JP2007012929A - 表面実装機の干渉チェック方法、干渉チェック装置、同装置を備えた表面実装機、及び実装システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 表面実装機において、基板上に部品を搭載する吸着ノズルと既搭載部品との干渉状態を正確に判別することができるようにする。
【解決手段】 使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部33aと、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部33bと、部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段34と、吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記移動軌跡とに基づいて吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段35とを備えている。
【選択図】 図3
【解決手段】 使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部33aと、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部33bと、部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段34と、吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記移動軌跡とに基づいて吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段35とを備えている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、IC等の電子部品を基板上に搭載する表面実装機において吸着ノズルにより部品を基板に搭載するときの吸着ノズルと既搭載部品との干渉をチェックする方法、同装置、及びこの装置を組込んだ表面実装機に関するものである。
従来から、吸着ノズルを備えた移動可能な実装用ヘッドにより部品供給部からIC等の電子部品を吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して搭載するように構成された表面実装機が一般に知られている。この種の表面実装機では、予め設定された搭載順序及び搭載シーケンスに従い、プリント基板上に多数個の部品が順次搭載される。
ところで、近年、被実装基板及び実装部品のダウンサイジング化により、実装部品間の間隔は非常に小さくなってきている。これに伴い、基板に部品を搭載するときの吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉が問題になり、実装品質に影響を与えている。
基板上に部品を搭載するときの干渉を判別する方法としては、特許文献1に示されるような方法がある。この特許文献1に示された方法は、基板上の部品搭載位置及び搭載部品を示すデータに基づき、基板上に搭載する部品について投影図形の輪郭を求め、さらにこの輪郭を所定量だけ拡大した仮想輪郭を求め、基板上の各部品の仮想輪郭が重なるか否かを判別することにより、部品間の干渉状態の良否を判定するようにしている。
特開平7−147500号公報
特許文献1に示された方法では、平面的な部品の投影図形の輪郭に基づいて二次元的に干渉を調べているが、部品搭載時に吸着ノズルは単に上下方向に動作するだけでなく、移動時間短縮のためにX,Y方向に移動しつつ上下動し、つまり斜め方向に移動することもあるので、二次元的に干渉を調べるだけでは、吸着ノズルが移動する過程での吸着ノズルと既搭載部品との干渉を正確に検出することができない。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、基板上に部品を搭載する吸着ノズルと既搭載部品との干渉状態を正確に判別することができる方法及び装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の干渉チェック方法は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック方法であって、使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶し、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて部品搭載時の吸着ノズルの移動軌跡を求める処理と、上記吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別処理とを行うようにしたものである。
この方法によると、実装用ヘッドの吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉が発生するか否かを判別することができ、とくに、吸着ノズルおよび部品の三次元データと吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと既搭載部品との干渉を三次元的に精度良く判別することができる。
