WO2023188107A1 - 部品装着機および部品装着方法 - Google Patents

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WO2023188107A1
WO2023188107A1 PCT/JP2022/015985 JP2022015985W WO2023188107A1 WO 2023188107 A1 WO2023188107 A1 WO 2023188107A1 JP 2022015985 W JP2022015985 W JP 2022015985W WO 2023188107 A1 WO2023188107 A1 WO 2023188107A1
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WO
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component
mounting
supply
parts
bulk feeder
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Application number
PCT/JP2022/015985
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正良 森山
Original Assignee
株式会社Fuji
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社Fuji filed Critical 株式会社Fuji
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/02—Feeding of components

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting machine and a component mounting method.
  • the component mounting machine performs a mounting process of mounting components supplied by a feeder or the like onto a board.
  • the above-mentioned feeder includes a type that supplies parts in a bulk state in which parts are scattered in a supply area where a suction nozzle can pick up the parts.
  • the component mounting machine executes image processing to recognize the state of supply of components by the bulk feeder, and controls a component suction operation using a suction nozzle based on the result of the image processing.
  • the supply operation is executed at an appropriate timing, taking into account that the number of parts that can be collected by the bulk feeder is undefined. It is desirable to control the
  • the purpose of this specification is to provide a component mounting machine and a component mounting method that can suppress a decrease in production efficiency in mounting processing using a bulk feeder.
  • This specification includes a mounting control unit that executes a mounting process based on a control program in which an execution order of a PP cycle including a component picking operation and a mounting operation of mounting the component on a board; a supply control unit that causes a bulk feeder to supply the parts in a bulk state to perform a supply operation of the parts at a predetermined execution timing; a necessary number of the parts to be collected from the bulk feeder in the scheduled PP cycle; The current number of parts that can be collected and the supply are determined so that the difference between the number of parts that can be collected and the number of parts that can be collected does not become less than a reference value, and so that the waiting time for waiting for the completion of the supply operation before executing the collection operation is minimized.
  • a component mounting machine is disclosed that includes a timing setting unit that sets the execution timing of the supply operation based on the required time of the operation.
  • This specification includes a mounting control step for performing a mounting process based on a control program in which an execution order of a PP cycle including a component picking operation and a mounting operation for mounting the component on a board; a supply control step of causing a bulk feeder to supply the parts in a bulk state to carry out a supply operation of the parts at a predetermined execution timing; a necessary number of parts to be collected from the bulk feeder in the scheduled PP cycle; The current number of parts that can be collected and the supply are determined so that the difference between the number of parts that can be collected and the number of parts that can be collected does not become less than a reference value, and so that the waiting time for waiting for the completion of the supply operation before executing the collection operation is minimized.
  • a component mounting method is disclosed that includes a timing setting step of setting the execution timing of the supplying operation based on the required time of the operation.
  • the execution timing of the bulk feeder supply operation is appropriately set based on the required number and the number that can be collected. Therefore, when executing the PP cycle, it is possible to suppress the occurrence of a shortage in the number of samples that can be collected and the time required to wait for the completion of the supply operation of the bulk feeder. As a result, a decrease in production efficiency can be suppressed.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a component mounting machine in an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing a parts supply area in a bulk feeder. It is a block diagram showing a component mounting machine. It is a figure which shows the image data which imaged the supply area.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of supply state recognition processing for the image data of FIG. 4; It is a table showing control programs and analysis results for each PP cycle.
  • It is a flowchart which shows the mounting process by a component mounting machine.
  • 3 is a flowchart showing a component supply management process by the component mounting machine.
  • 7 is a timing chart showing the relationship between a PP cycle scheduled to be executed and candidates for execution timing of a supply operation. It is a flowchart which shows the standby time in the PP cycle by a component mounting machine.
  • the bulk feeder 30 is installed, for example, in a component mounting machine 10 that mounts components onto a substrate 91, and supplies components in a bulk state (separate state with irregular postures).
  • the component mounting machine 10 constitutes a production line for producing board products together with a plurality of types of board working machines including other component mounting machines 10, for example.
  • the substrate-related working machines that constitute the above-mentioned production line may include a printing machine, an inspection device, a reflow oven, and the like.
  • the component mounting machine 10 includes a board transfer device 11, as shown in FIG.
  • the substrate transfer device 11 sequentially transfers the substrates 91 in the transfer direction and positions the substrates 91 at a predetermined position within the machine.
  • the component mounting machine 10 includes a component supply device 12 .
  • the component supply device 12 supplies components to be mounted on the board 91.
  • the component supply device 12 is equipped with feeders 122 in a plurality of slots 121, respectively.
  • the feeder 122 is, for example, a tape feeder that feeds and moves a carrier tape containing a large number of parts so as to be able to collect the parts.
  • a bulk feeder 30 is applied to the feeder 122, which feeds parts housed in a bulk state in a collectable manner. Details of the bulk feeder 30 will be described later.
  • the component mounting machine 10 includes a component transfer device 13.
  • the component transfer device 13 transfers the components supplied by the component supply device 12 to a predetermined mounting position on the board 91.
  • the component transfer device 13 includes a head drive device 131, a moving table 132, a mounting head 133, and a suction nozzle 134.
  • the head drive device 131 moves the moving table 132 in the horizontal direction (X direction and Y direction) using a linear motion mechanism.
  • the mounting head 133 is removably fixed to the movable table 132 by a clamp member (not shown), and is provided so as to be movable in the horizontal direction within the machine.
  • the mounting head 133 supports a plurality of suction nozzles 134 in a rotatable and movable manner.
  • the suction nozzle 134 is a holding member that picks up and holds the parts supplied by the feeder 122.
  • the suction nozzle 134 suctions the parts supplied by the feeder 122 using the supplied negative pressure air.
  • a chuck or the like that holds the component by gripping it may be employed.
  • the component mounting machine 10 includes a component camera 14 and a board camera 15.
  • the component camera 14 and the board camera 15 are digital imaging devices having an imaging element such as a CMOS.
  • the component camera 14 and the board camera 15 perform imaging based on the control signal, and send out image data acquired by the imaging.
  • the component camera 14 is configured to be able to image the component held by the suction nozzle 134 from below.
  • the board camera 15 is provided on the movable table 132 so as to be movable in the horizontal direction integrally with the mounting head 133.
  • the board camera 15 is configured to be able to image the board 91 from above.
  • the board camera 15 can also image various devices within the movable range of the moving table 132.
  • the substrate camera 15 captures an image of the supply area As where the bulk feeder 30 supplies parts and the reference mark 344 provided on the top of the bulk feeder 30 within the camera field of view. can do.
  • the board camera 15 can be used for imaging different imaging targets in order to obtain image data used for various image processing.
  • Control device 20 The component mounting machine 10 includes a control device 20, as shown in FIG.
  • the control device 20 is mainly composed of a CPU, various memories, and control circuits.
  • the control device 20 includes a storage section 21 as shown in FIG.
  • the storage unit 21 is configured with an optical drive device such as a hard disk device, a flash memory, or the like.
  • the storage unit 21 of the control device 20 stores various data such as a control program M1 used to control the mounting process.
  • the control program M1 indicates the mounting positions, mounting angles, and component types of components to be mounted on the board 91 in the mounting process in a scheduled mounting order.
  • the mounting process includes a process in which a PP cycle (pick and place cycle) including a collection cycle and a mounting cycle is repeated multiple times.
  • the above-mentioned "collection cycle” is a process in which the collection operation of collecting the components supplied by the component supply device 12 with the suction nozzle 134 is repeated multiple times.
  • the above-mentioned "mounting cycle” is a process in which the mounting operation of mounting the sampled component at a predetermined mounting position on the board 91 at a predetermined mounting angle is repeated multiple times.
  • the control program M1 includes a plurality of sampling operations and mounting operations that are grouped in consideration of the number of suction nozzles 134 supported by the mounting head 133, the moving distance of the mounting head 133, etc.
  • the execution order of the PP cycles (PP1, PP2, . . . ) is set in advance.
  • the control device 20 includes a mounting control section 22.
  • the attachment control unit 22 executes attachment processing (attachment control step) based on the control program M1 in which the execution order of the PP cycle is set.
  • the mounting control unit 22 executes a process of recognizing the holding state of the component held by each of the plurality of holding members (suction nozzles 134). Specifically, the mounting control unit 22 performs image processing on the image data acquired by the component camera 14 and recognizes the position and angle of each component with respect to the reference position of the mounting head 133.
  • the mounting control unit 22 uses image data obtained by imaging the component from the side, below, or above using, for example, a head camera unit provided integrally with the mounting head 133. It may also be processed.
  • the mounting control unit 22 controls the operation of the mounting head 133 based on information output from various sensors, the results of image processing, the control program M1, and the like. Thereby, the positions and angles of the plurality of suction nozzles 134 supported by the mounting head 133 are controlled. As a result, the component held by the suction nozzle 134 is mounted at a predetermined mounting position and at a predetermined mounting angle as instructed by the control program M1.
  • the control device 20 includes a state recognition unit 23.
