JP2007335524A - 実装ライン - Google Patents

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Abstract

【課題】半田の印刷又は電子部品の装着の不具合を迅速かつ容易に検出でき、安価で作業効率の高い実装ラインを提供する。
【解決手段】プリント基板4の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段24であって、いずれかの実装機12、14、16、18における電子部品の実装作業前に該プリント基板4を撮像可能に配設された第1のカメラ手段24と、前記プリント基板4の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段24であって、前記いずれかの実装機12、14、16、18又は該いずれかの実装機12、14、16、18より後工程の実装機12、14、16、18による電子部品の実装作業後に該プリント基板4を撮像可能に配設された第2のカメラ手段24と、前記第2のカメラ24手段で撮像された画像データを前記第1のカメラ手段24で撮像された画像データと比較して画像処理する画像処理手段とを備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、プリント基板に、半田を印刷したり、電子部品を実装したりする際に、半田の印刷異常や電子部品の実装異常を検出することが可能な実装ラインに関する。

従来、実装ラインにおいて、AOI(Automated Optical Inspection)を使用して回路基板に施された半田の印刷状態、実装された電子部品の実装状態の検査が行われることが知られている。これは、回路基板を照明して回路基板の表面の外観状態(半田印刷、電子部品の実装等)をCCDカメラで取り込み、画像処理によって該回路基板の良否を判定するものである。これを使用して、例えば、図24に示すように、半田印刷装置202、電子部品実装機204、電子部品実装機206、大型電子部品実装機208、大型電子部品実装機210、及びリフロー炉212の順で回路基板200を搬送する実装ラインが構築されていて、半田印刷装置202と電子部品実装機204との間にはAOI−A214が、電子部品実装機206と大型電子部品実装機208との間にAOI−B216が、大型電子部品実装機210とリフロー炉212との間にAOI−C218が夫々配置される。ここで、AOI−A214は、半田印刷された印刷位置のずれ、印刷の有無、ブリッジ等の不具合を検出し、AOI−B216は、BGA等の大型の電子部品が装着される前に、該大型の電子部品の装着位置の異物等の不具合をチェックにより検出し、AOI−C218は、リフロー炉の前に、前工程である半田印刷、電子部品の実装が正しく行われたかを確認し、回路基板200をリフロー炉212に送り実装を確定させてよいかの確認をおこなうというものである。

しかし、この検査方法では、全て、印刷後又は装着後の映像を基に確認するもので、確認したい対象物である半田及び電子部品と、不具合を確認する際にノイズとなる背景(基板のパターンや基板のパターン及び半田)とが画像上同時に映っているので、半田の印刷又は電子部品の装着の不具合を明瞭に認識することができないおそれがあった。また、不具合を認識する際には、AOIでは正しい画像と比較して判断するため、プリント基板に正しく半田を印刷し或いは正しく電子部品を装着し、それを撮像した画像を用意して予め入力すること(ティーチング)が必要であった。また、高価なAOIを1実装ラインに複数個設けなければならず、さらにAOI専用の検査プログラムを、実装のための生産プログラムとは別に用意することが必要であった。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、半田の印刷又は電子部品の装着の不具合を迅速かつ容易に検出でき、たとえ検出機能を有さない印刷機又は実装機であっても、この実装ラインに加えることによって、その印刷機又は実装機の作業状態の良否を検出することができ、また、検査専用のプログラムを用意する必要もなく、安価で作業性の良い実装ラインを提供するものである。

上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板に、電子部品を実装する複数の実装機を備えた実装ラインにおいて、前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、いずれかの実装機における電子部品の実装作業前に該プリント基板を撮像可能に配設された第1のカメラ手段と、前記第1のカメラ手段と同様な範囲を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、前記いずれかの実装機又は該いずれかの実装機より後工程の実装機による電子部品の実装作業後に該プリント基板を撮像可能に配設された第2のカメラ手段と、前記第2のカメラ手段で撮像された画像データを前記第1のカメラ手段で撮像された画像データと比較して画像処理する画像処理手段と、を備えていることである。

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、前記実装機より後工程に配置された他の実装機と、前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、前記他の実装機による電子部品の実装作業後に前記プリント基板を撮像可能に配設された第3のカメラ手段とを備え、前記画像処理手段は、前記第3のカメラ手段で撮像された画像データを、前記第1のカメラ手段で撮像された画像データ又は前記第2のカメラ手段で撮像された画像データと比較して画像処理することである。

