JP7249490B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給ユニットから供給された部品を基板に装着する部品実装装置に関する。

実装基板を製造する基板実装ラインに配置された部品実装装置では、テープフィーダなどの部品供給ユニットから装着ヘッドによって部品を取り出して基板に装着する部品実装動作が反復して実行される。この部品実装動作における部品供給では、部品供給ユニットから部品が正常に取り出されない部品供給の異常が発生する場合があり、従来よりこのような異常発生時の対処機能を備えた部品実装装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に示す先行技術では、異常が発生した部品供給ユニットの部品取出位置を部品実装装置が備えた基板認識カメラによって撮像することにより発生した異常の状態を把握し、その画像をモニタに表示するようにしている。

特開２０１０－１９９４４５号公報

部品実装装置では複数の部品供給ユニットが並列状態で隣接配置される。１つの部品供給ユニットで部品吸着ミスによる部品落下などの異常が発生すると、その影響は当該部品供給ユニットのみならず隣接した部品供給ユニットにも及ぶ場合がある。このため、１つの部品供給ユニットにおいて異常発生が検知された場合には、隣接する部品供給ユニットを含めて監視対象とすることが望ましい。しかしながら上述の先行技術を含め、従来技術においては異常発生時に監視対象となる範囲は、異常が発生した当該部品供給ユニットに限定されていた。このため、異常発生時に必要とされる監視や異常の他への波及防止を十分に実行することができなかった。

そこで本発明は、１つの部品供給ユニットにおいて異常発生が検知された場合に隣接する部品供給ユニットを含めて監視対象とすることができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品を供給する複数の部品供給ユニットがそれぞれ着脱可能にセットされる複数の供給ユニット保持部と、前記複数の部品供給ユニットのそれぞれから供給された部品を部品取出位置にて取り出して基板に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置において、前記複数の部品供給ユニットのうちの１つの部品供給ユニットの前記部品取出位置の近傍の所定範囲に設定された領域に前記部品が正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象を検知する特定事象検知手段と、前記特定事象検知手段によって前記特定の事象が発生したことを検知したら、前記１つの部品供給ユニットに隣接する部品供給ユニットの部品取出位置を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像に基づき、前記隣接する部品供給ユニットの前記領域に前記部品が正常でない状態で存在するか否かを検知する部品検知手段とを備えた。

本発明によれば、１つの部品供給ユニットに異常発生が検知された場合に隣接する部品供給ユニットを含めて監視対象とすることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における特定事象検知手段の構成および機能の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における部品供給ユニットの部品取出位置を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における落下部品検知手段の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における移動部品検知手段の説明図

まず図１、図２を参照して部品実装装置１の構造について説明する。部品実装装置１は、部品を供給する複数の部品供給ユニットであるテープフィーダ５がそれぞれ着脱可能にセットされる複数のフィーダベース４ａ（供給ユニット保持部）を備え、複数のテープフィーダ５のそれぞれから供給された部品をテープフィーダ５に設けられた部品取出位置５ａにて取り出して、基板３に装着する装着ヘッドとを備えた構成となっている。

図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３を搬送し、以下に説明する部品実装機構による作業位置に位置決めする。基板搬送機構２の両側には、実装対象の部品を供給する部品供給部４が配置されている。

図２に示すように、部品供給部４においてＹ方向に並列して設けられたフィーダベース４ａには、部品を供給する複数の部品供給ユニットとしてのテープフィーダ５がそれぞれ着脱自在にセットされる。テープフィーダ５は、キャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による部品取出位置５ａまでピッチ送りする機能を有している。

