JP2016111152A - Component mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品実装装置において、吸着ノズルが部品供給装置から電子部品を取り出して基板に装着する際に、部品吸着位置を自動的に効率よく補正して部品吸着作業を安定化させる部品実装装置に関する。 The present invention provides a component mounting apparatus that automatically corrects the component suction position and stabilizes the component suction operation when the suction nozzle takes out the electronic component from the component supply device and mounts the electronic component on the board. About.
従来の部品実装装置では、X軸方向およびY軸方向に移動可能な装着ヘッドに取り付けられた吸着ノズルで部品供給装置から供給される電子部品を吸着し、一旦カメラで部品の吸着状態を確認した後に、基板の搭載位置に移動して基板上に装着することが行われている。その際、吸着ノズルによる部品の吸着状態に何らかの異常が検出され部品装着に支障を来たすと判定された場合には、当該部品を廃棄し、再度部品の吸着をし直すこととしている。また、そのような吸着異常が続けて発生した場合には、フィーダの基準マークが装置原点に対して物理的なずれを生じている等の可能性があるため、マークカメラでフィーダの基準マークを再度撮像し、部品吸着位置を補正して部品を再吸着するようにしている。 In the conventional component mounting device, the electronic component supplied from the component supply device is sucked by the suction nozzle attached to the mounting head that can move in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the suction state of the component is once confirmed by the camera. Later, the substrate is moved to the mounting position and mounted on the substrate. At that time, if any abnormality is detected in the suction state of the component by the suction nozzle and it is determined that the mounting of the component is hindered, the component is discarded and the component is suctioned again. Also, if such an adsorption abnormality continues, there is a possibility that the feeder reference mark is physically deviated from the origin of the device. The image is picked up again, the component suction position is corrected, and the component is re-sucked.
しかし、吸着ノズルによる部品の吸着異常にはさまざまな原因と症状があり、すべての異常に対して一律に部品を廃棄していては部品の無駄を生じ効率が悪い。そのため、前記特許文献1に記載があるように、わずかな吸着位置ずれなど症状の軽い吸着異常については再吸着を行いつつその発生回数をカウントし、当該異常回数が設定回数を超えた場合にマークカメラでフィーダの部品吸着位置を撮像して吸着座標を補正する方法がとられている。ところが、この方法だけでは実際の実装工程での対応として十分とはいえず、未だ改良の余地があると考えられる。
However, there are various causes and symptoms of the component suction abnormality by the suction nozzle, and if all the abnormality is uniformly discarded, the component is wasted and the efficiency is low. For this reason, as described in the above-mentioned
そこで、本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、部品の吸着異常が発生した場合に、吸着ノズルによる部品の吸着状態を監視しながら自動的により効率よく、安定した部品吸着を行うことのできる部品実装装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems. When a component suction abnormality occurs, the component suction by the suction nozzle is monitored automatically and efficiently for stable component suction. An object of the present invention is to provide a component mounting apparatus that can be used.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、部品供給装置から供給された電子部品を吸着ノズルで吸着して回路基板上に装着する部品実装装置であって、前記吸着ノズルで吸着した部品を撮像装置で撮像して得た画像データから吸着状態の良否を判定する吸着判定手段と、当該判定結果に基づき吸着状態が不良と判定され再吸着に至った回数を不良モード別にカウントし記録する手段と、特定の不良モードによる吸着不良が連続して設定回数発生した場合に、自動的にフィーダの基準マークを撮像し、電子部品の吸着位置を補正する補正手段、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
本発明によれば、画像処理結果に基づき吸着状態が不良と判定され再吸着に至った場合でも、不良モード別に回数を記録するとともに、特定の不良モードによる吸着不良が連続して設定回数発生した場合にだけ、自動的にフィーダの基準マークを撮像し電子部品の吸着位置を補正することで、必要最小限の補正処理により部品実装作業を安定化させることができる。 According to the present invention, even when the suction state is determined to be poor based on the image processing result and re-suction is reached, the number of times is recorded for each failure mode, and the suction failure due to the specific failure mode is continuously generated a set number of times. Only in such a case, by automatically imaging the fiducial mark of the feeder and correcting the suction position of the electronic component, the component mounting operation can be stabilized by the minimum necessary correction processing.
