JPWO2016017029A1 - 部品装着方法および部品装着装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で部品を開放して基板の所定位置に部品を装着する複数の爪部を有して、部品供給位置と基板との間を移動可能に装架された部品装着具を用いる部品装着方法であって、既に基板に装着された装着済み部品に対して、部品を開放するときの複数の爪部の位置および開放動作が干渉しないように、複数の爪部が挟持する部品の挟持箇所を決定する。これによれば、基板上で部品を開放するときの複数の爪部の位置および開放動作が装着済み部品に干渉することを回避して、当該の部品を装着できるようになる。

Description

本発明は、基板に複数の部品を装着する部品装着方法および部品装着装置に関し、より詳細には、部品を挟持する部品装着具が装着済み部品に干渉することを回避する方法および装置に関する。

多数の部品が実装された基板を生産する機器として、半田印刷機、部品実装機、リフロー炉、基板検査機などがある。これらの機器を連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。通常、部品実装機は、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、部品供給装置から採取した部品を位置決めされた基板まで搬送して装着する部品装着具、および部品装着具を駆動する駆動機構を有している。部品装着具の代表例に、負圧を利用して部品を吸着するタイプの吸着ノズルがある。従来、吸着ノズルが部品を吸着する吸着ポジションは、各部品の形状に基づいて予め定められている。通常、各部品の吸着ポジションは部品のボディの中心とされ、これにより、部品が重心の上方で吸着されるので、吸着動作および装着動作が安定する。

この種の部品実装機において、吸着ノズルの外径が吸着する部品よりも大きいと、吸着ノズルが基板上で装着動作するときに干渉不具合の発生するおそれがある。つまり、吸着ノズルの部品からはみ出た部分が装着済み部品に干渉するおそれがある。このような吸着ノズルの干渉を回避する技術例が特許文献１および２に開示されている。

特許文献１の部品実装方法は、実装部品の側端面から保持具（吸着ノズル）がはみ出し、かつ実装位置に隣接して既設部品（装着済み部品）がある場合に、保持具が既設部品に干渉しないためのオフセット量を求め、保持具が実装部品を保持するときに部品供給部（部品供給位置）と保持具とをオフセット量だけオフセットする。これによれば、部品同士が狭間隔の実装条件であっても、干渉を回避でき、生産性の低下を抑えることができる、とされている。特許文献２の表面実装機も、特許文献１の技術に類似した干渉予防処理制御手段を備えている。

特開２００２−３３５０９７号公報 特許第４８９６７５７号公報

ところで、部品装着具には、吸着ノズルの他にも、複数の爪部で部品を挟持するタイプの装着具、通称メカチャックノズルがある。また、負圧による吸着と爪部での挟持とを選択して機能させるタイプの装着具、換言すれば、吸着ノズルとメカチャックノズルとを併せ持つ装着具（通称ＯＦクロウノズル）がある。メカチャックノズルにおいて、部品の側面を挟持する複数の爪部は、必ず部品からはみ出し、装着時の開放動作で拡がりさらに一層大きく部品からはみ出す。したがって、メカチャックノズルの装着済み部品への干渉は、特許文献１および２に開示された吸着ノズルの干渉と比較して、予想される発生頻度が高くなりがちであり、回避方法も難しい。

また、特許文献１および２に開示された吸着ノズルでは部品の１箇所の吸着ポジションが定められるのに対して、メカチャックノズルでは、部品の複数の挟持箇所が定められる。つまり、メカチャックノズルと部品との相対な位置関係を指定する方法は、吸着ノズルの場合と異なる。このため、吸着ノズルが装着済み部品に干渉することを回避する技術をそのままメカチャックノズルに流用しても、必ずしも効果的とは言えない。例えば、メカチャックノズルの一対の爪部が長方形部品の２つの短辺を挟持すると装着済み部品に干渉するが、２つの長辺を挟持することにより干渉を回避できる場合がある。このような回避方法は、１箇所の吸着ポジションを指定する方法では表現できない。

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、複数の爪部で部品を挟持する部品装着具を用いる場合に、基板上で部品を開放するときの複数の爪部の位置および開放動作が装着済み部品に干渉することを回避して、当該の部品を装着できるようにする部品装着方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る部品装着方法の発明は、部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で前記部品を開放して前記基板の所定位置に前記部品を装着する複数の爪部を有して、前記部品供給位置と前記基板との間を移動可能に装架された部品装着具を用いる部品装着方法であって、既に前記基板に装着された装着済み部品に対して、前記部品を開放するときの前記複数の爪部の位置および開放動作が干渉しないように、前記複数の爪部が挟持する前記部品の挟持箇所を決定する。

請求項６に係る部品装着装置の発明は、部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で前記部品を開放して前記基板の所定位置に前記部品を装着する複数の爪部を有して、前記部品供給位置と前記基板との間を移動可能に装架された部品装着具を備える部品装着装置であって、既に前記基板に装着された装着済み部品に対して、前記部品を開放するときの前記複数の爪部の位置および開放動作が干渉しないように、前記複数の爪部が挟持する前記部品の挟持箇所を決定する挟持箇所決定手段をさらに備える。