基台１ａ上面のＸ方向の１端部上にはＹ軸移動テーブル６が配設されており、Ｙ軸移動テーブル６には２台のＸ軸移動テーブル７がＹ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル７にはそれぞれ装着ヘッド８がＸ方向にスライド自在に装着されている。装着ヘッド８は複数の単位実装ヘッド９より成る多連型ヘッドであり、単位実装ヘッド９の下端部に装着された吸着ノズル９ａ（図２参照）によってテープフィーダ５の部品取出位置５ａから実装対象の部品を真空吸着によって保持する。Ｙ軸移動テーブル６およびＸ軸移動テーブル７は装着ヘッド８を移動させるヘッド移動機構を構成し、ヘッド移動機構を駆動することにより、装着ヘッド８は部品供給部４と基板搬送機構２に位置決めされた基板３との間で移動する。装着ヘッド８および装着ヘッド８を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部４から部品を取り出して基板３に実装する部品実装機構を構成する。

図２に示すように、Ｘ軸移動テーブル７の下面には、それぞれ装着ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ１０が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ１０を基板搬送機構２に保持された基板３の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ１０は基板３に形成された認識マークを撮像する。また基板認識カメラ１０を部品供給部４に移動させ、テープフィーダ５の部品取出位置５ａの上方に位置させることにより基板認識カメラ１０は部品取出位置５ａを撮像する（図３参照）。

部品供給部４と基板搬送機構２との間の装着ヘッド８の移動経路には、部品認識カメラ１１が配設されている。部品供給部４から部品を取り出した装着ヘッド８が部品認識カメラ１１の上方に位置することにより、部品認識カメラ１１は装着ヘッド８に保持された状態の部品を撮像する。

基板認識カメラ１０、部品認識カメラ１１によって取得された画像は、認識処理部２５（図５参照）によって認識処理される。前述の部品実装機構による部品実装動作においては、基板認識カメラ１０によって基板３を撮像した画像の認識結果と部品認識カメラ１１によって部品を撮像した画像の認識結果とを加味して、部品Ｐの基板３の実装点に対する位置合わせが補正される。

図３は、装着ヘッド８をテープフィーダ５の上方に位置させて部品取出位置５ａから部品Ｐを取り出す際の状態を示している。すなわち単位実装ヘッド９に部品取出位置５ａからの部品の取り出しに際しては、吸着ノズル９ａを部品取出位置５ａに対して位置合わせして部品取出位置５ａ内で露呈されたキャリアテープ１４の部品ポケット１４ａから吸着ノズル９ａによって部品Ｐを吸着して取り出す。

このとき、装着ヘッド８に装着されたそれぞれの単位実装ヘッド９には、吸着エラー検出部２６が設けられている。吸着エラー検出部２６は、１つのテープフィーダ５から供給された部品Ｐを単位実装ヘッド９が取り出す際にエラーが発生したことを検知する取出エラー検知手段であり、各単位実装ヘッド９において吸着ノズル９ａによる部品Ｐの真空吸着による取り出しが正常に行われたか否かを検出できるようになっている。

また部品供給部４には、それぞれのフィーダベース４ａにテープフィーダ５が装着されているか否かを検出するフィーダ装着検出センサ２７が設けられており、単位実装ヘッド９による実装動作の対象位置にテープフィーダ５が正常に存在するか否かを検出することができるようになっている。

図４は、部品供給部４においてテープフィーダ５を基板認識カメラ１０によって撮像した画面を示している。図４（ａ）に示すように、並列して配置されたそれぞれのテープフィーダ５の先端部には、部品取出位置５ａが開口して設けられている。部品取出位置５ａの内部にはキャリアテープ１４に形成された複数の部品ポケット１４ａのうち部品取り出し対象として部品取出位置５ａに送られてカバーテープが剥離された露呈状態の部品ポケット１４ａが位置している。単位実装ヘッド９による部品取り出し動作では、このような露呈状態の部品ポケット１４ａを対象として吸着ノズル９ａによる部品取り出しが行われる。

