JP2007158053A - 電子部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】実装装置自体の変形に起因する電子部品の位置認識誤差を解消して実装不良の抑制に寄与する電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】ロータリーユニットに環状配列されたノズルユニットのノズルヘッドに搭載された複数のノズルのうち1つのノズルに交換して搭載した治具ノズル40の基準位置を所定の時間をおいてカメラにより撮像することによりノズルユニットとカメラの相対的な位置変化量jを検出し、カメラに撮像されて認識される電子部品の位置の補正を行う。これにより、実装装置自体の変形に起因するノズルユニットとカメラの相対的な位置変化による影響を排除して精度良く部品の位置を認識することが可能となり、実装品質が向上して不良基板の発生の抑制に寄与する。
【選択図】図5
【解決手段】ロータリーユニットに環状配列されたノズルユニットのノズルヘッドに搭載された複数のノズルのうち1つのノズルに交換して搭載した治具ノズル40の基準位置を所定の時間をおいてカメラにより撮像することによりノズルユニットとカメラの相対的な位置変化量jを検出し、カメラに撮像されて認識される電子部品の位置の補正を行う。これにより、実装装置自体の変形に起因するノズルユニットとカメラの相対的な位置変化による影響を排除して精度良く部品の位置を認識することが可能となり、実装品質が向上して不良基板の発生の抑制に寄与する。
【選択図】図5
Description
本発明は、電子部品を基板に連続的に実装するタレット型実装装置に関するものである。
電子部品を基板に実装する装置として、ノズルユニットを円周上に均等配列したロータリーユニットを備え、各ノズルユニットに設けられた各ノズルにより電子部品の吸着及び実装を行うタレット型実装装置が知られている。タレット型実装装置においては、ロータリーユニットに配列された各ノズルが円周上を一回転する間に、ノズルに電子部品を供給する電子部品供給ステージと基板の所定の実装位置に電子部品を実装する電子部品実装ステージに繰り返し移動して電子部品の実装を行うようになっており、電子部品の連続的な実装を可能にして実装効率の向上を図っている。タレット型実装装置において実装の対象となる電子部品を基板の所定の実装位置に正確に実装するため、ノズルに吸着された電子部品の位置を認識した後に実装ステージにおける電子部品の位置決めに反映することで実装品質を確保している(特許文献1参照)。
特開2000−36697号公報
ところで、タレット型実装装置においては、各駆動系の駆動による温度変化や経年劣化に起因したフレーム等の変形によりノズルユニットと電子部品認識ステージの相対的な位置関係に変化が生じることがあり、電子部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置に変形による誤差が含まれることがあった。一方、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴い、これに搭載される電子部品の微小化や狭隣接化が益々進展している。そのため、ノズルに吸着された電子部品を基板の実装位置に対して正確に位置決めすることが重要な課題となっている。
しかしながら、電子部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置に誤差が含まれると、電子部品の位置決め精度が低下して基板の実装位置に正確に実装することができないので実装品質が低下するおそれがある。
そこで本発明は、実装装置自体の変形に起因する電子部品の位置認識誤差を解消して実装不良の抑制に寄与する電子部品実装装置を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、電子部品を吸着してピックアップする複数のノズルと、前記各ノズルを環状に配列したヘッドと、前記ヘッドを前記各ノズルが形成する環の中心を回転軸として回転させる回転駆動手段からなる複数のノズルユニットを環状に均等配列したロータリーユニットと、前記ノズルに電子部品を供給する部品供給ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を認識する部品認識ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する部品実装ステージと、前記ロータリーユニットを前記各ノズルユニットが形成する環の中心を回転軸としてインデックス回転させて前記ノズルを前記部品供給ステージ、前記部品認識ステージ、前記部品実装ステージの順に移動させるインデックス回転駆動手段とを備えた電子部品実装装置であって、前記部品認識ステージに備えられた位置認識手段と、前記ノズルの少なくとも1つに替えて装着された治具とを更に備え、前記位置認識手段により認識された前記治具の基準箇所の位置と前記基準箇所の位置を認識した時点から所定の時間を経過した時点において認識された前記治具の基準箇所の位置との変位に基づいて前記部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正する。