JP6581189B2

JP6581189B2 - 実装装置

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Inventors: 浩二河口
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Description

本発明は、実装装置に関する。

従来、部品を基板に実装する実装装置において、吸着ノズルに対する部品の吸着の有無を判定するものが知られている。例えば、特許文献１には、以下の処理を行う電子部品装着装置が記載されている。まず、ボイスコイルモータが吸着ノズルを所定距離だけ下降させた後に真空発生器を稼働させて、吸着ノズルの先端に部品を吸着させる動作を行う。続いて、さらに吸着ノズルを下降させ、このときのボイスコイルモータの電流値が所定電流を超えたか否かを判定する。吸着ノズルが部品を吸着している場合には、さらに吸着ノズルを下降させると負荷が増大してボイスコイルモータの電流値が増加するため、この電流値に基づいて部品の吸着の有無を判定できる。これにより、真空発生器のエア経路に取り付けられた圧力センサを用いて部品の吸着有無を判定する場合と比べて、迅速且つ正確に判定が行えるとされている。

特開平１０−１６３６８６号公報

しかし、特許文献１に記載の電子部品装着装置では、吸着ノズルが部品を吸着していないことの検出はできるが、それ以外の異常の検出については考慮されていなかった。例えば、吸着ノズルの下降時に吸着対象以外の異物を吸着した場合の検出については考慮されていなかった。また、例えば基板上に異物がある場合など、基板に部品を実装する際の異常の検出についても考慮されていなかった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、保持部材の下降時の異物を検出することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の実装装置は、
部品を採取して保持する保持部材を有し、保持した部品を基板に実装する実装ヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降部と、
前記保持部材が他の物体に接触したことを検出する接触検出部と、
前記保持部材の下降時の正常な接触高さよりも上方又は正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において前記接触検出部が前記接触を検出した場合に異常と判定する判定処理を行う異常判定部と、
を備えたものである。

この実装装置では、保持部材の下降時に、保持部材が他の物体に接触したことを検出する。そして、下降時の正常な接触高さよりも上方又は下降時の正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において接触を検出した場合に異常と判定する。これにより、保持部材の下降時の異物を検出することができる。なお、「異物」には、保持対象の部品以外の物体や、保持対象ではあるが保持姿勢が異常な部品などを含む。また、「保持部材が他の物体に接触」には、保持部材が他の物体に直接的に接触する場合と間接的に接触する場合とを含む。保持部材が間接的に他の物体に接触する場合としては、例えば保持部材に付着した異物や保持部材が保持している部品が他の物体に接触する場合などが挙げられる。

本発明の実装装置において、前記異常判定部は、前記保持部材が部品を採取する際の該保持部材の下降時の前記接触に関して、前記判定処理を行ってもよい。こうすれば、保持部材が部品を採取する際の異物を検出することができる。

この場合において、本発明の実装装置は、前記保持部材が部品を採取する際の前記判定処理において前記異常判定部が異常と判定した場合には、該保持部材による直近の実装対象と同じ種別の部品を該直近の実装対象の実装位置に実装するよう前記実装ヘッド及び前記昇降部を制御する実装制御部を備えていてもよい。ここで、保持部材が部品を採取する際に異物が検出された場合、保持部材が前の実装対象の部品を吸着したままになっている可能性がある。すなわち、基板上に部品を配置したあとに部品が保持部材から離れない現象（いわゆる持ち帰り現象）が生じている可能性がある。このような場合に、直近の実装対象と同じ種別の部品をその実装対象の実装位置に実装することで、持ち帰り現象が生じてしまい実装されなかった部品を基板上に適切に実装することができる。すなわち持ち帰り現象のリカバリーを行うことができる。

本発明の実装装置において、前記異常判定部は、部品を保持した前記保持部材が前記基板に該部品を実装する際の該保持部材の下降時の前記接触に関して、前記判定処理を行ってもよい。こうすれば、基板に部品を実装する際の異物を検出することができる。

本発明の実装装置において、前記接触検出部は、前記保持部材の下降時に下方から該保持部材に加わる荷重を検出する荷重センサとしてもよい。こうすれば、保持部材に加わる荷重に基づいて、保持部材が他の物体に接触したことを適切に検出できる。

実装システム１０の一例を表す概略説明図。実装ヘッド２２の構成を表す説明図。実装装置１１の構成を表すブロック図。実装処理ルーチンの一例を表すフローチャート。接触高さ取得処理ルーチンの一例を表すフローチャート。接触高さを測定する一例を表す説明図。接触高さＨ２を測定する一例を表す説明図。変形例の実装ヘッド２２Ａの一例を表す部分断面図。図８のＣ−Ｃ断面図。

本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、実装システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、実装ヘッド２２の構成を表す説明図である。図３は、実装装置１１の構成を表すブロック図である。実装システム１０は、例えば、部品Ｐを基板Ｓに実装する処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装装置１１と、管理コンピュータ５０とを備えている。実装システム１０は、部品Ｐを基板Ｓに実装する実装処理を実施する複数の実装装置１１が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため実装装置１１を１台のみ示している。また、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。