この部品取り出し動作においては、部品ポケット１４ａ内に収納された部品Ｐが常に正しい姿勢で吸着ノズル９ａによって取り出されるとは限らない。例えば部品ポケット１４ａ内の部品Ｐが吸着ノズル９ａによって不安定な状態のまま吸着された後、吸着ノズル９ａの移動に際して吸着状態から外れて隣接するテープフィーダ５に落下することが考えられる。

また、テープフィーダ５の交換に際して、部品Ｐが部品ポケット１４ａに不安定な状態で収納されていた場合には、テープフィーダ５の抜き差し時の衝撃などによって部品ポケット１４ａから部品Ｐが跳び出して、同様に隣接するテープフィーダ５に落下することも考えられる。そしてこのようにして落下した部品Ｐが次回の取り出し対象の部品ポケット１４ａの近傍に存在すると、部品相互の干渉により正常な部品取り出しが阻害されて部品取り出しエラーの要因となる。このように、複数のテープフィーダ５が近接して配列された部品供給部４からの部品取り出しにおいては、直接に部品取り出しの対象となるテープフィーダ５の状態のみならず、当該テープフィーダ５に隣接するテープフィーダ５における部品Ｐの状態をも考慮する必要がある。

本実施の形態では、このような隣接するテープフィーダ５への部品Ｐの不正常な移動に起因する部品取り出しエラーを防止するために、図４（ｂ）に示すように、各テープフィーダ５において部品取出位置５ａの周囲の所定範囲に、不要な部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かをサーチするための領域Ｒを設定するようにしている。

そして部品取り出し動作においては、部品実装シーケンスにて部品取り出し対象となるテープフィーダ５について、部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象が検知されたならば、部品取り出し対象となるテープフィーダ５のみならず、当該テープフィーダ５に隣接するテープフィーダ５の領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを検知するようにしている。

すなわち本実施の形態においては、複数の部品供給ユニットであるテープフィーダ５のうちの１つのテープフィーダ５の部品取出位置５ａの近傍の所定範囲に設定された領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象を検知する特定事象検知手段と、特定事象検知手段によって特定の事象が発生したことを検知したら、当該１つのテープフィーダ５に隣接するテープフィーダ５の部品取出位置５ａを撮像する撮像手段としての基板認識カメラ１０によってによって撮像された画像に基づき、隣接するテープフィーダ５の領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを検知する部品検知手段とを備えた構成となっている。

ここでは、後述するように、このような特定事象検知手段が、１つのテープフィーダ５から供給された部品を装着ヘッド８が取り出す際にエラーが発生したことを検知する取出エラー検知手段である例（図６参照）、フィーダベース４ａにおいて１つのテープフィーダ５が引き抜かれた若しくは取り付けられた着脱動作を検知するフィーダ装着検出センサ２７（部品供給ユニット着脱検知手段）である例（図７参照）を例示している。

次に図５を参照して、部品実装装置１の制御系の構成を説明する。図５において、部品実装装置１は制御部２０、記憶部２１、機構駆動部２４、認識処理部２５、吸着エラー検出部２６、フィーダ装着検出センサ２７、操作・入力部３０、表示部３１、報知部３２を備えている。制御部２０は、記憶部２１に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて機構駆動部２４を制御することにより、部品実装装置１の各部による部品実装作業のための作業動作を実行させる。記憶部２１には、部品実装動作を規定する実装データ２２のほか、図４（ｂ）に示す領域Ｒの範囲を規定する領域データ２３が含まれている。

機構駆動部２４は、制御部２０に制御されて基板搬送機構２、部品供給部４、装着ヘッド８、Ｙ軸移動テーブル６、Ｘ軸移動テーブル７よりなるヘッド移動機構を駆動する。認識処理部２５は、基板認識カメラ１０、部品認識カメラ１１によって取得された画像を認識処理する。