  • the state recognition unit 23 determines the supply state of the plurality of components in the supply area As of the bulk feeder 30 based on image data D1 (see FIG. 4) acquired by imaging with a camera (in this embodiment, the board camera 15). recognize.
  • the supply state recognition process includes a process of recognizing whether or not there is a part that can be collected in the supply area As, and, if there is a part that can be collected, recognizing the position and angle of the part. Then, the mounting control unit 22 controls the operation of the mounting head 133 in the sampling operation based on the result of the supply state recognition process. Details of the recognition process by the state recognition unit 23 will be described later.
  • the control device 20 includes a supply control section 24.
  • the supply control unit 24 controls component supply by the component supply device 12 .
  • the supply control unit 24 controls the supply operation by the bulk feeder 30 at an execution timing set by a timing setting unit 27, which will be described later, during execution of the mounting process. Control to be executed (supply control step).
  • the control device 20 includes a timing setting section 27.
  • the timing setting unit 27 controls the supply by the bulk feeder 30 so that the difference between the required number of parts 92 to be collected from the bulk feeder 30 and the possible number of parts 92 to be collected in the bulk feeder 30 in the scheduled PP cycle does not become less than a reference value.
  • Set the execution timing of the operation (timing setting step). The details of setting the execution timing by the timing setting section 27 will be described later.
  • the bulk feeder 30 is installed in the component mounting machine 10 and functions as a part of the component supply device 12.
  • the bulk feeder 30 supplies unaligned bulk components such as carrier tapes. Therefore, unlike a tape feeder, the bulk feeder 30 does not use a carrier tape, and therefore has the advantage that loading of a carrier tape, collection of used tape, etc. can be omitted.
  • a type of bulk feeder 30 that supplies parts in an irregular posture to a planar supply area As.
  • the parts are so close that they touch each other in the supply area As, or if they are piled up (overlapping each other in the vertical direction), or if the parts are in a horizontal position with the width direction being the vertical direction, the parts The mounting machine 10 cannot collect these parts. Therefore, in order to increase the proportion of parts that can be collected, there is a type of bulk feeder 30 that supplies parts in an aligned state in the supply area As.
  • a bulk feeder 30 of a type that aligns parts will be exemplified and explained.
  • the bulk feeder 30 When the bulk feeder 30 is set in the slot 121 of the component supply device 12, it is supplied with power via the connector and becomes communicable with the control device 20.
  • the bulk feeder 30 includes a feeder main body 31 formed in a flat box shape. A component case that accommodates a plurality of components in bulk is removably attached to the feeder main body 31.
  • the bulk feeder 30 includes a track member 34 that is provided so as to be able to vibrate relative to the feeder main body 31 .
  • the track member 34 is formed with a conveyance path R through which a plurality of parts are conveyed, and a supply area As that communicates with the conveyance path R and opens upward so that a plurality of parts can be collected.
  • the track member 34 is formed to extend in the front-back direction of the feeder main body 31 (the left-right direction in FIG. 2).
  • a pair of side walls 341 that protrude upward are formed on both edges of the track member 34 in the width direction (vertical direction in FIG. 2).
  • the pair of side walls 341 surround the periphery of the conveyance path R together with the tip end 342 of the track member 34, and prevent leakage of components conveyed through the conveyance path R.
  • the alignment member 50 is replaceably attached to the track member 34.
  • the alignment member 50 has a plurality of cavities 51 that individually house a plurality of components. Specifically, the plurality of cavities 51 are arranged in a zigzag pattern in which adjacent rows in the conveyance direction alternate in the supply area As.
  • the alignment member 50 has a total of 64 cavities 51, eight regularly arranged in the transport direction and eight regularly arranged in the width direction of the transport path R.
  • Each of the plurality of cavities 51 opens upward and accommodates the component in a posture such that the thickness direction of the component is in the vertical direction.
  • the plurality of cavities 51 may be arranged in a matrix.
  • the opening of the cavity 51 is set to a size that is slightly larger than the external shape of the component when viewed from above.
  • the depth of the cavity 51 is set depending on the type of component (shape, mass, etc.).
  • One of the various types of track members 34 is attached to the track member 34, which is selected based on the type of component, the required number of cavities 51, and functionality.
  • the "supply area As" of the track member 34 is an area where parts are supplied in bulk, and is an area where parts can be picked up by the suction nozzle 134 supported by the mounting head 133.
  • the "conveyance path R" of the track member 34 is a path through which the components distributed from the component case side to the track member 34 are conveyed to the supply area As.
  • a cover 36 that covers the upper part of the transport path R is fixed to the track member 34 .
  • the bulk feeder 30 includes a shutter 37 provided above the track member 34 and capable of closing the opening of the supply area As. By opening and closing the shutter 37, the bulk feeder 30 can prevent parts from flying out or foreign matter from entering the supply area As.
  • the shutter 37 can be switched between an open state, a closed state, and an intermediate state by opening and closing operations.
  • the closed state of the shutter 37 is a state in which the shutter 37 contacts the track member 34 and the opening of the supply area As is completely closed. At this time, the shutter 37 is located on the rear side of the feeder main body 31 than the pair of reference marks 344 of the track member 34, as shown by the broken line in FIG. shall be.
  • the open state of the shutter 37 means a state in which the opening of the supply area As is not closed and the main range of the supply area As (the range in which the plurality of cavities 51 are provided in this embodiment) is exposed. be.
  • the suction nozzle 134 can perform a component picking operation for any of the cavities 51.
  • the intermediate state of the shutter 37 is a state between the closed state and the open state, in which the shutter 37 is separated from the track member 34 by at least the amplitude of the track member 34 that vibrates due to excitation, and is separated from the opening of the supply area As. This is a condition that prevents parts from flying out.
  • the shutter 37 is opened and closed by a drive device (not shown), and is placed in a closed state, an open state, or an intermediate state depending on the driving state of the drive device.
  • the bulk feeder 30 includes an unillustrated vibration device provided on the feeder main body 31.
  • the vibration device applies vibration to the track member 34 so that the plurality of components are transported along the transport path R.
  • the vibration device applies vibration to the track member 34
  • the track member 34 moves in an ellipse when viewed from the side.
  • a forward and upward external force or a backward and upward external force is applied to the plurality of components on the conveyance path R, depending on the rotational direction of the elliptical motion of the track member 34.
  • the bulk feeder 30 can vary the conveyance speed of the conveyed parts, the degree of dispersion of the parts, the conveyance direction, etc. by controlling the frequency and amplitude of the vibrations applied to the track member 34, and the rotational direction of the elliptical motion caused by the vibrations. I can do it.
  • the bulk feeder configured as described above receives a command to supply parts during the execution of the mounting process by the component mounting machine 10, for example, during the period from the end of the current collection operation to the start of the next collection operation.
  • the parts supply operation is executed.
  • the component supply operation is an operation of transporting the components so that the components are accommodated in the plurality of cavities 51.
  • the transport operation includes a transport operation to the extent that the component located at the front end of the transport path R advances to the front end of the supply area As, and then a transport operation to the extent that the component moves back to the front end of the transport path R again. This includes the return operation.
  • the feeding operation and the return operation are performed so that the plurality of parts are reciprocated in the forward and backward direction multiple times in the supply area As during the transport operation.
  • the operation may be executed repeatedly. That is, the component feeding operation in the bulk feeder 30 can be selectively executed in one of a plurality of patterns, taking into account circumstances such as the allowable time and securing the number of parts that can be collected.
  • the state recognition unit 23 recognizes the plurality of components 92 in the supply area As of the bulk feeder 30 based on the image data D1 (see FIG. 4) acquired by the board camera 15. Recognize the supply status of More specifically, the state recognition unit 23 first detects the supply based on image data D1 obtained by imaging the supply area As in a state where the bulk feeder 30 transports the plurality of parts 92 to the supply area As by vibration. Performs state recognition processing.
  • FIG. 4 is an example of the image data D1.
  • the state recognition unit 23 first determines the state of each of the plurality of cavities 51.
  • the plurality of cavities 51 are divided into accommodation cavities that accommodate parts 92 so that they can be collected ("OK” in FIG. 5), and NG cavities ("NG” in FIG. 5) in which parts 92 exist around them but cannot be collected. , it is classified as an empty cavity (“EMP” in FIG. 5) in which there are no parts 92 around it.
  • accommodation cavities are shown with diagonal lines
  • NG cavities are shown with X marks connecting diagonal lines
  • empty cavities are shown only with dashed outlines.
  • the state recognition unit 23 calculates the number (V1, V2, V3) of the states (OK, NG, EMP) of the plurality of cavities 51, as shown in FIG.
  • This supply state includes the ratio of the number of accommodation cavities V1 to the total number of cavities 51, the address of the accommodation cavity as the position of the part 92 that can be collected (a unique value assigned to each of the plurality of cavities 51), and the number of parts in the accommodation cavity. 92 poses (angles of the harvestable part 92) may be included. Note that the above ratio of the number of accommodation cavities V1 is used, for example, for switching between various patterns in the supply operation. Hereinafter, the “number of accommodation cavities V1” is also referred to as the “collectable number V1” of the parts 92.