請求項１に係る部品装着方法の発明によれば、装着する部品の形状、各部寸法、および基板上の装着座標位置に基づいて、複数の爪部が挟持する部品の挟持箇所を仮に定めることができる。そして、基板上で部品を開放するときの複数の爪部の位置および開放動作の座標範囲を求め、装着済み部品に干渉するか否かを判定できる。判定の結果、干渉しない場合には、仮に定めた挟持箇所を採用でき、干渉する場合には、仮に定めた挟持箇所を変更して干渉しないように最終的な挟持箇所を決定できる。これにより、干渉を回避して、当該の部品を装着できるようになる。

請求項６に係る部品装着装置の発明によれば、請求項１に係る部品装着方法の発明を実施することができる。したがって、請求項６に係る部品装着方法の発明でも、請求項１に係る方法の発明と同様の効果が生じる。

メカチャックノズル（部品装着具）の構成を説明する正面図である。 長方形部品の標準挟持箇所を例示説明する平面図である。 ボディから端子部がはみ出している部品の標準挟持箇所を例示説明する平面図である。 メカチャックノズルの一対の爪部が部品の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品に対して干渉するときを例示説明する基板の平面図である。 部品の挟持箇所を標準挟持箇所から変更して干渉を回避する機能を例示説明する基板の平面図である。 生産ジョブデータのデータ構造の一部を概念的に示した図である。 基板シーケンスデータの最適化および干渉回避の演算処理フローを示す図である。

本発明の第１実施形態の部品装着方法について、図１〜図５を参考にして説明する。まず、第１実施形態の部品装着方法に用いる部品実装機およびメカチャックノズル１の構成について説明する。図面は省略するが、部品実装機は、基板搬送装置、部品供給装置、および部品移載装置などで構成されている。基板搬送装置は、基板を搬入して部品装着位置に位置決めし、部品が装着された基板を搬出する。部品供給装置は、部品供給位置に順次部品を供給する。部品供給装置は、例えば、列設される複数のフィーダ装置からなる。

部品移載装置は、部品供給装置の部品供給位置から採取した部品を位置決めされた基板まで搬送して、基板上の所定の装着座標位置に装着する。部品移載装置は、吸着ノズルおよびメカチャックノズル１、装着ヘッド９、およびＸ−Ｙ駆動機構などで構成される。吸着ノズルおよびメカチャックノズル１は、装着ヘッド９に交換可能に取り付けられる。これに限定されず、吸着ノズルおよびメカチャックノズル１は、別々の装着ヘッドに取り付けられてもよいし、１つの装着ヘッドに並べて取り付けられてもよい。装着ヘッド９は、Ｘ−Ｙ駆動機構に移動可能に装架されている。Ｘ−Ｙ駆動機構は、装着ヘッド９を水平２方向に駆動して、吸着ノズルおよびメカチャックノズル１を部品供給位置と基板との間で移動させる。

図１は、メカチャックノズル１の構成を説明する正面図である。メカチャックノズル１は、複数の爪部で部品を挟持する本発明の部品装着具の一実施例である。図示されるように、メカチャックノズル１は、装着ヘッド９の下側に装架される。メカチャックノズル１は、本体部２、エア駆動部３、挟持機構部４、および一対の爪部５１、５２などで構成されている。

本体部２は、本体基部２１、取付フランジ部２２、および揺動支承部２４からなる。本体基部２１は、直方体形状の部材である。本体基部２１の上側に、円板状の取付フランジ部２２が一体的に設けられている。取付フランジ部２２の上面には、複数の位置決め突部２３が立設されている。各位置決め突部２３は、装着ヘッド９の下面に穿設された複数の位置決め穴９１にそれぞれ嵌入する。取付フランジ部２２は、ねじ留めやクランプ機構や負圧を利用した吸着などの方法で装着ヘッド９に着脱可能に取り付けられる。これにより、装着ヘッド９に対するメカチャックノズル１の回転位置および高さ位置が決められる。また、取付フランジ部２２の上面は、装着ヘッド９の下面に密着して気密を保つ。本体基部２１の下側の前部および後部から下方に向けて、前後一対の揺動支承部２４が張設されている。揺動支承部２４の下端寄りに、支承点２５が設けられている。

エア駆動部３は、本体基部２１の内部に設けられている。エア駆動部３は、エアシリンダ３１、エアピストン３２、およびエア流路３６からなる。エアシリンダ３１は、上側に底部を有して下方に開口する有底円筒状の部材である。エアピストン３２は、エアシリンダ３１内を上下に摺動するピストン部材３３、およびピストン部材３３から下方に延在する駆動部材３４により形成されている。エアシリンダ３１およびピストン部材３３により、気密性を有するシリンダ室３５が区画されている。エアシリンダ３１の底部を貫き上方に向けて、エア流路３６が形成されている。エア流路３６は、取付フランジ部２２の上面にまで達し、さらに、装着ヘッド９のエア給排路９２に連通している。エア流路３６は、装着ヘッド９に設けられた図略のエア給排部からシリンダ室３５へとエアを供給し、逆方向にエアを排出する。

挟持機構部４は、本体基部２１の下側の前後一対の揺動支承部２４の間に配設されている。挟持機構部４は、水平リンク部材４１、左右一対の垂直リンク部材４２、４３、および一対のフィンガ部材４４、４５からなるリンク機構である。水平リンク部材４１は、図１の紙面左右方向に延在している。水平リンク部材４１の中間部分は、エアピストン３２の駆動部材３４の下端に固定されている。水平リンク部材４１の両端に、それぞれ水平支承点４１１、４１２が設けられている。左右一対の垂直リンク部材４２、４３は、垂直方向に延在している。垂直リンク部材４２、４３のそれぞれの上端は、水平支承点４１１、４１２に支承されている。垂直リンク部材４２、４３のそれぞれの下端に、垂直支承点４２１、４３１が設けられている。

