JP7223136B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、部品実装装置に関する。

特許文献１には、基板に部品を実装する部品実装装置が開示されている。この部品実装装置は、ヘッドと、ノズルと、治具台と、を備えている。ノズルは、一端がヘッドに着脱可能であり、他端が部品を吸着可能に構成されている。この部品実装装置では、ヘッドに装着するノズルを交換した際に、ノズルを治具台に押し当てることにより、ヘッドに対するノズルの摺動性を改善する。これにより、ノズル交換の前後においてヘッドに対するノズルの高さ位置の変動が抑制され、基板に対して好適に部品を実装することができる。

特開２０１７－９２２００号公報

この種の部品実装装置では、実際に部品を基板に実装する前（例えば、ノズル交換した直後に行われる実装処理の前）に、基板に対するノズルの高さ位置を較正する場合がある。このような場合、ノズルの高さ位置を検出するためにセンサが用いられる。ノズルの高さ位置は、ノズルをセンサに対して所定の位置まで移動させ、そのときのセンサの出力に基づいて較正される。ノズルの高さ位置の較正後に、基板に部品を実装する動作が実行される。

従来の技術では、センサはノズルの高さ位置を較正するために用いられるため、実際に部品を実装する処理が開始されると、次の較正処理が行われるまでセンサの出力は監視されない。このため、部品の実装時には、センサに異常が生じているか否かを把握することができない。したがって、センサの異常は、再度ノズルの高さ位置を較正するときや、定期的なメンテナンスを行うときに初めて判明する。このように、従来では、上記したタイミングで初めてセンサの異常を把握することができるため、異常が生じたセンサを交換等するためにノズルの高さ位置の較正やメンテナンス等に余分な時間を要していた。このため、生産効率が低下するという問題があった。本明細書では、部品実装装置に設けられ、ノズルの高さ位置を較正するために用いられるセンサの異常を早期に把握することができる技術を提供する。

本明細書に開示する部品実装装置は、基板に部品を実装する。前記部品実装装置は、ヘッドと、一端が前記ヘッドに着脱可能に構成されており、他端が前記部品を吸着可能に構成されているノズルと、前記ヘッドに装着された前記ノズルの高さ位置を較正するためのセンサと、制御部と、を備えている。前記制御部は、前記ノズルの高さ位置を較正する較正処理と、前記部品を前記基板に実装する実装処理と、を実行可能に構成されている。前記制御部は、前記較正処理では、前記ヘッドに装着された前記ノズルを前記センサに対して移動させることによって前記センサの出力を検出する第１検出動作と、前記センサの出力に基づいて前記ノズルの高さ位置を較正する較正動作と、を実行し、前記実装処理では、前記ヘッドに装着された前記ノズルを前記センサに対して移動させることによって前記センサの出力を検出する第２検出動作と、前記ノズルに吸着させた前記部品を前記基板に実装する実装動作と、を実行し、前記第１検出動作及び前記第２検出動作において、前記センサの出力に異常が生じていると判断される場合に、前記センサに異常が生じていることを示すエラー情報を出力する。

上記の部品実装装置では、制御部が、較正処理と実装処理の双方において、センサの出力を監視する。そして、制御部は、センサの出力に異常が生じていると判断される場合には、実行中の処理が較正処理であるか実装処理であるかに関わらずエラー情報を出力する。このため、ユーザは、センサに異常が生じていることを早期に把握することができる。

実施例に係る部品実装装置の構成を模式的に示す側面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。 部品実装装置が実行する較正処理のフローチャート。 部品実装装置が実行する実装処理のフローチャート。

本明細書に開示する一実施形態では、制御部は、較正処理の第１検出動作において、センサの出力に異常が生じていると判断される場合には、較正動作の実行を中止してもよく、実装処理の第２検出動作において、センサの出力に異常が生じていると判断される場合には、実装動作の実行を継続してもよい。

上記の構成では、較正処理においてセンサの出力に異常が生じていると判断される場合には、較正動作を適切に実行することができないため、較正動作の実行を中止する。一方、実装処理では、センサの出力に異常が生じても、当該異常が実装動作の精度等に影響することがほとんどない。したがって、実装処理においてセンサの出力に異常が生じていると判断されても、実装動作の実行を継続することによって、部品実装装置の稼働を停止する時間を短縮することができる。このため、生産効率の低下をより抑制することができる。

本明細書に開示する一実施形態では、ヘッドに装着されたノズルを撮像するカメラをさらに備えてもよい。制御部は、実装処理において、カメラの撮像画像に基づいて、ノズルの高さ方向の位置決めを実行してもよい。

