JP2013201204A - 部品実装装置及び部品実装方法 - Google Patents

部品実装装置及び部品実装方法 Download PDF

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Abstract

【課題】長尺基板上の基板バーコードを適切に認識することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。
【解決手段】部品実装装置1は、X方向の長さがヘッド可動範囲より長い回路基板5をX方向にずれた複数箇所でクランプして停止させ、各停止位置で電子部品20を搭載する。このとき、部品の搭載に先立って、生産プログラムから基板バーコードBの座標情報を取得し、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBの認識が可能となる停止位置を設定する。そして、その停止位置で回路基板5をクランプし、ヘッドカメラ22で基板バーコード情報を認識してから、各停止位置での部品搭載動作を行う。
【選択図】 図7

Description

本発明は、部品供給装置から供給された部品を、基板上に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関する。
従来、複数の子基板に分割される親基板における電子部品の実装を管理する方法として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、各子基板に仮のIDであるテンポラリIDを割り当てて、電子部品を実装しつつトレーサビリティ情報を保存した後、テンポラリIDを永続的に使用する識別IDに置換し、この識別ID及びトレーサビリティ情報を表すマーク(バーコード又は二次元コード)を印字するものである。これにより、マーク読み取り装置を不要とし、生産コストの低廉化とタクトタイムの短縮とを実現している。
ところで、部品実装装置においては、部品搭載が可能な領域である搭載ヘッドの可動範囲よりもサイズが大きい長尺基板に電子部品を搭載する場合がある。このような長尺基板に対しては、部品実装装置は、基板搬送方向において複数の停止位置で回路基板をクランプすることで、部品搭載範囲を拡張している(例えば、特許文献2参照)。
そして、長尺基板のトレーサビリティにおいては、1回目の停止位置での搭載ヘッドの可動範囲内に基板バーコードを貼り、1回目の停止位置でのクランプ時に基板バーコードを認識するのが一般的である。この場合、2回目以降の停止位置での部品搭載時には、1回目の停止位置で認識した基板バーコード情報を伝播していた。
特開2008−282964号公報 特開2001−313494号公報
しかしながら、従来の長尺基板のトレーサビリティにあっては、基板バーコードを1回目の停止位置でのヘッド可動範囲内に貼る必要があり、貼り付け位置に制限がある。
また、基板バーコードが1回目の停止位置でのヘッド可動範囲外に貼られてしまった場合、オペレータがハンディターミナルを用いて基板バーコードを認識させなければならないため、ヒューマンエラーが発生するおそれがある。さらに、オペレータが基板バーコードの認識作業を行う間、部品実装装置を停止しなければならず、稼働率が低下する。
そこで、本発明は、長尺基板上の基板バーコードを適切に認識することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る部品実装装置は、電子部品を吸着保持する吸着ノズルを備え、基板搬送方向および搬送方向と直交する方向に移動可能な搭載ヘッドと、該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲を基板搬送方向において超える大きさの基板を搬送可能とする搬送手段と、前記搬送手段を制御して、前記基板を複数の停止位置に搬送し停止する搬送制御手段と、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着する部品装着手段と、を備える部品実装装置であって、前記吸着ノズル近傍に設けられ、当該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域内に付されたマークを認識し、そのマーク情報を取得可能なマーク認識手段と、前記マークの前記基板上の位置情報に基づいて、前記マーク認識手段によって前記マークが認識可能となる前記基板の停止位置を判定する認識可能位置判定手段と、前記部品装着手段による部品の装着に先立って、前記認識可能位置判定手段で判定した停止位置にて、前記マーク認識手段によって前記マークを認識し、マーク情報を取得するマーク情報取得手段と、を備え、前記部品装着手段は、前記マーク情報取得手段で取得したマーク情報に基づいて、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着することを特徴としている。
このように、回路基板を複数の停止位置に停止させ、各停止位置で部品の搭載処理を行う。このとき、初めに基板に付されたマーク(バーコード等)を認識可能な停止位置に基板を搬送し、マーク情報を取得してから部品の搭載を行う。したがって、マークが基板上の何れの位置にあっても、当該マークの認識が可能となる。
