JP2020205311A - キャリアおよび検査用基板並びに部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】少ないスペースでより多くの検査用部品を収容する。【解決手段】キャリアは、検査用部品を装着すると共に装着した検査用部品の装着精度を検査する部品実装機に用いられ、検査用部品が装着される検査用基板を保持する。このキャリアは、複数の検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える。【選択図】図６

Description

本明細書は、キャリアおよび検査用基板並びに部品実装システムについて開示する。

従来より、構成部品を取り出して基板に装着する部品実装機において、生産に先立って、検査用部品を検査用基板（試験器具）に装着して装着の正確さを検査するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。検査用基板は、装着面の外周の周りに、検査用部品が配置される複数のポケットが設けられている。装着検査は、検査用基板のポケットに収容された検査用部品を取り出して検査用基板に装着し、装着の正確さを検査および確認した後、検査用基板から検査用部品を取り除くことにより行なう。

特表２０１７−５１７８９８号公報

しかしながら、検査用基板に対して多数の検査用部品を装着して各検査用部品の装着精度を検査しようとする場合、検査用部品を収容するためのスペースが足りなくなるという問題が生じる。

本開示は、少ないスペースでより多くの検査用部品を収容することが可能なキャリアおよび検査用基板を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示のキャリアは、
検査用部品を装着すると共に装着した検査用部品の装着精度を検査する部品実装機に用いられ、前記検査用部品が装着される検査用基板を保持するキャリアであって、
複数の前記検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える、
ことを要旨とする。

この本開示のキャリアは、複数の検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える。したがって、１つの部品収容ポケットに１つの検査用部品しか収容しないものに比して、少ないスペースでより多くの検査用部品を収容することが可能となる。

こうした本開示のキャリアにおいて、前記検査用基板を上面に保持するキャリア本体と、前記キャリア本体の外周の上面に着脱可能に取り付けられるトレイと、を備え、前記部品収容ポケットは、前記トレイに形成されているものとしてもよい。この場合、前記トレイは、前記検査用基板の外周縁と部分的に重なるように前記キャリア本体に取り付けられるものとしてもよい。検査用基板の外周縁は、検査用部品が配置されない領域であり、検査用基板の外周縁と部分的に重なるようにトレイをキャリア本体に取り付けることで、検査用基板が比較的大きく、キャリアの外周に十分なスペースがない場合であっても、十分な数の検査用部品を収容することが可能となる。

本開示の検査用基板は、
検査用部品を装着すると共に装着した検査用部品の装着精度を測定する部品実装機に用いられ、前記検査用部品が装着される検査用基板であって、
複数の前記検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える、
ことを要旨とする。

この本開示の検査用基板は、複数の検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える。したがって、１つの部品収容ポケットに１つの検査用部品しか収容しないものに比して、少ないスペースでより多くの検査用部品を収容することが可能となる。

本開示の部品実装システムは、
基板搬送方向に並ぶ複数の部品実装機を備える部品実装システムであって、
各部品実装機は、
ヘッドと、
前記ヘッドに設けられた撮像装置と、
検査用部品を収容する部品収容ポケットを有する検査用基板または前記部品収容ポケットを有すると共に検査用基板を保持するキャリアを前記基板搬送方向に搬送する搬送装置と、
前記検査用基板または前記キャリアを基板搬送方向における上流側から搬入するよう前記搬送装置を制御し、前記部品収容ポケットから前記検査用部品を採取すると共に採取した検査用部品を前記検査用基板に装着するよう前記ヘッドを制御し、前記検査用部品を装着した前記検査用基板を撮像するよう前記撮像装置を制御し、得られた撮像画像に基づいて前記検査用部品の装着精度を判定すると共に前記検査用基板に装着した検査用部品を前記部品収容ポケットに返却するよう前記ヘッドを制御し、前記検査用基板または前記キャリアを基板搬送方向における下流側へ搬出するよう前記搬送装置を制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本開示の部品実装システムでは、各部品実装機の制御装置は、検査用部品を収容する部品収容ポケットを有する検査用基板または部品収容ポケットを有すると共に検査用基板を保持するキャリアを基板搬送方向における上流側から搬入する。続いて、制御装置は、部品収容ポケットから検査用部品を採取すると共に採取した検査用部品を検査用基板に装着する。次に、制御装置は、検査用部品を装着した検査用基板を撮像し、得られた撮像画像に基づいて検査用部品の装着精度を判定すると共に検査用基板に装着した検査用部品を部品収容ポケットに返却する。そして、制御装置は、基板搬送方向における下流側へ検査用基板またはキャリアを搬出する。これにより、部品実装ラインを構成する全ての部品実装機の検査を効率良く行なうことができる。