このような構成によれば、較正処理において位置決めされたノズルの高さ方向の位置が、例えば、繰り返しの実装動作により変動した場合であっても、実装処理の実行中に適切な高さ位置にノズルを位置決めし直すことができる。

本明細書に開示する一実施形態では、センサは、接触センサであってもよい。制御部は、第１検出動作及び第２検出動作において、ノズルを接触センサに対して所定の位置まで移動させることでノズルを接触センサに押し当ててよい。接触センサは、ノズルが接触センサに押し当てられると、ノズルが押し当てられたことを示す信号を出力してもよい。

このような構成によれば、接触センサから出力される二値の値（例えば、ＯＮ・ＯＦＦ）に基づいて、ノズルの高さ位置を容易に把握することができる。したがって、簡易な構成によりノズルの高さ位置を較正することができる。

（実施例）
以下、図面を参照して、実施例の部品実装装置１０（以下、単に実装装置１０という。）について説明する。実装装置１０は、回路基板２に電子部品４を装着する装置である。実装装置１０は、表面実装機やチップマウンタと称される。通常、実装装置１０は、はんだ印刷機及び基板検査機といった他の基板作業機とともに併設され、一連の実装ラインを構成する。

図１及び図２に示すように、実装装置１０は、複数の部品フィーダ１２と、フィーダ保持部１４と、装着ヘッド１６と、ヘッド移動機構１８と、コンベア２０と、撮像ユニット２１と、ノズル収容部２４と、ノズルホルダ２６と、センサ２８と、タッチパネル３０と、制御部３２を備える。

各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容している。部品フィーダ１２は、フィーダ保持部１４に着脱可能に取り付けられ、装着ヘッド１６へ電子部品４を供給する。部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されず、例えば、巻テープ上に複数の電子部品４を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダ、または、容器内に複数の電子部品４をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。

フィーダ保持部１４は、複数のスロットを有しており、複数のスロットのそれぞれには、部品フィーダ１２が着脱可能に設置される。フィーダ保持部１４は、実装装置１０に固定されたものであってもよいし、実装装置１０に対して着脱可能なものであってもよい。

装着ヘッド１６は、電子部品４を吸着する吸着ノズル６や、後述する較正処理で用いられる較正用ノズル８をその保持部１６ａに着脱可能に構成されている。保持部１６ａは、移動ベース１７に固定されている。装着ヘッド１６は、装着したノズル６、８をＺ方向（すなわち、鉛直方向）に移動させるためのアクチュエータ（不図示）を備えており、部品フィーダ１２や回路基板２、又はセンサ２８に対して、ノズル６、８を近接及び離反させる。例えば、装着ヘッド１６は、部品フィーダ１２から電子部品４を吸着ノズル６によって吸着するとともに、吸着ノズル６に吸着された電子部品４を回路基板２上に実装することができる。なお、装着ヘッド１６は、単一の保持部１６ａを有するものに限られず、複数の保持部１６ａを有するものであってもよい。

ヘッド移動機構１８は、移動ベース１７をＸ方向及びＹ方向（すなわち、水平方向）に移動させるロボットである。ヘッド移動機構１８は、移動ベース１７を案内するガイドレールや、移動ベース１７をガイドレールに沿って移動させるアクチュエータ等によって構成される。ヘッド移動機構１８は、部品フィーダ１２及びコンベア２０の上方に配置されている。

コンベア２０は、回路基板２の搬入、支持及び搬出を行う。本実施例では、コンベア２０は、一対のベルトコンベアと、ベルトコンベアに取り付けられるとともに、回路基板２を下方から支持する支持装置（不図示）と、ベルトコンベアを駆動するアクチュエータ（不図示）によって構成される。回路基板２は、Ｘ方向に搬送される。

撮像ユニット２１は、移動ベース１７に取り付けられている。このため、装着ヘッド１６が移動すると、撮像ユニット２１も一体となって移動する。撮像ユニット２１は、カメラ支持部２２とカメラ２３を備えている。カメラ支持部２２は、移動ベース１７に取り付けられている。カメラ支持部２２には、カメラ２３が取り付けられている。カメラ２３は、吸着ノズル６の側方（図面Ｙ軸方向）に配置されている。カメラ２３は、装着ヘッド１６に装着された吸着ノズル６全体（すなわち、装着ヘッド１６の保持部１６ａの下端から吸着ノズル６の下端まで）を含む範囲を水平方向から撮像する。カメラ２３によって撮像された画像は、電子部品４の実装時に吸着ノズル６の高さ方向の位置決めを実行するために用いられる。カメラ２３には、例えば、ＣＣＤカメラが用いられる。