実装装置１１は、図１〜３に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、撮像ユニット１６と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。

実装ユニット１３は、部品Ｐを部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル２８とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１つの吸着ノズル２８が取り外し可能に装着されている。実装ヘッド２２には、図２に示すように、長尺円筒状の１以上のシリンジ部材２５が中心軸を中心に回転可能に且つ上下動可能に配設されている。このシリンジ部材２５の下端に吸着ノズル２８が取り外し可能に装着される。また、シリンジ部材２５の上端には、ギア２６が配設されている。実装ヘッド２２は、ギア２４を有するＱ軸モータ２３が配設されている。Ｑ軸モータ２３は、ギア２４がギア２６と噛み合っており、ギア２６を介してシリンジ部材２５を軸回転させることにより、吸着ノズル２８に吸着された部品Ｐの角度を調整する。

吸着ノズル２８は、圧力を利用して、ノズル先端に部品Ｐを吸着し、ノズル先端に吸着している部品Ｐを吸着解除する採取部材である。この吸着ノズル２８は、円板状のフランジ２９と、先端側に形成された管状部１９とを有している（図２参照）。管状部１９は、Ｚ軸方向（上下方向）に摺動可能に吸着ノズル２８の本体に配設されている。実装ヘッド２２では、実装ヘッド２２のＹ軸方向の先端側に位置する１カ所の昇降位置において、シリンジ部材２５及び吸着ノズル２８をＺ軸方向に昇降する。なお、部品Ｐを採取して保持する保持部材は、ここでは吸着ノズル２８として説明するが、部品Ｐの採取及び保持が可能であれば特に限定されず、部品Ｐを挟持して採取するメカニカルチャックなどとしてもよい。

実装ヘッド２２は、図２に示すように、第１昇降駆動部３０と、第２昇降駆動部３４とを備えており、この第１昇降駆動部３０や第２昇降駆動部３４によってＺ軸に沿って吸着ノズル２８の高さを調整する。第１昇降駆動部３０は、部品Ｐを採取する吸着ノズル２８が装着されたシリンジ部材２５の全体を昇降させるものである。第１昇降駆動部３０は、第１リニアモータ３１と、第１支持部材３２とを備えている。第１リニアモータ３１は、比較的大きな移動範囲Ａ（図２参照）で第１支持部材３２を上下動させる。第１支持部材３２は、上下方向に形成された部材であり、第１リニアモータ３１に支持されている。この第１支持部材３２の下端に第２昇降駆動部３４が配設されている。第１支持部材３２の上端側にはシリンジ部材２５に形成された円板状の水平部２７と係合する第１係合部３３が形成されている。第２昇降駆動部３４は、シリンジ部材２５のうち吸着ノズル２８を昇降させるものである。第２昇降駆動部３４は、第２リニアモータ３５と、第２支持部材３６と、第２係合部３７と、検出部３８とを備えている。第２リニアモータ３５は、移動範囲Ａに比して短い移動範囲Ｂ（図２参照）で第２支持部材３６を上下動させる。第２支持部材３６は、上下方向に形成された部材であり、第２リニアモータ３５に支持されている。この第２支持部材３６の下端に第２係合部３７が形成されている。第２係合部３７は、吸着ノズル２８のフランジ２９に係合している。第２昇降駆動部３４は、第２リニアモータ３５の駆動力により、第２係合部３７及びフランジ２９を介して直接的に吸着ノズル２８を上下動させる。この第２支持部材３６には、ロードセルである検出部３８が配設されている。検出部３８は、第２係合部３７にかかる荷重を検出可能な荷重センサとして構成されている。実装ヘッド２２は、第１昇降駆動部３０により高速で吸着ノズル２８を下降させ、第２昇降駆動部３４により低速で吸着ノズル２８を下降させ、検出部３８での検出結果に基づき部品Ｐが基板Ｓに当接する際の駆動制御を行い、部品Ｐにかかる負荷を低減する。実装装置１１は、高さの基準となる基準面が形成された基準部材１７が配設されている。

部品供給ユニット１４は、図１に示すように、複数のリールを備え、実装装置１１の前側に着脱可能に取り付けられている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品Ｐがテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、部品Ｐが露出した状態で、吸着ノズル２８で吸着される採取位置にフィーダ部により送り出される。

撮像ユニット１６は、部品Ｐを吸着した吸着ノズル２８を側方から撮像するユニットである。この撮像ユニット１６は、撮像素子と、ミラーと、画像処理部とを備えている。制御装置４０は、撮像ユニット１６により撮像された画像を用いて、部品Ｐの吸着位置のずれや部品Ｐの変形、破損の有無などを検出する。

制御装置４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４、撮像ユニット１６へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４、撮像ユニット１６からの信号を入力する。

管理コンピュータ５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理コンピュータ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。

次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作、具体的には、実装装置１１が部品Ｐを基板Ｓに実装する実装処理について説明する。図４は、制御装置４０のＣＰＵ４１により実行される実装処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置４０のＨＤＤ４３にプログラムとして記憶され、作業者による開始指示により実行される。

