特開 2024-14297 部品実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024014297

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】部品実装装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022117012

(22)【出願日】2022-07-22

(71)【出願人】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 大地

【テーマコード（参考）】

5E353

【Ｆターム（参考）】

5E353CC03

5E353CC05

5E353EE02

5E353EE04

5E353EE13

5E353GG01

5E353GG22

5E353GG31

5E353HH11

5E353HH51

5E353HH61

5E353JJ21

5E353JJ42

5E353JJ48

5E353KK02

5E353KK03

5E353LL04

5E353LL06

5E353QQ01

5E353QQ11

(57)【要約】

【課題】既実装の部品とバックアップピンの干渉を抑制する。
【解決手段】基板Ｐに部品Ｅを実装する部品実装装置１は、基板Ｐを目標停止位置Ａに搬送する搬送部１１と、目標停止位置Ａにて基板Ｐを下方から支持するバックアップピン３０と、制御部１８と、を備え、制御部１８は、基板Ｐの下面５５Ｂに部品Ｅが既実装である場合、目標停止位置Ａに搬送された基板Ｐごとに、または前記基板の品種ごとに、目標停止位置Ａに対する基板停止位置の誤差Ｇの許容値Ｔを変更する。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に部品を実装する部品実装装置であって、
前記基板を目標停止位置に搬送する搬送部と、
前記目標停止位置にて前記基板を下方から支持するバックアップピンと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板の下面に部品が既実装である場合、
前記目標停止位置に搬送された前記基板ごとに、または前記基板の品種ごとに、前記目標停止位置に対する基板停止位置の誤差の許容値を変更する、部品実装装置。

【請求項2】

請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記制御部は、前記目標停止位置に対する基板停止位置の誤差の許容値を第１～第３データに基づいて算出し、
前記第１データは、前記基板の下面に既実装の部品に関するデータであり、
前記第２データは、前記バックアップピンに関するデータであり、
前記第３データは、前記目標停止位置に搬送された前記基板の停止状態に関するデータである、部品実装装置。

【請求項3】

請求項２に記載の部品実装装置であって、
前記第１データは、既実装の部品が前記基板の下面に占める領域を示すデータであり、
前記第２データは、前記バックアップピンが前記基板の下面に当接する領域を示すデータである、部品実装装置。

【請求項4】

請求項３に記載の部品実装装置であって、
前記基板に設けられたマークを撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した前記マークの位置に基づいて、部品実装装置に対する前記基板の変位を認識し、
前記第３データは、部品実装装置に対する前記基板の変位に関するデータである、部品実装装置。

【請求項5】

請求項３に記載の部品実装装置であって、
前記基板に設けられたマークを撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した前記マークの位置に基づいて、部品実装装置に対する前記基板の変位及び回転を認識し、
前記第３データは、部品実装装置に対する前記基板の変位及び回転に関するデータである、部品実装装置。

【請求項6】

請求項３に記載の部品実装装置であって、
前記基板に設けられたマークを撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した前記マークの位置に基づいて、部品実装装置に対する前記基板の変位及び伸縮を認識し、
前記第３データは、部品実装装置に対する前記基板の変位及び伸縮に関するデータである、部品実装装置。

【請求項7】

請求項３に記載の部品実装装置であって、
前記基板に設けられたマークを撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した前記マークの位置に基づいて、部品実装装置に対する前記基板の変位、回転、及び伸縮を認識し、
前記第３データは、部品実装装置に対する前記基板の変位、回転、及び伸縮に関するデータである、部品実装装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の部品実装装置であって、
基板停止位置を検出する位置検出部を備え、
前記制御部は、前記目標停止位置に対する基板停止位置の誤差が、前記許容値の範囲内であるか否かを判定する、部品実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部品実装装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に部品を実装する部品実装装置は、所定の目標停止位置で停止させた基板の下面をバックアップピンで支持して、基板の上面に部品を実装する。基板の両面に部品を実装する両面実装基板の生産では、基板の上面に部品を実装した後で基板を反転させ、反転後に上面となる面に部品を実装する。反転後の下面にはすでに部品が実装されているため、下面の部品とバックアップピンが干渉しないようにバックアップピンを配置する。下記特許文献１には、下面の部品（既実装部品）とバックアップピン（下受けピン）の干渉を回避する部品実装装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－０７８５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

部品実装装置において、基板が実際に停止する基板停止位置が、目標停止位置に一致するとは限らない。目標停止位置に対する基板停止位置の誤差が大きいと、バックアップピンが上昇したときに既実装部品と干渉するおそれがある。そこで、干渉を防ぐために、誤差の許容値を設定して、基板停止位置が許容値の範囲内である場合に限り、バックアップピンを上昇させる。誤差が許容値の範囲を超えている場合には、バックアップピンを上昇させずに基板の位置決めのリトライを行い、干渉を回避する。