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記位置認識手段が撮像手段を備え、前記撮像手段により撮像される前記治具の基準箇所の輝度が、前記ノズルに吸着された電子部品の電極より低く、かつ、背景より高く設定されている。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記基準箇所における変位量が所定の閾値を超えているか否かを判定する判定手段を更に備え、前記基準箇所における変位量が所定の閾値を超えていないと判定された場合に、前記基準箇所の変位に基づいて前記部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正する。
本発明によれば、ノズルユニットに装着された治具の基準箇所の位置を部品認識ステージに備えられた位置認識手段により所定の時間をおいて認識し、認識された基準箇所の変位により部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正するので、実装装置自体の変形に起因する電子部品の位置認識誤差を解消して不良基板の発生を抑制することができる。
図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す全体構成図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す平面図、図3(a)、(b)は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する部品検知ステージにおける撮像の様子を示す説明図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の厚みの補正方法を示す説明図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品の位置の補正方法を示す説明図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する実装動作を示すフローチャート、図7は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品の位置の補正方法を示す説明図、図8(a)、(b)は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品の位置の補正方法を示す説明図である。
図1において、電子部品実装装置には、電子部品Pの供給を行う電子部品供給手段1と、電子部品が実装される被実装体となる基板Wを所定の位置で保持する基板保持手段2と、電子部品供給手段1により供給される電子部品Pをピックアップして基板Wへの実装を行う電子部品実装手段3が備えられている。電子部品供給手段1は、可動テーブル4の上部に並設された複数のテープフィーダ5から構成されており、可動テーブル4をX方向に水平移動させるテーブル駆動手段6により任意のテープフィーダ5の電子部品供給位置5aをピックアップ位置に位置合わせする。テープフィーダ5は、電子部品を等ピッチで収納したテープをピッチ送りすることにより電子部品供給位置5aに順次電子部品を供給する。各テープフィーダ5にそれぞれ異なる品種の電子部品を収納しておくことにより多品種の電子部品の供給が可能となる。
基板保持手段2は、電子部品供給手段1の側方に配設されており、基板Wを下方から支持する支持台と、支持台を水平面内で移動可能にする移動手段となるX軸駆動手段8及びY軸駆動手段9から構成されている。なお、基板Wは図外の基板搬送手段により支持台に対して搬入されるとともに支持台から搬出される。本発明においては、基板Wの搬送方向をX方向とし、これに水平面内で直交する方向をY方向とする。支持台には、搬入された基板WをY方向からクランプして保持する保持手段7が備えられている。保持手段7により基板Wを支持台上に保持した状態でX軸駆動手段8及びY軸駆動手段9を駆動することにより基板Wを所定の位置に位置決めすることができる。なお、本実施の形態において基板Wは、電子部品が実装される実装面に予め所定のパターンで半田が印刷された半田プリント基板である。
