モータ３０ａ、ヘッド２４のＺ軸モータ３４やＱ軸モータ３６、パーツカメラ４０及びノズル３７の図示しない圧力供給源へ信号を出力する。また、制御装置５０は、パーツカメラ４０からの撮像画像を入力する。制御装置５０は、リールユニット６０のフィーダコントローラ６６と双方向通信可能に接続されている。なお、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０には図示しないがノズル３７の水平方向の位置を検出する位置センサが装備されている。また、ヘッド２４にはノズル３７の上下方向の位置を検出する位置センサが装備されている。制御装置５０は、それらの位置センサからの位置情報を入力しつつ、各スライダ２６，３０の駆動モータ２６ａ，３０ａやＺ軸モータ３４を制御する。

ノズル３７に吸着された部品が基板１６の縁の上方位置から所定の装着位置に当接されるまでのルートを、装着前ルートと称する。図３は、装着前ルートの説明図（部品実装機１０の基板１６を側方からみたときの説明図）である。装着前ルートは、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、通常ルート７０と第１及び第２短縮ルート７１，７２とを含むルート群の中から予め選択されて記憶部５３に保存されている。通常ルート７０は、図３（ａ）に示すように、所定の装着位置を示す装着点Ｐと装着点Ｐの直上であって所定の高さの転換点Ｑとを結んだ上下ラインと、転換点Ｑと基板１６の縁の上方位置を示す縁上方点Ｒとを結んだ水平ラインとを含むルートである。基板１６の上面を基準としたときの点Ｑ及び点Ｒの高さは、基板１６に装着される最も背の高い部品の高さｈｃと同じとするか、それにマージンを加えた値とする。第１短縮ルート７１は、図３（ｂ）に示すように、装着点Ｐと縁上方点Ｒとを結んだルートであって、転換点Ｑを通過しない斜方湾曲ライン７１ａで通常ルート７０をショートカットしたルートである。第２短縮ルート７２は、図３（ｃ）に示すように、装着点Ｐと縁上方点Ｒとを結んだルートであって、転換点Ｑを通過しない斜方湾曲ライン７２ａで通常ルートＮをショートカットしたルートである。第１短縮ルート７１の全長は、第２短縮ルート７２の全長よりも短い。

所定の装着位置に部品を装着したノズル３７がその装着位置から基板１６の縁の上方位置に離間するまでのルートを、装着後ルートと称する。図４は、装着後ルートの説明図（部品実装機１０の基板１６を側方からみたときの説明図）である。本実施形態は、装着後ルートは、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、装着前ルートと同様、通常ルート７０と第１及び第２短縮ルート７１，７２とを含むルート群の中から予め選択されて記憶部５３に保存されている。

次に、部品実装機１０の制御装置５０が実行する各種処理について説明する。まず、部品実装処理の前に実行されるルート選択処理について説明する。制御装置５０のＣＰＵ５１は、図示しない管理コンピュータから受信した生産ジョブに基づいて装着順にしたがって装着前及び装着後ルートを設定する。生産ジョブは、部品実装機１０においてどの部品をどういう順番でどの基板１６に装着するか、また、何枚の基板１６に部品の実装を行うかなどを定めた情報である。

ルート選択処理の説明に先立ち、判定エリア８０について説明する。図５は判定エリア８０の説明図である。判定エリア８０は、規制範囲の外郭線である直径Ｗの円と外周円Ｃａとの間に設定されている。規制範囲は、装着点Ｐを中心とする直径Ｗの円の内側の範囲であり、装着点Ｐに装着される部品にマージンを見込んだ大きさとなるように設定されている。規制範囲には、その装着点Ｐに装着される部品以外の部品は配置されない。外周円Ｃａは、装着点Ｐを中心とし基板１６に収まる所定半径（長さｒａ）の円である。長さｒａは、基板１６を上からみたときの基板１６の縦及び横の寸法よりも小さい。外周円Ｃａは、装着点Ｐの位置によっては（例えば基板１６の端にある場合など）、外周円Ｃａの一部が基板１６からはみ出すことがある。長さｒａは、距離の最も短い第１短縮ルート７１の斜方湾曲ライン７１ａを考慮して設定される。本実施形態では、長さｒａは、斜方湾曲ライン７１ａの上端から基板１６に下ろした点Ｓと装着点Ｐとを結ぶ線分の長さとしている。なお、長さｒａは、斜方湾曲ライン７１ａの上端の近傍（水平方向に多少ずらした位置）から基板１６に下ろした点と装着点Ｐとを結ぶ線分の長さとしてもよい。