さらに、前記特定の不良モードは、部品の吸着位置ずれによる不良であって、当該位置ずれ寸法が設定範囲内であることとしてもよい。装着動作に支障を生じない軽微な位置ずれの場合や、位置ずれ寸法が大きく即座に基準マークの撮像を要するような甚大な症状の場合を排除し、部品装着動作に特段の支障を生ぜず再吸着すれば足りる程度の症状に限定してカウント対象とすることで、効率的な運用が可能となる。従って、カウント対象とする位置ずれ寸法は、あらかじめ設定値AからBの設定範囲内などと定めておくのが望ましい。 Furthermore, the specific failure mode may be a failure due to a component adsorption position shift, and the position shift dimension may be within a set range. This eliminates minor misalignments that do not interfere with the mounting operation, and large symptom cases where the misalignment size is large and requires immediate imaging of the reference mark. Efficient operation is possible by limiting the number of symptoms to a level sufficient for adsorption. Therefore, it is desirable that the misalignment dimension to be counted is determined in advance within a set range from the set value A to B.
また、部品供給装置から供給された電子部品を吸着ノズルが吸着して回路基板上に装着する部品実装装置であって、前記吸着ノズルで吸着した部品を撮像装置で撮像して得た画像データから吸着状態の良否を判定する吸着判定手段と、当該判定結果に基づき吸着状態が不良と判定され再吸着に至った回数を不良モード別にカウントし記録する手段と、予め不良モード別にカウント数の上限値を設定し、当該不良モードによる吸着不良が上限値に到達した時点で自動的にフィーダの基準マークを撮像し電子部品の吸着位置を補正することとしてもよい。 Further, the component mounting apparatus is configured to mount the electronic component supplied from the component supply apparatus on the circuit board by the suction nozzle, and from the image data obtained by imaging the component sucked by the suction nozzle with the imaging device Adsorption determination means for determining whether or not the adsorption state is good, means for counting and recording the number of times that the adsorption state is determined to be bad based on the determination result for each failure mode, and the upper limit of the count number for each failure mode in advance , And when the suction failure due to the failure mode reaches the upper limit value, the feeder reference mark may be automatically imaged to correct the suction position of the electronic component.
不良原因には、前述のように直ちにフィーダの基準マークを撮像し、電子部品の吸着位置を補正しなければ正確な吸着処理が期待できない甚大な症状の場合もあれば、一時的で軽微な症状であり、その後継続して発生した場合に補正処理を行えば足りる場合もある。このような観点から、不良原因ごとに回数の上限値を設けておき、当該上限値に到達した時点で吸着位置の補正を行うのも効率的な運用となる。この態様は連続して発生しない場合も補正対象とする点で請求項1の場合と異なる。
As described above, the cause of the defect may be an enormous symptom in which accurate suction processing cannot be expected unless the feeder reference mark is imaged immediately and the suction position of the electronic component is corrected. In some cases, it may be sufficient to perform correction processing when it occurs continuously thereafter. From this point of view, it is also an efficient operation to provide an upper limit value for the number of failures for each cause of failure and to correct the suction position when the upper limit value is reached. This aspect differs from the case of
次に、前記不良モード別のカウント数を実績値として管理し、発生頻度に応じて前記設定回数もしくは前記上限値を自動的に増加もしくは減少させることとしてもよい。部品実装機を連続的に稼動するなかで不良原因に偏りが生ずる場合も想定され、当初設定した不良モードごとの設定値や上限値がその後の運用により適当でなくなる場合もあると考えられる。そのような場合には、不良モード別の実績値をもとに判定し、例えば発生頻度が高いモードについては上限値を少なく設定し直し、早期に補正処理を行うことが可能となる。 Next, the count number for each failure mode may be managed as an actual value, and the set number of times or the upper limit value may be automatically increased or decreased according to the occurrence frequency. It is assumed that the cause of the failure is biased while the component mounter is continuously operated, and it is considered that the initially set value and upper limit value for each failure mode may not be appropriate due to subsequent operation. In such a case, the determination is made based on the actual value for each failure mode. For example, for a mode with a high occurrence frequency, the upper limit value is set to a smaller value, and correction processing can be performed early.
