JP5467370B2 - 部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルのそれぞれに部品を吸着させて基板に装着させる部品実装装置による部品実装方法に関するものである。

部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め手段、部品を供給する部品供給手段及び複数の吸着ノズルを備えた装着ヘッドを有し、装着ヘッドは部品供給手段より供給される部品を複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させて基板上に装着する。このような部品実装装置では、吸着ノズルによって吸着した部品は必ずしも良好（正常）な吸着状態で吸着されているとは限らず、吸着ノズルが部品の端を吸着したために部品が正規の姿勢に対して傾いた状態になるなど、吸着ノズルに対する吸着状態が不良になる場合がある。このため従来、各吸着ノズルに吸着させた部品をカメラによって撮像し、得られた画像に基づく画像認識を行うことによって、吸着ノズルに対する吸着状態が不良な部品の検出を行い、吸着状態が良好な（不良でない）部品は基板に装着するが、吸着状態が不良な部品は基板に装着することなく所定の位置に廃棄するようにして吸着状態が不良な部品を誤って基板に装着してしまうことがないようにしている。

ここで、吸着状態が不良な部品を廃棄するタイミングとしては、吸着状態が良好な部品を基板に装着する前と後の２つの方法が考えられ、従来いずれの方法も採用されている。また、上記２つの方法のいずれを採用するかをオペレータが任意に選択できるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２１０７２２号公報

しかしながら、前者の方法では、吸着状態が不良で吸着ノズルから落下してしまうおそれのある部品を先に廃棄することから、その部品を誤って基板上に落下させてしまうおそれがないという利点がある反面、タクトタイムの増大を招くおそれがあるという問題点があった。一方、後者の方法では、部品の装着が終了してから部品の廃棄を行うためにタクトタイム的には前者よりも有利であるが、部品の装着中に廃棄予定の部品を基板上に落下させてしまうおそれがあった。ここで、部品を基板上に落下させてしまったうえ、オペレータがこれに気づかなかった場合には、その後の基板に対する作業（例えば、引き続き行われる部品実装作業）において種々の不具合が生じる可能性があり、悪くすればその基板が不良になってしまうおそれもあった。

そこで本発明は、タクトタイムの増大を抑えつつ、部品の落下に起因して不良基板が生成されることを防止することができる部品実装方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装方法は、基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、部品を供給する部品供給手段と、部品供給手段より供給される部品を複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させて基板位置決め手段により位置決めされた基板に装着する装着ヘッドと、吸着ノズルに吸着された部品を撮像手段に撮像させて画像認識を行う画像認識手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、複数の吸着ノズルのそれぞれに部品を吸着
させる工程と、複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させた各部品を撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行する工程と、複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させた各部品を撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着ノズルに対する吸着状態が不良な部品の検出を行う工程と、検出した吸着状態が不良な部品を除く部品を基板に装着させる工程と、吸着状態が不良な部品を除く部品を基板に装着させた後、検出した吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段により画像認識する工程と、吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着状態が良好な部品を基板に装着させた後も吸着状態が不良な部品が全て吸着ノズルに吸着されたままになっているか否かの判断を行う工程とを含む。

請求項２に記載の部品実装方法は、請求項１に記載の部品実装方法であって、吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて、吸着状態が不良な部品が全て吸着ノズルに吸着されたままになっていると判断した場合には、吸着状態が不良な部品を全て廃棄し、吸着状態が不良な部品の少なくともひとつが吸着ノズルに吸着されたままになっていなかったと判断した場合には、吸着ノズルに吸着されたままになっている部品を全て廃棄するとともに、吸着していた部品が落下した旨の報知を行う工程を含む。

