JP2014175563A - ペースト塗布装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】塗布されたペーストの状態を迅速かつ的確に観察することができるペースト塗布装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板2を保持する基板保持部としての基板搬送コンベア11、基板2にペーストPstを塗布する塗布ヘッド13、ペーストPstの試し塗布が行われる試し塗布ステージ14、塗布ヘッド13により試し塗布ステージ14に塗布されたペーストPstを側方から撮像する側方撮像カメラ17及び側方撮像カメラ17で撮像された画像を記憶する側方画像記憶部63を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、部品実装装置における基板への部品の装着に先立って基板にペーストを塗布するペースト塗布装置に関するものである。
ペースト塗布装置は、下流側に設置された部品実装装置における基板への部品の装着に先立って基板に半田ペーストや接着剤等のペーストを塗布する装置であり、最適の塗布状態が得られる塗布動作で基板にペーストを塗布する。このようなペースト塗布装置では、実際に基板にペーストを塗布する前に試し塗布ステージにペーストを試し塗布し、その試し塗布したペーストを上方からカメラで撮像してペーストの塗布面積を計測するようにしている(例えば、特許文献1)。また、レーザ変位計を用いて基板に塗布したペーストの高さを計測するようにしたものも知られている(例えば、特許文献2)。
特開平8−206563号公報 特開平8−024749号公報
しかしながら、特許文献1のものでは平面的なペーストの画像しか得られないので塗布されたペーストの状態を的確に観察することができなかった。また、特許文献2のものではレーザ変位計で取得した情報の処理に時間がかかるため塗布されたペーストの形状を把握するのに時間を要するという問題点があった。また、特許文献1及び2のものでは、ペーストを塗布する塗布ヘッドをペーストの上方から退避させた後に撮像用のカメラをペーストの真上に移動させる必要があったため、塗布直後のペーストの状態や塗布動作中のペーストの糸引きの状況を観察することができないという問題点があった。
そこで本発明は、上記問題点を解決し、塗布されたペーストの状態を迅速かつ的確に観察することができるペースト塗布装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載のペースト塗布装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板にペーストを塗布する塗布ヘッドと、ペーストの試し塗布が行われる試し塗布ステージと、前記塗布ヘッドにより前記試し塗布ステージに塗布されたペーストを側方から撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラで撮像された画像を記憶する記憶部とを備えた。
請求項2に記載のペースト塗布装置は、請求項1に記載のペースト塗布装置であって、前記試し塗布ステージと前記撮像カメラを水平方向に相対移動させる相対移動手段を備えた。
請求項3に記載のペースト塗布装置は、請求項1又は2に記載のペースト塗布装置であって、前記撮像カメラは前記塗布ヘッドが下降して前記試し塗布ステージにペーストを付着させた後、上昇し終わる期間に複数の画像を連続して取得し、前記記憶部はその取得した複数の画像を記憶する。
請求項4に記載のペースト塗布装置は、請求項1〜3の何れかに記載のペースト塗布装置であって、前記撮像カメラで撮像したペーストの画像からそのペーストの高さを計測するペースト認識部を備えた。
本発明では、塗布ヘッドにより試し塗布ステージに塗布されたペーストを側方から撮像する撮像カメラを備えたので、塗布されたペーストの状態を迅速かつ的確に観察することができる。