このルーチンを開始すると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装ジョブ情報を管理コンピュータ５０から取得する（ステップＳ１００）。実装ジョブ情報には、部品Ｐの実装順、実装対象の部品Ｐの種別（部品種）及び厚さ（高さ）などの大きさ、基板Ｓにおける部品Ｐの実装位置（ＸＹ座標）、部品Ｐを吸着する吸着ノズル２８の情報などが含まれている。また、実装ジョブ情報には、実装対象の部品Ｐの各々に対して、後述する吸着ノズル２８の接触高さＨ１，Ｈ２が正常か否かを判定するための高さ閾値Ｈ１ｒｅｆ，Ｈ２ｒｅｆの情報も含まれている。

次に、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８が他の物体に接触した高さを取得する接触高さ取得処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここでは、ＣＰＵ４１は、接触高さ取得処理を実行することで、後述する接触高さＨ１，Ｈ２の高さの基準となる基準高さＲを取得する。図５は、接触高さ取得処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置４０のＨＤＤ４３にプログラムとして記憶されている。また、図６は、接触高さを測定する一例を表す説明図である。図６（ａ）は基準高さＲの測定の一例を表す図であり、図６（ｂ），（ｃ）は接触高さＨ１の測定の一例を表す図である。

接触高さ取得処理ルーチンを開始すると、ＣＰＵ４１は、まず、接触高さの測定位置まで実装ヘッド２２をＸＹ方向に移動させる（ステップＳ３００）。ステップＳ１１０の接触高さ取得処理では基準高さＲを測定するため、ＣＰＵ４１は測定位置である基準部材１７の上方まで実装ヘッド２２を移動させる。続いて、ＣＰＵ４１は、第１昇降駆動部３０により第１支持部材３２を下降させて、シリンジ部材２５及び吸着ノズル２８の全体を下降させる（ステップＳ３１０）。次に、ＣＰＵ４１は、第２昇降駆動部３４により第２支持部材３６を下降させ（ステップＳ３２０）、検出部３８が荷重を検出したか否かを検出部３８の信号に基づいて判定する（ステップＳ３３０）。検出部３８が荷重を検出していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ３２０の処理を継続し、検出部３８が荷重を検出したときには、吸着ノズル２８が他の物体（ここでは基準部材１７の上面）に接触したものとして、このときの接触高さを取得しＲＡＭ４４に記憶して（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。ここでは、ＣＰＵ４１は、このときの接触高さを基準高さＲ（図６（ａ）参照）として取得しＲＡＭ４４に記憶する。基準高さＲは、例えば、第１リニアモータ３１のエンコーダ値及び第２リニアモータ３５のエンコーダ値に基づく値とする。

図４の実装処理ルーチンの説明に戻る。ステップＳ１１０で基準高さＲを取得すると、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの搬送及び固定処理を行い（ステップＳ１２０）、実装ジョブ情報に基づいて実装対象の部品種を設定する（ステップＳ１３０）。次に、ＣＰＵ４１は、実装対象の部品種の部品Ｐの吸着時における吸着ノズル２８の接触高さＨ１を取得する接触高さ取得処理を実行する（ステップＳ１４０）。ＣＰＵ４１は、この処理を、図５のステップＳ３００で部品供給ユニット１４における部品Ｐの採取位置に実装ヘッド２２を移動させる点、及び検出部３８が荷重を検出したときの接触高さをステップＳ３４０において接触高さＨ１として取得する点以外は、上述したステップＳ１１０と同様にして行う。これにより、例えば図６（ｂ）に示すように、フィーダ部６１に送り出されたテープ６２上の実装対象の部品Ｐ１に吸着ノズル２８の下端が接触したときの接触高さを、接触高さＨ１として取得する。なお、ＣＰＵ４１は、第１リニアモータ３１のエンコーダ値及び第２リニアモータ３５のエンコーダ値に基づいて、基準高さＲから吸着ノズル２８の先端までの高さとして接触高さＨ１を測定する。

ステップＳ１４０で接触高さＨ１を取得すると、ＣＰＵ４１は、接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えているか否かを判定する接触高さ判定処理を行う（ステップＳ１５０）。高さ閾値Ｈ１ｒｅｆは、吸着ノズル２８による吸着時の部品Ｐへの接触高さが正常とみなせる範囲の上限として例えば実験により予め定められた値である。高さ閾値Ｈ１ｒｅｆは、例えば実装対象の部品種毎に定められた値であり、各部品種の部品Ｐの上面の高さにマージンを持たせた値として設定されている。例えば、図６（ｂ）に示すように、吸着ノズル２８に異物が付着しておらず吸着ノズル２８が実装対象の部品Ｐ１に正常に接触した場合には、ステップＳ１４０で取得した接触高さＨ１は高さ閾値Ｈ１ｒｅｆ以下となる。一方、図６（ｃ）に示すように、吸着ノズル２８に異物として例えば実装対象ではない他の部品Ｐ０が付着していた場合には、接触高さＨ１は部品Ｐ０の厚さ分だけ大きい値になり、高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えた値になる。このように、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８の下降時の接触高さＨ１が正常な接触高さよりも上方に位置するか否かにより、吸着時の異常の有無すなわち異物の有無を判定するのである。

