JP2015043373A - 電子部品搭載装置及び電子部品の吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上面に凹凸形状を有する複合モジュール電子部品を安定に吸着してプリント回路板に搭載すること。
【解決手段】複数の吸着ノズル３７２と吸着ノズルに吸着用のバキュームを発生する複数のエジェクタ３７１を有するヘッド３７０と、ヘッドを電子部品５０３の吸着位置とプリント回路板５１０の搭載位置との間で移動機構を介して移動させるモータ駆動部３１０と、ヘッドとモータ駆動部を制御して電子部品の吸着と搭載の動作を制御する制御部３００とを備え、複数の吸着ノズル３７２は、電子部品に向って互いに独立に変位可能であり、単一の電子部品を複数の吸着ノズルで吸着する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品を吸着してプリント回路板に搭載する電子部品搭載装置及び電子部品の吸着方法に関する。

電子部品搭載装置において、各種形状の電子部品をトレイ等から確実に吸着して取出しプリント回路板上に搭載する必要がある。これに関する技術として特許文献１や特許文献２には、作業者による吸着位置決めを行わず、距離センサによって自動的に吸着位置を求める装置が開示されている。特許文献１の装置では、電子部品の上面を距離センサを移動させ、センサ測定値から電子部品吸着高さをデータ化して吸着ミスを防止するようにしている。特許文献２の装置では、高さセンサによりトレイ上の電子部品の存在が認識されたときのみ、電子部品の吸着動作を行うようにしている。

特開平８−５１２９７号公報 特開平１１−２９８１９１号公報

近年、電子機器の高性能化、多機能化に伴い、プリント回路板上に搭載する電子部品は、複数のチップ部品やＩＣ部品を組み合わせた複合モジュール電子部品の割合が増加している。複合モジュール電子部品は、複数のチップ部品やＩＣ部品を組み合わせているため、上面が平坦ではなく凹凸形状をしており、また、チップ部品やＩＣ部品単体と比較して外形サイズが大型となる。

電子部品の上面が凹凸形状の場合、吸着ノズルが上面に密着しにくくなり、バキュームがリークして電子部品を十分吸着できなくなる。よって、電子部品の上面のうち平坦部分を吸着すればよいが、平坦部分が上面内のどの位置にくるかは部品の種類により様々である。また、複合モジュール電子部品では外形サイズに対して吸着できる平坦部面積が相対的に小さくなるので、電子部品の重量に対するバキュームの吸着力が不足し、吸着動作に失敗する恐れがある。前記特許文献１や特許文献２は、吸着位置決めの自動化を目的としたもので、複合モジュール電子部品の吸着に関しては考慮されていない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、上面に凹凸形状を有する複合モジュール電子部品を安定に吸着してプリント回路板に搭載する電子部品搭載装置及び電子部品の吸着方法を提供することを目的とする。

本発明は、電子部品を吸着してプリント回路板に搭載する電子部品搭載装置であって、複数の吸着ノズルと吸着ノズルに吸着用のバキュームを発生する複数のエジェクタを有するヘッドと、ヘッドを電子部品の吸着位置とプリント回路板の搭載位置との間で移動機構を介して移動させるモータ駆動部と、ヘッドとモータ駆動部を制御して電子部品の吸着と搭載の動作を制御する制御部とを備え、複数の吸着ノズルは、電子部品に向って互いに独立に変位可能であり、単一の電子部品を複数の吸着ノズルで吸着することを特徴とする。

本発明は、電子部品搭載装置における電子部品の吸着方法であって、複数の吸着ノズルを有するヘッドを電子部品の吸着位置に移動させ、複数のエジェクタにより複数の吸着ノズルに吸着用のバキュームを発生させ、複数の吸着ノズルを電子部品に向って独立に変位させて電子部品と密着させ、複数の吸着ノズルで単一の前記電子部品を吸着することを特徴とする。

本発明によれば、電子部品上面の凹凸形状に合わせて複数の吸着ノズルの高さが独立に変位するため、上面に凹凸形状を有する複合モジュール電子部品を安定に吸着してプリント回路板に搭載することができる。

実施例１に係る電子部品搭載装置の構成図。 ヘッド３７０の断面構造を示す図。 マウンタ制御部３００のブロック構成を示す図。 ハードディスク３４０内に格納する各種データのテーブルを示す図。 ヘッド３７０を用いて電子部品５０３を吸着する動作を示す図。 バキュームスイッチ３７３のバキューム値の例を示す図。 実施例１における電子部品搭載工程の概要を示すフローチャート。 図７における電子部品吸着動作（Ｓ１２０）を示すフローチャート。 実施例２におけるハードディスク３４０内に格納する追加データを示す図。 吸着リトライの動作を説明する図。 吸着リトライ動作を示すフローチャート。 実施例３に係る電子部品搭載装置の構成図。 マウンタ制御部３００のブロック構成を示す図。 ハードディスク３４０内に格納する追加データを示す図。 荷重リトライの動作を説明する図。 荷重リトライ動作を示すフローチャート。 各実施例の効果を説明する図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、実質同一部位には同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

図１は、実施例１に係る電子部品搭載装置（以下、マウンタと呼ぶ）の構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。装置に向って左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。

マウンタ１は供給レーン５０１、部品認識カメラ３３２、モニタ３０４、キーボード３０３、ヘッドユニット３５０、Ｘ軸モータ３１１、Ｘ軸レール３１３、Ｙ軸モータ３１２、左右位置に２本のＹ軸レール３１４ａ，３１４ｂ、前後位置に２つの搬送モータ３１７ａ，３１７ｂ、搬送ベルト３１８ａ，３１８ｂにて構成する。ヘッドユニット３５０は、供給レーン５０１で供給された電子部品５０３を吸着して取出し、搬送ベルト３１８ａ，３１８ｂで搬送されるプリント回路板５１０に搭載する。