本実施形態の部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。 部品実装機１０の外観斜視図である。 部品実装機１０の上面図である。 部品実装機１０の制御装置６０と管理装置８０との電気的な接続関係を示す説明図である。 キャリア５０の外観斜視図である。 キャリア５０の分解斜視図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 実装精度検査処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本開示の発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。図２は、部品実装機１０の外観斜視図である。図３は、部品実装機１０の上面図である。図４は、部品実装機１０の制御装置６０と管理装置８０との電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１，２中、左右方向をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。

部品実装システム１は、図１に示すように、印刷機２と、印刷検査機３と、複数の部品実装機１０と、実装検査機（図示せず）と、システム全体を管理する管理装置８０と、を備える。印刷機２は、基板Ｓ上にはんだを印刷して回路パターンを形成する。印刷検査機３は、印刷機２で印刷されたはんだの状態を検査する。複数の部品実装機１０は、部品を基板に実装する。実装検査機は、部品実装機１０で実装された部品の実装状態を検査する。印刷機２と印刷検査機３と複数の部品実装機１０と実装検査機は、基板Ｓの搬送方向に並べて設置されて生産ラインを構成する。

部品実装機１０は、図２に示すように、部品を供給する部品供給装置２１と、基板を搬送する基板搬送装置２２と、部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッド４０と、ヘッド４０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるヘッド移動装置３０と、実装機全体をコントロールする制御装置６０（図４参照）と、を備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、吸着ノズルに吸着させた部品の吸着姿勢を撮像するためのパーツカメラ２３や、交換用の吸着ノズルを収容するノズルステーション２４、ヘッド４０に設けられ基板に付された位置決め基準マークを撮像するためのマークカメラ４３なども備えている。

部品供給装置２１は、例えば、所定間隔で部品を収容したキャリアテープが巻回されたテープリールと、駆動モータの駆動によりテープリールからキャリアテープを引き出して部品供給位置まで送り出すテープ送り機構と、を備えるテープフィーダとして構成される。この部品供給装置２１（テープフィーダ）は、部品実装機１０が備える図示しないフィーダ台に着脱可能に取り付けられる。

基板搬送装置２２は、Ｙ軸方向に間隔を空けて配置される一対のコンベアレールを備えており、一対のコンベアレールを駆動することにより基板を図１の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。

ヘッド移動装置３０は、図１に示すように、一対のＸ軸ガイドレール３１と、Ｘ軸スライダ３２と、Ｘ軸アクチュエータ３３（図４参照）と、一対のＹ軸ガイドレール３５と、Ｙ軸スライダ３６と、Ｙ軸アクチュエータ３７（図４参照）と、を備える。一対のＹ軸ガイドレール３５は、Ｙ軸方向に互いに平行に延在するように筐体１１の上段に設置される。Ｙ軸スライダ３６は、一対のＹ軸ガイドレール３５に架け渡され、Ｙ軸アクチュエータ３７の駆動によりＹ軸ガイドレール３５に沿ってＹ軸方向に移動する。一対のＸ軸ガイドレール３１は、Ｘ軸方向に互いに平行に延在するようにＹ軸スライダ３６の前面に設置される。Ｘ軸スライダ３２は、一対のＸ軸ガイドレール３１に架け渡され、Ｘ軸アクチュエータ３３の駆動によりＸ軸ガイドレール３１に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸スライダ３２にはヘッド４０が取り付けられており、ヘッド移動装置３０は、Ｘ軸スライダ３２とＹ軸スライダ３６とを移動させることで、ヘッド４０をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる。