  • Timing Setting Unit 27 when the component supply device 12 is equipped with the bulk feeder 30, the supply control unit 24 sets the timing setting unit 27 for the supply operation by the bulk feeder 30. control to execute at the specified execution timing (supply control step). Various aspects can be adopted regarding the execution timing of the supply operation. For example, the execution timing is set depending on whether the priority is to reduce the number of executions of the supply operation or the case where priority is given to reducing the number of executions of the PP cycle including the recovery process that attempts the re-attachment operation. differ.
  • the timing setting unit 27 sets the execution timing with priority given to shortening the time required for the mounting process. Specifically, the timing setting unit 27 performs control so that a waiting time for waiting for the completion of the supplying operation does not occur due to execution of the supplying operation, or so that the waiting time is shortened even if it occurs.
  • the timing setting unit 27 performs control so that a waiting time for waiting for the completion of the supplying operation does not occur due to execution of the supplying operation, or so that the waiting time is shortened even if it occurs.
  • the waiting time Tw is the period from when the supply operation becomes executable to when the supply operation ends, regardless of the timing.
  • the timing setting unit 27 is based on the difference between the required number of parts 92 to be collected from the bulk feeder 30 in the scheduled PP cycle (for example, the required number Ra of part type a) and the number V1 of parts 92 that can be collected from the bulk feeder 30.
  • the execution timing is set so that the value does not fall below the value Vc.
  • the timing setting unit 27 first integrates the required number of parts 92 for each PP cycle scheduled to be executed in the order in which the PP cycles are executed, and the sum of the integrated value and the reference value Vc exceeds the current collectable number V1. is determined as the execution limit at which the next supply operation should be executed at the latest.
  • the timing setting unit 27 acquires the possible collection number V1 included in the supply state recognized by the state recognition unit 23, and each time a PP cycle is executed, the required number in the PP cycle is subtracted to obtain the possible collection number V1. Update. Further, the timing setting unit 27 sets the waiting time Tw for waiting for the end of the supply operation before executing the collection operation to be the minimum when the supply operation is executed at any timing between the current time and the execution limit. Set the execution timing to . At this time, the timing setting unit 27 sets the execution timing of the supply operation based on the current number of samples that can be collected V1 and the required time Ts of the supply operation.
  • the timing setting unit 27 selects one or more candidates as an execution timing candidate, which is the end of a collection operation that targets a part 92 supplied by the bulk feeder 30 among a plurality of PP cycles scheduled to be executed. Set one of them as the execution timing. At this time, as a method of applying one of the candidates, the following aspects may be adopted.
  • the timing setting unit 27 prioritizes candidates with a short waiting time that may occur when the supply operation is executed with each candidate. Set to execution timing. This is an aspect that aims to shorten the time required for the mounting process by shortening the waiting time.
  • the timing setting unit 27 preferentially sets the candidate for which the number of samples that can be collected at the time of execution of the supply operation is the minimum as the execution timing. . This is intended to reduce the number of times the supply operation is performed, thereby reducing the chance of waiting time occurring, and as a result, reducing the time required for the mounting process.
  • the timing setting unit 27 selects one of the plurality of candidates based on preset weighting for both the waiting time and the number of samples that can be collected for each candidate, and sets it as the execution timing. This is a mode for improving the efficiency of the mounting process by considering the number of specimens that can be collected, for example, when the difference in waiting time between candidates is small.
  • the supply control section 24 instructs the bulk feeder 30 to execute the supply operation when the mounting process progresses to the execution timing. do.
  • the above reference value Vc can be set as appropriate.
  • the reference value Vc is set to be greater than or equal to 1 and less than or equal to the number of suction nozzles 134 supported by the mounting head 133.
  • the supply control unit 24 issues the command after the collection operation from the bulk feeder 30 is finished and the suction nozzle 134 has risen sufficiently. Send out. Thereby, the supply operation by the bulk feeder 30 is executed in parallel with the mounting cycle of the PP cycle.
  • the control device 20 first moves the substrate camera 15 above the pair of reference marks 344 of the bulk feeder 30 and acquires image data by imaging with the substrate camera 15. Then, the control device 20 recognizes the position of the bulk feeder 30 in the machine based on the position of the pair of reference marks 344 included in the image data and the position of the substrate camera 15 at the time of imaging through image processing. The control device 20 can acquire the coordinate values of each cavity 51 based on the result of the calibration process and the arrangement information of the cavities 51.
  • the board transport device 11 of the component mounting machine 10 carries out the process of loading the board 91, as shown in FIG. 7 (S11).
  • the board 91 is carried into the machine and positioned at a predetermined position within the machine.
  • the supply control unit 24 causes the bulk feeder 30 to perform a supply operation after S11 or in parallel with S11 (supply control step, S21).
  • supply control step, S21 supply control step
  • a plurality of parts 92 are housed in at least some of the plurality of cavities 51 of the bulk feeder 30 .
  • the state recognition unit 23 executes a process for recognizing the supply state of the component 92 (S22).
  • the current number of parts V1 that can be collected and the position of the parts 92 that can be collected are acquired as the supply status.
  • the control device 20 executes a PP cycle.
  • the mounting control unit 22 executes a collection cycle in which a collection operation of collecting the component 92 using a plurality of suction nozzles 134 is repeated (S12).
  • the mounting control unit 22 controls the operation of the mounting head 133 during the collection operation so as to sequentially position the mounting head 133 according to the position of the component 92 that can be collected.
  • the mounting control unit 22 positions the suction nozzle 134 by appropriately switching the coordinate value of the center of the cavity 51 or the coordinate value of the reference position of the component 92 as the position of the component 92 that can be collected.
  • the mounting control unit 22 executes a process of recognizing the holding state of the component 92 held by each of the plurality of suction nozzles 134 (S13). Specifically, the mounting control unit 22 moves the mounting head 133 above the component camera 14 and sends an imaging command to the component camera 14. The mounting control unit 22 performs image processing on the image data acquired by the component camera 14 and recognizes the posture (position and angle) of the component 92 held by each of the plurality of suction nozzles 134 . The result of the holding state recognition process (S13) is recorded in the storage unit 21 as an operation result indicating whether or not a sampling error has occurred in the sampling operation.
  • the mounting control unit 22 executes a mounting cycle in which a mounting operation of mounting components using a plurality of suction nozzles 134 is repeated (S14).
  • the mounting control unit 22 controls the operation of the mounting head 133 so as to mount each component 92 at the mounting position specified by the control program M1. Further, the mounting control unit 22 controls the operation of the mounting head 133 so that the suction nozzle 134 is positioned and angled with respect to the mounting position based on the result of the recognition process (S13).
  • the supply control unit 24 executes supply management processing in parallel to the PP cycle as described above.
  • the supply management process includes setting the execution timing of the supply operation of the component 92 by the bulk feeder 30, commanding the supply operation, recognition process of the supply state, and the like. For example, when the supply operation of the component 92 is executed, the bulk feeder 30 A supply operation is performed.
  • the control device 20 determines whether all PP cycles have been completed based on the control program M1 (S15). If all PP cycles have not been completed (S15: No), the PP cycle (S12-S14) is executed as a mounting control step by the mounting control unit 22. When all the PP cycles are completed (S15: Yes), the control device 20 executes the unloading process of the substrate 91 (S16). In the process of carrying out the board 91 , the board transport device 11 unclamps the positioned board 91 and carries the board 91 out of the component mounting machine 10 .
  • Supply management processing by the component mounting machine 10 will be described with reference to FIG. 8.
  • the supply management process for the parts 92 is executed during the installation process, before the PP cycle is executed, or in parallel with some steps.
  • the timing setting unit 27 determines the execution timing of the next supply operation (S31).
  • the timing setting unit 27 integrates the required number of parts 92 for each PP cycle scheduled to be executed in the order in which the PP cycles are executed, and determines the next time when the sum of the integrated value and the reference value Vc exceeds the current collectable number V1.
  • the execution limit at which the supply operation of is to be executed at the latest is determined as a provisional execution timing.
  • the control device 20 analyzes the control program M1 in advance, and determines the required number of component types (Ra1, Rb1,...) in a plurality of PP cycles (PP1, PP2, etc get.
  • FIG. 6 shows the required number Ra of the component type (a) as the required number Ra1, Ra2, . . . , RaN in each PP cycle (PP1, PP2, . . . , PPN).
  • the control device 20 integrates the required number Ra, for example, during execution of the first PP cycle (PP1), as shown in FIG. , the integrated value (Ra1+Ra2+...) is obtained.
  • control device 20 calculates the difference between the current possible collection number V1 and the integrated value as the possible collection number V11-V14 after the collection operation of a plurality of PP cycles (PP1-PP4).
  • the timing setting unit 27 determines the next time when the difference between the number of possible samples V11-V14 after the above-mentioned sample operation and the required numbers Ra2, Ra3, Ra4, and Ra5 in the next PP cycle becomes less than the reference value Vc. Determine the execution timing of the supply operation.
  • the execution limit is set before the start of the collection operation of the fifth PP cycle (PP5). Therefore, it is the end of the sampling operation of the fourth PP cycle (PP4).
