JP2014143349A - 部品実装システムおよびそれに用いる実装プログラムデータチェック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグを設定するようにした部品実装システムおよびそれに用いる実装プログラムデータチェック方法を提供する。
【解決手段】複数の部品の形状データ等を登録した部品データＰＤを備え、部品データに登録された特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグＦＬを設定し、フラグが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部（ステップ１０６、１０８）を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の部品の装着位置の座標が重複していることをチェックできるようにした部品実装システムおよびそれに用いる実装プログラムデータチェック方法に関するものである。

部品実装システムのプログラミングにおいて、プログラマの作業ミスなどの理由で、電子部品の装着位置および装着角度を間違えたり、あるいは装着部品を間違えて登録してしまった結果、使い物にならない基板が生産されることがある。例えば、同じ位置に２つの部品を重ねて装着しまうことを防止するために、特許文献１に記載されているように、複数の電子部品同士が重なるかどうかを判断するようにしたものが知られている。

特開平２−１３６９７５号公報

ところで、プログラム編集時または生産前のプログラムデータのチェック時において、同一位置またはそれに準ずる位置に複数の部品が装着されると判断された場合、従来においては、異常と判定して、そのプログラムでの生産を取り止めるか、あるいは、警告して、生産の可否をプラグラマ等に判断させる手法が採られている。

プラグラマ等に生産の可否を判断させる必要性は、例えば、ＰＯＰ実装やシールド／ＢＧＡ実装において、同じ位置に複数の部品を装着したり、１つの部品の下に複数の部品を装着するプロセスが存在し、同じ位置に複数の部品を装着することを許容する場合があるためである。しかしながら、プラグラマ等に生産の可否を判断させる手法は、プログラマ等がミスをすることを排除することができず、実装プログラムデータのチェックの正確性に乏しい問題がある。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグを設定するようにした部品実装システムおよびそれに用いる実装プログラムデータチェック方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、基板を搬入、搬出するとともに、実装ステージに位置決めする基板搬送装置と、前記基板に実装する部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された部品を前記実装ステージに位置決めされた前記基板上に実装する実装ヘッドを備えた部品実装システムにおいて、複数の部品の形状データ等を登録した部品データを備え、該部品データに登録された特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグを設定し、該フラグが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部を有する部品実装システムである。

請求項２に係る発明の特徴は、前記判定処理部は、前記フラグが設定された部品に対し、エリアチェックを行うエリアチェック部を有し、該エリアチェック部によって重複可能なエリアが確保されているか否かを判定し、重複可能なエリアが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないするようにした請求項１に記載の部品実装システムである。

請求項３に係る発明の特徴は、前記フラグが設定された部品に対して、部品高さチェックを行い、部品高さチェックによって重複可能な高さが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないするようにした請求項１または請求項２に記載の部品実装システムである。

請求項４に係る発明の特徴は、実装プログラムを部品実装システムに転送するに先立って、複数の部品の装着位置の座標が重複するか否かのチェックを行い、前記フラグが設定されていない部品同士で座標の重複が判断された場合には、その実装プログラムの転送を不許可とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装システム。

請求項５に係る発明の特徴は、部品実装システムに用いる実装プログラムデータチェック方法にして、複数の部品の形状データおよび装着位置データ等を登録した部品データに、装着位置の座標の重複を許可する部品に対してフラグを設定し、前記フラグが設定された部品については、他の部品と座標が重複していても異常と判定しないようにした実装プログラムデータチェック方法である。

請求項１に係る発明によれば、複数の部品の形状データ等を登録した部品データを備え、部品データに登録された特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグを設定し、フラグが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部を有するので、単に２つの部品の装着位置の座標が重複していることをもって異常と判断されることがなくなり、しかも、プログラマやオペレータに頼ることなく、２つの部品の装着位置の座標の重複の正常、異常を的確に判断することができるので、プログラマ等の負担を軽減することができるとともに、プログラマ等による判断ミスも少なくすることができる。

請求項２に係る発明によれば、判定処理部は、フラグが設定された部品に対し、エリアチェックを行うエリアチェック部を有し、エリアチェック部によって重複可能なエリアが確保されているか否かを判定し、重複可能なエリアが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないようにしたので、２つの部品の異常な重複装着を的確に阻止することができる。

請求項３に係る発明によれば、フラグが設定された部品に対して、部品高さチェックを行い、部品高さチェックによって重複可能な高さが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないするようにしたので、２つの部品の異常な重複装着を的確に阻止することができる。