装着ヘッド８による部品実装動作においては、認識処理部２５による部品認識結果を反映させてヘッド移動機構が位置制御される。また本実施の形態においては、認識処理部２５は撮像手段としての基板認識カメラ１０、部品認識カメラ１１によって撮像された画像に基づき、隣接するテープフィーダ５の領域Ｒ（図４（ｂ）参照）に部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを検知する部品検知手段としての機能を有している。

吸着エラー検出部２６は取出エラー検知手段であり、１つのテープフィーダ５から供給された部品Ｐを単位実装ヘッド９が取り出す際にエラーが発生したことを検知する。これにより、各単位実装ヘッド９において吸着ノズル９ａによる部品Ｐの真空吸着による取り出しが正常に行われたか否かを検出できる。フィーダ装着検出センサ２７は、部品供給部４が備えたそれぞれのフィーダベース４ａにテープフィーダ５が装着されているか否かを検出する機能を有している。後述するように実施の形態では、フィーダ装着検出センサ２７の検出結果に基づいて、部品Ｐが隣接するテープフィーダ５へ移動する可能性を有無を推認するようにしている。

操作・入力部３０は、キーボードなどの入力装置であり、部品実装装置１への操作コマンドやデータ入力のための入力操作を行う。表示部３１は、液晶などの表示パネルであり、部品実装装置１の操作に必要な各種項目の表示を行う。報知部３２はシグナルライトやブザーなどの報知手段であり、異常報知など部品実装装置１の稼働状態において必要な報知を行う。なお報知部３２は、前述の部品検知手段によってテープフィーダ５の領域Ｒに正常でない状態で存在する部品Ｐを検知したら、その旨を作業者に通知する通知手段としての機能を有している。

まず図６を参照して、一旦吸着ノズル９ａによって持ち上げられた部品Ｐが吸着ノズル９ａの移動の過程で落下することによって生じる不具合について説明する。吸着ノズル９ａによる部品Ｐの取り出しでは、取り出し対象のテープフィーダ５＊の上方に吸着ノズル９ａを移動させる。次いで吸着ノズル９ａに部品取り出しのための昇降動作を行わせて（矢印ａ）、部品ポケット１４ａから部品Ｐを取り出し、部品Ｐを保持した吸着ノズル９ａを基板３の実装点に向かって移動させる（矢印ｂ）。

このとき、部品Ｐを取り出す際に吸着ノズル９ａによって部品Ｐが正常に吸着保持されずに吸着ノズル９ａから落下する（例えば矢印ｃ参照）場合がある。このような場合には、部品Ｐは部品取り出し対象のテープフィーダ５＊に位置せずテープフィーダ５＊に隣接する部品取出位置５ａ、５Ｂ上に散逸して落下する場合がある。この場合には、制御部２０は吸着エラー検出部２６によってエラーが発生したことを検知したら、撮像手段である基板認識カメラ１０を移動させて、対象となる１つのテープフィーダ５＊のみならず、テープフィーダ５＊に隣接するテープフィーダ５（ここに示す例では、テープフィーダ５＊の両側に位置するテープフィーダ５Ａ、テープフィーダ５Ｂ）の部品取出位置５ａを撮像する。

そして図６（ｂ）に示すように、取得した画像を順次認識処理部２５によって認識処理することにより、各テープフィーダ５（ここでは、テープフィーダ５＊、テープフィーダ５Ａ、テープフィーダ５Ｂ）の領域Ｒの内部に、部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを検知する。ここで領域Ｒの内部に、該当する部品Ｐが検知された場合には、報知部３２によってその旨を作業者に報知する。その旨の報知を承けた作業者は、正常でない状態で存在する部品Ｐを除去するなどの処置を実行する。

すなわち本実施の形態では、複数のテープフィーダ５のうち１つのテープフィーダ５の部品取出位置５ａの近傍の所定範囲に設定された領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象が検知されたと判断したならば、基板認識カメラ１０によるサーチを実行するようにしている。ここでは、テープフィーダ５Ａ、テープフィーダ５Ｂの上方に基板認識カメラ１０が位置するように装着ヘッド８を移動させ、基板認識カメラ１０によってテープフィーダ５Ａ、テープフィーダ５Ｂを順次撮像する。