一対のフィンガ部材４４、４５のそれぞれは、「く」字状に屈折した部材である。一対のフィンガ部材４４、４５のそれぞれの屈折箇所に、揺動支点４４１、４５１が設けられている。２つの揺動支点４４１、４５１は、図１の紙面表裏方向に並んで、揺動支承部２４の支承点２５に支承されている。一対のフィンガ部材４４、４５は、交差して配置される。すなわち、第１のフィンガ部材４４は、上端が図中の左側の垂直リンク部材４２の垂直支承点４２１に支承され、下部が図中の右下方に延在している。第２のフィンガ部材４５は、上端が図中の右側の垂直リンク部材４３の垂直支承点４３１に支承され、下部が図中の左下方に延在している。一対のフィンガ部材４４、４５は、各揺動支点４４１、４５１を中心にして揺動する。

一対のフィンガ部材４４、４５の下部は「八」字状に広がっている。一対のフィンガ部材４４、４５の下部の向かい合う面に、それぞれ爪部５１、５２がねじ留め固定されている。一対の爪部５１、５２は、挟持する部品の種類など応じて交換可能とされている。

シリンダ室３５にエアが供給されて加圧されると、エアピストン３２が下降して水平リンク部材４１を押し下げる。水平リンク部材４１および左右一対の垂直リンク部材４２、４３は、揃って下降し、一対のフィンガ部材４４、４５の各上端を押し下げる。第１のフィンガ部材４４は、図中の反時計回りに揺動し、第２のフィンガ部材４５は、図中の時計回りに揺動する。これにより、一対の爪部５１、５２は、相互の間隔が広がって開放動作する。図１において、一対の爪部５１、５２の開放状態が示されており、爪部５１、５２間の開放寸法Ｌｍである。

逆に、シリンダ室３５のエアが排出されて減圧されると、エアピストン３２が上昇して水平リンク部材４１を引き上げる。水平リンク部材４１および左右一対の垂直リンク部材４２、４３は、揃って上昇し、一対のフィンガ部材４４、４５の各上端を引き上げる。第１のフィンガ部材４４は、図中の時計回りに揺動し、第２のフィンガ部材４５は、図中の反時計回りに揺動する。これにより、一対の爪部５１、５２は、相互の間隔が狭まり、部品を挟持して採取する。なお、一対の爪部５１、５２の開閉動作は、エア駆動部３以外の駆動機構、例えばモータや電磁ソレノイドなどにより駆動されてもよい。

次に、第１実施形態の部品装着方法について説明する。第１実施形態の部品装着方法では、基板に装着された装着済み部品に対して、メカチャックノズル１が部品を開放するときの一対の爪部５１、５２の位置および開放動作が干渉しないように、一対の爪部５１、５２が挟持する部品の挟持箇所を決定する。第１実施形態の部品装着方法は、コンピュータのソフトウェアによる演算処理機能によって実現されており、基板の生産が開始される以前に実施される。コンピュータが第１実施形態の部品装着方法を実施した演算結果は、コンピュータから部品実装機の制御部に受け渡される。これにより、部品実装機の部品移載装置は、干渉を回避して部品を装着できるようになる。

第１実施形態の部品装着方法において、一対の爪部５１、５２に通常挟持される標準挟持箇所が、それぞれの部品のボディの側面に定められている。各部品の標準挟持箇所は、ボディ中心データ、および標準角度データを用いて規定される。ボディ中心データは、部品のボディの中心の位置を示す。標準角度データは、ボディの中心を基準として標準挟持箇所が位置する方向角度を示す。方向角度の基準は、部品外形の長辺方向をＸ軸方向とし、ボディの中心から見てＸ軸の正方向および負方向に２個の爪部５１、５２が位置する場合を方向角度０°とする。したがって、ボディの中心から見てＹ軸の正方向および負方向に２個の爪部５１、５２が位置する場合の方向角度９０°となる。

上記した標準挟持箇所について、具体例を用いて説明する。図２は、長方形部品Ｐ１の標準挟持箇所Ｒ１、Ｒ２を例示説明する平面図である。長方形部品Ｐ１において、ボディの外形は部品外形に一致している。したがって、長方形部品Ｐ１のボディ中心データは、図示される部品外形の中心Ｃ１の位置を表す。また、長方形部品Ｐ１の標準角度データは、方向角度０°と規定されている。したがって、部品外形の中心Ｃ１を通ってＸ軸に平行な補助線ＡＬ１を描いてやると、補助線ＡＬ１と部品外形面との交点が標準挟持箇所Ｒ１、Ｒ２になる。標準挟持箇所Ｒ１、Ｒ２は、長方形部品Ｐ１の短辺の中点の側面に位置する。仮に、長方形部品Ｐ１の標準角度データが方向角度９０°と規定されていれば、標準挟持箇所Ｕ１、Ｕ２は、長方形部品Ｐ１の長辺の中点の側面に位置する。このように、部品Ｐ１の中心Ｃ１を挟むように両側から挟持すると、部品Ｐ１の姿勢が安定して、採取動作（挟持動作）および装着動作（開放動作）が安定化する。

