特許 7312903 部品装着機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-12

(45)【発行日】2023-07-21

(54)【発明の名称】部品装着機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/02 20060101AFI20230713BHJP

【ＦＩ】

H05K13/02 D

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022504864

(86)(22)【出願日】2020-03-05

(86)【国際出願番号】 JP2020009294

(87)【国際公開番号】W WO2021176626

(87)【国際公開日】2021-09-10

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小谷 一也

(72)【発明者】

【氏名】小野 恵市

(72)【発明者】

【氏名】藤本 智也

【審査官】大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】特許第３８０２９５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６６２８０５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１４／１２８９１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００ － １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給領域から部品を採取する採取動作、および前記部品を基板上の所定の装着位置に所定の装着角度で装着する装着動作を含むＰＰサイクルを実行する装着制御部と、
前記供給領域にバルク状態で供給された複数の前記部品の位置および姿勢を含む供給状態を認識する状態認識部と、
認識された前記供給状態、および前記ＰＰサイクルにおいて複数回に亘って実行される前記装着動作ごとの前記装着角度に基づいて、前記供給領域に供給された複数の前記部品のうち採取対象とする前記部品および採取順序を設定する設定部と、
を備える部品装着機。

【請求項2】

前記部品装着機は、機内を水平方向に移動可能に設けられる装着ヘッドをさらに備え、
前記装着ヘッドは、前記部品を保持する保持部材をそれぞれ取り付けられる複数のホルダを昇降可能に且つ複数の前記ホルダごとの回転軸周りに回転可能に支持する、請求項１に記載の部品装着機。

【請求項3】

前記装着ヘッドは、複数の前記ホルダを連動して回転させる回転装置を有する、請求項２に記載の部品装着機。

【請求項4】

前記装着制御部は、
前記ＰＰサイクルの前記装着動作において、現在位置から前記装着動作の前記装着位置まで前記保持部材が移動するように前記装着ヘッドを移動させる装着移動と、前記保持部材が保持する前記部品が前記装着動作の前記装着角度となるように前記ホルダを回転させる装着回転とを実行し、
前記ＰＰサイクルの前記採取動作において、現在位置から前記供給領域における複数の前記部品の一つまで前記保持部材が移動するように前記装着ヘッドを移動させる採取移動と、当該採取動作で採取された前記部品を前記基板に装着する前記装着動作の前記装着角度に応じて前記ホルダを予め回転させる予備回転とを実行し、
前記予備回転における前記ホルダの回転量に応じて、前記装着回転を省略または前記装着回転における前記ホルダの回転量を低減させる、請求項２または３に記載の部品装着機。

【請求項5】

１回の前記採取動作の所要時間は、当該採取動作に係る前記採取移動の所要時間と前記予備回転の所要時間の長い方であり、
１回の前記装着動作の所要時間は、当該装着動作に係る前記装着移動の所要時間と前記装着回転の所要時間の長い方であり、
前記ＰＰサイクルの所要時間は、当該ＰＰサイクルに含まれる全ての前記採取動作および前記装着動作の所要時間の合計であり、
前記設定部は、前記ＰＰサイクルの所要時間に基づいて、複数回に亘って実行される前記採取動作ごとに前記予備回転を実行するか否かを設定する、請求項４に記載の部品装着機。

【請求項6】

前記装着制御部は、前記ＰＰサイクルにおける前記採取動作を複数回に亘り実行する際に、前記設定部により設定された採取対象とする前記部品および採取順序に従って前記装着ヘッドを移動させるとともに、前記設定部により設定された前記採取動作ごとの前記予備回転の要否を示す回転量に従って前記ホルダを回転させる、請求項４または５に記載の部品装着機。

【請求項7】

前記保持部材は、供給される負圧エアにより前記部品を吸着することにより保持する吸着ノズルである、請求項２－６の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項8】

前記設定部は、前記供給領域に供給された複数の前記部品のうち採取対象とする前記部品および採取順序を設定する際に、前記部品を採取する経路の候補が複数ある場合に、前記経路が直線的なものほど採用の優先度を高くする、請求項１－７の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項9】

前記供給領域は、複数の区画に分割され、
前記状態認識部は、前記供給領域における複数の前記区画ごとに前記供給状態を認識する処理を実行し、
前記設定部は、前記供給領域における複数の前記区画のうち前記供給状態が認識された前記区画を対象に、当該区画に供給された複数の前記部品のうち採取対象とする前記部品および採取順序を設定する、請求項１－８の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項10】

前記供給領域に１回の前記ＰＰサイクルで用いられる前記部品より多くの前記部品が供給されている場合に、
前記装着制御部は、複数の前記区画の少なくとも一つを対象とした前記設定部による前記部品の採取順序の設定が終了した後に、前記ＰＰサイクルを実行し、
前記設定部は、実行されている前記ＰＰサイクルに並行して複数の前記区画のうち残りを対象として、次回以降の前記ＰＰサイクルで用いられる前記部品の採取順序を設定する、請求項９に記載の部品装着機。

【請求項11】

前記装着制御部は、前記設定部により設定された採取対象とする前記部品および採取順序に従って、前記ＰＰサイクルにおける前記採取動作を複数回に亘り実行する、請求項１－１０の何れか一項に記載の部品装着機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品装着機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

部品装着機は、バルクフィーダなどにより供給される部品を基板に装着する装着処理を実行する。バルクフィーダは、バルク状態で収容された部品の供給に用いられる。バルクフィーダには、特許文献１に示すように、吸着ノズルが部品を採取可能な供給領域において部品を散在させたバルク状態で供給するタイプがある。部品装着機は、装着処理において、バルクフィーダによる部品の供給状態を認識する画像処理を実行し、その画像処理の結果に基づいて吸着ノズルを用いた部品の吸着動作を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１１４０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

