JP2009117733A - Mounting device and mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報コードが設けられたノズルを使用する実装装置および実装方法に関するものである。 The present invention relates to a mounting apparatus and mounting method using a nozzle provided with an information code.
実装分野では多種多様な品種の部品を基板に実装するため、実装ヘッドに複数のノズル(多連ノズル)を備えた構成の実装装置が広く用いられている。ノズルには部品を吸着し、吸着した部品を基板に移載するための移動工程の間に保持しておく機能が要求されるため、吸着孔の形状や大きさ等の異なる多種多様なノズルがノズルストッカに収納され、部品の種類に対応したノズルを選択して実装ヘッドに装着するようになっている(特許文献1参照)。
ところで、従来の実装装置では予め定められた配置、例えば装着順にノズルを収納し、この配置に基づいて実装ヘッドに装着するノズルを決定しているが、この収納作業は人手によって行われるため、特に未習熟者の場合、微小ノズルのような肉眼での識別が困難なノズルの配置に人為的ミスが介入しやすいという問題がある。また、個々のノズルを識別しながら定められた配置で収納する作業には熟練者といえどもある程度の時間を要し、生産性の観点からも望ましい方法とはいえない。 By the way, in the conventional mounting apparatus, the nozzles are stored in a predetermined arrangement, for example, in the order of mounting, and the nozzles to be mounted on the mounting head are determined based on this arrangement. In the case of an unskilled person, there is a problem that human error is likely to intervene in the arrangement of nozzles that are difficult to identify with the naked eye such as micro nozzles. In addition, it takes a certain amount of time for an expert to store the nozzles in a predetermined arrangement while identifying individual nozzles, which is not a desirable method from the viewpoint of productivity.
そこで本発明は、ノズルストッカにおけるノズルの配置に関わらず特定のノズルを実装ヘッドに装着することができる実装装置および実装方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mounting apparatus and a mounting method that can mount a specific nozzle on a mounting head regardless of the arrangement of nozzles in a nozzle stocker.
請求項1に記載の実装装置は、固有の情報コードが設けられたノズルを収納するノズルストッカと、前記情報コードからノズル情報を取得するノズル情報取得手段と、前記ノズルストッカに収納された複数のノズルの配置情報と前記ノズル情報を関連付けて記憶する記憶手段、を備え、前記ノズル情報と前記配置情報に基づいて複数のノズルの中から選択した特定のノズル情報を有するノズルを実装ヘッドに装着する。
The mounting apparatus according to
請求項2に記載の実装方法は、固有の情報コードが設けられた複数のノズルをノズルストッカに収納する工程と、前記情報コードからノズル情報を取得する工程と、ノズルストッカに収納された個々のノズルの配置情報と前記ノズル情報を関連付けて記憶する工程と、前記ノズル情報と前記配置情報に基づいて複数のノズルの中から選択した特定のノズル情報を有するノズルを実装ヘッドに装着する工程を含む。
The mounting method according to
本発明によれば、ノズルストッカに無作為に配置された複数のノズルの中から特定のノズル情報を有するノズルを選択して実装ヘッドに装着することができるので、ノズルをノズルストッカに所定の配列で並べて収納する作業に要する手間や時間を省くことができ、ノズルの配置ミスに伴う誤装着による実装品質の低下や悪化といった不具合の発生を防止することができる。 According to the present invention, since a nozzle having specific nozzle information can be selected from a plurality of nozzles randomly arranged in the nozzle stocker and mounted on the mounting head, the nozzles are arranged in the nozzle stocker in a predetermined arrangement. Thus, it is possible to save labor and time required for the work of storing side by side, and it is possible to prevent the occurrence of problems such as deterioration or deterioration in mounting quality due to erroneous mounting due to misplacement of nozzles.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の実
装装置の構成を示す斜視図、図2は本発明の実施の形態の実装ヘッドとノズルの着脱部の構成を示す側面図、図3は本発明の実施の形態のノズルストッカの構成を示す平面図、図4は本発明の実施の形態の実装装置の制御構成を示すブロック図、図5は本発明の実施の形態のノズルの構成を示す平面図、図6は本発明の実施の形態の実装方法を示すフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a configuration of a mounting head and a nozzle attaching / detaching portion according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the control configuration of the mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the nozzle according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart showing a mounting method according to the embodiment of the present invention.