ノズル収容部２４は、部品フィーダ１２とコンベア２０との間に配置されている。ノズル収容部２４は、複数の吸着ノズル６や較正用ノズル８を収容可能であり、装着ヘッド１６との間でノズル６、８の受け渡しを行う。詳細には、各ノズル６、８は、ノズル収容部２４に取り付けられたノズルホルダ２６に収容されている。ノズルホルダ２６には、複数種類のノズル６、８が収容可能となっている。ノズルホルダ２６は、ノズル収容部２４に対して着脱可能であり、例えば作業者がノズルホルダ２６の吸着ノズル６を交換するときに、ノズル収容部２４から取り外される。

センサ２８は、図２に示すように、一対のコンベア２０の内側に設けられている。本実施例では、センサ２８は、物体の接触の有無を検知する接触センサである。センサ２８は、その上面に物体が接触していることを示す「ＯＮ」と、その上面に物体が接触していないことを示す「ＯＦＦ」のいずれかの値を出力する。センサ２８による出力結果は、制御部３２に入力される。センサ２８の上面の高さ位置は、コンベア２０によって搬送される回路基板２の上面の高さ位置と略等しい。なお、センサ２８は、接触センサに限られず、タッチダウンセンサや距離センサ等、センサ２８に対する物体の位置を検出可能なものであればよい。

タッチパネル３０は、作業者に各種の情報を提供する表示装置であるとともに、作業者からの指示や情報を受け付けるユーザインターフェースである。

制御部３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えるコンピュータにより構成されている。制御部３２は、各部品フィーダ１２、フィーダ保持部１４、装着ヘッド１６、移動ベース１７、ヘッド移動機構１８、コンベア２０、撮像ユニット２１、ノズル収容部２４、ノズルホルダ２６、センサ２８、及びタッチパネル３０と通信可能に接続されている。制御部３２は、上記各部を制御することにより、吸着ノズル６の高さ位置の較正、回路基板２への電子部品４の実装、回路基板２の搬送、各種情報の表示等を実行する。

次に、図３及び図４を参照して、実装装置１０の制御部３２により実行される処理について説明する。制御部３２は、装着ヘッド１６に装着された較正用ノズル８の高さ位置を較正する較正処理と、電子部品４を回路基板２へ実装する実装処理とを実行する。

（較正処理）
まず、図３を参照して、制御部３２が実行する較正処理について説明する。較正処理は、ジョブの生産開始時や、装着ヘッド１６に装着すべき吸着ノズル６を交換する際に実行される。Ｓ１０において、制御部３２は、ヘッド移動機構１８により装着ヘッド１６をノズルホルダ２６の上方に移動させ、ノズルホルダ２６に収容された複数のノズルから、較正用ノズル８を装着ヘッド１６に装着させる。

Ｓ１２において、制御部３２は、装着ヘッド１６をセンサ２８の上方へ移動させた後、較正用ノズル８を下降させて、較正用ノズル８の下端部をセンサ２８の上面に押し当てる。

Ｓ１４において、制御部３２は、センサ２８の出力に異常が生じているか否かを判断する。上述したように、センサ２８は、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」のいずれかの値を出力する。したがって、正常時には、較正用ノズル８を下方に移動させてセンサ２８に押し当てると、センサ２８の出力は、「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変化する。しかしながら、例えばセンサ２８が故障していると、センサ２８が常時「ＯＮ」または「ＯＦＦ」の値を出力する等の異常が生じる。このように、較正用ノズル８をセンサ２８に押し当てる動作を実行したにもかかわらず、当該動作に応じた出力値が検出されない場合には、制御部３２は、センサ２８の出力に異常生じていると判断して、Ｓ１６へ進む。

Ｓ１６において、制御部３２は、センサ２８の出力に異常が生じていることを示すエラー情報をタッチパネル３０に表示する。これにより、作業者は、センサ２８の出力に異常が生じている（例えば、センサ２８が故障している）ことを認識することができる。なお、エラー情報の出力態様は、タッチパネル３０への画像の表示に限られず、例えば、音声等によって出力する態様であってもよいし、外部装置（例えば、管理サーバ）にエラー情報を出力する態様であってもよい。そして、Ｓ１８において、制御部３２は、較正用ノズル８の高さ位置を較正する動作を中止する。