本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の要部斜視図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の動作説明図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置によりペーストの試し塗布処理の実行手順を示すメインルーチンのフローチャート 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置によりペーストの試し塗布処理の実行手順を示すサブルーチンのフローチャート 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置によりペーストの試し塗布処理の実行手順を示すサブルーチンのフローチャート 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の側方撮像カメラにより撮像した画像の例を示す図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の基板カメラにより撮像した画像の例を示す図 本発明の一実施の形態におけるペースト塗布装置の塗布動作を示すタイミングチャート
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1に示すペースト塗布装置1は、基板2をオペレータ(図1中の符号OP)から見た左右方向(Y軸方向とする)に搬送するとともにその基板2を所定の作業位置へ保持する基板搬送コンベア11(基板保持部)、XYロボットから成るヘッド移動機構12によって基板搬送コンベア11の上方を水平面内及び上下方向(Z軸方向とする)に移動自在に設けられた2つの塗布ヘッド13、基板搬送コンベア11の側方に設けられた試し塗布ステージ14、ヘッド移動機構12によって2つの塗布ヘッド13とともに移動される基板カメラ15及び試し塗布ステージ14に隣接して設けられた相対移動機構16によって試し塗布ステージ14に対してY軸方向に相対移動自在に設けられた側方撮像カメラ17(撮像カメラ)を備えている。
図1において、ヘッド移動機構12はオペレータOPから見た前後方向(X軸方向とする)に延びたX軸テーブル21、X軸テーブル21に沿って移動自在なY軸方向に延びたY軸テーブル22、Y軸テーブル22に沿って移動自在な移動ベース23及び移動ベース23に設けられた昇降モータ24から成る。X軸テーブル21が駆動するとY軸テーブル22はX軸テーブル21に沿って移動し、Y軸テーブル22が駆動すると移動ベース23はY軸テーブル22に沿って移動する。2つの塗布ヘッド13はそれぞれシリンジ保持部材31にノズル32aの下端を下方に向けたシリンジ32が保持されて成り、それぞれ移動ベース23に装備された昇降機構(図示せず)によって昇降自在な構成となっている。移動ベース23には昇降機構を駆動する前述の昇降モータ24が装着されており、昇降モータ24を駆動することにより2つの塗布ヘッド13は個別に昇降する。2つの塗布ヘッド13はX軸テーブル21に対するY軸テーブル22のX軸方向への移動とY軸テーブル22に対する移動ベース23のY軸方向の移動の組み合わせによって水平面内を移動し、昇降モータ24の作動によって個別に移動ベース23に対して昇降する。各塗布ヘッド13はそれぞれに対応して設けられたペースト吐出手段(図示せず)の動作によってノズル32aの下端からペーストPstを押出す。ペースト吐出手段としてはシリンジ32内のペーストPstを空気圧やシリンダ等で加圧する方式や、スクリューやプランジャーを用いてペーストPstをノズル32aの下端から強制的に吐出させる機械式が適用できる。
図1において、試し塗布ステージ14は、塗布ヘッド13によりペーストPstの試し塗布が行われるところであり、平板状のステージ部材41の上方にY軸回りに回転自在な一対のローラ部材42によって両端が支持されたペーパー部材43を有して成る。ステージ部材41の上面は試し塗布領域であり、この試し塗布領域には塗布ヘッド13によりペーストPstが試し塗布される複数の試し塗布ポイントTpがY軸方向に一定間隔おきに設定されている。試し塗布領域はペーパー部材43で覆われており、モータ44によりローラ部材42を回転駆動してペーストPstが付着したペーパー部材43をX軸方向に移動させることで更新することができる。
