JP2004072031A - 部品実装順序設定方法および部品実装順序設定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一の部品を吸着し基板に実装するノズルのノズル誤差領域を、基板座標系での装着位置、ノズルの吸着面寸法、吸着位置、吸着許容誤差から求め、該ノズル誤差領域が、背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める領域と重なる場合、該隣接部品を実装後に一の部品を実装することを禁止する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品供給部より供給される部品を実装ヘッドのノズルにより取り出しプリント回路基板に実装するとき、ノズルの実装時間が短くなるように実装順序を設定する部品実装順序設定方法および部品実装順序設定プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
部品実装の順番は単純に考えて実装原点に近い部品から順に遠い部品へと実装していくのが実装ヘッドの動きに無駄がなく一番早い。しかるに、以下に説明するとおり、部品の小形化、部品間の隙間の狭小化により、部品ノズルが先実装部品と衝突することもあり、何らかの対策を講じなければならない。
【0003】
昨今の電子機器は、軽薄短小化に加え、機能の向上についても日進月歩で、電子機器を構成するプリント基板(以下基板と称す)の小型化と基板に搭載される部品の小形化、搭載部品点数の増大は留まる所を知らなく、部品実装の細密化、高精度化は益々の厳しさが要求される。すなわち、抵抗とかコンデンサの受動部品であれば0603サイズも出現し、部品吸着用ノズルも部品に合わせた小径化が求められるが、あまり小さいと吸着力が不足し、部品の位置ずれとか部品落下等の事故が生じる。ノズルは、吸着力を確保し吸着ミスを生じないための面積と、部品を吸着し移動する上での強度を確保するための大きさが必要である。また、ノズルが部品背面を吸着する吸着位置は、部品供給部での部品の位置ずれ等のために許容誤差が容認されている。従って、部品を基板上の正規の装着位置に位置決めするためには、ノズルを部品の位置ずれ誤差だけ正規の装着位置に対して変位させなければならず、ノズルはノズル誤差領域内に位置することとなる。この結果、ノズルの吸着面寸法、吸着する部品の背面寸法、吸着位置、吸着位置の許容誤差などから求めたノズル誤差領域が部品背面からはみ出すノズルハミダシが出現する。
【0004】
図8に示すように部品Pからはみ出すノズルNのノズル誤差領域63が部品間の隙間より大きい場合、吸着した部品Pbを基板Sに実装するとき既に実装済みの部品Paと衝突することが起こり得る。この衝突は前述の部品間の隙間が小さい高密度実装の場合、複数種類の多種多様な背丈の部品を実装する場合その確率が高くなる。従って、このノズルと部品間の干渉、衝突を避ける解決手段として、従来、部品の背丈の低い順番に実装するという手法が取られてきた。
【0005】
すなわち、部品を装着原点より近い順に順番に実装するという上記原則の下に、背丈の低い順に実装するという基準を優先させるものである。図9に示す基板は、原点(0、0)に近い側から部品P1、P2、P3、P4、P5、P6が順番に並べられ、背が最も低い同じ高さのP1、P4の組、2番目に低いP3、3番目に低い同じ高さのP5、P6の組、背が最も高いP2が装着されている。部品の実装順序は、1番背の低い部品P1とP4の組の原点に近いP1がノズルにより吸着され基板の所定位置まで搬送され実装される。続いてP4が同様に吸着、搬送、実装される。次にP3、更にP5、P6の組の原点に近いP5が実装され、続いてP6、最後に一番背の高いP2が実装される。この場合、吸着ヘッドは部品P1からP4を実装後、指令された次の部品P3まで移動し、引き続き部品P5、P6へと向かい、最後にP1の隣のP2へと戻る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
回路パターンの細密化による隣接部品間の隙間の狭小化の要求は、一の部品を吸着して実装するノズルと一の部品に隣接して実装された隣接部品との間の干渉問題に帰着され、一の部品のノズルと実装済みの隣接部品との間で衝突とか干渉が生じないように何らかの手立てを講じる必要がある。このため、部品の実装順序を背丈の高い部品を後にするか、ノズルそのものを交換するかがあり、従来の場合、前記するように部品のみに着目し、背丈の低い部品から高い部品へと実装していた。しかるに、この背丈の低い部品から高い部品への実装は、ノズルの移動経路を複雑且つ実装時間を長くしていた。