ヘッドユニット３５０は、左右位置に２つのＺ軸モータ３１５ａ，３１５ｂ、ボールねじ３１６ａ，３１６ｂ、吸着位置認識カメラ３３１、ヘッド３６０，３７０にて構成する。ヘッド３６０は、エジェクタ３６１、吸着ノズル３６２、及びバキューム流路３６４にて構成する。ヘッド３７０は、エジェクタ３７１、吸着ノズル３７２、バキュームスイッチ３７３、及びバキューム流路３７４にて構成する。なお、ヘッド３６０は小型サイズの電子部品用で１個の吸着ノズル３６２を有する。ヘッド３７０は大型サイズの電子部品用で、後述するように複数の吸着ノズル３７２を有している。

マウンタ１は、レーンＩＤを割り当てた供給レーン５０１を複数有し、供給レーン５０１にキャリアテープ５０２を取り付ける。キャリアテープ５０２は電子部品５０３を一定のピッチで収納しており、供給レーン５０１にキャリアテープ５０２を取り付けることで、供給レーン５０１はマウンタ１に電子部品５０３を供給する。

ヘッドユニット３５０は、Ｘ軸モータ３１１及びＹ軸モータ３１２が駆動することで、Ｘ軸レール３１３、Ｙ軸レール３１４ａ，３１４ｂ上を移動する。プリント回路板５１０の搬入及び搬出は、搬送モータ３１７ａ，３１７ｂが駆動し、搬送ベルト３１８ａ，３１８ｂを回転させて行う。

吸着位置認識カメラ３３１は、作業者がマニュアルで吸着位置決め作業を行うためのものである。吸着位置認識カメラ３３１は、ヘッドユニット３５０と共にＸ軸レール３１３、Ｙ軸レール３１４ａ，３１４ｂ上を吸着位置まで移動し、電子部品５０３の上面を撮影する。撮影されたた画像は、マウンタ制御部３００を介してモニタ３０４に映し出される。作業者はモニタ３０４の画像を目視して、吸着位置が平坦な面か確認する。吸着位置が平坦な面でなければ、作業者はキーボード３０３を操作して、電子部品５０３上面の平坦な面を探して吸着位置決めする。

電子部品５０３の吸着と搭載は、ヘッドユニット３５０に取り付けたヘッド３６０又はヘッド３７０が行う。ヘッド３６０は小型の電子部品５０３を対象とし、ヘッド３７０は大型の電子部品５０３を対象とする。

ヘッド３６０は、Ｚ軸モータ３１５ａを駆動してボールねじ３１６ａを回転させることで上下方向（Ｚ方向）に移動する。エジェクタ３６１を作動させると、エジェクタ３６１に接続したバキューム流路３６４を介して吸着ノズル３６２にバキュームが発生し、吸着ノズル３６２は電子部品５０３の吸着と搭載を行う。

ヘッド３７０は、Ｚ軸モータ３１５ｂが駆動しボールねじ３１６ｂを回転させることで上下方向に動作する。エジェクタ３７１を作動させると、バキューム流路３７４を介して複数の吸着ノズル３７２にバキュームが発生して、各吸着ノズル３７２は電子部品５０３を吸着し搭載を行う。このときバキュームスイッチ３７３は、バキューム流路３７４内の負圧値（以下バキューム値と称す）を検出する。吸着ノズル３７２が電子部品５０３と密着するとバキューム流路３７４内のバキューム値が高くなる。バキューム値が閾値以上になると、バキュームスイッチ３７３は、マウンタ制御部３００にオンの信号を伝達する。一方吸着ノズル３７２と電子部品５０３が密着しないと、吸着ノズル３７２からバキュームがリークしてバキューム流路３７４内のバキューム値は低くなり、閾値に達しない。このときバキュームスイッチ３７３は、マウンタ制御部３００にオフの信号を伝達する。このように、各吸着ノズル３７２のバキュームスイッチ３７３からそれぞれ得られるオン信号の数に応じて、吸着ノズル３７２の吸着力（部品保持力）を判定する。

図２は、ヘッド３７０の断面構造を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図（断面図）である。

ヘッド３７０は複数の吸着ノズル３７２で構成し、それぞれ独立に、エジェクタ３７１、バキュームスイッチ３７３、バキューム流路３７４、バキューム流路接続部３７５、バネ３７６、段付き穴３７７を有する。各エジェクタ３７１で発生したバキュームは、エジェクタ３７１に接続したバキュームスイッチ３７３、バキューム流路３７４、バキューム流路接続部３７５及び段付き穴３７７を介して、吸着ノズル３７２に伝達する。各吸着ノズル３７２は、段付き穴３７７にバネ３７６と共に挿入されており、各吸着ノズル３７２は段付き穴３７７内を上下方向（Ｚ方向）に独立に変位可能となっている。バネ３７６は、吸着ノズル３７２を下方へ弾性的に付勢する。段付き穴３７７はバキューム流路接続部３７５にて塞がれ、バキューム流路接続部３７５はバキューム流路３７４と接続する。ここで、吸着ノズル３７２の数は、対象とする電子部品５０３の部品外形寸法に合わせて設定する。本実施例では、直径約２ｍｍの吸着ノズル３７２を、Ｘ方向、Ｙ方向に６×６＝３６本配置した場合を示す。

図３は、マウンタ１を制御するマウンタ制御部３００のブロック構成を示す図である。マウンタ制御部３００は、ＣＰＵ３０１、インターフェース部３０２、キーボード３０３、モニタ３０４、メモリ３０５、モータ駆動部３１０、エジェクタ制御部３２０、画像処理部３３０及びハードディスク３４０にて構成する。

モータ駆動部３１０は、Ｘ軸モータ３１１及びＹ軸モータ３１２を駆動して、これによりヘッドユニット３５０を、Ｘ軸レール３１３及びＹ軸レール３１４上を移動させる。またモータ駆動部３１０は、Ｚ軸モータ３１５を駆動してボールねじ３１６を回転させ、ヘッド３６０又はヘッド３７０をＺ方向に移動させる。更にモータ駆動部３１０は、搬送モータ３１７を駆動して搬送ベルト３１８を回転させ、プリント回路板の搬送を行う。