部品装着機による装着処理において繰り返し実行されるＰＰサイクル（ピックアンドプレースサイクル）では、装着ヘッドに支持された複数の吸着ノズルの数だけバルクフィーダの供給領域から部品が採取され、これらの部品が基板上の所定の装着位置に所定の装着角度で順次装着され得る。このような装着処理において、それぞれのＰＰサイクルの所要時間の短縮が望まれている。

【0005】

本明細書は、複数の部品がバルク状態で供給される構成に対応し、ＰＰサイクルにおいて複数回に亘って実行される部品の採取動作および装着動作を効率化することにより、ＰＰサイクルの所要時間の短縮を図ることができる部品装着機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】

【0006】

本明細書は、供給領域から部品を採取する採取動作、および前記部品を基板上の所定の装着位置に所定の装着角度で装着する装着動作を含むＰＰサイクルを実行する装着制御部と、前記供給領域にバルク状態で供給された複数の前記部品の位置および姿勢を含む供給状態を認識する状態認識部と、認識された前記供給状態、および前記ＰＰサイクルにおいて複数回に亘って実行される前記装着動作ごとの前記装着角度に基づいて、前記供給領域に供給された複数の前記部品のうち採取対象とする前記部品および採取順序を設定する設定部と、を備える部品装着機を開示する。

【発明の効果】

【0007】

このような構成によると、供給領域における部品の姿勢を含む供給状態に加えて、装着動作ごとの装着角度に基づいて、供給領域から採取対象とする部品および採取順序を設定する。これにより、部品を装着動作に適した姿勢で採取することが可能となる。結果として、採取動作および装着動作を効率化することでき、ＰＰサイクルの所要時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】部品装着機の構成を示す模式図である。

【図2】装着ヘッドを模式的に示す上面図である。

【図3】装着ヘッドを模式的に示す側面図である。

【図4】供給領域に供給されたバルク状態の複数の部品を示す図である。

【図5】部品装着機の制御装置を示すブロック図である。

【図6】供給領域における部品の供給状態の認識処理に用いられる画像データを示す図である。

【図7】複数回に亘る装着動作における装着移動および装着回転を示す図である。

【図8】装着移動と装着回転を含む複数回の装着動作の所要時間を示す図である。

【図9】採取移動と予備回転を含む複数回の採取動作の所要時間を示す図である。

【図10】複数回に亘る採取動作における装着ヘッドの移動経路の候補を示す図である。

【図11】採取対象の候補ごとの採取動作および装着動作の所要時間を示す図である。

【図12】複数の区画に分割された供給領域および複数の移動経路の候補を示す図である。

【図13】部品装着機による装着処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．部品装着機１０の構成
部品装着機１０は、例えば他の部品装着機１０を含む複数種類の対基板作業機とともに、基板製品を生産する生産ラインを構成する。上記の生産ラインを構成する対基板作業機には、印刷機や検査装置、リフロー炉などが含まれ得る。
１－１．基板搬送装置
部品装着機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１を備える。基板搬送装置１１は、基板９１を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９１を機内の所定位置に位置決めする。

【0010】

１－２．部品供給装置１２
部品装着機１０は、部品供給装置１２を備える。部品供給装置１２は、基板９１に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、複数のスロット１２１にフィーダ１２２をそれぞれ装備される。フィーダ１２２には、例えば多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品を採取可能に供給するテープフィーダが適用される。また、フィーダ１２２には、バルク状態（それぞれの姿勢が不規則なばら状態）で収容された部品を採取可能に供給するバルクフィーダ５０が適用される。

【0011】

バルクフィーダ５０は、部品装着機１０に装備されて部品供給装置１２の少なくとも一部として機能する。バルクフィーダ５０は、テープフィーダと異なりキャリアテープを用いないため、キャリアテープの装填や使用済みテープの回収などを省略できる点でメリットがある。一方で、バルクフィーダ５０は、キャリアテープのように整列されていないバルク状態で収容された部品９２を供給するため、部品９２の供給状態に応じた保持部材の採取移動を要するなど採取動作に影響し得る。

【0012】

詳細には、図４および図６に示すように、供給領域Ａｓにおいて部品９２同士が接触するほど接近していたり堆積（上下方向に重なり合っている状態）していたり、部品９２の幅方向が上下方向となるような横立ち姿勢であったりすると、採取対象にすることができない。また、供給領域Ａｓに不規則な姿勢で部品９２が供給されているため、部品装着機１０は、供給状態（部品９２の採取可否、および採取可能な部品９２の姿勢）の認識処理を実行する。

【0013】

バルクフィーダ５０は、扁平な箱状に形成されたフィーダ本体５１を備える。バルクフィーダ５０は、部品供給装置１２のスロット１２１にセットされると、給電されるとともに、制御装置２０と通信可能な状態となる。バルクフィーダ５０は、フィーダ本体５１の前側上部に設けられる軌道部材５６を備える。軌道部材５６は、フィーダ本体５１の前後方向（図４の左右方向）に延伸するように形成される。軌道部材５６の幅方向（図４の上下方向）の両縁には、上方に突出する一対の側壁５６１が形成される。一対の側壁５６１は、軌道部材５６の先端部５６２とともに搬送路の周縁を囲い、搬送路を搬送される部品９２の漏出を防止する。

【0014】

上記のような構成からなる軌道部材５６には、供給領域Ａｓが形成される。この「供給領域Ａｓ」とは、部品９２をバルク状態で供給する領域である。換言すると、装着ヘッド３０に支持された吸着ノズル３３により部品９２を採取可能な領域であり、装着ヘッド３０の可動範囲に含まれる。また、軌道部材５６の「搬送路」とは、図略の部品ケースより部品９２が供給される領域から供給領域Ａｓへの部品９２の通り道である。