請求項３に記載の部品実装方法は、請求項２に記載の部品実装方法であって、吸着していた部品が落下した旨の報知を行う際には、併せて落下した部品の個数の報知を行う。

本発明では、吸着状態が不良な部品の廃棄を吸着状態が良好な部品を基板に装着した後に行うことでタクトタイムの増大を抑える一方、吸着状態が良好な部品を基板に装着した後に、吸着状態が不良な部品（廃棄予定の部品）を再び撮像して画像認識を行い、廃棄予定の部品が全て吸着ノズルに吸着されたままになっているか否かの判断を行うことによって、吸着状態が良好な部品の基板への装着中に廃棄予定の部品が落下していた場合には、これを発見することができるようになっている。廃棄予定の部品が落下していたことを発見できれば、オペレータはその基板から落下部品を取り除く等の処置をとることができるので、部品の装着中に吸着ノズルから廃棄予定の部品が落下した場合であっても、それを原因として不良基板が生成されてしまうことを防止することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成図 本発明の一実施の形態における部品実装装置により部品を基板に装着する部品実装方法の進行手順を示すフローチャート （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）本発明の一実施の形態における部品実装装置により基板に部品を装着する手順を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装装置１は、図示しない上流工程側の装置（例えば半田印刷機や他の部品実装装置）から送られてきた基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２の電極３上への部品（電子部品）４の装着及び部品４を装着した基板２の下流工程側の装置（例えば他の部品実装装置や検査機、リフロー炉等）への搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。

図１において部品実装装置１は、図示しない基台上に設けられて基板２の搬送及び所定の作業位置（図１に示す位置）への位置決めを行う基板位置決め手段としての基板搬送路１１、基台上のフィーダベース１２に設けられて部品４を連続的に供給する部品供給手段
としての複数のパーツフィーダ（例えばテープフィーダ）１３、基台上に設けられた直交座標型のヘッド移動ロボット１４、ヘッド移動ロボット１４によって水平面内で移動され、昇降自在かつ上下軸回りに回転自在に設けられた複数（ここでは４つ）の吸着ノズル１５を備えた装着ヘッド１６、装着ヘッド１６に設けられた基板カメラ１７、基台上に設けられた部品カメラ１８及び基板２に装着することができない部品４が廃棄される廃棄ボックス１９を備えている。

図１において、基板搬送路１１は水平方向に延びて設けられた一対のベルトコンベアから成り、基板２の両端部を下方から支持した状態で基板２の搬送を行う。各パーツフィーダ１３はフィーダベース１２に着脱自在に取り付けられ、それぞれ基板搬送路１１側の端部に設けられた部品供給口１３ｐに部品４を供給する。

図１において、装着ヘッド１６に設けられた各吸着ノズル１５は各パーツフィーダ１３の部品供給口１３ｐに供給された部品４を真空吸着してピックアップした後、基板搬送路１１によって位置決めされた基板２の電極３上で部品４の真空吸着を解除し、部品４を吸着ノズル１５から離脱させることによって部品４を基板２に装着する。すなわち装着ヘッド１６は、パーツフィーダ１３より供給される部品４を複数の吸着ノズル１５のそれぞれに吸着させて基板搬送路１１により位置決めされた基板２に装着するものとなっている。

図１において、基板カメラ１７は撮像視野を下方に向けており、基板２が基板搬送路１１によって作業位置に位置決めされたとき、基板２上に設けられた基板２の位置検出用の基板マーク２ｍを上方から撮像する。

図１において、各部品カメラ１８は撮像視野を上方に向けており、吸着ノズル１５によって吸着され、装着ヘッド１６の移動によって撮像視野内に位置された部品４を下方から撮像する。

基板搬送路１１による基板２の搬送及び作業位置への位置決め動作は、部品実装装置１が備える制御装置３０（図１）が図示しないアクチュエータから成る基板搬送路駆動機構３１（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

各パーツフィーダ１３による部品供給口１３ｐへの部品４の供給は、制御装置３０が図示しないアクチュエータ等から成るパーツフィーダ駆動機構３２（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

装着ヘッド１６の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０がヘッド移動ロボット１４を作動させるロボット駆動機構３３（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

吸着ノズル１５の装着ヘッド１６に対する昇降及び上下軸回りの回転動作は、制御装置３０が図示しないアクチュエータ等から成るノズル駆動機構３４（図１）の作動制御を行うことによってなされ、各吸着ノズル１５による部品４の吸着（ピックアップ）及び吸着解除（離脱）動作は、制御装置３０が図示しないアクチュエータ等から成る吸着機構３５（図１）の作動制御を行って吸着ノズル１５内に真空圧を供給し、また真空圧の供給を解除することによってなされる。

基板カメラ１７の撮像動作制御と部品カメラ１８の撮像動作制御は、制御装置３０によってなされる（図１）。基板カメラ１７の撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ１８の撮像動作によって得られた画像データはそれぞれ制御装置３０に送られ、制御装置３０の画像認識部３０ａ（図１）において画像認識処理される。すなわち制御装置３０の画像認識部３０ａは、吸着ノズル１５に吸着させた部品４を撮像手段としての部品
カメラ１８に撮像させて画像認識を行う画像認識手段として機能する。