請求項４に係る発明によれば、実装プログラムを部品実装システムに転送するに先立って、座標が重複するか否かの重複チェックを行い、フラグが設定されていない部品同士で座標の重複が判断された場合には、その実装プログラムの転送を不許可とするので、誤ったデータを有する実装プログラムが転送されることを未然に防止することができる。

請求項５に係る発明によれば、複数の部品の形状データおよび装着位置データ等を登録した部品データに、装着位置の座標の重複を許可する部品に対してフラグを設定し、前記フラグが設定された部品については、他の部品と座標が重複していても異常と判定しないようにしたので、プログラマやオペレータに頼ることなく、２つの部品の重複装着の正常、異常を的確に判断することができる。

本発明の実施の形態に係る部品実装システムの全体を示す概略平面図である。 部品実装システムの実装ヘッドを示す図である。 部品実装システムを制御する制御装置を示す制御ブロック図である。 部品データの一例を示す図である。 実装プログラムの一例を示す図である。 基板上に２つの部品を重複して実装した状態を示す図である。 下部品に対する上部品の装着可能エリアおよび装着不可エリアを示す図である。 下部品に対する上部品の装着可能高さを示す図である。 実装プログラムのチェック動作を示すフローチャートである。 ２つの部品が重複するか否かを判断する手法の一例を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、部品実装システム１０の全体平面図を示すもので、部品実装システム１０は、トレイ型部品供給装置１１と、フィーダ型部品供給装置１２と、部品移載装置１３と、基板搬送装置１４を備えている。

基板搬送装置１４は、部品実装システム１０の基台１５上に設けられ、回路基板Ｂを搬送するベルトコンベア１６を備え、回路基板Ｂをベルトコンベア１６に沿って搬送して実装ステージ１７上に搬入するとともに、実装ステージ１７より搬出するものである。図１においては、基板搬送方向をＸ軸方向とし、基板搬送方向に直交する方向をＹ軸方向としている。実装ステージ１７には、図示を省略するが、回路基板Ｂを位置決めクランプするクランプ装置が備えられている。

部品移載装置１３はＸＹロボットからなり、基台１５の上方位置にＹ軸方向に移動可能に支持されたＹ軸移動台２３と、Ｙ軸移動台２３上にＸ軸方向に移動可能に支持されたＸ軸移動台２４と、Ｘ軸移動台２４上に取付けられた実装ヘッド２５とを備えている。Ｘ軸移動台２４およびＹ軸移動台２３は、図略のＸ軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動が制御される。

実装ヘッド２５には、図２に示すように、昇降軸２７がＸ軸およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（上下方向）に昇降可能に、かつＺ軸線の回りに回転可能に支持されている。昇降軸２７は、図略のＺ軸サーボモータおよびθ軸サーボモータにより、Ｚ軸方向への移動および回転角度が制御される。昇降軸２７には、電子部品Ｐを吸着する吸着ノズル２８が保持されている。

図１において、Ｘ軸移動台２４上には、基板カメラ３１が取付けられ、基板カメラ３１は、実装ステージ１７上に位置決めされた回路基板Ｂに設けられた基準マークおよび基板ＩＤマークを撮像し、基板位置基準情報および基板ＩＤ情報を取得するようになっている。そして、基板カメラ３１によって取得された基板位置基準情報に基づいて、実装ヘッド２５を回路基板Ｂに対してＸＹ方向およびＺ軸線回りの回転方向に位置補正するとともに、基板ＩＤ情報に基づいて、電子部品Ｐの実装作業を制御するようになっている。

また、基台１５上には、吸着ノズル２８によって吸着された電子部品Ｐを下方より撮像する部品カメラ３２が設けられている。部品カメラ３２は、実装ヘッド２５の吸着ノズル２８に吸着した電子部品Ｐを、部品供給装置１１、１２から回路基板Ｂ上に移動する途中で撮像し、吸着ノズル２８の中心に対する電子部品Ｐの芯ずれおよび角度ずれ等を検出し、この芯ずれ等に基づいて実装ヘッド２５のＸＹ方向等の移動量を補正し、電子部品Ｐが回路基板Ｂ上の定められた座標位置に正確に装着できるようにしている。

トレイ型部品供給装置１１とフィーダ型部品供給装置１２は、Ｙ軸方向に互いに隔たって、基板搬送装置１４の両側に設けられている。トレイ型部品供給装置１１は、デバイス台１１ａ上に着脱可能に載置される平板状の複数のパレット３３を備え、これらパレット３３に、電子部品Ｐを収容した複数のトレイ３４がそれぞれ装着されている。