【0015】

上記のような構成からなるバルクフィーダ５０は、例えば、図略の加振装置により軌道部材５６に振動を付与し、搬送路上の部品９２に対して前方または後方且つ上方に向かう外力を加える。これにより、バルクフィーダ５０は、部品ケースから軌道部材５６に排出された複数の部品９２を、搬送路を介して供給領域Ａｓへと搬送可能とする。上記のような部品９２の供給処理は、図略のフィーダ制御部が外部からの指令に応じて適宜実行される。

【0016】

１－３．部品移載装置１３
部品装着機１０は、部品移載装置１３を備える。部品移載装置１３は、部品供給装置１２により供給された部品を基板９１上の所定の装着位置に移載する。部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３１、移動台１３２、および装着ヘッド３０を備える。ヘッド駆動装置１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。装着ヘッド３０は、図示しないクランプ部材により移動台１３２に着脱可能に固定され、機内を水平方向に移動可能に設けられる。

【0017】

装着ヘッド３０は、図２および図３に示すように、鉛直軸（Ｚ軸）に平行なＲ軸周りに回転可能に設けられたロータリヘッド３１を有する。ロータリヘッド３１は、複数のホルダ３２を昇降可能に且つ複数のホルダ３２ごとの回転軸（Ｑ軸）周りに回転可能に支持する。複数のホルダ３２は、部品９２を保持する保持部材をそれぞれ取り付けられる。本実施形態において、保持部材は、供給される負圧エアにより部品９２を吸着することにより保持する吸着ノズル３３である。なお、保持部材としては、部品を把持することにより保持するチャックなどが採用され得る。

【0018】

装着ヘッド３０は、ロータリヘッド３１をＲ軸周りに回転させるＲ軸回転装置３４を有する。Ｒ軸回転装置３４は、ロータリヘッド３１をＲ軸周りの所定角度に角度決めすることによって、一のホルダ３２を後述する昇降装置３６により昇降させる昇降位置に割り出す。装着ヘッド３０は、ホルダ３２をＱ軸周りに回転させるＱ軸回転装置３５を有する。本実施形態において、Ｑ軸回転装置３５は、複数のホルダ３２を連動して回転させる機構を有し、複数のホルダ３２の回転に共用される。上記の構成によると、一のホルダ３２がＱ軸周りの所定角度に角度決めされると、他の複数のホルダ３２は、連動して所定角度に角度決めされる。

【0019】

装着ヘッド３０は、複数のホルダ３２のうちロータリヘッド３１の回転によって昇降位置に割り出されたホルダ３２を昇降させる昇降装置３６を有する。昇降装置３６は、ホルダ３２を下降および上昇させることによって、ホルダ３２に取り付けられた吸着ノズル３３を下降および上昇させる。なお、装着ヘッド３０は、２箇所以上の昇降位置を設け、それぞれに位置決めされたホルダ３２を昇降可能とするように独立して駆動可能な複数の昇降装置を有する構成を採用し得る。

【0020】

上記のような構成からなる装着ヘッド３０に支持されるホルダ３２の数は、装着ヘッド３０の種類によって相違し得る。また、装着ヘッド３０は、本実施形態のように複数のホルダ３２を円環状に等間隔で支持する態様の他に、種々の態様を採用し得る。例えば、装着ヘッド３０は、装着ヘッド３０は、直線状に、またはマトリックス状に配列された複数のホルダ３２を支持する態様を採用してもよい。

【0021】

１－４．部品カメラ１４、基板カメラ１５
部品装着機１０は、部品カメラ１４、および基板カメラ１５を備える。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。部品カメラ１４は、吸着ノズル３３に保持された部品を下方から撮像可能に構成される。基板カメラ１５は、装着ヘッド３０と一体的に水平方向に移動可能に移動台１３２に設けられる。基板カメラ１５は、基板９１を上方から撮像可能に構成される。

【0022】

また、基板カメラ１５は、基板９１の表面を撮像対象とする他に、移動台１３２の可動範囲であれば種々の機器などを撮像対象にできる。例えば、基板カメラ１５は、本実施形態において、図４に示すように、バルクフィーダ５０が部品９２を供給する供給領域Ａｓをカメラ視野Ｖｃに収めて撮像することができる。このように、基板カメラ１５は、種々の画像処理に用いられる画像データを取得するために、異なる撮像対象の撮像に兼用され得る。

【0023】

２．制御装置２０
部品装着機１０は、図１に示すように、制御装置２０を備える。制御装置２０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置２０は、図５に示すように記憶部２１を備える。記憶部２１は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。制御装置２０の記憶部２１には、装着処理の制御に用いられる制御プログラムＭ１などの各種データが記憶される。制御プログラムＭ１は、装着処理において基板９１に装着される部品９２の装着位置、装着角度、および装着順序を示す（図７を参照）。

【0024】

２－１．装着制御部２２
制御装置２０は、図５に示すように、装着制御部２２を備える。装着制御部２２は、部品移載装置１３などの動作を制御し、基板９１に部品９２を装着する装着処理を実行する。装着制御部２２は、上記の装着処理において、部品供給装置１２により供給された部品９２を保持部材（吸着ノズル３３）により採取する採取動作、および部品９２を基板９１上の所定の装着位置に所定の装着角度で装着する装着動作を含むＰＰサイクル（ピックアンドプレースサイクル）を実行する。

【0025】

上記の「採取動作」には、複数の部品９２をバルク状態で供給する供給領域Ａｓから部品９２を採取する動作が含まれる。本実施形態において、装着制御部２２は、上記の採取動作の実行に際して、後述する設定部２４により設定された採取対象の部品９２を所定の採取順序で採取するように装着ヘッド３０の動作を制御する。