まず図1に実装装置の構成を示す。実装装置1は、供給装置2から供給される電子部品をノズル3で吸着し、基板4に実装する装置である。供給装置2は実装装置1の両側に対向して配置され、その間に基板4の搬送を行う基板搬送装置5が配置されている。基板搬送装置5は実装前の基板4を実装装置1に搬入し、実装後の基板4を実装装置1から搬出する装置である。また基板搬送装置5は基板4を一時的に固定する機能を備え、実装を行うときには基板4を実装装置1の略中央に位置決めして固定する。直交ロボット6は実装ヘッド7を供給装置2や基板搬送装置5の上方で水平移動させる装置である。実装ヘッド7には複数のノズル3が装着され、供給装置2と基板4の間を移動して電子部品の実装を行う。ノズル3は実装ヘッド7に対して装着および離脱が可能であり、供給装置2と基板搬送装置5の間に配置されたノズルストッカ8には交換用のノズル3が複数収納されている。また実装ヘッド7には下方を撮像するカメラ9が併設されており、基板4に設けられた位置識別用のマーク(図示せず)と、ノズル3に設けられた識別用のマーク(後述する)を撮像する。
First, FIG. 1 shows the configuration of the mounting apparatus. The
図2に実装ヘッドとノズルの着脱部の構成を示す。ノズル3は実装ヘッド7に取り付けられる取付部3aと、部品を吸着して保持する吸着部3bと、取付部3aと吸着部3bの間に設けられたフランジ部3cで構成される。取付部3aは外周に溝3dが設けられた筒状に形成されている。取付部材10は実装ヘッドの下方に設けられており、その下端にノズル3の取付部3aに設けられた凹部3eと嵌合する凸部10aが設けられている。また取付部材10の下端の凸部10aを挟んだ両側にはノズル3の取付部3aに設けられた溝3dと嵌合する爪部10bが設けられている。爪部10bは弾性部材10cによって互いに近接する方向に付勢され、溝3dと嵌合した状態を維持できるようになっている。
FIG. 2 shows a configuration of a mounting head and a nozzle attaching / detaching portion. The
ノズル3の装着は、ノズルストッカ8に吸着部3bを下向きにし、取付部3aを上向きにした姿勢で収納されたノズル3に対して実装ヘッド7を下降させて行う。爪部10bは取付部3aの上部に接触して離反し、溝3dのところで再度近接してこれと嵌合する。これに対しノズル3を離脱するときには、ノズル3を固定した状態で実装ヘッドを上昇させ、爪部10bと溝3dとの嵌合を解くことで実装ヘッド7からノズル3を分離する。
The mounting of the
図3にノズルストッカの構成を示す。ノズルストッカ8は、複数のノズル3を規則的な配置(本実施の形態では4行×8列の行列配置)で収納するケース8aと、収納されたノズル3をケース8aから取り出し可能にする位置と不可能にする位置に移動可能なストッパ8bで構成されている。ノズル3は実装ヘッド7に装着可能な姿勢(図2に示すように吸着部3bを下向き、取付部3aを上向きにした姿勢)でケース8aに収納されている。ストッパ8bはケース8aの上部を覆う水平移動可能なプレートであり、ケース8aに収納されたノズル3と同じ配置でフランジ部3cの直径より大きい内径を有する開口部8cが形成されている。列方向で隣り合う開口部8cと開口部8cの間には、フランジ部3cの径より小さくノズル3の取付部3aの径より大きな幅を有する開口部8dが開口部8cと連続して形成されている。
FIG. 3 shows the configuration of the nozzle stocker. The nozzle stocker 8 stores a plurality of
ストッパ8bが図3(a)に示す位置にあるときは各開口部8cがそれぞれフランジ部3cの鉛直上方に位置するので、ノズル3をノズルストッカ8に対して出し入れすることが可能な状態にある。この状態において実装ヘッド7は自ら所望のノズル3に対して下降して装着することができ、またオペレータは交換に必要なノズル3をノズルストッカ8に
収納することができる。一方、図3(b)に示すようにストッパ8bを列方向に移動させ、開口部8cより小さい開口部8dをそれぞれのフランジ部3cの鉛直上方に位置させると、ノズル3をノズルストッカ8に対して出し入れすることが不可能な状態になる。実装ヘッド7に装着されたノズル3をノズルストッカ8に収納された他のノズル3に交換するときには装着されているノズル3を実装ヘッド7から分離する必要があるので、実装ヘッド7に装着されたままの状態のノズル3をケース8aに一旦収納し、当該ノズル3のフランジ部3cの鉛直上方に開口部8dが位置するようにストッパ8bを移動させた後に実装ヘッド7が上昇すると、開口部8dを通過できない当該ノズル3は実装ヘッド7から脱落してノズルストッカ8に完全に収納される。なお図3には示していないが、ストッパ8bはアクチュエータの駆動によって列方向に移動できるよう構成されている。
When the stopper 8b is at the position shown in FIG. 3A, each opening 8c is positioned vertically above the