【0005】

従来は、許容値として固定された値を設定しており、誤差が許容値の範囲を超えていれば一律に位置決めのリトライ等を行っていた。バックアップピンと既実装部品の距離が十分に大きくて干渉が生じない場合であっても、誤差の大きさによっては不必要なリトライを行うため、タクトロスとなっていた。また、異なる品種の基板間においては、既実装部品の実装位置が異なる。そのため、ある品種の基板において誤差が許容値の範囲を超えたときに既実装部品とバックアップピンが干渉したとしても、他の品種の基板において同一の誤差の場合に干渉するとは限らない。この場合も、不必要なリトライが行われタクトロスとなっていた。

【0006】

本発明は、既実装部品と、バックアップピンとの干渉を回避することを課題とする。また、不必要なリトライを削減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書で開示する部品実装装置は、基板に部品を実装する部品実装装置であって、前記基板を目標停止位置に搬送する搬送部と、前記目標停止位置にて前記基板を下方から支持するバックアップピンと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板の下面に部品が既実装である場合、前記目標停止位置に搬送された前記基板ごとに、または前記基板の品種ごとに、前記目標停止位置に対する基板停止位置の誤差の許容値を変更する。

【発明の効果】

【0008】

上記の部品実装装置によれば、基板の下面に実装されている部品と、バックアップピンとの干渉を抑制することができる。基板を目標停止位置に位置決めする際のリトライを減らし、タクトの低下を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】部品実装装置の平面図

【図2】部品実装装置の側面図

【図3】バックアップ装置の斜視図

【図4】部品実装装置の電気的構成を示すブロック図

【図5】目標停止位置に対する誤差を模式的に示す側面図

【図6】干渉の発生を説明するための模式図（１）

【図7】干渉の発生を説明するための模式図（２）

【図8】干渉の発生を説明するための模式図（３）

【図9】第１～第３データを説明するための模式図

【図10】フィデューシャルマークの位置を示す平面図

【図11】許容値を変更する処理のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態を図１から図１１を参照して説明する。以降の説明では図１に示す左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、図２に示す上下方向をＺ軸方向という。また、以降の説明では図１に示す左側を上流側、右側を下流側という場合がある。また、以降の説明では同一の構成要素には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

【0011】

１．部品実装装置の構成
図１を参照して、部品実装装置１の構成について説明する。部品実装装置１は基板Ｐに電子部品等の部品Ｅを実装する装置であり、基台１０、搬送コンベア（搬送部の一例）１１、バックアップ装置１２（図２、図３参照）、４つのテープ部品供給装置１３、ヘッドユニット１４、ヘッド移動部１５、部品撮像カメラ１６、基板撮像カメラ（撮像部の一例）１７、制御部１８（図４参照）、操作部１９（図４参照）等を備えている。

【0012】

基台１０は平面視長方形状をなしている。図１において基台１０の中央右寄りを前後方向に延びる一点鎖線のラインＡは、目標停止位置Ａである。搬送コンベア１１は、基板ＰをＸ軸方向の上流側から搬入し、図１に示すように、基板Ｐの下流側の端部が目標停止位置Ａと重なる位置で、基板Ｐを停止させる。目標停止位置Ａにおいて基板Ｐに部品Ｅを実装した後、搬送コンベア１１は基板Ｐを下流側に搬出する。

【0013】

搬送コンベア１１はＸ軸方向に循環駆動する一対のコンベアベルト１１Ａ及び１１Ｂ、それらのコンベアベルトを駆動するコンベア駆動モータ５０（図４参照）等を備えている。後側のコンベアベルト１１Ａは前後方向に移動可能であり、基板Ｐの幅に応じて２つのコンベアベルト１１Ａと１１Ｂとの間隔を調整できる。

【0014】

基板ガイドレール２５は、コンベアベルト１１Ａの後方側に位置する基板ガイドレール２５Ａと、コンベアベルト１１Ｂの前方側に位置する基板ガイドレール２５Ｂと、を有している。後側の基板ガイドレール２５Ａは、コンベアベルト１１Ａとともに前後方向に移動可能である。基板ガイドレール２５Ａ、２５Ｂの間隔は、基板Ｐの前後方向の大きさよりも所定の搬送クリアランスＣだけ大きく設定されている（図６（ａ）参照）。搬送コンベア１１により搬送される基板Ｐは、基板ガイドレール２５Ａ、２５Ｂの間に位置しており、基板Pの前後方向の変位が搬送クリアランスＣの範囲内に規制される。

【0015】

バックアップ装置１２（図２、図３参照）は目標停止位置Ａの下方に配置されている。バックアップ装置１２の構成については後述する。

【0016】

テープ部品供給装置１３は搬送コンベア１１のＹ軸方向の両側においてＸ軸方向に並んで２箇所ずつ、計４箇所に配されている。これらのテープ部品供給装置１３には複数のフィーダ２０がＸ軸方向に横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ２０は所謂テープフィーダであり、複数の部品Ｅが収容された部品テープが巻回されたリール、及び、リールから部品テープを引き出す電動式のテープ送出装置等を備えており、搬送コンベア１１側の端部に設けられた部品供給位置から部品Ｅを一つずつ供給する。