一方、フィーダ型部品供給装置１２には、テーピングされた電子部品Ｐを供給する複数のテープフィーダ３５がデバイス台１２ａ上に着脱可能に装着されており、複数のテープフィーダ３５はＸ軸方向に並設されてデバイス台１２ａの定められたスロットにそれぞれ装着されている。

図３は、部品実装システム１０を制御する制御装置４０を示し、制御装置４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２およびＲＡＭ４３からなる記憶装置と、それらを接続するバス４４を備えている。バス４４には、入出力インタフェース４５が接続され、入出力インタフェース４５に、キーボードおよびマウス等を備えた入力装置４６と、作業者に必要な案内（表示）を行う表示器等を備えた出力装置４７が接続されている。

また、入出力インタフェース４５には、部品供給装置１１、１２、部品移載装置１３および基板搬送装置１４を制御する実装制御部４８が接続されているとともに、基板カメラ３１および部品カメラ３２によって撮像された画像データを画像処理する画像処理装置４９等が接続されている。なお、制御装置４０のＲＯＭ４２には、後述する重複チェックプログラム等が格納され、また、ＲＡＭ４３には、図４に示す部品データＰＤや、図５に示す実装プログラムデータＰＲＤ等が格納されている。

部品データＰＤには、電子部品（以下、単に部品と称する）Ｐの部品種毎に、形状データ、高さデータ、使用する吸着ノズル２８の種類、およびフラグＦＬの設定状態（ＯＮ、ＯＦＦ）が登録されている。フラグＦＬは、実装プログラムデータＰＲＤをチェックする際に、２つの部品を同じ位置に重複して装着することを許容する識別子である。

すなわち、図６に示すように、回路基板Ｂ上に実装された平板状の下部品ＰＡ上に、下面にボール状の電極ＰＢａを突出したパッケージ状の上部品ＰＢを装着することがあり、実装プログラムデータＰＲＤが、同じ位置に２つの部品ＰＡ、ＰＢを装着する内容になっていても、必ずしも異常とは限らない。

従って、部品データＰＤの各部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・について、フラグＦＬを立てる（ＯＮする）ことにより、当該部品を別の部品の上に装着することを許容できるようにし、逆に、フラグＦＬが立っていない（ＯＦＦ）２つの部品が同じ位置に装着される場合には、データ上のミスで、異常と判定するようになっている。なお、図４においては、部品Ｐ２についてフラグＦＬが立てられ、部品Ｐ１、Ｐ３にはフラグＰＬが立てられていない例で示している。

この場合、重複する位置に装着することを許容するフラグＦＬが立っていても、回路基板Ｂに装着される下部品の上に重ねて装着される上部品に、下部品の装着を可能にするエリアが存在するか否かをチェックする必要がある。

例えば、図７に示すように、上部品ＰＢについて、下部品ＰＡを装着できる装着可能エリアＡ１を、部品データＰＤに登録された形状データに基づいて設定し、図７（Ａ）に示すように、装着可能エリアＡ１内に下部品ＰＡの全部を収容できると判断された場合には、重複する位置に上部品ＰＢを装着するようになっている。一方、図７（Ｂ）に示すように、装着可能エリアＡ１の外側、すなわち、下部品ＰＡを装着できない装着不可エリアに、下部品ＰＡの一部でも重なり合っていると判断された場合には、重複する位置に上部品ＰＢを装着しないようになっている。

また、上部品ＰＢの装着可能エリアＡ１内に下部品ＰＡの全部が収容できると判断された場合でも、図８に示すように、上部品ＰＢに、下部品ＰＡを装着できるだけの高さ方向の空間Ａ２が存在しない場合には、重複する位置に上部品ＰＢを装着しないようになっている。

次に、回路基板Ｂの生産を開始する前（実装プログラムデータＰＲＤが作成された段階、あるいは実装プログラムデータＰＢＤを部品実装システム１０の記憶部（ＲＡＭ４３）に転送する段階）に、ＣＰＵ４１が実行する重複チェックプログラム動作について、図９のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップ１００においては、ＲＡＭ４３に記憶された部品データＰＤより部品を１個（１番目の部品）選択し、次いで、ステップ１０２において、選択された部品と座標が重複する（重なる）他の部品があるか否かを、ＲＡＭ４３に記憶された実装プログラムデータＰＲＤ中の装着データ等を参照して比較することにより、２つの部品が重複するか、重複しないかを判断する。