また、図３は、ボディＰ２１から端子部Ｐ２２がはみ出している部品Ｐ２の標準挟持箇所Ｒ３、Ｒ４を例示説明する平面図である。部品Ｐ２は、背の高いボディＰ２１から３つの低背の端子部Ｐ２２が非対称形状にはみ出して形成されている。したがって、部品Ｐ２において、ボディＰ２１の外形は部品外形に一致していない。なお、ボディＰ２１からはみ出す部位は、端子部Ｐ２２に限定されない。一対の爪部５１、５２で部品Ｐ２を挟持するとき、採取動作および装着動作を安定化するために、ボディＰ２１の側面を挟持する。

部品Ｐ２の部品外形の中心Ｃ２は、装着座標位置を指定する用途に用いられる。これに対して、部品Ｐ２のボディ中心データは、長方形のボディＰ２１の中心Ｃ３の位置を表す。部品Ｐ２の標準角度データは、方向角度０°と規定されている。したがって、ボディＰ２１の中心Ｃ３を通ってＸ軸に平行な補助線ＡＬ２を描いてやると、補助線ＡＬ２とボディ外形面との交点が標準挟持箇所Ｒ３、Ｒ４になる。なお、部品実装機の制御部は、部品外形の中心Ｃ２に対するボディＰ２１の中心Ｃ３の偏移量、すなわち中心偏移量を把握して、部品の装着動作に反映する。

コンピュータは、通常は、メカチャックノズル１の一対の爪部５１、５２が部品Ｐ１、Ｐ２の標準挟持箇所Ｒ１〜Ｒ４を挟持するように、部品供給位置での採取条件を決定する。ただし、一対の爪部５１、５２が部品Ｐ１、Ｐ２の標準挟持箇所Ｒ１〜Ｒ４を挟持すると、装着済み部品に対して干渉するときは例外である。この場合、コンピュータは、部品Ｐ１、Ｐ２の挟持箇所を標準挟持箇所Ｒ１〜Ｒ４から変更して干渉を回避するように、部品供給位置での採取条件を決定する。

上記したコンピュータの機能について、具体例を用いて説明する。図４は、メカチャックノズル１の一対の爪部５１、５２が部品の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品に対して干渉するときを例示説明する基板Ｋの平面図である。また、図５は、部品の挟持箇所を標準挟持箇所から変更して干渉を回避する機能を例示説明する基板Ｋの平面図である。具体例では、大型部品Ｐ１１、２個の長方形部品Ｐ１２、Ｐ１３、および２個の六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５を記載した順序で基板Ｋに装着する。２個の長方形部品Ｐ１２、Ｐ１３および２個の六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５は、メカチャックノズル１を用いて装着される。

長方形部品Ｐ１２、Ｐ１３のボディ中心データは、部品外形の中心Ｃ１２、Ｃ１３を表す。さらに、長方形部品Ｐ１２、１３の標準角度データは、方向角度０°と規定されている。この規定によれば、長方形部品Ｐ１２、Ｐ１３の標準挟持箇所は、２つの短辺の側面になる。また、六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５のボディ中心データは、部品外形の中心Ｃ１４、Ｃ１５を表す。さらに、六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５の標準角度データは、方向角度９０°と規定されている。この規定によれば、六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５の標準挟持箇所は、Ｘ軸に平行する２つの側面になる。

コンピュータは、各部品Ｐ１１〜Ｐ１５の形状、各部寸法、および基板Ｋ上の装着座標位置に基づいて、図４に示される部品配置状況を把握できる。図４において、最初に装着される大型部品Ｐ１１が装着済み部品Ｐ１１として実線で示され、２番目以降に装着される部品Ｐ１２〜Ｐ１５が破線で示されている。図示されるように、大型部品Ｐ１１の図中の右側に２個の長方形部品Ｐ１２、Ｐ１３が並んで配置され、大型部品Ｐ１１の図中の下側に２個の六角形部品Ｐ１４、Ｐ１５が並んで配置される。

さらに、コンピュータは、２番目以降に装着される部品Ｐ１２〜Ｐ１５の各ボディ中心データおよび各標準角度データに基づいて、部品Ｐ１２〜Ｐ１５を開放するときの一対の爪部５１、５２の位置（標準挟持箇所）および開放動作の座標範囲を求めることができる。図４において、一対の爪部５１、５２の位置および開放動作の座標範囲は、向かい合う一対の等脚台形で示されている。一対の等脚台形の位置関係は、図１に示された開放寸法Ｌｍに対応している。

図４に示されるように、一対の爪部５１、５２が長方形部品Ｐ１２の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品Ｐ１１に対して一方の爪部が干渉する。また、一対の爪部５１、５２が六角形部品Ｐ１４の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品Ｐ１１に対して一方の爪部が干渉する。一対の爪部５１、５２が長方形部品Ｐ１３および六角形部品Ｐ１５の標準挟持箇所を挟持しても、干渉は発生しない。そこで、コンピュータは、干渉が発生する長方形部品Ｐ１２および六角形部品Ｐ１４を対象とし、挟持箇所を標準挟持箇所から変更して、図５に示されるように干渉を回避する。また、コンピュータは、干渉が発生しない長方形部品Ｐ１３および六角形部品Ｐ１５では、標準挟持箇所を挟持すると決定する。