また、上記において、前記搬送制御手段は、少なくとも隣り合う停止位置で、前記吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域の一部が重複するように、前記複数の停止位置を設定し、前記認識可能位置判定手段は、二以上の停止位置で前記マーク認識手段による前記マークの認識が可能であると判断したとき、そのうち生産開始時の前記基板の停止位置から前記基板の搬送距離が最短となる停止位置を、前記マーク認識手段によって前記マークが認識可能となる停止位置として判定することを特徴としている。
これにより、基板の新規生産の場合は、上記二以上の停止位置のうち基板の搬送方向上流側の停止位置をマークが認識可能な停止位置として判定する。また、基板の生産中断からの継続生産の場合は、上記二以上の停止位置のうち継続生産開始時の停止位置から最も近い停止位置を、マークが認識可能な停止位置として判定する。したがって、基板の搬送動作を最小限に抑えることができ、基板上への部品搭載処理時間の短縮を図ることができる。
さらに、上記において、前記部品装着手段は、前記複数の停止位置のうち、前記基板の搬送方向上流側の停止位置から順に部品を装着することを特徴としている。
これにより、マーク認識後、基板を搬出する方向へ向けて一方向に搬送しながら、各停止位置で部品を搭載することができる。したがって、部品搭載処理が煩雑化するのを防止することができる。
また、上記において、前記部品装着手段は、前記認識可能位置判定手段で判定した停止位置で部品を装着した後、残りの停止位置のうち、前記基板の搬送方向上流側の停止位置から順に部品を装着することを特徴としている。
これにより、マーク認識後、その停止位置でそのまま部品を搭載し、その後残りの停止位置で部品を搭載することができる。したがって、基板のクランプ動作を最小限に抑えることができ、基板上への部品搭載処理時間の短縮を図ることができる。
さらに、本発明に係る部品実装方法は、吸着ノズルによる部品搭載可能範囲を超える大きさの基板を搬送して、前記基板を複数の停止位置に停止し、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着する部品実装方法であって、前記吸着ノズル近傍に、当該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域内に付されたマークを認識し、そのマーク情報を取得可能なマーク認識部が設けられており、前記マークの前記基板上の位置情報に基づいて、前記マーク認識部によって前記マークが認識可能となる前記基板の停止位置を判定するステップと、部品の装着に先立って、前記マークが認識可能な停止位置にて、前記マーク認識部によって前記マークを認識し、マーク情報を取得するステップと、取得したマーク情報に基づいて、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着するステップと、を備えることを特徴としている。
これにより、マークが基板上の何れの位置にあっても、当該マークの認識を可能とし、適正に部品搭載動作を行うことができる部品実装方法とすることができる。
本発明によれば、マークが基板上の何れの位置にあっても、適切にマーク情報を認識することができる。そのため、上記マークの貼り付け位置の制約を無くすことができる。また、マーク認識手段の不具合時等を除き、オペレータによるマーク認識作業の必要性が無くなるため、ヒューマンエラーの発生を大幅に低減することができると共に、稼働率の低下を抑制することができる。
本発明における部品実装装置を示す平面図である。 回路基板の停止位置を説明する図である。 回路基板の搬送機構を示す図である。 各停止位置における部品搭載可能な範囲を示す図である。 搭載ヘッドの構成を示す図である。 制御系の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態における部品搭載処理手順を示すフローチャートである。 継続生産処理手順を示すフローチャートである。 第2の実施形態における部品搭載処理手順を示すフローチャートである。 停止位置を3箇所設けた場合の各停止位置における部品搭載可能な範囲を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、本発明における部品実装装置を示す平面図である。
図中、符号1は部品実装装置である。この部品実装装置1は、基台10の上面にX方向に延在する一対の搬送レール11を備える。この搬送レール11は、回路基板5の両側辺部を支持し、搬送用モータ(図示せず)により駆動されることで回路基板5をX方向に搬送する。
また、部品実装装置1は搭載ヘッド12を備える。この搭載ヘッド12は、下部に電子部品を吸着する複数の吸着ノズルを備え、X軸ガントリ13及びY軸ガントリ14により、基台10上をXY方向に水平移動可能に構成されている。
この部品実装装置1には、搬送レール11のY方向両側に、テープフィーダ等により電子部品を供給する部品供給装置15が装着される。そして、部品供給装置15から供給された電子部品は、搭載ヘッド12の吸着ノズルによって真空吸着され、回路基板5上に実装搭載される。