電子部品実装手段3は、ロータリーユニット10と、ロータリーユニット10をインデックス回転させるインデックス回転手段11から構成されている。ロータリーユニット10は、円柱状の回転体12の外周に複数のノズルユニット13を均等配列した状態で装着している。各ノズルユニット13の下端には、ピックアップする電子部品の品種に対応した複数のノズル14を環状に配列して搭載したノズルヘッド15となっている(図2においては、6個のノズルを環状に均等配列したノズルヘッドを例示している)。各ノズル14は図外の吸引手段と接続されており、ノズル14の下端に電子部品を真空吸着してピックアップを行う。ノズルヘッド15はノズルユニット13に内蔵された昇降駆動手段により昇降可能になっており、テープフィーダ5の電子部品供給位置5aに供給された電子部品の上面に下降させたノズル14の下端を当接された状態で吸引することにより電子部品のピックアップを行う。ピックアップ後は一端上昇し、基板Wの所定の実装箇所の上方に電子部品を位置合わせした後に再度下降して実装を行う。また、ノズルヘッド15は、図2に示すように、ノズルユニット13に内蔵された回転駆動手段により各ノズル14が形成する環16の中心を軸としてZ軸周りに回転可能になっており、ノズル14にピックアップされた電子部品の位置や姿勢を変更することができる。
インデックス回転手段11は、回転駆動手段20の駆動力がシャフト21及び減速機22を介してインデックス変換手段23に伝達するように構成されており、X軸周りのシャフト21の連続回転が回転体12のZ軸周りのインデックス回転に変換される。図2に示すように、ロータリーユニット10は、各ノズルユニット13が形成する環17の中心を軸としてZ軸周りにインデックス回転可能になっている。
図1において、テープフィーダ5、テーブル駆動手段6、X軸駆動手段8、Y軸駆動手段9、ノズルユニット13に内蔵されたノズルヘッド15の昇降駆動手段及び回転駆動手段、ノズル14の吸引手段、回転駆動手段20は制御手段24との間で通信可能に接続されており、制御手段24からの制御指令に基づいて所定の動作を行う。電子部品供給手段1により供給される電子部品の品種や順序、基板保持手段3に保持された基板Wにおける所定の実装箇所は制御手段24に含まれる記憶領域に予め記憶された制御プログラムに設定されており、電子部品実装装置における一連の実装動作は制御プログラムに従って制御される。
次に、電子部品実装装置に配設された各ステージについて説明する。図2において、各ノズルユニット13はインデックス回転により、部品供給ステージ30及び部品厚検出ステージ31、部品認識ステージ32、部品実装ステージ33、部品検知ステージ34、部品廃棄ステージ35、ノズル選択ステージ41の順に環17上を時計回りに順次移動する。
部品供給ステージ30においては、ノズルユニット13に対して電子部品の供給が行われる。ノズルユニット13に供給された電子部品は、電子部品の品種に対応したノズル14に吸着されてピックアップされる。
部品厚検出ステージ31においては、ノズル14に吸着された電子部品の厚みの検出が行われる。電子部品の厚みの検出は、電子部品を吸着したノズル14が高さ検知手段を構成する透過型のラインセンサ36を通過した際の遮光長の変化を検知することにより行われる。遮光長の変化による電気信号は、制御手段24に送出され、電子部品を未吸着の状態のノズル14による遮光長との差から電子部品の厚みが検出される。制御手段24は、検出された電子部品の厚みに基づいてノズル14の下降ストロークを調整し、後の部品実装ステージ33において電子部品が過不足ない押圧力で基板に実装されるように実装高さを調整する。また、検出された電子部品の厚みが正常吸着時における厚みと異なる場合には、立ち姿勢や斜め姿勢等の異常吸着、又は電子部品の未吸着等の吸着不良が発生していると判断し、吸着不良と判断されたノズル14による実装を中止して不良基板の発生を防止する。
部品認識ステージ32においては、ノズル14に吸着された電子部品の認識が行われる。電子部品の認識は、位置認識手段を構成する撮像手段としてのカメラ37の上方に停止したノズル14に吸着された電子部品を下方から撮像して画像データとして取り込み、認識手段25において画像データを解析して電子部品の位置や姿勢を検出することにより行われる。制御手段24は、認識手段25において検出された電子部品の位置や姿勢等の検出結果に基づいてノズル14に吸着された電子部品の角度補正を行うとともに基板Wの実装箇所の位置決め補正を行う。この補正により、電子部品の電極やリード等を基板Wの実装面にパターン印刷された半田に精度良く搭載することが可能となって実装品質が向上する。
部品実装ステージ33においては、各ノズル14に吸着された電子部品が基板Wに予め設定された実装箇所に所定の実装姿勢で実装される。部品実装ステージ33には、基板Wが配設されており、基板認識手段を構成するカメラ38により基板Wを撮像した画像データを認識手段25において解析して基板Wの位置を認識し、制御手段24が認識結果に基づいて基板Wの所定の実装箇所の位置決めを行う。各ノズル14に吸着された電子部品は、部品厚検知ステージ31及び部品認識ステージ32における検出結果に基づいて角度補正や実装高さの調整がなされており、部品認識ステージ32における検出結果に基づいて位置決め補正された基板Wの所定の実装箇所に実装される。このとき、電子部品毎に予め設定された実装姿勢に基づいて基板Wに対して所定の角度で実装が行われる。そのため、ノズルヘッド15を回転させてノズル14に吸着保持された電子部品の姿勢を変更している。
