JP2010147322A - 部品実装機の三次元搭載データ作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元搭載用生産プログラムのデータ作成時に三次元搭載を視覚的に確認して、エラー修正を行えるようにする。
【解決手段】部品実装機２０で、基板１２上の重複する位置に、部品１０を重ねて搭載する三次元搭載を行う部品実装機の三次元搭載データ作成方法において、三次元搭載用生産プログラム作成時に、三次元搭載順序をレイアの設定で管理すると共に、三次元搭載状態を検出して、そのイメージデータ画面を表示し、順次各搭載点毎の三次元搭載順序に不具合発生状態を確認可能とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、部品実装機の三次元搭載データ作成方法に係り、特に、部品実装機で、基板上の重複する位置に、部品を重ねて搭載する三次元搭載（多重搭載とも称する）を行なう際に用いるのに好適な、三次元搭載を視覚的に確認して、エラー修正を行なうことが可能な部品実装機の三次元搭載データ作成方法に関する。

図１に例示する如く、部品供給部２２から供給される電子部品（単に部品と称する）１０を搭載ヘッド２４に装着されたノズル２６により吸着し、これをＸＹロボット２８Ｘ、２８Ｙにより回路基板１２上の所定位置に搬送して部品１０を搭載する部品実装機（チップマウンタとも称する）２０が知られている。

この部品実装機においては、図２に例示するような、部品が搭載される、例えばサイズ１００ｍｍ×１００ｍｍの基板１２上の座標データ等の実装データを用いて搭載用生産プログラムを作成し、該搭載用生産プログラムに基づいてＸＹロボットを移動させ、部品を所定位置に実装している。

従来、このような部品実装機の搭載用生産プログラムを作成するには、次のような方法が用いられている。

（１）基板を作成するＮＣデータの座標値データを読み込んで、部品実装機用のデータに変換する方法。

（２）回路基板配置設計に使用するＣＡＤの出力データを、部品実装機用のデータに自動的に変換する方法。

（３）ＣＡＤデータが読めない場合、ＣＡＤの出力データを参照しながら、オペレータが入力装置で部品が実装される基板上の座標位置を指示し、その指示結果を部品実装機用のデータに変換する方法。

又、作成したデータの整合性を確認する機能は、搭載用生産プログラムが完成しないと使用することができず、搭載優先順は、最適化終了後に生産プログラムで部品実装機上で初めて確認されるものであった。

搭載用生産プログラムが完成した段階で不整合があると判定された場合、搭載優先順を修正するためには、搭載用生産プログラム作成の初期段階の工程に戻らなければならず、大幅な時間の損失が生じていた。特に、従来の搭載用生産プログラム作成では、搭載用生産プログラムのデータ作成時において、多重部品搭載に関して、チェックされていないため、後工程で問題が生じている。

なお、上記した最適化後に基板のイメージ表示で搭載順を視覚化する従来技術として、特許文献１がある。

この技術は、その図３、図４に示されるように、搭載用生産プログラム完成後の搭載順を表示するものであり、イメージデータ表示画面上で部品同士の搭載位置関係を視覚的にとらえることができる。

特開２００３−２０９３９２号公報（図３、図４）

しかしながら、搭載用生産プログラム作成過程で、搭載に関する部品搭載優先順を確認することはできない。又、イメージ表示で搭載の視覚化を行なったり、レイア管理も行なっていない。三次元搭載の場合には、そのように搭載優先順位を誤った場合には、重ねて上下に搭載する部品の位置が正確とならず、基板が適正のものとならず、利用することができなくなった。

従って、搭載優先順を確認するには、搭載する各部品の搭載座標、部品外径・高さ寸法、搭載角度、搭載優先順等のデータを搭載用生産プログラムデータから調べなければならなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、三次元搭載用生産プログラムのデータ作成時に三次元搭載を視覚的に確認して、エラー修正を行えるようにすることを課題とする。

本発明は、部品実装機で、基板上の重複する位置に、部品を重ねて搭載する三次元搭載を行う部品実装機の三次元搭載データ作成方法において、三次元搭載用生産プログラム作成時に、三次元搭載順序をレイアの設定で管理すると共に、三次元搭載状態を検出して、そのイメージデータ画面を表示し、順次各搭載点毎の三次元搭載順序に不具合発生状態を確認可能として、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、三次元搭載を含む三次元搭載用生産プログラム作成時に、イメージデータ表示画面上で、三次元搭載順の確認作業を視覚的に行なえる。従って、三次元搭載用生産プログラム作成中に、随時、三次元搭載の部品干渉の有無を視覚的に判断して、搭載優先順に矛盾が生じていないかを確認することが可能となり、確認作業の効率を向上することができる。又、矛盾が発生したときは、その場で三次元搭載用生産プログラムの修正が可能となり、三次元搭載用生産プログラム修正時の作業を軽減できる。又、作成後に各レイア指定でレイア状態の確認も可能となる。更に、三次元搭載における矛盾する部品を搭載する場合に、レイアを別に設定することで、効率良く部品搭載ができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態では、レイア単位（同一状態の物を１つのグループにまとめた単位）でデータ管理を行ない、イメージデータ表示画面上において、レイア単位で、レイア毎の切り替えや全てのレイア表示機能を追加する。

