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技術 部品実装装置および部品実装方法

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 北島博徳末継憲
出願日 2016年12月20日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-246085
公開日 2018年6月28日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2018-101674
状態 未登録
技術分野 電気部品の組立体の配線および製造の監視 電気部品の供給・取り付け
主要キーワード ブロー状態 ブローバルブ 報知灯 正圧空気 換時刻 流量レベル リニア駆動機構 機械的要因
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる部品実装装置および部品実装方法を提供する。

解決手段

部品実装装置1は、真空吸引する真空吸引手段(真空ポンプ19)と、正圧空気吐出させるエアブロー手段(エア供給源21)と、真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に吸着ノズル15に接続させる切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)と、吸引エアブロー回路を通過する空気の流量Fを正逆2方向で計測する流量センサ16とを備えている。そして、部品Dを基板3に搭載する際に、吸着ノズル15への接続を真空吸引手段からエアブロー手段に切り換え、さらに吸着ノズル15へのエアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、流量センサ16が計測した空気の流量Fに基づいて、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定部25により判定している。

概要

背景

部品実装装置は、吸着ノズル下端部に設けられた吸着口部品の上面に当接させた状態で、真空ポンプなどの真空吸引手段によって真空吸引することにより部品を吸着している。また、吸着ノズルに保持された部品を基板実装する際には、真空吸引を停止させ、コンプレッサなどのエアブロー手段によって吸着口から正圧空気吐出させることで吸着ノズルから部品を迅速かつ確実に離脱させている(例えば、特許文献1参照)。

また、特許文献1の部品実装装置では、真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に切り換えバルブ(切り換え手段)と吸着ノズルの間に配設された流量センサによって、真空吸引時に吸着ノズルに流入する空気の流量やエアブロー時に吸着ノズルより排出される空気の流量を計測することによって、部品の吸着異常や部品の離脱異常を検出している。

概要

真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる部品実装装置および部品実装方法を提供する。部品実装装置1は、真空吸引する真空吸引手段(真空ポンプ19)と、正圧空気を吐出させるエアブロー手段(エア供給源21)と、真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に吸着ノズル15に接続させる切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)と、吸引エアブロー回路を通過する空気の流量Fを正逆2方向で計測する流量センサ16とを備えている。そして、部品Dを基板3に搭載する際に、吸着ノズル15への接続を真空吸引手段からエアブロー手段に切り換え、さらに吸着ノズル15へのエアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、流量センサ16が計測した空気の流量Fに基づいて、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定部25により判定している。

目的

本発明は、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる部品実装装置および部品実装方法を提供する

効果

実績

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請求項1

部品供給部から移載ヘッド吸着ノズルによって部品真空吸着によりピックアップして基板実装する部品実装装置であって、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ノズルから正圧空気吐出させるエアブロー手段と、前記真空吸引手段と前記エアブロー手段とを選択的に吸着ノズルに接続させる切換手段と、この切換手段と前記吸着ノズルとを接続する吸引エアブロー回路に介設され、前記吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量を正逆2方向で計測する流量センサと、前記吸着ノズルが真空吸着した前記部品を前記基板に搭載する際に、前記切換手段により前記吸着ノズルへの接続を前記真空吸引手段から前記エアブロー手段に切り換え、さらに前記切換手段により前記吸着ノズルへの前記エアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、前記流量センサが計測した前記空気の流量に基づいて、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする、部品実装装置。

請求項2

前記部品を前記基板に搭載する毎に、前記流量センサが前記空気の流量を計測し、前記判定手段が正常であるか否かを判定することを特徴とする、請求項1に記載の部品実装装置。

請求項3

前記所定の時間は、前記移載ヘッドの種類に応じて設定されることを特徴とする、請求項1または2に記載の部品実装装置。

請求項4

前記所定の時間は、前記吸着ノズルの種類に応じて設定されることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の部品実装装置。

請求項5

前記基板に搭載された前記部品を撮像するカメラと、前記カメラによって撮像された撮像画像を表示する表示部と、異常を報知する報知部とをさらに備え、前記判定手段によって、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路のいずれかが異常と判定されると、前記判定手段によって異常と判定された際に前記部品が搭載されたことが期待される前記基板上の位置を、前記カメラが撮像し、前記表示部が、前記カメラによって撮像された前記基板上の位置の撮像画像を表示し、前記報知部が、前記異常を報知することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の部品実装装置。