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、前記画像処理手段で画像処理された画像処理データを、プリント基板に実装される電子部品の部品種データ及び電子部品をプリント基板に実装する位置を定める装着座標データと比較して、実装されたプリント基板の良否を判定する判定手段を備えていることである。

請求項4に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板に電子部品を実装する複数の実装機を備えた実装ラインにおいて、前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、電子部品の実装作業の前後に該プリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段と、前記カメラ手段で実装作業後に撮像された画像データを実装作業前に撮像された画像データと比較して画像処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で画像処理されたデータを、プリント基板に実装される電子部品の部品種データ及び電子部品をプリント基板に実装する位置を定める装着座標データと比較し、実装されたプリント基板の良否を判定する判定手段と、を備えていることである。

請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項4において、前記カメラ手段は、少なくともいずれかの実装機に設けられるカメラであって、実装前及び実装後のプリント基板を同一のカメラで撮像可能であることである。

請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項4又は5において、前記カメラ手段は、前記実装機の天井部分に設けられていることである。

請求項7に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至6のいずれか1項において、前記複数の実装機の前工程には、プリント基板に半田を印刷する半田印刷機を有し、前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、半田印刷作業の前後にプリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段を備え、前記画像処理手段は、前記実装作業後に撮像された画像データを画像処理することに加えて、前記カメラ手段で印刷作業後に撮像された画像データを印刷作業前に撮像された画像データと比較して画像処理することである。

請求項1に係る発明によると、第2のカメラ手段で撮像された画像データを第1のカメラ手段で撮像された画像データと比較することにより、実装異常の検出に不要なノイズを取り除いて画像データを簡略化するので、実装ラインにおいて、第1のカメラ手段で撮像後であって第2のカメラ手段で撮像される前に行われた、実装作業により生じた実装異常を、迅速かつ容易に検出することができる。また、たとえカメラ手段を有さない実装機であっても、第1カメラ手段と第2カメラ手段との間に配置することにより、当該実装機における実装作業で生じた実装異常を検出することができる。

請求項2に係る発明によると、第3のカメラ手段で撮像された画像データを第1のカメラ手段で撮像された画像データと比較することにより、いずれかの実装機又はいずれかの実装機の後工程の実装機及び他の実装機における実装作業により生じた実装異常を検出でき、第3のカメラ手段で撮像された画像データを第2のカメラ手段で撮像された画像データと比較することにより、他の実装機における実装作業により生じた実装異常を検出することができる。このように必要に応じて第1又は第2のカメラ手段を第3のカメラ手段と組合わせて撮像し、それぞれの画像データを比較することができるので、検査が必要な実装作業を選択して実装異常を効率的に検出することができる。

請求項3に係る発明によると、画像データは、検出に不要なノイズが取り除かれて簡略化されているので、数値化された部品種データ及び装着座標データと比較して、プリント基板の実装の良否を容易に判定することができる。さらに、従来のように判定のために、正しく実装されたプリント基板を撮像してティーチングさせる必要がない。また、部品種データ及び装着座標データは生産プログラムに入力されるデータなので、専用の検査プログラムを別に作成することなく生産プログラムの中で検査内容を管理し、検査結果を生産にフィードバックすることができる。

請求項4に係る発明によると、プリント基板の少なくとも一部を撮像するカメラ手段によって、実装作業後に撮像された画像データを、実装作業前に撮像された画像データと比較することにより電子部品の画像データを簡略化し、簡略化された画像データを、数値化された部品種データ及び装着座標データに基づいて判断するので、プリント基板の実装の良否を迅速かつ容易に判定することができる。

請求項5に係る発明によると、実装機に設けられたカメラ手段を使って、該実装機で行われた実装作業前と実装作業後とにおけるプリント基板の撮像、該実装機の前工程における実装後のプリント基板の撮像、該実装機の後工程における実装前のプリント基板の撮像を、それぞれ行うことができるので、実装ラインの長さを短くすることができる。

請求項6に係る発明によると、カメラ手段が実装機の天井部分に設けられているので、実装位置に位置決めされたプリント基板の基板面の広い範囲を、高い精度で撮像することができる。

請求項7に係る発明によると、半田印刷の後に撮像されたプリント基板の画像データを、半田印刷の前に撮像された画像データと比較して簡略化するので、半田印刷により生じた印刷異常を、迅速かつ容易に検出することができる。