一例として、リードの長い部品（背が高い部品）がチップ部品の上に重なるように搭載される三次元搭載可能な三次元搭載用生産プログラムを考える。

図３（Ａ）（平面図）、（Ｂ）（正面図）、図２（Ｃ）（側面図）に、三次元搭載のイメージ図を示す。小型部品１０Ａと中型部品１０Ｃは、大型部品１０Ｂよりも背が低いことが分かる。又、小型部品１０Ａと中型部品１０Ｃの外径寸法は、縦、横共に大型部品１０Ｂより小さく、２部品とも大型部品１０Ｂの下に隠れるように搭載される。図において、１１は、大型部品１０Ｂのリードである。

このとき、搭載順が適切に設定されていなければ、小型部品１０Ａ、中型部品１０Ｃが搭載できなくなり、大型部品１０Ｂ上に載せるような状態で搭載される危険がある。従って、三次元搭載を行なう際は、小型部品１０Ａ、中型部品１０Ｃのような下になる部品を先に搭載するような搭載優先順が設定されているかを確認する必要がある。そのため、部品毎にレイア単位のデータ管理の考え方を取り入れ、三次元搭載の管理を効率良く行なう。

本発明は、例えば図４に示すような、キーボード３０Ａ、マウス３０Ｂ等でなる入力装置、部品情報等を蓄積したデータベース（ＤＢ）３２、パソコン（ＰＣ）３４、ディスプレイ３６でなる搭載データ作成装置で実施される。

三次元搭載チェックの概略手順を図５に示す。まずステップ１０１で、チェックしていない搭載データが存在するか否かを判定する。存在しない場合には、チェックを終了する。存在する場合には、ステップ１０２に進み、部品の重なりをチェックする。

次いでステップ１０３で、チェックした部品同士が重なっているか否かを判定する。重なっている場合には、ステップ１０４に進み、レイア設定をチェックする。

次いでステップ１０５に進み、レイア設定に矛盾があるか否かを判定する。矛盾がある場合には、ステップ１０６に進み、エラー表示を行ない、ステップ１０７でレイアを再設定する。

ステップ１０７終了後、又は、ステップ１０３、１０５の判定結果が否である場合には、ステップ１０１に戻る。

次に、図６を参照して、詳細に説明する。

まずステップ２０１で、図４のＤＢ３２から搭載データを入力する。各部品には、部品形状として、外径・高さ寸法等の数値データが付加されている。

次いでステップ２０２に進み、三次元搭載用生産プログラム作成時に搭載する各部品の搭載座標（Ｘ，Ｙ，θ）と、各部品のデータを参照して、部品形状から、搭載する位置における高さ情報を含む、その部品が影響を及ぼす許容範囲（例えば部品形状及び部品回転で当たる範囲＋５％）を求める。

次いでステップ２０３に進み、全部品のレイアを「１」に初期設定する。

次いでステップ２０４に進み、今回部品の入力データと既存部品のデータの許容範囲を比較し、その範囲内で三次元搭載である場合には、正常・異常に関わらず、三次元搭載であることを示す搭載情報を付加すると共に、図７に示すような表示を行なう。そして、当該部品より先に搭載される部品と今回搭載部品の高さ情報を含んだ許容範囲を比較検討して、正常な場合は、ステップ２０１に戻り、次の番号の部品の部品搭載データの作成を開始し、次に三次元搭載の組合せが発生するまで、図７に示したイメージデータ画面表示を更新せず残す。

一方、ステップ２０５で許容範囲が重なると判定された時は、ステップ２０６に進み、高さデータを比較する。次いで、ステップ２０７で、ステップ番号の早いデータの方が高いと判定された時には、ステップ２０８に進み、図７（Ｂ）に示す如く、イメージデータ画面表示にエラー情報を付加させ停止させる。そして、ステップ２０９で、搭載順序の入れ替えをどうするか（自動修正／手動修正のいずれか）をオペレータに確認させ、自動、あるいは、ステップ２１０、２１１で手動で搭載順序を修正させる。但し、初期設定で自動修正にした場合は、全ての部品が無くなるまで実行する。