より具体的には、例えば、選択した２つの部品の大きさのデータを部品データＰＤから抽出するとともに、部品の装着座標（Ｘ、Ｙ方向の座標値）および装着角度を実装プログラムデータＰＲＤより取り出し、図１０に示すように、それぞれの部品の中心座標Ｏ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｏ２（Ｘ２、Ｙ２）から、各部品の中心座標Ｏ１、Ｏ２を結ぶ線分Ｌ１を求める。次いで、各部品の装着座標、装着角度、短辺と長辺の長さから四辺の式を求め、その式と先に求めた線分Ｌ１との交点ＰＰを求めることにより、２つの部品の交点ＰＰの座標および数が求められる。そして、求めた交点ＰＰの数等に基づいて、２つの部品が重複するか否かを判断する。

例えば、求めた交点ＰＰの数が図１０（Ａ）に示すように０、あるいは図１０（Ｂ）に示すように１の場合には、２つの部品が重複すると判断する。一方、図１０（Ｃ）に示すように、線分Ｌ１と交わる２つの部品の各辺が交わらないとき、２つの部品は重複しないと判断する。このようなチェック方法は、例えば、特開平２−１３６９７５号公報に記載され、公知である。

ステップ１０２において２つの部品の装着位置の座標が重複すると判断された場合、すなわち、判別結果がＹ（ＹＥＳ）の場合は、ステップ１０４に進み、同ステップ１０４において、重複する２つの部品の上下関係が確定される。

次いで、ステップ１０６において、重複する２つの部品の上側に装着される上部品にフラグＦＬが立っているか否かが、部品データＰＤを参照して判断され、ステップ１０６における判別結果がＹの場合（フラグＦＬが立っている場合）には、ステップ１０８に進む。一方、判別結果がＮ（ＮＯ）の場合（フラグＦＬが立っていない場合）には、ステップ１１０に進んで、実装プログラムデータＰＲＤが異常であると判定され、実装プログラムデータＰＲＤの部品実装システム１０への転送を不許可とする。

なお、ステップ１０４で下部品と確定された場合には、当該下部品にフラグＦＬが立っていない場合でも、装着位置の座標が重複する上部品にフラグＦＬが立っていれば、異常とは判定されない。すなわち、フラグＦＬが立っていない部品同士の座標が重複していた場合に、異常と判定される。

ステップ１０６における判別結果がＹとなって、ステップ１０８に進むと、同ステップ１０８において、上部品ＰＢの装着可能エリアＡ１内に下部品ＰＡを収容できるか否かが判断される（図７参照）。ならびに、部品データＰＤより下部品ＰＡおよび上部品ＰＢの高さのデータが抽出され、上部品ＰＢに下部品ＰＡを収容できる空間が存在するか否かが判断される（図８参照）。

ステップ１０８の判断結果がＹの場合には、ステップ１１１に進み、同ステップ１１１において、他に重複する部品があるか否かが判断される。ステップ１０８の判断結果がＮの場合には、ステップ１１０に進み、上記したように、実装プログラムデータＰＲＤが異常であると判定され、実装プログラムデータＰＲＤの部品実装システム１０への転送を不許可とする。

ステップ１１１の判断結果がＮの場合には、ステップ１１２に進み、同ステップ１１２において、全部品についての重複チェックが終了したか否かが判断される。ステップ１１１の判断結果がＹの場合には、ステップ１１３に進み、同ステップ１１３において、次の重複部品を選択し、ステップ１０４に戻って、上記した処理を繰り返す。

そして、ステップ１１２の判断結果がＮの場合には、続くステップ１１４において、次の部品（２番目の部品）が選択され、ステップ１０２に戻って、上記したと同様にして重複チェックプログラムが繰り返し実行される。なお、ステップ１０２における判別結果がＮの場合、すなわち、選択された部品と重なる他の部品が存在しない場合には、ステップ１１２にジャンプされる。

このようなルーチンを全部品について繰り返し行った結果、ステップ１１２における判別結果がＹとなると、すなわち、回路基板Ｂに装着される全ての部品についての重複チェックが終了すると、ステップ１１６において、実装プログラムデータＰＲＤが正常であると判定され、実装プログラムデータＰＲＤの部品実装システム１０の記憶部（ＲＡＭ４３）への転送が許可される。

上記したステップ１０６およびステップ１０８により、フラグＦＬが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部を構成しており、また、そのうちのステップ１０８によって、フラグＦＬが設定された部品に対し、エリアチェックを行うエリアチェック部を構成している。