回路基板5は、搬送レール11上でX方向にずれた複数個所(本実施形態では2箇所)でクランプされ、停止するようになっており、各停止位置でそれぞれ部品搭載が行われる。すなわち、先ず、図2(a)に示すように、回路基板5の搬送方向前方側の一部分が、吸着ノズルの部品搭載可能範囲(ヘッド可動範囲)内に入る1回目の停止位置に回路基板5を停止して、部品の搭載処理を行う。次に、回路基板5を搬送し、図2(b)に示すように、回路基板5の搬送方向後方側の一部分がヘッド可動範囲内に入る2回目の停止位置に回路基板5を停止して、部品の搭載処理を行う。
このように、ヘッド可動範囲よりもX方向に長い回路基板(長尺基板)5に電子部品を搭載する際には、X方向に複数回クランプ動作を行う。回路基板5の停止位置決め制御は、例えば図3に示す搬送機構によって実現する。図3に示す搬送機構は、ヘッド可動範囲以下の大きさの回路基板は2枚、ヘッド可動範囲を超える大きさの回路基板は1枚搬入可能となっている。
ここでは、IN−STOPセンサやOUT−STOPセンサで回路基板5を検知すると、回路基板5を検知してからの経過時間と基板搬送速度とによって基板搬送距離を算出し、INモータやOUTモータを制御して回路基板5が所望の停止位置で停止するようにする。
なお、1回目の停止位置におけるヘッド可動範囲に対応する回路基板5上の領域(被搭載領域)と、2回目の停止位置における回路基板5上の被搭載領域とは、図4に示すように重複した領域bを有するようにする。
図4に示すように重複した領域bを有する場合、領域aは1回目の停止位置でのみ搭載可能な領域、領域bは1回目・2回目どちらの停止位置でも搭載可能な領域、領域cは2回目の停止位置でのみ搭載可能な領域となる。
また、部品供給装置15と回路基板5との間には、CCDカメラからなる部品認識カメラ21を配置する。この部品認識カメラ21は、電子部品の吸着位置ずれ(吸着ノズルの中心位置と吸着した部品の中心位置とのずれ)や、吸着角度ずれ(傾き)を検出するために、吸着ノズルで吸着した電子部品を撮像するものである。
さらに、部品実装装置1には、吸着する部品のサイズや形状に応じて、吸着ノズルを交換するためのノズル交換機16が設けられている。このノズル交換機16内には複数種のノズルが保管、管理されている。
次に、搭載ヘッド12の構成について、図5をもとに説明する。
搭載ヘッド12は、その基台12aが図1に示すX軸ガントリ13に取り付けられることで、X方向に移動可能となっている。
また、搭載ヘッド12は、電子部品20を吸着保持する吸着ノズル12bを複数備える。各吸着ノズル12bは、θ軸回転機構12cによってノズル軸(吸着軸)を中心に回転可能であると共に、Z軸駆動機構12dによってZ方向(高さ方向)に昇降可能に構成されている。
さらに、搭載ヘッド12には、支持部材12eを介してヘッドカメラ22と距離センサ23とが取り付けられている。ヘッドカメラ22は、例えば、回路基板5の表面画像を撮像し、その撮像画像を画像処理することで回路基板5上に貼り付けられたトレーサビリティ情報を表すマーク(基板バーコードB)や回路基板5に装着された部品を認識する。また、距離センサ23は、センサ光により吸着ノズル12bと回路基板5とのZ方向の距離(高さ)を測定する。
図6は、部品実装装置1の制御系の構成を示すブロック図である。
部品実装装置1は、装置全体を制御するCPU、RAM及びROMなどを備えるマイクロコンピュータからなるコントローラ30を備える。コントローラ30には、以下に示す各構成31〜35が接続され、それぞれを制御する。
バキューム機構31は真空を発生し、不図示のバキュームスイッチを介して各吸着ノズル12bに真空の負圧を発生させる。
X軸モータ32は、搭載ヘッド12をX軸ガントリ13に沿ってX軸方向に移動させるための駆動源であり、Y軸モータ33は、X軸ガントリ13をY軸ガントリ14に沿ってY軸方向に移動させるための駆動源である。このような構成により、搭載ヘッド12はXY方向に移動可能となる。
Z軸モータ34は、吸着ノズル12bをZ方向に昇降させるZ軸駆動機構12dの駆動源である。また、θ軸モータ35は、吸着ノズル12bをそのノズル中心軸(吸着軸)を中心にして回転させるθ軸回転機構12cの駆動源である。
なお、図6では、Z軸モータ34とθ軸モータ35は、それぞれ1つずつしか図示していないが、実際は吸着ノズル12bの数だけ設けられる。
コントローラ30は、後述する部品搭載処理を実行し、基板バーコードBを認識してから各停止位置で回路基板5に電子部品20を搭載する。本実施形態では、コントローラ30は、部品搭載に先立って基板バーコードBの認識を行い、バーコード情報を図示しないホストコンピュータに通知してから部品搭載動作を行う。これにより、ホストコンピュータ側では、部品実装装置1側でどの回路基板5が生産されているかをリアルタイムで監視することができる。
図7は、コントローラ30で実行する部品搭載処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS1で、コントローラ30は、メモリに記憶された生産情報から回路基板5の新規生産であるか否かを判断する。上記生産情報は、生産終了時に生成されるものであり、どの状態で生産を終了したのか(部品搭載をすべて完了して終了したのか、部品搭載を中断して終了したのか、生産中断である場合には生産中断ポイント)が格納されている。