【0007】
本発明は、一の部品を吸着して実装するノズルが実装済みの隣接部品と衝突することなく、ノズルを装架した実装ヘッド移動距離を短くして実装時間を短縮することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
これら課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、部品供給部より供給される複数種類の部品を、実装ヘッドの各部品を吸着するために選定されたノズルにて取り出して基板の各部品の装着位置に実装するとき、部品を前記基板に実装する実装順序を設定する方法において、一の部品が予め指定された基板座標系の装着位置に実装されるときに、前記選定されたノズルが位置する可能性がある前記基板座標系でのノズル誤差領域を、前記一の部品の装着位置、選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記一の部品背面上における吸着位置、該吸着位置の許容誤差から求め、前記ノズルのノズル誤差領域が、前記一の部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接部品を実装後に前記一の部品を実装することを禁止することである。
【0009】
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記選定されたノズルの吸着面が部品の背面からはみ出すか否かを、部品の背面形状寸法、前記選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記部品背面上における吸着位置、及び前記吸着位置の許容誤差から求め、ノズルの吸着面が部品背面からはみ出すノズルハミダシ部品についてのみ、各ノズルハミダシ部品が前記基板に設定された座標系の装着位置に実装されたときに、前記選定されたノズルの吸着面が位置する可能性がある前記基板座標系での前記ノズル誤差領域を求め、前記ノズルのノズル誤差領域が、該ノズルに吸着されるノズルハミダシ部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接する部品を実装後に前記ノズルハミダシ部品を実装することを禁止することである。
【0010】
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記ノズルのノズル誤差領域が、吸着される部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記座標系での隣接部品領域と重なる場合、該部品を吸着可能な他のノズルであって、該他のノズルのノズル誤差領域が、吸着する部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重ならない代替ノズルを提示することである。
【0011】
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記基板が三次元的な配線パターンを有する場合、各部品の背面位置の前記高さを、各部品が実装される基板の各装着面の高さを考慮して算出することである。
【0012】
請求項5に係る発明の構成上の特徴は、部品供給部より供給される複数種類の部品を、実装ヘッドの各部品を吸着するために選定されたノズルにて取り出して基板の各部品の装着位置に実装するとき、部品を前記基板に実装する実装順序を設定するプログラムにおいて、一の部品が予め指定された基板座標系の装着位置に実装されるときに、前記選定されたノズルが位置する可能性がある前記基板座標系でのノズル誤差領域を、前記一の部品の装着位置、選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記一の部品背面の吸着位置、該吸着位置の許容誤差から求めるステップと、前記ノズルのノズル誤差領域が、前記一の部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接部品を実装後に前記一の部品を実装することを禁止するステップを備えたことである。
