JP2007116021A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混在する複数品種の基板を対象として、フレキシブルな生産形態を実現する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。
【解決手段】複数の単位実装装置を基板振り分け移載部を介して連結して構成された電子部品実装装置において、基板振り分け移載部に上流側から搬入される基板に付されたバーコードマークによる基板識別マークを基板識別マーク検出部１５によって検出し、検出結果から基板種類判定部２２によって基板種類を判定する。そしてこの判定結果に基づいて、制御部２０が基板品種に応じた実装プログラムをプログラム記憶部２１から読み出して実装プログラムを切り換える。これにより、混在する複数品種の基板を対象として連続して実装作業を行うことができ、フレキシブルな生産形態を実現することができる。
【選択図】図４

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。

電子部品が実装された実装基板を製造する電子部品実装工程においては、高生産性を目的として複数の単位実装装置を連結して電子部品実装ラインを構成することが行われる。近年、この実装ラインに用いられる単位実装装置として、基板を上流から下流に搬送する基板搬送手段を複数列備えたものが用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。

この構成により、各単位実装装置においては実装作業中の基板とともに次に実装予定の基板を常に待機させることができる。したがって、１つの基板への実装が完了したならば直ちに次の基板への実装作業を開始することができ、次の基板が搬入されるまで実装ヘッドが動作停止状態で待機する無駄時間が発生せず、効率のよい実装作業を行うことができるという利点を有している。
特開平４−１２９６３０号公報

ところで、同一の実装ラインが対象とする実装基板は多品種化し、実装ラインにはますます多様な生産形態に対応する能力が求められるようになっている。このため実装ラインによっては、混在して搬入される複数品種の基板を対象として、連続的に実装作業を行うことが求められている。しかしながら上述の先行技術例においては、搬送待ちによる無駄時間の排除という効果は実現されているものの、基板品種が切り替えられた場合には、これに対応する段取り替え作業を必要としており、混在する複数品種の基板を対象とするための機能は有しておらず、フレキシブルな生産形態に対応することができなかった。

そこで本発明は、混在する複数品種の基板を対象として、フレキシブルな生産形態を実現する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、基板に電子部品を実装する単位実装装置を複数台連結して構成される電子部品実装装置であって、前記単位実装装置に設けられ前記基板を搬送する複数列の基板搬送手段と、これらの基板搬送手段による搬送経路上に設定され電子部品が実装される基板を位置決めして保持する基板実装部と、前記単位実装装置に設けられ部品供給部から電子部品をピックアップして前記基板実装部に保持された基板に実装する部品実装手段と、前記単位実装装置間に配置され上流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段から受け取った基板を下流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段に選択的に渡す基板振り分け手段と、実装プログラムに基づいて前記部品実装手段を制御する実装動作制御部と、前記基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより当該基板の品種を判定する基板種類判定手段と、前記基板種類判定手段による判定結果に基づいて前記実装プログラムを切り換えるプログラム切換手段とを備えた。

本発明の電子部品実装方法は、基板に電子部品を実装する単位実装装置を複数台連結し
て構成され、基板を搬送する複数列の基板搬送手段と、これらの基板搬送手段による搬送経路上に設定され電子部品が実装される基板を位置決めして保持する基板実装部と、前記単位実装装置に設けられ部品供給部から電子部品をピックアップして前記基板実装部に保持された基板に実装する部品実装手段と、前記単位実装装置間に配置され上流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段から受け取った基板を下流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段に選択的に渡す基板振り分け手段と、実装プログラムに基づいて前記部品実装手段を制御する実装動作制御部と、前記基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより基板品種を判定する基板種類判定手段とを備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、前記基板種類判定手段による判定結果に基づいて前記実装プログラムを切り換えることにより、混在する複数品種の基板を対象として連続的に実装動作を行う。

本発明によれば、基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより当該基板の品種を判定し、この判定結果に基づいて実装プログラムを切り換えることにより、混在する複数品種の基板を対象として、フレキシブルな生産形態を実現することができる。

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ラインの構成図、図２は本発明の一実施の形態における単位実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態における基板振り分け移載部の構成説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの制御系の構成を示すブロック図、図５，図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板搬送動作および部品実装動作を示すフロー図、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基板搬送動作の動作説明図である。