この干渉チェック方法において、上記干渉判別処理は、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載するときの既搭載部品との干渉の有無の判別と、部品搭載後に吸着ノズルが次の目的位置へ移動するときの既搭載部品との干渉の有無の判別とを含むことが好ましい。
このようにすると、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載する動作と、部品搭載後に次の目的位置へ移動する動作とにわたり、吸着ノズルが既搭載部品と干渉するか否かが判別される。
表面実装機が基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを備え、この複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載するようになっている場合には、上記吸着ノズルの移動軌跡を求める処理として、相前後して部品の搭載を行う2つの実装用ヘッドのうち先の実装用ヘッドが部品の搭載を行ってから次の実装用ヘッドが部品の搭載を行なうまでの間では、先の実装用ヘッドによる部品搭載位置から次の実装用ヘッドによる部品搭載位置へ向けて移動するときの先の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡と次の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡とを求めるようにすればよい。
このようにすると、複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載するようになっている場合にも、各吸着ノズルと既搭載部品との干渉の判別を適切に行うことができる。
また、上記吸着ノズルの三次元データは、吸着ノズルの外形を多数のドットの集合体として特定したデータであり、上記干渉判別処理は、吸着ノズルの三次元データからサンプリングした各ドット毎にその移動軌跡を求め、そのドットの移動軌跡が既搭載部品と干渉するか否かを判別するものであることが好ましい。
このようにすると、三次元的に干渉を調べるものでありながら、データ量が著しく増大することが避けられ、比較的短時間で容易に干渉の判別を行うことができる。
さらに、吸着ノズルの三次元データは、ドット密度がノズル先端側ほど高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されていることが好ましい。
このようにすると、既搭載部品との干渉が生じ易いノズル先端側については精度良く干渉の判別を行うことができる一方、ノズル先端から遠い部分についてはデータ数を少なくして、判別処理時間を短くすることができる。
また、上記干渉判別処理で干渉が有ることを判別したとき、基板に対する部品搭載順序と搭載シーケンスの少なくとも一方を変更することが好ましい。
このようにすると、干渉が発生する場合は、搭載順序の入れ替え又は搭載シーケンスの変更により、効果的に干渉が解消される。
また、本発明の干渉チェック装置は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック装置であって、使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部と、予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部と、上記実装データ記憶部から読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段と、上記三次元データ記憶部から読み出される吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段により求められた吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段とを備えたものである。
このようにすると、上記のような干渉チェック方法が効果的に実行される。
この装置において、上記干渉判別手段によって干渉が有ることが判別されたときに、基板に対する部品搭載順序及び搭載シーケンスの少なくとも一方を変更する実装データ変更手段をさらに備えることが好ましい。
このようにすると、干渉の解消が効果的に行われる。
また、上記干渉制御装置が適用される表面実装機は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機であって、実装データに基づいて基板上に電子部品を搭載するように実装用ヘッドを制御する制御手段を備えるとともに、上記干渉制御装置を備えるものである。
この表面実装機において、基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドが配設されている場合、各実装用ヘッドに吸着された部品を基板上に順次搭載していくように予め実装データが作成されている。
また、本発明は、基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機が基板搬送ラインに沿って複数設けられて、各表面実装機により基板に対する部品の実装が分担して行われるようにした実装システムに適用することもでき、この場合、上記各表面実装機を統括的に制御する統括制御部もしくは特定の表面実装機の制御部に上記干渉チェック装置が設けられ、この干渉チェック装置における干渉判別手段は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうようにすればよい。