図4に実装装置の制御構成を示す。駆動部20は供給装置2、基板搬送装置5、直交ロボット6、実装ヘッド7、ノズルストッカ8、カメラ9のそれぞれの駆動を予め定められた制御プログラムに基づいて制御する。制御プログラムは、電子部品や基板に関するデータとともに記憶部21に記憶されている。画像処理部22はカメラ9が撮影した画像データの解析処理を行う。撮影対象が基板に設けられた位置識別用マークである場合、解析処理によって認識されたマークの位置から演算処理部23が基板上の電子部品実装箇所の位置を算出する。撮影対象がノズルに設けられた識別用のマークである場合、マークの画像処理結果から得られたノズル情報をノズルストッカ8におけるノズル配置情報と関連付けてノズル情報記憶部24に記憶する。ノズル情報は個々のノズルに固有のものであり、生産シリアル番号やノズルの形式や種類等の基本的な情報のほかにノズル長さや吸着口の形状や面積等のより詳細な情報を含んでいる。ノズルストッカ8におけるノズル配置情報は、個々のノズルのマークを撮影したときのカメラ9の位置(実装ヘッド7の位置)情報から取得する。
FIG. 4 shows a control configuration of the mounting apparatus. The
これにより、交換に必要なノズルの種類と個数さえ条件を満たしていれば無作為に配置されている場合であっても特定のノズル情報を有するノズルがノズルストッカ8のどの箇所に配置されているのかを把握することができるので、従来行われていたノズルの交換順に並べて収納する作業に要する手間や時間を省くことができる。また、ノズルの配置ミスに伴う誤装着による実装品質の低下や悪化といった不具合の発生を防止することができる。
As a result, nozzles having specific nozzle information are arranged at any location in the
実装装置は、実装ヘッド7に装着しているノズルに関するノズル情報、およびノズルストッカ8に収納されている交換用のノズルのノズル情報と配置情報を常に把握した状態にあり、実装ヘッド7に装着されたノズルでは適切な実装を行うことができない電子部品を実装する場合は、この電子部品に対応するノズル情報を有するノズルが収納されている箇所に実装ヘッド7を移動してノズル交換を行う。実装に使用したノズルについては、実装に使用された回数や実装を行った基板、電子部品等に関する履歴をノズル情報記憶部24に記憶する。この履歴によって、電子部品の実装品質に不具合のある基板について何れのノズルによって実装を行ったかを容易に知り得るので、トレーサビリティを含めた品質管理面の信頼性の向上が期待できる。
The mounting apparatus is always in the state of grasping the nozzle information related to the nozzles mounted on the mounting
図5に識別用のマークが設けられたノズルの例を示す。この例ではフランジ部3cの取付部3a側に二次元コード30が識別用のマークとして設けられている。二次元コードはスタック式とマトリックス式とに大別され、どちらの方式とも識別用のマークとして使用することができる。図5では情報を白黒交互のセルで縦横モザイク状に表示したマトリックス式の二次元コードを模式的に例示している。表示領域aに含まれる黒白パターンの角度とサイズを撮影データに基づいて画像認識し、記憶部21に記憶されたノズルデータと照合することで種類や生産シリアル等の各ノズルに固有のノズル情報を読み取る。二次元コード30はレーザによってフランジ部3cに直接刻印加工されており、二次元コード3
0が刻印加工された表示領域aを囲繞する領域bもレーザによって平滑加工されている。フランジ部3cは旋盤加工によって成形されるという性質上バイトによる同心円状の加工痕31が残存していることが多く、画像認識の際にノイズとなりやすいのであるが、少なくとも表示領域aと加工痕との間に何ら情報を含まない空白の平滑領域bを設けることで、二次元コード30の読み取りミスをなくし、画像認識におけるノイズ除去等の処理に要する時間を不要にしている。
FIG. 5 shows an example of a nozzle provided with an identification mark. In this example, a two-
A region b surrounding the display region a in which 0 is stamped is also smoothed by a laser. The
二次元コードは情報容量が大きいという特長があるが、ノズルのフランジ部という限られた領域には表示領域aを十分に確保することができず、1つの二次元コードでは情報容量に限界があるので、カメラ9に固有の撮影視野cに収まる領域に表示領域aを適宜確保し、それぞれに二次元コードを設けることでより多くの情報容量を確保することができる。これにより例えば二次元コード30には生産シリアル番号やノズルの形式や種類等の基本的な情報を扱わせ、もう1つの二次元コード32にはノズル長さや吸着口の形状や面積等のより詳細な情報を扱わせることができる。