  • the timing setting unit 27 extracts candidates for execution timing of the supply operation (S32). Specifically, as shown in FIG. 9, the timing setting unit 27 performs a collection operation in which the component 92 supplied by the bulk feeder 30 is targeted for collection among a plurality of PP cycles (PP1-PP4) from the current time to the execution limit. The end of the process is set as execution timing candidates H1-H4. Next, when there are multiple candidates H1-H4 that can be set as execution timings, the timing setting unit 27 calculates waiting times Tw1-Tw4 that may occur when the supply operation is executed at each candidate H1-H4. (S33). Note that the timing setting unit 27 may omit the waiting time calculation process (S33) when there is only one candidate that can be set as the execution timing.
  • each standby time Tw1-Tw4 corresponds to the difference between the time required for the supply operation SP and the time required for the mounting operations L1-L4 of each PP cycle.
  • the timing setting unit 27 determines whether the calculated waiting time Tw1-Tw4 is 0 (S34). If the calculated waiting time Tw1-Tw4 does not include 0 (S34: No), the timing setting unit 27 sets the candidate with the minimum waiting time Tw as the execution timing (S35).
  • the execution timing is preferentially set for the candidate with the smallest possible collection number V11-V14, that is, the candidate at the end of the execution order. This is because there are enough parts 92 that can be collected in the supply area As of the bulk feeder 30, so that these are consumed and the number of executions of the supply operation in the entire mounting process is reduced.
  • the supply control unit 24 causes the bulk feeder 30 to execute the supply operation when the set execution timing is reached (supply control Step, S37).
  • the state recognition unit 23 executes a process for recognizing the supply state of the component 92 (S38).
  • the above-mentioned supply operation (S37) and supply state recognition process (S38) are the same as S21 and S22, which were executed in parallel with the loading process (S11) of the substrate 91, so detailed explanations will be omitted.
  • the execution timing of the supply operation of the bulk feeder 30 is appropriately set based on the required number and the number of samples that can be collected V1. (S35, S36). Thereby, when executing the PP cycle, it is possible to prevent the number V1 that can be collected from being insufficient and the occurrence of the waiting time Tw for waiting for the completion of the supply operation of the bulk feeder 30. As a result, a decrease in production efficiency can be suppressed.
  • bulk feeder 30 supplies components 92 to be mounted on substrate 91 by component mounting machine 10 .
  • a chip component having a rectangular shape when viewed from the thickness direction is exemplified as the component 92.
  • the component 92 is used in a board-to-board work machine that performs a predetermined work on the board 91, such as the component mounting machine 10, and can be supplied while being accommodated in the cavity 51 in the bulk feeder 30.
  • the bulk feeder 30 may supply spherical solder balls.
  • the standby time is the time for waiting for the completion of the supply operation after execution of the supply operation.
  • the supply operation starts from the end of the collection cycle of the PP cycle (B1), and the supply operation starts the collection cycle of the next PP cycle. If the waiting time Tw is not completed by the scheduled start time, a waiting time Tw will occur.
  • the bulk feeder 30 that supplies part type (a) There is no problem in starting the supply operation from the time (B2) when the sampling operation in (a) ends.
  • a collection operation that targets component type (a) is included in the collection cycle of the next and subsequent PP cycles, for example, if the target of the first collection operation is component type (a), the collection cycle Since it is not possible to start the supply operation SP, a waiting time Twx for waiting for the end of the supply operation SP occurs.
  • the collection operation targeting part type (a) is not the first in the collection cycle, for example, it is possible to perform the collection operation targeting part type (d) first; ), if the supply operation SP has not been completed at the time of starting the collection operation targeting the target, a waiting time Twy occurs.
  • the waiting time Tw can be calculated more accurately by taking into consideration the execution order of the picking operations for the component types supplied by the bulk feeder 30 included in the picking cycle.