図５の上図は基板１６を側方からみたときの説明図、下図は基板１６を上方からみたときの説明図である。判定エリア８０は、外周円Ｃｂによって、第１判定エリア分割地帯８１と第２判定エリア分割地帯８２とに分けられている。外周円Ｃｂは、外周円Ｃａと同心円であって、長さｒｂ（＜ｒａ）を半径とする円である。第１判定エリア分割地帯８１は、外周円Ｃｂと直径Ｗの円とで囲まれたドーナツ状の地帯である。第２判定エリア分割地帯８２は、外周円Ｃａと外周円Ｃｂとで囲まれたドーナツ状の地帯である。第１及び第２判定エリア分割地帯８２は、外周円Ｃａと同心円状になっている。ＣＰＵ５１は、ルート選択処理において、第１及び第２判定エリア分割地帯８１，８２を利用する。

ＣＰＵ５１は、ルート選択処理ルーチンを実行することにより、装着前ルートとして、ルート群の中から判定エリア８０内の先付け部品がノズル３７に吸着された部品に接触しない最短ルートを、判定エリア８０内の先付け部品の高さに基づいて選択する。また、装着後ルートとして、ルート群の中から判定エリア８０内の先付け部品がノズル３７の先端に接触しない最短ルートを、判定エリア８０内の先付け部品の高さに基づいて選択する。図６はルート選択処理ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、記憶部５３に記憶されており、ＣＰＵ５１によって読み出されて実行される。

ＣＰＵ５１は、ルート選択処理ルーチンを開始すると、まず、カウンタの変数ｎに値１を代入する（Ｓ１１０）。続いて、ＣＰＵ５１は、装着順がｎ番目の部品についてその部品の装着位置（装着点Ｐ）や部品のサイズ（高さを含む）などの情報を読み込むと共に、（ｎ－１）番目以前の部品についてそれらの部品の装着位置（装着点Ｐ）や部品のサイズ（高さを含む）などの情報を取得する（Ｓ１２０）。これらの情報は、予め管理コンピュータから受信し記憶部５３に記憶された生産ジョブから読み込む。なお、（ｎ－１）番目以前の部品を先付け部品という。装着順が１番目の部品については先付け部品は存在しない。

ＣＰＵ５１は、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１を認識し（Ｓ１３０）、高さＨ１が所定の閾値Ｔ１ａ以下か否かを判定する（Ｓ１４０）。高さＨ１は、最大でも高さｈｃである。閾値Ｔ１ａは、第１短縮ルート７１の斜方湾曲ライン７１ａとｎ番目の部品の装着位置（装着点Ｐ）とに基づいて設定される。本実施形態では、閾値Ｔ１ａ（＝ｈａ）は、図５に示すように、斜方湾曲ライン７１ａのうち第１判定エリア分割地帯８１を横切る部分の下端の高さであると共に、斜方湾曲ライン７１ａのうち判定エリア８０を横切る部分の下端の高さでもある。

Ｓ１４０で高さＨ１が閾値Ｔ１ａ以下だったならば、ＣＰＵ５１は第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さＨ２を認識し（Ｓ１５０）、高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ以下か否かを判定する（Ｓ１６０）。高さＨ２は、最大でも高さｈｃである。閾値Ｔ１ｂは、第１短縮ルート７１の斜方湾曲ライン７１ａと外周円Ｃｂとに基づいて設定される。本実施形態では、閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）は、図５に示すように、斜方湾曲ライン７１ａのうち第２判定エリア分割地帯８２を横切る部分の下端の高さであると共に、斜方湾曲ライン７２ａのうち判定エリア８０を横切る部分の下端の高さでもある。