挟持箇所を標準挟持箇所から変更するとき、コンピュータは、挟持中心偏移データおよび角度データの少なくとも一方の変更を行う。挟持中心偏移データは、部品のボディの中心から偏移した挟持中心の偏移量を示すデータである。挟持中心偏移データは、Ｘ軸方向の偏移量、およびＹ軸方向の偏移量を用いて表すことができ、これに限定されない。Ｘ軸方向およびＹ軸方向の偏移量の少なくとも一方がゼロでない非ゼロデータでは、ボディの中心から挟持中心が偏移する。角度データは、挟持中心を基準として挟持箇所が位置する方向角度を示すデータである。

挟持箇所を標準挟持箇所から変更しないとき、コンピュータは、挟持中心偏移データをゼロデータとする。つまり、コンピュータは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の偏移量を共にゼロとする。さらに、コンピュータは、角度データを標準角度データに一致させる。ここまでの説明で分かるように、コンピュータは、本発明の挟持箇所決定手段に相当する。

図５の具体例で、コンピュータは、長方形部品Ｐ１２に関する挟持中心偏移データのＸ軸方向の偏移量をゼロとし、Ｙ軸方向の偏移量Ｙ１とする。これにより、長方形部品Ｐ１２の部品外形の中心Ｃ１２からＹ軸方向に偏移量Ｙ１だけ挟持中心Ｗ１２が偏移する。また、コンピュータは、長方形部品Ｐ１２に関する角度データを標準角度データに一致させる。すると、長方形部品Ｐ１２を挟持する一対の爪部５１、５２の位置および開放動作の座標範囲がＹ軸方向にＹ１だけ移動して、干渉が回避される。上記した挟持中心偏移データは、部品供給位置での採取条件に適用される。これにより、部品供給位置における長方形部品Ｐ１２と一対の爪部５１、５２との相対位置関係が通常から偏移量Ｙ１だけ変化して、採取動作が行われる。

なお、コンピュータは、長方形部品Ｐ１２に関する挟持中心偏移データをゼロデータとし、角度データを方向角度９０°に変更してもよい。この場合、一対の爪部５１、５２の挟持箇所は、長方形部品Ｐ１２の２つの長辺の側面に移動することになる。そして、長方形部品Ｐ１３は未だ装着されていないので、一対の爪部５１、５２の干渉が回避される。

さらに、コンピュータは、六角形部品Ｐ１４に関する挟持中心偏移データをゼロデータとし、角度データの方向角度１５０°として基準角度データの方向角度９０°と異なるようにする。これにより、六角形部品Ｐ１４を挟持する一対の爪部５１、５２の挟持箇所は、標準挟持箇所の側面から反時計回りに隣接する側面に移動して、干渉が回避される。上記した角度データは、部品供給位置での採取条件に適用される。これにより、部品供給位置における六角形部品Ｐ１４と一対の爪部５１、５２との相対角度関係が通常から６０°（＝１５０°−９０°）だけ変化して、採取動作が行われる。

第１実施形態の部品装着方法は、部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で部品を開放して基板の所定位置に部品を装着する一対の爪部５１、５２を有して、部品供給位置と基板との間を移動可能に装架されたメカチャックノズル１を用いる部品装着方法であって、既に基板Ｋに装着された装着済み部品Ｐ１１に対して、部品Ｐ１２〜Ｐ１５を開放するときの一対の爪部５１、５２の位置および開放動作が干渉しないように、一対の爪部５１、５２が挟持する部品Ｐ１２〜Ｐ１５の挟持箇所を決定する。

これによれば、装着する部品Ｐ１２〜Ｐ１５の形状、各部寸法、および基板Ｋ上の装着座標位置に基づいて、一対の爪部５１、５２が挟持する部品Ｐ１２〜Ｐ１５の挟持箇所を仮に標準挟持箇所と定めることができる。そして、基板Ｋ上で部品Ｐ１２〜Ｐ１５を開放するときの一対の爪部５１、５２の位置および開放動作の座標範囲を求め、装着済み部品Ｐ１１に干渉するか否かを判定できる。判定の結果、干渉しない場合には、標準挟持箇所を採用でき、干渉する場合には、標準挟持箇所を変更して干渉しないように最終的な挟持箇所を決定できる。これにより、干渉を回避して、部品Ｐ１２〜Ｐ１５を装着できるようになる。

さらに、第１実施形態の部品装着方法において、部品は、一対の爪部５１、５２に通常挟持される標準挟持箇所が規定されており、一対の爪部５１、５２が部品Ｐ１２、Ｐ１４の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品Ｐ１１に対して一対の爪部５１、５２の位置および開放動作の少なくとも一方が干渉するときに、部品Ｐ１２、Ｐ１４の挟持箇所を標準挟持箇所から変更して干渉を回避する。

これによれば、通常は採取動作および装着動作を安定化できる標準挟持箇所を使用し、干渉が発生するときに限り挟持箇所を標準挟持箇所から変更する。したがって、採取動作および装着動作の安定性を維持しつつ、確実に干渉を回避できる。