図６に示す実施例では、基板認識カメラ１０によって撮像された画像に基づき隣接するテープフィーダ５の領域Ｒにエラーが発生した際に落下した部品Ｐが存在するか否かを検知する落下部品検知手段が、前述の部品検出手段となっている。このように、隣接するテープフィーダ５から落下した部品Ｐを含めて吸着ミススに起因して落下した部品Ｐを検出することにより、誤った部品を取り出して実装する誤実装の発生を有効に防止することが可能となっている。

次に図７を参照して、前述の特定事象検知手段が、フィーダベース４ａにおいて１つのテープフィーダ５が引き抜かれた若しくは取り付けられた着脱動作を検知するフィーダ装着検出センサ２７（部品供給ユニット着脱検知手段）である場合の例を説明する。図７に示す実施例では、フィーダベース４ａにおいて１つのテープフィーダ５が引き抜かれた若しくは取り付けられた着脱動作を検知するフィーダ装着検出センサ２７（部品供給ユニット着脱検知手段）である例（図７参照）を例示している。

部品取出位置５ａ内において部品Ｐは必ずしも安定した姿勢で部品ポケット１４ａ内に収納されているとは限らず、図７（ａ）に示すテープフィーダ５＊のように、部品ポケット１４ａから部品Ｐが外れかかった不安定な状態となっている場合がある。このような状態において、図７（ｂ）に示すようにテープフィーダ５＊の着脱動作（矢印ｅ参照）を行うと、外れかかった状態の部品Ｐが着脱時の抜き差しによる衝撃によって跳びはね現象を生じ、隣接したテープフィーダ５に移動する現象が生じる場合がある。図７に示す例では、テープフィーダ５＊に不安定な状態で存在していた部品Ｐが、テープフィーダ５＊の着脱動作によって隣接するテープフィーダ５Ａに移動した状態を示している。

図７に示す実施例では、テープフィーダ５＊の着脱動作の実行をフィーダ装着検出センサ２７によって検知することを以て、複数のテープフィーダ５のうち１つのテープフィーダ５の部品取出位置５ａの近傍の所定範囲に設定された領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象が検知されたと判断する。そしてこの特定の事象の検知を承けて、図６に示す例と同様に、基板認識カメラ１０によるサーチを実行し、撮像された画像に基づき隣接するテープフィーダ５の部品取出位置５ａの領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを部品検知手段によって検知する。

図７に示す実施例においては、この部品検知手段は、基板認識カメラ１０によって撮像された画像に基づき、隣接するテープフィーダ５の領域Ｒにテープフィーダ５の着脱動作の際にフィーダベース４ａに装着された複数のテープフィーダ５のうちの１つのテープフィーダ５から移動した部品Ｐが存在するか否かを、認識処理部２５の画像認識処理機能により検知する移動部品検知手段である。図７に示す例においても、図６に示す例と同様に、隣接するテープフィーダ５から移動した部品Ｐを検出することにより、誤った部品を取り出して実装する誤実装の発生を有効に防止することが可能となっている。