Ｓ１６０で高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ以下だったならば、ＣＰＵ５１はｎ番目の装着前及び装着後ルートとして第１短縮ルート７１を選択して記憶部５３に記憶し（Ｓ１７０）、Ｓ２１０に進む。図５から、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１が閾値Ｔ１ａ（＝ｈａ）以下で且つ第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）以下の場合には、判定エリア８０内の先付け部品の高さは第１短縮ルート７１の軌跡から上に飛び出さないことがわかる。

一方、Ｓ１６０で高さＨ２が閾値Ｔ１ｂを超えていたならば、ＣＰＵ５１はｎ番目の部品の装着前及び装着後ルートとして第２短縮ルート７２を選択して記憶部５３に記憶し（Ｓ１９０）、Ｓ２１０に進む。図５から、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１が閾値Ｔ１ａ（＝ｈａ）以下で且つ第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）を超えている場合には、判定エリア８０内の先付け部品の高さは第２短縮ルート７２の軌跡から上に飛び出さないことがわかる。

一方、Ｓ１４０で高さＨ１が閾値Ｔ１ａを超えていたならば、ＣＰＵ５１は高さＨ１が閾値Ｔ１ｂ以下か否かを判定する（Ｓ１８０）。Ｓ１８０で高さＨ１が閾値Ｔ１ｂ以下だったならば、ＣＰＵ５１はｎ番目の部品の装着前及び装着後ルートとして第２短縮ルート７２を選択して記憶部５３に記憶し（Ｓ１９０）、Ｓ２１０に進む。図５から、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１が閾値Ｔ１ａ（＝ｈａ）を超えるが高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）以下の場合には、判定エリア８０内の先付け部品の高さは第２短縮ルート７２の軌跡から上に飛び出さないことがわかる。

一方、Ｓ１８０で高さＨ２が閾値Ｔ１ｂを超えていたならば、ＣＰＵ５１はｎ番目の部品の装着前及び装着後ルートとして通常ルート７０を選択して記憶部５３に記憶し（Ｓ２００）、Ｓ２１０に進む。図５から、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１が閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）を超える場合には、判定エリア８０内の先付け部品の高さは通常ルート７０の軌跡から上に飛び出さないことがわかる。

Ｓ２１０では、ＣＰＵ５１は、ｎの値が上限値（装着順の末尾）か否かを判定し（Ｓ２２０）、ｎの値が上限値でなかったならば、ｎの値を１インクリメントし（Ｓ２２０）、再びＳ１２０以降の処理を実行する。一方、Ｓ２１０でｎの値が上限値だったならば、ＣＰＵ５１は本ルーチンを終了する。

まとめると、Ｈ１≦ｈａ且つＨ２≦ｈｂ（第１条件）が成立するならば第１短縮ルート７１を選択し、第１条件は成立しないがＨ１≦ｈｂ（第２条件）が成立するかならば第２短縮ルート７２を選択し、第１条件も第２条件も成立しないならば通常ルート７０を選択する。

なお、本実施形態では、いずれのルートにおいても判定エリア８０よりも外側のエリアでは、基板１６に装着される全部品のうち最も高い部品の高さｈｃをクリアする高さとなっている。そのため、判定エリア８０よりも外側のエリアについては、特に先付け部品の高さを考慮する必要はない。

次に、部品実装機１０が部品実装処理を行うときの動作について説明する。制御装置５０のＣＰＵ５１は、図示しない管理コンピュータから受信した生産ジョブに基づいて部品実装機１０の各部を制御して複数の部品が実装された基板１６を生産する。図７は部品実装処理ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、記憶部５３に記憶されており、ＣＰＵ５１によって読み出されて実行される。

ＣＰＵ５１は、部品実装処理ルーチンを開始すると、まず、カウンタの変数ｎに値１を代入する（Ｓ３１０）。続いて、ＣＰＵ５１は、装着順がｎ番目の部品をノズル３７の先端に吸着する（Ｓ３２０）。具体的には、ＣＰＵ５１は、フィーダ部６４によって所定の部品供給位置に送り出されたｎ番目の部品にノズル３７が対向するようにＸ軸スライダ２６，Ｙ軸スライダ３０及びボールネジ３５を制御し、その位置でノズル３７に負圧を供給して部品をノズル３７の先端に吸着させる。