ステップＳ１５０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えていないときには、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８の下端に負圧を作用させて部品Ｐを吸着させる（ステップＳ１６０）。これにより、接触高さ取得処理（ステップＳ１４０）で吸着ノズル２８に接触した実装対象の部品Ｐが吸着ノズル２８に吸着される。続いて、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット１６に吸着ノズル２８を側方から撮像させ、撮像された画像を用いて吸着ノズル２８に吸着された部品Ｐの吸着異常の有無を判定する（ステップＳ１７０）。ＣＰＵ４１は、例えば、吸着位置のずれや部品Ｐの変形、破損の有無などを判定する。

ステップＳ１７０で吸着異常がないときには、ＣＰＵ４１は、実装対象の部品種の部品Ｐの基板Ｓへの実装時における吸着ノズル２８の接触高さＨ２を取得する接触高さ取得処理を実行する（ステップＳ１８０）。ＣＰＵ４１は、この処理を、図５のステップＳ３００で基板Ｓの実装位置に実装ヘッド２２を移動させる点、及び検出部３８が荷重を検出したときの接触高さをステップＳ３４０において接触高さＨ２として取得する点以外は、上述したステップＳ１１０と同様にして行う。図７は、接触高さＨ２を測定する一例を表す説明図である。図７（ａ）は基板Ｓの実装位置に異物がない場合の図であり、図７（ｂ）は基板Ｓの実装位置に異物Ｆがある場合の図である。なお、ＣＰＵ４１は、第１リニアモータ３１のエンコーダ値及び第２リニアモータ３５のエンコーダ値に基づいて、基準高さＲからの吸着ノズル２８先端までの高さとして接触高さＨ２を測定する。

ステップＳ２３０で接触高さＨ２を取得すると、ＣＰＵ４１は、接触高さＨ２が高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを超えているか否かを判定する接触高さ判定処理を行う（ステップＳ１９０）。高さ閾値Ｈ２ｒｅｆは、基板Ｓの実装位置に部品Ｐを実装する際の接触高さが正常とみなせる範囲の上限として例えば実験により予め定められた値である。高さ閾値Ｈ２ｒｅｆは、例えば基板Ｓの実装位置の上面の高さ及び実装対象の部品種に応じて定められた値であり、基板Ｓに実装した際の各部品種の部品Ｐの上面の高さにマージンを持たせた値として設定されている。例えば、図７（ａ）に示すように、基板Ｓの実装位置に異物が存在せず吸着ノズル２８に吸着された実装対象の部品Ｐ１が基板Ｓに正常に接触した場合には、ステップＳ１８０で取得した接触高さＨ２は高さ閾値Ｈ２ｒｅｆ以下となる。一方、図７（ｂ）に示すように、基板Ｓに異物Ｆが存在している場合には、接触高さＨ２は異物Ｆの厚さ分だけ大きい値になり、高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを超えた値になる。このように、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８の下降時の接触高さＨ２が正常な接触高さよりも上方に位置するか否かにより、実装時の異常の有無すなわち異物の有無を判定するのである。

ステップＳ１９０で接触高さＨ２が高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを超えていないときには、ＣＰＵ４１は、所定の装着荷重となるように第２昇降駆動部３４を制御するとともに部品Ｐの吸着解除を行う（ステップＳ２００）。これにより、実装対象の部品Ｐが基板Ｓに実装される。部品Ｐを吸着解除すると、ＣＰＵ４１は、現基板の実装処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ２１０）、完了していないときには、ステップＳ１３０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、次の実装対象の部品種を設定し、実装ユニット１３を制御して接触高さＨ１，Ｈ２に基づく異常の判定を行いながら部品Ｐの基板Ｓへの配置を行う。一方、ステップＳ２１０で現基板の実装処理が完了したときには、ＣＰＵ４１は、実装完了した基板Ｓを基板搬送ユニット１２に排出させ（ステップＳ２２０）、生産完了したか否かを判定する（ステップＳ２３０）。生産完了していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ４１は、新たな基板Ｓを搬送、固定し、ステップＳ１３０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ２３０で生産完了したときには、ＣＰＵ４１は、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１５０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えているときには、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８が現在の基板Ｓへの実装を行った直近の実装対象（実装順序が１つ前の実装対象）があるか否かを実装ジョブ情報に基づいて判定し（ステップＳ２４０）、ある場合には直近の実装対象の部品種を現在の実装対象に設定する（ステップＳ２５０）。ここで、例えば実装対象の部品Ｐ１の接触高さＨ１に異常がある場合、図６（ｃ）に示したように異物として他の部品Ｐ０が吸着ノズル２８に付着している可能性がある。すなわち、基板Ｓ上に部品Ｐ０を配置したあとに部品Ｐ０が吸着ノズル２８から離れない現象（いわゆる持ち帰り現象）が生じており、そのまま次の実装対象の部品Ｐ１を吸着しようとしている可能性がある。このような場合、吸着ノズル２８による直近の実装対象（ここでは部品Ｐ０）の基板Ｓへの実装は完了していない。そこで、ＣＰＵ４１は、直近の実装対象（部品Ｐ０と同じ部品種）を再度実装対象に設定することで、持ち帰り現象のリカバリーを行うのである。なお、このような持ち帰り現象が起きる原因としては、例えば吸着ノズル２８の先端に静電気が発生している場合などが考えられる。