ヘッド４０は、吸着ノズルをＺ軸（上下）方向に移動させるＺ軸アクチュエータ４１（図４参照）と、吸着ノズルをＺ軸周りに回転させるθ軸アクチュエータ４２（図４参照）とを備える。ヘッド４０は、吸着ノズルの吸引口に負圧源を連通させることで、吸引口に負圧を作用させて部品を吸着することができる。また、ヘッド４０は、吸着ノズルの吸引口に正圧源を連通させることで、吸引口に正圧を作用させて部品の吸着を解除することができる。

制御装置６０は、図４に示すように、ＣＰＵ６１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ６１の他に、ＲＯＭ６２と、ＨＤＤ６３と、ＲＡＭ６４と、入出力インタフェース６５とを備える。これらは、バス６６を介して電気的に接続されている。制御装置６０には、Ｘ軸スライダ３２の位置を検知するＸ軸位置センサ３４からの位置信号や、Ｙ軸スライダ３６の位置を検知するＹ軸位置センサ３８からの位置信号、マークカメラ４３からの画像信号、パーツカメラ２３からの画像信号などが入出力インタフェース６５を介して入力されている。一方、制御装置６０からは、部品供給装置２１への制御信号や、基板搬送装置２２への制御信号、Ｘ軸アクチュエータ３３への駆動信号、Ｙ軸アクチュエータ３７への駆動信号、Ｚ軸アクチュエータ４１への駆動信号、θ軸アクチュエータ４２への駆動信号などが入出力インタフェース７５を介して出力されている。また、制御装置６０は、管理装置８０と双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。

管理装置８０は、例えば、汎用のコンピュータであり、図４に示すように、ＣＰＵ８１とＲＯＭ８２とＨＤＤ８３とＲＡＭ８４と入出力インタフェース８５などを備える。これらは、バス８６を介して電気的に接続されている。この管理装置８０には、マウスやキーボード等の入力デバイス８７から入力信号が入出力インタフェース８５を介して入力されている。また、管理装置８０からは、ディスプレイ８８への画像信号が入出力インタフェース８５を介して出力されている。ＨＤＤ８３は、基板Ｓの生産ジョブを記憶している。ここで、基板Ｓの生産ジョブには、各部品実装機１０においてどの部品をどの順番で基板Ｓへ実装するか、また、そのように部品を実装した基板Ｓを何枚作製するかなどの生産スケジュールが含まれる。管理装置８０は、オペレータが入力デバイス８７を介して入力したデータに基づいて生産ジョブを生成し、生成した生産ジョブを各部品実装機１０へ送信することで、各部品実装機１０に対して生産の開始を指示する。

次に、こうして構成された本実施形態の部品実装システム１における部品実装機１０の動作について説明する。特に、生産の開始に先立って各部品実装機１０において行なわれる実装精度検査について説明する。ここで、実装精度検査は、検査用部品Ｐと検査用基板Ｓとを保持するキャリア５０を基板搬送装置２２により搬送し、各部品実装機１０において検査用部品Ｐを吸着して検査用基板Ｓに実装し、その実装状態を確認することにより行なわれる。図５は、キャリア５０の外観斜視図である。図６は、キャリア５０の分解斜視図である。図７は、図５のＡ−Ａ断面図である。