本発明によると、基板への部品の搭載等のために移動する吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉を、三次元的に精度良く判別することができる。
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1及び図2は本発明が適用される表面実装機(以下、実装機と略す)を概略的に示している。同図に示すように実装機の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が配置され、プリント基板3がこのコンベア2上を搬送されて所定の実装作業位置で停止されるようになっている。
上記コンベア2の両側には、部品供給部4が配置されている。これら部品供給部4には、多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、それぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット6により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。
上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット6が装備されている。このヘッドユニット6は、部品供給部4とプリント基板3が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、X軸方向(コンベア2と平行な方向)及びY軸方向(コンベア2と直交する方向)に移動することができるようになっている。
すなわち、上記基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置され、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット6が移動可能に保持され、このヘッドユニット6に設けられたナット部分(図示せず)がボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット6が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。
また、Y軸サーボモータ9及びX軸サーボモータ15には、それぞれエンコーダ9a,15aが設けられており、これによって上記ヘッドユニット6の位置が検出されるようになっている。
前記ヘッドユニット6には部品装着用の複数の実装用ヘッド20が搭載されており、図示の例では6本の実装用ヘッド20がX軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。
実装用ヘッド20は、それぞれヘッドユニット6のフレームに対してZ軸方向の移動及びR軸(ノズル中心軸)回りの回転が可能とされ、Z軸サーボモータ16(図3参照)を駆動源とする昇降駆動手段およびR軸サーボモータ17(図3参照)を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド20には、その先端(下端)に吸着ノズル21が装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル21の先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。
前記基台1上には、さらにヘッドユニット6による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット18(撮像手段)が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部4との間にそれぞれ撮像ユニット16が設けられている。この撮像ユニット18は、カメラ及び照明装置等からなっている。
図3は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は実装機の制御系統のうち主に本発明に関連する部分を抽出して示している。
上記実装機は、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROMおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM等から構成される制御装置30を有している。この制御装置30は、その機能構成として、主制御部31、軸制御部32および記憶部33を含んでいる。
主制御部31は、実装機の動作を統括的に制御するもので、記憶部33に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット6およびこれに設けられた実装用ヘッド20を作動させるべく、軸制御部32を介してX軸サーボモータ15、Y軸サーボモータ9,Z軸サーボモータ16、R軸サーボモータ15等の駆動を制御するとともに、撮像ユニット18により撮像される吸着部品の画像に基づいて部品の吸着ズレ量(吸着誤差)の演算等を行うものである。
