JP2012119348A - 電子部品装着装置 - Google Patents

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哲治 小野
Tomio Kawashima
富夫 川島
Sho Hashizume
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Seiji Onishi
聖司 大西
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貴志 吉井
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Abstract

【課題】ノズルストッカの種類の識別に要する処理時間の低減を図り、もってプリント基板の生産処理の効率化を図ること。
【解決手段】作業管理者はタッチパネルスイッチ26である交換開始スイッチ部を押圧操作して、装着ヘッド6に吸着ノズル5の交換開始を指示する。すると、制御装置23は、初めに「場所1」に設置されたノズルストッカ13に付された位置決めマークM3及び識別用マークM5の上方位置まで基板認識カメラ12を移動させて、基板認識カメラ12が1点目の位置決めマークM3及び識別用マークM5を一括して撮像し、その撮像画像に基づいて認識処理装置29が位置決めマークM3を認識処理してノズルストッカ13の位置を把握し、次いで識別用マークM5を認識処理して有無とこのマークの位置を把握する。この識別用マークM5の認識処理結果に基づいて、設定したノズルストッカ13の種類と一致しているかを制御装置21が判定する。
【選択図】図8

Description

本発明は、複数の吸着ノズルを収納する複数のノズルストッカを備えて、このノズルストッカから取出して装着ヘッドに前記吸着ノズルが交換可能であると共に部品供給装置から電子部品を前記吸着ノズルが取出して基板上に装着する電子部品装着装置に関する。
基板上に電子部品を実装する電子部品装着装置は、例えば特許文献1などに開示されている。この種の電子部品装着装置にあっては、複数種の吸着ノズルを収納するノズルストッカを複数備えており、このノズルストッカの種類を識別するために、ノズルストッカの位置を把握するための識別マークの他に設けられた識別穴の位置の違いを検出することにより判別するのが考えられていた。
特開2007−96176号公報
しかし、前述した方法では、ノズルストッカの種類が増加するたびに、識別穴の位置が増えて、識別穴の位置の違いを検出するのに時間が増えてしまうという問題が考えられる。
そこで本発明は、ノズルストッカの種類の識別に要する処理時間の低減を図り、もってプリント基板の生産処理の効率化を図ることを目的とする。
このため第1の発明は、複数の吸着ノズルを収納する複数のノズルストッカを備えて、このノズルストッカから取出して装着ヘッドに前記吸着ノズルが交換可能であると共に部品供給装置から電子部品を前記吸着ノズルが取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、
前記ノズルストッカの位置を確認するための位置決めマークとこのノズルストッカの種類を確認するための識別用マークとを、一括して認識カメラで撮像できるように前記ノズルストッカに設けたことを特徴とする。
また第2の発明は、複数の吸着ノズルを収納する複数のノズルストッカを備えて、このノズルストッカから取出して装着ヘッドに前記吸着ノズルが交換可能であると共に部品供給装置から電子部品を前記吸着ノズルが取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、
前記ノズルストッカの位置を確認するための位置決めマークとこのノズルストッカの種類を確認するための識別用マークとを一括して認識カメラで撮像できるように前記ノズルストッカに設けると共に、
各ノズルストッカの種類と設置場所との関係を格納する記憶装置と、前記認識カメラの撮像した画像を認識処理した結果と前記記憶装置に格納された各ノズルストッカの種類と設置場所との関係から、適切な場所に適切な前記ノズルストッカが設置されたか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴とする。
本発明は、複数の吸着ノズルを収納するノズルストッカの種類の識別に要する処理時間の低減を図り、もってプリント基板の生産処理の効率化を図ることができる。また、前記ノズルストッカの取付け間違いを防止することもできる。
電子部品装着装置の平面図を示す。 ノズルストッカの平面図であって、図2(A)は種類が「標準」のノズルストッカの平面図で、図2(B)は種類が「L1」のノズルストッカの平面図である。 位置決めマークと識別用マークの撮像した画像を示す図である。 電子部品装着装置の制御ブロック図である。 ノズルストッカの種類と識別番号との関係表を示す図である。 フローチャートを示す図である。 モニタに表示されたノズルストッカの場所と種類とを設定するための画面を示す図である。 ノズルストッカの設置場所とノズルストッカの種類との関係表を示す図である。 異常が発生した場合の画面を示す図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。先ず、図1において、基板組立実装ラインを構成する電子部品装着装置1には、基板としてのプリント基板Pを搬送する搬送装置2と、この搬送装置2を挟んで手前側と奥側に配設される電子部品を供給するための部品供給装置3と、駆動源により一方向(Y方向)に移動可能な一対のビーム4A、4Bと、それぞれ複数(例えば、12本)の保持手段である吸着ノズル5を着脱可能に備えて前記各ビーム4A、4Bに沿った方向に各駆動源により移動可能で且つ回転可能な装着ヘッド6とが設けられている。