【0017】

なお、本実施形態では部品供給装置としてテープ部品供給装置１３を例に挙げて説明しているが、部品供給装置は部品Ｅが載置されているトレイを供給する所謂トレイフィーダであってもよいし、半導体ウェハを供給するものであってもよい。

【0018】

ヘッドユニット１４には複数（ここでは５個）の実装ヘッド２１が設けられている。ヘッドユニット１４の構成については後述する。

【0019】

ヘッド移動部１５はヘッドユニット１４を所定の可動範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。ヘッド移動部１５はヘッドユニット１４をＸ軸方向に往復移動可能に支持しているビーム２２、ビーム２２をＹ軸方向に往復移動可能に支持している一対のＹ軸ガイドレール２３、ヘッドユニット１４をＸ軸方向に往復移動させるＸ軸サーボモータ４６、ビーム２２をＹ軸方向に往復移動させるＹ軸サーボモータ４７等を備えている。

【0020】

２つの部品撮像カメラ１６はそれぞれＸ軸方向に並んだ２つのテープ部品供給装置１３の間に設けられている。部品撮像カメラ１６は実装ヘッド２１に吸着されている部品Ｅを下から撮像して実装ヘッド２１に対する部品Ｅの回転角度や部品形状等を認識するためのものである。

【0021】

基板撮像カメラ１７は、ヘッドユニット１４に取り付けられている。基板撮像カメラ１７は、ヘッドユニット１４と一体的に、水平面内において移動可能である。

【0022】

基板撮像カメラ１７は、基板Ｐのフィデューシャルマーク（「マーク」の一例）Ｆを上方から撮像して、画像を取得する。フィデューシャルマークＦは、基板Ｐの上面５５Ａの四隅に１つずつ形成されている。

【0023】

フィデューシャルマークＦの画像は、基板撮像カメラ１７から画像処理部４３に送信される。画像処理部４３は送信された画像に基づき、基板Ｐの停止状態を認識する。基板Ｐの停止状態については後述する。

【0024】

１．１ ヘッドユニット
図２を参照して、ヘッドユニット１４の構成について説明する。ヘッドユニット１４は所謂インライン型であり、複数の実装ヘッド２１がＸ軸方向に並んで設けられている。ヘッドユニット１４にはこれらの実装ヘッド２１を個別に昇降させるＺ軸サーボモータ４８（図４参照）やこれらの実装ヘッド２１を一斉に軸周りに回転させるＲ軸サーボモータ４９（図４参照）等が設けられている。

【0025】

各実装ヘッド２１は部品Ｅを吸着及び解放するものであり、ノズルシャフト２１Ａと、ノズルシャフト２１Ａの下端部に着脱可能に取り付けられている吸着ノズル２１Ｂとを有している。吸着ノズル２１Ｂにはノズルシャフト２１Ａを介して図示しない空気供給装置から負圧及び正圧が供給される。吸着ノズル２１Ｂは負圧が供給されることによって部品Ｅを吸着し、正圧が供給されることによってその部品Ｅを解放する。

【0026】

また、本実施形態では、ヘッドユニット１４は、基板Ｐの搬送方向上の位置を検出するレーザセンサ２４を有している。レーザセンサ２４は、ヘッドユニット１４とともに水平面内で移動可能である。レーザセンサ２４は、レーザ光により基板Ｐの位置を検出する光学式のセンサである。具体的には、レーザセンサ２４は、下方に向けてレーザ光を照射可能であるとともに、レーザセンサ２４から照射されて検出対象物により反射されたレーザ光を検出可能に構成されている。レーザセンサ２４は、後述する動作により、搬送された基板Ｐの位置を検出できる。また、レーザセンサ２４は、照射したレーザ光と反射したレーザ光の時間差や位相差に基づいて、基板Ｐまでの距離を算出することにより、基板Ｐの反りを測定できる。

【0027】

搬送コンベア１１は、基板Ｐを目標停止位置Ａで停止させるように動作するが、正確に目標停止位置Ａに一致して停止するとは限らない。図５に示すように、実際の基板停止位置は目標停止位置Ａから搬送方向に誤差Ｇだけずれた位置になる。また、誤差Ｇの大きさは一定ではなく、基板Ｐを目標停止位置Ａで停止させる度に変化する。

【0028】

レーザセンサ２４は、目標停止位置Ａを中心として、搬送方向に許容値Ｔだけ進んだ位置と、搬送方向の逆方向に許容値Ｔだけ戻った位置の２か所でレーザ光を照射する。図５に示すように、２か所のうちの一方のみで反射光を検出した場合には、基板Ｐが許容値Ｔの範囲内に位置していることがわかる。許容値Ｔとは、許容できる誤差Ｇの大きさ（公差）である。