そして、新規生産である場合にはステップS2に移行し、生産中断後からの継続生産である場合にはステップS10に移行し、後述する継続生産処理を実行してから部品搭載処理を終了する。
ステップS2では、コントローラ30は、生産プログラムに格納された基板情報から、基板バーコードBの回路基板5上の座標情報を読み出す。そして、当該座標情報に基づいて、基板バーコードBの貼り付け位置が1回目の停止位置でのヘッド可動範囲に対応する基板上の領域内にあるか否かを判断する。
このとき、基板バーコードBが1回目の停止位置でのヘッド可動範囲内にあると判断した場合には、ステップS3に移行する。ステップS3では、コントローラ30は、回路基板5を1回目の停止位置まで搬送してクランプし、ステップS4に移行する。ステップS4では、コントローラ30は、ヘッドカメラ22によって回路基板5に貼られた基板バーコードBを認識し、後述するステップS9に移行する。
一方、前記ステップS2で、基板バーコードBが1回目の停止位置でのヘッド可動範囲外にあると判断した場合には、ステップS5に移行する。ステップS5では、コントローラ30は、基板バーコードBの座標情報に基づいて、1回目の停止位置以外で、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識可能な回路基板5の停止位置(ヘッド可動範囲内に基板バーコードBの貼り付け位置が含まれる停止位置)を設定する。
このとき、二以上の停止位置で基板バーコードBを認識可能であると判断した場合には、そのうちの回路基板5の搬送方向上流側の停止位置を、基板バーコードBを認識可能な停止位置として設定する。これは、生産開始時の回路基板5の停止位置から基板搬送距離が最短となる停止位置を、基板バーコードBを認識可能な停止位置とするためである。そして、回路基板5を、基板バーコードBを認識可能な停止位置まで搬送してクランプし、ステップS6に移行する。
ステップS6では、コントローラ30は、ヘッドカメラ22によって回路基板5に貼られた基板バーコードBを認識し、ステップS7に移行して、回路基板5のクランプを解除する。
次にステップS8で、コントローラ30は、回路基板5を逆搬送して1回目の停止位置まで移動し、クランプする。
ステップS9では、コントローラ30は、部品搭載に先立って取得した基板バーコードBのバーコード情報に基づいて、回路基板5に電子部品20を搭載する。このとき、1回目の停止位置から順次回路基板5を下流側へ搬送し、電子部品20の搭載処理を行う。なお、本実施形態では、搬送レール11による回路基板5の搬入側を上流側、搬出側を下流側とする。
すなわち、部品搭載の際の停止位置を2箇所設けている回路基板5の場合、1回目の停止位置で回路基板5をクランプした状態で電子部品20を搭載した後、回路基板5のクランプを解除し、2回目の停止位置まで回路基板5を搬送しクランプする。そして、2回目の停止位置で回路基板5をクランプした状態で電子部品20を搭載した後、回路基板5のクランプを解除して下流側へと搬送し、部品実装装置1の外部に搬出する。
また、ステップS10では、コントローラ30は、図8に示す継続生産処理を実行してから部品搭載処理を終了する。
この継続生産処理では、先ずステップS21で、コントローラ30は、継続生産開始時点における回路基板5の停止位置でのヘッド可動範囲に対応する基板上の領域内に、基板バーコードBが貼られているか否かを判定する。そして、基板バーコードBが継続生産開始時点における回路基板5の停止位置でのヘッド可動範囲内にある場合にはステップS22に移行し、基板バーコードBが継続生産開始時点における回路基板5の停止位置でのヘッド可動範囲内にない場合には、後述するステップS29に移行する。
ステップS22では、コントローラ30は、ヘッドカメラ22によって基板バーコードを認識し、ステップS23に移行して電子部品20の搭載を開始する。
次にステップS24では、コントローラ30は、回路基板5のクランプを解除し、ステップS25に移行して、回路基板5上に部品未搭載の領域が存在するか否かを判定する。そして、部品未搭載の領域が存在する場合にはステップS26に移行し、部品未搭載の領域が存在しない場合には、電子部品20の搭載が完了したと判断して継続生産処理を終了する。
ステップS26では、コントローラ30は、部品未搭載の領域に部品を搭載すべく、回路基板5を搬送しクランプする。ここでは、例えば、部品未搭載である停止位置のうち、搬送方向上流側の停止位置に回路基板5を搬送しクランプする。次にステップS27で、コントローラ30は、その停止位置での被搭載領域に電子部品20を搭載し、ステップS28に移行する。そして、ステップS28で、コントローラ30は、回路基板5のクランプを解除し、前記ステップS25に移行する。
また、ステップS29では、コントローラ30は、基板バーコードBを認識可能な停止位置まで回路基板5を搬送し、クランプしてからステップS30に移行する。このとき、二以上の停止位置で基板バーコードBを認識可能であると判断した場合には、そのうちの継続生産開始時における回路基板5の停止位置から基板搬送距離が最短となる停止位置を、基板バーコードBを認識可能な停止位置とする。
例えば、部品搭載の際の停止位置を3箇所設けている回路基板5について、1回目の停止位置から継続生産を行う場合で、基板バーコードBは2回目の停止位置及び3回目の停止位置のどちらでも認識可能である場合には、2回目の停止位置を、基板バーコードBを認識可能な停止位置とする。