請求項6

部品供給部と、移載ヘッドの吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、前記真空吸引手段と前記エアブロー手段とを選択的に吸着ノズルに接続させる切換手段と、この切り換え手段と前記吸着ノズルとを接続する吸引・エアブロー回路に介設され、前記吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量を正逆2方向で計測する流量センサと、を備えた部品実装装置によって、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが真空吸着した前記部品を前記基板に搭載する部品搭載工程と、前記部品搭載工程において、前記切換手段により前記吸着ノズルへの接続を前記真空吸引手段から前記エアブロー手段に切り換え、さらに前記切換手段により前記吸着ノズルへの前記エアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、前記流量センサによって前記空気の流量を計測する流量計測工程と、前記流量計測工程において計測された前記空気の流量に基づいて、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路が正常であるか否かが判定される判定工程とを含むことを特徴とする、部品実装方法。

請求項7

前記部品搭載工程において前記部品が前記基板に搭載される毎に、前記流量計測工程において前記空気の流量が計測され、前記判定工程において正常であるか否かが判定されることを特徴とする、請求項6に記載の部品実装方法。

請求項8

前記所定の時間は、前記移載ヘッドの種類に応じて設定されることを特徴とする、請求項6または7に記載の部品実装方法。

請求項9

前記所定の時間は、前記吸着ノズルの種類に応じて設定されることを特徴とする、請求項6から8のいずれかに記載の部品実装方法。

請求項10

前記判定工程において、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路のいずれかが異常と判定された場合に、前記判定工程において異常と判定された際に前記部品が搭載されたことが期待される前記基板上の位置を、カメラによって撮像する撮像工程と、前記撮像工程において撮像された撮像画像を表示部に表示する表示工程と、前記異常が検出されたことを報知する報知工程をさらに含むことを特徴とする、請求項6から9のいずれかに記載の部品実装方法。

技術分野

0001

本発明は、部品真空吸着して基板実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

背景技術

0002

部品実装装置は、吸着ノズル下端部に設けられた吸着口を部品の上面に当接させた状態で、真空ポンプなどの真空吸引手段によって真空吸引することにより部品を吸着している。また、吸着ノズルに保持された部品を基板に実装する際には、真空吸引を停止させ、コンプレッサなどのエアブロー手段によって吸着口から正圧空気吐出させることで吸着ノズルから部品を迅速かつ確実に離脱させている(例えば、特許文献1参照)。

0003

また、特許文献1の部品実装装置では、真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に切り換えバルブ(切り換え手段)と吸着ノズルの間に配設された流量センサによって、真空吸引時に吸着ノズルに流入する空気の流量やエアブロー時に吸着ノズルより排出される空気の流量を計測することによって、部品の吸着異常や部品の離脱異常を検出している。

先行技術

0004

特開2004—23027号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1を含む従来技術では、吸着動作エアブロー動作の切り換えから所定時間経過して安定した状態の空気の流量レベルを計測して異常を判定しているため、以下の問題点があった。すなわち、切り換え手段の経年劣化による切り換え時間遅延などの遷移状態における異常を検出することができず、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出するためには、さらなる改善の余地があるという課題があった。

0006

そこで本発明は、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の部品実装装置は、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する部品実装装置であって、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、前記真空吸引手段と前記エアブロー手段とを選択的に吸着ノズルに接続させる切換手段と、この切換手段と前記吸着ノズルとを接続する吸引エアブロー回路に介設され、前記吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量を正逆2方向で計測する流量センサと、前記吸着ノズルが真空吸着した前記部品を前記基板に搭載する際に、前記切換手段により前記吸着ノズルへの接続を前記真空吸引手段から前記エアブロー手段に切り換え、さらに前記切換手段により前記吸着ノズルへの前記エアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、前記流量センサが計測した前記空気の流量に基づいて、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えた。

0008

本発明の部品実装方法は、部品供給部と、移載ヘッドの吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、前記真空吸引手段と前記エアブロー手段とを選択的に吸着ノズルに接続させる切換手段と、この切り換え手段と前記吸着ノズルとを接続する吸引・エアブロー回路に介設され、前記吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量を正逆2方向で計測する流量センサと、を備えた部品実装装置によって、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが真空吸着した前記部品を前記基板に搭載する部品搭載工程と、前記部品搭載工程において、前記切換手段により前記吸着ノズルへの接続を前記真空吸引手段から前記エアブロー手段に切り換え、さらに前記切換手段により前記吸着ノズルへの前記エアブロー手段の接続も遮断して所定の時間経過後に、前記流量センサによって前記空気の流量を計測する流量計測工程と、前記流量計測工程において計測された前記空気の流量に基づいて、前記真空吸引手段、前記エアブロー手段、前記切換手段、前記吸引・エアブロー回路が正常であるか否かが判定される判定工程とを含む。

