JP2005166879A

JP2005166879A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法

Info

Publication number: JP2005166879A
Application number: JP2003402622A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Nagao; 和英永尾; Yuji Tanaka; 勇次田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】吸着ノズルへの異物付着による不具合を防止するとともに、保守作業の手間と時間を省くことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に移送搭載する電子部品実装において、搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる過程で、吸着ノズルを部品認識カメラ上へ移動させて下方から撮像することにより吸着ノズルの先端部を認識し、付着物がある場合にはノズル清掃警告を報知するとともに、吸着ノズルをノズル清掃部に移動させノズル清掃を実施して異物を除去する。これにより、吸着ノズルへの異物付着による不具合を防止するとともに保守作業の手間と時間を省くことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。

電子部品実装装置では、部品供給部から電子部品を搭載ヘッドに装着された吸着ノズルによって取り出し基板へ移送搭載する実装作業が反復実行される。この実装作業においては、吸着ノズルは高頻度で電子部品を吸着保持・保持解除を反復するため、吸着ノズルにおいて電子部品と接触する吸着面には、電子部品から剥離した異物、例えば電子部品の端子電極の半田メッキが剥離した微細な半田が付着・堆積する。

このような異物の付着・堆積を放置すると、吸着ノズルによって電子部品を吸着保持する際の吸着ミスを誘発する原因になるとともに、吸着ノズルに保持された電子部品をカメラで撮像して部品認識を行う際の認識ミスの原因となるおそれもある。このため、電子部品実装装置にこのような異物付着を検出する機能を持たせたものが知られている（例えば特許文献１参照）。そして異物付着が検出された旨の警告が報知されたならば、作業者がノズル交換またはノズル清掃などの処置を行っていた。
特開２００２−１９０６９７号公報

しかしながら、上述先行文献例においては、吸着ノズルの異物付着状態の判定はなされるものの、警告報知の度に作業者が対処する必要があった。そして異物付着は高頻度で発生することから、作業者は吸着ノズルの交換や清掃などの煩瑣な保守作業に手間と時間を費やす必要があった。

そこで本発明は、吸着ノズルへの異物付着による不具合を防止するとともに保守作業の手間と時間を省くことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置は、搭載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを下方から撮像することにより吸着ノズルの先端の異物付着状態を判定する異物付着状態判定手段と、前記移動手段による移動範囲内に配設され前記吸着ノズルの先端に付着した異物を除去して清掃するノズル清掃手段と、前記付着状態判定手段の判定結果に基づいて、前記移動手段を制御して前記ノズル清掃手段によるノズル清掃を実施させる制御手段とを備えた。

本発明の電子部品実装方法は、搭載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる過程において前記吸着ノズルを下方から撮像することにより吸着ノズルの先端の異物付着状態を判定し、この異物付着状態の判定結果に基づいて、前記吸着ノズルをノズル清掃手段に移動させて前記吸着ノズルの先端に付着した異物を除去して清掃する。

本発明によれば、搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる過程において、吸着ノズルを下方から撮像することにより吸着ノズルの先端の異物付着状態を判定し、この異物付着状態の判定結果に基づいて、吸着ノズルをノズル清掃手段に移動させて吸着ノズルの先端に付着した異物を除去して清掃することにより、吸着ノズルへの異物付着による不具合を防止するとともに保守作業の手間と時間を省くことができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの汚損状態の説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル清掃処理のフロー図、図６，図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル清掃処理の動作説明図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造について説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送すると共に搬送路２上で基板３を保持し位置決めする。したがって搬送路２は基板保持部となっている。搬送路２の両側には、部品供給部４が配置され、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、電子部品を搭載ヘッドによる取り出し位置に供給する。

基台１の両端部にはＹ軸テーブル６Ａ、６ＢがＹ方向に配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６ＢにはそれぞれＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが結合されている。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ図２に示す搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが装着されている。図２に示すように、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂは、複数の単位搭載ヘッド８ａを備えたマルチ型の搭載ヘッドであり、各単位搭載ヘッド８ａは下端部に吸着ノズル１４を備えている。吸着ノズル１４は単位搭載ヘッド８ａに内蔵された昇降機構によって個別に昇降し、共通のΘ回転モータ１１によってノズル軸廻りに回転する。

Ｙ軸テーブル６Ａ、Ｘ軸テーブル７Ａを駆動することにより搭載ヘッド８ＡはＸＹ方向に移動し、またＹ軸テーブル６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ｂを駆動することにより搭載ヘッド８Ｂは同様にＸＹ方向に移動し、それぞれ部品供給部４から電子部品を取り出して搬送路２上に位置決めされた基板３に移送搭載する。したがってＹ軸テーブル６Ａ、６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂは、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂを部品供給部４と基板保持部の間で移動させる移動手段となっている。