本発明に係る実装ラインの実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は実装ラインの平面図であり、図2は実装ラインを構成する実装機の概略を示す図である。本実施形態の実装ライン2は、図略の基板供給装置からプリント基板4を搬送する第1搬送装置6と、クリーム半田印刷機8と、クリーム半田印刷機8から次工程の実装機(第1実装機)にプリント基板4を搬送する第2搬送装置10と、比較的小型の電子部品を実装する第1実装機12及び第2実装機14と、比較的大型の電子部品その他を実装する第3実装機16及び第4実装機18とから構成される。プリント基板4は、クリーム半田印刷機8で半田印刷後、第1実装機12、第2実装機14、第3実装機16及び第4実装機18の順に搬送されて電子部品が実装される。プリント基板4には夫々2次元コードが設けられ、搬送される各プリント基板4が識別できるようになっている。

第1搬送装置6は、図3に示すように、基台20上に一対のガイドレール及び一対の搬送ベルトから構成されるコンベヤ22が搬送方向(X方向)に延在され、コンベヤ22の上方には図略のフレームに取り付けられたカメラ手段としてのCCDカメラ24が2台ずつ並列に配設されている。CCDカメラ24はコンベヤ22上にあるプリント基板4を上方から撮像するようになっている。撮像される矩形状のプリント基板4の表面は各辺の中心線によって4つの区分に区分けされ、区分けされたこれらの区分は夫々1台のカメラの視野に対応している。これによって、プリント基板4全体が4台のカメラによって、ひずみが少なくかつ高い解像度で1度に撮像できるように構成されている。この第1搬送装置6のCCDカメラ24は、後述する第1実装機12に組み込まれた画像処理装置40と判定手段としての判定装置42とにネットワーク43を介して連絡されている。

クリーム半田印刷機8は、図略のクランパによりプリント基板4を保持する位置決め部を備え、該位置決め部の上方にはスクリーンマスク(図略)が配設されている。該スクリーンマスクはホルダ(図略)にマスクプレートを装着して構成されている。スクリーンマスク上にはスキージユニット(図略)が水平方向往復自在に配設されている。プリント基板4が前記スクリーンマスクの下面に当接した状態で、マスクプレート上にペースト状のクリーム半田5を供給し、前記スキージユニットを構成するスキージをマスクプレート上で摺動させることにより、スクリーンマスクに設けられたパターン孔を介してプリント基板4にクリーム半田5が印刷される。

第1実装機12は、図2に示すように、搬入されて位置決めされ所定の位置に置かれたプリント基板4全体を1度に視野に収めることができる前記CCDカメラ24と、プリント基板4を搬入位置に搬入して所定の位置に位置決めする基板搬送装置26と、基台28に対してX方向(搬送方向)及びY方向(X方向に直角な方向)に移動可能に支持された移動台30に設けられた部品実装ヘッド32を有する部品移載装置34及び基板認識用カメラ36と、CCDカメラ24による撮像及び部品移載装置34による実装を制御する制御装置38と、CCDカメラ24によって撮像された画像を処理する画像処理手段としての画像処理装置40と、画像処理装置40により画像処理された撮像データよりプリント基板4の良否を判定する判定手段としての判定装置42とを備えている。

前述した第1搬送装置6におけるCCDカメラ24と、後述する第2実装機、第3実装機及び第4実装機の夫々に設けられたCCDカメラ24と、前記各実装機に設けられた画像処理装置40及び判定装置42とを繋ぐネットワーク43が形成され、各CCDカメラ24で撮像された画像データが各画像処理装置40に通信されて転送可能になっている。また、CCDカメラ24は、前記と同様であるため説明を省略するが、撮像するタイミングが前記制御装置38によって制御される。

基板搬送装置26はX方向(搬送方向)に延在するガイドレールに沿って並設されてプリント基板4を位置決めされた位置まで搬入するコンベヤベルトと、搬入されたプリント基板4を支持する支持フレーム(図略)と、支持されたプリント基板4を実装される位置(所定の位置)まで上昇させる昇降装置(図略)と、実装される位置においてプリント基板4をクランプするクランプ装置(図略)とを備えている。

基板搬送装置26の上方にはY方向に延在するY方向ビーム44が設けられ、Y方向ビーム44は図略のX方向レールに載置されてX方向に移動可能になっている。Y方向ビーム44には移動台30がY方向に移動可能に設けられている。移動台30には部品実装ヘッド32を備えた部品移載装置34と基板認識用カメラ36とが保持され、部品移載装置34と基板認識用カメラ36とはY方向ビーム44がX方向に移動することによりX方向に移動可能に構成されている。Y方向ビーム44のX方向への移動は、X方向リニアガイド(図略)と、ボールねじ(図略)を介したX軸サーボモータ(図略)とにより駆動される。移動台30のY方向の移動は、Y方向リニアガイド(図略)と、ボールねじ(図略)を介したY軸サーボモータ(図略)とにより駆動される。これらのサーボモータは前記制御装置38によって制御される。