発明の効果

0009

本発明によれば、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図
本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる移載ヘッドの斜視図
本発明の一実施の形態の部品実装装置における真空吸引系統およびエアブロー系統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よる部品実装における(a)切換手段の切り換えタイミングの説明図(b)吸着ノズルの高さの遷移の説明図(c)空気の流量の遷移の説明図
(a)(b)(c)(d)本発明の一実施の形態の部品実装装置における部品搭載の工程説明図
本発明の一実施の形態の部品実装装置の表示部に表示される異常検出後の基板の撮像画像の例を示す図
本発明の一実施の形態の部品実装方法を示すフロー

実施例

0011

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸方向として、基板搬送方向のX方向(図1における左右方向)、基板搬送方向に直交するY方向(図1における上下方向)が示される。図2、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてZ方向(図2における上下方向)が示される。Z方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

0012

まず図1を参照して、部品実装装置1の全体構成を説明する。図1において、基台1aの上面には基板搬送部2がX方向に配設されている。基板搬送部2は上流側装置から受け渡された基板3を搬送して、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置位置決めして保持する。基板搬送部2の両側方には、部品供給部4が配置されている。部品供給部4には、複数のテープフィーダ5が並設して装着されている。テープフィーダ5は、部品を保持したキャリアテープピッチ送りすることにより、部品実装機構を構成する移載ヘッド8への供給位置に部品を位置させる。

0013

基台1aの上面におけるX方向の一端部には、Y軸ビーム6がY方向に沿って水平に配設されている。Y軸ビーム6には1対のX軸ビーム7がY方向にスライド自在に装着されている。X軸ビーム7はY軸ビーム6が備えたリニア駆動機構によりY方向に駆動される。それぞれのX軸ビーム7には、移載ヘッド8がX方向にスライド自在に装着されている。移載ヘッド8は複数のノズルユニット9を備えており、X軸ビーム7が備えたリニア駆動機構によりX方向に駆動される。

0014

Y軸ビーム6、X軸ビーム7、移載ヘッド8を駆動することにより、移載ヘッド8はノズルユニット9に設けられた吸着ノズル15(図2参照)によってそれぞれの部品供給部4に配置されたテープフィーダ5から部品Dを真空吸引して取り出し(ピックアップして)、基板3の上方に移動して部品Dを基板3の実装位置Sに搭載する(図6参照)。上記構成において、Y軸ビーム6、X軸ビーム7は、移載ヘッド8を水平方向(X方向、Y方向)に移動させるヘッド移動機構10を構成する。また、Y軸ビーム6、X軸ビーム7、移載ヘッド8は、部品実装機構を構成する。

0015

図1において、基台1aにおいて基板搬送部2とそれぞれの部品供給部4との間には、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Dを取り出した移載ヘッド8が部品認識カメラ11の上方を移動することにより、部品認識カメラ11は移載ヘッド8に装着された吸着ノズル15に保持された状態の部品Dを撮像する。

0016

移載ヘッド8が取り付けられた結合プレート8aには、X軸ビーム7の下面側に位置して、移載ヘッド8と一体的に移動する基板認識カメラ12が撮像方向を下向きにした姿勢で配設されている。移載ヘッド8を基板搬送部2に保持された基板3の上方に移動させることにより、基板認識カメラ12によって基板3の位置認識マーク(図示省略)などを撮像することができる。また、基板認識カメラ12(カメラ)は、部品実装後に基板3の上方に移動して基板3に搭載された部品Dを撮像する。

0017

部品認識カメラ11、基板認識カメラ12によって取得された撮像データを認識処理することにより、移載ヘッド8において吸着ノズル15に保持された状態の部品Dの位置ずれや、基板搬送部2に保持された基板3の位置ずれを検出することができる。部品実装機構による部品実装動作においては、これらの位置ずれを加味して移載ヘッド8の位置が補正される。

0018

次に図2を参照して、移載ヘッド8の構成を説明する。移載ヘッド8は結合プレート8aを介してX軸ビーム7に装着される。移載ヘッド8は複数のノズルユニット9を並設した構成となっている。それぞれのノズルユニット9は、ノズル駆動部9aからノズル軸13を下方に延出させた構成となっており、ノズル軸13の下端部に結合されたノズル装着部14には、吸着ノズル15が着脱自在に装着されている。それぞれのノズル駆動部9aは、ノズル軸13と結合された昇降軸(図示省略)をリニアモータにより昇降させるノズル昇降機構(図示省略)を備えている。ノズル駆動部9aを駆動することにより、ノズル装着部14に装着された吸着ノズル15は個別に昇降する。