【0029】

２か所のうちの両方で反射光を検出した場合や、両方で反射光を検出しなかった場合には、許容値Ｔの範囲内に基板Ｐの下流側の端部がない。つまりこの場合、誤差Ｇが許容値Ｔよりも大きく、基板Ｐの基板停止位置が許容値Ｔの範囲外であることが分かる。レーザセンサ２４は、このようにして基板Ｐの基板停止位置が許容値Ｔの範囲内であるか否かを検出する。レーザセンサ２４は、位置検出部の一例である。

【0030】

なお、ここではインライン型のヘッドユニット１４を例に説明したが、ヘッドユニット１４は例えば複数の実装ヘッド２１が円周上に配列された所謂ロータリーヘッドであってもよい。

【0031】

１．２ バックアップ装置
図２から図３を参照して、バックアップ装置１２について説明する。以下に示すバックアップ装置１２は一例であり、バックアップ装置１２の構成は以下に示す構成に限定されるものではない。

【0032】

図３に示すように、バックアップ装置１２は上部プレート３１、上部プレート３１の下に配されている下部プレート３２、４つの支柱３３、複数のバックアップピン３０、下部プレート３２を昇降させる昇降機構３４（図２参照）等を備えている。

【0033】

上部プレート３１は平板状に形成された金属製の部材であり、板厚方向に貫通する複数のピン挿入孔３１Ａがマトリクス状に形成されている。下部プレート３２は平板状に形成された金属製の部材であり、四隅から立ち上がる支柱３３を介して上部プレート３１と連結されている。

【0034】

図２に示すように、昇降機構３４は下部プレート３２から下方に延びる複数のボールねじ３４Ａ、各ボールねじ３４Ａに螺合しているボールナット３４Ｂ、昇降モータ３４Ｃ、ボールナット３４Ｂと昇降モータ３４Ｃとに掛け回されているベルト３４Ｄ等を備えている。昇降モータ３４Ｃを回転させるとベルト３４Ｄを介してボールナット３４Ｂが回転し、ボールねじ３４Ａが上下に移動する。これによりバックアップ装置１２が昇降する。

【0035】

図２では基板Ｐがバックアップピン３０によって下方から支持されている状態を示している。目標停止位置Ａに基板Ｐが搬入されてくる前の状態では、バックアップピン３０は上端が基板Ｐより下方となる位置まで下降している。目標停止位置Ａに基板Ｐが搬入されるとバックアップピン３０が上昇して基板Ｐが持ち上げられる。これにより基板Ｐがバックアップピン３０によって下方から支持される。

【0036】

２．部品実装装置の電気的構成
図４に示すように、部品実装装置１は制御部１８及び操作部１９を備えている。制御部１８は演算処理部４０、モータ制御部４１、記憶部４２、画像処理部４３、外部入出力部４４、フィーダ通信部４５等を備えている。

【0037】

演算処理部４０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することによって部品実装装置１の各部を制御する。モータ制御部４１は演算処理部４０の制御の下でＸ軸サーボモータ４６、Ｙ軸サーボモータ４７、Ｚ軸サーボモータ４８、Ｒ軸サーボモータ４９、コンベア駆動モータ５０等の各モータの運転、停止、及び回転速度を制御する。

【0038】

記憶部４２は電源をオフにしてもデータが消えない書き換え可能な記憶装置（ハードディスク等）である。記憶部４２には各種のプログラムや、後述する第１データ、第２データ等の各種データが記憶されている。

【0039】

画像処理部４３は部品撮像カメラ１６や基板撮像カメラ１７から出力される画像信号が取り込まれるように構成されており、出力された画像信号に基づいてデジタル画像を生成する。

【0040】

外部入出力部４４はいわゆるインターフェースであり、部品実装装置１の本体に設けられている各種センサ類５１から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部４４は演算処理部４０から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類５２（図示しない空気供給装置、バックアップ装置１２を含む）に対する動作制御を行うように構成されている。

【0041】

フィーダ通信部４５はフィーダ２０に接続されており、フィーダ２０を統括して制御する。操作部１９は液晶ディスプレイ等の表示部と、タッチパネル、キーボード、マウス等で構成される入力部とを備えている。作業者は操作部１９を操作して部品実装装置１に対する各種の設定や動作の指示等を行うことができる。

【0042】

３．既実装部品とバックアップピンの干渉について
基板Ｐは、まず、先に部品を実装する面である先行面を上に向けた状態で部品実装装置に搬入され、先行面にのみ部品Ｅが実装される。その後、基板Ｐを上下反転させて先行面を下に向け、先行面の後に部品を実装する面である後行面を上に向けた状態で基板Ｐは再度部品実装装置に搬入され、後行面に部品Ｅが実装される。後行面（上面５５Ａ）に部品Ｅを実装する際に、先行面（下面５５Ｂ）にすでに実装されている部品Ｅを、既実装部品Ｅ１とする。既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の干渉について、図６～図８を参照して説明する。