一方、センサ２８の出力に異常が生じていないと判断される場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部３２は、Ｓ２０において、較正動作を実行する。上述したように、センサ２８の上面の高さ位置は、電子部品４を実装する対象である回路基板２の上面の高さ位置と略同じ高さに設定されている。したがって、制御部３２は、センサ２８の出力が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変化する高さ位置が回路基板２の上面の高さ位置に略等しいことに基づいて、較正用ノズル８の高さ位置を適切な高さ位置に較正する。すなわち、装着ヘッド１６の高さ方向の位置を調整して、較正用ノズル８の高さ位置が適切な高さ位置となるように較正する。

Ｓ２２において、制御部３２は、較正動作が完了したか否かを判断する。制御部３２は、較正動作が完了していない場合（Ｓ２２でＮＯ）には、Ｓ２０へ戻り、較正動作が完了した場合（Ｓ２２でＹＥＳ）には、一連の処理を終了する。

（実装処理）
次に、図４を参照して、制御部３２が実行する実装処理について説明する。実装処理は、上述した較正処理に続いて実行される。Ｓ３０において、制御部３２は、ヘッド移動機構１８により装着ヘッド１６をノズルホルダ２６の上方に移動させ、ノズルホルダ２６に収容された複数のノズルから、ジョブの生産に使用すべき吸着ノズル６を装着ヘッド１６に装着させる。

Ｓ３２において、制御部３２は、装着ヘッド１６をセンサ２８の上方へ移動させた後、吸着ノズル６を下降させて、吸着ノズル６の下端部をセンサ２８の上面に押し当てる。これによって、吸着ノズル６の摺動性の改善又は確保が実行される。

Ｓ３４において、制御部３２は、センサ２８の出力に異常が生じているか否かを判断する。センサ２８の出力に異常が生じているか否かの判断態様は、図３のＳ１４と同様である。制御部３２は、センサ２８の出力に異常が生じていると判断される場合（Ｓ３４でＹＥＳ）にはＳ３６へ進み、センサ２８の出力に異常が生じていないと判断される場合（Ｓ３４でＮＯ）にはＳ３８へ進む。

Ｓ３６において、制御部３２は、エラー情報をタッチパネル３０に表示する。これにより、作業者は、センサ２８の出力に異常が生じていることを認識することができる。制御部３２は、Ｓ３６の処理を実行すると、Ｓ３８へ進む。

Ｓ３８において、制御部３２は、カメラ２３の撮像画像を取得する。すなわち、制御部３２は、カメラ２３によって撮像された吸着ノズル６全体の画像を取得する。そして、Ｓ４０において、制御部３２は、カメラ２３によって撮像された画像（吸着ノズル６全体の画像）に基づいて、吸着ノズル６の高さ方向の位置決めを実行する。すなわち、制御部３２は、装着ヘッド１６に装着された吸着ノズル６のＺ方向の長さを調整する。これにより、部品フィーダ１２や回路基板２に対して適切な高さ位置に吸着ノズル６が位置決めされる。

Ｓ４２において、制御部３２は、実装動作を実行する。すなわち、制御部３２は、生産すべきジョブに従って、回路基板２に対して所定の電子部品４を実装する。

Ｓ４４において、制御部３２は、実装動作が完了したか否かを判断する。制御部３２は、実装動作が完了していない場合（Ｓ４４でＮＯ）にはＳ４２へ戻り、実装動作が完了した場合（Ｓ４４でＹＥＳ）には、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施例の実装装置１０では、較正処理と実装処理の双方において、センサ２８の出力が監視される。そして、制御部３２は、センサ２８の出力に異常が生じていると判断される場合（図３のＳ１４でＹＥＳ、図４のＳ３４でＹＥＳ）には、実行中の処理が較正処理であるか実装処理であるかに関わらずエラー情報を出力する（Ｓ１６、Ｓ３６）。このように、本実施例の実装装置１０では、実装装置１０が実行する処理内容に関わらず、センサ２８の異常を出力するため、作業者は、センサ２８に異常が生じていることを早期に把握することができる。