次に、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８に付着している持ち帰り部品を廃棄する廃棄処理を行う（ステップＳ２６０）。具体的には、ＣＰＵ４１は、吸着ノズル２８の下端に負圧を作用させ、実装ヘッド２２を図示しない廃棄ボックス上に移動させてから負圧を解除する。そして、ＣＰＵ４１は、ステップＳ２５０で実装対象に設定した部品種の部品ＰについてステップＳ１４０と同様に接触高さＨ１を取得し（ステップＳ２７０）、ステップＳ１５０と同様に接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えているか否かを判定する接触高さ判定処理を行う（ステップＳ２８０）。ステップＳ２８０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えていないときには、ＣＰＵ４１はステップＳ１６０以降の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ４１は、接触高さ取得処理（ステップＳ２７０）で吸着ノズル２８に接触した実装対象の部品Ｐを吸着ノズル２８に吸着させ、吸着異常の確認や接触高さＨ２に基づく異常判定を行いつつ吸着した部品Ｐを基板Ｓに実装する。

また、ステップＳ１７０で吸着異常があるときには、ＣＰＵ４１はステップＳ２６０以降の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ４１は、吸着異常のある部品Ｐを廃棄し、実装対象の部品Ｐについて吸着時の接触高さＨ１に基づく異常判定を再度行う。

一方、ステップＳ２４０で直近の実装対象がないとき、ステップＳ２８０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えているとき、又はステップＳ１９０で接触高さＨ２が高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを超えているときには、ＣＰＵ４１は、作業者に異常を報知して（ステップＳ２９０）、実装処理を中断し本ルーチンを終了する。例えば、ＣＰＵ４１は、異物が存在する旨の画面を図示しない実装装置１１の表示パネルに表示したり、警告音や異物が存在する旨の音声を出力したりする。なお、ステップＳ２８０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えている場合としては、例えば吸着ノズル２８の先端にはんだが付着していることで持ち帰り部品ＰやステップＳ１６０で異常と判定された部品Ｐ等が離れず廃棄できなかった場合が考えられる。あるいは、吸着ノズル２８に部品以外の異物が付着している場合が考えられる。また、ステップＳ１９０で接触高さＨ２が高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを超えている場合には、基板Ｓに異物が付着していることが考えられる。これらのような場合には実装処理を継続せず作業者が吸着ノズル２８や基板Ｓの状態を確認することが望ましいため、実装処理を中止して異常を報知するのである。

なお、持ち帰り現象のリカバリー（ステップＳ２４０〜Ｓ２８０）を行った場合でも、実際には持ち帰り現象が生じておらず吸着ノズル２８の先端に異物が付着している場合もある。このような場合でも、ステップＳ１７０又はステップＳ２８０の少なくとも一方において、ＣＰＵ４１は異常を検出することができる。また、異物が実装対象の部品Ｐの形状に近いことでステップＳ１７０又はステップＳ２８０で異常が検出できない場合でも、持ち帰り現象ではない場合には直近の実装対象は基板Ｓに実装済みであり、リカバリーにより実装済みの部品Ｐと同じ実装位置で接触高さＨ２を測定することになる。この場合、接触高さＨ２は実装済みの部品Ｐに異物の高さを加えた値になるため、ＣＰＵ４１はステップＳ１９０で異常を検出することができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の吸着ノズル２８が本発明の保持部材に相当し、実装ヘッド２２が実装ヘッドに相当し、第１昇降駆動部３０及び第２昇降駆動装置３４が昇降部に相当し、検出部３８が接触検出部に相当し、制御装置４０が異常判定部に相当する。また、制御装置４０が実装制御部に相当する。

以上説明した実施形態の実装装置１１は、部品Ｐを吸着して保持する吸着ノズル２８を有し吸着した部品Ｐを基板Ｓに実装する実装ヘッド２２と、吸着ノズル２８を昇降させる第１昇降駆動部３０及び第２昇降駆動装置３４と、吸着ノズル２８が他の物体に接触したことを検出する検出部３８と、を備えている。そして、この実装装置１１では、制御装置４０は、吸着ノズル２８の下降時の正常な接触高さよりも上方において検出部３８が吸着ノズル２８と他の物体との接触を検出した場合に異常と判定する接触高さ判定処理を行う。これにより、吸着ノズル２８の下降時の異物を検出することができる。