ステップ２０７で、部品番号の早いデータの方が低いと判定されるか、ステップ２０９で自動修正すると判定されるか、ステップ２１１で、手入力にて修正された後、ステップ２１２に進み、既存データに搭載情報が付加されているか否かを判定する。付加されていない場合には、ステップ２１３に進み、既存データに搭載情報を付加する。

ステップ２１３終了後、又は、ステップ２１２で搭載情報が付加されていると判定された時には、ステップ２１４に進み、今回入力データに搭載情報を付加して、ステップ２０１に戻る。

全部品についての処理が終了した後、ステップ２１５で、搭載情報が付加されたデータをリスト表示する。

図７（Ａ）のイメージデータ表示画面のみでも、大型部品１０Ｂの枠内に小型部品１０Ａ、中型部品１０Ｃが位置付けられていることから、部品１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが三次元搭載であることは読み取れる。しかし、部品１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの搭載優先順までは、三次元搭載用生産プログラムデータを詳細に参照しなければ確認できない。本発明は、図７に示したイメージデータ表示画面上で各部品の三次元搭載の優先順を確認できるよう、レイア状況を視覚的に確認できるようにするものである。エラー時は、図７（Ｂ）に示す如く、付加情報として、部品に対応するレイアを付加すると共に、太線、色付け等を用いて視覚的に表示する。

次に、三次元搭載用生産プログラムの具体例を説明する。

図８は作成初期で、部品番号１〜７までの部品のレイアが全て初期値１に設定されている。三次元搭載用生産プログラムの作成順序が正しく、三次元搭載が見つかった場合は、該当する搭載情報に＊印を付加して、次に進む。図８では、三次元搭載となって重なる部品番号４、５に、搭載情報として＊印が付加されている。

次に、図９に示す部品番号８の中型部品Ｃ１を搭載しようとすると、部品番号５の大型部品Ｂ１と干渉するため、三次元搭載順序エラーが起こる。そこで、そのエラー時のイメージデータ表示画面（図７（Ｂ））から判断して、大型部品Ｂ１のレイア１を２に変更して、次の部品の三次元搭載用生産プログラム作成を開始する。この際、レイア毎の最適化で搭載情報に＊印が付加された搭載順序は固定する。

この繰り返しを行なって、全ての部品に実施し、三次元搭載用生産プログラム作成を完了させる。

ここで、三次元搭載用生産プログラム作成後に、搭載情報（＊印）から、基板上で三次元搭載と判断できる集合部分を検出し、オペレータに通知することができる。通知は、太線、色付け表示等を用いて視覚的に行なう。但し、図７に示したように、エラー時（Ｂ）と正常時（Ａ）の色付け表示等を変えて切り分けする。

三次元搭載順が正しい場合の部品番号１１〜２０までの三次元搭載用生産プログラムを図１０に示す。

三次元搭載用生産プログラムが完了した時点で、搭載状態表示プログラムを実行させると、搭載情報に＊印のあるデータを選択して、図７（Ａ）に示した如く、イメージで基板上に表示させ、三次元搭載情報を目視できるようにすることができる。

このように、三次元搭載優先順を視覚的に確認できることで、三次元搭載用生産プログラム作成時において、三次元搭載優先順序エラーの確認ができるため、三次元搭載用生産プログラム作成の効率向上が可能となる。

部品実装機の一例の全体構成を示す斜視図 基板のＸ座標とＹ座標を示す図 三次元搭載を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図及び（Ｃ）側面図 本発明を実施するための搭載データ作成装置の構成例を示すブロック図 三次元搭載のチェック手順の概略を示す流れ図 同じく詳細を示す流れ図 （Ａ）正常時、（Ｂ）エラー時のイメージデータ表示例を示す図 部品番号１〜７まで三次元搭載用生産プログラムを作成した状態を示す図 部品番号１０まで三次元搭載用生産プログラムを作成した状態を示す図 修正が不要な部品番号１１〜２０までの三次元搭載用生産プログラム作成例を示す図

符号の説明

１０…部品
１０Ａ…小型部品
１０Ｂ…大型部品
１０Ｃ…中型部品
１１…リード
１２…基板
２０…部品実装機
２２…部品供給部
２４…搭載ヘッド
２６…吸着ノズル
２８Ｘ、２８Ｙ…ＸＹロボット

Claims (1)

1. 部品実装機で、基板上の重複する位置に、部品を重ねて搭載する三次元搭載を行う部品実装機の三次元搭載データ作成方法において、
   三次元搭載用生産プログラム作成時に、三次元搭載順序をレイアの設定で管理すると共に、
   三次元搭載状態を検出して、そのイメージデータ画面を表示し、
   順次各搭載点毎の三次元搭載順序に不具合発生状態を確認可能としたことを特徴とする部品実装機の三次元搭載データ作成方法。

Images