前記搬送装置2は電子部品装着装置1の前後の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Pを受け継ぐ基板供給部2Aと、前記各装着ヘッド6の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部2Aから供給されたプリント基板Pを位置決め固定する基板位置決め部2Bと、この基板位置決め部2Bで電子部品が装着されたプリント基板Pを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部2Cとから構成され、これら基板供給部2A、基板位置決め部2B及び基板排出部2Cはプリント基板Pの幅(搬送方向と直交する方向の幅)に合わせて間隔が調整できる一対の搬送コンベアから構成される。
前記部品供給装置3は、キャスタ付きのカートのフィーダベース3A上に部品供給ユニット3Bを多数並設したものであり、部品供給側の先端部がプリント基板Pの搬送路に臨むように装着装置本体2に連結具(図示せず)を介して着脱可能に配設され、この連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。
この部品供給ユニット3Bには多数の電子部品をキャリアテープの凹部から成る各収納部に一定の間隔で収容したカバーテープで覆う収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすると共にキャリアテープからカバーテープを剥離することで、部品供給ユニット3Bの部品取出位置に電子部品が1個ずつ供給され、各収納部から前記装着ヘッド6の吸着ノズル5により取出される。
X方向に長い前後一対の前記ビーム4A、4Bは、Y方向リニアモータ7の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム4A、4Bに固定されたスライダが摺動して個別にY方向に移動する。前記Y方向リニアモータ7は左右一対の基体1A、1Bに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム4A、4Bの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子7Aとから構成される。
また、前記ビーム4A、4Bにはその長手方向(X方向)にX方向リニアモータ9によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド6が夫々内側に設けられており、前記X方向リニアモータ9は各ビーム4A、4Bに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド6に設けられた可動子とから構成される。
従って、各装着ヘッド6は向き合うように各ビーム4A、4Bの内側に設けられ、前記搬送装置2の基板位置決め部2B上のプリント基板Pや部品供給ユニット3Bの部品取出し位置上方を移動する。
そして、各装着ヘッド6には各バネにより下方へ付勢されている12本の吸着ノズル5が円周に沿って所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド6の3時と9時の位置に位置する吸着ノズル5により並設された複数の部品供給ユニット3Bから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル5は上下軸モータ10により昇降可能であり、またθ軸モータ11により装着ヘッド6を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド6の各吸着ノズル5はX方向及びY方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。
8は前記吸着ノズル5に吸着保持された電子部品を撮像する部品認識カメラで、12はプリント基板Pの位置確認用の認識マークM1、M2を撮像するための基板認識カメラ12で各装着ヘッド6に搭載されている。
13は種々の吸着ノズル5を収納するノズルストッカであり、前記搬送装置2の奥側位置に2個、手前側位置に2個設置可能であり、吸着ノズル5の形状・サイズが異なるために、異なる種類のものが準備される。即ち、図2において、上段の図2(A)は種類が「標準」のノズルストッカ13の平面図であり、吸着ノズル5の平面視円形状の取付け用開口14Aが9個開設されると共に、左端位置及び右から3個目と4個目の開口14間Aの外位置に平面視円形状の位置決めマークM3、M4が付されている。下段の図2(B)は種類が「L1」のノズルストッカ13の平面図であり、取付け用開口14Aが6個及び平面視四角形状の取付け用開口14B(形状が異なるが、開口14Aの約3倍の大きさ)が1個開設されると共に、「標準」のノズルストッカ13と同様に、位置決めマークM3、M4が付されている。