また、制御装置４０は、吸着ノズル２８が部品Ｐを吸着する際の吸着ノズル２８の下降時の接触に関してステップＳ１５０，Ｓ２００の接触高さ判定処理を行う。これにより、吸着ノズル２８が部品Ｐを吸着する際の異物を検出することができる。また、上述した持ち帰り現象が生じているときに、吸着ノズル２８が持ち帰った部品（例えば図６（ｃ）の部品Ｐ０）と実装対象の部品（例えば図６（ｃ）の部品Ｐ１）とが定数違いの同じ形状の部品である場合がある。この場合、ステップＳ１７０における撮像ユニット１６を用いた判定では部品Ｐ０と部品Ｐ１とを区別できず、異常を検出できない場合がある。本実施形態では、このような場合でも、制御装置４０がステップＳ１５０の接触高さ判定処理を行うことで、持ち帰り現象に起因する異常を検出することができる。

さらに、制御装置４０は、吸着ノズル２８が部品Ｐを吸着する際のステップＳ１５０の接触高さ判定処理において異常と判定した場合には、ステップＳ２４０〜Ｓ２８０の処理を行う。すなわち、制御装置４０は、吸着ノズル２８による直近の実装対象と同じ種別の部品Ｐを直近の実装対象の実装位置に実装するよう実装ヘッド２２，第１昇降駆動部３０及び第２昇降駆動装置３４を制御する。これにより、持ち帰り現象が生じてしまい実装されなかった部品Ｐを基板Ｓ上に適切に実装することができる。すなわち持ち帰り現象のリカバリーを行うことができる。

さらにまた、制御装置４０は、部品Ｐを保持した吸着ノズル２８が基板Ｓに部品Ｐを実装する際の吸着ノズル２８の下降時の接触に関してステップＳ１９０の接触高さ判定処理を行う。これにより、基板Ｓに部品Ｐを実装する際の異物を検出することができる。

そしてまた、検出部３８は、吸着ノズル２８の下降時に下方から吸着ノズル２８に加わる荷重を検出する荷重センサである。これにより、吸着ノズル２８に加わる荷重に基づいて、吸着ノズル２８が他の物体に接触したことを適切に検出できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、検出部３８は荷重センサとしたが、吸着ノズル２８が他の物体に接触したことを検出できれば、これに限られない。例えば、タッチセンサとしてもよい。あるいは、検出部３８を省略し、第２リニアモータ３５の負荷電流の増大に基づいて制御装置４０が接触を検出してもよい。また、下降時に吸着ノズルが他の物体に接触すると吸着ノズルが備える複数の部材が相対移動するようにし、この相対移動の有無により接触を検出してもよい。図８は、この場合の変形例の実装ヘッド２２Ａの一例を表す部分断面図である。図９は、図８のＣ−Ｃ断面図である。実装ヘッド２２Ａは、第２昇降駆動装置３４が検出部３８を備えておらず、代わりに検出部７０を備えている。また、吸着ノズル２８Ａは、管状部１９に代えて管状部８１，スプリング８２，吸着部８３を備えている点以外は、吸着ノズル２８と同じ構成をしている。管状部８１は、管状部１９と同様に第１昇降駆動部３０や第２昇降駆動装置３４によって上下に昇降する。吸着部８３は、スプリング８２を介して管状部８１に接続された円筒状の部材であり、先端（下端）に部品Ｐを吸着可能である。吸着部８３は、内周面が管状部８１の外周面に接触しており、管状部８１に対して相対的に上下に摺動可能である。また、吸着部８３は、上端に円筒状の遮蔽部８４を有している。検出部７０は、投光器７１と受光器７２とを備えた光学センサとして構成されている。この実装ヘッド２２Ａは、吸着部８３の下端に他の物体が接触していない状態では、スプリング８２の弾性力によって管状部８１と吸着部８３との相対位置が保たれており、投光器７１から受光器７２への光軸Ｌは遮蔽されない。一方、吸着ノズル２８Ａが下降して吸着部８３の下端に他の物体が接触すると、吸着部８３が管状部８１に対して上方に相対移動して、光軸Ｌを遮蔽部８４が遮蔽する。そのため、制御装置４０は、受光器７２が投光器７１からの光軸を受光しなくなったことによって、吸着ノズル２８Ａが他の物体に接触したことを検出できる。このように吸着ノズルが備える複数の部材の上下の相対移動を検出する場合でも、上述した実施形態と同様に、吸着ノズルの下降時の異物を検出することができる。なお、吸着ノズルが備える複数の部材が相対移動の検出を行う検出部は、図８，９に示した検出部７０の例に限られない。例えばフランジ２９の下部に投光器及び受光器を取り付け、投光器からの光を遮蔽部８４の上面で反射させ、受光器が反射光を受光することでフランジ２９と遮蔽部８４と相対移動の検出を行ってもよい。