まず図１を参照して、電子部品実装ライン（電子部品実装装置）の構成について説明する。図１において、電子部品実装ラインは、電子部品を実装する単位実装装置Ｍ１，Ｍ２を直列に連結して構成されており、上流側（図において右側）から搬入された基板がこれらの単位実装装置に送り込まれることにより、当該基板への所定の実装作業が各単位実装装置において実行されるようになっている。これらの単位実装装置Ｍ１，Ｍ２の前後には、基板振り分け移載部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が配置されており、基板振り分け移載部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ実装対象の基板を上流側から受け取って下流側に渡す基板受渡し機能を備えている。

次に図２を参照して、単位実装装置の構造について説明する。図２において、基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に第１搬送路２Ａ，第２搬送路２Ｂが配設されており、第１搬送路２Ａ，第２搬送路２Ｂはそれぞれ基板４を搬送する搬送コンベア２ａ、２ｂを備えている。すなわち、単位実装装置Ｍ１，Ｍ２は、基板を搬送する複数列の基板搬送手段を備えている。

第１搬送路２Ａ，第２搬送路２Ｂの搬送コンベア２ａ、２ｂによる搬送経路上には、基板４を位置決めして保持する第１基板実装部３Ａ，第２基板実装部３Ｂが設定されており、ここに保持された基板４に対して、後述する部品実装手段によって電子部品が実装される。第１基板実装部３Ａ，第２基板実装部３Ｂは、搬入された基板４を正しい実装位置に位置決めして保持する機能とともに、当該基板実装部に基板４が存在するか否かを検出する基板検出機能を有している。そして後述するように、この基板検出結果を参照して基板搬送制御が行われる。

第１搬送路２Ａ、第２搬送路２Ｂのそれぞれの外側には、部品供給部５Ａ，５Ｂが配置されている。それぞれの部品供給部５Ａ，５Ｂには複数のテープフィーダ６が並設されている。テープフィーダ６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、電子部品を以下に説明する実装ヘッドによる部品取り出し位置に供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸ガイド７Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル７Ａ、Ｙ軸ガイド７Ｂ上にはＸ軸テーブル８が架設されている。Ｘ軸テーブル８には、実装ヘッド９および実装ヘッド９と一体的に移動するカメラ１０が装着されている。Ｙ軸テーブル７Ａ、Ｘ軸テーブル８を駆動することにより、実装ヘッド９は水平移動し、部品供給部５Ａ，５Ｂから電子部品を吸着ノズル（図示省略）によってピックアップし、第１搬送路２Ａ、第２搬送路２Ｂに位置決めされた基板４上に実装する。Ｙ軸テーブル７Ａ，Ｘ軸テーブル８および実装ヘッド９は、単位実装装置に設けられ部品供給部５Ａ，５Ｂから電子部品をピックアップして、基板実装部に保持された基板４に実装する部品実装手段を構成する。

実装ヘッド９とともに基板４上に移動したカメラ１１は、基板４を撮像して認識する。また部品供給部５Ａ，５Ｂから第１搬送路２Ａ、第２搬送路２Ｂに至る移動経路には、ラインカメラ１１が配設されている。ラインカメラ１１は、それぞれの実装ヘッド９に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。実装ヘッド９によって電子部品を基板４に搭載する際には、カメラ９による基板４の位置認識結果およびラインカメラ１１による電子部品の位置認識結果に基づいて、搭載位置が補正される。

次に図３を参照して、基板振り分け移載部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の構成を説明する。図３において、基台１２上には基板４をＸ方向に搬送する振り分けコンベア１３が、コンベア移動機構１４によってＹ方向に移動自在に配設されている。コンベア移動機構１４を駆動することにより、振り分けコンベア１３を隣接する単位実装装置の搬送コンベア２ａ、または搬送コンベア２ｂのいずれかと選択的に連結することができる。

基板振り分け移載部Ｃ１は、上流側から振り分けコンベア１３ｂによって受け取った基板４を、単位実装装置Ｍ１の第１搬送路２Ａ、第２搬送路２Ｂのいずれかに選択的に振り分ける機能を有している。そして単位実装装置Ｍ１の第１搬送路２Ａを搬送されて基板振り分け移載部Ｃ２に渡された基板４が、下流側の単位実装装置Ｍ２に渡される際には、そのまま振り分けコンベア１３を経由して第１搬送路２Ａに乗り移る直進搬送と、振り分けコンベア１３がＹ方向にスライドすることにより第の搬送路２Ｂに乗り移るレーン変更搬送とが選択される。