通常の大きさの吸着ノズル5は取付け用開口14Bでは大きすぎて、確実に取り付けられず、開口14Aの約3倍の大きさを使用する大きな吸着ノズル5は開口14Aでは小さすぎて取り付けられず、開口14Bでしか取り付けられないというように、ノズルストッカ13の種類を誤配置した場合には、問題が発生するため、適切なノズルストッカ13を適切な位置に取り付け配置しなければならない。
そして、基板認識カメラ12が「標準」のノズルストッカ13の左部を撮像した画像を図3に示すが、位置決めマークM3と付される可能性のある全ての識別用マークM5(例えば、最大数5個)とが一括して一度に撮像可能である。即ち、位置決めマークM3の近くに、識別用マークM5群を配設可能としているので、位置決めマークM3と全ての識別用マークM5とが一括して一度に撮像できるので、撮像を複数回行う必要がないから、ノズルストッカの種類の識別に要する処理時間の低減を図り、もってプリント基板の生産処理の効率化を図ることができる。
この識別用マークM5が最上部のものだけの1個の場合は、種類が「標準」のノズルストッカ13であり、上から2番目のものだけの1個の場合は、種類が「LI」のノズルストッカ13であり、最上部と上から2番目のものの2個の場合は、種類が「L2」のノズルストッカ13であり、上から3番目のものだけの1個の場合は、種類が「L3」のノズルストッカ13である。
以上のように、位置決めマークM3と一括して撮像できる範囲内に複数個の識別用マークを設けることにより、多くの種類のノズルストッカ13の種類が判別できるが、上述したように、識別用マークM5の数については5個に限られない。
なお、位置決めマークM3、M4及び識別用マークM5は、開口、溝、文字、図形、記号などでもよく、これらのマークを撮像して、後述する認識処理装置で認識処理して、そのマークの意味(種類)を把握できるものであればよい。
図4は電子部品装着装置1の電子部品装着に係る制御のための制御ブロックであり、以下説明する。電子部品装着装置1の各要素は制御手段、判定手段としてのマイクロコンピュータなどから構成される制御装置21が統括制御しており、記憶装置23がバスライン24を介して制御装置21に接続されている。また、制御装置21には操作画面等を表示する表示装置としてのモニタ25及び該モニタ25の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ26がインターフェース27を介して接続されている。また、前記Y方向リニアモータ9等が駆動回路28、インターフェース27を介して前記制御装置21に接続されている。
前記記憶装置23には、生産するプリント基板Pの機種毎に電子部品装着装置1を動かすためのパターンプログラムデータが格納され、各パターンプログラムデータは、プリント基板PのX方向・Y方向のサイズ、厚み、基板認識の有無などから構成される基板情報データ、その装着順序毎(ステップ番号毎)に、プリント基板P内でのX座標、Y座標、角度情報や、部品供給ユニット3Bの配置番号等から構成される装着データ、各部品供給ユニット3Bのフィーダベース3A上における配置番号に対応した各電子部品の種類の情報である部品配置データ、どの装着ヘッド6のどの位置にどの種類の吸着ノズル5が装着されているかを示すノズル配置データなどから構成される。
また、前記記憶装置23には、この電子部品の種類を表す部品ID毎に電子部品の特徴等に関する部品ライブラリデータが格納されている。即ち、この部品ライブラリデータは、例えば部品ID毎にX方向及びY方向のサイズ、収納テープCの種類(エンボステープ、紙テープ)などから構成される。
更には、図5に示すように、ノズルストッカ13の種類と識別番号との対応表が前記記憶装置23に格納されている。ここで、この識別用マークM5が最上部のものだけの1個の場合は、種類が「標準」のノズルストッカ13であって識別番号は「00001」であり、上から2番目のものだけの1個の場合は、種類が「LI」のノズルストッカ13であって識別番号は「00010」であり、最上部と上から2番目のものの2個の場合は、種類が「L2」のノズルストッカ13であって識別番号は「00011」であり、上から3番目のものだけの1個の場合は、種類が「L3」のノズルストッカ13であって識別番号は「00100」である。
29はインターフェース27を介して前記制御装置21に接続される認識処理装置で、前記基板認識カメラ12や部品認識カメラ8により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置29にて行われ、制御装置21に処理結果が送出される。即ち、制御装置21は基板認識カメラ12や部品認識カメラ8により撮像された画像を認識処理(吸着ノズル6に吸着保持された電子部品或いは位置決めされたプリント基板Pの位置ずれ量の算出など)するように指示を認識処理装置29に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置29から受取るものである。
次に、図6のフローチャートに基づいて説明する。初めに、作業管理者はモニタ25に図7に示すような画面を表示させて、どの場所にどの種類のノズルストッカ13を設置するかに係るデータの設定をする(ステップS01)。