ステップS30では、コントローラ30は、基板バーコードBを認識可能な停止位置にてヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識し、ステップS31に移行して回路基板5のクランプを解除する。
次にステップS32で、コントローラ30は、継続生産開始時点における回路基板5の停止位置まで回路基板5を搬送し、クランプする。そして、ステップS33で、コントローラ30は、その時点での停止位置の被搭載領域に電子部品20を搭載する。
すなわち、図4に示すように基板バーコードBが2回目の停止位置のヘッド可動範囲内(領域c)にあり、継続生産開始時点における回路基板5が1回目の停止位置にある場合には、回路基板5を2回目の停止位置まで搬送し、基板バーコードBを認識してから回路基板5を1回目の停止位置まで逆搬送し、電子部品20の搭載を再開する。
一方、基板バーコードBが1回目の停止位置のヘッド可動範囲内(図4の領域a)にあり、回路基板5の停止位置が2回目の停止位置である場合には、回路基板5を1回目の停止位置まで逆搬送し、基板バーコードBを認識してから回路基板5を2回目の停止位置まで搬送し、電子部品20の搭載を再開する。
次にステップS34で、コントローラ30は、回路基板5のクランプを解除し、前記ステップS25に移行する。
なお、搬送レール11が搬送手段に対応し、図3の搬送機構が搬送制御手段に対応し、ヘッドカメラ22がマーク認識手段に対応している。また、図7において、ステップS2、S3及びS5が認識可能位置判定手段に対応し、ステップS4及びS6がマーク情報取得手段に対応し、ステップS7〜S9が部品装着手段に対応している。
さらに、図8において、ステップS21及びS29が認識可能位置判定手段に対応し、ステップS22及びS30がマーク情報取得手段に対応し、ステップS23〜28及びS31〜S34が部品装着手段に対応している。
(動作)
次に、第1の実施形態の動作について説明する。
X方向の長さがヘッド可動範囲よりも長い回路基板5を新規に生産する場合(図7のステップS1でYes)、先ず、回路基板5上に貼り付けた基板バーコードBの座標情報を取得し、基板バーコードBの貼り付け位置がヘッド可動範囲内に含まれる停止位置に回路基板5を搬送しクランプする。このとき、例えば基板バーコードBが、図4に示すように2回目の停止位置でのヘッド可動範囲内(領域c)に貼り付けられている場合(ステップS2でNo)、搬送用モータを駆動して回路基板5を搬送レール11に沿って移動し、2回目の停止位置で回路基板5をクランプする(ステップS5)。
そして、この2回目の停止位置において、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識する(ステップS6)。基板バーコードBを認識したら、回路基板5のクランプを解除し(ステップS7)、搬送用モータを駆動して回路基板5を搬送レール11に沿って上流側へ逆搬送し、1回目の停止位置で回路基板5をクランプする(ステップS8)。
そして、この1回目の停止位置で電子部品20の搭載処理を行う(ステップS9)。すなわち、コントローラ30は、X軸モータ32及びY軸モータ33を駆動制御して搭載ヘッド12を所定の部品供給位置まで移動し、次いでバキューム機構31を駆動制御して部品供給装置15から電子部品20を真空吸着する。このとき、部品認識カメラ21で電子部品20の吸着位置ずれ等を確認する。そして、コントローラ30は、再びX軸モータ32及びY軸モータ33を駆動制御して搭載ヘッド12を回路基板5の所定の部品搭載位置まで移動し、Z軸モータ34を駆動制御して吸着ノズル12bを下降することで、電子部品20を回路基板5上に装着する。
1回目の停止位置における部品搭載が終了すると、回路基板5のクランプを解除し、搬送レール11によって回路基板5を下流側へと搬送し、2回目の停止位置でクランプする。そして、この第2の停止位置において電子部品20の搭載処理を行う(ステップS9)。
2回目の停止位置における部品搭載が終了すると、搬送レール11によって回路基板5を下流側へと移動し、部品実装装置1の外部に搬出して部品搭載処理を終了する。
このように、先ずは回路基板5を、基板バーコードBの貼り付け位置がヘッド可動範囲内となる停止位置でクランプし、基板バーコードBを認識してから電子部品20の搭載を開始する。このとき、回路基板5を1回目の停止位置まで戻し、1回目の停止位置→2回目の停止位置→…の順に回路基板5を下流側へ搬送しながら電子部品20を搭載する。
長尺基板のトレーサビリティにおいて、1回目の停止位置から順に回路基板5を下流側へ搬送して部品を搭載していく手法を採用している場合、1回目の停止位置で基板バーコードを認識し、2回目以降の停止位置では1回目の停止位置で認識したバーコード情報を用いて部品搭載動作を行うのが一般的であった。
しかしながら、この場合、基板バーコードが1回目の停止位置でのヘッド可動範囲外に貼られてしまうとヘッドカメラによる基板バーコードの認識が不可能となる。そのため、基板バーコードの貼り付け位置には厳しい制約があった。また、ヘッドカメラによる基板バーコードの認識が不可能である場合、オペレータがハンディターミナルを用いて基板バーコードを認識させなければならず、ヒューマンエラーが発生する可能性があった。さらに、オペレータが基板バーコードの認識作業を行う間、部品実装装置を停止しなければならないため、稼働率が低下していた。