なお上述の図６、図７に示す実施例では、検出対象となる特定事象として、吸着ノズル９ａの保持不安定に起因する部品落下、フィーダ着脱時の振動や衝撃による部品Ｐの跳び移りのみを例示しているが、領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象はこれらに限定されるものではない。例えば、キャリアテープ１４の補給方式として既装着のテープに新たなテープを継合するスプライシング方式を採用する場合においては、テープ継合部において部品Ｐの収納保持状態が不安定となりやすい。このような場合にあっても、テープ継合部が通過するタイミングを同様に特定事象として予め設定しておくことにより、同様の効果を得ることができる。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置では、部品Ｐを供給する複数のテープフィーダ５がそれぞれ着脱可能にセットされる複数のフィーダベース４ａと、複数のテープフィーダ５のそれぞれから供給された部品Ｐを部品取出位置５ａにて取り出して基板３に装着する装着ヘッド８とを備えた部品実装装置１において、複数のテープフィーダ５のうちの１つのテープフィーダ５の部品取出位置５ａの近傍の所定範囲に設定された領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象を検知する特定事象検知手段と、特定事象検知手段によって特定の事象が発生したことを検知したら、１つのテープフィーダ５に隣接するテープフィーダ５の部品取出位置５ａを撮像する基板認識カメラ１０と、基板認識カメラ１０によって撮像された画像に基づき、隣接するテープフィーダ５の領域Ｒに部品Ｐが正常でない状態で存在するか否かを検知する部品検知手段とを備えた構成としている。これにより、部品供給ユニット保持部に複数の部品供給ユニットが装着された構成において、１つの部品供給ユニットに異常発生が検知された場合に隣接する部品供給ユニットを含めて監視対象とすることができる。

本発明の部品実装装置は、１つの部品供給ユニットに異常発生が検知された場合に隣接する部品供給ユニットを含めて監視対象とすることができるという効果を有し、部品供給ユニットから装着ヘッドによって部品を取り出して基板に装着する技術分野において有用である。

１ 部品実装装置
４ 部品供給部
４ａ フィーダベース
５ テープフィーダ
５ａ 部品取出位置
８ 装着ヘッド
９ａ 吸着ノズル
１０ 基板認識カメラ
１４ キャリアテープ
１４ａ 部品ポケット
Ｐ 部品
Ｒ 領域

Claims (4)

1. 部品を供給する複数の部品供給ユニットがそれぞれ着脱可能にセットされる複数の供給ユニット保持部と、前記複数の部品供給ユニットのそれぞれから供給された部品を部品取出位置にて取り出して基板に装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置において、
   前記複数の部品供給ユニットのうちの１つの部品供給ユニットの前記部品取出位置の近傍の所定範囲に設定された領域に前記部品が正常でない状態で存在することを推認させる特定の事象を検知する特定事象検知手段と、
   前記特定事象検知手段によって前記特定の事象が発生したことを検知したら、前記１つの部品供給ユニットに隣接する部品供給ユニットの部品取出位置を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された画像に基づき、前記隣接する部品供給ユニットの前記領域に前記部品が正常でない状態で存在するか否かを検知する部品検知手段とを備えた、部品実装装置。
2. 前記特定事象検知手段は、前記１つの部品供給ユニットから供給された部品を前記装着ヘッドが取り出す際にエラーが発生したことを検知する取出エラー検知手段であり、
   前記撮像手段は、前記取出エラー検知手段によって前記エラーが発生したことを検知したら、前記１つの部品供給ユニットに隣接する部品供給ユニットの部品取出位置を撮像し、
   前記部品検知手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に基づき、前記隣接する部品供給ユニットの前記領域に前記エラーが発生した際に落下した部品が存在するか否かを検知する落下部品検知手段である、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記特定事象検知手段は、前記供給ユニット保持部において１つの部品供給ユニットが引き抜かれた若しくは取り付けられた着脱動作を検知する部品供給ユニット着脱検知手段であり、
   前記撮像手段は、前記部品供給ユニット着脱検知手段によって前記着脱動作が実行されたことを検知したら、前記１つの部品供給ユニットに隣接する部品供給ユニットの部品取出位置を撮像し、
   前記部品検知手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に基づき、前記隣接する部品供給ユニットの前記領域に前記着脱動作の際に前記１つの部品供給ユニットから移動した部品が存在するか否かを検知する移動部品検知手段である、請求項１に記載の部品実装装置。
4. 前記部品検知手段によって前記領域に正常でない状態で存在する部品を検知したらその旨を通知する通知手段をさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。

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