上述した実施形態では、制御装置４０は、吸着ノズル２８の下降時の正常な接触高さよりも上方において検出部３８が吸着ノズル２８と他の物体との接触を検出した場合に異常と判定したが、これに限られない。制御装置４０は、吸着ノズル２８の下降時の正常な接触タイミングよりも早いタイミングで検出部３８が吸着ノズル２８と他の物体との接触を検出した場合に異常と判定してもよい。例えば、制御装置４０は、第１昇降駆動部３０及び第２昇降駆動装置３４による吸着ノズル２８の下降を開始してから検出部３８が荷重を検出するまでの時間を下降時間として測定し、測定した時間が所定の時間閾値よりも短い場合に異常と判定してもよい。こうしても、上述した実施形態と同様に、吸着ノズルの下降時の異物を検出することができる。

上述した実施形態において、ステップＳ１５０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えているときには、制御装置４０はステップＳ２４０〜Ｓ２８０の処理を行わずにステップＳ２９０で異常を報知してもよい。すなわち、持ち帰り現象のリカバリーを行わなくてもよい。ここで、持ち帰り現象が生じた場合、持ち帰り部品は一度基板Ｓ上に配置する処理を行っているため、このときに基板Ｓのはんだが部品によってつぶされている場合がある。このような状態の製品を作業者が望まない場合には、リカバリーを行わない方が好ましい。また、図示しない操作部を介して作業者から入力した指示に基づいて、制御装置４０がリカバリーを行うか否かを切り替えるようにしてもよい。また、持ち帰り部品のリカバリーを行わない場合でも、ステップＳ１７０で吸着異常がある場合には制御装置４０はステップＳ２６０以降の処理を行ってもよい。

上述した実施形態では、制御装置４０は、吸着時の異物の検出（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）と実装時の異物の検出（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）とを行ったが、これらのいずれか一方を省略してもよい。こうしても、吸着時と実装時との少なくとも一方において吸着ノズル２８の下降時の異物を検出することはできる。

上述した実施形態では、実装ヘッド２２は第１昇降駆動部３０と第２昇降駆動装置３４との２つの昇降駆動部を備えるものとしたが、吸着ノズル２８を昇降させることができればこれに限られない。例えば実装ヘッド２２が備える昇降駆動部が１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

上述した実施形態では、吸着ノズル２８は１つとして説明したが、１以上であればよく、例えば実装ヘッド２２が複数の吸着ノズル２８を備えていてもよい。この場合、ステップＳ２４０で実装対象に設定する「直近の実装対象」は、単に実装順序が１つ前の実装対象ではなく、複数の吸着ノズル２８のうちステップＳ１５０で異常が判定された吸着ノズル２８による直近の実装対象である。また、実装ヘッド２２が複数の吸着ノズル２８を備えている場合、制御装置４０は接触高さ判定処理で異常が検出された吸着ノズル２８以外の吸着ノズル２８を用いて持ち帰り部品のリカバリーを行ってもよい。あるいは、制御装置４０は接触高さ判定処理で異常が判定された吸着ノズル２８を以降の処理では使用しないようにしてもよい。

上述した実施形態では、制御装置４０は持ち帰り部品のリカバリーを行う場合もステップＳ２６０で部品Ｐを一度廃棄したが、廃棄しなくてもよい。すなわち、ステップＳ１５０で接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えている場合には、持ち帰り現象により吸着ノズル２８に直近の実装対象の部品Ｐが吸着されているとみなして、制御装置４０はステップＳ２５０を実行し、ステップＳ２７０以降の処理を実行してもよい。こうしても、持ち帰り現象のリカバリーを行うことはできる。

上述した実施形態では、基準高さＲは基準部材１７の上面の高さとしたが、これに限られない。例えば、吸着ノズル２８の初期高さ（第１昇降駆動部３０と第２昇降駆動装置３４とを最大まで上昇させた時の高さなど）を基準高さＲとしてもよいし、基板Ｓの上面の高さを基準高さＲとしてもよい。

上述した実施形態では、高さ閾値Ｈ２ｒｅｆは予め定められた値としたが、これに限られない。例えば、制御装置４０は、基板Ｓの上面の高さや実装対象の部品Ｐの厚さ（高さ）を実測して、実測した値に基づいて高さ閾値Ｈ２ｒｅｆを設定してもよい。例えば、制御装置４０は、吸着ノズル２８が部品Ｐを吸着しない状態で基板Ｓ上に実装ヘッド２２を移動して接触高さ取得処理ルーチンを行うことで、基板Ｓの上面の高さを測定してもよい。また、制御装置４０は、吸着ノズル２８が部品Ｐを吸着した状態で基準部材１７上に実装ヘッド２２を移動して接触高さ取得処理ルーチンを行うことで、部品Ｐの厚さを測定してもよい。あるいは、制御装置４０は、撮像ユニット１６が撮像した画像に基づいて部品Ｐの厚さを測定してもよい。