続いて、ＣＰＵ５１は、フィーダ部６４からｎ番目の部品に対応づけられた所定の装着位置へノズル３７を移動させる（Ｓ３３０）。フィーダ部６４から所定の装着位置までの移動ルートは、ノズル３７に吸着された部品がパーツカメラ４０の上方を通過したあと基板１６の縁の上方に至り、そこから所定の装着位置に至るまでのルートである。パーツカメラ４０は、部品を下方から撮像した画像を制御装置５０へ出力する。ＣＰＵ５１は、パーツカメラ４０から入力した画像に基づいて部品の姿勢（ノズル３７の中心に対するズレなど）を認識し、所定の装着位置に部品を装着する際に正しい姿勢で部品が装着されるようにＸＹ位置の制御や角度（Ｑ軸）の制御を行う。移動ルートには、基板１６の縁の上方位置から所定の装着位置に至るまでのルート（装着前ルート）が含まれる。ＣＰＵ５１は、ｎ番目の部品に対応づけられた装着前ルートを記憶部５３から読み出し、その装着前ルートに沿ってノズル３７に吸着された部品が移動するようにＸ軸スライダ２６，Ｙ軸スライダ３０及びボールネジ３５を制御する。装着前ルートに沿ってノズル３７を移動させる際、ノズル３７に吸着された部品が装着前ルートに接するように移動させてもよいし、ノズル３７に吸着された部品が装着前ルートよりも所定のマージンだけ高い位置を移動するようにしてもよい。

続いて、ＣＰＵ５１は、ｎ番目の部品を所定の装着位置に装着する（Ｓ３４０）。具体的には、ＣＰＵ５１は、ノズル３７に正圧又は大気圧を供給することにより、ノズル３７の先端に吸着されたｎ番目の部品を所定の装着位置に装着する。

続いて、ＣＰＵ５１は、所定の装着位置からノズル３７を離間させる（Ｓ３５０）。所定の装着位置から離間させる移動ルートには、所定の装着位置から基板１６の縁の上方位置に至るまでのルート（装着後ルート）が含まれる。ＣＰＵ５１は、ｎ番目の部品に対応づけられた装着後ルートを記憶部５３から読み出し、その装着後ルートに沿ってノズル３７の先端が移動するようにＸ軸スライダ２６，Ｙ軸スライダ３０及びボールネジ３５を制御する。装着後ルートに沿ってノズル３７を移動させる際、ノズル３７の先端が装着後ルートに接するように移動させてもよいし、ノズル３７の先端が装着後ルートよりも所定のマージンだけ高い位置を移動するようにしてもよい。

続いて、ＣＰＵ５１は、ｎの値が上限値（装着順の末尾）か否かを判定し（Ｓ３６０）、ｎの値が上限値でなかったならば、ｎの値を１インクリメントし（Ｓ３７０）、再びＳ３２０以降の処理を実行する。一方、Ｓ３６０でｎの値が上限値だったならば、ＣＰＵ５１は本ルーチンを終了する。

ここで、装着前ルートの具体例について図８～図１１を用いて説明する。例えば、図８のように、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さがｈａ、第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｂ、判定エリア８０の外側で最も背の高い部品の高さがｈｃの場合、装着前ルートとして第１短縮ルート７１が選択される。図９のように、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さがｈａ、第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃ、判定エリア８０の外側で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃの場合、装着前ルートとして第２短縮ルート７２が選択される。図１０のように、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｂ、第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃ、判定エリア８０の外側で最も背の高い部品の高さがｈｃの場合、装着前ルートとして第２短縮ルート７２が選択される。図１１のように、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃ、第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃ、判定エリア８０の外側で最も背の高い部品の高さがｈｃの場合、装着前ルートとして通常ルート７０が選択される。

ちなみに、本実施形態と異なり、基板１６上で最も背の高い先付け部品の高さがｈａ以下なら第１短縮ルート７１を選択し、ｈａより大きくｈｂ以下なら第２短縮ルート７２を選択し、ｈｂより大きくｈｃ以下（ｈｂより大きい）なら通常ルート７０を選択することも考えられる。その場合、図８～図１１のいずれも、基板１６上で最も背の高い先付け部品の高さがｈｃのため通常ルート７０が選択される。そのため、図８～図１０では本実施形態の方が装着前ルートや装着後ルートの全長が短くなり、その分、作業時間が短縮化される。