部品移載装置34は前記移動台30に取付けられる支持ベース46と、支持ベース46によりX方向及びY方向と直角なZ方向に昇降可能に案内支持されるとともにサーボモータ(図略)により昇降が駆動される部品実装ヘッド32と、この部品実装ヘッド32から下方へ突設された吸着ノズル50とから構成されている。吸着ノズル50は円筒状に形成され、下端において電子部品を吸着保持するようになっている。この部品移載装置34の実装動作は前記制御装置38によって制御される。

第1実装機12の両側には、図1に示すように、基板搬送装置26を挟んで部品供給装置52が配置され、これらの部品供給装置52は着脱可能な多数のカセット式フィーダ54が並設されて構成される。カセット式フィーダ54には電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープが巻回された供給リール(図略)が保持されている。この供給リールより該テープが所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出し部(図略)に順次送り込まれるようになっている。

基板搬送装置26と部品供給装置52の間には、部品認識用カメラ56が設けられ、この部品認識用カメラ56によって吸着ノズル50に吸着された電子部品が撮像されて、吸着状態の良・不良、部品自体の良・不良が判定される。

第1実装機12の後工程にある第2実装機14及び第3実装機16の構成については、第1実装機と同様である。第4実装機18については、部品供給装置の片方がトレイ58の上に比較的大型の電子部品やシールドケース等の部品を並べたトレイ式で構成され、この点以外の構成は同様であるため説明を省略する。

上記のように構成された実施形態の作用について図に基づいて以下に説明する。
まず、図略の基板供給装置よりプリント基板4が、図1に示すように、第1搬送装置6に搬送される。プリント基板4は、図3に示すように、コンベヤ22で搬送され、コンベヤ22はプリント基板4が所定の撮像位置に至ると図略のストッパにより停止される。プリント基板4は撮像位置に位置決めされ、CCDカメラ24によりプリント基板4の全体が視野に入れられて撮像される。ここでは、図4に示すように、プリント基板4全体とプリント基板4の表面に設けられた多数孔4a及び図略の回路図が撮像される。この画像データは、第1実装機12の画像処理装置40にネットワーク43を介して転送される。また、撮像の際には、プリント基板4の2次元コードが読取られ、画像処理装置40へ同時に転送される。

次に、プリント基板4は、クリーム半田印刷機8に搬送され、プリント基板4上には印刷対象部位に応じてパターン孔が開口されたスクリーンマスク(図略)がセットされる。そして、前記スクリーンマスク上にペースト状の半田が塗布されて、その上からスキージ(図略)が摺動されることにより、パターン孔を介してプリント基板4上にクリーム半田がパターン印刷される。

次に、プリント基板はクリーム半田印刷機8から第2搬送装置10に搬送され、第2搬送装置10より第1実装機12に搬送される。第1実装機12に搬送されたプリント基板4は、基板搬送装置26によって位置決めされた搬送位置に搬入され、前記支持フレームによって支持される。支持されたプリント基板4は前記昇降装置によって電子部品が実装される位置まで上昇され、前記クランプ装置によってクランプされて固定される。固定されたプリント基板4は、第1実装機12のCCDカメラ24によって撮像される。このとき、実装前のプリント基板4全体を視野に収め、4台のCCDカメラ24で同時に撮像が行われる。このように、プリント基板4全体を撮像可能なCCDカメラ24により、プリント基板4に装着される複数の電子部品全てを一度に撮像することができるので、プリント基板4を細かい沢山の区域ごとに撮像し、撮像された沢山の撮像画像を組合わせる必要なく画像データ処理を簡単に短時間で行うことができる。

ここでは、図5に示すように、プリント基板4全体とプリント基板4の表面に設けられた多数孔4a、パターン印刷された半田5及び図略の回路図とが撮像される。このとき撮像された画像データは、先に第1搬送装置6のCCDカメラ24で撮像され、転送されて来た画像データ(図4)と比較されて画像処理装置40によって画像処理され、図11に示すように、パターン印刷された半田5のみの簡略化されて表示された画像データとなる。この際、先に転送されて来た2次元コードにより比較するプリント基板が確認され、異なったプリント基板4の画像データと比較することが防止される。簡略化された画像データは、判断に不要なノイズが取り除かれているので、判定装置42によって、生産時に予め入力された数値データである部品種データ及び装着座標データに基づいてパターン印刷された半田5の良否を容易に判定することができる。この場合不良と判定されたプリント基板4は、生産ラインから除去される。また、第1実装機12により実装される前に撮像された画像データ(図5)は、第2実装機14、第3実装機16及び第4実装機18の画像処理装置40へネットワーク43を介して転送される。