【0043】

図６（ａ）は、基板Ｐの位置が目標停止位置Ａと一致しているとき、すなわち、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の設計上の位置関係を示している。基板Ｐが目標停止位置Ａにあるときは、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０とは、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んでいる。また、基板Ｐは前方側の基板ガイドレール２５Ｂに当接している。この位置関係では、バックアップピン３０を上昇させても、バックアップピン３０は既実装部品Ｅ１と干渉しない。

【0044】

図６（ｂ）は、基板Ｐが目標停止位置Ａよりも下流側にずれて停止したときの、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の位置関係を示している。バックアップピン３０の位置は変わらないが、既実装部品Ｅ１は下流側に変位している。この位置関係では、バックアップピン３０を上昇させると、バックアップピン３０が既実装部品Ｅ１と干渉する。

【0045】

図７は、既実装部品Ｅ１から見てＹ軸方向にバックアップピン３０が配されている場合の例である。図７（ａ）は、基板Ｐの位置が目標停止位置Ａと一致している場合の設計上の位置関係を示している。図７（ａ）の状態では、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０とは、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んでいる。この位置関係では、バックアップピン３０を上昇させても、既実装部品Ｅ１に干渉しない。

【0046】

図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態と比較して、基板Ｐが搬送クリアランスＣだけ後方側に平行に変位し、基板Ｐの後方の辺が後方の基板ガイドレール２５Ａに沿った状態で当接して停止した状態を示している。バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１は平面視にて重畳しており、この状態でバックアップピン３０を上昇させると既実装部品Ｅ１に干渉する。

【0047】

図７（ｃ）は、図７（ａ）の状態と比較して、基板Ｐが基板ガイドレール２５Ａ、２５Ｂの間で時計回りに回転した状態を示している。基板Ｐの下流側前方に位置する頂点が前方の基板ガイドレール２５Ｂに当接し、基板Ｐの上流側後方に位置する頂点が、後方の基板ガイドレール２５Ａに当接している。図７（ｃ）の状態では、バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１は平面視にて重畳しており、この位置関係でバックアップピン３０を上昇させると既実装部品Ｅ１に干渉する。

【0048】

図８に示すバックアップピン３０の位置は、上述した図６、図７のどちらとも異なる。図８（ａ）は、基板Ｐが目標停止位置Ａと一致している場合の設計上の位置関係である。この位置関係では、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０とは、斜め方向に間隔を空けて並んでいる。この状態でバックアップピン３０を上昇させても、既実装部品Ｅ１に干渉しない。また、この状態から、基板ＰをＸ軸方向のみ、又はＹ軸方向のみに変位させたとしても、干渉は起こらない。

【0049】

図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態と比較して、基板ＰがＸ軸方向及びＹ軸方向の両方に変位したときの状態を示している。この状態では、バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１は平面視にて重畳しており、バックアップピン３０を上昇させると既実装部品Ｅ１に干渉する。

【0050】

図８（ｃ）は、図８（ａ）の状態から、基板ＰがＸ軸方向にずれ、さらに時計回りに回転したときの状態を示している。この状態では、バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１は平面視にて重畳しており、バックアップピン３０を上昇させると既実装部品Ｅ１に干渉する。

【0051】

以上説明したように、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０は、基板Ｐが目標停止位置Ａで停止している場合に干渉しなくても、基板Ｐが目標停止位置Ａからずれた位置で停止する場合には、干渉するおそれがある。

【0052】

４．既実装部品とバックアップピンの距離について
記憶部４２に記憶されている各種のデータには、生産が予定されている基板Ｐの品種、各品種を生産する順序、品種ごとのデータ（生産枚数、基板Ｐの設計上の形状及び大きさ、実装される部品Ｅの設計上の品種や形状及び大きさ、部品Ｅの実装順序、部品Ｅの実装座標、実装角度、バックアップピン３０のピン径、立設位置データ等）が含まれる。

【0053】

記憶部４２に記憶されている各種のデータから、基板Ｐの後行面に部品Ｅを実装する際に、先行面（下面５５Ｂ）にすでに実装されている既実装部品Ｅ１の搭載点の座標と、形状及び大きさが分かる。既実装部品Ｅ１の搭載点は、基板Ｐの基準点を原点とした既実装部品Ｅ１の座標で表される。

【0054】

既実装部品Ｅ１の座標のデータと、既実装部品Ｅ１の形状及び大きさのデータを組み合わせたものが第１データである（図９（ａ）参照）。第１データは、基板Ｐの生産前にあらかじめ作成されている。第１データは、基板Ｐの下面５５Ｂにおいて既実装部品Ｅ１が占める領域を示すデータである。

【0055】

記憶部４２に記憶されている各種のデータには、バックアップピン３０の立設位置データが含まれる。バックアップピン３０の立設位置は、基板Ｐ上に設定された基板原点を基準とした座標で表される。