また、基板3に対する部品搭載時に吸着ノズル21と基板3上の既搭載部品との干渉が生じるかどうかを予めチェックして、そのチェック結果に応じた処理を行い得るようにするため、上記主制御部31に、吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段34と、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段35と、干渉があることの判別に応じて実装データを変更する実装データ変更手段36とが含まれるとともに、上記記憶部33に、三次元データ記憶部33aと、実装データ記憶部33bとが含まれている。
これらの機能を具体的に説明すると、基板3上に部品を搭載するときには、複数の吸着ノズル21の各先端における部品40の吸着状態を撮像するため、各吸着ノズル21が撮像ユニット18の上方を通過した後、図4に示すように、まず最初に部品装着をする吸着ノズル21の実装用ヘッド20が、基板3上の部品搭載位置に上面視で最短の経路を通るべく直線的に向うように、X,Y方向の移動(サーボモータ9,15の駆動によるヘッドユニット6のX,Y方向の移動)が行われ、部品搭載位置にある程度近づいてからはX,Y方向の移動にZ方向の移動(Z軸サーボモータ16の駆動による実装用ヘッド20上下方向の移動)も加わって吸着ノズル21が斜め下方に移動し、部品搭載位置に達する。部品搭載後は、次に部品装着をする吸着ノズル21の実装用ヘッド20が、部品搭載位置へ最短の経路を通るべく上面視で直線的に向うように、X,Y方向の移動がなされる。すなわち、ヘッドユニット6が上面視で直線的に移動する。この時も、部品搭載位置にある程度近づいてからは、X,Y方向の移動にZ軸方向の移動も加わって吸着ノズル21が斜め下方に移動し、基板3直上の部品搭載位置に到達する。この動作に並行し、直前に部品装着を終了した吸着ノズル21の実装用ヘッド20も、次に部品装着をする吸着ノズル21にとっての部品搭載位置により定まる次の移動先位置(部品装着を終了した吸着ノズル21の実装用ヘッド20にとっての次の目標位置)へ上面視で直線的に移動する。この場合、吸着ノズル21はX,Y方向の移動の初期において、Z軸方向上方への移動が加わる。なお、部品搭載直前や搭載直後において、吸着ノズル21が水平方向だけでなく、同時に上下方向に動くようにしているのは、移動時間短縮のためである。
そして、部品搭載位置の近傍に既搭載部品40aが存在する場合、部品搭載直前や搭載直後において吸着ノズル21が斜めに動くようなところで、吸着ノズル21と既搭載部品40aとの干渉が生じる可能性がある。
そこで、干渉の可能性を実装作業以前に予めチェックしておくことができるように、実装に使用される各吸着ノズル21の形状および基板に搭載される部品の形状の三次元データが上記三次元データ記憶部33aに記憶されるとともに、部品搭載時の吸着ノズル21の動きを定める搭載シーケンスと部品搭載位置とを含む実装データが実装データ記憶部33bに記憶される。そして、上記演算手段34により、実装データ記憶部33bから読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡が演算され、上記干渉判別手段35により、三次元データ記憶部33aから読み出される吸着ノズル21の形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段34により求められた吸着ノズル21の移動軌跡とに基づき、吸着ノズル21と基板上の既搭載部品40aとの干渉の有無が判別される。さらに、干渉が有ると判別された場合には、上記実装データ変更手段36により、部品搭載順序および搭載シーケンスの少なくとも一方が変更されるようになっている。
特に干渉の有無の判断は、一つの吸着ノズル21の基板3直上の部品搭載位置への移動軌跡、基板3直上の部品搭載位置からの離脱移動の移動軌跡についてそれぞれ独立に実施し、干渉する場合に、その干渉する方の移動軌跡の変更が主に実施される。部品搭載順序や搭載シーケンスの少なくとも一方が変更されるだけでなく、先に実装した吸着ノズル21の部品搭載位置からの離脱移動の移動軌跡についての干渉チェックと、次に実装する吸着ノズル21の部品搭載位置への移動軌跡についての干渉チェックの両方を行い、両方の移動軌跡において干渉がなければ実装データはそのまま維持される。しかしながら、いずれか一方において干渉する場合には部品搭載順序や搭載シーケンスの少なくとも一方が変更される。
上記三次元データ記憶部33aに記憶される吸着ノズル21の三次元データは、図5に示すように、吸着ノズル21の外形を多数のドット50の集合体として特定したデータである。特に好ましくは、吸着ノズル21の三次元データにおけるドット密度は、ノズル先端側で高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されている。
なお、上記軸制御部32は、主制御部31からの指令に応じ、各サーボモータ9,15,16,17を制御する。各サーボモータ9,15,16,17に設けられたエンコーダ9,15,16,17からの信号は軸制御部32に入力されている。
次に、制御装置30による干渉判別のための処理について、図6〜図8のフローチャートに基づいて説明する。