以上の手段により、部品供給装置において、吸着ノズルが電子部品を取り出して基板に装着する際に、部品吸着の異常が発生した場合でも部品吸着位置を自動的に効率よく補正して部品吸着作業を安定化させることが可能となる。 With the above means, in the component supply device, when the suction nozzle picks up the electronic component and mounts it on the board, the component suction position can be automatically and efficiently corrected even if a component suction abnormality occurs. It can be stabilized.
まず、本発明における部品実装機の概略構成について説明する。図1はその部品実装機の斜視図であり、ベース5上に2台の部品実装機10を設置したものである。部品実装機10は、主要装置として部品移載装置20、基板搬送装置30、および部品供給装置40を備えている。
First, a schematic configuration of the component mounter in the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of the component mounter, in which two
部品移載装置20は、基板搬送装置30および部品供給装置40の上方に配置され、本体カバー12の天井側にY軸方向に沿って2本のY軸レール27が平行に固定され、そのY軸方向に移動可能なY軸スライド21を備えている。2本のY軸レール27の間には、Y軸モータ22の出力軸に連結されたネジ軸28が軸受を介して回転支持され、そのネジ軸28がY軸スライド21に固定されたナット26を貫いて螺合している。Y軸スライド21にはX軸モータ23が設置され、このX軸モータ23の出力軸に連結されたネジ軸によりX軸スライド24がX軸方向に移動する。
The
X軸スライド24には、部品を吸着して基板に実装する装着ヘッド25、フィーダ43に付与された基準マーク68(図3)を撮像するマークカメラ52(図2)と、部品の吸着状態を監視するサイドカメラ51(図2)が取り付けられている。装着ヘッド25は部品を吸着するための吸着ノズル16(図2)を保持している。
The X-axis slide 24 includes a
基板搬送装置30は、基板をX軸方向に搬送するもので、いわゆるダブルコンベアタイプのものである。第一搬送装置31および第二搬送装置32は、装置本体13上に基板を支持して搬送する一対のコンベアベルト(図示せず)を互いに対向させて構成している。
The board |
部品供給装置40は、装置本体13上にある本体カバー12の前方部分に、複数のフィーダ43をX軸方向に並設して構成され、各フィーダ43は装置本体13に取替え可能にセットされている。フィーダ43は、着脱可能に取り付けられる供給リール42と、供給リール42に巻回保持されたキャリアテープ67(図3)を備えている。そして、装置本体13には、フィーダ43を着脱する際に供給リール42の起立姿勢を安定させるための姿勢補助部材14が備えられている。
The
部品供給装置40と基板搬送装置30の間には、部品供給位置41で吸着ノズル16が吸着した部品64(図3)を下方から撮像するパーツカメラ50が設置されている。そして、フィーダ43の部品供給位置41(図3)の近傍に基準マーク68が付与されており、この基準マーク68がマークカメラ52により読み取られ、装置本体13に対するフィーダ43の取り付け誤差やキャビティ65中心位置に対する誤差を補正できるようにしている。また、部品実装機10の前部には、表示装置1が設けられている。
Between the
図2は、本発明のシステム構成を概略的に示すブロック図である。部品実装機10は制御装置15を備え、制御装置15には、CPU53、各種データを保存する記憶部54がある。そして、制御装置15は、マークカメラ52で撮像した画像を処理して基板の位置ずれ量等を算出したり、パーツカメラ50やサイドカメラ51で撮像した部品の吸着状態の画像から良否を判断する機能を有する画像処理部55、該画像処理部55による処理結果に基づき補正された基板上に装着ヘッド25を正確に位置決めし、吸着ノズル16により吸着保持された部品64を基板上の目標位置に正確に搭載できるように、X軸モータ23及びY軸モータ22を制御する位置決め制御部56を備えている。また、制御装置15には、駆動回路33を介して、部品移載装置20、基板搬送装置30、部品供給装置40が接続され、さらに、吸着ノズル16を保持する装着ヘッド25、マークカメラ52、パーツカメラ50、そしてサイドカメラ51が接続されている。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the system configuration of the present invention. The