これに対して、本実施形態では、基板バーコードBが回路基板5上の何れの位置にあっても、部品搭載に先立って適切に基板バーコード情報を認識することができる。そのため、基板バーコードBの貼り付け位置の制約を無くすことができる。また、ヘッドカメラの不具合時等を除き、オペレータによる基板バーコードの認識作業の必要性が無くなるため、ヒューマンエラーの発生を大幅に低減することができると共に、稼働率の低下を抑制することができる。
次に、継続生産時の動作について説明する。
ここでは、前回の生産で1回目の停止位置での部品搭載はすべて完了しており、2回目の停止位置での部品搭載動作中に生産中断し、そこからの継続生産を行う場合を例に挙げて説明する。
基板バーコードBが2回目の停止位置でのヘッド可動範囲内(領域b又はc)にある場合、継続生産開始時における停止位置で基板バーコードを認識可能である(図8のステップS21でYes)。したがって、この場合には、そのままヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識し(ステップS22)、生産中断位置から部品搭載動作を開始する(ステップS23)。2回目の停止位置での部品搭載動作が完了すると、回路基板5のクランプを解除し(ステップS24)、継続生産を終了する(ステップS25でNo)。
一方、基板バーコードBが2回目の停止位置でのヘッド可動範囲内にない場合、すなわち、基板バーコードBが1回目の停止位置でのみ搭載可能な領域aに貼られている場合には、継続生産開始時における停止位置で基板バーコードを認識することはできない(ステップS21でNo)。したがって、この場合には、搬送レール11によって回路基板5を上流側へと移動し、基板バーコードBを認識可能な1回目の停止位置でクランプする(ステップS29)。そして、この1回目の停止位置で、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識する(ステップS30)。
基板バーコードBを認識したら、回路基板5のクランプを解除し(ステップS31)、搬送レール11によって回路基板5を下流側へと移動して、継続生産開始時における2回目の停止位置でクランプする(ステップS32)。そして、この2回目の停止位置において、生産中断位置から部品搭載動作を開始する(ステップS33)。2回目の停止位置での部品搭載動作が完了すると、回路基板5のクランプを解除し(ステップS34)、継続生産を終了する(ステップS25でNo)。
(効果)
このように、第1の実施形態では、回路基板(長尺基板)を複数の停止位置に停止させ、各停止位置で部品の搭載処理を行う。このとき、初めに基板バーコードを認識可能な停止位置に回路基板を搬送し、バーコード情報を取得してから部品の搭載を行う。
したがって、基板バーコードが回路基板のどの位置に貼られていても、オペレータの介在なしで部品実装装置だけでバーコード認識が可能となる。そのため、ヒューマンエラーの発生を低減することができると共に、稼働率の低下を抑制することができる。生産中断後の継続生産時においても新規生産の場合と同様に、適切にバーコード認識が可能である。
また、少なくとも隣り合う停止位置でヘッド可動範囲の一部が重複するように回路基板の停止位置を設定するので、基板バーコード全体が認識可能となる停止位置を確実に設定することができる。仮にヘッド可動範囲が重複する領域を設けないものとすると、ヘッド可動範囲の境界を跨いで基板バーコードが貼られた場合に、当該基板バーコードの認識が不可能となってしまう。本実施形態では、これを防止し、確実に基板バーコードの認識を可能とする。
さらに、基板バーコードの認識に際しては、生産プログラムから基板バーコードの基板上の座標情報を取得し、その座標情報に基づいて基板バーコードを認識可能な停止位置を判定する。そのため、適切に回路基板を基板バーコードが認識可能な停止位置でクランプすることができ、確実にバーコード情報を認識することができる。
また、このとき、二以上の停止位置で基板バーコードの認識が可能であると判断したときには、そのうちの基板搬送距離が最短となる停止位置を、基板バーコードが認識可能な停止位置として判定する。これにより、回路基板の搬送動作を最小限に抑えることができ、部品搭載処理時間の短縮を図ることができる。
さらにまた、部品搭載に際しては、複数の停止位置のうち、回路基板の搬送方向上流側の停止位置(1回目の停止位置)から順に部品を搭載する。これにより、基板バーコードの認識後、回路基板を搬出する方向へ向けて一方向に搬送しながら、各停止位置で部品を搭載することができる。したがって、部品搭載処理が煩雑化するのを防止することができる。
以上のように、基板バーコードを適切に認識することができるので、回路基板上に電子部品を正しく搭載することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態において基板バーコードBを認識した後、1回目の停止位置から順に部品を搭載しているのに対し、基板バーコードBを認識した停止位置から部品を搭載するようにしたものである。