このフローチャートによる処理にあたっては、吸着ノズルの三次元データであるノズル形状データAと、各部品の搭載位置を示す搭載座標Bと、部品形状Cと、搭載シーケンスDとが取り込まれ、さらに、上記部品形状Cに応じて吸着誤差データがデータファイルFから読み出され、また、搭載シーケンスDに応じてヘッド移動経路データがデータファイルEから読み出される。なお、データファイルEは、部品形状Cに応じて予測される最大吸着誤差を予め実験等で調べたデータである。また、データファイルFは、搭載シーケンスに対応したヘッド移動経路を予め定めたデータである。これらのデータファイルE,Fも予め上記記憶部33に記憶されている。
これらのデータに基づき、ステップS1で後に詳述するような干渉チェック演算処理を行う。続いてステップS2で、上記干渉チェック演算処理に基づいて干渉が発生するか否かを判定する。
そして、干渉が発生する場合は、ステップS3で、可能であれば部品の搭載順序の入れ替えを行う。また、制御上の事情等で搭載順序の入れ替えが不可である場合は、ステップS4で、可能であれば搭載シーケンスの変更を行う。この搭載シーケンスの変更としては、例えば、搭載直前や搭載直後に吸着ノズル21を斜めに動かすようにしていた(図4参照)ものを、垂直に動かすように変更する。
搭載順序の入れ替えまたは搭載順序の入れ替えを行った場合、ステップS1に戻って干渉チェック演算処理を繰り返す。
また、搭載順序の入れ替えおよび搭載シーケンスの変更が不可の場合は、ステップS5でエラー報知を行う。
上記ステップS2で干渉が発生しないことを判定した場合は、終了する(ステップS6)。
図7は、上記ステップS1での干渉チェック演算処理を具体的に示している。この処理がスタートすると、まずステップS11でカウンタn,mをそれぞれ1とする。次にステップS13で、図10に示すような基板上の各部品搭載位置(X,Y座標および回転角R)および搭載部品を示す搭載データから、n番目のデータを取得し、さらにステップS13でm番目のデータを取得する。
次にステップS14でnとmが等しくないか否かを判定し、等しい場合(ステップS14がNOの場合)は、ステップS15でmをインクリメントしてからステップS13に戻る。
ステップS14でnとmが等しくないことを判定すると、ステップS15で、搭載順序を調べることによりn番目の搭載位置への搭載時にm番目の搭載位置が既搭載であるか否かを判定する。この判定がYESの場合、ステップS17で、m番目の搭載位置に搭載される部品Mがn番目の搭載位置に搭載される部品Nより背高か否かを判定し、この判定がYESの場合、ステップS18で、MはNの近傍にあるか否かが判定される。
ステップS16〜S18のいずれかでNOとなる場合は、n番目の位置への搭載時にm番目の位置の部品と吸着ノズルとの干渉の可能性がないため、後述のステップS19以下の処理を行わずに、ステップS15の処理を経てステップS13に戻る。
ステップS16〜S18がいずれもYESの場合、三次元データに基づいて干渉を判別する処理として、先ずステップS19で、図5に示すようなドットの集合体で特定した三次元ノズル情報(吸着ノズルの三次元データ)から1ドットを抽出し、ステップS20で、後述の図8に示す処理により1ドットと既搭載部品との干渉の有無を判別し、干渉があれば、ステップS21で干渉結果を保存する。
そして、ステップS22で抽出すべき次のドットがあるか否かを判定し、次のドットがあればステップS19からの処理を繰り返す。
ステップS22の判定がNOになれば、全ドットについて部品との干渉を調べたことを意味する。この場合は、ステップS23でmが基板に搭載すべき全部品数に達したか否かを判定し、この判定がNOであれば、ステップS15の処理を経てステップS13に戻り、それ以降の処理を繰り返す。ステップS23の判定がYESになれば、ステップS24でnが基板に搭載すべき全部品数に達したか否かを判定し、この判定がNOであれば、ステップS25で、m=1とするとともにnをインクリメントしてから、ステップS12に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
図8は、図7のステップS20で行う判別処理を具体的に示すものであり、この処理としては、先ず、ステップ201で、n番目の搭載部品に使用されるヘッド及び吸着ノズルの情報を取得するとともに、ステップ202で、搭載部品の搭載座標、搭載シーケンスの情報を取得する。そして、これらの情報に基づき、ステップ203で、吸着ノズルの三次元データから抽出された1ドットが指定されたシーケンスによって動く軌跡(図9(a)参照)をサンプリングする。次に、ステップ204で、次の搭載部品の搭載座標を取得し、ステップ205で、上記1ドットが次搭載位置への移動によって動く軌跡(図9(b)参照)をサンプリングする。さらに、ステップ206で、部品の搭載のときの軌跡(ステップ203で求めた軌跡)と次搭載位置への移動による軌跡(ステップ205で求めた軌跡)とを合成する(図9(c)参照)。そして、ステップS207で、合成した軌跡がm番目の位置にある既搭載部品40aの内部を通過するか否かを調べる。この判定で、通過する場合は干渉し(ステップS208)、通過しない場合は干渉しない(ステップS209)。
以上のような当実施形態の方法および装置によると、実装作業前に図6〜図8に示すような干渉チェックの処理が行われることにより、実装用ヘッド20の吸着ノズル21と基板3上の既搭載部品40aとの干渉が発生するか否かが判別され、干渉が発生する場合は、搭載順序の入れ替えや搭載シーケンスの変更により干渉が解消される。