エジェクタ制御部３２０は、ヘッド３６０のエジェクタ３６１とヘッド３７０のエジェクタ３７１を制御しており、エジェクタ３６１，３７１で発生させる負圧（バキューム）のオンとオフを切り替える。これにより吸着ノズル３６２，３７２は、電子部品の吸着と搭載を行う。またエジェクタ制御部３２０は、バキュームスイッチ３７３からのオンとオフの信号を、インターフェース部３０２を介してＣＰＵ３０１に伝達する。

画像処理部３３０は、吸着位置認識カメラ３３１で撮影した電子部品上面の画像を、インターフェース部３０２を介してモニタ３０４に出力する。また画像処理部３３０は、部品認識カメラ３３２にて撮影した電子部品下面の画像からＸ寸法とＹ寸法を取得し、インターフェース部３０２を介しメモリ３０５に出力する。

ハードディスク３４０は、生産データ３４１、吸着座標データ３４２、部品データ３４３、装置データ３４４、判定データ３４５及びエジェクタ保持力データ３４６を格納している。これらのデータの内容は後述する。

ＣＰＵ３０１は、マウンタ内の各部の動作を制御する。そのため、ハードディスク３４０内のデータをメモリ３０５に読み出し、読み出したデータをもとに、インターフェース部３０２を介してモータ駆動部３１０、エジェクタ制御部３２０及び画像処理部３３０を制御する。具体的には、電子部品吸着動作における外形寸法の認識、部品保持力の判定、吸着位置の補正、荷重分布の判定などを行う。また、作業者がキーボード３０３から入力した操作情報を基に、モータ駆動部３１０等の制御を行う。

図４は、ハードディスク３４０内に格納する各種データのテーブルを示す図である。（ａ）は生産データ３４１のテーブルで、生産機種毎に、電子部品の搭載順番及び部品ＩＤ、プリント回路板への搭載位置のＸ座標とＹ座標、レーンＩＤを定義する。（ｂ）は吸着座標データ３４２のテーブルで、部品ＩＤ毎に、電子部品を供給レーンから吸着する際の吸着位置のＸ座標とＹ座標を定義する。初期値は電子部品の外形中心位置とする。（ｃ）は部品データ３４３のテーブルで、部品ＩＤ毎に電子部品外形のＸ寸法とＹ寸法、及び重量Ｐｗを定義する。（ｄ）は装置データ３４４のテーブルで、部品認識カメラ３３２及び部品廃棄位置のＸ座標とＹ座標を定義する。（ｅ）は判定データ３４５のテーブルで、電子部品外形寸法と比較するためのヘッド判定値Ｎｂを定義する。比較結果により、いずれのヘッド３６０，３７０を使用するかを判定する。（ｆ）はエジェクタ保持力データ３４６のテーブルで、バキュームスイッチ３７３のオン数と、電子部品を吸着可能な部品保持力Ｋｐとの関係を定義する。部品保持力Ｋｐと電子部品の重量Ｐｗとを比較することで、その電子部品を吸着できるか否かを判定する。

図５は、図２のヘッド３７０を用いて電子部品５０３を吸着する動作を示す図である。ヘッド３７０は複数の吸着ノズル３７２を有し、これにより上面に凹凸のある電子部品５０３を吸着する状態を示す。

ヘッド３７０は複数の吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆを備え、それぞれにバキュームスイッチ３７３、バキューム流路３７４、バキューム流路接続部３７５、バネ３７６、段付き穴３７７を有する。各吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆは、電子部品５０３の上面の凹凸の高さ合わせて自在に変位して、それぞれの高さ位置で電子部品５０３と接触する。各吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆ位置での電子部品５０３の吸着力は、各接触面の密着度で決まり、各バキュームスイッチ３７３のバキューム値として検出する。

図６は、図５におけるバキュームスイッチ３７３のバキューム値の例を示す図である。この例では、吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｅと電子部品５０３が密着し、バキュームはリークせず、バキューム値が閾値以上となった状態（バキュームスイッチ３７３がオン状態）である。一方吸着ノズル３７２ｆは電子部品５０３と密着しておらず、バキュームがリークし、バキューム値が閾値に到達しない状態（すなわちオフ状態）である。この例では、バキュームスイッチ３７３がオンした数は５個となる。電子部品５０３を吸着するときの部品保持力は、バキュームスイッチ３７３のオン数（＝５）に依存し、エジェクタ保持力データ３４６を参照して求められる。

図７は、実施例１における電子部品搭載工程の概要を示すフローチャートである。

始めに、作業者は段取り作業を行う（Ｓ１００）。段取り作業では、作業者がマウンタのキーボード３０３を操作して、マウンタに生産データ３４１を読み込み（Ｓ１０１）、作業者はマウンタに電子部品５０３を取り付ける（Ｓ１０２）。

次に、マウンタはプリント回路板５１０の搬入動作（Ｓ１１０）、電子部品５０３の吸着動作（Ｓ１２０）、プリント回路板上へ電子部品の搭載動作（Ｓ１３０）と一連の動作を行う。電子部品の吸着動作（Ｓ１２０）では、マウンタは生産データ３４１に定義した搭載順番に従い、ヘッドユニット３５０が吸着座標データ３４２に定義した電子部品の吸着位置まで移動し（Ｓ１２１）、吸着ノズル３６２，３７２が電子部品を吸着して（Ｓ１２２）、吸着動作が終了する。なお、電子部品の吸着動作（Ｓ１２０）の詳細は後述する。

電子部品の搭載動作（Ｓ１３０）では、吸着した電子部品を部品認識カメラ３３２にて撮影し、マウンタは撮影した電子部品の外形寸法と部品データ３４３に定義した外形寸法とを比較して、電子部品の外形寸法認識を行う（Ｓ１３１）。部品外形寸法が一致すれば、ヘッドユニット３５０は生産データ３４１に定義した搭載位置まで移動し（Ｓ１３５）、電子部品をプリント回路板上に搭載して（Ｓ１３６）、搭載動作が終了する。部品外形寸法が一致しなければ、マウンタは電子部品の廃棄動作（Ｓ１３２）を行い、アラームを出して搭載動作を停止する（Ｓ１３３）。作業者はアラームを基に電子部品の寸法データを修正し（Ｓ１３４）、マウンタは吸着動作（Ｓ１２０）から再開する。