0019

吸着ノズル15は、真空吸引する部品Dのサイズ、形状に応じて複数の種類が用意されている。例えば、大きなサイズの部品Dには、吸着ノズル15の下端部の吸着保持面15a(図3参照)が大きな吸着ノズル15が使用される。また、移載ヘッド8は、装着する吸着ノズル15の種類に応じて複数の種類が用意されている。例えば、大きな部品Dを吸着する大きな吸着ノズル15を装着する場合は、大きなノズルユニット9を備える移載ヘッド8が使用される。

0020

次に図3を参照して、真空吸引系統およびエアブロー系統の構成について説明する。ノズル軸13は、ノズル装着部14を挿通して吸着ノズル15に連通している。ノズル軸13を貫通して設けられた吸引孔(図示省略)は、流量センサ16を介して切換バルブ18の出力ポートA1に接続される出力経路17に接続されている。すなわち、ノズル軸13の吸引孔と出力経路17は、流量センサ16を介して切換バルブ18と吸着ノズル15とを接続する吸引・エアブロー回路となる。流量センサ16は、流量センサ16からノズル軸13の方向(矢印a)に流れ出正方向と、ノズル軸13から流量センサ16の方向(矢印b)に流れ込む負方向(逆方向)の、正逆2方向の空気の流量Fを計測する。

0021

切換バルブ18は、2つの入力ポートP1,P2と出力ポートA1を有する電磁弁などで構成される。切換バルブ18は外部からの選択信号により、入力ポートP1から出力ポートA1への経路開通させた状態と、入力ポートP2から出力ポートA1への経路を開通させた状態が切り換えられる。切換バルブ18の入力ポートP1は真空ポンプ19に、入力ポートP2はブローバルブ20の出力ポートA2に、出力ポートA1は流量センサ16に通じる出力経路17に、それぞれ接続されている。真空ポンプ19は、負の圧力(真空)を発生させる。

0022

ブローバルブ20は、2つの入力ポートP3,P4と出力ポートA2を有する電磁弁などで構成される。ブローバルブ20は外部からの選択信号により、入力ポートP3から出力ポートA2への経路を開通させた状態と、入力ポートP4から出力ポートA2への経路を開通させた状態が切り換えられる。ブローバルブ20の入力ポートP3はエア供給源21に、入力ポートP4は大気供給源22に、出力ポートA2は切換バルブ18の入力ポートP2に、それぞれ接続されている。エア供給源21は、正圧空気を供給する。大気供給源22は、大気圧の空気を供給する。なお、大気供給源22は、ブローバルブ20の入力ポートP4を開放状態にすることでも実現することができる。

0023

図3において、切換バルブ18とブローバルブ20は、ノズル制御部23が備えるバルブ制御部24に接続されている。流量センサ16の計測結果は、ノズル制御部23が備える判定部25に入力される。ノズル制御部23が備えるバルブ記憶部26には、バルブ制御部24によって切換バルブ18とブローバルブ20の状態を切り換えるタイミング情報、判定部25によって流量センサ16が計測した空気の流量Fが正常であるか否かを判定するタイミング情報と判定値Ftが記憶されている。ノズル制御部23は移載ヘッド8に配設されており、移載ヘッド8を結合プレート8aに取り付けた状態で、装置制御部30と接続される。

0024

バルブ制御部24が切換バルブ18を制御して、入力ポートP1から出力ポートA1への経路を開通させた状態(図5(a)に示す吸引状態)にすると、真空ポンプ19が流量センサ16を介して吸着ノズル15と連通し、吸着ノズル15は下端部の吸着保持面15aから真空吸引する。すなわち、真空ポンプ19は、吸着ノズル15から真空吸引する真空吸引手段となる。

0025

吸着保持面15aに部品Dが当接している状態で吸着ノズル15から真空吸引すると、吸着ノズル15によって部品Dが真空吸着される。この時、流量センサ16が計測する空気の流量Fは、ほぼゼロとなる。吸着保持面15aに部品Dが当接していない状態で吸着ノズル15から真空吸引すると、吸着ノズル15より外気(空気)が吸引される。そのため、流量センサ16によって、負の空気の流量Fが計測される。

0026

図3において、バルブ制御部24が切換バルブ18を制御して入力ポートP2から出力ポートA1への経路を開通させ、ブローバルブ20を制御して入力ポートP3から出力ポートA2への経路を開通させた状態(図5(a)に示すブロー状態)にすると、エア供給源21が流量センサ16を介して吸着ノズル15と連通し、吸着ノズル15から正圧空気が吐出される。すなわち、エア供給源21は、吸着ノズル15から正圧空気を吐出させるエアブロー手段となる。この時、流量センサ16によって、正の空気の流量Fが計測される。