また、実装処理では、センサ２８の出力の異常は、実装動作の精度等にほとんど影響しない。すなわち、センサ２８の出力に基づく較正用ノズル８の高さ位置の較正は、装着ヘッド１６の高さ方向の位置決めのために行われる。また、Ｓ４０によって、吸着ノズル６の高さ方向の位置決めは行われている。このため、実装処理中にセンサ２８の出力に異常が生じても、実装動作の精度等にほとんど影響しない。このため、本実施例の実装装置１０では、実装処理を実行中にセンサ２８に異常が生じていると判断された場合（図４のＳ３４でＹＥＳ）、エラー情報は出力する（Ｓ３６）ものの、実装動作は中止することなく継続する（Ｓ４２）。このため、生産効率の低下を抑制することができる。

また、本実施例の実装装置１０では、実装処理において、吸着ノズル６をセンサ２８に押し当てる動作を実行する（Ｓ３２）。これにより、吸着ノズル６の装着ヘッド１６に対する摺動性が改善される。これにより、電子部品４の吸着や、回路基板２への電子部品４の実装の前後において、装着ヘッド１６に対する吸着ノズル６の高さ位置が変動することが抑制される。

なお、上述した実施例では、実装処理においてセンサ２８の出力に異常が生じた場合（Ｓ３４でＮＯ）にも、実装動作を実行した（Ｓ４２）。しかしながら、実装処理においてセンサ２８の出力に異常が生じていると判断される場合には、実装動作を中止してもよい。この場合、Ｓ３８以降の処理を省略可能である。

また、図４において、Ｓ３８及びＳ４０の処理は実行しなくてもよい。すなわち、カメラ２３による吸着ノズル６の高さ方向の位置決め処理は省略可能である。このような構成であっても、較正処理において、較正用ノズル８の高さ位置（すなわち、装着ヘッド１６の高さ位置）が較正されているため、回路基板２に対して適切に電子部品４を実装することができる。

また、本実施例では、較正処理（図３）と実装処理（図４）とをこの順に実施する態様について説明した。しかしながら、較正処理及び実装処理の実施順序は限定されない。また、較正処理及び実装処理は、独立して実施されてもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

２：回路基板、４：電子部品、６：ノズル、８：較正用ノズル、１０：部品実装装置、１２：部品フィーダ、１４：フィーダ保持部、１６：装着ヘッド、１６ａ：保持部、１７：移動ベース、１８：ヘッド移動機構、２０：コンベア、２１：撮像ユニット、２２：カメラ支持部、２３：カメラ、２４：ノズル収容部、２６：ノズルホルダ、２８：センサ、３０：タッチパネル、３２：制御部

Claims (3)

1. 基板に部品を実装する部品実装装置であって、
   ヘッドと、
   一端が前記ヘッドに着脱可能に構成されており、他端が前記部品を吸着可能に構成されているノズルと、
   前記ヘッドに装着された前記ノズルの高さ位置を較正するためのセンサと、
   前記ノズルの高さ位置を較正する較正処理と、前記部品を前記基板に実装する実装処理と、を実行可能に構成されており、
   前記較正処理では、前記ヘッドに装着された前記ノズルを前記センサに対して所定の位置まで移動させるときに前記センサから出力される信号を検出する第１検出動作と、前記センサから出力される信号に基づいて前記ノズルの高さ位置を較正する較正動作と、を実行し、
   前記実装処理では、前記ヘッドに装着された前記ノズルを前記センサに対して前記所定の位置まで移動させるときに前記センサから出力される信号を検出する第２検出動作と、前記ノズルに吸着させた前記部品を前記基板に実装する実装動作と、を実行し、
   前記第１検出動作及び前記第２検出動作において、前記センサの出力に異常が生じていると判断される場合に、前記センサに異常が生じていることを示すエラー情報を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記較正処理の前記第１検出動作において、前記センサの出力に異常が生じていると判断される場合には、前記較正動作の実行を中止し、
   前記実装処理の前記第２検出動作において、前記センサの出力に異常が生じていると判断される場合には、前記実装動作の実行を継続する、部品実装装置。
2. 前記ヘッドに装着された前記ノズルを撮像するカメラをさらに備えており、
   前記制御部は、前記実装処理において、前記第２検出動作における前記センサの出力に異常が生じているか否かに関わらず、前記カメラの撮像画像に基づいて、前記ノズルの高さ方向の位置決めを実行する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記センサは、接触センサであり、
   前記制御部は、前記第１検出動作及び前記第２検出動作において、前記ノズルを前記接触センサに対して前記所定の位置まで移動させることで前記ノズルを前記接触センサに押し当て、
   前記接触センサは、前記ノズルが当該接触センサに押し当てられると、前記ノズルが押し当てられたことを示す信号を出力する、請求項１又は２に記載の部品実装装置。

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