全ての搭載位置に電子部品の搭載が終了したら（Ｓ１４０）、プリント回路板の搬出動作（Ｓ１５０）を行い、電子部品搭載工程が終了する。

図８は、図７における電子部品吸着動作（Ｓ１２０）の詳細を示すフローチャートである。以下の各工程は、ＣＰＵ３０１の制御によって進行する。

メモリ３０５は、ハードディスク３４０内から生産データ３４１を読み込み（Ｓ２０１）、次に吸着座標データ３４２を読み込む（Ｓ２０２）。モータ駆動部３１０は、Ｘ軸モータ３１１及びＹ軸モータ３１２を駆動して、ヘッドユニット３５０を吸着座標データ３４２に定義した吸着位置Ｘｐ，Ｙｐまで移動させる（Ｓ２０３）。続いてメモリ３０５は、判定データ３４５（ヘッド判定値Ｎｂ）を読み込み（Ｓ２０４）、次に部品データ３４３（部品外形寸法Ｘｂ，Ｙｂ、重量Ｐｗ）を読み込む（Ｓ２０５）。

ＣＰＵ３０１は、判定データ３４５に定義したヘッド判定値Ｎｂと、部品データ３４３に定義した電子部品５０３の外形寸法Ｘｂ，Ｙｂを比較して、Ｘ寸法（Ｘｂ）またはＹ寸法（Ｙｂ）がヘッド判定値Ｎｂを超えているかを判定する（Ｓ２０６）。Ｘｂ又はＹｂがＮｂを超えていれば、当該電子部品５０３の吸着と搭載にはヘッド３７０を使用する（Ｓ２０７）。Ｘｂ及びＹｂがＮｂ以下であれば、当該電子部品５０３の吸着と搭載にはヘッド３６０を使用する（Ｓ２１８）。このようにして、電子部品５０３の外径サイズが大きいときは複数の吸着ノズル３７２を有するヘッド３７０を使用し、サイズが小さいときは単一吸着ノズル３６２を有するヘッド３６０を使用する。

ヘッド３７０を使用する場合（Ｓ２０７）から説明する。モータ駆動部３１０はＺ軸モータ３１５ｂを駆動し、ヘッド３７０及び吸着ノズル３７２を吸着位置に下降させ（Ｓ２０８）、吸着ノズル３７２が電子部品５０３の上面と密着する（Ｓ２０９）。エジェクタ制御部３２０は、電子部品５０３の外形寸法内の吸着ノズル３７２に対応するエジェクタ３７１を作動させ（Ｓ２１０）、対応する吸着ノズル３７２内にバキュームを発生させ、電子部品５０３を吸着する（Ｓ２１１）。そのとき各吸着ノズル３７２に対応する各バキュームスイッチ３７３は、バキューム流路３７４内のバキューム値を検出する。バキューム値が閾値以上になるとＣＰＵ３０１にオンの信号を伝達し、ＣＰＵ３０１はバキュームスイッチ３７３からのオン数をカウントする（Ｓ２１２）。

次にＣＰＵ３０１は、エジェクタ保持力データ３４６を参照し、バキュームスイッチ３７３のオン数に対応する部品保持力Ｋｐを求める（Ｓ２１３）。そして、部品保持力Ｋｐと部品重量Ｐｗとを比較して、部品保持力Ｋｐが部品重量Ｐｗ以上かを判定する（Ｓ２１４）。ＫｐがＰｗ以上の場合は吸着可能となり、モータ駆動部３１０はＺ軸モータ３１５ｂを駆動し、ヘッド３７０及び吸着ノズル３７２を上昇させ（Ｓ２１５）、電子部品５０３の吸着動作を終了する。

Ｓ２１４の判定で、部品保持力Ｋｐが部品重量Ｐｗ未満の場合は吸着不可能であり、部品吸着動作を停止して吸着不可能を示すアラームを出す（Ｓ２１６）。作業者はアラームを基にマニュアルで吸着位置決め作業を行い（Ｓ２１７）、前記Ｓ２０３に戻り、吸着動作を繰り返す。

次に、Ｓ２０６の判定でヘッド３６０を使用する場合（Ｓ２１８）を説明する。モータ駆動部３１０はＺ軸モータ３１５ａを駆動し、ヘッド３６０及び吸着ノズル３６２を吸着位置に下降させ（Ｓ２１９）、吸着ノズル３６２を電子部品５０３上面と密着させる（Ｓ２２０）。エジェクタ制御部３２０は、ヘッド３６０に取り付けたエジェクタ３６１を作動させて（Ｓ２２１）、吸着ノズル３６２にバキュームを発生させ、電子部品５０３を吸着する（Ｓ２２２）。モータ駆動部３１０はＺ軸モータ３１５ａを駆動し、ヘッド３６０及び吸着ノズル３６２を上昇させ（Ｓ２２３）、電子部品５０３の吸着動作を終了する。

上記のように実施例１によれば、電子部品５０３のサイズが大きい場合には複数の吸着ノズルに切り替えることで、電子部品５０３上面が凹凸形状であっても十分な吸着力を確保できる。また、電子部品の重量と吸着ノズルによる保持力を比較判定した上で吸着動作を行うので、吸着作業の失敗を少なくし信頼性が向上する。

実施例２は、実施例１の構成において吸着位置の補正を行う機能（吸着リトライ）を追加したものである。すなわち、吸着ノズルによる吸着力が不足する場合、吸着位置をずらすことで電子部品との密着度を改善し、所望の部品保持力を確保するものである。マウンタ１の構成、ヘッド３７０の構成、マウンタ制御部３００の構成は実施例１と同様であり、追加機能に関する部分を説明する。