【0026】

装着制御部２２は、複数の保持部材（吸着ノズル３３）のそれぞれに保持された部品９２の保持状態の認識処理を実行する。具体的には、装着制御部２２は、部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを画像処理し、装着ヘッド３０の基準位置に対する各部品９２の位置および角度を認識する。なお、装着制御部２２は、部品カメラ１４の他に、例えば装着ヘッド３０に一体的に設けられるヘッドカメラユニットなどが部品９２を側方、下方、または上方から撮像して取得された画像データを画像処理するようにしてもよい。

【0027】

装着制御部２２は、ＰＰサイクルの装着動作において、制御プログラムＭ１に基づいて、装着移動と装着回転とを実行する。上記の「装着移動」とは、現在位置から装着動作の装着位置まで保持部材（吸着ノズル３３）が移動するように装着ヘッド３０を移動動作である。また、「装着回転」とは、保持部材（吸着ノズル３３）が保持する部品９２が装着動作の装着角度となるようにホルダ３２を回転させる動作である。これにより、複数の吸着ノズル３３のそれぞれに保持された部品９２の位置および角度が制御される。

【0028】

２－２．状態認識部２３
制御装置２０は、図５に示すように、状態認識部２３を備える。状態認識部２３は、バルクフィーダ５０の供給領域Ａｓにおける部品９２の供給状態の認識処理を実行する。上記の「供給状態の認識処理」には、供給領域Ａｓに採取可能な部品９２があるか否かを認識し、ある場合には部品９２の位置および角度を認識する処理が含まれる。

【0029】

本実施形態において、状態認識部２３は、基板カメラ１５の撮像により取得された画像データ６０に対して所定の画像加工が実行された加工後の画像データ６０を用いて、上記の供給状態の認識処理を実行する。なお、上記の「所定の画像加工」として、部品９２の本体部と端子を含む部品領域６１の輝度と、背景６２との間の輝度との間の値に設定された閾値を用いた二値化処理が適用され得る。

【0030】

上記のような画像加工が実行されると、図６に示すように、部品領域６１が白色となり、背景６２が黒色となる。なお、図６は、黒色または黒色に近い色彩の領域を便宜的に斜線により示す。画像データ６０の背景６２となる供給領域Ａｓを構成する軌道部材５６の上面は、部品９２の何れの部位よりも黒色に近い色彩が施されている。

【0031】

状態認識部２３は、例えば画像データ６０における白色の領域の面積に基づいて、部品領域６１であることを認識する。このとき、状態認識部２３は、画像データ６０における部品領域６１を形成する画素の数量に基づいて部品領域６１の面積を算出してもよい。そして、状態認識部２３は、認識された部品領域６１の形状や角度に基づいて、部品９２の位置や角度を認識する。これにより、状態認識部２３は、供給領域Ａｓにおける部品９２の供給状態を認識する。

【0032】

状態認識部２３は、部品領域６１の形状を特定する際に、例えば、部品領域６１に外接する最小面積の矩形枠の形状に基づいて部品領域６１の形状を特定してもよい。状態認識部２３は、矩形枠の形状そのものを部品領域６１の形状としてもよいし、矩形枠の各辺を内側に所定量だけオフセットさせた形状を部品領域６１の形状としてもよい。

【0033】

また、状態認識部２３が認識する供給領域Ａｓにおける供給状態には、部品９２の厚み方向が上下方向となっているか否かを示す部品姿勢、複数の部品９２が所定距離より接近しているか否かを示す分離度、および供給領域Ａｓから採取可能か否かを示す採取可能性の何れか一つが含まれる。供給状態の部品姿勢には、部品９２のどの面が軌道部材５６に接触しているかによって異なる姿勢の他に、バルクフィーダ５０の基準位置に対する位置や角度が含まれてもよい。

【0034】

供給状態の分離度は、その部品９２が他の部品９２とどの程度分離しているかを示すものであり、他の部品９２と接近するほど低下する。分離度は、例えばその部品９２から所定距離の範囲に他の部品９２が存在しなければ適合とし、所定距離の範囲内に他の部品９２の一部でも存在した場合に不適合としてもよい。例えば、２以上の部品９２が堆積していたり、水平方向に接触していたりした場合に、分離度が基準値よりも低くなる。

【0035】

供給状態の採取可能性は、供給領域Ａｓにおいて供給されている個々の部品９２について、採取動作の対象として適合するか否かを示す。採取可能性は、上記の部品姿勢や分離度に基づいて判定されてもよいし、部品９２の種類や、使用する吸着ノズル３３の種類、装着処理に要求される精度などに適宜基づいて判定されてもよい。

【0036】

２－３．設定部２４
制御装置２０は、図５に示すように、設定部２４を備える。設定部２４は、状態認識部２３により認識された供給状態に基づいて、供給領域Ａｓに供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２を設定する。より詳細には、設定部２４は、ＰＰサイクルにおいて複数回に亘って同一種類の部品９２を採取する採取動作が含まれている場合に、供給領域Ａｓから必要数（１回のＰＰサイクルで用いられる部品９２の数）だけ採取する部品９２を設定する。

【0037】

このとき、設定部２４は、原則的に複数回に亘って実行される採取動作の全体の所要時間が短くなるように、供給領域Ａｓに適正な姿勢（例えば、部品９２の表裏判別が必要な場合に、部品９２の表面が上面となった姿勢）で供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２および採取順序を設定する。本実施形態において、設定部２４は、状態認識部２３により認識された供給状態に加えて、ＰＰサイクルにおいて複数回に亘って実行される装着動作ごとの装着角度に基づいて、採取対象とする部品９２および採取順序を設定する。

【0038】

３．設定部２４による設定処理および装着処理の詳細
設定部２４による採取対象とする部品９２および採取順序を設定する設定処理、および設定処理を含む装着処理の詳細について、図７－図１２を参照して説明する。ここで、複数回の採取動作により採取された部品９２は、図７および図８に示すように、装着ヘッド３０の移動により所定の装着位置（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，・・）に移動され、その後にホルダの下降により基板９１に装着される。このとき、部品９２は、上記のような装着移動に並行して所定の装着角度（θ１１，θ１２，θ１３，・・）となるように装着回転される。