【0056】

バックアップピン３０の座標と、ピン径のデータを組み合わせたものが第２データである（図９（ｂ）参照）。第２データは、基板Ｐの生産前にあらかじめ作成されている。第２データは、バックアップ装置１２が基板Ｐの下面５５Ｂを下方から支持する際に、個々のバックアップピン３０が基板Ｐの下面５５Ｂに当接する領域を表している。図９（ｂ）～（ｄ）において破線で示す矩形Ｑは、理想基板位置Ｑである。理想基板位置Ｑは、基板Ｐの下流側の端部が目標停止位置Ａと重なる理想的な位置で停止した場合の基板Ｐの位置である。

【0057】

第３データは、基板Ｐの停止状態に関するデータである（図９（ｃ）、図１０参照）。停止状態とは、基板Ｐが目標停止位置Ａに搬送され、基板停止位置で停止しているときの基板Ｐの状態であり、基板Ｐの水平面内における変位、回転、及び伸縮が含まれる。停止状態に関する第３データは、例えば基板撮像カメラ１７で認識したフィデューシャルマークＦの座標から検出できる。

【0058】

図１０は、基板停止位置で停止している基板Ｐの一例である。基板Ｐは、４つのフィデューシャルマークＦ１～Ｆ４を有している。各フィデューシャルマークＦ１～Ｆ４の座標から、水平面内において、基板Ｐが理想基板位置Ｑからどれだけ変位しているかを検出することができる。基板Ｐの変位は、基台１０上の任意の点を基準とした座標データとして検出される。

【0059】

また、例えばフィデューシャルマークＦ３、Ｆ４を結ぶ直線と、Ｘ軸とがなす角度θを求めることで、基板Ｐの回転を検出できる。フィデューシャルマークＦ１、Ｆ４を結ぶ直線と、Ｙ軸とがなす角度から角度θを求めてもよい。

【0060】

また、フィデューシャルマークＦ１～Ｆ４のうち２つ以上の座標が分かれば、フィデューシャルマークＦ間の距離を設計値と比較することで、基板Ｐの伸縮を検出できる。

【0061】

上述した基板Ｐの第３データ（水平面内における変位、回転、伸縮）の一例を図９（ｃ）に示す。破線で示す矩形は、目標停止位置Ａである。図９（ｃ）は、基板Ｐ及び基板Ｐ上に形成されたフィデューシャルマークＦが、目標停止位置Ａに対して変位、回転している状態を示している。停止状態に関する第３データから、基板Ｐの水平面内における変位、回転、伸縮の有無や大きさが分かる。

【0062】

図９（ｄ）は、第１データ（図９（ａ））に示す基板Ｐ及び既実装部品Ｅ１を、第３データ（図９（ｃ））に示す停止状態の基板Ｐに合わせて回転等させ、さらに、第２データ（図９（ｂ））に示すバックアップピン３０を重ねて表示した図である。基台１０に対するバックアップピン３０の位置は不変であるのに対し、既実装部品Ｅ１の位置は、基板Ｐの停止状態により変化する。バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１の、搬送方向の距離Ｄは、生産する基板Ｐの品種が同一であっても、停止状態が変化するごとに、すなわち基板Ｐを目標停止位置Ａで停止させるごとに、動的に変化する。

【0063】

設計上のデータである第１データ、第２データに加えて、目標停止位置Ａに搬送された基板Ｐの実際の停止状態に関する第３データも考慮することにより、バックアップピン３０と既実装部品Ｅ１の位置関係を、正確に把握できる。

【0064】

制御部１８は、第１データ～第３データに基づき作成したバックアップピン３０と既実装部品Ｅ１の位置関係（図９（ｄ））を参照して、既実装部品Ｅ１ごとに、既実装部品Ｅ１から、搬送方向に最も近いバックアップピン３０との距離Ｄを算出する。図９（ｄ）では、各既実装部品Ｅ１について算出した距離ＤをそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３としている。

【0065】

全ての既実装部品Ｅ１についてそれぞれ算出した距離Ｄのうち最も小さい距離を、その基板Ｐにおける最小距離Ｄｍｉｎとする。図９（ｄ）の例では、距離Ｄ２が最小距離Ｄｍｉｎとなる。

【0066】

以上説明したように、制御部１８は、第１データ、第２データ、及び第３データに基づき、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の最小距離Ｄｍｉｎを算出する。制御部１８は、基板Ｐを搬送して目標停止位置Ａで停止させるごとに、その基板Ｐにおける最小距離Ｄｍｉｎを算出する。

【0067】

５．基板ごとに許容値Ｔを動的に変更
上述したように、基板Ｐが実際に停止する基板停止位置は、目標停止位置Ａに対して搬送方向に誤差Ｇだけずれた位置になる場合がある（図５参照）。誤差Ｇの大きさが、最小距離Ｄｍｉｎよりも大きい場合、バックアップピン３０が既実装部品Ｅ１に干渉するおそれがある。バックアップピン３０が先行面の既実装部品Ｅ１に干渉すれば、既実装部品Ｅ１が破損したり、バックアップされた基板Ｐが撓んで後行面の実装に失敗したりする。