なお、基板Wの所定の実装箇所は、1つの電子部品につき1箇所設定されており、基板Wの実装面には複数の実装箇所が設定されている。それぞれの実装箇所における実装順序や実装される電子部品の品種、実装姿勢等は予め制御プログラムとして設定されており、この制御プログラムに基づいて制御手段24により電子部品実装装置の各動作が制御される。また、図1において、基板撮像カメラ38は制御手段24を介して表示手段26と接続されており、基板Wの実装面の任意の箇所の画像を表示手段26に可視的に画像表示することが可能になっている。
部品検知ステージ34においては、先の部品実装ステージ33において実装を終えたノズル14に電子部品が残存しているか否かの検知が行われる。先の部品実装ステージ33において電子部品の実装を行ったノズル14又は当該ノズル14が搭載されたノズルヘッド15の他のノズル14には部品供給ステージ30において新たな電子部品の供給が行われるが、部品実装ステージ33において電子部品が基板に実装されずにノズル14に残存するいわゆる電子部品の持ち帰りが発生している場合には新たな電子部品の吸着の際に障害となる。そのため、部品検知ステージ34にはノズル先端撮像手段を構成するカメラ39が備えられており、ノズル14の側方、すなわちロータリーユニット10のインデックス回転面方向からノズル14の先端部を含む所定の領域を撮像して電子部品の有無を確認する。図3(a)、(b)において、カメラ39は光学系カメラであり、固有の被写界深度f及び視野角α(図中斜線Aで示す)に含まれる範囲を撮像可能範囲としている。
従って、部品実装ステージ33において電子部品の実装を終えたノズル14は、部品検知ステージ34において斜線Aで示される撮像可能範囲内に位置するよう位置制御が行われる。上述したように、部品供給ステージ30においてノズル14に吸着保持された電子部品は、所定の実装姿勢となるようにノズルヘッド15を回転させて姿勢変更されている。そのため、部品実装ステージ33において電子部品の実装を行うノズル14は、図2に示す環16上の任意の位置に位置していることになる。電子部品の実装が終了すると、実装を終えたノズル14が部品検知ステージ34の撮像可能範囲(図3において斜線Aで示す)内に移動するようにノズルヘッド15の回転駆動手段の駆動量が制御される。このノズル14の移動は、次の部品検知ステージ34に移動する間の極めて短時間で行う必要があるため、ノズル14を撮像可能範囲内に移動させるための回転角度が小さくてすむ方向にノズルヘッド15の回転方向を選択する。なお、何れの回転方向によってもノズル14の移動が間に合わない場合は、回転駆動手段20の駆動量を調整してロータリーユニット10の回転速度を低速に変更する。
図1において、カメラ39は認識手段25と通信可能に接続されており、カメラ39により取り込まれたノズル14の先端部を含む所定の領域の画像データは認識手段25に送信される。認識手段25は、受信した画像データを解析してノズル14の先端部に電子部品が残存しているか否かの判断を行い、電子部品の残存が確認されると制御手段24にエラー信号を送信する。
このように、部品検知ステージ34においては、ノズル14の先端部を含む所定の領域を撮像して電子部品が残存しているか否かの検知を行うようになっているので、空圧系の変化により判断する方法に比べ検知の安定性及び信頼性が高い。これにより、電子部品の持ち帰りの判断の信頼性が向上して不良基板の発生の抑制に寄与することができる。
部品廃棄ステージ35においては、ノズル14に残存した電子部品の強制的な廃棄が行われる。ノズル14の先端部に電子部品が残存していると、当該ノズル14に他の電子部品を吸着することができないばかりでなく、同じノズルユニット13のノズルヘッド15に搭載された他のノズル14にも電子部品を吸着する際の障害となる。そのため、電子部品の残存が確認されたノズル14においては、ノズル14内のブローや先端部のブラッシング等により電子部品の強制的な廃棄が行われる。
ノズル選択ステージ41においては、ノズルヘッド15に搭載された複数本のノズル14のうち、実装に使用するノズル14の選択が行われる。選択されたノズル14は、図3(a)に示すようにノズルヘッド15から下方に突出し、他のノズル14は、選択されたノズル14による吸着や実装動作を妨げないようにノズルヘッド15側に退避した状態となる。
このように、多数の駆動系により構成される電子部品実装装置は、複数の電子部品を連続的に実装するために高速で長時間の稼動を行うので、稼働中の温度変化に起因した熱変形が生じることがある。その結果、時間の経過とともにノズルユニット13とラインセンサ36やカメラ37との相対的な高さや位置関係に変化が生じ、電子部品の厚みや位置に熱変形による誤差が生じることがある。そのため、本実施の形態における電子部品実装装置においては、部品厚検出ステージ31で検出される電子部品の厚み及び部品認識ステージ32で認識される電子部品の位置を補正して熱変形による影響を排除するようにしている。