なお、第1実装機12で実装前に撮像するCCDカメラ24は、前記クリーム半田印刷機8で印刷後に撮像するカメラ手段に相当するとともに、第1実装機12をいずれかの実装機とした場合の第1のカメラ手段に相当する。その場合、後工程の実装機として第2実装機14、第3実装機16、第4実装機18のいずれかが相当し、それらの実装機14,16,18に設けられたCCDカメラ24のいずれかが第2のカメラ手段に相当する。

また、第2実装機14をいずれかの実装機とした場合、第2実装機14のCCDカメラ24が第1のカメラ手段に相当し、第3実装機16又は第4実装機に設けられたCCDカメラ24が第2のカメラ手段に相当する。

また、後工程の実装機として第2実装機14が相当する場合には、他の実装機として、第3実装機16、第4実装機18のどちらかが相当し、第3実装機16又は第4実装機18に設けられたCCDカメラ24が第3のカメラ手段に相当する。

また、第1実装機12のCCDカメラ24は、プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、電子部品の実装作業の前後にプリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段に相当する。

次に、第1実装機12において、プリント基板4には、例えば電子部品P1が実装される。実装において、位置決め保持されたプリント基板4上に設けられた基板マーク(図示せず)の位置を基板認識用カメラ36で検出し、この基板マークの位置に基づいて位置補正を行って、装着すべき座標位置を演算する。そして、吸着ノズル50の先端に吸着した電子部品P1について、吸着ノズル50の中心線に対する電子部品P1の芯ずれを部品認識用カメラ56によって検出し、吸着ノズル50のX方向及びY方向の移動量を補正して、プリント基板4上の座標位置に実装する。実装されたプリント基板4は、先ほど撮像した第1実装機12のCCDカメラ24によって撮像される。ここでは、図6に示すように、プリント基板4全体とプリント基板4の表面に設けられた多数孔4a、パターン印刷された半田5及び図略の回路図に加えて、実装された電子部品P1が撮像される。このとき撮像された画像データは、第1実装機12のCCDカメラ24で電子部品P1の実装前に撮像された画像データ(図5)と比較して画像処理され、図12に示すように、実装された電子部品P1のみが簡略化されて表示された画像データとなる。簡略化された画像データは、前述と同様に判定装置42によって、生産時に予め入力された電子部品についての部品種データ及び装着座標データに基づいて実装された電子部品P1の良否が判定される。また、これらの部品種データ及び装着座標データは生産プログラムに入力されるデータなので、専用の検査プログラムを別に作成することなく生産プログラムの中で検査内容を管理し、検査結果を生産にフィードバックすることができる。また、第1実装機12で実装後に撮像された画像データ(図6)は第2実装機14の画像処理装置40に転送される。なお、第1実装機12のCCDカメラ24で第1実装機12が実装した後に撮像された画像データ(図6)を、第1実装機12のCCDカメラ24で電子部品P1の実装前に撮像された画像データ(図5)と比較して簡略化する画像処理は、プリント基板4が後述する第2実装機14に搬送されて実装されている間に行われる。

次に、プリント基板4は、第2実装機14に搬送されて同様に実装される。ここでは、例えば電子部品P2が実装される。そして、電子部品P2が実装されたプリント基板4は、第2実装機14のCCDカメラ24によって、同様に撮像される。ここでは、図7に示すように、前回の撮像画像に加えて、実装された電子部品P2が撮像される。このとき撮像された画像データは、転送されて来た第1実装機12のCCDカメラ24で電子部品P1の実装後に撮像された画像データ(図6)と比較して画像処理装置40により画像処理され、図13に示すように、実装された電子部品P2のみが簡略化されて表示された画像データとなる。簡略化された画像データは、前述と同様に、判定装置42において、生産時に予め入力された部品種データ及び装着座標データに基づいて実装された電子部品P2の良否が判定される。また、この第2実装機14のCCDカメラ24で撮像された実装後の画像データ(図7)は第3実装機16の画像処理装置40へ転送される。

なお、電子部品P2が実装される前のプリント基板4は、先ほど第1実装機12のCCDカメラ24によって、電子部品P1が実装後に撮像された画像と同じなので、第2実装機14のCCDカメラ24では撮像されない。