図９は、実施例２におけるハードディスク３４０内に格納する追加データのテーブルを示す図である。ここでは、実施例１（図４）と異なる部分について示す。

（ｃ）は部品データ３４３ａのテーブルで、部品ＩＤ毎に電子部品外形のＸ寸法とＹ寸法、重量の他に、吸着失敗時にリトライを行う許容回数である吸着リトライ回数Ｒｅｃを定義する。（ｄ）は装置データ３４４ａのテーブルで、部品認識カメラ、部品廃棄位置の他に、吸着ノズル配置間隔Ｎｚｐを定義する。

図１０は、吸着リトライの動作を説明する図である。ここでは吸着ノズル３７２が電子部品５０３を吸着するために、すなわち吸着ノズル３７２の部品保持力が電子部品５０３の重量以上となるためには、バキュームスイッチ３７３が４個以上オンする必要があると想定する。

（ａ）は、電子部品５０３に対する６個の吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆの吸着位置を示す上面図で、６個の吸着ノズルの中心を電子部品５０３外形の中心に合わせた場合である。２個の吸着ノズル３７２ｂ，３７２ｅは電子部品５０３と密着しているが、他の４個の吸着ノズル３７２ａ，３７２ｃ，３７２ｄ，３７２ｆは電子部品５０３と密着していない状態である。（ｂ）は、（ａ）の吸着状態での各吸着ノズルのバキューム値を示し、吸着ノズル３７２ｂ，３７２ｅはバキューム値の閾値を超えるため、バキュームスイッチ３７３はオンとなるが、他の吸着ノズルでは閾値未満となる。その結果、バキュームスイッチ３７３のオン数は「２」であり、電子部品５０３の吸着ができない。

このような場合本実施例では、吸着位置を補正してリトライする。補正量（吸着リトライピッチ）は、装置データ３４４ａ内の吸着ノズル配置間隔Ｎｚｐを、部品データ３４３ａ内の吸着リトライ回数Ｒｅｃで除した値（＝Ｎｚｐ／Ｒｅｃ）とし、この補正量を当初の吸着位置に加算して新たな吸着位置とする。

（ｃ）は、吸着位置を上記求めた補正量だけ図面右方向（＋Ｘ方向）にずらして吸着した状態を示す。この場合、全ての吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆが電子部品５０３と密着している。その結果（ｄ）に示すように、全ての吸着ノズル３７２ａ〜３７２ｆがバキューム値の閾値を超え、バキュームスイッチ３７３のオン数は「６」となり、電子部品５０３の吸着が可能となる。なお、（ｃ）の補正を行ってもバキュームスイッチ３７３のオン数が不足する場合は、上記補正量だけさらに吸着位置をずらして吸着リトライを実行する。

図１１は、吸着リトライ動作を示すフローチャートである。なお、実施例１（図８）と共通する工程は省略し、ここでは吸着位置の補正動作の部分、すなわち、図８のＳ２１４の判定でＮｏ（部品保持力Ｋｐ＜部品重量Ｐｗ）となった場合（以下、吸着失敗と呼ぶ）を説明する。

メモリ３０５は、部品データ３４３ａにある吸着リトライ回数Ｒｅｃを読み込み（Ｓ６０１）、ＣＰＵ３０１は、吸着失敗回数が吸着リトライ回数Ｒｅｃ未満かを判定する（Ｓ６０２）。吸着失敗回数がＲｅｃ未満であれば、メモリ３０５は装置データ３４４ａにある吸着ノズル配置間隔Ｎｚｐを読み込む（Ｓ６０３）。ＣＰＵ３０１は、吸着ノズル配置間隔Ｎｚｐを吸着リトライ回数Ｒｅｃで除して、吸着リトライピッチ（補正量）を算出する。通常、電子部品５０３はキャリアテープ５０２に横長の方向で梱包されているので、吸着位置の補正方向は移動方向（Ｘ方向）とする（Ｓ６０４）。ＣＰＵ３０１は、当初の吸着位置に吸着リトライピッチ（補正量）を加算し、吸着座標データ３４２を更新する（Ｓ６０５）。その後、図８のＳ２０２に戻り、新たな吸着位置にて吸着動作を繰り返す。

Ｓ６０２の判定で、吸着失敗回数が吸着リトライ回数Ｒｅｃに達した場合は、吸着位置の補正では対応できないと判定し、吸着動作を停止し吸着リトライに失敗した旨のアラーム出す（Ｓ６０６）。このとき作業者は、マニュアルにて吸着位置決め作業を行い（Ｓ６０７）、図８のＳ２０２に戻る。

実施例２によれば、電子部品５０３の凹凸形状や重量が原因で、通常の吸着位置では吸着不可能となった場合においても、作業者による位置決め作業なしに、電子部品５０３の吸着位置を自動的に補正することで吸着を可能にする。

実施例３は、実施例１の構成において吸着位置を電子部品の重心位置に近づくよう補正する機能（荷重リトライ）を追加したものである。そのため、実施例１におけるマウンタ１とマウンタ制御部３００の構成に、重量測定機能を追加する。

図１２は、実施例３に係る電子部品搭載装置（マウンタ）の構成図で、上面図のみを示す。実施例１（図１）と異なる部分だけ説明する。

本実施例では、電子部品５０３の荷重分布を測定するために、装置上面に重量測定器４０１を配置する。重量測定器４０１は、４個の重量測定器４０１ａ〜４０１ｄをひし形格子状に配置している。荷重分布の測定では、電子部品５０３の外形中心位置を重量測定器４０１の中心位置、すなわちひし形格子状の中心位置に合わせて載置し、各重量測定器の測定値を比較することで電子部品５０３の重心位置のずれを判定する。また、電子部品５０３の外径中心を重量測定器４０１の中心からずらして載置した場合は、重量測定器４０１の中心位置で吸着するときの荷重の偏りを判定できる。

電子部品５０３を重量測定器４０１に載置するために、ヘッドユニット３５０のヘッド３７０は供給レーン５０１上の電子部品５０３を吸着して取り上げ、重量測定器４０１の位置まで運搬して重量測定器４０１に載置する。またヘッド３７０は、重量測定器４０１上の電子部品５０３を吸着して取り上げ、プリント回路板５１０に搭載することも行う。