ここで、本実施形態の部品実装機１０の構成要素と本開示の部品実装機の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のリールユニット６０が本開示の部品供給装置に相当し、ノズル３７がノズルに相当し、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０が移動装置に相当し、ボールネジ３５が昇降装置に相当し、制御装置５０が制御装置に相当する。

以上説明した部品実装機１０によれば、装着点Ｐを中心とし基板１６に収まる所定半径の外周円で囲まれた判定エリア８０を設定し、ルート群の中から判定エリア８０内の先付け部品がノズル３７やノズル３７に吸着された部品に接触しない最短ルートを、判定エリア８０内の先付け部品の高さに基づいて選択する。そのため、部品装着前のルートや部品装着後のルートを適切に選択することができる。具体的には、できるだけ全長の短いルートを適切に選択することができる。全長の短いルートが選択されれば、その分、作業時間が短縮化される。したがって、生産性の向上を図ることができる。

また、判定エリア８０内の先付け部品が第１短縮ルート７１を通過するノズル３７やノズル３７に吸着された部品と接触するか否かの判定を、判定エリア８０内で最も背の高い先付け部品の高さと閾値との比較結果に基づいて行うため、簡単に行うことができる。第２短縮ルート７２についても同様である。

更に、判定エリア８０を第１及び第２判定エリア分割地帯８１，８２に分け、それらを利用して、ルート群の中から判定エリア８０内の先付け部品がノズル３７に接触しない最短ルートやノズル３７に吸着された部品に接触しない最短ルートを、判定エリア８０内の先付け部品の高さに基づいて選択する。そのため、装着前ルートや装着後ルートをより適切に選択することができる。

更にまた、第１短縮ルート７１については、斜方湾曲ライン７１ａのうち第１判定エリア分割地帯８１を横切る部分の下端の高さｈａを閾値Ｔ１ａ、第２判定エリア分割地帯８２を横切る部分の下端の高さｈｂを閾値Ｔ１ｂとしている。そして、第１判定エリア分割地帯８１内で最も背の高い先付け部品の高さＨ１が閾値Ｔ１ａ以下且つ第２判定エリア分割地帯８２内で最も背の高い先付け部品の高さＨ２が閾値Ｔ１ｂ以下ならば、装着前ルートとして第１短縮ルート７１を選択する。また、装着後ルートもこれと同様である。そのため、判定エリア８０内の先付け部品が第１短縮ルート７１を通過するノズル３７やノズル３７に吸着された部品と接触するか否かの判定を、比較的精度よく行うことができる。

そして、ルート群は全長の異なる第１及び第２短縮ルート７１，７２を含んでいる。そのため、全長の異なる第１及び第２短縮ルート７１，７２の中から可能な限り全長の短い短縮ルートを選択することができる。

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、判定エリア８０内のすべての先付け部品がノズル３７に吸着された部品に接触しない最短ルートを装着前ルートとして選択したが、判定エリア８０内の先付け部品のうちノズル３７に吸着された部品が移動する軌跡と重なる先付け部品がノズル３７に吸着された部品に接触しない最短ルートを装着前ルートとして選択してもよい。例えば、図１２に示すように、直径Ｗの規制範囲の外郭線である円と外周円Ｃａとで囲まれたエリア（上述した実施形態の判定エリア８０）のうちｎ番目の部品を装着する際にノズル３７に吸着された部品が移動する軌跡Ｌと重なるエリアを、判定エリア１８０に設定してもよい。この場合、第１及び第２判定エリア分割地帯１８１，１８２もノズル３７に吸着された部品が移動する軌跡Ｌと重なるエリアに限定される。こうすれば、短縮ルートが選択される確率が高くなるため、生産性がより向上する。なお、装着後ルートを選択する際には、ノズル３７に吸着された部品が移動する軌跡の代わりに、ノズル３７の先端が移動する軌跡を用いればよい。