【0039】

そして、１回の装着動作の所要時間（Ｒｍ１，Ｒｍ２，・・）は、当該装着動作に係る装着移動の所要時間（Ｔｍ１，Ｔｍ２，・・）と装着回転の所要時間（Ｔｒ１，Ｔｒ２，・・）の長い方である。つまり、現在位置（例えば、今回の装着位置に応じた位置）から次の装着位置までの距離に応じた第二の装着移動の所要時間（Ｔｍ２）に対して、第二の装着回転の所要時間（Ｔｒ２）が長い場合には（Ｔｍ２＜Ｔｒ２）、図８に示すように、第二の装着動作の所要時間（Ｒｍ２）は、第二の装着回転の所要時間（Ｔｒ２）となる（Ｒｍ２＝Ｔｒ２）。このとき、装着動作の実行中において、ホルダ３２が装着位置の上方に到着した状態を維持され、且つそのホルダ３２のＱ軸周りの回転待ちが発生した状態となる。

【0040】

なお、正確には、装着動作において、ホルダ３２および吸着ノズル３３の昇降動作が含まれ、この昇降動作の一部に並行して装着移動や装着回転が実行され得る。しかしながら、昇降動作は、装着動作の態様ごとの所要時間（Ｒｍ１，Ｒｍ２，・・）に対する影響の度合いが装着移動や装着回転と比較して小さい。そのため、本実施形態において、便宜的に装着動作の所要時間（Ｒｍ１，Ｒｍ２，・・）における昇降動作の所要時間を省略して説明する。

【0041】

上記のように、ＰＰサイクルにおいてホルダ３２の回転待ちが発生すると、装着動作の所要時間（Ｒｍ１，Ｒｍ２，・・）が長くなることが懸念される。そこで、本実施形態では、上記のように、複数の部品９２がバルク状態で供給された供給領域Ａｓから複数の部品９２を採取する際に、採取可能であるか否かに加えて、予め装着動作ごとの装着角度を加味し、採取対象とする部品９２および採取順序を設定する構成を採用する。これにより、部品９２を装着動作に適した姿勢で採取することが可能となる。結果として、採取動作および装着動作を効率化することでき、ＰＰサイクルの所要時間Ｒｃの短縮を図ることができる。

【0042】

ここで、設定部２４によって装着角度に基づく採取対象とする部品９２および採取順序が設定された場合に、装着制御部２２は、ＰＰサイクルの採取動作において、採取移動と予備回転とを実行する。上記の「採取移動」とは、現在位置（例えば、今回の採取位置に応じた位置）から供給領域Ａｓにおける複数の部品９２の一つまで保持部材（吸着ノズル３３）が移動するように装着ヘッド３０を移動させる動作である。また、上記の「予備回転」とは、当該採取動作で採取された部品９２を基板９１に装着する装着動作の装着角度に応じてホルダ３２を予め回転させる動作である。

【0043】

本実施形態において、予備回転におけるホルダ３２の回転量は、設定部２４により採取動作ごとに算出される。また、回転量が０の場合には予備回転が不要であることから、上記の回転量は、実質的に予備回転の要否を示す。装着制御部２２は、複数回の採取動作を実行する際に、設定部２４により設定された採取対象とする部品９２および採取順序に従って、さらに指定された回転量だけホルダ３２を予備回転させて部品９２を順次採取する。

【0044】

ここで、１回の採取動作の所要時間（Ｒｐ１，Ｒｐ２，・・）は、図９の上段に示すように、当該採取動作に係る採取移動の所要時間（Ｓｍ１１，Ｓｍ１２，・・）と予備回転の所要時間（Ｓｒ１，Ｓｒ２，・・）の長い方である。本実施形態において、設定部２４は、予備回転の所要時間（Ｓｒ１，Ｓｒ２，・・）が採取移動の所要時間（Ｓｍ１１，Ｓｍ１２，・・）を以下であることを、採取動作において予備回転を実行する条件の一つにする態様を採用する。この態様によると、採取動作における予備回転の有無に関わらず、採取動作の所要時間（Ｒｐ１，Ｒｐ２，・・）は、図９の上段に示すように、採取移動の所要時間（Ｓｍ１１，Ｓｍ１２，・・）となる（Ｒｐ１＝Ｓｍ１１，Ｒｐ２＝Ｓｍ１２，・・）。

【0045】

なお、正確には、採取動作において、ホルダ３２および吸着ノズル３３の昇降動作が含まれ、この昇降動作の一部に並行して採取移動や予備回転が実行され得る。装着動作における昇降動作と同様の理由により、本実施形態において、便宜的に採取動作の所要時間Ｒｍ１における昇降動作の所要時間を省略して説明する。

【0046】

そして、ＰＰサイクルの所要時間Ｒｃは、当該ＰＰサイクルに含まれる全ての採取動作および装着動作の所要時間の合計である（Ｒｃ＝Ｒｐ＋Ｒｍ）。採取動作の所要時間（Ｒｐ）は、１回のＰＰサイクルにおける全ての採取動作の所要時間の合計である（Ｒｐ＝Ｒｐ１＋Ｒｐ２＋Ｒｐ３＋・・）。同様に、装着動作の所要時間（Ｒｍ）は、１回のＰＰサイクルにおける全ての装着動作の合計である（Ｒｍ＝Ｒｍ１＋Ｒｍ２＋Ｒｍ３＋・・）。

【0047】

また、装着制御部２２は、予備回転を含む採取動作を実行する際に、指定された回転量だけホルダ３２を回転させる。これにより、通常であれば、ホルダ３２または吸着ノズル３３のＱ軸周りの基準角度に対して部品９２が所定角度（例えば、０度）となるように採取を試行されるところ、上記の基準角度に対して予備回転の回転量、および部品９２の姿勢（供給角度）に応じた角度で部品９２が採取される。