【0068】

一方、誤差Ｇが最小距離Ｄｍｉｎよりも小さければ、バックアップピン３０を上昇させても既実装部品Ｅ１と干渉するおそれがない。したがって、誤差Ｇの許容値Ｔを、基板Ｐごとに算出した最小距離Ｄｍｉｎの値に基づいて、基板Ｐごとに動的に変更する。具体的には、許容値Ｔを、算出した最小距離Ｄｍｉｎの値に変更する。そして、レーザセンサ２４を用いて基板Ｐの誤差Ｇが許容値Ｔ（最小距離Ｄｍｉｎ）より小さいことを確認した場合に限り、バックアップピン３０を上昇させる。これにより、バックアップピン３０が既実装部品Ｅ１と干渉しない場合のみバックアップピン３０が上昇するため、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の干渉を抑制できる。

【0069】

６．フローチャートの説明
次に、図１１のフローチャートを参照して、部品実装装置１による許容値Ｔの変更について説明する。図１１は、既に下面５５Ｂに部品Ｅが実装されている基板Ｐに対し、上面５５Ａに部品Ｅを実装しようとする場合に適用されるフローチャートである。

【0070】

オペレータが操作部１９を操作して生産プログラムを開始すると、制御部１８は、搬送コンベア１１を動作させて、基板Ｐを部品実装装置１の内部に搬入する。搬送コンベア１１は基板Ｐを搬送し、目標停止位置Ａで位置決めして停止させる（Ｓ１０）。このとき、基板Ｐが実際に停止する基板停止位置は、目標停止位置Ａから搬送方向に誤差Ｇだけずれている（図５参照）。

【0071】

次に、制御部１８は、基板撮像カメラ１７にフィデューシャルマークＦを撮像、認識させる（Ｓ２０）。撮像した画像に基づき、制御部１８は、基板Ｐの停止状態（変位、回転、伸縮）に関する第３データを算出する（Ｓ３０）。

【0072】

次に、制御部１８は、記憶部４２に記憶されている第１データ、第２データと、算出した第３データに基づいて、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０との位置関係を算出する（Ｓ４０）。次に、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０との搬送方向の距離Ｄ、及び距離Ｄの最小値である最小距離Ｄｍｉｎを算出する（Ｓ５０）。

【0073】

次に、制御部１８は、許容値Ｔを、最小距離Ｄｍｉｎに基づいて変更し、記憶部４２に記憶させる（Ｓ６０）。本実施形態では、許容値Ｔの値を、最小距離Ｄｍｉｎの値に変更する。

【0074】

次に、制御部１８は、レーザセンサ２４を動作させ、基板停止位置が、目標停止位置Ａを中心とした許容値Ｔの範囲内にあるか否かを検出する（Ｓ７０）。基板停止位置が許容値Ｔの範囲内である場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）、制御部１８は、バックアップピン３０を上昇させて、基板Ｐを下方から支持する（Ｓ５０）。その後、基板Ｐの後行面（上面５５Ａ）上に部品Ｅが実装される。

【0075】

一方、基板停止位置が許容値Ｔの範囲内を超えている場合（Ｓ７０：ＮＯ）、制御部１８は、生産中の基板Ｐについて位置決めのリトライ回数ｎが所定の上限値に達しているか否かを判断する（Ｓ９０）。リトライ回数ｎは新たに基板Ｐを搬入したときに０からスタートし、基板Ｐの位置決めのリトライを行うたびに１ずつカウントアップされる。

【0076】

リトライ回数が上限値に達していない場合は（Ｓ９０：ＮＯ）、搬送コンベア１１により基板Ｐを移動させて、位置決めのリトライを行う（Ｓ１００）。位置決めのリトライを行うと同時に、リトライ回数をカウントアップし、Ｓ２０に戻る。

【0077】

リトライ回数が上限値に達している場合は（Ｓ９０：ＹＥＳ）、制御部１８は部品実装装置１をエラー停止させる（Ｓ１１０）。エラー停止後はオペレータにエラー停止を報知する等して、オペレータによって停止が解除されるまで待機する。

【0078】

７．効果説明
既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の距離Ｄの最小値である最小距離Ｄｍｉｎは、基板Ｐの停止状態（変位、回転、伸縮）によって変化する。許容値Ｔが固定値である場合は、基板停止位置の誤差Ｇが許容値Ｔの範囲を超えていたとしても、基板Ｐの停止状態によっては、バックアップピン３０が既実装部品Ｅ１に干渉しないことがあり得る。しかし、誤差Ｇが許容値Ｔの範囲を超えている場合には、干渉するかしないかにかかわらず、位置決めのリトライを行っていたため、タクトロスとなっていた。