The two-dimensional code has a feature that the information capacity is large, but the display area a cannot be sufficiently secured in a limited area such as the flange portion of the nozzle, and the information capacity is limited in one two-dimensional code. Therefore, it is possible to ensure a larger amount of information capacity by appropriately securing the display area a in an area that falls within the photographing field c unique to the
以上の構成において、二次元コードは固有のノズル情報を取得するための情報コードの一形態であり、他の形態として情報容量は減少するが一次元コードであってもよい。また文字コードや数値コードを用いることも可能であり、これらのコードは情報容量は少ないが肉眼で識別可能である点で優れる。さらに光によってコードを読み取る(光によって識別される)上記の形態と異なり電波によって読み取るRFタグ(ICタグ)を用いることもできる。この場合、個々のノズルの情報コードからノズル情報を取得するノズル情報取得手段としては、上記の形態の場合に用いるカメラではなく、リーダライタと呼ばれる電波送受信装置が用いられる。RFタグは情報の読み取りのみが可能な他の形態と異なって情報の書き込みができるという利点があり、履歴等を実装装置のノズル情報記憶部だけではなくノズルに設けられたRFタグ自体に記憶することが可能である。従って、互換性のあるリーダライタを備える他の実装装置で同じノズルを使用する際に履歴を共有することができるという利点がある。 In the above configuration, the two-dimensional code is one form of an information code for acquiring unique nozzle information. As another form, the information capacity is reduced, but a one-dimensional code may be used. Character codes and numerical codes can also be used, and these codes are excellent in that they have a small information capacity but can be identified with the naked eye. Further, an RF tag (IC tag) that reads by a radio wave can be used unlike the above-described form (a light is identified) that reads a code by light. In this case, as the nozzle information acquisition means for acquiring nozzle information from the information code of each nozzle, a radio wave transmission / reception device called a reader / writer is used instead of the camera used in the case of the above embodiment. The RF tag has an advantage that information can be written unlike other forms that can only read information, and the history and the like are stored not only in the nozzle information storage unit of the mounting apparatus but also in the RF tag itself provided in the nozzle. It is possible. Therefore, there is an advantage that the history can be shared when the same nozzle is used in another mounting apparatus having a compatible reader / writer.