次に、このような構成の部品実装装置１による部品実装方法について説明する。これには、制御装置３０は先ず、基板搬送路１１を作動させて、上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置に位置決めする（図２に示すステップＳＴ１）。

制御装置３０は、基板搬送路１１によって基板２を作業位置に位置決めしたら、その基板２の上方に基板カメラ１７を（装着ヘッド１６を）移動させ、基板カメラ１７に基板２上の基板マーク２ｍの撮像を行わせる。そして、得られた基板マーク２ｍの画像データに基づいて画像認識部３０ａにおいて画像認識を実行し、基板搬送路１１上の基板２の正規の位置からの位置ずれを算出する（図２に示すステップＳＴ２）。

制御装置３０は、ステップＳＴ２で基板２の位置ずれを算出したら、ロボット駆動機構３３の作動制御を行ってヘッド移動ロボット１４を作動させ、装着ヘッド１６をパーツフィーダ１３の上方に移動させる一方、パーツフィーダ駆動機構３２の作動制御を行って各パーツフィーダ１３の部品供給口１３ｐに部品４を供給させる。そして、ノズル駆動機構３４の作動制御を行って、吸着ノズル１５をパーツフィーダ１３の部品供給口１３ｐに供給された部品４に接触させつつ吸着機構３５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１５への真空圧の供給を行い、各吸着ノズル１５に部品４を吸着（ピックアップ）させる（図２に示すステップＳＴ３及び図３（ａ））。

制御装置３０は、各吸着ノズル１５に部品４を吸着させたら、吸着ノズル１５に吸着させた各部品４が部品カメラ１８の上方を通過するように装着ヘッド１６を移動させ、部品カメラ１８に各部品４の撮像を行わせる。そして、得られた画像データに基づき、画像認識部３０ａにおいて各部品４の画像認識を実行する（図２に示すステップＳＴ４及び図３（ｂ））。

すなわちステップＳＴ３は、複数の吸着ノズル１５のそれぞれに部品４を吸着させる工程となっており、ステップＳＴ４は、複数の吸着ノズル１５のそれぞれに吸着させた各部品４を部品カメラ１８に撮像させて画像認識手段としての制御装置３０の画像認識部３０ａによる画像認識を実行する工程となっている。

制御装置３０は、ステップＳＴ４において、複数の吸着ノズル１５のそれぞれに吸着させた各部品４の画像認識を行ったら、その画像認識の結果に基づいて、吸着ノズル１５に吸着させた複数の部品４の中に吸着ノズル１５に対する吸着状態が不良なものがあるかどうかの判断（すなわち、吸着状態が不良な部品４の検出）を行う（図２に示すステップＳＴ５）。

すなわちステップＳＴ５は、複数の吸着ノズル１５のそれぞれに吸着された各部品４を部品カメラ１８に撮像させて画像認識手段（制御装置３０の画像認識部３０ａ）による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着ノズル１５に対する吸着状態が不良な部品４の検出を行う工程となっている。

制御装置３０は、ステップＳＴ５で、吸着ノズル１５に対する吸着状態が不良な部品４がないと判断した（吸着状態が不良な部品４を検出しなかった）場合には、各部品４について実行した画像認識結果に基づいて、各部品４（吸着ノズル１５に吸着している全ての部品４）について、吸着ノズル１５に対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（図２に示すステップＳＴ６）。

制御装置３０は、ステップＳＴ６で各部品４について吸着ずれを算出したら、装着ヘッド１６を移動させたうえでノズル駆動機構３４の作動制御を行い、各部品４を基板２上の電極３（この電極３上には、部品実装装置１の上流工程側に配置された半田印刷機によって半田が印刷されている）に接触させるとともに、吸着機構３５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１５への真空圧の供給を解除し、部品４を基板２に装着する（図２に示すステップＳＴ７）。

ここで制御装置３０は、ステップＳＴ７で部品４を基板２に装着するときには、ステップＳＴ２で求めた基板２の位置ずれと、ステップＳＴ６で求めた部品４の吸着ずれが修正されるように、基板２に対する吸着ノズル１５の位置補正（回転補正を含む）を行う。