搭載ヘッド８Ａ、８Ｂは一体的に移動する基板認識カメラ９を備えており、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが基板３上に位置する際に基板認識カメラ９は基板３の認識マークや部品実装位置を撮像する。搬送路２と部品供給部４の間の搭載ヘッド８Ａ、８Ｂ７の移動経路には、部品認識カメラ１０が配設されており、部品認識カメラ１０は各吸着ノズル１４を下方から撮像する。

部品供給部４の一方側の端部には、ノズル清掃部１３が配置されている。ノズル清掃部１３は、吸着ノズル１４の吸着面１４ａに付着した異物を除去して清掃する機能を有しており、ここでは図６（ｂ）に示すようにベース部材１３ａの上面に微細なブラシや砥石などの清掃部材１３ａを設けた構成となっている。ノズル清掃時には、吸着ノズル１４をノズル清掃部１３に対して下降させ、清掃部材１３ａに対して吸着面１４ａを接触させた状態で搭載ヘッド８Ａ、８Ｂを水平微動させることにより、吸着面１４ａに付着した異物が
除去される。すなわち、ノズル清掃部１３は、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂの移動手段による移動範囲内に配設され吸着ノズル１４の先端に付着した異物を除去して清掃するノズル清掃手段となっている。

次に図３を参照して電子部品の実装装置の制御系の構成を説明する。図３において、制御部２０はＣＰＵであり、以下に説明する各部全体を統括して制御する。プログラム記憶部２１は、実装動作プログラムなどの動作プログラムや画像認識処理に必要な各種処理プログラムを記憶する。データ記憶部２２は、基板３に実装される電子部品の実装位置座標など実装動作に必要な各種データを記憶する。機構駆動部２４は、Ｘ軸テーブル７Ａ、７Ｂ、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂなどの機構部を駆動する。報知部２５は、表示モニタや表示灯などであり、後述するノズル清掃警告報知などの各種の報知を行う。

画像認識部２３は、基板認識カメラ９および部品認識カメラ１０の撮像結果を画像認識することにより、以下の処理を行う。すなわち、基板認識カメラ９が基板３を撮像した画像データを認識処理することにより基板３の位置が認識され、そして吸着ノズル１４が電子部品を保持した状態で部品認識カメラ１０で撮像し取得された画像を認識処理することにより、電子部品の識別、位置ずれ検出が行われる。

また吸着ノズル１４が電子部品を保持していない状態で、部品認識カメラ１０によって吸着面１４ａを下方から撮像することにより、吸着ノズル１４の先端の吸着面１４ａへの異物の付着状態を検出することができる。この異物付着について、図４を参照して説明する。搭載ヘッド８Ａ、８Ｂに備えられた吸着ノズル１４によって部品供給部４から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板３に移送搭載する電子部品実装作業においては、図４（ａ）に示すように、吸着ノズル１４を実装対象の電子部品１８に対して当接させる吸着保持動作が高頻度で反復される。

このとき、電子部品１８の表面材質によっては、吸着面１４ａが当接することによって僅かに剥離した物質が吸着面１４ａに付着堆積する場合がある。例えば、電子部品１８が表面に半田メッキが施された端子部１８ａを有するチップ型部品である場合には、同一の吸着ノズル１４によって電子部品１８の吸着保持を反復すると、図４（ｂ）に示すように、吸着面１４ａに微細な半田が付着堆積した異物付着層１９が形成される場合がある。

そしてこのような状態の吸着ノズル１４によって部品実装作業を継続して行うと、付着した異物付着層１９によって吸着ミスを生じやすいとともに、部品認識カメラ１０による部品認識時に認識異常を誘発する原因となる。すなわち、図４（ｃ）に示すように、吸着面１４ａを反射照明条件下で部品認識カメラ１０によって撮像した画像において、異物付着層１９によって反射された照明光によって高輝度部１９ａが現れる。そしてこの高輝度部１９ａは、吸着ノズル１４が電子部品１８を保持した状態を撮像した場合における端子部１８ａの画像と紛らわしいため、電子部品１８の位置認識不良を生じる場合があった。

本実施の形態の電子部品実装方法においては、このような異物付着のまま実装作業を継続することによる不具合を防止するため、上述の異物付着層１９を部品認識カメラ１０による取得画像上での高輝度部１９ａとして検出することにより、吸着ノズル１４への異物付着状態を検出するようにしている。したがって、部品認識カメラ１０、画像認識部２３は、吸着ノズル１４を下方から撮像することにより、吸着ノズル１４の先端の異物付着状態を判定する異物付着状態判定手段となっている。