また単位実装装置Ｍ１の第２搬送路２Ｂを搬送されて、基板振り分け移載部Ｃ２に渡された基板４が、下流側の単位実装装置Ｍ２に渡される際にも同様に、第１搬送路２Ａに乗り移る直進搬送と、第２搬送路２Ｂに乗り移るレーン変更搬送とが選択される。したがって、基板振り分け移載部Ｃ２は、単位実装装置間に配置され上流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段から受け取った基板を下流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段に選択的に渡す基板振り分け手段となっている。また基板振り分け移載部Ｃ３は、振り分けコンベア１３によって単位実装装置Ｍ２の第１搬送路２Ａ、第２搬送路２Ｂのいずれかから選択的に受け取った基板４を，下流側に渡す機能を有している。

振り分けコンベア１３が第１搬送路２Ａ側に移動した位置（図３にて実線で示す振り分けコンベア１３）の上方には、基板識別マーク検出部１５が配設されている。基板識別マーク検出部１５はバーコードリーダであり、上流側から振り分けコンベア１３に搬入された基板４に予めバーコードマークによって付された基板識別マーク４ａを読み取って検出する。後述するように、搬入された基板４の品種がこの検出結果に基づいて判定される。

なお基板識別マーク検出部１５と基板識別マーク４ａの組み合わせの種類としては、バーコードリーダとバーコードマークの組み合わせに限られるものではない。例えば、基板識別マーク検出部１５としてカメラを用い、基板識別マーク４ａを撮像した結果を画像認識することによって基板の識別を行ってもよいし、また基板識別マーク検出部１５として光学センサを用い、光学センサによって識別可能な形式のマークで基板識別マーク４ａを構成するようにしてもよい。

次に図４を参照して、電子部品実装ラインの制御系について説明する。図４において、制御部２０はＣＰＵであり、プログラム記憶部２１に記憶された各種処理プログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御する。これにより、各単位実装装置における部品実装動作や基板搬送動作および各単位実装装置間での基板の受け渡し動作などの各種動作が実行される。

プログラム記憶部２１には、実装プログラムや搬送動作プログラムなどの各種の動作プログラムが記憶されている。実装プログラムは、各単位実装装置において前述の部品実装手段によって部品供給部５Ａ，５Ｂから電子部品を取り出し、第１基板実装部３Ａ、第２基板実装部３Ｂに保持された基板４に電子部品を実装するための動作プログラムである。また搬送動作プログラムは、電子部品実装ラインに対して上流側から搬入された基板４を、当該基板に対して実装作業が行われる所定の単位実装装置の基板実装部に送り込むとともに、所定の基板実装部から実装済みの基板４を下流側に送り出すための動作プログラムである。ここで実装プログラムは、電子部品実装ラインにおいて対象となる基板品種に応じて複数種類のプログラムが記憶されており、後述するように、基板品種が切り換えられる毎に当該基板品種に対応した実装プログラムがプログラム記憶部２１から読み出されるようになっている。

基板種類判定部２２は、基板識別マーク検出部１５による基板識別マーク検出結果に基づいて、基板品種の判定を行う。したがって基板識別マーク検出部１５および基板種類判定部２２は、基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マーク４ａを検出することにより、基板品種を判定する基板種類判定手段となっている。実装ヘッド駆動部２３は、Ｘ軸テーブル８、Ｙ軸テーブル７Ａや、実装ヘッド９を駆動する。基板搬送駆動部２４は、各単位実装装置の搬送コンベア２ａ，２ｂを駆動する。基板振り分け移載部駆動部２５は、各基板振り分け移載部の振り分けコンベア１３を駆動する。上記構成において、制御部２０は、実装プログラムに基づいて部品実装手段を制御する実装動作制御部であるとともに、搬送動作プログラムに基づいて基板搬送手段および基板振り分け手段を制御する搬送動作制御部となっている。