図3は、部品供給装置40であるフィーダ43の部品供給位置41の周辺を拡大して上面から見た図である。キャリアテープ67には、部品を収容するキャビティ65が一定ピッチ間隔に形成され、キャビティ65の上部開口は通常キャリアテープ67に貼り付けられたトップテープ61で覆われ、キャリアテープ67とトップテープ61で部品がテーピングされている。キャリアテープ67は図3の右から左へ向かって搬送され、トップテープ61は部品供給位置41の手前でキャリアテープ67から剥離されテープガイド63上に折り返されている。その結果、部品64がキャリアテープ67の上面に露出し、吸着ノズル16で部品吸着が可能な状態を示している。キャリアテープ67は、スプロケット穴66に係合するスプロケット(図示せず)に歯車機構を介して連結されたモータ(図示せず)により所定ピッチずつ送り出され、キャビティ65内の部品64がフィーダ43の部品供給位置41に順次供給される。
FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the
装着ヘッド25は、テープガイド63上の基準マーク68を基準とした所定の相対位置にある部品64を目標に平面移動し、吸着ノズル16を下降させ、部品64を吸着した後に上昇し、部品吸着状態をパーツカメラ50とサイドカメラ51で撮像したうえで、所定の基板上に部品64を装着する。部品吸着が終わると、フィーダ43はスプロケット孔66に嵌まった前記スプロケットの回転駆動によりキャリアテープ67を所定ピッチ分送り、次の部品吸着に備える。
The mounting
部品実装機10は、振動や衝撃など何らかの外的要因により、所定の装置原点からフィーダ43の基準マーク68まで、あるいは基準マーク68から部品供給位置41にある部品64までの相対位置に物理的なずれが生ずることがある。そのような場合は吸着ノズル16による部品吸着にずれが生じ、正確に部品64の中心位置で吸着できなくなる。そこで、そのような場合に部品実装機10は、フィーダ43の基準マーク68を再度撮像することとしている。
The
基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正は、フィーダ43のテープガイド63上に設けられた基準マーク68をマークカメラ52で撮像し、その中心点を部品供給位置41へ装着ヘッド11を移動させる際の原点として再設定することにより行う。これにより、装置原点から基準マーク68までの位置ずれは解消できる。しかし、基準マーク68から部品供給位置41にある部品64までの相対位置にずれが生じた場合には解消できないので、そのような場合に備え、基準マーク68の代わりに部品供給位置41の近傍にあるスプロケット穴66を撮像することも併せて行っている。スプロケット穴66はキャリアテープ67と一体をなしているため、部品64が収納されているキャビティ65との相対位置も高精度で検出し易い。従って、ここでいう基準マーク68の撮像は、部品供給位置41の近傍にあるスプロケット穴66の撮像も含めた概念である。
The correction of the component suction position by imaging the
では、図4の動作フローチャートにより、部品64の吸着異常を検出した場合の対処方法について説明する。まず、あらかじめ生産基板ごとに部品実装の手順が設定されている生産プログラムに従い、部品実装機10の制御装置15は、吸着ノズル16を保持する装着ヘッド25をフィーダ43の部品吸着位置に移動させ、吸着ノズル16を部品吸着高さまで下降させ、目的の部品64を吸着する(S401)。そして、部品64を吸着した状態の吸着ノズル16を上昇させ、パーツカメラ50の上空まで平面移動させる。ここで、パーツカメラ50で下方より、さらにサイドカメラ51で側面から部品64の吸着状態を撮像する(S402)。
Now, a coping method when an abnormal suction of the
制御装置15は、画像処理結果から吸着状態が正常であるか否かを判断し(S403)、異常があると判定した場合は吸着している部品64を廃棄し(S404)、不良モードの判定に進むが(S405)、吸着状態は正常と判断した場合は、装着ヘッド25を基板上の搭載位置まで移動し、基板に部品64を装着する(S430)。部品64の廃棄(S404)は、所定の廃棄ボックス(図示せず)に装着ヘッド25を移動し、部品の吸着状態を解除することにより行う。
The
さて、制御装置15は、不良モードの判定ではまず画像処理にて部品64の吸着状態を認識し、予め準備している画像テンプレートと照合して不良モードのいずれに該当するかを判定し、記憶部に記憶させる(S405)。ここで言う不良モードとは、不良内容により分別したその種類を意味する。一般的な不良モードとしては、吸着ずれ(XY位置ずれ、回転ずれ)、部品立ち、吸着なし(吸着ミス、移動時落下)、部品取り違え、などが考えられる。また、同じXY位置ずれであっても、ずれの程度が無視できる範囲か、連続して発生した場合に対処が必要な範囲か、あるいは甚大なずれで即座に対処すべき範囲かも別の不良モードとして扱うのが望ましい。画像テンプレートとの照合、不良モードの判定には、一般的な画像処理手段として、例えば二値化処理やパターンサーチなどの手法を用いることができる。
The