ここで、図7において、「場所1」は前記搬送装置2の奥側位置における外側の位置を示し、「場所2」は前記搬送装置2の奥側位置における内側の位置を示し、「場所3」は前記搬送装置2の手前側位置における内側の位置を示し、「場所4」は前記搬送装置2の手前側位置における外側の位置を示す。
そして、タッチパネルスイッチ26である「場所1」スイッチ部26Aを指で押圧した後に、同様にタッチパネルスイッチ26である「L3」スイッチ部26Hを押圧し、また「場所2」スイッチ部26Bを押圧した後に、「標準」スイッチ部26Eを押圧し、更に「場所3」スイッチ部26Cを押圧した後に、同様に「L1」スイッチ部26Fを押圧し、更にまた「場所4」スイッチ部26Dを押圧した後に、同様に「L2」スイッチ部26Gを押圧し、タッチパネルスイッチ26である「設定」スイッチ部26Iを押圧すると、どの場所にどの種類のノズルストッカ13を設置するかに係るデータの設定がなされることとなり、図8に示すような取付け場所とノズルストッカ13の種類との関係表が記憶装置23に格納されるよう制御装置21により制御される。
次に、作業管理者は、前述したどの場所にどの種類のノズルストッカ13を設置するかに係るデータの設定をした後に、これをモニタ25に表示させて、設定状態に合わせて、各ノズルストッカ13をそれぞれ設置する(ステップS02)。即ち、モニタ25には図8に示すような取付け場所とノズルストッカ13の種類との関係表が表示されるので、作業管理者はこのモニタ25に表示された画面を見ながら、「場所1」に種類が「L3」のノズルストッカ13を、「場所2」に種類が「標準」のノズルストッカ13を、「場所3」に種類が「L1」のノズルストッカ13を、「場所4」に「L2」のノズルストッカ13を取付け設置する。
従って、作業管理者は取付け場所を間違えることなく、確実に取付けるべき位置に取り付けるべきノズルストッカ13を取付けることができる。
次に、モニタ25に表示された操作画面において、作業管理者は、図示しないタッチパネルスイッチ26である交換開始スイッチ部を押圧操作して、装着ヘッド6に吸着ノズル5の交換開始を指示する(ステップS03)。
すると、この交換開始の指示を受けた制御装置23は、駆動回路28を介してY方向リニアモータ7及びX方向リニアモータ9を駆動させ、初めに「場所1」に設置されたノズルストッカ13の左端位置の1点目の位置決めマークM3及び識別用マークM5の上方位置まで基板認識カメラ12を移動させるように制御する(ステップS04)。
そして、前記基板認識カメラ12が1点目の位置決めマークM3及び識別用マークM5を一括して撮像する(ステップS05)。このため、撮像を複数回行う必要がないから、ノズルストッカ13の種類の識別に要する処理時間の低減を図り、もってプリント基板の生産処理の効率化を図ることができる。そして、この撮像した画像に基づいて認識処理装置29が認識処理して、前記位置決めマークM3を認識処理して位置を把握し(ステップS06)、次いで識別用マークM5を認識処理して有無とこのマークの位置を把握する(ステップS07)。
そして、識別用マークM5を認識処理した結果に基づいて、設定したノズルストッカ13の種類と一致しているかを制御装置21が判定する(ステップS08)。即ち、撮像・認識処理した結果のノズルストッカ13の種類と設定したノズルストッカ13の種類とが一致しているかを制御装置21が判定する。
この場合、「場所1」において設定したノズルストッカ13の種類は「L3」であり(図8参照)、現実に設置したノズルストッカ13の種類が識別番号が「00100」の「L3」でなければ、制御装置21はモニタ25に異常表示するように制御する(ステップS09)。即ち、図9に示すように、「設定されているノズルストッカと取付けたノズルストッカの種類が異なります。適切なノズルストッカに交換して下さい。」なる旨が表示される。従って、作業管理者は、適切なノズルストッカ13に取替えて、設置することができる。ノズルストッカ13の設置場所を間違えても、この間違いを解消することができる。
また、「場所1」において設定したノズルストッカ13の種類と現実に設置したノズルストッカ13の種類が一致したものと判定した場合には、制御装置23は駆動回路28を介してY方向リニアモータ7及びX方向リニアモータ9を駆動させ、「場所1」に設置されたノズルストッカ13の2点目の位置決めマークM4の上方位置まで基板認識カメラ12を移動させるように制御する(ステップS10)。
そして、前記基板認識カメラ12が2点目の位置決めマークM4を撮像する(ステップS11)。そして、この撮像した画像に基づいて認識処理装置29が認識処理して、2点目の位置決めマークM4を認識処理して位置を把握する(ステップS12)。
従って、位置決めマークM3及びM4の位置がわかるので、「場所1」のノズルストッカ13の位置が把握されるので、制御装置21は装着ヘッド6の吸着ノズル5の交換動作を行うように制御する(ステップS13)。即ち、「場所1」のノズルストッカ13に収納された必要な吸着ノズル5を取出して装着ヘッド6に取付けたり、異なる吸着ノズル5(本来取付けるべきでない吸着ノズル5)が装着ヘッド6に取付けられている場合にはこの異なる吸着ノズル5を装着ヘッド6から外してノズルストッカ13の取付け用開口14A、14Bなどに取付けて、代わりに必要な吸着ノズル5を装着ヘッド6に取付ける。この場合、プリント基板Pの種類に応じて装着ヘッド6のどの位置にどの吸着ノズル5を取付けるべきかのデータ(記憶装置23に格納されている。)に従い、着脱される。