制御部２０は、基板種類判定部２２の判定結果に基づいて基板品種に対応した実装プログラムをプログラム記憶部２１から読み出す。そして読み出した実装プログラムによって、実装ヘッド駆動部２３を制御して実装ヘッド９に実装動作を行わせる。すなわち制御部２０は、基板種類判定部２２による基板品種判定結果に基づいて、実装プログラムおよび搬送動作プログラムを切り換えるプログラム切換手段となっている。このようにして、実装プログラムおよび搬送動作プログラムを切り換えることにより、混在する複数品種の基板を対象として、連続的に実装動作を行うことが可能となる。

次に、この電子部品実装ラインを用いて実行される電子部品実装方法について図５、図６のフローに沿って、図７を参照しながら説明する。ここでは、実装対象としてＡ，Ｂ品種の基板４が混在して搬入され、これらの２種類の基板４に対して、単位実装装置Ｍ１，Ｍ２によって部品実装作業が実行される。まず図７（ａ）に示すように、基板振り分け移載部Ｃ１へ上流側から基板４が搬入される（ＳＴ１）。ここでは、まず最初に基板品種Ａ
の基板が搬入され、次いで基板品種Ｂの基板４が搬入される例を示している。

基板が搬入されると、基板４に付された基板識別マーク４ａを基板識別マーク検出部１５によって検出する（ＳＴ２）。次いで、この識別マーク検出結果に基づき、基板種類判定部２２によって基板品種が判定される。まずここでは、当該基板４が基板品種Ａであるか否かを判定する（ＳＴ３）。そして図７（ｂ）に示すように、基板品種Ｂの基板４が搬入された場合においては、当該基板４は基板品種Ａに該当せず、この基板４は基板品種Ｂと判定される（ＳＴ４）。

そして最初の基板４のように基板品種Ａと判定（ＳＴ５）されたならば、次に第１基板実装部３Ａに基板無しの状態か否かを判断する（ＳＴ６）。ここで基板無しであるならば、図７（ｂ）に示すように、第１搬送路２Ａによって基板４を搬送して、第１基板実装部３Ａに基板品種Ａと判定された基板４を搬入する（ＳＴ７）。そしてプログラム記憶部２１から基板品種Ａに対応した実装プログラムを読み出し（ＳＴ８）、制御部２０が読み出された実装プログラムによって実装ヘッド駆動部２３を制御することにより、第１基板実装部３Ａにおいて基板品種Ａの基板４を対象とした実装が開始される（ＳＴ９）。

（ＳＴ６）にて第１基板実装部３Ａに基板ありと判断された場合には、第２基板実装部３Ｂに基板無しの状態か否かを判断する（ＳＴ１０）。ここで基板ありと判断されたならば、そのままの状態で待機する（ＳＴ１１）。そして基板無しと判断されたならば、第２基板実装部３Ｂに基板４を搬入する（ＳＴ１２）。この後、第１基板実装部３Ａの基板実装終了か否かを判断する（ＳＴ１３）。ここで未だ終了していないならば、そのままの状態で待機する（ＳＴ１４）。そして既に実装が終了している場合には、プログラム記憶部２１から基板品種Ａに対応した実装プログラムを読み出し（ＳＴ１５）、制御部２０が読み出された実装プログラムによって実装ヘッド駆動部２３を制御することにより、第２基板実装部３Ｂにおいて基板品種Ａの基板４を対象とした実装が開始される（ＳＴ１６）。

（ＳＴ４）において基板品種Ｂと判定された場合には、図６に示すフローに進む。そして第１基板実装部３Ａに基板無しの状態か否かを判断する（ＳＴ１７）。ここで基板無しであるならば、基板品種Ａの場合と同様に、搬送路２Ａによって基板４を搬送して、第１基板実装部３Ａに基板品種Ｂと判定された基板４を搬入する（ＳＴ１８）。そしてプログラム記憶部２１から基板品種Ｂの実装プログラムを読み出し（ＳＴ１９）、制御部２０が読み出された実装プログラムによって実装ヘッド駆動部２３を制御することにより、第１基板実装部３Ａにおいて基板品種Ｂの基板４を対象とした実装が開始される（ＳＴ２０）。