【0013】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項1に係る発明は、ノズルによる実装時間が短くなるように実装順序を設定する方法において、一の部品を吸着し基板に実装するノズルのノズル誤差領域を、基板座標系での装着位置、ノズルの吸着面寸法、吸着位置、吸着許容誤差から求め、該ノズル誤差領域が、背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める領域と重なる場合、隣接部品を実装後に一の部品を実装することを禁止する。これにより、ノズルが隣接部品と衝突する等の不測の事態を確実に防止することができる。
【0014】
上記のように構成した請求項2に係る発明は、ノズルハミダシ部品を、部品の背面形状寸法、ノズルの吸着面寸法、吸着位置、吸着許容誤差から求め、ノズルハミダシ部品についてのみ、ノズル誤差領域を算出し隣接部品との干渉有無を検討するので、処理時間を短縮することができる。
【0015】
上記のように構成した請求項3に係る発明は、ノズルのノズル誤差領域が、吸着される部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、隣接部品と衝突しない代替ノズルを提示する。代替ノズルの使用により隣接部品と衝突することなく実装時間を短縮することができる。
【0016】
上記のように構成した請求項4に係る発明は、各部品の背面位置の高さを、各部品が装着される基板の各装着面の高さを考慮して算出するので、三次元的な配線パターンを備えた基板においても、上記請求項1乃至3に係る発明を適用することができる。
【0017】
上記のように構成した請求項5に係る発明は、ノズルによる実装時間が短くなるように実装順序を設定するプログラムにおいて、一の部品を吸着し基板に実装するノズルのノズル誤差領域を、基板座標系での装着位置、ノズルの吸着面寸法、吸着位置、吸着許容誤差から求め、該ノズル誤差領域が、背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める領域と重なる場合、隣接部品を実装後に一の部品を実装することを禁止する。これにより、ノズルが隣接部品と衝突する等の不測の事態を確実に防止できる実装順序を設定することができる。
【0018】
【実施の形態】
以下、本発明に係る部品実装順序設定方法及び部品実装順序設定プログラムの実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。図1は、部品実装装置の概略斜視図、図2は部品実装装置の制御装置を示すブロック図である。
【0019】
部品実装装置は、図1に示すように、部品を供給する部品供給装置10、部品供給装置10より共給される部品Pを取り出し配線パターンが形成されたプリント回路基板S(以下基板と称す。)に実装する実装ヘッド装置20、基板Sを搬送し所定の位置に位置決めする基板搬送装置40を主たる構成要素とする。部品供給装置10は、複数列の部品供給リール11を支承する本体12と、本体12の先端に設けた部品取出部13からなる。部品供給リール11は部品Pが所定ピッチで封入されたテープ(図示せず)を巻回保持する。このテープは、スプロケット(図示せず)により上記所定ピッチ毎に引き出され、部品Pの封入が解除されて部品Pが部品取出部13に順次送り込まれる。
【0020】
実装ヘッド装置20は、実装ヘッド30を水平なX−Y平面で移動させる走行駆動系と、ノズルを上下のZ軸方向に移動させる上下駆動機構を備えている。走行駆動系の水平なY軸方向に移動する移動台24が、部品供給装置10と基板搬送装置40の上方で機枠15に取り付けられた一対のY軸方向レール21に摺動可能に装架され、ボールねじ22を介しサーボモータ23によりY軸方向に移動される。Y軸方向レール21と直角で水平方向に延在する一対のX軸方向レール28が設けられた筐体25が移動台24の下面に固定されている。実装ヘッド30のヘッド本体33が、X軸方向レール28に摺動可能に装架され、筐体25に回転可能に軸承されたボールねじ26を介してサーボモータ27によりX軸方向に移動される。
【0021】