まず、部品厚検出ステージ31において検出される電子部品の厚みの補正について説明する。本実施の形態においては、ノズルヘッド15に搭載される複数のノズル14のうちの1つのノズル14が治具ノズル40と交換されており、治具ノズル40の所定の基準箇所の高さ(基準高さ)をラインセンサ36で検出することによりノズルユニット13とラインセンサ36の相対的な高さ変化量を把握するようになっている。
図4は、治具ノズル40とラインセンサ36の高さ原点との位置関係を示している。破線aは、ある時点における基準高さ検出時のラインセンサ36の高さ原点ラインを例示している。この破線aから治具ノズル40の先端部までの距離h1が第1の基準高さh1として制御手段24に含まれた記憶領域に記憶される。実線bは、先の基準高さ検出時から所定時間を経過した時点における第2の基準高さ検出時のラインセンサ36の高さ原点ラインを例示している。
このように、所定時間経過の間における熱変形により治具ノズル40とラインセンサ36の相対的な高さに変化が生じると、同じ品種の電子部品であっても検出される厚みに誤差が生じることになる。この誤差は、第1の基準高さh1と第2の基準高さh2との差、すなわちノズルユニット13とラインセンサ36の相対的な高さ変化量h3として演算される。この変化量h3を部品厚検出ステージ31において検出される電子部品の厚みの補正量とすることにより、熱変形の影響を排除した電子部品の厚みを把握することが可能となる。
このように、治具ノズル40の基準高さを検出し、検出結果により電子部品の厚みを補正することにより、熱変形による影響を排除して精度の高い部品厚の検出が可能になるので、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴って微小化が進展する電子部品のようにノズル14に正常吸着された場合の厚みと異常吸着された場合の厚みの間に僅かな差しかない場合であっても、吸着姿勢の誤判断により異常吸着された状態で基板に実装されたり、正常に吸着されているのも関わらず吸着異常と判断されたりする等の不具合の発生を防止できる。また、電子部品の本来の厚みに応じた最適な実装高さを設定することができるので、実装品質が向上する。
なお、基準高さの検出は短いタイムスパンで定期的に行うことにより検出時期による補正値のばらつきを抑えることが可能になるので、本実施の形態においては、所定時間毎、例えば5分毎に行うようにしている。このように所定時間毎に検出される基準高さは制御手段24の記憶領域に記憶され、次回の基準高さ検出までの間は前回の基準高さに基づいて補正が行われる。検出の対象が予めノズルヘッド15に搭載された専用の治具ノズル40であるため、実装動作を停止してノズル14を調整用の治具に取り替える必要もなく、また、通常の実装動作の際に治具ノズル40を検出することが可能であり、検出のための特別な動作を必要としない。そのため、例えば5分毎という短いタイムスパンで検出を行ってもタクトロスはほとんど発生することはなく、実装効率を低下させることがない。
また、補正に際しては、基準高さの検出ミス等の要因により異常な数値が検出されることがあるので、本実施の形態における電子部品実装装置においては、制御手段24の記憶領域に予め記憶された閾値と第1の基準高さと第2の基準高さとの差による変位量との比較を行い、変位量が閾値を超えていないと判定された場合にのみ、この変位量を用いて電子部品の厚みを補正するようにしている。
次に、部品認識ステージ32において認識される電子部品の位置の補正について説明する。本実施の形態においては、ノズルヘッド15に搭載される複数のノズル14のうちの1つのノズル14が治具ノズル40と交換されており、治具ノズル40の所定の基準箇所の位置(基準位置)をカメラ37で認識することによりノズルユニット13と部品認識カメラ37の相対的な位置変化を把握するようになっている。
図5は、図8(a)に示す方法により治具ノズル40の下面をカメラ37で撮像した画像を示したものであり、治具ノズル40の下面とカメラ37の撮像中心との位置関係を示している。破線で囲まれた領域cは、ある時点における基準位置認識時のカメラ37の撮像範囲を例示している。この領域cの撮像中心dに対する治具ノズル40の位置(ベクトルe)が第1の基準位置として認識される。実線で囲まれた領域gは、先の基準位置認識時から所定時間を経過した時点における第2の基準位置認識時のカメラ37の撮像範囲を例示している。この領域gの撮像中心hに対する治具ノズル40の位置(ベクトルi)が第2の基準位置として認識される。
これらの第1の基準位置と第2の基準位置を比較してベクトルeとベクトルiの差から、治具ノズル40とカメラ37の相対的な位置の変位であるベクトルjが演算される。この変位に基づいて部品認識ステージ32において認識される電子部品の位置を補正することにより、熱変形の影響を排除した電子部品の位置を把握することが可能となる。
ノズルユニット13のノズルヘッド15には、治具ノズル40の他に複数のノズル14(本実施の形態では5本)が搭載されている。そのため、治具ノズル40の認識を行う際には、ノズル選択ステージ41において治具ノズル40を突出させる。治具ノズル40の認識を終えると、治具ノズル40をノズルヘッド15側に退避させて実装に使用するノズル14を突出させ、電子部品の吸着や実装を行う。