図１３は、マウンタ制御部３００のブロック構成を示す図である。実施例１（図３）の構成に対し、重量測定部４００と重量測定器４０１を追加している。またハードディスク３４０内には、荷重分布測定データ３４７を追加している。重量測定部４００は、重量測定器４０１に電子部品５０３を載せることで重量を測定し、インターフェース部３０２を介してメモリ３０５に出力する。ＣＰＵ３０１はメモリ３０５に入力された測定値を、ハードディスク３４０内の荷重分布測定データ３４７に保存する。

図１４は、ハードディスク３４０内に格納する追加データのテーブルを示す図である。ここでは、実施例１（図４）と異なる部分について示す。

（ｃ）は部品データ３４３ｂのテーブルで、新たに電子部品の荷重補正値Ｘｗ、荷重補正値Ｙｗ、荷重リトライ回数Ｒｗｏ及び荷重補正係数Ｗｏを定義する。荷重補正値Ｘｗ，Ｙｗとは、電子部品外形の中心に対して、重心方向に吸着位置を移動させるときの補正値（移動量）である。また、荷重リトライ回数Ｒｗｏとは、荷重分布に基づく吸着位置の補正（荷重リトライ）を行う許容回数であり、荷重補正係数Ｗｏとは、荷重補正値を算出するための係数である。

（ｄ）は装置データ３４４ｂのテーブルで、新たに重量測定位置のＸ座標ＷｘとＹ座標Ｗｙを定義する。（ｅ）は判定データ３４５ｂのテーブルで、新たに荷重分布（荷重比率）を判定するための荷重判定値Ｊｗを定義する。（ｇ）は荷重分布測定データ３４７のテーブルで、各重量測定器４０１ａ〜４０１ｄにて測定した測定値Ｐｗａ〜Ｐｗｄを保存する。

図１５は、荷重リトライ（荷重分布に基づく吸着リトライ）の動作を説明する図である。

（ａ）は荷重分布の測定状態を示す上面図で、重量測定器４０１に電子部品５０３を載置している。ここでは、電子部品５０３の外形の中心位置を、斜め格子状に配置した４個の重量測定器４０１ａ〜４０１ｄの中心位置に合わせている。（ｂ）は、各重量測定器４０１ａ〜４０１ｄで測定した重量分布（荷重分布）を示す。この例では、重量測定器４０１ｃが最大重量を示しており、電子部品５０３の重心位置は、外形中心よりも重量測定器４０１ｃの方向（＋Ｘ方向）にずれていることが分かる。

このような重心位置がずれている電子部品５０３を、その外径中心を吸着位置（吸着中心）として吸着ノズル３７２で吸着する場合、吸着が不安定になる恐れがある。そこで本実施例では、吸着位置を電子部品５０３の重心位置に近づけるように補正する。その補正量（荷重補正値）Ｗｘ，Ｗｙは、重心位置の方向に応じて、部品データ３４３ｂ内の部品外形寸法Ｘｗ，Ｙｗを荷重補正係数Ｗｏで除した値とする。

（ｃ）は、＋Ｘ方向に重心を持つ電子部品５０３を、重心方向と反対の−Ｘ方向に荷重補正値Ｗｘだけずらして載置した状態である。（ｄ）は、補正後の各重量測定器４０１ａ〜４０１ｄで測定した重量分布を示し、荷重が均一化していることが分かる。この状態で吸着ノズルを３７２で電子部品５０３を吸着すれば、吸着中心が電子部品５０３の重心位置に近づき安定した吸着動作が可能となる。なお、（ｃ）の補正を行っても荷重分布が均一化しない場合は、荷重補正係数Ｗｏを変更し（例えばＷｏ／２とする）、再度荷重分布の測定と荷重補正値の算出を行い、荷重リトライを実行する。

図１６は、荷重リトライ動作を示すフローチャートである。なお、実施例１（図８）と共通の工程は省略し、ここでは電子部品の荷重分布を測定し、吸着位置を補正する動作の部分を説明する。すなわち、ハードディスク３４０内の部品データ３４３ｂには、吸着位置を補正するための荷重補正値Ｗｘ，Ｗｙが定義されていない場合、重量測定器４０１により荷重分布の測定を行うところから説明する。

まず、ヘッドユニット３５０は、吸着座標データ３４２を参照して、ヘッド３７０を使用して電子部品５０３を吸着する（Ｓ７０１）。メモリ３０５は、部品データ３４３ｂ（部品外形寸法Ｘｂ，Ｙｂ、重量Ｐｗ、荷重リトライ回数Ｒｗｏ、荷重補正係数Ｗｏ）を読み込み（Ｓ７０２）、さらに、装置データ３４４ｂ（重量測定位置Ｗｘ，Ｗｙ）を読み込む（Ｓ７０３）。モータ駆動部３１０は、Ｘ軸モータ３１１及びＹ軸モータ３１２を駆動して、ヘッドユニット３５０を重量測定器４０１の設置された重量測定位置Ｗｘ，Ｗｙに移動させる（Ｓ７０４）。そしてＺ軸モータ３１５ｂを駆動して、ヘッド３７０及び吸着ノズル３７２を下降させ、エジェクタ３７１を停止させて電子部品５０３を重量測定器４０１に載置させる（Ｓ７０５）。