基板カメラ15はヘッド移動機構12の移動ベース23に撮像視野を下方に向けた状態で取付けられている。基板カメラ15は、基板搬送コンベア11に保持された基板2の端部に設けられた一対の基板マーク2mのそれぞれを上方から撮像する。また基板カメラ15は、試し塗布ステージ14上の試し塗布ポイントTpを含む領域を上方から撮像する(図2(a))。基板カメラ15はヘッド移動機構12の作動によってY軸方向へ移動することにより、複数の試し塗布ポイントTpの上方からの撮像を連続して行うことができる。
相対移動機構16は、試し塗布ポイントTpの配列方向と平行に配置されてY軸方向に延びたYテーブル51と、Yテーブル51に沿って移動自在な移動ステージ52から成り、移動ステージ52はYテーブル51に設けられたモータ53によってY軸方向に移動される。側方撮像カメラ17は移動ステージ52上に設けられており、試し塗布ステージ14上の各試し塗布ポイントTpを含む領域を側方(X軸方向)から撮像する(図2(b))。相対移動機構16は試し塗布ステージ14と側方撮像カメラ17を水平方向に相対移動させる相対移動手段となっており、側方撮像カメラ17はモータ53の作動によってY軸方向へ移動することにより、複数の試し塗布ポイントTpの側方からの撮像を行うことができる。
図3において、ペースト塗布装置1が備える制御部60の塗布動作制御部61において基板搬送コンベア11の作動制御による基板2の搬送、位置決め、保持動作を行い、ヘッド移動機構12の作動制御による塗布ヘッド13と基板カメラ15の移動動作の各制御を行う。また、塗布動作制御部61は、前述のペースト吐出手段(図3において符号を33とする)の作動制御による各塗布ヘッド13からのペーストPstの吐出動作、モータ44の作動制御による試し塗布ステージ14の試し塗布領域の更新動作及びモータ53の作動制御による側方撮像カメラ17のY軸方向への移動動作の各制御を行う。
図3において、制御部60の撮像動作制御部62は、側方撮像カメラ17による撮像動作と基板カメラ15による撮像動作の各制御を行う。側方撮像カメラ17の撮像動作により得られた画像(側方画像)は側方画像記憶部63(記憶部)に記憶され、基板カメラ15の撮像動作によって得られた画像データのうち試し塗布ステージ14上の試し塗布ポイントTpを対象とした画像(上方画像)は上方画像記憶部64に記憶され、基板マーク2mを対象とした画像は基板マーク画像記憶部65に記憶される。
図3において、制御部60のペースト側方認識部66(ペースト認識部)は、側方画像記憶部63に記憶された各側方画像を画像処理して各試し塗布ポイントTp上に塗布されたペーストPstの高さ(「塗布高さ」と称する)を計測する。また、制御部60のペースト上方認識部67は、上方画像記憶部64に記憶された各上方画像を画像処理して各試し塗布ポイントTp上に塗布されたペーストPstの塗布面積を計測する。このように本実施の形態において、側方撮像カメラ17は、塗布ヘッド13により試し塗布ステージ14に塗布されたペーストPstを側方から撮像するものであり、ペースト側方認識部66は、側方撮像カメラ17で撮像したペーストPstの画像からそのペーストPstの高さを計測するものとなっている。
図3において、制御部60のデータ処理部68は、ペースト側方認識部66が計測した各試し塗布ポイントTp上のペーストPstの塗布高さのデータと、ペースト上方認識部67が計測した各試し塗布ポイントTp上のペーストPstの塗布面積のデータを集計し、ペーストPstの塗布高さ及び塗布面積それぞれの平均値や範囲、最大値、最小値、標準偏差等を算出するデータ処理を行う。
図3において、制御部60の塗布パラメータ算出部69は、データ処理部68が行ったデータ処理の結果に基づいて、塗布動作条件としての塗布パラメータを算出し、その算出した塗布パラメータをその元データであるペーストPstの塗布高さ及び塗布面積それぞれの平均値や範囲、最大値、最小値、標準偏差等のデータとともに塗布パラメータ記憶部70に記憶させる。塗布パラメータとしては、ペーストPstの吐出量のほか、ノズル32aの昇降速度、塗布停留期間T1(図9)におけるノズル高さ及び停留時間、糸切停留期間T2(図9)におけるノズル高さ及び停留時間等がある。