実装ヘッド30は、円筒状のノズルホルダ31がヘッド本体33に垂直軸線回りに回転可能に装架され、サーボモータ37により割出し回転される。ノズルホルダ31には、複数のスピンドル32が垂直軸線を中心とする円周上に等ピッチ間隔でZ軸方向に往復動可能に支承され、圧縮スプリングのばね力により上昇端に付勢されている。各スピンドル32の下端には、ノズルNが取り付けられている。ヘッド本体33には、昇降レバー36がZ軸方向に移動可能に装架され、昇降レバー36はボールねじ35を介してサーボモータ34により昇降される。ノズルホルダ31の回転により昇降レバー36の下方に割り出されてこれと係合したスピンドル32は、サーボモータ34により昇降レバー36を介してZ軸方向に昇降される。
【0022】
基板搬送装置40は、基台41上に基板S幅に対応して配設された一対のガイドレール42、43と、ガイドレール42、43に沿って直下に設けられた図略の一対のコンベアベルトと、該コンベアベルトによって所定位置まで搬送された基板Sを位置決めクランプするクランプ装置より構成されている。クランプ装置は、多数の支持ピンが立設された上下動する台座50を有し、基板Sがレール42、43でガイドされつつコンベアベルトにより実装位置に搬入されると、台座50が上昇し支持ピンにて基板Sを上方に押し上げてガイドレール42、43に設けた係合凸部との間でクランプする。基板Sの搬出は台座50を下降して基板Sをコンベアベルト上に載せて行なわれる。
【0023】
39は実装ヘッド30に取り付けられた基板用カメラで、実装位置にクランプされた基板Sの少なくとも2個のマークを撮像し、基板Sの位置ずれ、角度ずれをモニタする。45は部品供給装置10と基板搬送装置40との間で機枠15に固定された部品用カメラで、実装ヘッド30のノズルNに吸着された部品Pのノズルに対する位置ずれ、角度ずれをモニタする。
【0024】
図2は部品実装装置の制御関係を示すブロック図である。中央処理装置CPUにROM,RAMがデータバスにより接続された制御装置51には、テンキー等の入力装置52、デスプレイ等の表示装置53、記憶装置54、ホストコンピュータに接続された通信装置55、サーボモータ23,27を駆動するXY軸駆動装置57、サーボモータ34,37を駆動するZ軸駆動装置58、ノズルNを開閉するノズル駆動装置59、基板用カメラ39及び部品用カメラ45からのカメラデータを受け入れるカメラインターフェース60が接続されている。
【0025】
XY軸駆動装置57は、サーボモータ23,27を駆動して前述したヘッド本体33をX軸方向,Y軸方向に沿って移動させ、ノズルNを部品供給装置10から基板Sの指令箇所まで搬送する。Z軸駆動装置58は、サーボモータ37を駆動してノズルホルダをR軸回りに回転させ、吸着する部品Pに対応するノズルNが取り付けられたスピンドル32をレバー36と対向させ、サーボモータ34を駆動してスピンドル32をばね力に抗して下降させ、ノズルNを先端が部品背面位置に極めて接近するまで下降させる。ノズル駆動装置59は、切換弁を切り換えてノズルNに負圧を供給、遮断し、ノズルNに部品Pを吸着、離脱させる。基板搬送駆動装置61は、ベルトコンベアを駆動し基板Sを実装位置に搬入出し、台座50を昇降させて基板Sを位置決めクランプ又はアンクランプする。
【0026】
実装データは、基板ID毎の実装部品の種類、部品の装着位置及び各部品毎の適合ノズル情報からなり、部品の実装順番を設定する基礎データであり、予めホストコンピュータから制御装置51に送られ、記憶装置54に記憶される。基板用カメラ39により得られる基板Sの位置ずれ、角度ずれデータは、基板Sに対する部品の実装位置を示すために基板Sに対応して設定された基板座標系を部品実装装置の機械座標系に変換する座標変換のデータとして使用される。部品用カメラ45から得られる部品PのノズルNに対する位置ずれ、角度ずれデータは、装着位置データを補正するのに使用される。ROM13には、部品実装順序設定プログラムなどが登録されている。
【0027】