そして、異物付着が検出されると、制御部２０は、機構駆動部２４によって前述の移動手段を駆動して、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂをノズル清掃部１３に移動させ、ノズル清掃処理
を行う。したがって、制御部２０は、付着状態判定手段の判定結果に基づいて、移動手段を制御してノズル清掃手段によるノズル清掃を実施させる制御手段となっている。

この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に部品供給部４から電子部品を取り出して基板３に移送搭載する電子部品実装作業において、意板入れ替え時などの所定インターバルごとに実行されるノズル清掃処理について、図５，図６を参照して説明する。

図５において、まず吸着ノズル１４を部品認識カメラ１０の上方へ移動させる（ＳＴ１）。次いで図６（ａ）に示すように、部品認識カメラ１０によって吸着ノズル１４の先端を撮像し、画像認識部２３によって認識する（ＳＴ２）。ここで認識された結果、吸着面１４ａに付着物が有る場合（ＳＴ３）には、報知部２５によりノズル清掃警告を報知する（ＳＴ４）とともに、制御部２０によって搭載ヘッド８Ａ，８Ｂを制御して、図６（ｂ）に示すように吸着ノズル１４をノズル清掃部１３へ移動させ（ＳＴ５）、ノズル清掃を実施する（ＳＴ６）。

すなわち図６（ｃ）に示すように、吸着ノズル１４をノズル清掃部１３の清掃部１３ｂに接触させて搭載ヘッド８Ａ，８Ｂを水平微動させることにより、吸着面１４ａに付着した異物を除去する。この後、吸着ノズル１４を再び部品認識カメラ１０上に移動させてノズル先端再認識を行い（ＳＴ７）、再び（ＳＴ３）に戻って付着物有無を判断する。そして付着物無しを確認して実装動作を再開する（ＳＴ８）。また、依然として付着物有りならば、再度（ＳＴ４）以降の処理を反復実行する。

すなわち、上述の電子部品実装方法は、搭載ヘッド８Ａ，８Ｂを部品供給部４と基板保持部の間で移動させる過程において、吸着ノズル１４を下方から撮像することにより吸着ノズル１４の先端の異物付着状態を判定し、この異物付着状態の判定結果に基づいて、吸着ノズル１４をノズル清掃部１３に移動させて吸着ノズル１４の先端に付着した異物を除去して清掃する形態となっている。

なお上記実施の形態では、ノズル清掃手段として、ブラシや砥石などによって吸着面１４ａに付着した異物を除去する例を示したが、図７に示すような構成のノズル清掃手段を用いてもよい。すなわち、図７に示す例では、ノズル清掃部１３Ａとして、洗浄層２０内にエタノールなどの洗浄液２１を収容し、吸着ノズル１４の下端部を洗浄液２１内に浸漬した状態で搭載ヘッド８Ａを水平微動させて吸着面１４ａに付着した異物を除去する。もちろん、洗浄層２０に超音波振動装置を付加して超音波洗浄を行うようにすればより望ましい。

このように、電子部品実装作業において吸着ノズルの異物付着状態の検出を行うのみならず、異物付着が検出された場合に自動的に異物除去のための清掃作業を実行することにより、吸着ノズルの交換や清掃などの煩瑣な保守作業に手間と時間を費やす必要がなく、生産性を向上させることができる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、吸着ノズルへの異物付着による不具合を防止するとともに保守作業の手間と時間を省くことができるという効果を有し、異物が付着しやすい電子部品を対象として高速実装を行う電子部品実装分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの正面図本発明の一実施の形態の電子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電子部品実装装置における吸着ノズルの汚損状態の説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル清掃処理のフロー図本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル清掃処理の動作説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装方法におけるノズル清掃処理の動作説明図

符号の説明

２搬送路
３基板
４部品供給部
８Ａ、８Ｂ搭載ヘッド
１０カメラ
１３ノズル洗浄部
１９異物付着層
２０制御部
２３画像認識部

Claims

搭載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを下方から撮像することにより吸着ノズルの先端の異物付着状態を判定する異物付着状態判定手段と、前記移動手段による移動範囲内に配設され前記吸着ノズルの先端に付着した異物を除去して清掃するノズル清掃手段と、前記付着状態判定手段の判定結果に基づいて、前記移動手段を制御して前記ノズル清掃手段によるノズル清掃を実施させる制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
搭載ヘッドに備えられた吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を取り出して基板保持部に保持された基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記搭載ヘッドを部品供給部と基板保持部の間で移動させる過程において前記吸着ノズルを下方から撮像することにより吸着ノズルの先端の異物付着状態を判定し、この異物付着状態の判定結果に基づいて、前記吸着ノズルをノズル清掃手段に移動させて前記吸着ノズルの先端に付着した異物を除去して清掃することを特徴とする電子部品実装方法。