この場合、部品認識ステージ32においてノズル14吸着された電子部品をメラ37により撮像すると、撮像領域に治具ノズル40の下面が含まれることがある。特に、図7及び図8(b)に示すように、ノズルヘッド15に搭載された大型ノズル14gにより大型部品Pa(例えばQFP)を吸着保持した場合、治具ノズル40の下方に大型部品Paの電極やリードPbが張り出すと、両者の識別が困難となることがある。従って、カメラ37により撮像されて取り込まれた画像データを認識手段25において解析する際に、治具ノズル40の下面と電子部品の電極やリード等の高輝度の撮像対象物を明確に区別できるようにしておく必要がある。
そのため、本実施の形態においては、治具ノズル40の基準箇所となる下面の輝度を背景となるノズルヘッド15の下面より高くするとともに電子部品の電極やリードより低く設定して他の撮像対象物の輝度と差を設けている。また、ノズル14の下端(部品の吸着面)も電子部品の電極等と誤認識しないように背景と同様に低輝度に設定している。これにより、電子部品の電極やリードと治具ノズル40のコントラストが明確になり、認識手段25において両者を取り違える等の認識ミスを防止することができる。また、両者のコントラストをより明確にするために、カメラ37による撮像領域を照射する光量を通常の電子部品認識時における光量より多くしている。
このように、治具ノズル40の基準位置を認識し、認識結果により電子部品の位置を補正することにより、熱変形による影響を排除して精度の高い位置認識が可能になるので、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴って微小化や狭隣接化が進展する電子部品の実装分野においても電子部品を基板の実装箇所に対して正確に実装することが可能となって実装品質が向上する。
なお、基準位置の検出は短いタイムスパンで定期的に行うことにより認識時期による補正値のばらつきを抑えることが可能になるので、本実施の形態においては5分毎に行うようにしている。5分毎に認識される基準位置は制御手段24の記憶領域に記憶され、次回の基準位置認識までの間は前回認識の基準位置に基づいて補正が行われる。認識の対象が予めノズルヘッド15に搭載された専用の治具ノズル40であるため、実装動作を停止してノズル14を調整用の治具に取り替える必要もなく、また、通常の実装動作の際に治具ノズル40を認識することが可能であり、認識のための特別な動作を必要としない。そのため、5分毎という短いタイムスパンで認識を行ってもタクトロスはほとんど発生することはなく、実装効率を低下させることがない。
また、補正に際しては、基準位置の認識ミス等の要因により異常な数値が検出されることがあるので、本実施の形態における電子部品実装装置においては、制御手段24の記憶領域に予め記憶された閾値と第1の基準位置と第2の基準位置の変位との比較を行い、変位が閾値を超えていないと判定された場合にのみ、この変位を用いて電子部品の位置を補正するようにしている。
次に、電子部品実装装置における電子部品の実装動作について説明する。図6は実装動作を工程順に示したフローチャートである。なお、電子部品実装装置には複数のノズルユニット13のそれぞれにノズル14が搭載されており、各ノズル14は独立して実装動作を行うようになっている。以下の説明においては、任意のノズル14が各ステージを順次移動して行う実装動作を工程順に示している。
実装動作が開始されると最初に部品供給ステージ30において電子部品の供給が行われる(部品供給工程・・・ST1)。供給された電子部品はノズル14に吸着されてピックアップされ、部品厚検出ステージ31において電子部品の厚みが検出される(部品厚検出工程・・・ST2)。更に、部品認識ステージ32において電子部品の位置及び姿勢が検出される(部品認識工程・・・ST3)。
これらの部品厚検出工程及び部品認識工程における補正値に基づいて電子部品と基板の所定の実装箇所の位置合わせを行うとともに実装高さの調整を行い、部品実装ステージ33において電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する(部品実装工程・・・ST4)。
次に、部品検知ステージ34において電子部品の持ち帰りが発生しているか否かの検知を行う(部品検知工程・・・ST5)。電子部品の持ち帰りが発生していない場合には、上述したST1乃至ST5の工程を繰り返して行い、基板Wの所定の実装箇所に電子部品を順次実装する。一方、電子部品の持ち帰りが発生している場合には、以下の3通りのエラー修復モードから選択したモードによりエラー修復が行われる。
なお、部品検知工程(ST5)において電子部品の持ち帰りが検知されると、持ち帰りが発生したノズル14と、持ち帰りにより欠品が発生した実装箇所(欠品発生箇所)と、持ち帰り電子部品の品種が記憶領域に記憶される(ST6)。これらはエラー情報のデータベースとして蓄積され(ST7)、エラー傾向の分析や対策に使用することができる。