(構成)
図9は、第2の実施形態におけるコントローラ30で実行する部品搭載処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS41で、コントローラ30は、メモリに記憶した生産情報から回路基板5の新規生産であるか否かを判断する。そして、新規生産である場合にはステップS42に移行し、生産中断後からの継続生産である場合にはステップS50に移行し、後述する継続生産処理を実行してから部品搭載処理を終了する。
ステップS42では、コントローラ30は、生産プログラムの基板情報から基板バーコードBの回路基板5上の座標情報を読み出し、当該座標情報に基づいて、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識可能な回路基板5の停止位置(ヘッド可動範囲内に基板バーコードB全体が含まれる停止位置)を設定する。
このとき、二以上の停止位置で基板バーコードBを認識可能であると判断した場合には、そのうちの回路基板5の搬送方向上流側の停止位置を、基板バーコードBを認識可能な停止位置として設定する。そして、回路基板5を、その停止位置まで搬送してクランプし、ステップS43に移行する。
ステップS43では、コントローラ30は、ヘッドカメラ22によって回路基板5に貼られた基板バーコードBを認識し、ステップS44に移行して、その時点での停止位置の被搭載領域に電子部品20を搭載する。これにより、基板バーコードBを認識した停止位置の被搭載領域に電子部品20が搭載される。
次にステップS45で、コントローラ30は、回路基板5のクランプを解除し、ステップS46に移行して、回路基板5上に部品未搭載の領域が存在するか否かを判定する。そして、部品未搭載の領域が存在する場合にはステップS47に移行し、部品未搭載の領域が存在しない場合には、電子部品20の搭載が完了したと判断して部品搭載処理を終了する。
ステップS47では、コントローラ30は、部品未搭載の領域に部品を搭載すべく、回路基板5を搬送しクランプする。ここでは、例えば、部品未搭載である停止位置のうち、搬送方向上流側の停止位置に回路基板5を搬送しクランプする。次にステップS48で、コントローラ30は、その停止位置での被搭載領域に電子部品20を搭載し、ステップS49に移行する。ステップS49では、コントローラ30は、回路基板5のクランプを解除し、前記ステップS46に移行する。
また、ステップS50では、コントローラ30は、第1の実施形態と同様に、図8に示す継続生産処理を実行してから部品搭載処理を終了する。
なお、図9において、ステップS42が認識可能位置判定手段に対応し、ステップS43がマーク情報取得手段に対応し、ステップS44〜S49が部品装着手段に対応している。
(動作)
次に、第2の実施形態の動作について説明する。
X方向の長さがヘッド可動範囲よりも長い回路基板5を新規に生産する場合(図9のステップS41でYes)、先ず、回路基板5上に貼り付けた基板バーコードBの座標情報を取得し、基板バーコードBの貼り付け位置がヘッド可動範囲内に含まれる停止位置に回路基板5を搬送しクランプする(ステップS42)。このとき、例えば基板バーコードBが、図4に示すように2回目の停止位置でのヘッド可動範囲内(領域c)に貼り付けられている場合、搬送用モータを駆動して回路基板5を搬送レール11に沿って移動し、2回目の停止位置で回路基板5をクランプする。
そして、この2回目の停止位置において、ヘッドカメラ22によって基板バーコードBを認識し(ステップS43)、そのまま電子部品20の搭載処理を行う(ステップS44)。
2回目の停止位置における部品搭載が終了すると、回路基板5のクランプを解除し(ステップS45)、次に1回目の停止位置で電子部品20の搭載処理を行うべく、搬送レール11によって回路基板5を上流側へと逆搬送し、1回目の停止位置でクランプする(ステップS47)。そして、この1回目の停止位置において電子部品20の搭載処理を行う(ステップS48)。
1回目の停止位置における部品搭載が終了すると、搬送レール11によって回路基板5を下流側へと移動し、部品実装装置1の外部に搬出して部品搭載処理を終了する(ステップS46でNo)。
このように、先ずは回路基板5を、基板バーコードBの貼り付け位置がヘッド可動範囲内に含まれる停止位置でクランプし、基板バーコードBを認識してから電子部品20の搭載を開始する。このとき、基板バーコードBを認識した停止位置から電子部品20を搭載する。
ところで、基板バーコードBが2回目の停止位置でのヘッド可動範囲内である領域cに貼られている場合、前述した第1の実施形態のように、基板バーコードBを認識した後、1回目の停止位置から順に部品を搭載していく方法を採用すると、基板搬入から基板搬出までの流れは、基板搬入→2回目の停止位置でクランプ→バーコード認識→1回目の停止位置でクランプ→部品搭載→2回目の停止位置でクランプ→部品搭載→基板搬出、となる。
これに対して、本実施形態では、基板搬入→2回目の停止位置でクランプ→バーコード認識→部品搭載→1回目の停止位置でクランプ→部品搭載→基板搬出、となり、1回目の停止位置から順に部品を搭載していく方法と比較して、回路基板5のクランプ動作を削減することができる。
(効果)