以上の「場所1」のノズルストッカ13の吸着ノズル5の交換動作を終えると、次に全ての場所について、交換動作を行ったかを判定して(ステップS14)、行ったと判定すると終了するが、行っていないと判定するとステップS04に戻って、前述したように、次の「場所2」に現実に設置されたノズルストッカ13について、設定されたノズルストッカ13の種類と一致しているかを判定したり、吸着ノズル5の交換動作がなされ、以下順に、「場所3」及び「場所4」に関しても同様に、処理される。そして、全ての場所について、交換動作を行ったと判定すると、終了する。
なお、プリント基板Pへの電子部品の装着動作は以下のように行われる。即ち、プリント基板Pが上流装置より受継がれて搬送装置2の基板供給部2A上に存在すると、この基板供給部2A上のプリント基板Pを基板位置決め部2Bへ移動させて位置決め固定する。そして、プリント基板Pの位置決めがされると、電子部品装着装置1に設けられた一方のビーム4AがY方向リニアモータ7の駆動によりY方向に移動すると共にX方向リニアモータ9によりビーム4Aに設けられた装着ヘッド6がX方向に移動し、対応する部品供給ユニット3Bの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータ10の駆動により装着ヘッド6に設けられた吸着ノズル5を下降させて部品供給ユニット3Bから電子部品を取出す。
そして、取出した後は装着ヘッド6の吸着ノズル5を上昇させて、ビーム4Aの装着ヘッド6を部品認識カメラ8上方を通過させ、この移動中に複数の吸着ノズル5に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置29が認識処理して吸着ノズル5に対する位置ズレを把握する。
また、各装着ヘッド6に設けられた基板認識カメラ12がプリント基板P上方位置まで移動して、プリント基板Pに付された位置決めマークM1、M2を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置29が認識処理してプリント基板Pの位置を把握する。
そして、記憶装置23に格納された装着データの装着座標にプリント基板Pの位置決めマークの認識処理結果及び各部品認識処理結果を加味して、吸着ノズル5が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板P上に装着する。
各電子部品のプリント基板P上への装着過程において、例えば奥側のビーム4Aに沿って移動する装着ヘッド6に取付けられていない吸着ノズル5を使用する場合には、「場所1」又は「場所2」に設置されているノズルストッカ13に使用しない吸着ノズル5をこの装着ヘッド6から外して収納させ、代わりにこのノズルストッカ13から使用する吸着ノズル5を取出してこの装着ヘッド6に取付けて、電子部品の装着に供する。
そして、プリント基板P上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板Pを基板位置決め部2Bから基板排出部2Cを介して下流装置に受け渡して、このプリント基板P上への電子部品の装着動作は終了する。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
1 電子部品装着装置
3 部品供給装置
5 吸着ノズル
6 電子部品装着装置
13 ノズルストッカ
21 制御装置
23 記憶装置
25 モニタ
26 タッチパネルスイッチ
M3、M4 位置決めマーク
M5 識別用マーク

Claims (2)

  1. 複数の吸着ノズルを収納する複数のノズルストッカを備えて、このノズルストッカから取出して装着ヘッドに前記吸着ノズルが交換可能であると共に部品供給装置から電子部品を前記吸着ノズルが取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、
    前記ノズルストッカの位置を確認するための位置決めマークとこのノズルストッカの種類を確認するための識別用マークとを、一括して認識カメラで撮像できるように前記ノズルストッカに設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
  2. 複数の吸着ノズルを収納する複数のノズルストッカを備えて、このノズルストッカから取出して装着ヘッドに前記吸着ノズルが交換可能であると共に部品供給装置から電子部品を前記吸着ノズルが取出して基板上に装着する電子部品装着装置において、
    前記ノズルストッカの位置を確認するための位置決めマークとこのノズルストッカの種類を確認するための識別用マークとを一括して認識カメラで撮像できるように前記ノズルストッカに設けると共に、
    各ノズルストッカの種類と設置場所との関係を格納する記憶装置と、前記認識カメラの撮像した画像を認識処理した結果と前記記憶装置に格納された各ノズルストッカの種類と設置場所との関係から、適切な場所に適切な前記ノズルストッカが設置されたか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
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