  • the execution timing candidate for the feeding operation is at the end of the collection cycle (B1), but it may also be at the end of the collection operation for the component type (a) supplied by the bulk feeder 30 (B2). . According to such a calculation method, the execution timing of the supply operation can be set more suitably.

Abstract

部品装着機は、部品の採取動作および部品を基板に装着する装着動作を含むＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムに基づいて装着処理を実行する装着制御部と、複数の部品をバルク状態で供給するバルクフィーダに所定の実行タイミングで部品の供給動作を実行させる供給制御部と、実行予定のＰＰサイクルにおいてバルクフィーダから採取する部品の必要数とバルクフィーダにおける部品の採取可能数と差が基準値未満にならないように、且つ採取動作の実行前に供給動作の終了を待機する待機時間が最小となるように、現在の採取可能数および供給動作の所要時間に基づいて供給動作の実行タイミングを設定するタイミング設定部と、を備える部品装着機。

Description

部品装着機および部品装着方法
　本発明は、部品装着機および部品装着方法に関するものである。
　部品装着機は、フィーダなどにより供給される部品を基板に装着する装着処理を実行する。上記のフィーダには、特許文献１に示すように、吸着ノズルが部品を採取可能な供給領域において部品を散在させたバルク状態で供給するタイプがある。部品装着機は、装着処理において、バルクフィーダによる部品の供給状態を認識する画像処理を実行し、その画像処理の結果に基づいて吸着ノズルを用いた部品の吸着動作を制御する。
特開２０１１－１１４０８４号公報
　装着処理にいて、バルクフィーダが供給する部品の採取可能数が採取動作の必要数未満となると、予定していた装着動作の一部が実行できなかったり、バルクフィーダの供給動作を待機したりする必要が生じ、生産効率が低下するおそれがある。このように、バルクフィーダを用いた装着処理を実行する場合には、バルクフィーダにより供給される部品の採取可能数が不定であることを勘案し、適宜の実行タイミングで供給動作が実行されるように制御することが望まれる。
　本明細書は、バルクフィーダを用いた装着処理において生産効率の低下を抑制することができる部品装着機および部品装着方法を提供することを目的とする。
　本明細書は、部品の採取動作および前記部品を基板に装着する装着動作を含むＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムに基づいて装着処理を実行する装着制御部と、複数の前記部品をバルク状態で供給するバルクフィーダに所定の実行タイミングで前記部品の供給動作を実行させる供給制御部と、実行予定の前記ＰＰサイクルにおいて前記バルクフィーダから採取する前記部品の必要数と前記バルクフィーダにおける前記部品の採取可能数と差が基準値未満にならないように、且つ前記採取動作の実行前に前記供給動作の終了を待機する待機時間が最小となるように、現在の前記採取可能数および前記供給動作の所要時間に基づいて前記供給動作の前記実行タイミングを設定するタイミング設定部と、を備える部品装着機を開示する。
　本明細書は、部品の採取動作および前記部品を基板に装着する装着動作を含むＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムに基づいて装着処理を実行する装着制御ステップと、複数の前記部品をバルク状態で供給するバルクフィーダに所定の実行タイミングで前記部品の供給動作を実行させる供給制御ステップと、実行予定の前記ＰＰサイクルにおいて前記バルクフィーダから採取する前記部品の必要数と前記バルクフィーダにおける前記部品の採取可能数と差が基準値未満にならないように、且つ前記採取動作の実行前に前記供給動作の終了を待機する待機時間が最小となるように、現在の前記採取可能数および前記供給動作の所要時間に基づいて前記供給動作の前記実行タイミングを設定するタイミング設定ステップと、を備える部品装着方法を開示する。
　このような部品装着機および部品装着方法の構成によると、バルクフィーダの供給動作の実行タイミングが必要数と採取可能数に基づいて適宜設定される。これにより、ＰＰサイクルの実行に際して、採取可能数が不足することや、バルクフィーダの供給動作の完了を待機する時間の発生を抑制することができる。結果として、生産効率の低下を抑制することができる。
実施形態における部品装着機を模式的に示す平面図である。 バルクフィーダにおける部品の供給領域を示す平面図である。 部品装着機を示すブロック図である。 供給領域を撮像した画像データを示す図である。 図４の画像データを対象とした供給状態の認識処理の結果を示す図である。 制御プログラムとＰＰサイクルごとの解析結果を示す表である。 部品装着機による装着処理を示すフローチャートである。 部品装着機による部品の供給管理処理を示すフローチャートである。 実行予定のＰＰサイクルと供給動作の実行タイミングの候補との関係を示すタイミングチャートである。 部品装着機によるＰＰサイクルにおける待機時間を示すフローチャートである。
　バルクフィーダ３０を用いた部品の装着処理を実行する部品装着機および部品装着方法について、図面を参照して説明する。バルクフィーダ３０は、例えば基板９１に部品を装着する部品装着機１０に装備され、バルク状態（それぞれの姿勢が不規則なばら状態）の部品を供給する。
　１．部品装着機１０の構成
　部品装着機１０は、例えば他の部品装着機１０を含む複数種類の対基板作業機とともに、基板製品を生産する生産ラインを構成する。上記の生産ラインを構成する対基板作業機には、印刷機や検査装置、リフロー炉などが含まれ得る。
　１－１．基板搬送装置
　部品装着機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１を備える。基板搬送装置１１は、基板９１を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９１を機内の所定位置に位置決めする。
　１－２．部品供給装置１２
　部品装着機１０は、部品供給装置１２を備える。部品供給装置１２は、基板９１に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、複数のスロット１２１にフィーダ１２２をそれぞれ装備される。フィーダ１２２には、例えば多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品を採取可能に供給するテープフィーダが適用される。また、フィーダ１２２には、バルク状態で収容された部品を採取可能に供給するバルクフィーダ３０が適用される。バルクフィーダ３０の詳細については後述する。
　１－３．部品移載装置１３
　部品装着機１０は、部品移載装置１３を備える。部品移載装置１３は、部品供給装置１２により供給された部品を基板９１上の所定の装着位置に移載する。部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３１、移動台１３２、装着ヘッド１３３、および吸着ノズル１３４を備える。ヘッド駆動装置１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。装着ヘッド１３３は、図示しないクランプ部材により移動台１３２に着脱可能に固定され、機内において水平方向に移動可能に設けられる。
　装着ヘッド１３３は、回転可能に且つ昇降可能に複数の吸着ノズル１３４を支持する。吸着ノズル１３４は、フィーダ１２２により供給される部品を採取して保持する保持部材である。吸着ノズル１３４は、供給される負圧エアにより、フィーダ１２２により供給される部品を吸着する。装着ヘッド１３３に取り付けられる保持部材としては、部品を把持することにより保持するチャックなどが採用され得る。
　１－４．部品カメラ１４、基板カメラ１５
　部品装着機１０は、部品カメラ１４、および基板カメラ１５を備える。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。部品カメラ１４は、吸着ノズル１３４に保持された部品を下方から撮像可能に構成される。基板カメラ１５は、装着ヘッド１３３と一体的に水平方向に移動可能に移動台１３２に設けられる。基板カメラ１５は、基板９１を上方から撮像可能に構成される。
　また、基板カメラ１５は、基板９１の表面を撮像対象とする他に、移動台１３２の可動範囲であれば種々の機器などを撮像対象にできる。例えば、基板カメラ１５は、本実施形態において、図２に示すように、バルクフィーダ３０が部品を供給する供給領域Ａｓやバルクフィーダ３０の上部に設けられた基準マーク３４４をカメラ視野に収めて撮像することができる。このように、基板カメラ１５は、種々の画像処理に用いられる画像データを取得するために、異なる撮像対象の撮像に兼用され得る。
　１－５．制御装置２０
　部品装着機１０は、図１に示すように、制御装置２０を備える。制御装置２０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置２０は、図３に示すように記憶部２１を備える。記憶部２１は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。制御装置２０の記憶部２１には、装着処理の制御に用いられる制御プログラムＭ１などの各種データが記憶される。
　制御プログラムＭ１は、図６に示すように、装着処理において基板９１に装着される部品の装着位置、装着角度、および部品種類を予定される装着順で示す。ここで、装着処理には、採取サイクルと装着サイクルとが含まれるＰＰサイクル（ピックアンドプレースサイクル）を複数回に亘って繰り返す処理が含まれる。上記の「採取サイクル」とは、部品供給装置１２により供給された部品を吸着ノズル１３４により採取する採取動作を、複数回に亘り繰り返す処理である。