0027

バルブ制御部24が切換バルブ18を制御して入力ポートP2から出力ポートA1への経路を開通させ、ブローバルブ20を制御して入力ポートP4から出力ポートA2への経路を開通させた状態(図5(a)に示す大気圧状態)にすると、大気供給源22が流量センサ16を介して吸着ノズル15と連通し、吸着ノズル15が大気圧となる。この時、流量センサ16が計測する空気の流量Fは、ほぼゼロとなる。

0028

このように、切換バルブ18とブローバルブ20は、真空ポンプ19(真空吸引手段)とエア供給源21(エアブロー手段)とを選択的に吸着ノズル15に接続させる切換手段となる。そして、流量センサ16は、この切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)と吸着ノズル15とを接続する吸引・エアブロー回路に介設され、吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量Fを正逆2方向で計測する。

0029

図3において、判定部25は比較器を含んで構成されており、流量センサ16が計測した空気の流量Fとバルブ記憶部26が記憶する判定値Ftを比較して、空気の流量Fが判定値Ftを超えたか、超えていないかを判定する。判定部25が判定するタイミングは、バルブ記憶部26が記憶するタイミング情報に基づいて、バルブ制御部24によって制御される。判定部25による判定結果は、バルブ制御部24を介して装置制御部30に送信される。

0030

次に図4を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。部品実装装置1は、装置制御部30、装置記憶部31、基板搬送部2、部品供給部4、移載ヘッド8、ヘッド移動機構10、部品認識カメラ11、基板認識カメラ12、真空ポンプ19、エア供給源21、大気供給源22、入力部32、表示部33、報知部34を備えている。移載ヘッド8は、ノズル駆動部9a、ノズル制御部23を備えている。ノズル制御部23は、バルブ制御部24、判定部25、バルブ記憶部26を備えており、流量センサ16、切換バルブ18、ブローバルブ20が接続されている。

0031

装置制御部30はCPU機能を備える演算処理装置であり、内部処理機能として実装制御部30a、異常処理部30bを備えている。装置記憶部31は記憶装置であり、実装データ31a、バルブ制御データ31b、判定制御データ31cなどを記憶する。実装データ31aには、基板3における部品Dの実装位置S、実装される部品Dの種類(部品名)などの情報が含まれる。実装制御部30aは、実装データ31aに基づいて、基板搬送部2、部品供給部4、移載ヘッド8、ノズル駆動部9a、ヘッド移動機構10を制御して、吸着ノズル15による基板3への部品Dの実装を制御する。

0032

バルブ制御データ31bには、吸着ノズル15が真空吸着した部品Dを基板3に搭載する際に、バルブ制御部24が切換バルブ18、ブローバルブ20を切り換えるタイミング情報などが記憶されている。判定制御データ31cには、ノズル制御部23の判定部25により流量センサ16の計測結果を判定するタイミング情報、計測した空気の流量Fが正常であるか否かを判定するための閾値である判定値Ftなどが記憶されている。

0033

バルブ制御データ31bのタイミング情報、判定制御データ31cのタイミング情報、判定値Ftは、移載ヘッド8の種類(ノズルユニット9の数など)、移載ヘッド8の装着される吸着ノズル15の種類に応じた値が、実験や経験に基づいて予め決定されている。そして、部品実装装置1に装着される移載ヘッド8の種類、ノズルユニット9に装着される吸着ノズル15の種類など、部品実装装置1の構成に対応する各種データが、バルブ制御データ31b、判定制御データ31cからノズル制御部23が備えるバルブ記憶部26に転送されて予め記憶される。

0034

ここで図5図6を参照して、吸着ノズル15が真空吸着した部品Dを基板3に搭載する際に実行される、流量センサ16が計測した空気の流量Fに基づく真空吸引系統、エアブロー系統の正常判定処理について説明する。図5(a)は、部品Dを基板3に搭載する際の切換バルブ18とブローバルブ20の切り換えタイミングを示している。図5(b)は、部品Dを基板3に搭載する際の吸着ノズル15の高さ位置の遷移を示している。図5(c)は、部品Dを基板3に搭載する際の流量センサ16によって計測される空気の流量Fの遷移を示している。図5(a)、図5(b)、図5(c)は、時間軸横軸)を合わせて表示してある。