【0048】

具体的には、例えば装着角度が９０度であり、部品９２の供給角度が２０度であれば、設定部２４により予備回転の回転量が７０度と設定される。これにより、装着制御部２２は、ホルダ３２を７０度だけ予備回転させた状態で、２０度傾いた姿勢の部品９２を採取する。結果として、ホルダ３２または吸着ノズル３３の基準角度に対して、部品９２がＱ軸周りに９０度回転した状態で採取される。

【0049】

そして、装着制御部２２は、装着動作を実行する際に、先に実行された予備回転におけるホルダ３２の回転量に応じて、装着回転を省略または装着回転におけるホルダ３２の回転量を低減させる。つまり、上記の例であれば、装着動作において装着移動に並行して９０度の装着回転を実行するところ、採取動作において既に部品９２が基準角度に対して回転した状態にあるので、装着回転を省略することができる。正確には、装着制御部２２は、吸着ノズル３３による部品９２の保持状態の認識処理の結果に基づく補正量の程度だけ装着回転を実行し得る。

【0050】

これにより、例えば通常であれば回転待ちが発生する装着動作において、装着回転の所要時間を０または低減できるので、結果として装着動作の所要時間の短縮を図ることができる。但し、回転待ちの発生を抑制することを優先すると、装着動作の装着角度に適した姿勢の部品９２を採取するために、例えば採取移動の距離が長くなる部品９２を採取対象とすることになる。そうすると、採取移動の所要時間が長くなり、却ってＰＰサイクルの所要時間（Ｒｃ）が長くなるおそれがある。

【0051】

そこで、本実施形態において、設定部２４は、ＰＰサイクルの所要時間（Ｒｃ）に基づいて、複数回に亘って実行される採取動作ごとに予備回転を実行するか否かを設定する。具体的には、設定部２４は、供給領域Ａｓに供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２および採取順序を設定する際に、先ず、部品９２を採取する経路の候補を探索する。そして、設定部２４は、種々の条件に基づいて候補を評価し、適切な候補を選択する。

【0052】

なお、経路の候補を探索する場合に、設定部２４は、供給状態の認識処理の結果に含まれる採取可能な複数の部品９２から必要数（例えば、吸着ノズル３３の数＝１２）を抽出する公知の手法を適用することができる。例えば、設定部２４は、巡回セールスマン問題（ＴＳＰ：traveling salesman problem）の解法として知られている分枝限定法や切除平面法を適宜適用することができる。

【0053】

ここで、図１０に示すように、設定部２４による探索処理によって、２種類の経路を示す第一候補Ｎｒ１と、第二候補Ｎｒ２が検出されたものとする。第一候補Ｎｒ１は、複数の部品９２の供給位置を実線矢印に沿った順で移動する経路である（Ｃ１１→Ｃ１２→Ｃ１４→Ｃ１６→Ｃ１７→Ｃ１８→Ｃ１９→・・）。第二候補Ｎｒ２は、複数の部品９２の供給位置を破線矢印に沿った順で移動する経路である（Ｃ１１→Ｃ１３→Ｃ１５→Ｃ１６→Ｃ１７→Ｃ１８→Ｃ２０→・・）。

【0054】

なお、上記の順序で採取された複数の部品９２は、図７および図８に示す複数の装着位置（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，・・）に装着されるものとする。ここでは、図１１に示すように、それぞれの候補の２番目の部品９２の採取動作および装着動作に着目して説明する。つまり、第一候補Ｎｒ１は、供給位置Ｃ１２への採取動作であり、第二候補Ｎｒ２は、供給位置Ｃ１３への採取動作である。装着位置Ｐ１２への装着動作は共通するが、装着回転の回転量は両者で相違する。

【0055】

第一候補Ｎｒ１は、２番目の供給位置Ｃ１２の部品９２を予備回転せずに採取するように設定する。これにより、第一候補Ｎｒ１は、採取移動の移動距離および所要時間（Ｓｍ１２）を短くすることを優先する。一方で、第一候補Ｎｒ１を適用した場合の装着動作においては、装着移動の所要時間（Ｔｍ２）よりも装着回転の所要時間（Ｔｒ２）が長くなり、回転待ちが発生する。結果として、２番目の部品９２に係る採取動作および装着動作の所要時間は、採取移動の所要時間（Ｔｍ２）と装着回転の所要時間（Ｔｒ２）との和となる。

【0056】

第二候補Ｎｒ２は、２番目の供給位置Ｃ１３の部品９２を予備回転して採取するように設定する。これにより、第二候補Ｎｒ２は、ホルダ３２を予め回転させた状態で部品９２を採取することを優先する。そのため、第二候補Ｎｒ２は、第一候補Ｎｒ１よりも採取動作の所要時間（Ｒｐ２）が長い。一方で、第二候補Ｎｒ２を適用した場合の装着動作においては、装着移動の所要時間（Ｔｍ２）が装着回転の所要時間（Ｔｒ２＝０）より短くなり、回転待ちが発生しない。結果として、第二候補Ｎｒ２は、第一候補Ｎｒ１よりも装着動作の所要時間（Ｒｍ２）が短い。

【0057】

上記の例によれば、２番目の部品９２に係る採取動作および装着動作の所要時間は、第一候補Ｎｒ１（Ｓｍ１２＋Ｔｒ２）よりも第二候補Ｎｒ２（Ｓｍ２２＋Ｔｍ２）の方が差分Ｄ２だけ短くなる。但し、第二候補Ｎｒ２で設定された２番目の供給位置Ｃ１３の部品が、他の部品９２の供給位置Ｃ１１，Ｃ１５から遠くなるほど、今回および次回の採取移動の距離が長くなるため、反対に予備回転せずに供給位置Ｃ１２の部品９２を採取した方が所要時間を短くすることができる場合もある。