とくに、吸着ノズル21および部品の三次元データが取得されるとともに、部品搭載位置および搭載座標に基づいて吸着ノズル21の移動軌跡が求められ、これらに基づき、吸着ノズル21が部品搭載位置に移動するときや、部品搭載後に次の目的位置へ移動するときに既搭載部品40aと干渉するような事態が発生する場合に、予めこれを判別することができ、吸着ノズル21と既搭載部品40aとの干渉を三次元的に精度良く判別することができる。
また、当実施形態では、吸着ノズル21の三次元データが、図5に示すようにノズルの外形を特定するドット50の集合体とされており、このデータから1ドットずつ抽出されて既搭載部品40aとの干渉が調べられるようになっているため、三次元的に干渉を調べるものでありながら、データ量が著しく増大することが避けられ、比較的短時間で容易に干渉の判別を行うことができる。
さらに、上記三次元データにおけるドット密度をノズル先端側で高く、ノズル先端から遠ざかるにつれて低くしているため、既搭載部品40aとの干渉が生じ易いノズル先端側については精度良く干渉の判別を行うことができる一方、ノズル先端から遠い部分についてはデータ数を少なくして、判別処理時間を短くすることができる。
なお、本発明の方法および装置は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように変更してもよい。
(1)図8のステップ202からS205の処理で吸着ノズルの移動による軌跡を求める場合に、部品吸着位置の誤差を考慮することが望ましい。すなわち、実装作業においては、部品吸着後に、撮像ユニット18による撮像に基づく認識によって部品吸着位置のずれが検出され、部品搭載時の吸着ノズルの移動位置が補正されるため、干渉の判別においてもこれを考慮し、上記ドットの移動軌跡を求めるときに、図11に示すように、補正されない場合の移動軌跡のほかに部品吸着位置の最大誤差分に応じた補正が行われたときの移動軌跡も求めておいて、これと既搭載部品との干渉も調べるようにしておけば、より正確に干渉の判別を行うことかできる。
(2)上記実施形態では、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉を判別しているが、これに加え、部品搭載前の吸着ノズルに吸着されている部品と既搭載部品との干渉を判別するようにしてもよい。
(3)上記実施の形態において、変更される搭載シーケンスとして、部品搭載位置への吸着ノズル21の移動において、Z軸方向の移動開始のタイミングや移動速度の変更が考えられる。移動開始のタイミングを遅らせるか、あるいは移動速度をX,Y方向の移動速度に対して相対的に遅くすれば、干渉を避けることができる。部品搭載位置からの吸着ノズル21の離脱移動においては、Z軸方向の移動速度を速くするか、X,Y方向の移動開始のタイミングを遅らせるか移動速度を遅くすることで、干渉を避けるようにできる。
また、変更される移動軌跡として、ヘッドユニット6を直線的に移動(すなわち、吸着ノズル21を上面視で直線的に移動)させるのみでなく、上面視でカーブを描くように移動させるようにしても良い。部品搭載位置の近傍までは吸着ノズル21を上面視で直線的に移動させ、そこから上面視で方向を曲げて部品搭載位置に向わせる。この上面視の移動軌跡にZ軸方向の移動を、組み合わせることで、干渉を回避しつつ、基板3直上の部品搭載位置への移動、基板3直上の部品搭載位置からの離脱移動の時間を短くして、実装時間を短くできる。
(4)上記実施の形態では、実装機に搭載される制御装置30に記憶部33を設けるようにしているが、複数の実装機を直列に並べて基板への部品実装を各実装機に分担させるようにする実装システムにおいては、記憶部33を特定の実装機、あるいは別のホストコンピュータに設け、この記憶部33における実装データを使って干渉チェックを各実装機に実施させ、変更された実装データを記憶部33に格納するようにしても良い。あるいは、特定の実装機、あるいは別のホストコンピュータに、記憶部33に加え干渉回避に係わる主制御部31を配置し、各実装機における実装を干渉のないものにするようにしても良い。
この場合、主制御部31干渉判別手段35は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうようにすればよい。
3 基板
6 ヘッドユニット
20 実装用ヘッド
21 吸着ノズル
30 制御装置
31 主制御部
33a 三次元データ記憶部
33b 実装データ記憶部
34 演算手段
35 干渉判別手段
36 実装データ変更手段
6 ヘッドユニット
20 実装用ヘッド
21 吸着ノズル
30 制御装置
31 主制御部
33a 三次元データ記憶部
33b 実装データ記憶部
34 演算手段
35 干渉判別手段
36 実装データ変更手段
Claims (11)
- 基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機の干渉チェック方法であって、
使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶し、
予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて部品搭載時の吸着ノズルの移動軌跡を求める処理と、