各重量測定器４０１ａ〜４０１ｄは電子部品５０３の重量を測定し、測定結果は荷重分布測定データ３４７に保存する（Ｓ７０８）。ＣＰＵ３０１は各重量測定器の測定値を比較して、最大重量を測定した重量測定器（最大重量測定器と呼ぶ）がどれかを判定し、その測定器の位置に応じて、荷重補正係数Ｗｏを用いて荷重補正値とその補正方向を算出する（Ｓ７０７）。すなわち、最大重量測定器が重量測定器４０１ａの場合は、荷重補正値ＸｗはＸ寸法を荷重補正係数Ｗｏで除した値とし、＋Ｘ方向へ補正する。重量測定器４０１ｂの場合は、荷重補正値ＹｗはＹ寸法を荷重補正係数Ｗｏで除した値とし、＋Ｙ方向へ補正する。同様に、重量測定器４０１ｃの場合は、荷重補正値ＸｗはＸ寸法をＷｏで除した値とし、−Ｘ方向へ補正する。重量測定器４０１ｄの場合は、荷重補正値ＹｗはＹ寸法をＷｏで除した値とし、−Ｙ方向へ補正する。ＣＰＵ３０１は算出した荷重補正値Ｘｗ，Ｙｗを、吸着座標データ３４２の吸着座標Ｘｐ，Ｙｐに加算（または減算）して更新し、また、部品データ３４３ｂに荷重補正値Ｘｗ，Ｙｗを保存する（Ｓ７０８）。

次に、モータ駆動部３１０は、Ｘ軸モータ３１１及びＹ軸モータ３１２を駆動して、ヘッドユニット３５０を、前記重量測定位置Ｗｘ，Ｗｙから荷重補正値Ｘｗ，Ｙｗだけずれた座標に移動させる（Ｓ７０９）。さらに、Ｚ軸モータ３１５ｂを駆動しヘッド３７０及び吸着ノズル３７２を下降させ、エジェクタ３７１を作動して電子部品５０３を吸着する（Ｓ７１０）。このときの吸着位置は、前記荷重補正値Ｘｗ，Ｙｗで補正した位置となっている。

続いてＣＰＵ３０１は、荷重分布測定データ３４７に保存した各重量測定器４０１ａ〜４０１ｄの測定値Ｐｗａ〜Ｐｗｄを参照し、最大重量を最小重量で除した値を荷重比率として算出する（Ｓ７１１）。この荷重比率は荷重分布の均一度を示し、荷重比率が１より大きくなるほど荷重バランスが悪いことを意味する。メモリ３０５は、判定データ３４５ｂ（荷重判定値Ｊｗ）を読み込み（Ｓ７１２）、ＣＰＵ３０１は前記荷重比率と荷重判定値Ｊｗとを比較する（Ｓ７１３）。

荷重比率が荷重判定値Ｊｗ以下の場合は、荷重バランスが良好と判定し、部品保持力の判定に進む。ＣＰＵ３０１は、エジェクタ保持力データ３４６を参照し、バキュームスイッチ３７３がオンした数から部品保持力Ｋｐを算出する。そして、算出した部品保持力Ｋｐと、部品データ３４３ｂの部品重量Ｐｗとを比較して、ＫｐがＰｗ以上かを判定する（Ｓ７１４）。ＫｐがＰｗ以上の場合は吸着可能となり、モータ駆動部３１０はＺ軸モータ３１５ｂを駆動し、ヘッド３７０及び吸着ノズル３７２を上昇させ（Ｓ７１５）、電子部品５０３の吸着動作を終了する。一方、部品保持力Ｋｐが部品重量Ｐｗ未満の場合は吸着不可能であり、部品吸着動作を停止してアラームを出す。作業者は、アラームを基に吸着位置決め作業を行う（Ｓ７１８）。その後モータ駆動部３１０は、ヘッドユニット３５０を重量測定位置に移動させて（Ｓ７１９）、Ｓ７１０に戻り、前記した吸着動作を行う。

Ｓ７１３の判定で、荷重比率が荷重判定値Ｊｗを超えた場合は、荷重バランスが悪いと判定し（荷重判定失敗）、再度の荷重補正を試みる。まずＣＰＵ３０１は、荷重判定失敗回数が荷重リトライ回数Ｒｗｏ未満かを判定する（Ｓ７１６）。荷重判定失敗回数がＲｗｏ未満であれば、荷重補正係数Ｗｏを２で除した値に変更し（Ｓ７１７）、Ｓ７０３に戻り再度荷重分布の測定から荷重リトライ動作を行う。荷重判定失敗回数が荷重リトライ回数Ｒｗｏに達した場合は、荷重補正は困難と判定する。この場合も部品吸着動作を停止して、作業者による吸着位置決め作業を行う（Ｓ７１８）。そしてヘッドユニット３５０を重量測定位置に移動させて（Ｓ７１９）、Ｓ７１０に戻り、前記した吸着動作を行う。

実施例３によれば、電子部品５０３の凹凸形状等が原因で重心位置が外形中心から大きくずれている場合においても、荷重分布を測定して電子部品５０３の吸着位置を重心方向に自動的に補正することで、電子部品が傾くことなく安定に吸着することができる。

図１７は、上記した各実施例の効果を説明する図であり、複合モジュール化した電子部品５０３の吸着状態を上面図と平面図で示す。（ａ）は単一の吸着ノズル３６２を使用した場合、（ｂ）は複数の吸着ノズル３７２ａ〜ｆを使用した場合である。複合モジュール電子部品５０３は上面に複数のチップ部品やＩＣ部品が実装されているため、上面が平坦ではなく凹凸形状をしている。

（ａ）の単一ノズルの場合は、１本の吸着ノズル３６２で電子部品を吸着する必要があり、部品重量に応じて比較的太い径のノズルを使用せねばならない。電子部品の上面にノズル径よりも大きい平坦部が存在すれば良いが、平坦部が狭い電子部品ではバキュームがリークして十分な吸着力が得られない。また、平坦部が部品中央ではなく周辺部に存在する場合には、電子部品が傾き吸着動作が不安定になる恐れがある。このように単一ノズルの場合は、吸着可能な電子部品が限られ、吸着動作が不安定になるという課題がある。なお、単一ノズルの場合にも吸着位置の補正が考えられるが、太径のノズルではバキュームリークが生じやすく、補正マージンが狭くなる。