制御装置３０はステップＳＴ７で各部品４を基板２に装着したら、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わったかどうかの判断を行う（図２に示すステップＳＴ８）。その結果、制御装置３０は、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わっていないと判断した場合にはステップＳＴ３に戻り、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わったと判断した場合には、基板搬送路１１によって基板２を下流工程側の装置に搬出する（図２に示すステップＳＴ９）。

一方、前述のステップＳＴ５において、吸着状態が不良な部品４があると判断した場合には、制御装置３０は、吸着状態が良好な（不良でない）部品４についての吸着ずれを算出し（図２に示すステップＳＴ１０）、そのうえで、吸着状態が良好な部品４を基板２に装着する（図２に示すステップＳＴ１１及び図３（ｃ））。このようにステップＳＴ１１は、ステップＳＴ５で検出した吸着状態が不良な部品４を除く部品（吸着状態が良好な部品）４を基板２に装着させる工程となっている。なお、図３において、吸着状態が良好な部品を符号４ａで示し、吸着状態が不良な部品を符号４ｂで示している。

制御装置３０は、吸着状態が良好な部品４を基板２に装着したら、装着ヘッド１６を移動させ、吸着状態が不良な部品４（廃棄予定の部品４）を部品カメラ１８に再び撮像させて画像認識部３０ａによる画像認識を実行し（図２に示すステップＳＴ１２及び図３（ｄ））、その結果に基づいて、吸着状態が不良な部品４（廃棄予定の部品４）が全て吸着ノズル１５に吸着されたままになっているか（吸着状態が維持されているか）否かの判断を行う（図２に示すステップＳＴ１３）。

制御装置３０は、ステップＳＴ１３で、吸着状態が不良な部品４が全て吸着ノズル１５に吸着されたままになっていると判断した場合には、装着ヘッド１６を廃棄ボックス１９の上方に移動させ、吸着状態が不良な部品４を吸着ノズル１５から離脱させてその部品４を廃棄したうえで（図２に示すステップＳＴ１４及び図３（ｅ））、ステップＳＴ８に進む。そして、ここからステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ１４で廃棄した部品４の基板２上の装着予定箇所に部品４を装着すべく、改めに部品４の吸着を行う。

すなわち、ステップＳＴ１２は、吸着状態が不良な部品４を除く部品４を基板２に装着させた後、ステップＳＴ５で検出した吸着状態が不良な部品４を再び部品カメラ１８に撮像させて画像認識手段（制御装置３０の画像認識部３０ａ）により画像認識する工程となっている。また、ステップＳＴ１３は、吸着状態が不良な部品４を再び部品カメラ１８に撮像させて画像認識手段（制御装置３０の画像認識部３０ａ）による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着状態が不良な部品４を基板２に装着させた後も吸着状態が不良な部品４が全て吸着ノズル１５に吸着されたままになっているか否かの判断を行う工程となっている。

一方、制御装置３０は、ステップＳＴ１３において、吸着状態が不良な部品４（廃棄予
定の部品４）の少なくともひとつが吸着ノズル１５に吸着されたままになっていなかったと判断した場合には、装着ヘッド１６を廃棄ボックス１９の上方に移動させ、吸着ノズル１５に吸着されたままになっている吸着状態が不良な部品４を吸着ノズル１５から離脱させてそれらの部品４を全て廃棄したうえで（図２に示すステップＳＴ１５）、装着ヘッド１６による部品４の装着作業を停止させる（図２に示すステップＳＴ１６）。そして、廃棄予定の部品４が落下した旨及び落下した部品４の個数を制御装置３０に繋がるディスプレイ装置等の報知器４０（図１）を介して部品実装装置１のオペレータ（図示せず）に報知する（図２に示すステップＳＴ１７）。

制御装置３０は、廃棄予定の部品４が基板２上に落下した旨及び落下した部品４の個数をオペレータに報知したら、オペレータによる作業の再開操作待ちに入る（図２に示すステップＳＴ１８）。オペレータは、報知器４０を介して廃棄予定の部品４が落下した旨及び落下した部品４の個数が報知された場合には、部品実装装置１から基板２を取り出し、基板２上に落下した部品４の除去を行ったうえで、制御装置３０に繋がる再開操作スイッチ４１（図１）の操作を行う。