上述した実施形態では、判定エリア８０を第１及び第２判定エリア分割地帯８１，８２に分割して装着前ルート及び装着後ルートを選択したが、判定エリア８０を分割することなく装着前ルート及び装着後ルートを選択してもよい。その場合、判定エリア８０内で最も高さの高い部品の高さが閾値Ｔ１ａ（＝ｈａ）以下ならば第１短縮ルート７１を選択し、閾値Ｔ１ａより高く閾値Ｔ１ｂ（＝ｈｂ）以下ならば第２短縮ルート７２を選択し、閾値Ｔ１ｂより高いならば通常ルート７０を選択してもよい。あるいは、判定エリア８０を３つ以上の判定エリア分割地帯に分けて装着前ルート及び装着後ルートを選択してもよい。

上述した実施形態では、ルート群に含まれる短縮ルートは、第１及び第２短縮ルート７１，７２の２種類としたが、３種類以上としてもよい。また、ルート群に含まれる短縮ルートを第１短縮ルート７１のみとしてもよいし、第２短縮ルート７２のみとしてもよい。

上述した実施形態では、通常ルート７０と第１短縮ルート７１と第２短縮ルート７２とを、装着前ルートと装着後ルートで共通にしたが、装着前ルートと装着後ルートで異なるようにしてもよい。

本開示の部品実装機は、以下のように構成してもよい。

本開示の部品実装機において、前記制御装置は、
前記判定エリアを、前記装着点を中心とし前記装着点に装着される部品以外の部品が配置されない規制範囲の外郭線と前記外周円との間に設定し、（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記判定エリア内で最も背の高い先付け部品の高さが前記斜方ラインの下端の高さに基づいて定められた閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しないと判定し、（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記判定エリア内で最も背の高い先付け部品の高さが前記斜方ラインの下端の高さに基づいて定められた閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しないと判定してもよい。こうすれば、判定エリア内の先付け部品が短縮ルートを通過するノズルやノズルに吸着された部品と接触するか否かの判定を、簡単に行うことができる。

本開示の部品実装機において、前記制御装置は、
前記判定エリアを、前記装着点を中心とし前記装着点に装着される部品以外の部品が配置されない規制範囲の外郭線と前記外周円との間に設定し、前記外周円と同心円状の複数の判定エリア分割地帯に分け、（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記複数の判定エリア分割地帯を利用して、前記装着前ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択し、（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記複数の判定エリア分割地帯を利用して、前記装着後ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択してもよい。こうすれば、部品装着前のルートや部品装着後のルートをより適切に選択することができる。

本開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記複数の判定エリア分割地帯のそれぞれに、前記斜方ラインのうち前記判定エリア分割地帯を横切る部分の下端の高さに基づいて閾値を定め、（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、すべての前記判定エリア分割地帯について各判定エリア分割地帯内で最も背の高い先付け部品の高さが該判定エリア分割地帯の前記閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しないと判定し、（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、すべての前記判定エリア分割地帯について各判定エリア分割地帯内で最も背の高い先付け部品の高さが該判定エリア分割地帯の前記閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しないと判定してもよい。こうすれば、判定エリア内の先付け部品が短縮ルートを通過するノズルやノズルに吸着された部品と接触するか否かの判定を、比較的精度よく行うことができる。

本開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記判定エリア内の先付け部品として、前記判定エリア内の先付け部品のうち前記ノズルが移動する軌跡又は前記ノズルに吸着された部品が移動する軌跡と重なる先付け部品を用いてもよい。こうすれば、部品装着前のルートや部品装着後のルートをより適切に選択することができる。

本開示の部品実装機において、前記ルート群は、全長の異なる複数の前記短縮ルートを含んでいてもよい。こうすれば、全長の異なる複数の短縮ルートの中から可能な限り全長の短い短縮ルートを選択することができる。

本発明は、部品を基板に実装する部品実装機に利用可能である。

１０部品実装機、１２基台、１４実装機本体、１６基板、１８基板搬送装置、２０支持板、２２コンベアベルト、２３支持ピン、２４ヘッド、２６Ｘ軸スライダ、２６ａ駆動モータ、２８ガイドレール、３０Ｙ軸スライダ、３０ａ駆動モータ、３２ガイドレール、３４Ｚ軸モータ、３５ボールネジ、３６Ｑ軸モータ、３７ノズル、４０パーツカメラ、５０制御装置、５１ＣＰＵ、５３記憶部、５５入出力インターフェース、５６バス、６０リールユニット、６２リール、６４フィーダ部、６６フィーダコントローラ、７０通常ルート、７１第１短縮ルート、７１ａ斜方湾曲ライン、７２第２短縮ルート、７２ａ斜方湾曲ライン、８０判定エリア、８１第１判定エリア分割地帯、８２第２判定エリア分割地帯、１８０判定エリア、１８１第１判定エリア分割地帯、１８２第２判定エリア分割地帯。