0035

図5(a)において、吸着ノズル15が部品Dを真空吸着している状態(第2切換時刻Tc2以前)では、切換バルブ18は入力ポートP1からの経路となっており、吸着ノズル15は真空ポンプ19に連通している(吸引状態)。図6(a)に、図5(b)に示す時刻T1における吸着ノズル15の状態を示す。部品Dを真空吸着している吸着ノズル15が、基板3の基板表面3aの実装位置Sに向けて下降している(矢印c)。

0036

図5(a)において、部品Dを真空吸着している吸着ノズル15が下降している第1切換時刻Tc1において、ブローバルブ20の経路が入力ポートP4から入力ポートP3に切り換えられる。これにより、切換バルブ18の入力ポートP2までエア供給源21に連通して、吸着ノズル15を吸引状態からブロー状態に切り換える準備がされる。次いで第2切換時刻Tc2において、切換バルブ18の経路が入力ポートP1から入力ポートP2に切り換えられる(ブロー状態)。これにより、吸着ノズル15はエア供給源21に連通して、切換バルブ18の機械的要因や吸引・エアブロー回路の形状に起因する所定の遅れ時間後に吸着ノズル15より正圧空気が吐出される。

0037

図6(b)に、図5(b)に示す時刻T2において吸着ノズル15が保持する部品Dが基板表面3aに着地した状態を示す。この時、吸着ノズル15には正圧空気が供給され(矢印d)、流量センサ16では吐出方向(正方向)の空気の流量Fが計測される(図5(c)参照)。実装制御部30aは、吸着ノズル15より正圧空気が吐出される前後の時刻に部品Dが基板表面3aに着地するように制御している。これにより、吸着ノズル15が保持していた部品Dが吸着ノズル15から離れて基板3の実装位置Sに搭載される。その後、吸着ノズル15は上昇する。

0038

図5(a)において、部品Dを基板3に搭載した吸着ノズル15が待機位置まで上昇中の第3切換時刻Tc3において、ブローバルブ20の経路が入力ポートP3から入力ポートP4に切り換えられる(大気圧状態)。これにより、吸着ノズル15は大気供給源22に連通して、所定の遅れ時間後に吸着ノズル15からの正圧空気の吐出が停止する。

0039

図5(a)、図5(c)において、第3切換時刻Tc3後で、かつ、吸着ノズル15からの正圧空気の吐出が完全に停止する前である、第3切換時刻Tc3から遅延時間Td後の計測時刻Tmに、判定部25による判定が実行される。つまり、流量センサ16が計測する空気の流量Fが判定値Ftと比較される。この例では、空気の流量Fが判定値Ft以上の場合に正常と判定(正常判定)され、判定値Ft未満の場合に異常と判定(異常判定)される。

0040

図6(c)に、図5(c)に示す時刻T3の正常な吸着ノズル15の状態を示す。吸着ノズル15は、部品Dを搭載した後に待機位置まで上昇して所定の時間が経過しているため吸着ノズル15は大気圧となっており、流量センサ16が計測する空気の流量Fは、ほぼゼロとなる。

0041

図5(c)に、切換バルブ18に異常がある場合の空気の流量Fを一点鎖線で示す。ここでは切換バルブ18に、第2切換時刻Tc2の切換バルブ18における入力ポートP1から入力ポートP2への切り換えが完全に行われずに、切換バルブ18の出力ポートA1に入力ポートP1と入力ポートP2の両方が接続される異常が発生したとする。この場合、ブロー状態でエア供給源21から供給される正圧空気の一部が真空ポンプ19で吸引されるため吐出方向の空気の流量Fが減少する。

0042

さらに、切換時刻Tc3において大気圧状態に切り換えられても、部品Dを基板3に搭載した吸着ノズル15から空気が真空ポンプ19に吸引されるため、吸引方向の空気の流量Fが計測される。すなわち、図6(d)に示す時刻T3に待機位置にある吸着ノズル15より空気が吸引される(矢印e)。このような異常がある場合、図5(c)に示すように、計測時刻Tmにおいて計測される空気の流量Fは正常な状態よりも減少して、判定値Ftを下回っている。そのため、判定部25によって異常と判定される。

0043

上記は真空吸引系統、エアブロー系統の異常の一例であり、異常の内容に応じて計測時刻Tm(遅延時間Td)、判定値Ft、判定内容計測値と判定値Ftの大小関係)が変更される。これにより、切換バルブ18、ブローバルブ20、真空ポンプ19、エア供給源21、大気供給源22、吸引・エアブロー回路の異常を検出することができる。