エラー修復は欠品発生箇所に再度電子部品を実装することにより行われるが、半田プリント基板は実装面に予め所定のパターンで半田がプリントされているので、持ち帰られた電子部品が半田に衝突等してこれを破損している場合がある。そのためエラー修復を行う際には、実装面の半田パターンに欠けや不足等による不具合がないかを観察して再実装が可能であるか否かの判定を行う。
本実施の形態においては、この判定方法として、オペレータ等の目視により不具合を観察して判定を行うマニュアルモードと、半田パターンの画像をデータ処理することにより判定を行う自動モードが制御プログラムに設定されている。更に、電子部品実装装置ではエラー修復を行わず、欠品発生箇所をそのままの状態で基板を搬出し、搬出先で電子部品の再実装を行うスキップモードが制御プログラムに設定されている。これらの3通りのエラー修復モードは、入力手段27により選択可能になっており、選択されたエラー修復モードが設定された制御プログラムに基づいて制御が行われる。
マニュアルモードにおいては、部品検知工程(ST5)において電子部品の持ち帰りが検知された場合に、表示手段26に基板Wの実装面の欠品発生箇所における半田状態を画像表示するとともに電子部品の再実装を行うか否かを選択可能に画像表示する。オペレータは、表示手段26に画像表示された基板Wの実装面を目視して欠品発生箇所に電子部品を再実装することが可能であるか否かの選択を行う。
すなわち、マニュアルモードを選択すると、欠品発生箇所が基板認識カメラ38の視野に入るように基板Wが移動し、表示手段26に欠品発生箇所の画像が表示される(ST8)。オペレータは画像により欠品発生箇所の半田状態を目視で確認し(ST9)、再実装が可能である場合には入力手段27により再実装を選択する(選択工程・・・ST10)。
再実装が選択されると、まず、持ち帰り電子部品を部品廃棄ステージ35において強制廃棄する(部品廃棄工程・・・ST11)。次に、電子部品がノズル14から確実に廃棄されたことを確認するため、部品厚検出工程(ST2)において電子部品の厚みの検出を行うか、部品認識工程(ST3)において電子部品の認識を行い(ST12)、ノズル14から電子部品が廃棄されたか否かを判定する(判定工程)。部品厚が検出されないか電子部品が認識されなければ電子部品が廃棄されたと判定し、持ち帰られた電子部品と同品種の電子部品を当該ノズル14に吸着して欠品発生箇所に再実装する(再実装工程・・・ST13)。
その後は、上述した一連の実装動作を繰り返し行って基板Wの所定の実装箇所に順次電子部品を実装する。一方、判定工程において部品厚が検出されるか電子部品が認識されて電子部品が廃棄されていないと判定された場合には、部品廃棄工程(ST11)において再度電子部品の強制廃棄を行う。
一方、半田に欠けや不足等の不具合がある場合には再実装が不可能であるので、入力手段27により再実装を行わない選択を行う。これにより基板Wが基板支持手段2から搬出されて新たな基板Wが搬入される(ST14)。以後、新たに搬入された基板Wに対して実装が行われる。なお、基板Wの搬出(ST14)においては、欠品発生箇所にのみ実装をスキップして他の実装箇所に電子部品を実装した後の基板Wを搬出するようにしてもよい。
このように、マニュアルモードにおいては、オペレータが実装面の半田状態を目視で確認しているが、自動モードにおいては半田状態の画像をデータ処理することにより再実装を行うか否かの判定を自動で行う(ST15)。すなわち、自動モードにおいては、マニュアルモードにおける欠品発生箇所の画像表示(ST8)及び半田状態の目視による確認(ST9)、再実装を行うか否かの選択(ST10、ST14)の工程が全て自動化されている。
以上のマニュアルモード及び自動モードにおいては、電子部品実装装置における実装動作の途中でエラー修復を行うようになっているが、スキップモードにおいては、欠品発生箇所への再実装をスキップして他の実装箇所への実装に移行する。すなわち、スキップモードを選択すると、部品検知工程(ST5)において電子部品の持ち帰りが検知された場合であっても、欠品発生箇所への再実装を行うことなくスキップし(ST16)、欠品発生箇所の情報を当該基板Wの搬出先に送信する(ST17)。この基板Wの搬出先において欠品発生箇所に電子部品を実装する(ST18)。
本発明の電子部品実装装置によれば、ノズルユニットに装着された治具の基準箇所の位置を部品認識ステージに備えられた位置認識手段により所定の時間をおいて認識し、認識された基準箇所の変位により部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正するので、実装装置自体の変形に起因する電子部品の位置認識誤差を解消して不良基板の発生を抑制することができるという利点を有し、電子部品を基板に連続的に実装するタレット型実装装置を使用した実装分野において有用である。
10 ロータリーユニット
11 インデックス回転手段
13 ノズルユニット
14 ノズル
15 ヘッド
16、17 環
24 制御手段(判定手段)
30 部品供給ステージ