上記した実施の形態によれば、複数の部品の形状データ等を登録した部品データＰＤを備え、部品データＰＤに登録された特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグＦＬを設定し、フラグＦＬが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部（ステップ１０６、１０８）を有するので、単に２つの部品の装着位置の座標が重複していることをもって異常と判断されることがなくなる。従って、プログラマやオペレータに頼ることなく、２つの部品の装着位置の座標の重複の正常、異常を的確に判断することができるので、プログラマ等の負担を軽減することができるとともに、プログラマ等による判断ミスも少なくすることができる。

また、判定処理部（ステップ１０６、１０８）は、フラグＦＬが設定された部品に対し、エリアチェックを行うエリアチェック部（ステップ１０８）を有し、エリアチェック部（ステップ１０８）によって重複可能なエリアが確保されているか否かを判定するようになっているので、２つの部品の異常な重複装着を的確に阻止することができる。

さらに、フラグＦＬが設定された部品に対して、部品高さチェックを行い、部品高さチェックによって重複可能な高さが確保されているか否かを判定するようにしたので、２つの部品の異常な重複装着を的確に阻止することができる。

上記した実施の形態によれば、実装プログラムデータＰＲＤを部品実装システム１０（制御装置４０）に転送する際に、座標が重複するか否かの重複チェックを行い、フラグＦＬが設定されていない部品同士で座標の重複が見つかった場合には、その実装プログラムデータＰＲＤの転送を不許可とするので、誤った実装プログラムデータＰＲＤを部品実装システム１０に転送することを未然に防止できるようになる。

上記した実施の形態においては、上部品にフラグＦＬが立っていることをステップ１０６で判断した後、ステップ１０８で装着可能なエリアがあるか否かを判断して、正常判定を行うようにした例について述べたが、使用する部品種によっては、ステップ１０８のような判断を不要にでき、ステップ１０６の判断結果だけで正常判定を行うことも可能である。

また、上記した実施の形態においては、２つの部品の座標を重複する例について述べたが、３つもしくはそれ以上の部品の座標を重複して装着する場合についても、上記したと同様に行えることは勿論である。

斯様に、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能であること。

本発明に係る部品実装システムおよびそれに用いる実装プログラムデータチェック方法は、実装プログラムデータを作成した段階で、２つの部品を同じ位置に装着することがないかチェックするものに用いるのに適している。

１０…部品実装システム、１１、１２…部品供給装置、１３…部品移載装置、１４…基板搬送装置、２５…実装ヘッド、２８…吸着ノズル、４０…制御装置、ステップ１０６、１０８…判定処理部、ステップ１０８…エリアチェック部、ＰＤ…部品データ、ＰＲＤ…実装プログラムデータ、Ｂ…基板、Ｐ…部品。

Claims (5)

1. 基板を搬入、搬出するとともに、実装ステージに位置決めする基板搬送装置と、前記基板に実装する部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された部品を前記実装ステージに位置決めされた前記基板上に実装する実装ヘッドを備えた部品実装システムにおいて、
   複数の部品の形状データ等を登録した部品データを備え、
   該部品データに登録された特定の部品に対して装着位置の座標の重複を許可するフラグを設定し、
   該フラグが設定されていない部品同士の座標が重複していた場合に異常と判定する判定処理部を有する、
   ことを特徴とする部品実装システム。
2. 前記判定処理部は、前記フラグが設定された部品に対し、エリアチェックを行うエリアチェック部を有し、該エリアチェック部によって重複可能なエリアが確保されているか否かを判定し、重複可能なエリアが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないするようにした請求項１に記載の部品実装システム。
3. 前記フラグが設定された部品に対して、部品高さチェックを行い、部品高さチェックによって重複可能な高さが確保されている場合には、座標が重複していても異常と判定しないするようにした請求項１または請求項２に記載の部品実装システム。
4. 実装プログラムを部品実装システムに転送するに先立って、複数の部品の装着位置の座標が重複するか否かのチェックを行い、前記フラグが設定されていない部品同士で座標の重複が判断された場合には、その実装プログラムの転送を不許可とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装システム。
5. 部品実装システムに用いる実装プログラムデータチェック方法にして、
   複数の部品の形状データおよび装着位置データ等を登録した部品データに、装着位置の座標の重複を許可する部品に対してフラグを設定し、
   前記フラグが設定された部品については、他の部品と座標が重複していても異常と判定しないようにした、
   実装プログラムデータチェック方法。

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