制御装置15は、不良モードを判定し、その不良モードが連続して発生したものかどうかを重要な判断要素とする。つまり、連続して発生したとなればその不良に結びつく原因が存在するので、その後も連続して発生する可能性が高い。そのため、不良モードごとに何回連続して発生した場合に基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正を行うかを予め決めておき、その回数に到達した場合に実施するのが適切である。例えば、吸着位置ずれは振動や衝撃が一時的にかかったために生ずる場合もあるので3回連続した場合とし、部品立ちは位置ずれとしては大きいが突発的な要素も否定できないとして2回連続した場合とし、吸着なしの場合は甚大な異常も考えられるとして1回で基準マーク68の撮像を行うものとする、などが考えられる。すなわち、吸着異常の内容により適切な回数を設定しておけば、より適切で弾力的な運用が可能となる。
The
制御装置15は、不良モード別にカウンタ(メモリ)を用意し(M1,M2,・・・Mn)、最初に当該不良が発生した場合にその不良モードカウンタに1をセットし、連続して発生するたびに1を加算していき(S407、S409、S411、S413)、他の不良モードカウンタはその都度リセットする(S408、S410、S412、S414)。その結果、カウンタ値と当該不良モードの設定値を比較し(S420)一致した場合、すなわち連続して当該不良モードの設定値に到達した場合に基準マーク68の撮像を行うものとし(S421)、それ以外の場合は次の部品吸着(S401)へ進む。これにより、特定の不良モードによる吸着不良が連続して設定回数発生した場合にのみ自動的に基準マーク68の撮像による吸着位置補正を行うことができる。
The
不良モードとしては、部品64の吸着位置ずれによる不良が最も一般的であり、前述のように、ずれの程度で対応を区別するのも有効である。例えば、位置ずれ寸法が所定の設定値A以上を対象としたり、所定の設定値A以上であって所定の設定値B以下を対象とすることもできる。後者の場合は、所定の設定値Bを超えた場合をさらに別の不良モードとして取り扱い、甚大な不良として迅速対応を図ることが考えられる。
As the failure mode, the failure due to the displacement of the suction position of the
制御装置15は、基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正を行った場合は、すべての不良モードカウンタをリセットして(S422)次の吸着異常に備え、部品装着が終了するまで部品吸着(S401)から部品装着(S430)の工程を繰り返す(S423)。
When the component suction position is corrected by imaging the
一方、不良原因の中には、連続して発生しなくても特定の不良モードによる吸着不良が累積的に所定回数発生した場合に基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正を行いたいと考える場合もあり得る。間欠的に吸着位置ずれが起こるような場合で、前述のように連続して位置ずれが発生した場合のみを対象とすると対応が遅れることが予期される場合などである。その場合は、不良モード別にカウント数の上限値を設定しておき、当該不良モードによる吸着不良が上限値に到達した時点で自動的に基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正を行うこととする。これにより、連続して同一の不良が生じなくとも、累積的に発生した吸着異常に対しても迅速な部品吸着位置の補正が可能となる。
On the other hand, among the causes of defects, it is desired to correct the component suction position by imaging the
図4では、同一の不良モードが連続して発生した場合のみ基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正の対象にするためS407、S409、S411、S413で加算したカウンタ以外のカウンタをS408、S410、S412、S414ですべてリセット(メモリに値ゼロを格納)していたが、本態様の場合は一旦不良モードが発生しなかったとしても累積的にカウントし続ける必要がある。従って毎回は他のカウンタをリセットせず当該ステップをスキップし、基準マーク68の撮像による部品吸着位置の補正を行った場合に当該不良モードのカウンタのみリセットすればよい。
In FIG. 4, only when the same failure mode is continuously generated, counters other than the counters added in S407, S409, S411, and S413 are set in S408 and S410 in order to make the component suction position correction target by imaging the