このように、第2の実施形態では、上述した第1の実施形態と同様に、基板バーコードが回路基板上の何れの位置にあっても、適切に基板バーコード情報を認識することができる。
そして、基板バーコードを認識した後の部品搭載に際しては、基板バーコードを認識した停止位置から部品を搭載するものとし、部品搭載開始位置を1回目の停止位置に限定しないようにする。したがって、回路基板のクランプ動作を最小限にすることができ、部品搭載処理時間の短縮を図ることができる。
(応用例)
なお、上記実施形態においては、部品搭載の際の回路基板5の停止位置を2箇所とする場合について説明したが、3箇所以上とすることもできる。例えば停止位置を3箇所とした場合、図10に示すように、1回目の停止位置でのヘッド可動範囲と2回目の停止位置でのヘッド可動範囲との重複領域bや、2回目の停止位置でのヘッド可動範囲と3回目の停止位置でのヘッド可動範囲との重複領域dを有するようにする。
また、上記実施形態においては、IN−STOPセンサやOUT−STOPセンサを用いて回路基板5を各停止位置に停止させる場合について説明したが、搭載ヘッド12に設置した距離センサ23を用いて、回路基板5を各停止位置に停止させるようにしてもよい。
1…部品実装装置、5…回路基板、11…搬送レール、12…搭載ヘッド、12b…吸着ノズル、12c…θ軸駆動機構、12d…Z軸駆動機構、13…X軸ガントリ、14…Y軸ガントリ、15…部品供給装置、16…ノズル交換機、20…電子部品、21…部品認識カメラ、22…ヘッドカメラ、23…距離センサ、30…コントローラ

Claims (5)

  1. 電子部品を吸着保持する吸着ノズルを備え、基板搬送方向および搬送方向と直交する方向に移動可能な搭載ヘッドと、該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲を基板搬送方向において超える大きさの基板を搬送可能とする搬送手段と、前記搬送手段を制御して、前記基板を複数の停止位置に搬送し停止する搬送制御手段と、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着する部品装着手段と、を備える部品実装装置であって、
    前記吸着ノズル近傍に設けられ、当該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域内に付されたマークを認識し、そのマーク情報を取得可能なマーク認識手段と、
    前記マークの前記基板上の位置情報に基づいて、前記マーク認識手段によって前記マークが認識可能となる前記基板の停止位置を判定する認識可能位置判定手段と、
    前記部品装着手段による部品の装着に先立って、前記認識可能位置判定手段で判定した停止位置にて、前記マーク認識手段によって前記マークを認識し、マーク情報を取得するマーク情報取得手段と、を備え、
    前記部品装着手段は、前記マーク情報取得手段で取得したマーク情報に基づいて、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着することを特徴とする部品実装装置。
  2. 前記搬送制御手段は、少なくとも隣り合う停止位置で、前記吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域の一部が重複するように、前記複数の停止位置を設定し、
    前記認識可能位置判定手段は、二以上の停止位置で前記マーク認識手段による前記マークの認識が可能であると判断したとき、そのうち生産開始時の前記基板の停止位置から前記基板の搬送距離が最短となる停止位置を、前記マーク認識手段によって前記マークが認識可能となる停止位置として判定することを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置。
  3. 前記部品装着手段は、前記複数の停止位置のうち、前記基板の搬送方向上流側の停止位置から順に部品を装着することを特徴とする請求項1又は2に記載の部品実装装置。
  4. 前記部品装着手段は、前記認識可能位置判定手段で判定した停止位置で部品を装着した後、残りの停止位置のうち、前記基板の搬送方向上流側の停止位置から順に部品を装着することを特徴とする請求項1又は2に記載の部品実装装置。
  5. 吸着ノズルによる部品搭載可能範囲を超える大きさの基板を搬送して、前記基板を複数の停止位置に停止し、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着する部品実装方法であって、
    前記吸着ノズル近傍に、当該吸着ノズルによる部品搭載可能範囲に対応する前記基板上の領域内に付されたマークを認識し、そのマーク情報を取得可能なマーク認識部が設けられており、
    前記マークの前記基板上の位置情報に基づいて、前記マーク認識部によって前記マークが認識可能となる前記基板の停止位置を判定するステップと、
    部品の装着に先立って、前記マークが認識可能な停止位置にて、前記マーク認識部によって前記マークを認識し、マーク情報を取得するステップと、
    取得したマーク情報に基づいて、前記各停止位置で前記基板上に部品を装着するステップと、を備えることを特徴とする部品実装方法。
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