制御部60の基板マーク認識部71は、基板マーク画像記憶部65に記憶された各基板マーク2mの画像データの画像処理を行って基板搬送コンベア11に保持された状態の基板2の位置の把握を行い、その把握した基板2の位置と予め設定された基準の位置と比較することによって、基板2の基準の位置からの位置ずれを求める。
次に、図4、図5及び図6のフローチャートを用いてペースト塗布装置1によるペーストPstの試し塗布処理の実行手順について説明する。オペレータが制御部60に繋がる操作・入力部81(図3)より所定の試し塗布開始操作を行うと、塗布動作制御部61は塗布ヘッド13によって試し塗布を行う試し塗布ステージ14上の試し塗布ポイントTpの数として「N」を指定し(図4に示すステップST1)、ペーストPstの試し塗布及び側方撮像を行うステップST2のサブルーチン(図5)に進む。
塗布動作制御部61は、ステップST2のサブルーチンに進んだら、先ず、試し塗布ポイントTpの識別子をa=1としてカウントし(ステップST11)、側方撮像カメラ17をYテーブル51上での座標(Ya)へ移動させるとともに(ステップST12)、塗布ヘッド13をヘッド移動機構12上での座標(Xa,Ya)へ移動させる(ステップST13)。ここで、座標(Xa,Ya)は識別子がaである試し塗布ポイントTpの直上の位置であり、座標(Ya)は識別子がaである試し塗布ポイントTpからY軸方向に一定距離離間した位置である。塗布動作制御部61が側方撮像カメラ17を座標(Ya)へ移動させて塗布ヘッド13を座標(Xa,Ya)へ移動させたら、撮像動作制御部62は、塗布ヘッド13による試し塗布ポイントTp上へのペーストPstの試し塗布動作と側方撮像カメラ17による試し塗布ポイントTpの撮像(側方撮像)を実行する(ステップST14)。これにより、試し塗布動作によって試し塗布ステージ14に塗布されるペーストPstの画像が側方撮像カメラ17で取得される。
試し塗布動作は、試し塗布ステージ14の上方に塗布ヘッド13を移動させた後、塗布ヘッド13を下降させながらペーストPstの押出しを開始させる。そして、ノズル32aの下端が試し塗布ステージ14のペーパー部材43に接近した状態で予め定められた量のペーストPstを押出させ、これが終了したら塗布ヘッド13を上昇させる。これによりノズル32aはペーストPstの糸引きを伴いながらペーストPstから分離し、ペーストPstの塗布動作が完了する。
また、側方撮像は、試し塗布動作に関連付けされた複数のタイミングで実行される。図9は、試し塗布動作を示すタイミングチャートであり、ノズル32aの高さの変化を時間軸で示したものである。また、時間軸に記載された(a)〜(f)は側方撮像を行う撮像タイミングを示している。塗布動作制御部61は予め設定された撮像タイミングになったら撮像動作制御部62に側方撮像カメラ17による撮像を行うように指令する。側方撮像カメラ17の撮像動作によって取得された複数の側方画像G1〜G6はペーストPstの塗布過程を側方から撮像した画像であり、上述の撮像タイミング(a)〜(f)に対応する。これらの側方画像G1〜G6は側方画像記憶部63に記憶される。
試し塗布ステージ14の試し塗布ポイントTp上へのペーストPstの塗布動作が終了し、その塗布過程の画像が記憶されたら、塗布動作制御部61は、メインルーチンのステップST1で設定した全ての試し塗布ポイントTpにペーストPstを試し塗布したかどうか(a=Nとなっているか否か)の判断を行う(ステップST15)。そして、設定した全ての試し塗布ポイントTpにペーストPstを試し塗布していなかった場合には試し塗布ポイントTpの識別子をa=a+1とカウントし(ステップST16)、ステップST12に戻って、新たな座標(Ya)におけるペーストPstの撮像と、新たな座標(Xa,Ya)におけるペーストPstの試し塗布を行う。一方、設定した全ての試し塗布ポイントTpにペーストPstを試し塗布していた場合には、ステップST2のサブルーチンを抜けてメインルーチンに戻る。塗布動作制御部61は、ステップST2のサブルーチンが終了したら、試し塗布したペーストPstの上方撮像を行うステップST3のサブルーチン(図6)に進む。