次に、上記実施形態の作動について説明する。基板搬送装置40のベルトコンベアにて実装位置に搬入された基板Sは、台座50の上昇により位置決めクランプされる。基板Sの少なくとも2箇所のマークが検査用カメラ39により読み取られ、この読み取り結果に基づき基板Sに付された基板座標系が部品実装装置に付された機械座標系に座標変換される。基板Sに部品Pを実装する場合、制御装置51からの指令に基づいてサーボモータ23,27,37,34がXY軸及びZ軸駆動装置57,58により駆動されて移動台24、ヘッド本体33が移動され、実装ヘッド30が指令された部品Pの部品取出部13まで移動され、スピンドルホルダ31が割出し回転されて指令部品Pに対応するノズルNを装着したスピンドル32が指令部品Pの部品取出部13上方に割り出され、レバー36が圧縮スプリングのばね力に抗して下降され、レバー36に係合されたスピンドル32がノズルNの先端が部品背面位置に極めて接近するまで下降される。ノズル駆動装置59によりノズルNに負圧が供給され部品PがノズルNの下端面に吸着保持される。
【0028】
部品吸着後、サーボモータ34が逆回転されてレバー36が上昇され、スピンドル32が後退端に後退される。制御装置51からの指令に基づいてサーボモータ23,27が駆動され、実装ヘッド30は部品用カメラ45の上方を通過して指令部品Pを実装する基板S上の部品装着位置上方に移動される。部品用カメラ45は、ノズルNへの部品Pの吸着状況を撮像し、ノズルNに吸着された部品Pの位置ずれ、角度ずれを検出する。指令部品Pを基板Sの正規の装着位置に正規の装着姿勢で実装するために、実装ヘッド30をX軸、Y軸方向に位置決めする機械座標系の部品実装座標値が、部品Pの位置ずれ、角度ずれに基づいて補正され、部品Pの回転方向位置が、部品Pの角度ずれに基づいて補正される。ノズルNが吸着する部品背面の正規の吸着位置に対し、部品用カメラ45で検出された実際の吸着位置の位置ずれ、角度ずれが許容誤差範囲内の場合、実装ヘッド30が機械座標系の補正された部品実装座標位置に移動されると、スピンドル32延いてはノズルNがサーボモータ34により下降され、ノズル駆動装置59によりノズルNへの負圧の供給が遮断され、部品PがノズルNから開放されて基板Sの部品実装座標位置に実装される。実装後、スピンドル32が後退端まで後退され、実装ヘッド30はサーボモータ23,27により次に実装する部品Pの取出し位置13上方に移動される。位置ずれ、角度ずれが許容誤差より大きい場合、該部品Pは吸着不良として基板Sに装着されることなく廃棄ボックスに投棄される。
【0029】
部品供給装置10より供給される複数種類の部品Pを、実装ヘッド30の各部品Pを吸着するために選定されたノズルNにて取り出して配線パターンが形成された基板Sの各部品Pの装着位置に実装するとき、一の部品を吸着して実装するノズルが実装済みの隣接部品と衝突することなく、実装ヘッド30の移動距離を短くして実装時間を短縮するように実装順序を設定して部品Pを基板Sに実装する方法及び該方法を実施するための図3に示す部品実装順序設定プログラムについて、5個の部品P1〜P5を基板Sに表1に示す実装データに基づいて実装する場合を例に説明する。図4(a),(b)は、5個の部品P1〜P5が実装された基板Sの平面図、側面図を示す。なお、1番目、2番目と4番目は同一部品であり、適合するノズルNも同じものである。
【0030】
表1には、各部品P1〜P5毎に、基板座標系における装着位置、Y軸と部品中心とのなす装着角度、部品名称(種類)、部品の長さ、幅、高さ(部品の長さ及び幅が部品背面形状寸法となる。)、適合するノズル種類、ノズル径(ノズルの吸着面形状寸法)、部品Pの中心O1とノズルNが部品Pを吸着する正規の吸着位置との間のオフセット量(オフセット量が0である場合、ノズルNが部品Pを吸着する正規の吸着位置は部品Pの中心O1となる。)が登録されている。
【0031】
【表1】
【0032】
実装順序設定プログラムは部品の実装順序を設定するためのもので、基板Sに実装される全部品P1〜P5の種類、装着位置等が登録された表1に示す実装データを参照し、図4に実装順番1〜5で示すように基板座標系の原点に近い順に部品P1〜P5を実装する一次シーケンスプログラムを作成する(ステップS1)。
【0033】
選定されたノズルNの吸着面が、吸着する部品Pの背面からはみ出す可能性があるか否かを、部品Pの背面形状寸法、選定されたノズルNの吸着面寸法、該ノズルNの部品背面の吸着位置、及び吸着許容誤差から判定する(ステップS2)。部品Pが所定ピッチで封入されたテープの封入が部品取出部13で解除されて部品PがノズルNに吸着されるので、ノズルNが部品背面を実際に吸着する吸着位置は、正規の吸着位置に対して位置ずれ、角度ずれが生じる。この位置ズレ、角度ずれは、部品供給装置10、実装ヘッド30の位置決め精度等から生じるもので、吸着許容誤差として所定量許容されている。