上述した実施形態では、接触高さＨ２は吸着ノズル２８の下端の高さとしたが、吸着ノズル２８に吸着されているであろう実装対象の部品Ｐの下端の高さを接触高さＨ２としてもよい。この場合、例えば吸着ノズル２８の下端の高さから実装対象の部品Ｐの厚さを減じた値を接触高さＨ２とすればよい。また、この場合の高さ閾値Ｈ２ｒｅｆは基板Ｓの実装位置の上面の高さに応じて定めておけばよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ４１は、接触高さ判定処理（ステップＳ１５０，Ｓ２８０）において接触高さＨ１が高さ閾値Ｈ１ｒｅｆを超えていないときに、ステップＳ１６０で部品Ｐを吸着したが、これに限られない。例えば、接触高さ取得処理（ステップＳ１４０，Ｓ２７０）のステップＳ３２０において、ＣＰＵ４１は第２支持部材３６を下降させると共に吸着ノズル２８の下端に負圧を作用させて、ステップＳ３３０での荷重の検出と同時に部品Ｐが吸着ノズル２８に吸着されるようにしてもよい。

本発明は、部品を基板上に実装する実装処理を行う装置に利用可能である。

１０実装システム、１１実装装置、１２基板搬送ユニット、１３実装ユニット、１４部品供給ユニット、１６撮像ユニット、１７基準部材、１９管状部、２０ヘッド移動部、２２，２２Ａ実装ヘッド、２３Ｑ軸モータ、２４，２６ギア、２５シリンジ部材、２７水平部、２８，２８Ａ吸着ノズル、２９フランジ、３０第１昇降駆動部、３１第１リニアモータ、３２第１支持部材、３３第１係合部、３４第２昇降駆動部、３５第２リニアモータ、３６第２支持部材、３７第２係合部、３８検出部、４０制御装置、４１ＣＰＵ、４２ＲＯＭ、４３ＨＤＤ、４４ＲＡＭ、４５入出力インタフェース、４６バス、５０管理コンピュータ、５２入力装置、５４ディスプレイ、６１フィーダ部、６２テープ、７０検出部、７１投光器、７２受光器、８１管状部、８２スプリング、８３吸着部、８４遮蔽部、Ａ，Ｂ移動範囲、Ｆ異物、Ｈ１，Ｈ２接触高さ、Ｈ１ｒｅｆ，Ｈ２ｒｅｆ高さ閾値、Ｌ光軸、Ｐ，Ｐ０，Ｐ１部品、Ｒ基準高さ、Ｓ基板。

Claims

部品を採取して保持する保持部材を有し、保持した部品を基板に実装する実装ヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降部と、
前記保持部材の下降時に下方から該保持部材に加わる荷重を検出することにより前記保持部材が他の物体に接触したことを検出する荷重センサと、
部品を保持した前記保持部材が前記基板に該部品を実装する際に、前記保持部材の下降時の正常な接触高さよりも上方又は正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において前記荷重センサが前記接触を検出した場合に異常と判定する判定処理を行う異常判定部と、
部品を保持した前記保持部材が前記基板に該部品を実装する際に、前記荷重センサが検出する荷重が所定の装着荷重となるように前記昇降部を制御する実装制御部と、
を備えた実装装置。
部品を採取して保持する保持部材を有し、保持した部品を基板に実装する実装ヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降部と、
前記保持部材の下降時に下方から該保持部材に加わる荷重を検出することにより前記保持部材が他の物体に接触したことを検出する荷重センサと、
前記保持部材の下降時の正常な接触高さよりも上方又は正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において前記荷重センサが前記接触を検出した場合に異常と判定する判定処理を行う異常判定部と、
高さの基準となる基準面が形成された基準部材と、
を備え、
前記異常判定部は、前記保持部材を前記基準部材に接触させて取得された前記保持部材の基準高さを用いて前記判定処理を行う、
実装装置。
部品を採取して保持する保持部材を有し、保持した部品を基板に実装する実装ヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降部と、
前記保持部材の下降時に下方から該保持部材に加わる荷重を検出することにより前記保持部材が他の物体に接触したことを検出する荷重センサと、
前記保持部材の下降時の正常な接触高さよりも上方又は正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において前記荷重センサが前記接触を検出した場合に異常と判定する判定処理を行う異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、実装対象の部品種毎に部品の上面の高さにマージンを持たせた閾値に基づき、前記判定処理を行う、
実装装置。
部品を採取して保持する保持部材を有し、保持した部品を基板に実装する実装ヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降部と、
前記保持部材が他の物体に接触したことを検出する接触検出部と、
前記保持部材の下降時の正常な接触高さよりも上方又は正常な接触タイミングよりも早いタイミングの少なくとも一方において前記接触検出部が前記接触を検出した場合に異常と判定する判定処理を行う異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、前記保持部材が部品を採取する際の該保持部材の下降時の前記接触に関して、前記判定処理を行う、
実装装置。
請求項４に記載の実装装置であって、
前記保持部材が部品を採取する際の前記判定処理において前記異常判定部が異常と判定した場合には、該保持部材による直近の実装対象として該異常と判定した実装対象よりも前に該保持部材が現在の基板へ実装を行った該直近の実装対象があるか否かを判定し、該直近の実装対象がある場合には該直近の実装対象と同じ種別の部品を該直近の実装対象の実装位置に実装するよう前記実装ヘッド及び前記昇降部を制御する実装制御部、
を備えた実装装置。