さらに、第１実施形態の部品装着方法において、部品Ｐ１２〜Ｐ１５の標準挟持箇所は、部品Ｐ１２〜Ｐ１５のボディの側面に定められており、かつ、ボディの中心（部品外形の中心Ｃ１２〜Ｃ１５）を示すボディ中心データ、およびボディの中心を基準として標準挟持箇所が位置する方向角度を示す標準角度データを用いて規定され、部品Ｐ１２、Ｐ１４の挟持箇所は、部品Ｐ１２のボディの中心（部品外形の中心Ｃ１２）から偏移した挟持中心Ｗ１２の偏移量を示す挟持中心偏移データ、および挟持中心を基準として挟持箇所が位置する方向角度を示す角度データを用いて規定され、部品Ｐ１３、Ｐ１５の挟持箇所を標準挟持箇所から変更しないときに、挟持中心偏移データをゼロデータとし、かつ、角度データを標準角度データに一致させ、部品Ｐ１２、Ｐ１４の挟持箇所を標準挟持箇所から変更するときに、挟持中心偏移データを非ゼロデータとする挟持中心変更、および、角度データを標準角度データと異なるデータにする角度変更の少なくとも一方の変更を行う。

これによれば、基板Ｋ上の部品配置状況に則して挟持中心変更および角度変更の少なくとも一方を行うので、効果的な回避方法を選択して確実に干渉を回避できる。また、はみ出し部位のある部品Ｐ２においても、ボディＰ２１を挟持することで採取動作および装着動作の安定性を維持しつつ、確実に干渉を回避できる。

さらに、メカチャックノズル１を備える部品移載装置と、挟持箇所決定手段に相当するコンピュータとの組合せは、本発明の実施形態の部品装着装置を構成する。そして、実施形態の部品装着装置は、第１実施形態の部品装着方法を実施できる。したがって、実施形態の部品装着装置でも、第１実施形態の部品装着方法と同様の効果が生じる。

次に、第２実施形態の部品装着方法について説明する。第２実施形態の部品装着方法に用いる部品実装機およびメカチャックノズル１の構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態の部品装着方法では、メカチャックノズル１の一対の爪部５１、５２が装着済み部品に干渉するときに、第１方法と第２方法とを比較して、干渉を回避する方法を決定する。第１方法とは、第１実施形態で説明した部品の挟持箇所を標準挟持箇所から変更する方法である。第２方法とは、複数の部品の装着順序を変更する方法である。

まず、基板を生産する際の制御の根幹となる生産ジョブデータについて説明する。図６は、生産ジョブデータのデータ構造の一部を概念的に示した図である。生産ジョブデータは、基板シーケンスデータを基本とし、部品シェイプデータやノズルスペックデータなどの多数のデータが有機的に連結されて構成されている。これらのデータは、１箇所に集中的に保持されていてもよく、あるいは複数箇所に分散して保持され相互にアクセス可能となっていてもよい。当然ながら、第２実施形態の部品装着方法の演算処理を行うコンピュータは、生産ジョブデータを保持し、あるいは、生産ジョブデータにアクセス可能となっている。

基板シーケンスデータは、生産する基板Ｋの種類ごとに制作される。基板シーケンスデータには、基板Ｋに装着する複数の部品の種類、装着順序、部品供給位置、および装着座標位置が定められている。また、部品供給位置での採取条件を決定するために必要な挟持中心偏移データおよび角度データも基板シーケンスデータに規定されている。後述するように、基板シーケンスデータは、コンピュータが実施する最適化および干渉回避の演算処理によって最終的に決定される。

基板シーケンスデータ中の部品の種類に対応して、部品シェイプデータが連結されている。部品シェイプデータは、部品の種類ごとに固有なデータであり、複数の基板シーケンスデータに対して共用化される。部品シェイプデータには、部品名称、各部寸法、および使用ノズルなどが示されている。なお、使用ノズルは、当該の部品を採取するために標準的に使用するノズルである。さらに、標準挟持箇所を示すボディ中心データ、標準角度データ、および中心偏移量も、部品シェイプデータに規定されている。

部品シェイプデータ中の使用ノズルに対応して、ノズルスペックデータが連結されている。ノズルスペックデータは、ノズルの種類ごとに固有なデータであり、複数の部品シェイプデータに対して共用化される。ノズルスペックデータには、ノズル名称や各部寸法などが示されている。例えば、メカチャックノズル１のノズルスペックデータには、一対の爪部５１、５２が開放したときの開放寸法Ｌｍや、閉じたときの最小離間寸法などが示されている。また例えば、吸着ノズルのノズルスペックデータには、吸着開口部の大きさなどが示されている。

コンピュータは、基板の生産を開始する以前に、基板シーケンスデータの最適化および干渉回避の演算処理を行う。図７は、基板シーケンスデータの最適化および干渉回避の演算処理フローを示す図である。図７のステップＳ１で、コンピュータは、通常の生産の最適化により基板シーケンスデータＳＤ０を作成する。通常の生産の最適化とは、メカチャックノズル１の装着済み部品への干渉を考慮することなく、装着サイクルタイムを最短化することを意味する。装着サイクルタイムとは、基板に複数の部品の全数を装着するために必要になると予想される時間である。装着サイクルタイムは、部品移載装置の装着ヘッド９における吸着ノズルとメカチャックノズル１との交換時間や、各ノズルの部品採取時間、移動時間、および部品装着時間などの合計値になる。したがって、装着サイクルタイムは、複数の部品の装着順序や、部品供給装置の複数の部品供給位置における部品の種類の並び順などに依存する。通常の生産の最適化は、公知の各種技術を応用して実施することができる。