次に、プリント基板4は、第3実装機16に搬送されて同様に実装される。ここでは、例えば電子部品P3と、温度や電磁波等にデリケートな電子部品を保護するシールドケースP4とが実装される。そして、まず電子部品P3が実装されたプリント基板4は、実装が一時停止されて第3実装機16のCCDカメラ24によって、撮像される。ここでは、図8に示すように、前回の撮像画像に加えて、電子部品P3が撮像される。ここでは、シールドケースP4の装着によって、図9又は図18に示すように、該シールドケースP4に隠れる範囲の外観検査が不可能になるため、シールドケースP4の装着前に既に実装されている電子部品の良否及び異物の有無を、図8の画像データに基づいて例えば目視などで確認する。また、上記確認と併せて図8の画像データを、第2実装機14より転送されて来た画像データ(図7)と比較する画像処理を画像処理装置40によって行い、図14に示すように、実装された電子部品P3が簡略化されて表示された画像データとし、簡略化された画像データは、判定装置42によって、部品種データ及び装着座標データに基づいて実装された電子部品P3の実装の良否が判定される。続いて実装が再開され、シールドケースP4が装着される。

なお、前述と同様に、電子部品P3が実装される前のプリント基板4は、先ほど第2実装機14のCCDカメラ24によって、電子部品P2が実装後に撮像された画像と同じなので、第3実装機16のCCDカメラ24では撮像されない。

そして、シールドケースP4が装着されたプリント基板4は、第3実装機16のCCDカメラ24によって、図9に示すような画像が撮像される。このとき撮像された画像データを、第1実装機12のCCDカメラ24で電子部品P1の実装前に撮像されて転送されて来た画像データ(図5)、又は第2実装機14のCCDカメラ24で電子部品P2の実装後に撮像されて転送されて来た画像データ(図7)と比較して簡略化する。

そして、前記画像データ(図9)を、第1実装機12のCCDカメラ24で、電子部品P1の実装前に撮像されて転送されて来た画像データ(図5)と比較して画像処理した場合は、図16に示すように、実装された電子部品P2,P3及びシールドケースP4が簡略化されて表示された画像データとなる。この場合は、図7との比較では見えなくなる電子部品P2自体の良否が簡略化された画像データ上で確認可能となる。また、異物P0が生じている場合にも簡略化された画像データ上表示されて検出される。

一方、前記画像データ(図9)を、第2実装機14のCCDカメラ24で電子部品P2の実装後に撮像された画像データ(図7)と比較して画像処理された場合は、図15に示すように、実装された電子部品P3及びシールドケースP4が簡略化されて表示された画像データとなる。この場合は、図5の画像データと比較するよりも、画像データがさらに簡略化しているので、判定装置42による判定処理時間を短くでき、また目視による実装異常の検出が容易になる。この場合においても、異物P0が生じている場合には、簡略化された画像データ上表示されて検出される。

これらの画像データ(図15,図16)は、部品種データ及び装着座標データと比較されて、同様に第3実装機16での実装の良否が判定される。このように実装ラインの中で比較する画像データを必要に応じて組合わせることが可能なので、検査が特に必要な工程についての実装異常を確実に検出することができる。

また、例えばプリント基板4によって、電子部品P2の実装が行われない場合には、第2実装機14のCCDカメラ24での撮像を行わず、第3実装機16で実装後に撮像された画像データを、第1実装機12のCCDカメラ24で電子部品P1の実装後に撮像された画像データと比較して、簡略化することができる。このように検査が必要な実装作業だけを選択して撮像し、実装異常を効率的に検出することができる。

次に、プリント基板4は、第4実装機18に搬送されて同様に実装される。ここでは、BGA(BALL GRID ARRAY)である電子部品P5が実装される。そして、BGAである電子部品P5が実装されたプリント基板4は、第4実装機18のCCDカメラ24によって同様に撮像され、図10に示すような画像となる。

このように異物P0を隠すおそれがある大きな電子部品P5が実装される前に、前工程である第3実装機16における検査によって、上記のように異物P0を検出することは、プリント基板4の実装異常を発見する上において大変有効である。もちろん、第4実装機18によって当該BGA(電子部品P5)が実装される直前の画像を該第4実装機18のCCDカメラ24で撮像し、これに基づく画像処理を行っても良い。