　また、上記の「装着サイクル」とは、採取した部品を基板９１における所定の装着位置に、所定の装着角度で装着する装着動作を、複数回に亘り繰り返す処理である。このように、制御プログラムＭ１には、装着ヘッド１３３が支持する吸着ノズル１３４の数や、装着ヘッド１３３の移動距離などを考慮してグループ化された複数回の採取動作および装着動作により構成されるＰＰサイクルの実行順序（ＰＰ１，ＰＰ２，・・・）が予め設定されている。
　制御装置２０は、装着制御部２２を備える。装着制御部２２は、ＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムＭ１に基づいて装着処理（装着制御ステップ）を実行する。装着制御部２２は、複数の保持部材（吸着ノズル１３４）のそれぞれに保持された部品の保持状態の認識処理を実行する。具体的には、装着制御部２２は、部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを画像処理し、装着ヘッド１３３の基準位置に対する各部品の位置および角度を認識する。なお、装着制御部２２は、部品カメラ１４の他に、例えば装着ヘッド１３３に一体的に設けられるヘッドカメラユニットなどが部品を側方、下方、または上方から撮像して取得された画像データを画像処理するようにしてもよい。
　装着制御部２２は、装着処理において、各種センサから出力される情報や画像処理の結果、制御プログラムＭ１などに基づき、装着ヘッド１３３の動作を制御する。これにより、装着ヘッド１３３に支持された複数の吸着ノズル１３４の位置および角度が制御される。結果として、吸着ノズル１３４に保持された部品が制御プログラムＭ１により指示される所定の装着位置に所定の装着角度で装着される。
　制御装置２０は、状態認識部２３を備える。状態認識部２３は、カメラ（本実施形態において、基板カメラ１５）の撮像により取得した画像データＤ１（図４を参照）に基づいて、バルクフィーダ３０の供給領域Ａｓにおける複数の部品の供給状態を認識する。供給状態の認識処理には、供給領域Ａｓに採取可能な部品があるか否かを認識し、採取可能な部品がある場合には、その部品の位置および角度を認識する処理が含まれる。そして、装着制御部２２は、供給状態の認識処理の結果に基づいて、採取動作における装着ヘッド１３３の動作を制御する。状態認識部２３による認識処理の詳細については後述する。
　制御装置２０は、供給制御部２４を備える。供給制御部２４は、部品供給装置１２による部品供給を制御する。供給制御部２４は、部品供給装置１２にバルクフィーダ３０が装備されている場合には、装着処理の実行中において、バルクフィーダ３０による供給動作が後述するタイミング設定部２７により設定された実行タイミングで実行されるように制御する（供給制御ステップ）。
　制御装置２０は、タイミング設定部２７を備える。タイミング設定部２７は、実行予定のＰＰサイクルにおいてバルクフィーダ３０から採取する部品９２の必要数とバルクフィーダ３０における部品９２の採取可能数と差が基準値未満にならないように、バルクフィーダ３０による供給動作の実行タイミングを設定する（タイミング設定ステップ）。タイミング設定部２７による実行タイミングの設定の詳細については後述する。
　２．バルクフィーダ３０の構成
　バルクフィーダ３０は、部品装着機１０に装備されて部品供給装置１２の一部として機能する。バルクフィーダ３０は、キャリアテープのように整列されていないバルク状態で収容された部品を供給する。そのため、バルクフィーダ３０は、テープフィーダと異なりキャリアテープを用いないため、キャリアテープの装填や使用済みテープの回収などを省略できる点でメリットがある。
　バルクフィーダ３０には、例えば平面状の供給領域Ａｓに不規則な姿勢で部品を供給するタイプがある。しかしながら、供給領域Ａｓにおいて部品同士が接触するほど接近していたり堆積（上下方向に重なり合っている状態）していたり、部品の幅方向が上下方向となるような横立ち姿勢であったりすると、部品装着機１０は、これらの部品を採取対象にすることができない。そこで、採取可能な部品の割合を増加すべく、バルクフィーダ３０には、供給領域Ａｓにおいて部品を整列させた状態で供給するタイプがある。本実施形態では、部品を整列させるタイプのバルクフィーダ３０を例示して説明する。
　バルクフィーダ３０は、部品供給装置１２のスロット１２１にセットされると、コネクタを介して給電されるとともに、制御装置２０と通信可能な状態となる。バルクフィーダ３０は、扁平な箱状に形成されたフィーダ本体３１を備える。フィーダ本体３１には、複数の部品をバルク状態で収容する部品ケースが着脱可能に取り付けられる。バルクフィーダ３０は、フィーダ本体３１に対して振動可能に設けられる軌道部材３４を備える。軌道部材３４は、複数の部品が搬送される搬送路Ｒ、および搬送路Ｒに連通して複数の部品を採取可能に上方に開口する供給領域Ａｓを形成される。
　軌道部材３４は、フィーダ本体３１の前後方向（図２の左右方向）に延伸するように形成される。軌道部材３４の幅方向（図２の上下方向）の両縁には、上方に突出する一対の側壁３４１が形成される。一対の側壁３４１は、軌道部材３４の先端部３４２とともに搬送路Ｒの周縁を囲い、搬送路Ｒを搬送される部品の漏出を防止する。先端部３４２の上面には、供給領域Ａｓの基準位置を示す円形の基準マーク３４４が左右一対で付される。
　本実施形態において、軌道部材３４には、整列部材５０が交換可能に取り付けられる。整列部材５０は、複数の部品を個々に収容する複数のキャビティ５１を有する。詳細には、複数のキャビティ５１は、供給領域Ａｓにおいて搬送方向に隣り合う列が互い違いになるジグザグ状に配置される。例えば、整列部材５０は、規則的に搬送方向に８個、搬送路Ｒの幅方向に８個それぞれ配列された計６４個のキャビティ５１を有する。複数のキャビティ５１のそれぞれは、上方に開口し、部品の厚み方向が上下方向となる姿勢で部品を収容する。なお、複数のキャビティ５１は、マトリックス状に配列されてもよい。
　キャビティ５１の開口は、上方視における部品の外形状よりも僅かに大きくなる寸法に設定される。キャビティ５１の深さは、部品の種類（形状、質量など）に応じて設定される。軌道部材３４には、種々のタイプの軌道部材３４から、部品の種類や、キャビティ５１の必要数、機能性に基づいて選択された１つが取り付けられる。
　ここで、軌道部材３４の「供給領域Ａｓ」とは、部品をバルク状態で供給する領域であって、装着ヘッド１３３に支持された吸着ノズル１３４により部品を採取可能な領域である。また、軌道部材３４の「搬送路Ｒ」とは、部品ケース側から軌道部材３４へと流通した部品が供給領域Ａｓへと搬送される部品の通り道である。軌道部材３４には、搬送路Ｒの上方を覆うカバー３６が固定される。
　バルクフィーダ３０は、軌道部材３４の上部に設けられ、供給領域Ａｓの開口を閉塞可能なシャッタ３７を備える。バルクフィーダ３０は、シャッタ３７を開閉することによって部品の飛び出しや供給領域Ａｓへの異物混入を防止することができる。シャッタ３７は、開閉動作により開状態、閉状態、および中間状態を切り換えられる。シャッタ３７の閉状態とは、シャッタ３７が軌道部材３４に接触し、供給領域Ａｓの開口が完全に閉塞された状態である。このとき、シャッタ３７は、図２の破線で示すように、軌道部材３４の一対の基準マーク３４４よりもフィーダ本体３１の後側に位置し、上方視において一対の基準マーク３４４を視認および撮像可能とする。
　また、シャッタ３７の開状態とは、供給領域Ａｓの開口が閉塞されておらず、且つ供給領域Ａｓの主要範囲（本実施形態において複数のキャビティ５１が設けられた範囲）を露出させた状態である。このとき、吸着ノズル１３４は、何れのキャビティ５１に対して部品の採取動作を実行することができる。シャッタ３７の中間状態とは、閉状態と開状態の間の状態であって、シャッタ３７が軌道部材３４から少なくとも加振により振動する軌道部材３４の振幅よりも離間し且つ供給領域Ａｓの開口から部品の飛び出しを規制する状態である。シャッタ３７は、図略の駆動装置により開閉動作を行い、駆動装置の駆動状態に応じて閉状態、開状態、および中間状態とされる。
　バルクフィーダ３０は、フィーダ本体３１に設けられる図略の加振装置を備える。加振装置は、複数の部品が搬送路Ｒに沿って搬送されるように軌道部材３４に振動を付与する。加振装置が軌道部材３４に振動を付与すると、軌道部材３４は、側方視において楕円運動する。これにより、搬送路Ｒにある複数の部品は、軌道部材３４の楕円運動の回転方向に応じて前方且つ上方の外力、または後方且つ上方の外力を加えられる。これにより、複数の部品は、軌道部材３４の前側に搬送されたり、後側に搬送されたりすることになる。バルクフィーダ３０は、軌道部材３４に付与される振動の周波数や振幅、振動による楕円運動の回転方向の制御によって、搬送される部品の搬送速度、部品の分散度合い、および搬送方向などを変動させることができる。
　上記のような構成からなるバルクフィーダは、部品装着機１０による装着処理の実行中において、例えば今回の採取動作の終了から次回の採取動作の開始までの期間に、部品を供給するように指令を受けて、部品の供給動作を実行する。部品の供給動作は、複数のキャビティ５１に部品を収容させるように部品を搬送する動作である。具体的には、搬送動作には、搬送路Ｒの前端部に位置する部品が供給領域Ａｓの前端まで前進する程度の送り動作、その後にその部品が再び搬送路Ｒの前端部まで後退する程度の戻し動作が含まれる。
　なお、次回の採取動作の開始までに十分な時間的余裕がある場合には、搬送動作において、複数の部品を供給領域Ａｓにて前後方向に複数回に亘り往復させるように、送り動作および戻し動作を繰り返し実行するようにしてもよい。つまり、バルクフィーダ３０における部品の供給動作には、許容時間や採取可能数の確保などの事情を勘案して複数のパターンから選択された一つを選択的に実行させることができる。
　３．状態認識部２３の詳細
　状態認識部２３は、上記のように、基板カメラ１５の撮像により取得した画像データＤ１（図４を参照）に基づいて、バルクフィーダ３０の供給領域Ａｓにおける複数の部品９２の供給状態を認識する。より詳細には、状態認識部２３は、先ず、バルクフィーダ３０が複数の部品９２を振動により供給領域Ａｓまで搬送した状態において供給領域Ａｓを撮像して取得された画像データＤ１に基づいて、供給状態の認識処理を行う。
　図４は、画像データＤ１の一例である。このように、供給領域Ａｓには、バルク状態の部品９２が多数存在し、例えばキャビティ５１に正常な姿勢で収容されるもの、キャビティ５１の外部にあるもの、互いに接触したり堆積したりするもの、横立ち姿勢であるものなどが存在し得る。本実施形態において、状態認識部２３は、まず複数のキャビティ５１ごとに状態を割り出す。