さらに、不良モード別カウント数の実績値を管理しているため、過去の推移をその後の吸着異常対応に活かすことができる。すなわち、不良モードの発生頻度を分析し、発生頻度が高くなっている不良モードがあれば、今後も増えてくる可能性は高い。そのような場合は、当該増加が見込まれる不良モードの前記設定値もしくは前記上限値を自動的に増減することが有効となる。周囲温度や湿度など現場の環境や時間帯により発生する不良モードに傾向があればそれも加味して判定することもできる。 Furthermore, since the actual value of the count number by failure mode is managed, the past transition can be utilized for the subsequent adsorption abnormality response. In other words, the occurrence frequency of failure modes is analyzed, and if there is a failure mode with a higher occurrence frequency, there is a high possibility that it will increase in the future. In such a case, it is effective to automatically increase or decrease the set value or the upper limit value of the failure mode in which the increase is expected. If there is a tendency in the failure mode that occurs depending on the environment and time zone in the field such as ambient temperature and humidity, it can also be determined in consideration of it.
以上、部品吸着における吸着異常があった場合に、不良モード別に回数をカウントして対処する方法をフィーダ43から部品吸着する場合で説明したが、平板状の部品トレイ(図示せず)などからの部品吸着であってもよい。また、部品吸着状態を撮像するのにパーツカメラ50とサイドカメラ51で撮像するケースを述べたが、撮像装置はいずれか一方でもかまわない。吸着状態の不良モードも多数のモードに分けて管理することを想定して述べたが、例えば吸着位置ずれ(部品立ちを含む)と吸着なしの2種類に分けるだけでもよい。不良モードの分け方は原因との繋がりを考慮し、複雑化しないのが好ましい。
As described above, the method of counting and dealing with the failure mode in the case of component adsorption has been described in the case of component adsorption from the
その他、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。 Although other preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes may be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It goes without saying that is possible.
1 表示装置、5 ベース、10 部品実装機、11 装着ヘッド、12 本体カバー、13 装置本体、14 姿勢補助部材、15 制御装置、16 吸着ノズル、20部品移載装置、21 Y軸スライド、22 Y軸モータ、23 X軸モータ、24 X軸スライド、25 装着ヘッド、26 ナット、27 Y軸レール、28 ネジ軸、30 基板搬送装置、31 第一搬送装置、32 第二搬送装置、40 部品供給装置、41 部品供給位置、42 供給リール、43 フィーダ、50 パーツカメラ、51 サイドカメラ、52 マークカメラ、61 トップテープ、63 テープガイド、64 部品、65 キャビティ、66 スプロケット穴(送り穴)、67 キャリアテープ、68 基準マーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
4. The component mounting apparatus according to claim 1, wherein the count number for each failure mode is managed as an actual value, and the set number of times or the upper limit value is automatically increased or decreased according to the occurrence frequency. 5. .
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