Claims

部品を供給する部品供給装置と、
部品を吸着可能なノズルと、
前記ノズルを水平方向に移動させる移動装置と、
前記ノズルを上下方向に昇降させる昇降装置と、
前記ノズル、前記移動装置及び前記昇降装置を制御することにより、前記部品供給装置から供給される部品を前記ノズルに吸着させ、通常ルートと短縮ルートとを含むルート群の中から予め選択された装着前ルートに沿って前記ノズルを移動させて前記ノズルに吸着された前記部品を基板上の所定の装着位置に装着させ、前記ルート群の中から予め選択された装着後ルートに沿って前記部品の装着を終えた前記ノズルを前記装着位置から離間させる制御装置と、
を備えた部品実装機であって、
前記通常ルートは、前記装着位置を示す装着点と前記装着点の直上であって所定の高さの転換点とを結んだ上下ラインと、前記上下ラインの前記転換点に繋がる水平ラインと、を含むルートであり、
前記短縮ルートは、前記転換点を通過しない斜方ラインで前記通常ルートをショートカットしたルートであり、
前記制御装置は、
前記装着点を中心とし、前記斜方ラインを考慮して前記基板に収まるように決められた所定半径の外周円で囲まれた判定エリアを設定し、
（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記装着前ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択し、
（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記装着後ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択する、
部品実装機。
前記制御装置は、
前記判定エリアを、前記装着点を中心とし前記装着点に装着される部品以外の部品が配置されない規制範囲の外郭線と前記外周円との間に設定し、
（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記判定エリア内で最も背の高い先付け部品の高さが前記斜方ラインのうち前記判定エリアを横切る部分の下端の高さに基づいて定められた閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しないと判定し、
（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記判定エリア内で最も背の高い先付け部品の高さが前記斜方ラインのうち前記判定エリアを横切る部分の下端の高さに基づいて定められた閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しないと判定する、
請求項１に記載の部品実装機。
前記制御装置は、
前記判定エリアを、前記装着点を中心とし前記装着点に装着される部品以外の部品が配置されない規制範囲の外郭線と前記外周円との間に設定し、前記外周円と同心円状の複数の判定エリア分割地帯に分け、
（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、前記複数の判定エリア分割地帯を利用して、前記装着前ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択し、
（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、前記複数の判定エリア分割地帯を利用して、前記装着後ルートとして、前記ルート群の中から前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しない最短ルートを、前記判定エリア内の先付け部品の高さに基づいて選択する、
請求項１に記載の部品実装機。
前記制御装置は、
前記複数の判定エリア分割地帯のそれぞれに、前記斜方ラインのうち前記判定エリア分割地帯を横切る部分の下端の高さに基づいて閾値を定め、
（ａ）前記装着前ルートを選択するにあたっては、すべての前記判定エリア分割地帯について各判定エリア分割地帯内で最も背の高い先付け部品の高さが該判定エリア分割地帯の前記閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに吸着された部品に接触しないと判定し、
（ｂ）前記装着後ルートを選択するにあたっては、すべての前記判定エリア分割地帯について各判定エリア分割地帯内で最も背の高い先付け部品の高さが該判定エリア分割地帯の前記閾値よりも低ければ、前記判定エリア内の先付け部品が前記ノズルに接触しないと判定する、
請求項３に記載の部品実装機。
前記制御装置は、前記判定エリア内の先付け部品として、前記判定エリア内の先付け部品のうち前記ノズルが移動する軌跡又は前記ノズルに吸着された部品が移動する軌跡と重なる先付け部品を用いる、
請求項１～４のいずれか１項に記載の部品実装機。
前記ルート群は、全長の異なる複数の前記短縮ルートを含む、
請求項１～５のいずれか１項に記載の部品実装機。