【0034】
ノズルNが部品Pを吸着する正規の吸着位置が部品Pの中心O1であり、ノズルNの吸着面が部品Pの背面形状より小さい場合、図6(a),(b)に示すように正規の吸着位置O1に位置するノズルNの吸着面が占めるノズル正規領域62は部品Pの背面からはみ出さない。しかし、ノズルNが実際に部品背面を吸着する吸着位置は、正規の吸着位置O1に対して許容誤差が認められている。許容誤差が部品Pの中心O1から半径rの円内であるとすると、ノズルNの吸着面外周の半径Rに許容誤差rを加算した半径R+rで中心O1を中心に描いた円とノズル正規領域50との間のノズル誤差領域63が、図6(a)のように部品Pの背面形状の外に出る場合、ノズルNの吸着面が部品背面からはみ出す可能性があり、該部品Pはノズルハミダシ部品となる。図6(b)のようにノズル誤差領域51が部品Pの背面形状内にある場合、ノズルNの吸着面が部品背面からはみ出すことはない。図6(c)のように、ノズルNの吸着面が部品Pの背面形状より大きい場合、ノズル正規領域50及びノズル誤差領域51が部品Pの背面形状からはみ出す。図6(d)に示すように、ノズルNが部品Pを吸着する正規の吸着位置が部品Pの中心O1からオフセット点O2にオフセットされている場合も、前述と同様に、許容誤差がオフセット点O2から半径rの円内であるとすると、ノズルNの吸着面外周の半径Rに許容誤差rを加算した半径R+rでオフセット中心O2を中心に描いた円と、正規の吸着位置O2に位置するノズルNの吸着面が占めるノズル正規領域50との間のノズル誤差領域51が、部品Pの背面形状の外に出る場合、ノズルNの吸着面が部品背面からはみ出す可能性があり、該部品Pはノズルハミダシ部品となる。
【0035】
図5に示すように部品P3,P5はノズルハミダシ部品であるので、部品P3,P5について、部品P3,P5が基板Sの正規の装着位置に実装されたとき、選定されたノズルNb,Ncが位置する可能性がある基板座標系でのノズル誤差領域63b,63cを、部品P3,P5の実装位置、吸着位置、吸着許容誤差、ノズルNb,Ncの吸着面寸法から算出する (ステップS3)。ノズルハミダシ部品のノズル誤差領域と、該ノズルハミダシ部品に隣接する隣接部品が正規の装着位置に実装されたときの隣接部品領域とを比較し重なるか否かを判定する(ステップS4)。部品N5は重ならないが、部品N3は重なる。重なる場合、ノズルハミダシ部品N3と隣接部品N2との間で高さを比較する(ステップS5)。隣接部品N2の方がノズルハミダシ部品N3より高いので、隣接部品N2を実装後にノズルハミダシ部品N3を実装することを禁止する実装禁止順番として実装禁止順番リストに登録する(ステップS6)。ステップS2でノズルハミダシ部品でない場合、ステップS4で重ならない場合はステップS7にジャンプする。全ての部品P1〜P5についてステップS2〜S7の実行が終了すると(ステップS7)、一次シーケンスプログラムにおいて、実装禁止順番リストに登録された「隣接部品N2を実装した後にノズルハミダシ部品N3を実装する実装順番」が「ノズルハミダシ部品N3を実装した後に隣接部品N2を実装する実装順番」に変更されて二次シーケンスプログラムが作成される(ステップS8)。
【0036】
二次シーケンスプログラムにより基板Sに部品Pを実装した場合、評価値が基準以内に入るか否か二次シーケンスプログラムの評価が行なわれる(ステップS9)。例えば、評価値の実装時間が、予め定めた基準の所定の実装時間内に入る場合(ステップS10)、二次シーケンスプログラムを実装シーケンスプログラムとする(ステップS11)。該実装シーケンスプログラムに従って実装ヘッド30が基板Sに対して移動され、複数の部品Pが隣接部品間の隙間が小さい状態で基板Sに実装される。実装時間が所定の実装時間を超える場合、実装禁止順番リストに登録されたノズルハミダシ部品N3を吸着するために選択されたノズルNbと代替可能で、ノズル誤差領域63bが隣接部品領域と重ならない代替ノズルをサーチし(ステップS12)、代替可能なノズルが無ければ代替ノズルの提示を行うこと無く2次シーケンスプログラムを実装シーケンスプログラムとする(ステップS11)。代替ノズルがあれば、ユーザーに提示し代替ノズルの使用を促す(ステップS13)。代替ノズルを使用することにより、隣接部品N2とノズルハミダシ部品N3との実装順番を逆にする必要がなくなり、実装時間を短くすることができる。