塗布動作制御部61は、ステップST3のサブルーチンでは、先ず、試し塗布ポイントTpの識別子をa=1とカウントし(ステップST21)、基板カメラ15をヘッド移動機構12上での座標(Xa,Ya)へ移動させて(ステップST22)、基板カメラ15に試し塗布ステージ14上の試し塗布ポイントTpを含む領域を撮像(上方撮像)させる(ステップST23)。このようにして取得された試し塗布ポイントTpの上方画像G20(図8)のデータは前述のように上方画像記憶部64に記憶される。
試し塗布ポイントTpの上方画像のデータが上方画像記憶部64に記憶されたら、塗布動作制御部61は、メインルーチンのステップST1で設定した全ての試し塗布ポイントTpの上方撮像を行ったかどうか(a=Nとなっているか否か)の判断を行う(ステップST24)。そして、設定した全ての試し塗布ポイントTpの上方撮像を行っていなかった場合には試し塗布ポイントTpの識別子をa=a+1とカウントし(ステップST25)、ステップST22に戻って、新たな座標(Xa,Ya)において上方撮像を行う。一方、設定した全ての試し塗布ポイントTpの上方撮像を行っていた場合には、ステップST3のサブルーチンを抜けてメインルーチンに戻る。
ステップST3のサブルーチンが終了したら、ペースト側方認識部66が側方画像記憶部63に記憶された側方画像のデータを画像処理して各試し塗布ポイントTp上のペーストPstの塗布高さH(図7(f))を計測する(ステップST4)。具体的には、試し塗布ポイントTpで最後に撮像した側方画像G6において塗布されたペーストPstの最も高い部分を検出し、この部分の高さを塗布高さHとして採用する。最後に撮像した側方画像G6を用いるのは、塗布されたペーストPstの形状が比較的安定しているためである。
次に、ペースト上方認識部67は、上方画像記憶部64に記憶された上方画像のデータを画像処理して各試し塗布ポイントTp上のペーストPstの塗布面積を計測する(ステップST5)。
上記のようにしてペーストPstの塗布高さと塗布面積が計測されたら、データ処理部68は、得られた計測結果を集計して前述のデータ処理を行う(ステップST6)。そして、塗布パラメータ算出部69は、そのデータ処理結果に基づいて、塗布動作条件としての塗布パラメータを算出し(ステップST7)、その塗布パラメータをその元データとともに塗布パラメータ記憶部70に記憶させる。
塗布パラメータ記憶部70に塗布パラメータが記憶されたら、制御部60はステップST6での集計結果を側方画像や上方画像とともに、表示部82(図3)に画面表示する(ステップST8)。これによりオペレータは、塗布されたペーストPstの状態を的確に観察することができる。また、塗布動作中のペーストPstの糸引きの発生状況等を確認することができる。
また、制御部60は、塗布パラメータ記憶部70からデータを読み出し、ディスプレイ装置等の表示部82に塗布パラメータを画面表示する。ここでは操作・入力部81から行うオペレータの操作に応じ、塗布パラメータのほか、ペーストPstの塗布高さ及び塗布面積それぞれの平均値や範囲、最大値、最小値、標準偏差等が画面表示されるようになっていてもよい。
以上でペーストPstの試し塗布処理は終了するが、オペレータは操作・入力部81を操作して試し塗布処理によって記憶された側方画像等を表示部82に表示させて塗布動作中のペーストPstの糸引きを確認することもできる。例えば、試し塗布ステージ14にペーストPstが付着した後から塗布ヘッド13が上昇し終えるまでの期間に撮像された側方画像G3〜G5を表示部82に連続的に表示させればあたかも動画のようにして糸引きの様子を確認することができる。これによりオペレータは、確認した糸引きに応じて塗布パラメータ記憶部70に記憶された塗布パラメータを操作・入力部81を操作しながら直接修正することができる。
ペースト塗布装置1は、上記のようにして最適の塗布パラメータが設定された状態で基板2にペーストPstを塗布する。このペーストPstの塗布作業では、制御部60は先ず、基板搬送コンベア11を作動させて外部から投入された基板2を搬入し、所定の作業位置に静止させて基板2を保持する。そして、ヘッド移動機構12を作動させて基板カメラ15を基板2の上方に位置させ、基板2上の一対の基板マーク2mを基板カメラ15に撮像させてその画像データを基板マーク画像記憶部65に記憶させる一方、基板マーク認識部71において基板マーク2mの画像データの画像処理を行って基板2の位置の把握を行、前述の要領によって、基板2の基準の位置からの位置ずれを求める。