【0079】

本実施形態の構成では、目標停止位置Ａに搬送された基板Ｐごとに、誤差Ｇの許容値Ｔを動的に変更し、搬送された基板Ｐに適した許容値Ｔを用いて、干渉の有無について判断する。これにより、干渉が生じると判断した場合にはリトライを行い、干渉を抑制できる。また、搬送された基板Ｐに適した許容値Ｔを用い、干渉が生じないと判断した場合には、不必要なリトライを削減してタクトロスを解消できる。

【0080】

また、本実施形態の構成では、既実装部品Ｅ１に関する第１データ、バックアップピン３０に関する第２データ、及び目標停止位置Ａに搬送された基板Ｐの停止状態に関する第３データ、に基づいて誤差Ｇの許容値Ｔを変更する。実際の停止状態を考慮して算出した位置関係に基づいて、許容値Ｔを変更することができるため、干渉を抑制できるとともに、不必要なリトライを抑制できる。

【0081】

また、本実施形態の構成では、基板撮像カメラ１７で基板ＰのフィデューシャルマークＦを撮像して、基板Ｐの停止状態（変位、回転、伸縮）を認識する。制御部１８は、基板Ｐの停止状態を認識することにより、既実装部品Ｅ１とバックアップピン３０の位置関係をより正確に見積もることができる。これにより、干渉を抑制できるとともに、不必要なリトライを抑制できる。

【0082】

また、本実施形態の部品実装装置１は、レーザセンサ２４を用いて基板停止位置の誤差Ｇが許容値Ｔの範囲内であるか否かを判定する。誤差Ｇが許容値Ｔの範囲内であれば、バックアップピン３０を上昇させる。誤差Ｇが許容値Ｔの範囲を超えている場合には、バックアップピン３０を上昇させずに位置決めのリトライを行う。このように、誤差Ｇが許容値Ｔの範囲を超えていて、干渉が起こる可能性が高いときのみリトライを行うため、干渉を抑制するとともに、不必要なリトライを減らしてタクトの低下を防ぐことができる。

【0083】

＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、許容値Ｔの値を最小距離Ｄｍｉｎに変更する場合を例示したが、変更後の許容値Ｔは最小距離Ｄｍｉｎと一致していなくてもよい。例えば、許容値Ｔを、最小距離Ｄｍｉｎに所定の係数を乗じた値に変更してもよいし、最小距離Ｄｍｉｎに所定のマージンを加算したり、減算したりした値に変更してもよい。

【0084】

（２）上記実施形態では、第１データとして既実装部品Ｅ１の、設計上の位置及び形状のデータを用いたが、第１データは設計上のデータではなく、実績に基づく測定データであってもよい。例えば、先行面に部品Ｅを実装した後に検査機を用いて既実装部品Ｅ１の位置及び形状の情報を取得し、後行面に実装する際にこの情報を第１データとして利用してもよい。

【0085】

（３）上記実施形態では、フィデューシャルマークＦの測定座標に基づいて基板Ｐの停止状態に関する第３データを取得したが、フィデューシャルマークＦを用いずに第３データを取得してもよい。例えば、レーザセンサ２４を用いて基板Ｐの外縁の位置を検出することにより第３データを取得してもよいし、フィデューシャルマークＦ以外の基板Ｐ上のマークやパターン（配線、ランド、スルーホール等）をカメラで検出して第３データを取得してもよい。

【0086】

（４）上記実施形態では、第３データは基板Ｐの停止状態に関するデータであり、基板Ｐの変位、回転、伸縮の３つのパラメータを含んでいる。第３データは、これら３つのパラメータをすべて含んでいる必要はなく、３つのうち少なくとも一つを含んでいればよい。

【0087】

（５）基板ＰにフィデューシャルマークＦが４個形成されている場合を例示したが、フィデューシャルマークＦは２～３個でもよいし、５個以上でもよい。

【0088】

（６）上記実施形態では、基板ＰごとにフィデューシャルマークＦを認識して誤差Ｇの許容値Ｔを変更した。誤差Ｇの許容値Ｔの変更は、フィデューシャルマークＦを認識せず、基板Ｐの品種ごとに行ってもよい。

【0089】

例えば、生産開始前にオペレータが基板Ｐの品種を入力したり、基板Ｐの表面に記載された基板ＩＤを基板認識カメラ１７で読み取ったりすることにより、制御部１８は基板Ｐの品種情報を取得する。品種と１対１で対応するようにあらかじめ設定された誤差Ｇの許容値Ｔを、同一品種の基板Ｐに対して適用することで、基板Ｐの品種ごとに誤差Ｇの許容値Ｔを変更することができる。

【符号の説明】

【0090】

１：部品実装装置
１１：搬送部
１８：制御部
３０：バックアップピン
５５Ｂ：下面
Ｐ：基板
Ｅ：部品
Ｅ１：既実装部品
Ａ：目標停止位置
Ｇ：誤差
Ｔ：許容値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】