上記吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別処理とを行うことを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 請求項1記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記干渉判別処理は、上記吸着ノズルが部品搭載位置まで移動して部品を基板に搭載するときの既搭載部品との干渉の有無の判別と、部品搭載後に吸着ノズルが次の目的位置へ移動するときの既搭載部品との干渉の有無の判別とを含むことを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 請求項2記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
表面実装機は基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを備え、この複数の実装用ヘッドにより基板上の複数の部品搭載位置に順次部品を搭載する場合に、上記吸着ノズルの移動軌跡を求める処理として、相前後して部品の搭載を行う2つの実装用ヘッドのうち先の実装用ヘッドが部品の搭載を行ってから次の実装用ヘッドが部品の搭載を行なうまでの間では、先の実装用ヘッドによる部品搭載位置から次の実装用ヘッドによる部品搭載位置へ向けて移動するときの先の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡と次の実装用ヘッドの吸着ノズルの移動軌跡とを求めることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記吸着ノズルの三次元データは、吸着ノズルの外形を多数のドットの集合体として特定したデータであり、上記干渉判別処理は、吸着ノズルの三次元データからサンプリングした各ドット毎にその移動軌跡を求め、そのドットの移動軌跡が既搭載部品と干渉するか否かを判別するものであることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 請求項4記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
吸着ノズルの三次元データは、ドット密度がノズル先端側ほど高く、ノズル先端から遠ざかるほど低く設定されていることを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の表面実装機の干渉チェック方法において、
上記干渉判別処理で干渉が有ることを判別したとき、基板に対する部品搭載順序と搭載シーケンスの少なくとも一方を変更することを特徴とする表面実装機の干渉チェック方法。 - 基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機における干渉チェック装置であって、
使用される吸着ノズルの形状及び基板に搭載される各部品の形状の三次元データを記憶する三次元データ記憶部と、
予め設定された部品搭載位置及び搭載シーケンスを含む実装データを記憶する実装データ記憶部と、
上記実装データ記憶部から読み出される部品搭載位置及び搭載シーケンスに基づいて吸着ノズルの移動軌跡を演算する演算手段と、
上記三次元データ記憶部から読み出される吸着ノズルの形状及び部品の形状の三次元データと上記演算手段により求められた吸着ノズルの移動軌跡とに基づき、吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の有無を判別する干渉判別手段とを備えたことを特徴とする表面実装機における干渉チェック装置。 - 請求項7に記載の表面実装機における干渉チェック装置において、
上記干渉判別手段によって干渉が有ることが判別されたときに、基板に対する部品搭載順序及び搭載シーケンスの少なくとも一方を変更する実装データ変更手段をさらに備えることを特徴とする表面実装機における干渉チェック装置。 - 基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機であって、
実装データに基づいて基板上に電子部品を搭載するように実装用ヘッドを制御する制御手段を備えるとともに、請求項7又は8記載の干渉チェック装置を備えたことを特徴とする表面実装機。 - 請求項9記載の表面実装機において、
基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットに複数の実装用ヘッドが配設され、各実装用ヘッドに吸着された部品を基板上に順次搭載していくように予め実装データが作成されていることを特徴とする表面実装機。 - 基板に対して相対的に移動可能な実装用ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品を吸着して、基板上の予め定められた搭載位置に部品を搭載する表面実装機が基板搬送ラインに沿って複数設けられて、各表面実装機により基板に対する部品の実装が分担して行われるようにした実装システムであって、
上記各表面実装機を統括的に制御する統括制御部もしくは特定の表面実装機の制御部に、請求項6又は7記載の干渉チェック装置が設けられ、この干渉チェック装置における干渉判別手段は、各表面実装機での吸着ノズルと基板上の既搭載部品との干渉の判別に当り、当該表面実装機より上流の表面実装機で搭載される部品を既搭載部品に含めて判別を行なうことを特徴とする実装システム。
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