制御部60は、基板2の基準の位置からの位置ずれを求めたら、塗布ヘッド13を基板2上の目標位置(電極)の位置の上方に移動させる。そして、シリンジ32からペーストPstを押出させて電極上にペーストPstを塗布する。このとき制御部60は、操作・入力部81から入力設定された塗布パラメータでペーストPstが塗布されるように制御する。これにより基板2の電極上には最適の塗布状態でペーストPstが塗布され、その後は下流側の部品実装装置に基板2が送られて部品が装着される。
以上説明したように、本実施の形態におけるペースト塗布装置1では、塗布ヘッド13により試し塗布ステージ14に塗布されたペーストPstを側方から撮像する撮像カメラ(側方撮像カメラ17)を備えているので、塗布されたペーストPstの状態を的確に観察することができる。また、側方撮像カメラ17によって、試し塗布ステージ14に塗布されたペーストPstを側方から撮像するため、塗布動作に関係なくいつでも撮像することが可能である。このため塗布直後のペーストPstの状態は勿論のこと、塗布動作中に発生するペーストPstの糸引きの状況も観察することができる。
また、本実施の形態におけるペースト塗布装置1では、相対移動手段(相対移動機構16)によって側方撮像カメラ17を試し塗布ステージ14に対して相対移動させて試し塗布ステージ14に塗布されたペーストPstに対する側方撮像カメラ17の位置を変更することができるので、複数のペーストPstの観察をより迅速かつより的確に行うことができる。また、側方より連続撮像された複数の画像を記憶するようになっているので、これを画像表示することによって、オペレータは塗布動作中のペーストPstの糸引きの発生状況を観察することができる。更に、ペースト認識部(ペースト側方認識部66)によってペーストPstの高さを計測するので、塗布されたペーストPstの状態を客観的な数値で把握することができる。なお、複数の画像を連続して取得する方法としては、動画での撮像であってもよい。動画にすることにより、塗布動作中のペーストPstの糸引きの様子をより的確に観察することができる。
塗布されたペーストの状態を迅速かつ的確に観察することができるペースト塗布装置を提供する。
1 ペースト塗布装置
2 基板
11 基板搬送コンベア(基板保持部)
13 塗布ヘッド
14 試し塗布ステージ
16 相対移動機構(相対移動手段)
17 側方撮像カメラ(撮像カメラ)
63 側方画像記憶部(記憶部)
66 ペースト側方認識部(ペースト認識部)
Pst ペースト

Claims (4)

  1. 基板を保持する基板保持部と、
    前記基板にペーストを塗布する塗布ヘッドと、
    ペーストの試し塗布が行われる試し塗布ステージと、
    前記塗布ヘッドにより前記試し塗布ステージに塗布されたペーストを側方から撮像する撮像カメラと、
    前記撮像カメラで撮像された画像を記憶する記憶部とを備えたことを特徴とするペースト塗布装置。
  2. 前記試し塗布ステージと前記撮像カメラを水平方向に相対移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のペースト塗布装置。
  3. 前記撮像カメラは前記塗布ヘッドが下降して前記試し塗布ステージにペーストを付着させた後、上昇し終わる期間に複数の画像を連続して取得し、前記記憶部はその取得した複数の画像を記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載のペースト塗布装置。
  4. 前記撮像カメラで撮像したペーストの画像からそのペーストの高さを計測するペースト認識部を備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のペースト塗布装置。
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