JP2008071941A - 電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法及び吸着部品干渉判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品装着機において、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士の干渉の有無を精度良く判定できるようにする。
【解決手段】予め電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を決定しておき、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記部品存在範囲に基づいて判定する。この場合、電子部品装着機の構成や部品寸法精度、位置決め精度等によってＸ方向のマージンとＹ方向のマージンとが異なる値になるという事情を考慮して、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定するため、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンをそれぞれ必要最小限のマージンに設定することができ、実際には電子部品同士が干渉しないものを干渉すると誤判定することを未然に防止できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の吸着ノズルにそれぞれ電子部品を吸着して回路基板に装着する電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法及び吸着部品干渉判定装置に関する発明である。

複数の吸着ノズルにそれぞれ電子部品を吸着する電子部品装着機においては、特許文献１（特開２００４−３０４１２０号公報）に示すように、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉しないようにする必要がある。この電子部品同士の干渉の有無を判定する際に、図５に示すように、電子部品が内接する四角形を部品外形と見なして、この部品外形の周囲に、部品寸法ばらつきや電子部品装着機の精度ばらつき等を考慮するためのマージンを加算して電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を設定しておき、２つの電子部品の部品存在範囲が部分的に重なり合うか否かで電子部品同士の干渉の有無を判定するようにしている。
特開２００４−３０４１２０号公報

従来の部品存在範囲は、電子部品が内接する四角形を基準にしてＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）に同一のマージンを設定するようにしている。

本来、電子部品装着機の構成や部品寸法精度、位置決め精度等によってＸ方向のマージンとＹ方向のマージンは異なる値になるはずであるが、従来は、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを同じ値に設定しているため、大きい方のマージンを取らざるを得なかった。その結果、部品存在範囲を設定する際に、本来、マージンが小さい方向であるにも拘らず、必要以上に大きなマージンを取ることになってしまい、実際には電子部品同士が干渉しない場合でも、２つの部品存在範囲のマージン部分が重なり合って電子部品同士が干渉すると誤判定される可能性があった。

また、従来の部品存在範囲の形状は、電子部品が内接する四角形よりもマージン分だけ大きい四角形となるため、電子部品の形状が四角形でない場合は、実際の電子部品が存在する範囲よりも部品存在範囲が大きく設定されてしまう。このため、図６に示すように、実際には電子部品同士が干渉しない場合でも、２つの部品存在範囲が部分的に重なり合って電子部品同士が干渉すると誤判定される可能性があった。

本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士の干渉の有無を精度良く判定することができる電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法及び吸着部品干渉判定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、予め、電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を決定しておき、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記部品存在範囲に基づいて判定するようにしたものである。本発明では、電子部品装着機の構成や部品寸法精度、位置決め精度等によってＸ方向のマージンとＹ方向のマージンとが異なる値になるという事情を考慮して、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に異なる値に設定するため、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンをそれぞれ必要最小限のマージンに設定することができ、実際には電子部品同士が干渉しないものを干渉すると誤判定することを未然に防止できる。しかも、電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを加算して部品存在範囲を設定するため、図７、図８に示すように、部品存在範囲の形状を電子部品の外形とほぼ相似形とすることができ、実際には電子部品同士が干渉しない非四角形の部品形状のものを干渉すると誤判定することを未然に防止できる。

更に、本発明は、予め、１つの電子部品を複数のエレメントに分割して、各エレメント毎に各エレメントの外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該エレメントが存在する可能性のある範囲（以下「エレメント存在範囲」という）を決定して、１つの部品存在範囲を複数のエレメント存在範囲の組み合わせで構成し、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記エレメント存在範囲に基づいて判定するようにしても良い。このように、１つの電子部品を複数のエレメントに分割して、各エレメント毎に干渉の有無を判定するようにすれば、電子部品の外形が比較的複雑な形状であっても、干渉の有無を精度良く判定することができる。