図6に実装装置における実装方法をフローチャートで示す。最初に、オペレータ等の人手によって、二次元コードが設けられたノズルをノズルストッカに無作為な配置で収納する(ST1)。この収納作業では交換に必要なノズルの種類と個数さえ条件を満たしていればよいので、従来行われていたノズルの交換順に並べて収納する作業に要していた手間や時間が省かれる。次に、ノズルストッカに収納した個々のノズルの識別を行う(ST2)。この識別作業では、カメラを個々のノズルの二次元コードの上方で移動させながら全ての交換用のノズルについてノズル情報を取得し、ノズルストッカにおける配置情報と関連付けて記憶することにより行う。次に、実装ヘッドに装着されたノズルに電子部品を吸着し、基板に実装する(ST3)。このとき実装に用いたノズルについて、実装回数や実装を行った基板、電子部品等に関する履歴をノズル情報と関連付けてノズル情報記憶部に記憶する(ST4)。実装ヘッドに装着されたノズルでは適切な実装を行うことができない電子部品を実装する場合は、ノズル情報記憶部に記憶されたノズル情報に基づいてノズルストッカに収納された複数のノズルの中から電子部品に対応するノズル情報を有するノズルを選択し、収納されている箇所に実装ヘッドを移動してノズル交換を行う(ST5)。交換されたノズルで実装を行った履歴についてもノズル情報と関連付けてノズル情報記憶部に記憶する。その後は所定の生産量に達するまでST3〜ST5の動作を繰り返し行う。 FIG. 6 is a flowchart showing a mounting method in the mounting apparatus. First, the nozzle provided with the two-dimensional code is stored in the nozzle stocker in a random arrangement by the operator or the like (ST1). In this storage operation, it is only necessary to satisfy the conditions for the type and number of nozzles necessary for replacement, so that labor and time required for storage in the order in which nozzles are conventionally replaced can be saved. Next, the individual nozzles stored in the nozzle stocker are identified (ST2). This identification operation is performed by acquiring nozzle information for all replacement nozzles while moving the camera above the two-dimensional code of each nozzle and storing it in association with the arrangement information in the nozzle stocker. Next, the electronic component is attracted to the nozzle mounted on the mounting head and mounted on the substrate (ST3). At this time, with respect to the nozzles used for mounting, the number of times of mounting, the history regarding the mounted board, electronic components, etc. are stored in the nozzle information storage unit in association with the nozzle information (ST4). When mounting an electronic component that cannot be mounted properly with the nozzles mounted on the mounting head, an electronic component is selected from a plurality of nozzles stored in the nozzle stocker based on the nozzle information stored in the nozzle information storage unit. A nozzle having nozzle information corresponding to a component is selected, and the mounting head is moved to the housed position to perform nozzle replacement (ST5). The history of mounting with the replaced nozzle is also stored in the nozzle information storage unit in association with the nozzle information. Thereafter, the operations of ST3 to ST5 are repeated until a predetermined production amount is reached.
本発明によれば、本発明によれば、ノズルストッカに無作為に配置された複数のノズルの中から特定のノズル情報を有するノズルを選択して実装ヘッドに装着することで、ノズルをノズルストッカに所定の配列で並べて収納する作業に要する手間や時間を省くことが
でき、ノズルの配置ミスに伴う誤装着による実装品質の低下や悪化といった不具合の発生を防止することができるので、複数のノズルを交換しながら電子部品の実装を行う分野において有用である。
According to the present invention, according to the present invention, by selecting a nozzle having specific nozzle information from a plurality of nozzles randomly arranged in the nozzle stocker and mounting the nozzle on the mounting head, the nozzle is stored in the nozzle stocker. This eliminates the labor and time required for the work of arranging and storing them in a predetermined arrangement, and prevents the occurrence of problems such as deterioration or deterioration in mounting quality due to incorrect mounting due to misplacement of nozzles. This is useful in the field of mounting electronic components while replacing
3 ノズル
3a 取付部
3b 吸着部
3c フランジ部
7 実装ヘッド
8 ノズルストッカ
9 カメラ
24 ノズル情報記憶部
30、32 二次元コード
a 表示領域
b 平滑領域
c 撮影視野
3 Nozzle 3a Mounting part
Claims (2)
前記ノズル情報と前記配置情報に基づいて複数のノズルの中から選択した特定のノズル情報を有するノズルを実装ヘッドに装着する実装装置。 A nozzle stocker for storing nozzles provided with a unique information code, nozzle information acquisition means for acquiring nozzle information from the information code, and arrangement information of a plurality of nozzles stored in the nozzle stocker and the nozzle information are associated with each other. Storage means for storing
A mounting apparatus for mounting a nozzle having specific nozzle information selected from a plurality of nozzles on the mounting head based on the nozzle information and the arrangement information.
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