そして、電子部品P5が装着されたプリント基板4は、第4実装機18のCCDカメラ24によって、同様に撮像される。このとき撮像された画像データは、第1実装機12のCCDカメラ24で、電子部品P1の実装前に撮像された画像データ(図5)と比較して画像処理され、図17に示すように、実装された電子部品P2,P3,P5及びシールドケースP4が簡略化されて表示された画像データとなる。簡略化された画像データは、前述と同様に、判断に不要なノイズが取り除かれているので、判定装置42によって、生産時に予め入力された数値データである部品種データ及び装着座標データに基づいて電子部品の実装の良・不良が判定される。このように、次工程のリフロー炉による加熱される前に、実装されたすべての電子部品の実装の良・不良の判定を容易に行うことができる。

次に、他の実施形態について、図に基づいて以下に説明する。本実施形態の実装ライン102では、図21に示すように、第1搬送装置104、クリーム半田印刷機106、第2搬送装置108、第1実装機110、第2実装機112、第3実装機114及び第4実装機116が順に並べられている。そしてCCDカメラ24が、第1実装機110及び第3実装機114には設けられていない点において先の実施形態と相違する。その他の構成は先の実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においては、第1実装機110のように、CCDカメラ24がなく撮像機能がない実装機であっても、第2実装機112のCCDカメラ24により第2実装機112において実装される前に撮像された画像データを、第1搬送装置104のCCDカメラ24により撮像された画像データと比較することにより、第2実装機112の画像処理装置40で画像処理し、パターン印刷された半田と第1実装機110で実装された電子部品との画像データを簡略化して、該半田の印刷の良否と、第1実装機110で実装された電子部品の実装の良否とを判定することができる。また、第2実装機112における実装の前後で撮像された画像データを比較して簡略化することにより、第2実装機112で実装された電子部品の良否を同様に判定することができる。また、第4実装機116で実装前に撮像された画像データを、第2実装機112で実装後に撮像された画像データと比較して簡略化することにより、撮像機能がない第3実装機で実装された電子部品の実装の良否を同様に判定することができる。

このように、第2実装機112に設けられたCCDカメラ24を使って、該実装機112の前工程にあるCCDカメラ24を備えていない第1実装機110における実装後のプリント基板4の実装の良否、第2実装機112の後工程にあるCCDカメラ24を備えていない第3実装機114における実装の良否を判断することが可能なので、実装ラインの長さを短くすることが可能となる。また、このようなCCDカメラ24を備えた実装機を、検査が必要な作業工程の前或いは後に配置することにより、必要な検査を適切に行うことが可能な実装ラインを、柔軟に構築することができる。

なお、例えば第2実装機112をいずれかの実装機とした場合、第2実装機に配設されたCCDカメラ24が第1のカメラ手段に相当し、第4実装機116が後工程の実装機に相当するとともに、第4実装機116に配設されたCCDカメラ24が第2のカメラ手段に相当する。また、第2実装機に配設されたCCDカメラ24は、プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、電子部品の実装作業の前後にプリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段に相当する。

なお、上記実施形態においては、画像処理されて簡略化された画像データを、部品種データ及び装着座標データに基づいて実装等の良否を判定するものとしたが、これに限定されず、例えば、簡略化された画像データを目視により判定したり、正しく実装されたプリント基板の画像データと比較して判定したりするものとしてもよい。

また、画像処理装置及び判定装置を実装機に組み込んだものとしたが、これに限定されず、例えば画像処理装置や判定装置を独立させて実装ラインを構築してもよい。これらを独立させることにより、例えばカメラ手段だけを備えた画像取り込みステーション間で撮像された画像データ同士を比較し、画像データを簡易化することができる。

また、4台のCCDカメラでプリント基板全体を一度に視野に入れて撮像するものとしたが、このカメラの台数に限定されるものではなく、例えば、1台、2台、6台といったカメラを使用しても良い。また、必ずしもプリント基板全体を視野に収めることが可能なカメラに限定されず、例えば電子部品が実装される範囲が視野に収められるものでもよい。

また、カメラ手段はCCDカメラに限定されるものでなく、例えばCMOSセンサやラインセンサカメラなどを使用しても良い。

なお、上記実施形態における実装機では、X方向(プリント基板の搬送方向)に延在する1対のレール(図略)上を移動するY方向ビーム44に、部品実装ヘッド32や基板認識カメラ36を搭載するものとしたが、図22及び図23に示すように、両側の部品供給装置52間を跨ぐように装架された1対のY方向高架ビーム154に、摺動部材158を介してX方向ビーム156を取り付け、X方向ビーム156にX方向相対移動可能な支持ベース160を設け、この支持ベース160に部品実装ヘッド32や基板認識カメラ36を搭載する構成の実装機150としてもよい。なお、これらの装置は、上記実施形態と同様にボールねじを介したサーボモータやリニアガイド等を使用して駆動される。このように配設することにより、部品実装ヘッド32で実装する電子部品を取りに部品供給装置52へ移動すると、X方向ビーム156や吸着ヘッド32がCCDカメラ24の視野から外れる。そのため、このような構成の実装機150は、例えば天井部分に設けられたCCDカメラ24でプリント基板4の全体或いは広い範囲を撮像するのに適しており、また、CCDカメラで24プリント基板4を撮像させるためだけに、X方向ビーム156を該カメラの視野の外へ移動させる専用の動作も必要なく、作業の効率化を図ることができる。