この場合、エレメント存在範囲を決定する際に、電子部品の各辺毎に長さと幅が同じリード列を１つのエレメントとして取り扱うようにすると良い。このようにすれば、１つの電子部品を複数のエレメントに分割する処理が容易である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
本実施例では、例えば特開２０００−２９４９９０号公報に記載された部品実装機を使用する。この部品実装機の機械的構成は、上記公報に記載された構成と同じもので良いので、説明を省略し、主要な部分についてのみ説明する。

図１に示すように、レボルバー型のノズルヘッド１３（回転体）に対して円周方向（回転方向）に所定間隔で配列した複数の吸着ノズル１〜１２を下向きに組み付け、各吸着ノズル１〜１２に電子部品を吸着して回路基板（図示せず）に実装するようにしている。

本実施例では、吸着ノズル１〜１２の本数を１２本としているため、最大１２個の部品を同時に吸着できるようになっている（図２参照）。吸着ノズル１〜１２の径は全て同一でも良いが、吸着する部品のサイズに合わせて複数種類のノズル径の吸着ノズルを用いても良い。本実施例では、例えば、大径、中径、小径の３種類のノズル径の吸着ノズル１〜１２を用い、１番目の吸着ノズル１と、その１８０°反対側に位置する７番目の吸着ノズル７は、中型部品（例えば１０ｍｍ×１０ｍｍまでの部品）を吸着できるように中間的なノズル径の吸着ノズルを使用し、更に、１番目の吸着ノズル１から９０°離れた４番目の吸着ノズル４と、その１８０°反対側に位置する１０番目の吸着ノズル１０は、大型部品（例えば２０ｍｍ×２０ｍｍまでの部品）を吸着できるように大径の吸着ノズルを使用し、残りの８本の吸着ノズル２，３，５，６，８，９，１１，１２は、小型部品（例えば５ｍｍ×４ｍｍまでの部品）を吸着できるように小径の吸着ノズルを使用している。

図２に示すように、１２本の吸着ノズル１〜１２に吸着する部品が全て比較的小さい部品であれば、全ての吸着ノズル１〜１２に最大１２個の部品を吸着することが可能であるが、図３、図４に示すように、大径の吸着ノズル４，１０に大型部品（Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）を吸着する場合は、その大型部品が邪魔になって、隣接する小径の吸着ノズル２，３，５，６，８，９，１１，１２に部品を吸着できないことがある。

尚、各吸着ノズル１〜１２で部品を吸着する毎に、ノズルヘッド１３が回転して次の吸着ノズルを図１に示す１番目の吸着ノズル１の位置（吸着ステーション）まで旋回移動させ、常に同じ位置で部品を吸着するようにしている。このような部品吸着動作を一巡した後に、各吸着ノズル１〜１２に吸着された全ての部品をカメラ（図示せず）の視野内に収めて撮像し、画像処理技術によって各部品の吸着姿勢を判定したり、各部品の欠損等を検出するようにしている。

ところで、図２に示すように、各吸着ノズル１〜１２に部品を吸着したときに、隣接する部品同士が干渉することがなければ問題ないが、吸着部品の大きさや吸着角度によっては、図３及び図４の事例に示すように、隣接する吸着部品（Ａ〜Ｆ）が干渉することがある。このような吸着部品同士の干渉が発生すると、部品（Ａ〜Ｆ）の吸着位置が当初の吸着位置からずれて回路基板への実装位置がずれてしまい（当初の吸着位置からのずれ量が不明であるため）、実装不良になりやすい等の問題が発生する。

そこで、本実施例では、２以上の吸着ノズルに順番に電子部品を吸着する際に、吸着しようとする電子部品が他の電子部品と干渉するか否かを判定し、電子部品同士が干渉すると判定されたときには、吸着しようとする電子部品の吸着位置を部品干渉を避ける方向（本実施例ではノズルヘッド１３の外径方向）にオフセット補正するようにしている。

従来は、電子部品同士の干渉の有無を判定する際に、図５に示すように、電子部品が内接する四角形を部品外形と見なして、この部品外形の周囲に、部品寸法ばらつきや電子部品装着機の精度ばらつき等を考慮するためのマージンをＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）に同じ値に設定して、電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を設定しておき、２つの電子部品の部品存在範囲が部分的に重なり合うか否かで電子部品同士の干渉の有無を判定するようにしていた。