次にステップＳ２で、コンピュータは、基板シーケンスデータＳＤ０に基づいて部品の装着を実施したときに、メカチャックノズル１の装着済み部品への干渉が発生するか否かを判定する。干渉が発生しない場合、コンピュータは、ステップＳ３に進み、基板シーケンスデータＳＤ０の採用を決定して、演算処理フローを終了する。干渉が発生する場合、コンピュータは、ステップＳ４に進み、装着順序の変更により干渉を回避できるか否かを判定する。コンピュータは、干渉を回避できる場合にはステップＳ５に進み、干渉を回避できない場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ５で、コンピュータは、基板シーケンスデータＳＤ０から装着順序を変更して干渉を回避し、再度最適化を実施した後、基板シーケンスデータＳＤ２を作成する。再度の最適化では、装着順序を変更した結果として、装着ヘッド９の移動経路に無駄な部分が発生していないか調査する。仮に無駄な部分が発生していれば、干渉回避の可能な範囲内でさらに、部品の装着順序や部品の種類の並び順などを変更する。ステップＳ５の演算処理は、本発明の第２方法に相当する。コンピュータは、続くステップＳ６で、基板シーケンスデータＳＤ２に基づいて部品の装着を実施したときの第２装着サイクルタイムＴ２を推定し、その後ステップＳ７に進む。

ステップＳ７で、コンピュータは、挟持箇所の変更により干渉を回避できるか否かを判定する。コンピュータは、干渉を回避できる場合にはステップＳ８に進み、干渉を回避できない場合にはステップＳ１０に進む。ステップＳ８で、コンピュータは、基板シーケンスデータＳＤ０から挟持箇所を変更して干渉を回避し、再度最適化を実施して基板シーケンスデータＳＤ１を作成する。挟持箇所の変更方法は、第１実施形態で説明済みである。また、再度の最適化では、挟持箇所を変更した後に、装着ヘッド９の移動経路の無駄、およびメカチャックノズル１の動作の無駄などを解消する。ステップＳ８の演算処理は、本発明の第１方法に相当する。コンピュータは、続くステップＳ９で、基板シーケンスデータＳＤ１に基づいて部品の装着を実施したときの第１装着サイクルタイムＴ１を推定し、その後ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０で、コンピュータは、第１装着サイクルタイムＴ１および第２装着サイクルタイムＴ２の有無を調査する。第１装着サイクルタイムＴ１のみが有る場合、コンピュータは、ステップＳ１１に進み、基板シーケンスデータＳＤ１の採用を決定して、演算処理フローを終了する。第２装着サイクルタイムＴ２のみが有る場合、コンピュータは、ステップＳ１２に進み、基板シーケンスデータＳＤ２の採用を決定して、演算処理フローを終了する。第１装着サイクルタイムＴ１および第２装着サイクルタイムＴ２の両方が有る場合、コンピュータは、ステップＳ１３に進み、第１装着サイクルタイムＴ１と第２装着サイクルタイムＴ２とを大小比較する。コンピュータは、第１装着サイクルタイムＴ１のほうが小さければステップＳ１１に進み、そうでなければステップＳ１２に進む。これにより、コンピュータは、装着サイクルタイムが小さい側の基板シーケンスデータの採用を決定できる。

第１装着サイクルタイムＴ１および第２装着サイクルタイムＴ２がともに無い場合、コンピュータは、ステップＳ１４に進み、異常時処理を実施して演算処理フローを終了する。異常時処理では、例えば、干渉を回避できない旨を報知する。この場合、装着順序の変更および挟持箇所の変更では干渉を回避できない。したがって、特殊なメカチャックノズルを用いる、あるいは、基板上の部品配置を設計変更するなどの対策が必要となる。

第２実施形態の部品装着方法において、部品の標準挟持箇所は、部品の形状に関する諸量を保持する部品シェイプデータ中に、ボディ中心データおよび標準角度データとして規定されている。また、部品の実際の挟持箇所は、基板に装着する複数の部品の装着順序および装着座標位置を定めた基板シーケンスデータ中に、挟持中心偏移データおよび角度データとして規定される。

これによれば、標準挟持箇所は、部品の種類ごとに固有な部品シェイプデータに規定され、基板の種類に依存して変化し得る実際の挟持箇所は、それぞれの基板シーケンスデータに個別に規定される。したがって、実際の挟持箇所の変化に関係なく部品シェイプデータは１種類だけでよいので、データの管理が容易であり誤りが発生しない。これに比較して、従来技術では実際の挟持箇所が部品シェイプデータに規定されていた。したがって、実際の挟持箇所が変化するたびに、新しい部品シェイプデータを制作する必要があった。このため、１種類の部品でありながら複数の部品シェイプデータが混在し、データの管理が煩雑となって誤りが発生しがちであった。

さらに、第２実施形態の部品装着方法において、基板に複数の部品を装着する所要時間を装着サイクルタイムとし、一対の爪部５１、５２が部品の標準挟持箇所を挟持すると、装着済み部品に対して一対の爪部５１、５２の位置および開放動作の少なくとも一方が干渉するときに、部品の挟持箇所を標準挟持箇所から変更する第１方法（ステップＳ８）により干渉を回避する場合の第１装着サイクルタイムＴ１を推定し、基板シーケンスデータに定められた複数の部品の装着順序を変更する第２方法（ステップＳ５）により干渉を回避する場合の第２装着サイクルタイムＴ２を推定し、第１装着サイクルタイムＴ１および第２装着サイクルタイムＴ２のうち短時間の側の方法を採用する。