　これにより、複数のキャビティ５１は、部品９２を採取可能に収容する収容キャビティ（図５の「ＯＫ」）、周囲に部品９２が存在するものの採取不可であるＮＧキャビティ（図５の「ＮＧ」）、周囲に部品９２が存在しない空キャビティ（図５の「ＥＭＰ」）に分類される。図５は、収容キャビティに斜線を付して示し、ＮＧキャビティに対角線を結ぶＸマークを付して示し、空キャビティを破線の外形のみで示す。状態認識部２３は、図５に示すように、複数のキャビティ５１の状態（ＯＫ、ＮＧ、ＥＭＰ）の数（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を算出する。
　そして、状態認識部２３は、上記の数（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）に基づいて、現在の供給状態を認識する。この供給状態には、キャビティ５１の全数に対する収容キャビティの数Ｖ１の割合、採取可能な部品９２の位置としての収容キャビティのアドレス（複数のキャビティ５１ごとに付された固有値）、および収容キャビティにおける部品９２の姿勢（採取可能な部品９２の角度）が含まれ得る。なお、上記の収容キャビティの数Ｖ１の割合は、例えば供給動作における各種パターンの切り換えなどに用いられる。以下では、「収容キャビティの数Ｖ１」は、部品９２の「採取可能数Ｖ１」とも称する。
　４．タイミング設定部２７の詳細
　ここで、供給制御部２４は、上記のように、部品供給装置１２にバルクフィーダ３０が装備されている場合には、バルクフィーダ３０による供給動作がタイミング設定部２７により設定された実行タイミングで実行されるように制御する（供給制御ステップ）。供給動作の実行タイミングについては種々の態様を採用し得る。例えば、供給動作の実行回数を低減することを優先する場合と、再度の装着動作を試行するリカバリ処理を含めたＰＰサイクルの実行回数を低減することを優先する場合とで設定される実行タイミングは相違する。
　本実施形態において、タイミング設定部２７は、装着処理の所要時間がより短くなることを優先して実行タイミングを設定する。具体的には、タイミング設定部２７は、供給動作の実行により当該供給動作の終了を待機する待機時間が発生しないように、または発生したとしても待機時間が短くなるように制御を行う。本実施形態において、バルクフィーダ３０が供給する部品９２を採取対象とする採取動作の終了後に供給動作を実行した場合に、同一の部品９２を採取対象とする次回の採取動作が供給動作の進行状況に関わらず実行可能となってから供給動作の終了までを待機時間Ｔｗとする。
　タイミング設定部２７は、実行予定のＰＰサイクルにおいてバルクフィーダ３０から採取する部品９２の必要数（例えば、部品種類ａの必要数Ｒａ）とバルクフィーダ３０における部品９２の採取可能数Ｖ１と差が基準値Ｖｃ未満にならないように実行タイミングを設定する。詳細には、タイミング設定部２７は、先ず実行予定のＰＰサイクルごとの部品９２の必要数をＰＰサイクルの実行順に積算し、その積算値と基準値Ｖｃの和が現在の採取可能数Ｖ１を超えた時を、次回の供給動作が遅くとも実行されるべき実行リミットとして割り出す。
　なお、タイミング設定部２７は、状態認識部２３により認識された供給状態に含まれる採取可能数Ｖ１を取得し、ＰＰサイクルが実行されるごとに当該ＰＰサイクルにおける必要数を差し引いて採取可能数Ｖ１を更新する。さらに、タイミング設定部２７は、現在から実行リミットまでの期間の何れかのタイミングで供給動作を実行したときに、採取動作の実行前に供給動作の終了を待機する待機時間Ｔｗが最小となるように実行タイミングを設定する。このとき、タイミング設定部２７は、現在の採取可能数Ｖ１および供給動作の所要時間Ｔｓに基づいて供給動作の実行タイミングを設定する。
　本実施形態において、タイミング設定部２７は、実行予定の複数のＰＰサイクルのうちバルクフィーダ３０が供給する部品９２を採取対象とする採取動作の終了時を実行タイミングの候補とし、１または複数の候補の一つを実行タイミングに設定する。このとき、何れかの候補の一つを適用する手法としては、以下のような態様を採用し得る。第一の適用態様において、タイミング設定部２７は、実行タイミングとして設定可能な複数の候補がある場合に、それぞれの候補で供給動作を実行した場合に発生し得る待機時間が短い候補を優先的に実行タイミングに設定する。これは、待機時間を短くすることにより、装着処理の所要時間の短縮を図る態様である。
　第二の適用態様において、タイミング設定部２７は、実行タイミングとして設定可能な複数の候補がある場合に、供給動作の実行時における採取可能数が最小となる候補を優先的に実行タイミングに設定する。これは、供給動作の実行回数を低減することにより、待機時間の発生機会を低減し、結果として装着処理の所要時間の短縮を図るものである。第三の適用態様において、タイミング設定部２７は、上記の各候補の待機時間および採取可能数の両方について予め設定された重み付けにより複数の候補から一つを選択し、実行タイミングに設定する。これは、例えば各候補の待機時間の差が僅かである場合に、採取可能数を考慮することにより装着処理の効率化を図る態様である。
　上記のようにタイミング設定部２７により供給動作の実行タイミングが設定されると、装着処理が当該実行タイミングまで進行した場合に、供給制御部２４は、バルクフィーダ３０に対して供給動作の実行を指令する。なお、上記の基準値Ｖｃは、適宜設定することが可能である。例えば、基準値Ｖｃは、１以上、装着ヘッド１３３に支持された吸着ノズル１３４と同数以下に設定される。
　また、供給制御部２４は、上記のようにバルクフィーダ３０に供給動作の実行を指令する場合に、当該バルクフィーダ３０からの採取動作が終了し、吸着ノズル１３４が十分に上昇した時点以降に指令を送出する。これにより、ＰＰサイクルの装着サイクルと並行してバルクフィーダ３０による供給動作が並行して実行される。
　５．部品装着機１０による装着処理
　部品装着機１０による装着処理について、図７を参照して説明する。ここで、部品供給装置１２には、複数のフィーダ１２２であるテープフィーダおよびバルクフィーダ３０が装備されているものとする。バルクフィーダ３０がスロット１２１にセットされた後に、制御装置２０は、キャリブレーション処理を実行し、機内における複数のキャビティ５１の位置を認識する。
　上記のキャリブレーション処理において、制御装置２０は、先ず基板カメラ１５をバルクフィーダ３０の一対の基準マーク３４４の上方に移動させて、基板カメラ１５の撮像により画像データを取得する。そして、制御装置２０は、画像処理により画像データに含まれる一対の基準マーク３４４の位置、および撮像した際の基板カメラ１５の位置に基づいて、機内におけるバルクフィーダ３０の位置を認識する。制御装置２０は、キャリブレーション処理の結果、およびキャビティ５１の配列情報に基づいて、個々のキャビティ５１の座標値を取得することができる。
　装着処理において、先ず、部品装着機１０の基板搬送装置１１は、図７に示すように、基板９１の搬入処理を実行する（Ｓ１１）。これにより、機内に基板９１が搬入されるとともに、機内の所定位置に位置決めされる。供給制御部２４は、Ｓ１１の後に、またはＳ１１に並行して、バルクフィーダ３０による供給動作を実行させる（供給制御ステップ、Ｓ２１）。供給動作の実行により、バルクフィーダ３０の複数のキャビティ５１の少なくとも一部に複数の部品９２が収容された状態となる。バルクフィーダ３０による供給動作が終了した後に、状態認識部２３は、部品９２の供給状態の認識処理を実行する（Ｓ２２）。これにより、供給状態として現在の採取可能数Ｖ１や採取可能な部品９２の位置（収容キャビティのアドレス）が取得される。
　次に、制御装置２０は、ＰＰサイクルを実行する。ＰＰサイクルにおいて、装着制御部２２は、複数の吸着ノズル１３４を用いて部品９２を採取する採取動作を繰り返す採取サイクルを実行する（Ｓ１２）。このとき、装着制御部２２は、採取可能な部品９２の位置に応じて装着ヘッド１３３を順次位置決めするように、採取動作における装着ヘッド１３３の動作を制御する。このとき、装着制御部２２は、採取可能な部品９２の位置として、キャビティ５１の中心である座標値、または部品９２の基準位置の座標値を適宜切り換えて、吸着ノズル１３４を位置決めする。
　続いて、装着制御部２２は、複数の吸着ノズル１３４にそれぞれ保持された部品９２の保持状態の認識処理を実行する（Ｓ１３）。詳細には、装着制御部２２は、装着ヘッド１３３を部品カメラ１４の上方に移動させ、部品カメラ１４に撮像指令を送出する。装着制御部２２は、部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを画像処理して、複数の吸着ノズル１３４のそれぞれに保持された部品９２の姿勢（位置および角度）を認識する。保持状態の認識処理（Ｓ１３）の結果は、採取動作において採取ミスが発生したか否かを示す動作結果として記憶部２１に記録される。
　その後に、装着制御部２２は、複数の吸着ノズル１３４を用いて部品を装着する装着動作を繰り返す装着サイクルを実行する（Ｓ１４）。なお、この装着サイクル（Ｓ１４）の装着動作では、装着制御部２２は、制御プログラムＭ１にて指定される装着位置に、部品９２をそれぞれ装着するように装着ヘッド１３３の動作を制御する。さらに、装着制御部２２は、装着位置に対して、認識処理（Ｓ１３）の結果に基づいて、吸着ノズル１３４が位置決めおよび角度決めされるように装着ヘッド１３３の動作を制御する。
　また、供給制御部２４は、上記のようなＰＰサイクルに並行して供給管理処理を実行する。供給管理処理には、バルクフィーダ３０による部品９２の供給動作の実行タイミングの設定、供給動作の指令、供給状態の認識処理などが含まれる。例えば、部品９２の供給動作が実行される場合に、今回のＰＰサイクルの採取サイクル（Ｓ１２）が終了してから次回のＰＰサイクルの採取サイクル（Ｓ１２）が開始するまでの期間において、バルクフィーダ３０による供給動作が実行される。
　制御装置２０は、制御プログラムＭ１に基づいて、全てのＰＰサイクルが終了したか否かを判定する（Ｓ１５）。全てのＰＰサイクルが終了していない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、装着制御部２２による装着制御ステップとしてのＰＰサイクル（Ｓ１２－Ｓ１４）が実行される。全てのＰＰサイクルが終了した場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、基板９１の搬出処理を実行する（Ｓ１６）。基板９１の搬出処理において、基板搬送装置１１は、位置決めされていた基板９１をアンクランプするとともに、部品装着機１０の機外に基板９１を搬出する。