（ＳＴ１７）において、第１基板実装部３Ａに基板ありと判断された場合には、第２基板実装部３Ｂに基板無しの状態か否かを判断する（ＳＴ２１）。ここで基板ありと判断されたならば、そのままの状態で待機する（ＳＴ２２）。そして基板無しと判断されたならば、まず図７（ｃ）に示すように、基板振り分け移載部Ｃ１において振り分けコンベア１３を第２搬送路２Ｂ側へ移動させ、次いで図７（ｄ）に示すように、第２搬送路２Ｂによって第２基板実装部３Ｂに基板４を搬入する（ＳＴ２３）。

この後、第１基板実装部３Ａの基板実装終了か否かを判断する（ＳＴ２４）。ここで未だ終了していないならば、そのままの状態で待機する（ＳＴ２５）。そして既に実装が終了している場合には、プログラム記憶部２１から基板品種Ｂの実装プログラムを読み出し（ＳＴ２６）、制御部２０が読み出された実装プログラムによって実装ヘッド駆動部２３を制御することにより、第２基板実装部３Ｂにおいて基板品種Ｂの基板４を対象とした実装が開始される（ＳＴ２７）。

上記例では、上流側から基板振り分け移載部Ｃ１に搬入された基板４を単位実装装置Ｍ１に振り分けて受け渡す場合の動作例を示したが、単位実装装置Ｍ１によって所定の部品実装を終了した後の基板４を、基板振り分け移載部Ｃ２によって単位実装装置Ｍ２に振り分けて受け渡す場合においても、同様の処理が実行される。

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法においては、基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより基板品種を判定し、この判定結果に基づいて実装プログラムを切り換えるようにしたものである。これにより、混在する複数品種の基板を対象として、段取り替え作業による装置停止を要することなく、連続して実装動作を継続することができ、フレキシブルな生産形態を実現することができる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、混在する複数品種の基板を対象として、フレキシブルな生産形態を実現することができるという効果を有し、複数の単位実装装置を連結した電子部品実装ラインに有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの構成図 本発明の一実施の形態の単位実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における基板振り分け移載部の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装ライン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方法における基板搬送動作および部品実装動作を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板搬送動作および部品実装動作を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板搬送動作の動作説明図

符号の説明

２Ａ，２Ｂ 搬送路
２ａ，２ｂ 搬送コンベア
３Ａ 第１基板実装部
３Ｂ 第２基板実装部
４ 基板
９ 実装ヘッド
１３ 振り分けコンベア
１５ 基板識別マーク検出部
Ｍ１，Ｍ２ 単位実装装置
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 基板振り分け移載部

Claims (2)

1. 基板に電子部品を実装する単位実装装置を複数連結して構成される電子部品実装装置であって、前記単位実装装置に設けられ前記基板を搬送する複数列の基板搬送手段と、これらの基板搬送手段による搬送経路上に設定され電子部品が実装される基板を位置決めして保持する基板実装部と、前記単位実装装置に設けられ部品供給部から電子部品をピックアップして前記基板実装部に保持された基板に実装する部品実装手段と、前記単位実装装置間に配置され上流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段から受け取った基板を下流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段に選択的に渡す基板振り分け手段と、実装プログラムに基づいて前記部品実装手段を制御する実装動作制御部と、前記基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより当該基板の品種を判定する基板種類判定手段と、前記基板種類判定手段による判定結果に基づいて前記実装プログラムを切り換えるプログラム切換手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 基板に電子部品を実装する単位実装装置を複数連結して構成され、基板を搬送する複数列の基板搬送手段と、これらの基板搬送手段による搬送経路上に設定され電子部品が実装される基板を位置決めして保持する基板実装部と、前記単位実装装置に設けられ部品供給部から電子部品をピックアップして前記基板実装部に保持された基板に実装する部品実装手段と、前記単位実装装置間に配置され上流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段から受け取った基板を下流側の単位実装装置のいずれかの基板搬送手段に選択的に渡す基板振り分け手段と、実装プログラムに基づいて前記部品実装手段を制御する実装動作制御部と、前記基板振り分け手段に上流側から搬入される基板に付された基板識別マークを検出することにより基板品種を判定する基板種類判定手段とを備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、前記基板種類判定手段による判定結果に基づいて前記実装プログラムを切り換えることにより、混在する複数品種の基板を対象として連続的に実装動作を行うことを特徴とする電子部品実装方法。

Images