これによれば、装着済み部品に対する一対の爪部５１、５２の干渉を回避するために適正な方法を採用して、装着サイクルタイムを短時間化できる。したがって、干渉を回避しつつ、良好な生産効率を確保できる。

なお、第１実施形態で、干渉が発生したときに挟持中心偏移データをゼロデータのままとして、メカチャックノズル１を専用メカチャックノズルに取り替える別法により挟持箇所を変更するようにしてもよい。専用メカチャックノズルは、メカチャックノズル１の本体部２に対する一対の爪部５１、５２の配設位置を偏移量Ｙ１だけ平行移動（図１の紙面表裏方向に移動）したものである。また、第１実施形態で説明したメカチャックノズル１は、複数の爪部で部品を挟持する部品装着具の一実施例であり、異なる構成の部品装着具を使用してもよい。本発明は、その他にも様々な変形や応用が可能である。

１：メカチャックノズル（部品装着具） ２：本体部
３：エア駆動部 ４：挟持機構部 ５１、５２：爪部
９：装着ヘッド
Ｌｍ：開放寸法 Ｋ：基板 Ｐ１：長方形部品
Ｐ２：部品 Ｐ２１：ボディ Ｐ２２：端子部
Ｐ１１：大型部品（装着済み部品）
Ｐ１２、Ｐ１３：長方形部品 Ｐ１４、Ｐ１５：六角形部品
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１２〜Ｃ１５：部品外形の中心
Ｃ３：部品のボディの中心
Ｒ１〜Ｒ４：標準挟持箇所
Ｗ１２：挟持中心 Ｙ１：偏移量

Claims (6)

1. 部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で前記部品を開放して前記基板の所定位置に前記部品を装着する複数の爪部を有して、前記部品供給位置と前記基板との間を移動可能に装架された部品装着具を用いる部品装着方法であって、
   既に前記基板に装着された装着済み部品に対して、前記部品を開放するときの前記複数の爪部の位置および開放動作が干渉しないように、前記複数の爪部が挟持する前記部品の挟持箇所を決定する部品装着方法。
2. 前記部品は、前記複数の爪部に通常挟持される標準挟持箇所が規定されており、
   前記複数の爪部が前記部品の前記標準挟持箇所を挟持すると、前記装着済み部品に対して前記複数の爪部の位置および開放動作の少なくとも一方が干渉するときに、前記部品の挟持箇所を前記標準挟持箇所から変更して干渉を回避する請求項１に記載の部品装着方法。
3. 前記部品の標準挟持箇所は、前記部品のボディの側面に規定されており、かつ、前記ボディの中心を示すボディ中心データ、および前記ボディの中心を基準として前記標準挟持箇所が位置する方向角度を示す標準角度データを用いて規定され、
   前記部品の挟持箇所は、前記部品のボディの中心から偏移した挟持中心の偏移量を示す挟持中心偏移データ、および前記挟持中心を基準として前記挟持箇所が位置する方向角度を示す角度データを用いて規定され、
   前記部品の挟持箇所を前記標準挟持箇所から変更しないときに、前記挟持中心偏移データをゼロデータとし、かつ、前記角度データを前記標準角度データに一致させ、
   前記部品の挟持箇所を前記標準挟持箇所から変更するときに、前記挟持中心偏移データを非ゼロデータとする挟持中心変更、および、前記角度データを前記標準角度データと異なるデータにする角度変更の少なくとも一方の変更を行う請求項２に記載の部品装着方法。
4. 前記部品の標準挟持箇所は、前記部品の形状に関する諸量を保持する部品シェイプデータに規定され、
   前記部品の挟持箇所は、前記基板に装着する複数の部品の装着順序および装着座標位置を定めた基板シーケンスデータに規定される請求項２または３に記載の部品装着方法。
5. 前記基板に前記複数の部品を装着する所要時間を装着サイクルタイムとし、
   前記複数の爪部が前記部品の前記標準挟持箇所を挟持すると、前記装着済み部品に対して前記複数の爪部の位置および開放動作の少なくとも一方が干渉するときに、
   前記部品の挟持箇所を前記標準挟持箇所から変更する第１方法により前記干渉を回避する場合の第１装着サイクルタイムを推定し、
   前記基板シーケンスデータに定められた前記複数の部品の装着順序を変更する第２方法により前記干渉を回避する場合の第２装着サイクルタイムを推定し、
   前記第１装着サイクルタイムおよび前記第２装着サイクルタイムのうち短時間の側の方法を採用する請求項４に記載の部品装着方法。
6. 部品供給位置で部品を挟持して採取し、基板上で前記部品を開放して前記基板の所定位置に前記部品を装着する複数の爪部を有して、前記部品供給位置と前記基板との間を移動可能に装架された部品装着具を備える部品装着装置であって、
   既に前記基板に装着された装着済み部品に対して、前記部品を開放するときの前記複数の爪部の位置および開放動作が干渉しないように、前記複数の爪部が挟持する前記部品の挟持箇所を決定する挟持箇所決定手段をさらに備える部品装着装置。

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