本来、電子部品装着機の構成や部品寸法精度、位置決め精度等によってＸ方向のマージンとＹ方向のマージンは異なる値になるはずであるが、従来は、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを同じ値に設定しているため、大きい方のマージンを取らざるを得なかった。その結果、部品存在範囲を設定する際に、本来、マージンが小さい方向であるにも拘らず、必要以上に大きなマージンを取ることになってしまい、実際には電子部品同士が干渉しない場合でも、２つの部品存在範囲のマージン部分が重なり合って電子部品同士が干渉すると誤判定される可能性があった。

また、従来の部品存在範囲の形状は、電子部品が内接する四角形よりもマージン分だけ大きい四角形となるため、電子部品の形状が四角形でない場合は、実際の電子部品が存在する範囲よりも部品存在範囲が大きく設定されてしまう。このため、図６に示すように、実際には電子部品同士が干渉しない場合でも、２つの部品存在範囲が部分的に重なり合って電子部品同士が干渉すると誤判定される可能性があった。

そこで、本実施例では、図７及び図８に示すように、電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該電子部品が存在する可能性のある範囲（部品存在範囲）を決定することで、部品存在範囲の形状を電子部品の外形とほぼ相似形とすると共に、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に異なる値に設定している。この場合、部品存在範囲の形状が電子部品の外形とほぼ相似形となるため、電子部品の形状が非四角形であれば、部品存在範囲の形状も非四角形となる。

更に、本実施例では、１つの電子部品を複数のエレメントに分割して、各エレメント毎に各エレメントの外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該エレメントが存在する可能性のある範囲（以下「エレメント存在範囲」という）を決定して、１つの部品存在範囲を複数のエレメント存在範囲の組み合わせで構成し、電子部品装着機の稼働中に２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記エレメント存在範囲に基づいて判定する。

この場合、エレメント存在範囲を決定する際に、電子部品の各辺毎に長さと幅が同じリード列を１つのエレメントとして取り扱うようにする。図８の例では、７つのエレメントａ〜ｇに分割される。各エレメントａ〜ｇの位置（ＸＹ座標）は、電子部品の中心を基準位置（ＸＹ座標の原点）として設定される。尚、電子部品は、４辺にそれぞれリード列が設けられたものに限定されず、対向する２辺のみにリード列が設けられたもの（ＳＯＰ等）や、１辺のみにリード列が設けられたもの（コネクタ等）について、部品存在範囲（エレメント存在範囲）を設定するようにしても良い。

例えば、図９、図１０に示すように、２つの電子部品Ａ，Ｂの干渉の有無を判定する場合は、一方の電子部品Ａの各エレメント存在範囲１ａ〜３ａと他方の電子部品Ｂの各エレメント存在範囲１ｂ〜３ｂとが重なり合うか否かを判定し、図９に示すように、重なり合うエレメント存在範囲が１つも無ければ、２つの電子部品Ａ，Ｂが干渉しないと判定し、図１０に示すように、重なり合うエレメント存在範囲が１つでも存在すれば、２つの電子部品Ａ，Ｂが干渉すると判定する。

以上説明した本実施例によれば、電子部品の外形の周囲にマージンを設定して電子部品が存在する可能性のある範囲（部品存在範囲）を決定する際に、電子部品装着機の構成や部品寸法精度、位置決め精度等によってＸ方向のマージンとＹ方向のマージンとが異なる値になるという事情を考慮して、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に異なる値に設定するようにしたので、Ｘ方向のマージンとＹ方向のマージンをそれぞれ必要最小限のマージンに設定することができ、実際には電子部品同士が干渉しないものを干渉すると誤判定することを未然に防止できる。しかも、電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを加算して部品存在範囲を設定するため、図７、図８に示すように、部品存在範囲の形状を電子部品の外形とほぼ相似形とすることができ、実際には電子部品同士が干渉しない非四角形の部品形状のものを干渉すると誤判定することを未然に防止できる。