32 部品認識ステージ
33 部品実装ステージ
37 カメラ(撮像手段)
W 基板
11 インデックス回転手段
13 ノズルユニット
14 ノズル
15 ヘッド
16、17 環
24 制御手段(判定手段)
30 部品供給ステージ
32 部品認識ステージ
33 部品実装ステージ
37 カメラ(撮像手段)
W 基板
Claims (3)
- 電子部品を吸着してピックアップする複数のノズルと、前記各ノズルを環状に配列したヘッドと、前記ヘッドを前記各ノズルが形成する環の中心を回転軸として回転させる回転駆動手段からなる複数のノズルユニットを環状に均等配列したロータリーユニットと、前記ノズルに電子部品を供給する部品供給ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を認識する部品認識ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する部品実装ステージと、前記ロータリーユニットを前記各ノズルユニットが形成する環の中心を回転軸としてインデックス回転させて前記ノズルを前記部品供給ステージ、前記部品認識ステージ、前記部品実装ステージの順に移動させるインデックス回転駆動手段とを備えた電子部品実装装置であって、
前記部品認識ステージに備えられた位置認識手段と、前記ノズルの少なくとも1つに替えて装着された治具とを更に備え、前記位置認識手段により認識された前記治具の基準箇所の位置と前記基準箇所の位置を認識した時点から所定の時間を経過した時点において認識された前記治具の基準箇所の位置との変位に基づいて前記部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正することを特徴とする電子部品実装装置。 - 前記位置認識手段が撮像手段を備え、前記撮像手段により撮像される前記治具の基準箇所の輝度が、前記ノズルに吸着された電子部品の電極より低く、かつ、背景より高く設定されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
- 前記基準箇所における変位量が所定の閾値を超えているか否かを判定する判定手段を更に備え、前記基準箇所における変位量が所定の閾値を超えていないと判定された場合に、前記基準箇所の変位に基づいて前記部品認識ステージにおいて認識される電子部品の位置を補正することを特徴とする請求項1又は2記載の電子部品実装装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005351709A JP2007158053A (ja) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | 電子部品実装装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005351709A JP2007158053A (ja) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | 電子部品実装装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007158053A true JP2007158053A (ja) | 2007-06-21 |
Family
ID=38242015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005351709A Pending JP2007158053A (ja) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | 電子部品実装装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007158053A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010129606A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Samsung Techwin Co Ltd | 電子部品装着装置 |
JP2012044094A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 電子部品装着装置 |
CN112514551A (zh) * | 2018-08-01 | 2021-03-16 | Thk株式会社 | 致动器 |
-
2005
- 2005-12-06 JP JP2005351709A patent/JP2007158053A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112514551B (zh) * | 2018-08-01 | 2022-04-22 | Thk株式会社 | 致动器 |
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