【0037】
一般に、ノズルNは、径の大きい方が安定して部品の吸着、搬送、離脱を行うことができ、径の大きいノズルが選択されている。従って、ステップS12でサーチされる代替ノズルは、吸着力を多少犠牲にした小径ノズルであっても、吸着、搬送に支障がないノズルが探される。一つの部品に対して、例えば大、中、小のように径の異なる3個のノズルを適合ノズルとして登録しておけば、例えば部品Pbに対して最初に選択された径の大きなノズルNbに対して、径が小さく信頼性は多少低下するが使用可能な中径の適合ノズルNcを探し、ユーザーに提示することができる。表2のような、各部品Pa〜Pdの適合ノズルのデータベースを用意しておき実装禁止順番データが生成されたときに、代替ノズルが容易にサーチできるようにするとよい。
【0038】
【表2】
【0039】
次に、図7に示す深さを異にする複数の埋め込みエリアを持った、三次元プリント回路基板に本発明を適用した第2の実施形態について説明する。三次元プリント回路基板の部品実装は、通常、埋め込みエリアを各区域に分けて、埋め込みエリアV、埋め込みエリアU、埋め込みエリアTと、深さの深いエリアから浅いエリアへと順に行われる。即ち、エリアV内で高さの低い部品から高い部品へと実装され、エリアUでも同様に行われ、エリアTへと順次続く。この方法の場合、埋め込みエリアVの実装部品は、他の隣接する周辺エリアの部品との干渉は考慮されていない。しかしながら、部品の高さによってはエリアを超えて隣接部品との干渉が問題になる場合があり、例えば、エリアVの部品Pv1〜Pv3はエリアTの部品Pt1,Pt2のノズルと干渉する可能性が高い。従って、このような三次元プリント回路基板の部品実装は、三次元空間を上から見た二次元のXY平面として捉え、その上で各部品の背面位置の高さを、各部品が実装されているプリント回路基板の実装面高さに自らの部品高さを加えた値として、ノズル誤差領域と隣接部品領域との重なりの有無を判定する。すなわち、エリアV、エリアU、エリアT、エリアSと深さの深い順に各部品の実装シーケンスプログラムを生成していく過程で、実装禁止順番データを作成する場合に、各部品の背面位置の高さを各部品が実装される基板の各装着面の高さに各部品の高さを加算した高さとし、一の部品と隣接部品との背面位置の高さを比較する。例えばエリアTのノズルハミダシ部品Pt2の背面位置の高さは、部品Pt2の高さHPt2にプリント基板のエリアTの高さHtを加算した高さとなり、この高さがエリアVの隣接部品Pv3の背面位置の高さと比較される。隣接部品Pv3の背面位置の高さは、部品Pv3の高さHPv3にプリント基板のエリアVの高さHvを加算した高さである。この結果、二次元のXY平面のプリント基板と同様の取り扱いができ、図示の場合、部品Pv3に部品Pt2のノズルが干渉する場合、部品Pv3の実装後に部品Pt2を実装する実装順序が禁止される。
【0040】
なお、上記プログラムでは、ノズルハミダシ部品についてのみ、基板座標系でのノズル誤差領域を算出し、隣接部品領域と重なるか否か判定したが、基板Sに実装する全ての部品Pについて、基板Sのノズル誤差領域を算出し、各部品のノズル誤差領域が該部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める基板座標系での隣接部品領域と重なるか否か判定し、重なる場合、実装禁止順番として実装禁止順番リストに登録するようにしてもよい。
【0041】
上記実施形態では、実装ヘッド30がX,Y軸方向に移動され、ノズルNが装着されたスピンドルがZ軸方向に昇降される、所謂ロボットタイプの部品実装装置に本発明に係る部品実装方法を適用しているが、ノズルが装着された複数のスピンドルをタレントヘッドにZ軸方向に摺動可能に支承し、タレットの回転に連れて実装位置に間欠的に順次割り出し、実装位置に割り出されたスピンドルをサーボモータにより昇降するとともに、基板Sが載置されたテーブルをX,Y軸方向にサーボモータにより割り出し位置決めする、所謂タレットヘッドタイプの部品実装装置に本発明に係る部品実装方法を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】部品実装装置の斜視図。
【図2】制御関係を示すブロック図。
【図3】実装順序設定プログラムを示す図。
【図4】部品を実装した基板の一例を示す図。