この結果、従来技術では電子部品同士の干渉有りと誤判定されて生産できなかったレシピでも生産できるようになり、生産可能なレシピの範囲を拡大できる。しかも、レボルバー型のノズルヘッド１３を搭載した電子部品装着機においては、吸着ノズル１〜１２への電子部品の配置を最適化することができ、電子部品の吸着を能率良く行うことができて、生産時間を短縮できる。更に、従来技術では干渉すると誤判定されて吸着位置のオフセット補正を余儀なくされていた電子部品でもオフセット補正無しで正常に吸着できるようになり、オフセット補正による吸着率の悪化を回避できる。

尚、本発明は、１つの電子部品を複数のエレメントに分割することなく、図７、図８に示すように、電子部品の外形とほぼ相似形の部品存在範囲を設定して、２つの電子部品の部品存在範囲が部分的に重なり合うか否かで電子部品同士の干渉の有無を判定するようにしても良い。

その他、本発明は、レボルバー型のノズルヘッド１３を搭載した電子部品装着機に限定されず、複数の吸着ノズルにそれぞれ電子部品を吸着して回路基板に装着する電子部品装着機に広く適用して実施できる。

本発明の一実施例を示すノズルヘッドの下面図である。 吸着ノズルに電子部品を吸着した状態を示すノズルヘッドの下面図である。 吸着ノズルに吸着した電子部品が干渉する様子を示すノズルヘッドの下面図である（事例１）。 吸着ノズルに吸着した電子部品が干渉する様子を示すノズルヘッドの下面図である（事例２）。 従来のマージンと部品存在範囲の設定方法を説明する図である。 実際には電子部品同士の干渉の可能性がない場合でも、従来技術では電子部品同士が干渉すると誤判定される事例を説明する図である。 本発明の一実施例におけるマージンと部品存在範囲の設定方法を説明する図である（その１）。 本発明の一実施例におけるマージンと部品存在範囲の設定方法を説明する図である（その１）。 ２つの電子部品Ａ，Ｂの干渉無しと判定する事例を説明する図である。 ２つの電子部品Ａ，Ｂの干渉有りと判定する事例を説明する図である。

符号の説明

１〜１２…吸着ノズル、１３…ノズルヘッド、Ａ〜Ｇ…電子部品

Claims (6)

1. 複数の吸着ノズルにそれぞれ電子部品を吸着して回路基板に装着する電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法において、
   予め、前記電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を決定しておき、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記部品存在範囲に基づいて判定することを特徴とする電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法。
2. 予め、１つの電子部品を複数のエレメントに分割して、各エレメント毎に各エレメントの外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して当該エレメントが存在する可能性のある範囲（以下「エレメント存在範囲」という）を決定して、１つの部品存在範囲を複数のエレメント存在範囲の組み合わせで構成し、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記エレメント存在範囲に基づいて判定することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法。
3. 前記エレメント存在範囲を決定する際に、前記電子部品の各辺毎に長さと幅が同じリード列を１つのエレメントとして取り扱うことを特徴とする請求項２に記載の電子部品装着機の吸着部品干渉判定方法。
4. 複数の吸着ノズルにそれぞれ電子部品を吸着して回路基板に装着する電子部品装着機の吸着部品干渉判定装置において、
   予め前記電子部品の外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定して得られた当該電子部品が存在する可能性のある範囲（以下「部品存在範囲」という）を記憶する記憶手段と、
   ２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記部品存在範囲に基づいて判定する干渉判定手段と
   を備えていることを特徴とする電子部品装着機の吸着部品干渉判定装置。
5. 前記部品存在範囲は、複数のエレメント存在範囲の組み合わせで構成され、
   各エレメント存在範囲は、１つの電子部品を複数のエレメントに分割して、各エレメント毎に各エレメントの外形を基準にしてＸ方向のマージンとＹ方向のマージンを個別に設定したものであり、
   前記干渉判定手段は、２本以上の吸着ノズルに吸着する電子部品同士が干渉するか否かを前記エレメント存在範囲に基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の電子部品装着機の吸着部品干渉判定装置。
6. 前記電子部品の各辺毎に長さと幅が同じリード列を１つのエレメントとして取り扱うことを特徴とする請求項５に記載の電子部品装着機の吸着部品干渉判定装置。

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