0044

このように、バルブ制御部24と判定部25は、吸着ノズル15が真空吸着した部品Dを基板3に搭載する際に、切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)により吸着ノズル15への接続を真空吸引手段(真空ポンプ19)からエアブロー手段(エア供給源21)に切り換え(ブロー状態)、さらに切換手段により吸着ノズル15へのエアブロー手段の接続も遮断して(大気圧状態)所定の時間(遅延時間Td)経過後に、流量センサ16が計測した空気の流量Fに基づいて、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定する判定手段となる。

0045

そして、バルブ記憶部26に記憶される遅延時間Td(所定の時間)は、移載ヘッド8の種類、吸着ノズル15の種類に応じて設定されている。これによって、部品実装装置1の構成に応じて適切に正常判定処理を実行することができる。また、上述の正常判定処理は、部品Dを基板3に搭載する毎に実行される。すなわち、部品Dを基板3に搭載する毎に、流量センサ16が空気の流量Fを計測し、判定手段が正常であるか否かを判定する。

0046

このように、判定手段であるバルブ制御部24と判定部25は、部品実装作業統括制御する実装制御部30aとは別に設けられ、独立して正常判定処理を実行して判定結果を実装制御部30aに送信している。そのため、部品実装装置1における実装基板生産効率を低下させることなく、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を早期に検出することができる。

0047

図4において、入力部32は、キーボードタッチパネルマウスなどの入力装置であり、操作コマンドデータ入力時などに用いられる。表示部33は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部32による操作のための操作画面などの各種情報の他、基板認識カメラ12(カメラ)によって撮像された撮像画像を表示する。報知部34は、報知灯フラッシュランプブザーなどであり、部品実装装置1の異常などの稼動状況作業者に報知する。

0048

図4において、異常処理部30bは、判定手段によって真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常が検出された場合に異常処理を実行する。具体的には、異常処理部30bは、異常が検出された際に基板3に搭載されていた部品Dの実装位置Sを基板認識カメラ12によって撮像させて、表示部33に撮像画像を表示させる。さらに、異常処理部30bは、報知部34を作動させて作業者に異常を報知させる。

0049

すなわち、判定手段によって、真空吸引手段(真空ポンプ19)、エアブロー手段(エア供給源21)、切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)、吸引・エアブロー回路のいずれかが異常と判定されると、判定手段によって異常と判定された際に部品Dが搭載されたことが期待される基板3上の位置(実装位置S)を、基板認識カメラ12(カメラ)が撮像する。そして、表示部33が、基板認識カメラ12(カメラ)によって撮像された基板3上の位置の撮像画像を表示し、報知部34が、異常を報知する。これによって、異常が検出された際に、部品Dが基板3の実装位置Sに正常に搭載されているか否かを確認する作業者の手間と時間を削減することができる。

0050

ここで図7を参照して、判定手段によって異常が検出された際に、基板認識カメラ12によって撮像されて表示部33の画面33aに表示された基板3上の実装位置Sの撮像画像の一例を説明する。画面33aには、撮像画像枠40、コメント欄41、部品名欄42、実装位置欄43が表示されている。撮像画像枠40には、縦方向と横方向の中心線40aが表示されており、中心線40aが交わる位置が実装位置Sに一致するように表示されている。撮像画像には、異常が検出された際に搭載された部品D*と、異常が検出される前に搭載された部品Dが表示されている。この例では、異常が検出された際に搭載された部品D*は基板3に正常には搭載されておらず、実装位置Sからずれて傾いた姿勢で搭載されている。

0051

コメント欄41には、判定手段によって検出された異常の内容(ここでは「ブロー異常を検出」)が表示されている。部品名欄42には異常が検出された際に搭載された部品D*の部品名(ここでは「R12」)が、実装位置欄43には異常が検出された際に搭載された部品D*の実装位置S(ここでは「(x12,Y12)」)が表示されている。

0052

次に図8のフローに沿って、部品実装装置1によって部品供給部4から移載ヘッド8の吸着ノズル15によって部品Dを真空吸着によりピックアップして基板3に実装する部品実装方法について説明する。まず、実装制御部30aは、実装データ31aに基づいて部品供給部4、移載ヘッド8、ヘッド移動機構10を制御して、部品供給部4から移載ヘッド8の吸着ノズル15によって部品Dをピックアップし、移載ヘッド8を移動させて基板搬送部2の位置決め保持された基板3の実装位置Sの上方に搭載対象の部品Dを位置させる(ST1:ピックアップ工程)。この際、部品認識カメラ11によって吸着ノズル15に保持された部品Dの位置ずれが検出され、検出された位置ずれにより移載ヘッド8の停止位置が補正される。