本発明に係る実装ラインの平面図。 実装機の構成を示す概略図。 搬送装置とカメラ手段の位置関係を示す図。 実装される前に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 半田がパターン印刷された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 電子部品が実装された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 電子部品が実装された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 電子部品が実装された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 BGAが実装された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 シールドケースが装着された後に撮像されたプリント基板の画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 画像処理によって簡略化された画像を示す図。 異物があるプリント基板の断面図。 BGAが実装されたプリント基板の断面図。 シールドケースが装着されたプリント基板の断面図。 他の実施形態の実装ラインを示す図。 実装機の別例を示す図。 同実装機の別例を示す図。 従来の実装ラインを示す図。

符号の説明

2,102…実装ライン、4…プリント基板、6,106…印刷機(クリーム半田印刷機)、12,110…実装機(第1実装機)、14,112…実装機(第2実装機)、16,114…実装機(第3実装機)、18,116…実装機(第4実装機)、24…カメラ手段(CCDカメラ)、38…制御装置、40…画像処理手段(画像処理装置)、42…判定手段(判定装置)。

Claims (7)

  1. プリント基板に、電子部品を実装する複数の実装機を備えた実装ラインにおいて、
    前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、いずれかの実装機における電子部品の実装作業前に該プリント基板を撮像可能に配設された第1のカメラ手段と、
    前記第1のカメラ手段と同様な範囲を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、前記いずれかの実装機又は該いずれかの実装機より後工程の実装機による電子部品の実装作業後に該プリント基板を撮像可能に配設された第2のカメラ手段と、
    前記第2のカメラ手段で撮像された画像データを前記第1のカメラ手段で撮像された画像データと比較して画像処理する画像処理手段と、
    を備えたことを特徴とする実装ライン。
  2. 請求項1において、前記実装機より後工程に配置された他の実装機と、
    前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、前記他の実装機による電子部品の実装作業後に前記プリント基板を撮像可能に配設された第3のカメラ手段とを備え、
    前記画像処理手段は、前記第3のカメラ手段で撮像された画像データを、前記第1のカメラ手段で撮像された画像データ又は前記第2のカメラ手段で撮像された画像データと比較して画像処理することを特徴とする実装ライン。
  3. 請求項1又は2において、前記画像処理手段で画像処理された画像処理データを、プリント基板に実装される電子部品の部品種データ及び電子部品をプリント基板に実装する位置を定める装着座標データと比較して、実装されたプリント基板の良否を判定する判定手段を備えていることを特徴とする実装ライン。
  4. プリント基板に電子部品を実装する複数の実装機を備えた実装ラインにおいて、
    前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、電子部品の実装作業の前後に該プリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段と、
    前記カメラ手段で実装作業後に撮像された画像データを実装作業前に撮像された画像データと比較して画像処理する画像処理手段と、
    前記画像処理手段で画像処理されたデータを、プリント基板に実装される電子部品の部品種データ及び電子部品をプリント基板に実装する位置を定める装着座標データと比較し、実装されたプリント基板の良否を判定する判定手段と、
    を備えていることを特徴とする実装ライン。
  5. 請求項4において、前記カメラ手段は、少なくともいずれかの実装機に設けられるカメラであって、実装前及び実装後のプリント基板を同一のカメラで撮像可能であることを特徴とする実装ライン。
  6. 請求項4又は5において、前記カメラ手段は、前記実装機の天井部分に設けられていることを特徴とする実装ライン。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項において、前記複数の実装機の前工程には、プリント基板に半田を印刷する半田印刷機を有し、
    前記プリント基板の少なくとも一部を視野に収めることが可能なカメラ手段であって、半田印刷作業の前後にプリント基板を撮像可能に配設されたカメラ手段を備え、
    前記画像処理手段は、前記実装作業後に撮像された画像データを画像処理することに加えて、前記カメラ手段で印刷作業後に撮像された画像データを印刷作業前に撮像された画像データと比較して画像処理することを特徴とする実装ライン。
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