　６．部品装着機１０による供給管理処理
　部品装着機１０による供給管理処理について図８を参照して説明する。部品９２の供給管理処理は、装着処理の実行中において、ＰＰサイクルの実行前または一部の工程に並行して実行される。先ず、タイミング設定部２７は、次回の供給動作の実行タイミングを割り出す（Ｓ３１）。タイミング設定部２７は、実行予定のＰＰサイクルごとの部品９２の必要数をＰＰサイクルの実行順に積算し、その積算値と基準値Ｖｃの和が現在の採取可能数Ｖ１を超えた時を、次回の供給動作が遅くとも実行されるべき実行リミットを暫定的な実行タイミングとして割り出す。
　例えば、制御装置２０は、図６に示すように、制御プログラムＭ１を予め解析し、複数のＰＰサイクル（ＰＰ１，ＰＰ２，・・・）における部品種別の必要数（Ｒａ１，Ｒｂ１，・・・）を取得する。図６は、部品種類（ａ）の必要数Ｒａを、各ＰＰサイクル（ＰＰ１，ＰＰ２，・・，ＰＰＮ）における必要数Ｒａ１，Ｒａ２，・・，ＲａＮにて示す。そして、バルクフィーダ３０により部品種類（ａ）が供給される場合に、制御装置２０は、図９に示すように、例えば第一のＰＰサイクル（ＰＰ１）の実行中に、必要数Ｒａを積算し、その積算値（Ｒａ１＋Ｒａ２＋・・・）を取得する。
　さらに制御装置２０は、現在の採取可能数Ｖ１と積算値の差分を、複数のＰＰサイクル（ＰＰ１－ＰＰ４）の採取動作後の採取可能数Ｖ１１－Ｖ１４として算出する。タイミング設定部２７は、上記の採取動作後の採取可能数Ｖ１１－Ｖ１４と、次のＰＰサイクルでの必要数Ｒａ２，Ｒａ３，Ｒａ４，Ｒａ５との差分が基準値Ｖｃ未満となった時を次回の供給動作の実行タイミングとして割り出す。ここでは、第五のＰＰサイクル（ＰＰ５）の採取動作の実行中に採取可能数が基準値Ｖｃを下回るものと仮定すると、実行リミットとしては第五のＰＰサイクル（ＰＰ５）の採取動作の開始前であることから、第四のＰＰサイクル（ＰＰ４）の採取動作の終了時となる。
　次に、タイミング設定部２７は、供給動作の実行タイミングの候補を抽出する（Ｓ３２）。具体的には、タイミング設定部２７は、図９に示すように、現在から実行リミットまでの複数のＰＰサイクル（ＰＰ１－ＰＰ４）のうちバルクフィーダ３０が供給する部品９２を採取対象とする採取動作の終了時を実行タイミングの候補Ｈ１－Ｈ４とする。続いて、タイミング設定部２７は、実行タイミングとして設定可能な複数の候補Ｈ１－Ｈ４がある場合に、それぞれの候補Ｈ１－Ｈ４で供給動作を実行した場合に発生し得る待機時間Ｔｗ１－Ｔｗ４を算出する（Ｓ３３）。なお、タイミング設定部２７は、実行タイミングとして設定可能な候補が一つの場合には、待機時間の算出処理（Ｓ３３）を省略してもよい。
　それぞれの待機時間Ｔｗ１－Ｔｗ４は、図９に示すように、供給動作ＳＰの所要時間と、各ＰＰサイクルの装着動作Ｌ１－Ｌ４の所要時間との差分に相当する。タイミング設定部２７は、算出した待機時間Ｔｗ１－Ｔｗ４に０があるか判定する（Ｓ３４）。算出した待機時間Ｔｗ１－Ｔｗ４に０が含まれない場合には（Ｓ３４：Ｎｏ）、タイミング設定部２７は、待機時間Ｔｗが最小となる候補を実行タイミングに設定する（Ｓ３５）。
　一方で、算出した待機時間Ｔｗ１－Ｔｗ４に０が含まれる場合には（Ｓ３４：Ｎｏ）、供給動作ＳＰの所要時間よりも採取動作の所要時間が長い候補があるので、タイミング設定部２７は、その待機時間Ｔｗ＝０の候補Ｈを実行タイミングに設定する（Ｓ３６）。このとき、待機時間Ｔｗ＝０の候補が複数ある場合には、採取可能数Ｖ１１－Ｖ１４が最小の候補、すなわち実行順が後側の候補を優先的に実行タイミングに設定する。これは、バルクフィーダ３０の供給領域Ａｓに採取可能な部品９２が十分なので、これを消費し、装着処理の全体における供給動作の実行回数の低減を図るものである。
　上記のようにタイミング設定部２７によるタイミング設定ステップ（Ｓ３１－Ｓ３６）が終了した後に、供給制御部２４は、設定された実行タイミングに達した時点でバルクフィーダ３０による供給動作を実行させる（供給制御ステップ、Ｓ３７）。バルクフィーダ３０による供給動作が終了した後に、状態認識部２３は、部品９２の供給状態の認識処理を実行する（Ｓ３８）。上記の供給動作（Ｓ３７）、および供給状態の認識処理（Ｓ３８）は、基板９１の搬入処理（Ｓ１１）と並行に実行されたＳ２１，Ｓ２２と同様であるため詳細な説明を省略する。
　７．実施形態の構成による効果
　このような部品装着機１０および部品装着方法（図７）の構成によると、バルクフィーダ３０の供給動作の実行タイミングが必要数と採取可能数Ｖ１に基づいて適宜設定される（Ｓ３５，Ｓ３６）。これにより、ＰＰサイクルの実行に際して、採取可能数Ｖ１が不足することや、バルクフィーダ３０の供給動作の完了を待機する待機時間Ｔｗの発生を抑制することができる。結果として、生産効率の低下を抑制することができる。
　８．実施形態の変形態様
　８－１．バルクフィーダ３０の供給対象
　実施形態において、バルクフィーダ３０は、部品装着機１０により基板９１に装着される部品９２を供給する。実施形態において、上記の部品９２として、厚み方向から視たときに矩形をなすチップ部品を例示した。これに対して、部品９２は、部品装着機１０のように基板９１に所定の作業を実行する対基板作業機において用いられるものであり、バルクフィーダ３０においてキャビティ５１に収容した状態で供給可能な物品であれば種々のものを適用できる。例えば、バルクフィーダ３０は、球状に形成されたはんだボールを供給してもよい。
　８－２．待機時間および供給動作の実行タイミングの候補
　ここで、待機時間とは、上述したように、供給動作の実行により当該供給動作の終了を待機する時間である。実施形態では、説明を簡易にするために、図１０に示すように、ＰＰサイクルの採取サイクルの終了時（Ｂ１）から供給動作を開始するものとし、その供給動作が次のＰＰサイクルの採取サイクルの開始予定時刻までに終了していなければ、待機時間Ｔｗが発生するものとした。しかしながら、図１０に示すように、例えば採取サイクルにおいて複数の部品種類（ａ，ｂ，・・）を採取する場合には、部品種類（ａ）を供給するバルクフィーダ３０に対しては、部品種類（ａ）の採取動作の終了時（Ｂ２）から供給動作を開始しても問題ない。
　また、部品種類（ａ）を採取対象とする採取動作が次以降のＰＰサイクルの採取サイクルに含まれている場合に、例えば最初の採取動作の対象が部品種類（ａ）であれば、採取サイクルを開始できないので供給動作ＳＰの終了を待機する待機時間Ｔｗｘが発生する。これに対して、採取サイクルにおいて部品種類（ａ）を対象とする採取動作が最初でない場合には、例えば先に部品種類（ｄ）を対象とする採取動作は実行可能であり、部品種類（ａ）を対象とする採取動作の開始時に供給動作ＳＰが終了していなければ、待機時間Ｔｗｙが発生する。
　上記のように、待機時間Ｔｗは、採取サイクルに含まれるバルクフィーダ３０により供給される部品種類を対象とする採取動作の実行順を加味して、より正確に算出することができる。同様に、実施形態では、供給動作の実行タイミングの候補を採取サイクルの終了時（Ｂ１）としたが、バルクフィーダ３０が供給する部品種類（ａ）の採取動作の終了時（Ｂ２）としてもよい。このような算出方法によると、より好適に供給動作の実行タイミングを設定することができる。
　１０：部品装着機、　１１：基板搬送装置、　１２：部品供給装置、　１２２：フィーダ、　１３：部品移載装置、　２０：制御装置、　２１：記憶部、　２２：装着制御部、　２３：状態認識部、　２４：供給制御部、　２７：タイミング設定部、　３０：バルクフィーダ、、　９１：基板、　９２：部品、　Ｍ１：制御プログラム

Claims (6)

  1. 　部品の採取動作および前記部品を基板に装着する装着動作を含むＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムに基づいて装着処理を実行する装着制御部と、
    　複数の前記部品をバルク状態で供給するバルクフィーダに所定の実行タイミングで前記部品の供給動作を実行させる供給制御部と、
    　実行予定の前記ＰＰサイクルにおいて前記バルクフィーダから採取する前記部品の必要数と前記バルクフィーダにおける前記部品の採取可能数と差が基準値未満にならないように、且つ前記採取動作の実行前に前記供給動作の終了を待機する待機時間が最小となるように、現在の前記採取可能数および前記供給動作の所要時間に基づいて前記供給動作の前記実行タイミングを設定するタイミング設定部と、
    　を備える部品装着機。
  2. 　前記タイミング設定部は、実行予定の複数の前記ＰＰサイクルのうち前記バルクフィーダが供給する前記部品を採取対象とする前記採取動作の終了時を前記実行タイミングの候補とし、１または複数の前記候補の一つを前記実行タイミングに設定する、請求項１に記載の部品装着機。
  3. 　前記タイミング設定部は、前記実行タイミングとして設定可能な複数の前記候補がある場合に、それぞれの前記候補で前記供給動作を実行した場合に発生し得る前記待機時間が短い前記候補を優先的に前記実行タイミングに設定する、請求項２に記載の部品装着機。
  4. 　前記タイミング設定部は、前記実行タイミングとして設定可能な複数の前記候補がある場合に、前記供給動作の実行時における前記採取可能数が最小となる前記候補を優先的に前記実行タイミングに設定する、請求項２または３に記載の部品装着機。
  5. 　前記タイミング設定部は、前記バルクフィーダが供給する前記部品を採取対象とする前記採取動作の終了後に前記供給動作を実行した場合に、同一の前記部品を採取対象とする次回の前記採取動作が前記供給動作の進行状況に関わらず実行可能となってから前記供給動作の終了までを前記待機時間とする、請求項１－４の何れか一項に記載の部品装着機。
  6. 　部品の採取動作および前記部品を基板に装着する装着動作を含むＰＰサイクルの実行順序が設定された制御プログラムに基づいて装着処理を実行する装着制御ステップと、
    　複数の前記部品をバルク状態で供給するバルクフィーダに所定の実行タイミングで前記部品の供給動作を実行させる供給制御ステップと、
    　実行予定の前記ＰＰサイクルにおいて前記バルクフィーダから採取する前記部品の必要数と前記バルクフィーダにおける前記部品の採取可能数と差が基準値未満にならないように、且つ前記採取動作の実行前に前記供給動作の終了を待機する待機時間が最小となるように、現在の前記採取可能数および前記供給動作の所要時間に基づいて前記供給動作の前記実行タイミングを設定するタイミング設定ステップと、
    　を備える部品装着方法。
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