（ｂ）の複数ノズルの場合は、細い径の複数の吸着ノズル３７２を使用し、各ノズルは自在に上下に変位する。よって、電子部品の上面が凹凸形状であっても、各吸着ノズルはこれに対応してそれぞれの高さ位置で電子部品を吸着する。すなわち、吸着位置は複数ノズルに分散するので、平坦部の大きさや位置にはあまり関係せず、必要な吸着力を確保し荷重バランスも安定する。また、吸着位置の補正に関しては細径ノズルゆえにバキュームリークが生じにくく、補正マージンが広くなる。このように複数ノズルの場合は、吸着可能な電子部品の制限が少なく、かつ安定した吸着動作が可能になる。

上記した各実施例は、本発明を分かり易く説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１：電子部品搭載装置（マウンタ）、
３０１：ＣＰＵ、
３０２：インターフェース部、
３０３：キーボード、
３０４：モニタ、
３０５：メモリ、
３１０：モータ駆動部、
３１１：Ｘ軸モータ、
３１２：Ｙ軸モータ、
３１３：Ｘ軸レール、
３１４：Ｙ軸レール、
３１５：Ｚ軸モータ、
３１６：ボールねじ、
３１７：搬送モータ、
３１８：搬送ベルト、
３２０：エジェクタ制御部、
３３０：画像処理部、
３３１：吸着位置認識カメラ、
３３２：部品認識カメラ、
３４０：ハードディスク、
３４１：生産データ、
３４２：吸着座標データ、
３４３：部品データ、
３４４：装置データ、
３４５：判定データ、
３４６：エジェクタ保持力データ、
３４７：荷重分布測定データ、
３５０：ヘッドユニット、
３６０：ヘッド（単一ノズル）、
３７０：ヘッド（複数ノズル）、
３６１，３７１：エジェクタ、
３６２，３７２：吸着ノズル、
３７３：バキュームスイッチ、
３６４，３７４：バキューム流路、
３７５：バキューム流路接続部、
３７６：バネ、
３７７：段付き穴、
４００：重量測定部、
４０１：重量測定器、
５０１：供給レーン、
５０２：キャリアテープ、
５０３：電子部品、
５１０：プリント回路板。

Claims (8)

1. 電子部品を吸着してプリント回路板に搭載する電子部品搭載装置において、
   複数の吸着ノズルと該吸着ノズルに吸着用のバキュームを発生する複数のエジェクタを有するヘッドと、
   該ヘッドを前記電子部品の吸着位置と前記プリント回路板の搭載位置との間で移動機構を介して移動させるモータ駆動部と、
   前記ヘッドと前記モータ駆動部を制御して前記電子部品の吸着と搭載の動作を制御する制御部とを備え、
   前記複数の吸着ノズルは、前記電子部品に向って互いに独立に変位可能であり、単一の前記電子部品を前記複数の吸着ノズルで吸着することを特徴とする電子部品搭載装置。
2. 請求項１に記載の電子部品搭載装置において、
   前記ヘッドには、前記各エジェクタから前記各吸着ノズルに至るバキューム流路内の負圧値を検出し、該検出値が閾値以上のときオン信号を出力する複数のバキュームスイッチを有し、
   前記制御部は前記電子部品を吸着する際、前記バキュームスイッチから出力されるオン信号の数から前記吸着ノズルで吸着可能な部品保持力を求め、該部品保持力と前記電子部品の重量を比較することで前記ヘッドで前記電子部品を吸着保持できるか否かを判定することを特徴とする電子部品搭載装置。
3. 請求項２に記載の電子部品搭載装置において、
   前記制御部は、前記バキュームスイッチから出力されるオン信号の数の結果、前記部品保持力では前記電子部品を吸着保持できないと判定した場合、前記モータ駆動部を介し、前記電子部品に対する前記ヘッドの吸着位置を所定量だけ移動させ、再度前記電子部品の吸着動作を行うことを特徴とする電子部品搭載装置。
4. 請求項１または２に記載の電子部品搭載装置において、
   前記電子部品の荷重分布を測定する重量測定器を有し、
   前記制御部は、前記重量測定器で測定した荷重分布から荷重の均一度を示す荷重比率を求め、該荷重比率が所定値を超える場合、前記モータ駆動部を介し、前記電子部品に対する前記ヘッドの吸着位置を荷重が最大を示す方向に所定量だけ移動させ、前記電子部品の吸着動作を行うことを特徴とする電子部品搭載装置。
5. 電子部品搭載装置における電子部品の吸着方法であって、
   複数の吸着ノズルを有するヘッドを前記電子部品の吸着位置に移動させ、
   複数のエジェクタにより前記複数の吸着ノズルに吸着用のバキュームを発生させ、
   前記複数の吸着ノズルを前記電子部品に向って独立に変位させて前記電子部品と密着させ、
   前記複数の吸着ノズルで単一の前記電子部品を吸着することを特徴とする電子部品の吸着方法。
6. 請求項５に記載の電子部品の吸着方法であって、
   複数のバキュームスイッチにより前記各エジェクタから前記各吸着ノズルに至るバキューム流路内の負圧値を検出し、
   該検出値が閾値以上のとき前記バキュームスイッチから出力されるオン信号の数から前記吸着ノズルで吸着可能な部品保持力を求め、
   該部品保持力と前記電子部品の重量を比較することで前記ヘッドで前記電子部品を吸着保持できるか否かを判定することを特徴とする電子部品の吸着方法。
7. 請求項６に記載の電子部品の吸着方法であって、
   前記バキュームスイッチから出力されるオン信号の数の結果、前記部品保持力では前記電子部品を吸着保持できないと判定した場合、
   前記電子部品に対する前記ヘッドの吸着位置を所定量だけ移動させ、再度前記電子部品の吸着動作を行うことを特徴とする電子部品の吸着方法。
8. 請求項５または６に記載の電子部品の吸着方法であって、
   前記電子部品の荷重分布を測定し、
   前記測定した荷重分布から荷重の均一度を示す荷重比率を求め、
   該荷重比率が所定値を超える場合、前記電子部品に対する前記ヘッドの吸着位置を荷重が最大を示す方向に所定量だけ移動させ、前記電子部品の吸着動作を行うことを特徴とする電子部品の吸着方法。

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