【図5】ノズル誤差領域と隣接部品領域との重なりを説明する図。
【図6】ノズルハミダシを説明する図。
【図7】三次元プリント基板に適用した説明図。
【図8】ノズルが先に実装した部品に衝突する状態を示す図。
【図9】背の低い部品から実装する状態を示す図。
【符号の説明】
P,Pa,Pb,Pc,P1〜P5…部品、S…基板、N,Na,Nb…ノズル、10…部品供給装置、15…機枠、20…実装ヘッド装置、23,27,34,37…サーボモータ、24…移動台、30…実装ヘッド、32…スピンドル、33…ヘッド本体、36…レバー、39…基板用カメラ、40…基板搬送装置、45…部品用カメラ、51…制御装置、54…記憶装置、63,63b,63c…ノズル誤差領域。
Claims (5)
- 部品供給部より供給される複数種類の部品を、実装ヘッドの各部品を吸着するために選定されたノズルにて取り出して基板の各部品の装着位置に実装するとき、部品を前記基板に実装する実装順序を設定する方法において、一の部品が予め指定された基板座標系の装着位置に実装されるときに、前記選定されたノズルが位置する可能性がある前記基板座標系でのノズル誤差領域を、前記一の部品の装着位置、選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記一の部品背面上における吸着位置、該吸着位置の許容誤差から求め、前記ノズルのノズル誤差領域が、前記一の部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接部品を実装後に前記一の部品を実装することを禁止することを特徴とする部品実装順序設定方法。
- 請求項1において、前記選定されたノズルの吸着面が部品の背面からはみ出すか否かを、部品の背面形状寸法、前記選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記部品背面上における吸着位置、及び前記吸着位置の許容誤差から求め、ノズルの吸着面が部品背面からはみ出すノズルハミダシ部品についてのみ、各ノズルハミダシ部品が前記基板に設定された座標系の装着位置に実装されたときに、前記選定されたノズルの吸着面が位置する可能性がある前記基板座標系での前記ノズル誤差領域を求め、前記ノズルのノズル誤差領域が、該ノズルに吸着されるノズルハミダシ部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接する部品を実装後に前記ノズルハミダシ部品を実装することを禁止することを特徴とする部品実装順序設定方法。
- 請求項1又は2において、前記ノズルのノズル誤差領域が、吸着される部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記座標系での隣接部品領域と重なる場合、該部品を吸着可能な他のノズルであって、該他のノズルのノズル誤差領域が、吸着する部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重ならない代替ノズルを提示することを特徴とする部品実装方法。
- 請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記基板が三次元的な配線パターンを有する場合、各部品の背面位置の前記高さを、各部品が実装される基板の各装着面の高さを考慮して算出することを特徴とする部品実装方法。
- 部品供給部より供給される複数種類の部品を、実装ヘッドの各部品を吸着するために選定されたノズルにて取り出して基板の各部品の装着位置に実装するとき、部品を前記基板に実装する実装順序を設定するプログラムにおいて、一の部品が予め指定された基板座標系の装着位置に実装されるときに、前記選定されたノズルが位置する可能性がある前記基板座標系でのノズル誤差領域を、前記一の部品の装着位置、選定されたノズルの吸着面寸法、該ノズルの前記一の部品背面の吸着位置、該吸着位置の許容誤差から求めるステップと、前記ノズルのノズル誤差領域が、前記一の部品より背面位置の高さが高い隣接部品の背面形状が占める前記基板座標系での隣接部品領域と重なる場合、前記隣接部品を実装後に前記一の部品を実装することを禁止するステップを備えたことを特徴とする部品実装順序設定プログラム。
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