【0058】

さらに、ここでは説明を簡易にするために２番目の部品９２の採取動作および装着動作に着目したが、２番目の部品９２の位置によって３番目以降の部品９２の位置が変動し得る。そうすると、例えば採取可能な部品９２や装着角度に適した部品９２が所定範囲に固まっていることがあり、その場合には上記の所定範囲に含まれる部品９２を優先的に採取対象に設定した方が効率的であることも想定される。

【0059】

そこで、設定部２４は、経路候補の探索処理を実行し、検出された複数の候補についてＰＰサイクルの所要時間（Ｒｃ）を算出し、所要時間（Ｒｃ）の短いものを適用することが望ましい。しかしながら、装着処理の実行中においては、上記のような経路候補の探索処理を限られた時間内で実行する必要がある。そのため、設定部２４は、本実施形態において、予め設定された条件に基づいて経路候補の優先度を調整する。

【0060】

具体的には、設定部２４は、供給領域Ａｓに供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２および採取順序を設定する際に、部品９２を採取する経路の候補Ｎｒが複数ある場合に、経路が直線的なものほど採用の優先度を高くしてもよい。このとき、設定部２４は、さらに装着ヘッド３０をＸ方向またはＹ方向の座標値が単調増加または単調減少する経路候補の優先度を高くしてもよい。これにより、バックラッシなどの機械的な動作誤差の影響を低減できる。

【0061】

ところで、供給領域Ａｓには、１回のＰＰサイクルにおける必要数を超えて、採取可能な部品９２が供給され得る。これは、必要数、部品９２の寸法、供給領域Ａｓの面積などによって変動し得る。例えば、バルクフィーダ５０による部品９２の供給処理が実行された直後において、供給領域Ａｓに４回分のＰＰサイクルの必要数の部品９２が採取可能に供給されることがある。上記のような態様を想定して、供給領域Ａｓは、図１２に示すように、仮想的に複数の区画Ｓ１－Ｓ４に分割されるようにしてもよい。

【0062】

そして、状態認識部２３は、供給領域Ａｓにおける複数の区画Ｓ１－Ｓ４ごとに供給状態を認識する処理を実行する。同様に、設定部２４は、供給領域Ａｓにおける複数の区画Ｓ１－Ｓ４のうち供給状態が認識された区画を対象に、当該区画に供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２および採取順序を設定する。さらに、設定部２４は、実行されているＰＰサイクルに並行して複数の区画のうち残りを対象として、次回以降のＰＰサイクルで用いられる部品９２の採取順序を設定する。

【0063】

つまり、設定部２４は、供給領域Ａｓの全域に亘って多 くの経路候補を検出すべく探索処理を実行するのではなく、供給領域Ａｓの一部（一の区画）に限って経路候補の探索処理を実行する。そして、設定部２４は、一の区画について、今回のＰＰサイクルに適した経路候補を設定する。これにより、採取対象とする部品９２および採取順序、加えて予備回転の回転量が設定される。装着制御部２２は、部品９２の採取順序などの設定が終了した後に、今回のＰＰサイクルを実行する。

【0064】

設定部２４は、一の区画についての経路候補を設定した後に、今回のＰＰサイクルに並行して、残りの区画のうち少なくとも１つについて経路候補の探索処理を実行し、次回のＰＰサイクルに適した経路候補を設定する。これにより、経路候補の探索処理や、経路候補ごとの優先度を設定する評価処理の負荷を分散することができる。

【0065】

なお、装着制御部２２は、予備回転を実行しない場合に、採取動作において、ホルダ３２または吸着ノズル３３の基準角度と部品９２の供給角度を一致させる採取回転を実行し得る。例えば、装着角度が９０度であり、部品９２の供給角度が２０度であれば、装着制御部２２は、基準角度に対して部品９２が０度で採取されるように、ホルダ３２を－２０度だけ回転させた状態で部品９２を採取するように採取回転を実行する。

【0066】

装着制御部２２は、上記の装着動作における採取回転を実行するか否かを切り換えたり、常に不実行としたりしてもよい。そして、設定部２４は、予備回転を実行しない場合に採取回転が実行される制御態様において、採取移動の所要時間、予備回転の所要時間、および採取回転の所要時間に基づいて、予備回転を実行するか否かを設定してもよい。

【0067】

４．部品装着機１０による装着処理
部品装着機１０による装着処理について図１３を参照して説明する。先ず、基板搬送装置１１は、図１３に示すように、基板９１の搬入処理を実行する（Ｓ１１）。これにより、機内に基板９１が搬入されるとともに、機内の所定位置に位置決めされる。次に、制御装置２０は、供給領域Ａｓにおける部品９２が不足しているなど部品供給が必要な場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、バルクフィーダ５０に対して部品９２の供給処理を実行するように指令する。

【0068】

バルクフィーダ５０は、制御装置２０からの指令に応じて供給処理を実行する（Ｓ１３）。これにより、供給領域Ａｓに複数の部品９２が供給される。また、供給処理が実行されたことをもって、先に実行された状態認識部２３による供給状態の認識処理の結果が破棄される。続いて、状態認識部２３が複数の区画Ｓ１－Ｓ４のうち一の区画について供給状態の認識処理を実行する（Ｓ１４）。

【0069】

設定部２４は、一の区画に供給された複数の部品９２のうち採取対象とする部品９２および採取順序を設定する（Ｓ１５）。その後に、または、Ｓ１２において例えば供給領域Ａｓに次回のＰＰサイクルにおける部品９２の必要数を採取可能であるとして供給処理が不要と判定された場合に（Ｓ１２：Ｎｏ）、装着制御部２２は、ＰＰサイクルを実行する。