制御装置３０は、ステップＳＴ１８の再開操作待ちの状態で、オペレータによる再開操作スイッチ４１の操作が行われたことを検知した場合にはステップＳＴ８に進む。そして、ここからステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ１５で廃棄した部品４の基板２上の装着予定箇所に部品４を装着すべく、改めて部品４の吸着を行う。

このように、本実施の形態における部品実装装置１を用いた部品実装方法では、吸着状態が不良な部品４の廃棄を吸着状態が良好な部品４を基板２に装着した後に行うことでタクトタイムの増大を抑える一方、吸着状態が良好な部品４を基板２に装着した後に、吸着状態が不良な部品４（廃棄予定の部品４）を再び撮像して画像認識を行い（ステップＳＴ１２）、廃棄予定の部品４が全て吸着ノズル１５に吸着されたままになっているか否かの判断を行うことによって（ステップＳＴ１３）、吸着状態が良好な部品４の基板２への装着中に廃棄予定の部品４が落下していた場合にはこれを発見することができるようになっている。廃棄予定の部品４が落下していたことを発見できれば、オペレータはその基板２から落下部品を取り除く等の処置をとることができるので、部品４の装着中に吸着ノズル１５から廃棄予定の部品４が落下した場合であっても、それを原因として不良基板が生成されてしまうことを防止することができる。

また、本実施の形態における部品実装方法では、ステップＳＴ１３において、吸着状態が不良な部品４の少なくともひとつが吸着ノズル１５に吸着されたままになっていなかったと判断した場合には、吸着ノズル１５に吸着されたままになっている廃棄予定の部品４を全て廃棄するとともに、吸着していた廃棄予定の部品４が落下した旨の報知をオペレータに対して行うようになっているので（ステップＳＴ１７）、オペレータは、廃棄予定の部品４が部品４の基板２への装着中に落下したこと（廃棄ボックス１９に廃棄されなかったこと）を知ることができ、落下した廃棄予定の部品４を基板２上から取り除く処置を迅速にとることができる。しかも、吸着していた部品４（廃棄予定の部品４）が落下した旨の報知を行う際には、併せて落下した部品４の個数の報知を行うようになっているので、オペレータは落下した部品４の全てを基板２上から確実に除去することができる。

タクトタイムの増大を抑えつつ、部品の落下に起因して不良基板が生成されることを防止することができる部品実装方法を提供する。

１ 部品実装装置
２ 基板
４ 部品
１１ 基板搬送路（基板位置決め手段）
１３ パーツフィーダ（部品供給手段）
１５ 吸着ノズル
１６ 装着ヘッド
１８ 部品カメラ（撮像手段）
３０ａ 画像認識部（画像認識手段）

Claims (3)

1. 基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、部品を供給する部品供給手段と、部品供給手段より供給される部品を複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させて基板位置決め手段により位置決めされた基板に装着する装着ヘッドと、吸着ノズルに吸着された部品を撮像手段に撮像させて画像認識を行う画像認識手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
   複数の吸着ノズルのそれぞれに部品を吸着させる工程と、
   複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させた各部品を撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行する工程と、
   複数の吸着ノズルのそれぞれに吸着させた各部品を撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着ノズルに対する吸着状態が不良な部品の検出を行う工程と、
   検出した吸着状態が不良な部品を除く部品を基板に装着させる工程と、
   吸着状態が不良な部品を除く部品を基板に装着させた後、検出した吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段により画像認識する工程と、
   吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて吸着状態が良好な部品を基板に装着させた後も吸着状態が不良な部品が全て吸着ノズルに吸着されたままになっているか否かの判断を行う工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
2. 吸着状態が不良な部品を再び撮像手段に撮像させて画像認識手段による画像認識を実行し、得られた画像認識結果に基づいて、吸着状態が不良な部品が全て吸着ノズルに吸着されたままになっていると判断した場合には、吸着状態が不良な部品を全て廃棄し、吸着状態が不良な部品の少なくともひとつが吸着ノズルに吸着されたままになっていなかったと判断した場合には、吸着ノズルに吸着されたままになっている部品を全て廃棄するとともに、吸着していた部品が落下した旨の報知を行う工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
3. 吸着していた部品が落下した旨の報知を行う際には、併せて落下した部品の個数の報知を行うことを特徴とする請求項２に記載の部品実装方法。

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