0053

次いで、実装制御部30aは、ノズル駆動部9aとノズル制御部23を制御して、吸着ノズル15が真空吸着した部品Dを基板3に搭載する(ST2:部品搭載工程)。部品搭載工程(ST2)では、以下に説明する正常判定処理が実行される。すなわち、部品搭載工程(ST2)において、バルブ制御部24は切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)を制御して、吸着ノズル15への接続を真空ポンプ19(真空吸引手段)(図5(a)の吸引状態)からエア供給源21(エアブロー手段)(図5(a)のブロー状態)に切り換える(ST3:第1切換工程)。

0054

次いで部品Dを基板3に搭載した後、バルブ制御部24は切換手段を制御して、吸着ノズル15へのエア供給源21(エアブロー手段)の接続も遮断(図5(a)の大気圧状態)する(ST4:第2切換工程)。次いで流量センサ16は、第2切換工程(ST4)から所定の時間(遅延時間Td)経過後に、空気の流量Fを計測する(ST5:流量計測工程)。

0055

図8において、次いで判定部25は、計測された空気の流量Fと判定値Ftを比較して正常か異常かを判定する(ST6:判定工程)。すなわち、判定工程(ST6)では、流量計測工程(ST5)において計測された空気の流量Fに基づいて、真空吸引手段(真空ポンプ19)、エアブロー手段(エア供給源21)、切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)、吸引・エアブロー回路が正常であるか否かが判定される。

0056

判定工程(ST6)において、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路のいずれかが異常と判定された場合(No)、異常処理部30bは、実装データ31aに基づいてヘッド移動機構10、基板認識カメラ12を制御して、判定工程(ST6)において異常と判定された際に部品Dが搭載されたことが期待される基板3上の位置(実装位置S)を、基板認識カメラ12(カメラ)によって撮像する(ST7:撮像工程)。

0057

次いで異常処理部30bは、表示部33を制御して、撮像工程(ST7)において撮像された撮像画像を表示部33に表示する(ST8:表示工程)。次いで異常処理部30bは、報知部34を制御して、異常が検出されたことを報知する(ST9:報知工程)。これによって、部品Dが正常に基板3の実装位置Sに正常に搭載されているか否かを確認する作業者の手間と時間を削減することができる。

0058

図8において、判定工程(ST6)において、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路のいずれも正常と判定された場合(Yes)、実装制御部30aは全ての部品Dの基板3への搭載が完了したか否かを判断する(ST10)。未搭載の部品Dがある場合(ST10においてNo)、ピックアップ工程(ST1)に戻って次の部品Dのピックアップが行われる。もしくは、移載ヘッド8が備える他の吸着ノズル15に次に搭載対象となる部品Dが保持されている場合は、ピックアップ工程(ST1)を実行することなく部品搭載工程(ST2)が実行される。

0059

そして、部品搭載工程(ST2)において、上述の第1切換工程(ST3)から判定工程(ST6)に至る一連の正常判定処理が実行される。すなわち、部品搭載工程(ST2)において部品Dが基板3に搭載される毎に、流量計測工程(ST5)において空気の流量Fが計測され、判定工程(ST6)において正常であるか否かが判定される。これによって、生産効率を低下させることなく、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を早期に検出することができる。全ての部品Dが搭載されると(ST10においてYes)、基板3への部品Dの搭載が完了する。

0060

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置1は、吸着ノズル15から真空吸引する真空吸引手段(真空ポンプ19)と、吸着ノズル15から正圧空気を吐出させるエアブロー手段(エア供給源21)と、真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に吸着ノズル15に接続させる切換手段(切換バルブ18、ブローバルブ20)と、この切換手段と吸着ノズル15とを接続する吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量Fを正逆2方向で計測する流量センサ16とを備えている。

0061

そして、吸着ノズル15が真空吸着した部品Dを基板3に搭載する際に、切換手段により吸着ノズル15への接続を真空吸引手段からエアブロー手段に切り換え、さらに切換手段により吸着ノズル15へのエアブロー手段の接続も遮断して所定の時間(遅延時間Td)経過後に、流量センサ16が計測した空気の流量Fに基づいて、真空吸引手段、エアブロー手段、切換手段、吸引・エアブロー回路が正常であるか否かを判定部25により判定している。これよって、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができる。

0062

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、真空吸引系統、または、エアブロー系統の異常を適切に検出することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

0063

1部品実装装置
3基板
4部品供給部
8 移載ヘッド
12基板認識カメラ(カメラ)
15吸着ノズル
16流量センサ
18 切換バルブ(切換手段)
19真空ポンプ(真空吸引手段)
20ブローバルブ(切換手段)
21エア供給源(エアブロー手段)
33 表示部
34報知部
D 部品

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