【0070】

装着制御部２２は、設定部２４により設定された採取対象とする部品９２および採取順序に従って、ＰＰサイクルにおける採取動作を複数回に亘り繰り返し実行する（Ｓ２１）。このとき、装着制御部２２は、採取動作において、設定された回転量に応じて必要な予備回転を実行する。続いて、状態認識部２３は、複数の吸着ノズル３３にそれぞれ保持された部品の保持状態の認識処理を実行する（Ｓ２２）。

【0071】

装着制御部２２は、認識処理（Ｓ２２）の結果に基づいて、装着動作を複数回に亘り繰り返し実行する（Ｓ２３）。装着動作において、装着制御部２２は、制御プログラムＭ１により指定された所定の装着位置に、所定の装着角度で部品９２が装着されるように、装着移動および装着回転を実行する。このとき、Ｓ２１において予備回転が実行されている場合には、対応する装着動作における装着回転の回転量が０または低減される。

【0072】

設定部２４は、上記のようなＰＰサイクル（Ｓ２１－Ｓ２３）に並行して、採取対象とする部品９２および採取順序を設定する設定処理を適宜実行する。具体的には、複数の区画Ｓ１－Ｓ４のうち設定処理が実行されていない区画がある場合に（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、先ず状態認識部２３が残りの区画のうち少なくとも１つについて供給状態の認識処理を実行する（Ｓ３２）。そして、設定部２４は、供給状態を認識された区画について、経路候補の探索処理を実行し、次回のＰＰサイクルに適した経路候補を設定する（Ｓ３３）。

【0073】

装着制御部２２は、制御プログラムＭ１に基づいて、全てのＰＰサイクルが終了したか否かを判定する（Ｓ１６）。全てのＰＰサイクルが終了していない場合には（Ｓ１６：Ｎｏ）、装着制御部２２は、部品９２の供給処理の要否判定（Ｓ１２）からＰＰサイクル（Ｓ２１－Ｓ２３）を繰り返し実行する。全てのＰＰサイクルが終了した場合に（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、基板９１の搬出処理を実行する（Ｓ１７）。基板９１の搬出処理において、基板搬送装置１１は、位置決めされていた基板９１をアンクランプするとともに、部品装着機１０の機外に基板９１を搬出する。

【0074】

５．実施形態の変形態様
５－１．装着ヘッド３０について
実施形態において、装着ヘッド３０は、複数のホルダ３２を連動して回転させるＱ軸回転装置３５を有する構成とした。これに対して、装着ヘッド３０は、互いに独立して複数のホルダ３２のそれぞれをＱ軸周りに回転させる複数の回転装置を有する構成としてもよい。但し、装着ヘッド３０の小型化やコスト低減の観点からは、実施形態にて例示した態様が好適である。

【0075】

５－２．設定処理について
実施形態において、設定部２４による採取対象とする部品９２および採取順序を設定する設定処理において、ＰＰサイクルの所要時間（Ｒｃ）に基づいて、適用する経路候補を設定する構成とした。このＰＰサイクルの所要時間（Ｒｃ）を短縮する手法としては、機械構成や基板製品の種別などによって、適用する経路候補の優先度を調整することが有用である。

【0076】

例えば、部品装着機１０が複数の装着ヘッド３０を備え、交互に同一の基板９１に対して装着動作を実行する機械構成においては、複数の装着ヘッド３０の互いの可動範囲が重複するため、ＰＰサイクルにおける装着動作の所要時間の短縮が優先される。このような場合には、ＰＰサイクルにおける採取動作の所要時間がある程度長くなるとしても、予備回転を実行し、後の装着動作の所要時間が短縮されることが有用である。

【0077】

また、基板製品の種別によっては、多用される部品９２の種類が異なり、また要求される装着精度も異なる。これにより、例えば採取動作や装着動作の成功率や、エラーに対するリカバリ処理の実行頻度が変動し得る。このような場合に、ＰＰサイクルの所要時間が最短となる理想的な経路よりも、ある程度の冗長性を有する経路（例えば、リカバリ処理の割り込みに適する経路）の方が実際には有用となることが想定される。

【0078】

上記のような事情を勘案して、設定部２４は、予め供給領域Ａｓの区分を含めて、複数の経路候補に対する評価パラメータの設定を受け付ける。そして、複数の経路候補が検出された場合に、設定部２４は、設定された評価パラメータに基づいて複数の経路候補ごとの優先度を算出し、優先度の高い経路候補をＰＰサイクルに適するものとする。

【0079】

５－３．カメラについて
実施形態において、バルクフィーダ５０の供給領域Ａｓを撮像するカメラは、基板カメラ１５である構成とした。これに対して、部品装着機１０は、バルクフィーダ５０の上方に設けられ、供給領域Ａｓを撮像可能なカメラを備えてもよい。当該カメラは、供給領域Ａｓの撮像に専用であっても、別の用途にも使用される兼用であってもよい。

【0080】

このような構成によると、カメラが固定式となり、任意のタイミングで供給領域Ａｓを撮像できるので、装着ヘッド３０の位置に関わらず、供給状態の認識処理や設定部２４による設定処理を実行することができる。但し、設備コスト低減の観点からは、実施形態にて例示した態様が好適である。

【符号の説明】

【0081】

１０：部品装着機、 １２：部品供給装置、 １５：基板カメラ、 ２０：制御装置、 ２１：記憶部、 ２２：装着制御部、 ２３：状態認識部、 ２４：設定部、 ３０：装着ヘッド、 ３１：ロータリヘッド、 ３２：ホルダ、 ３３：吸着ノズル（保持部材）、 ３４：Ｒ軸回転装置、 ３５：Ｑ軸回転装置、 ３６：昇降装置、 ５０：バルクフィーダ、 ９１：基板、 ９２：部品、 Ａｓ：供給領域、 Ｓ１－Ｓ４：区画

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】