キャリア５０は、図５および図６に示すように、キャリア本体５１と、部品収容トレイ５５と、を備える。

キャリア本体５１は、矩形状に形成された平板部材である。キャリア本体５１の表面中央部には、図６に示すように、矩形状の凹部５１ａが形成されている。また、キャリア本体５１の表面外周部の２つの短辺部には、留め具５２がそれぞれ設けられている。検査用基板Ｓは、キャリア本体５１の凹部５１ａに収容され、留め具５２によってキャリア本体５１に保持される。また、キャリア本体５１の表面外周部の四隅には、表面から上方に突出する取付ピン５１ｂがそれぞれ設けられている。さらに、キャリア本体５１の表面外周部の２つの長辺部には、永久磁石５３がそれぞれ取り付けられている。

部品収容トレイ５５は、長尺かつ矩形状の平板部材であり、底面が金属材料により形成されている。この部品収容トレイ５５は、キャリア本体５１の表面外周部の２つの長辺部にそれぞれ長手方向が当該長辺部に沿うように取り付けられる。部品収容トレイ５５の長手方向における両端部には、それぞれ取付穴５５ｂが形成されている。部品収容トレイ５５は、取付穴５５ｂをキャリア本体５１の表面外周部の四隅に設けられた取付ピン５１ｂと嵌合させることで、キャリア本体５１に取り付けられる。そして、部品収容トレイ５５は、キャリア本体５１の表面外周部の２つの長辺部に設けられた永久磁石５３の磁気吸引力によってキャリア本体５１に固定される。

また、部品収容トレイ５５の表面には、複数の部品収容ポケット５５ａが長手方向に並ぶように形成されている。複数の部品収容ポケット５５ａのそれぞれには、図６および図７に示すように、複数（図の例では、３つ）の検査用部品Ｐが重ねられた状態で収容される。これにより、１つの部品収容ポケット５５ａにつき１つの検査用部品Ｐしか収容しないものに比して、少ないスペースでより多くの検査用部品Ｐを収容することが可能となる。

さらに、部品収容トレイ５５は、図７に示すように、検査用基板Ｓの外周縁と部分的に重なるように、キャリア本体５１の表面外周部に取り付けられる。検査用基板Ｓの外周縁は、検査用部品Ｐが配置されない領域であり、検査用基板Ｓの外周縁と部分的に重なるように部品収容トレイ５５をキャリア本体５１に取り付けることで、検査用基板Ｓが比較的大きく、キャリア５０の表面外周部に十分なスペースがない場合であっても、十分な数の検査用部品Ｐを収容することが可能となる。

次に、キャリア５０を用いて各部品実装機１０において行なわれる実装精度検査の詳細について説明する。図８は、各部品実装機１０の制御装置６０により実行される実装精度検査処理の一例を示すフローチャートである。

実装精度検査処理が実行されると、制御装置６０のＣＰＵ６１は、まず、検査用基板Ｓと検査用部品Ｐとを収容したキャリア５０が搬入されるよう基板搬送装置２２を制御する（Ｓ１００）。続いて、ＣＰＵ６１は、吸着ノズルが部品収容ポケット５５ａの上方へ来るようにヘッド移動装置３０を制御し（Ｓ１１０）、部品収容ポケット５５ａに収容されている検査用部品Ｐが吸着ノズルに吸着されるようヘッド４０を制御する（Ｓ１２０）。ＣＰＵ６１は、吸着ノズルに検査用部品Ｐを吸着すると、吸着した検査用部品Ｐが検査用基板Ｓの目標実装位置の上方へ来るようヘッド移動装置３０を制御し（Ｓ１３０）、吸着した検査用部品Ｐが目標実装位置に実装されるようヘッド４０を制御する（Ｓ１４０）。

そして、ＣＰＵ６１は、未実装の検査用部品Ｐがあるか否かを判定し（Ｓ１５０）、未実装の検査用部品Ｐがあると判定すると、Ｓ１１０に戻って、検査用部品Ｐを部品収容ポケット５５ａから取り出して検査用基板Ｓの次の目標実装位置に実装するＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ６１は、未実装の検査用部品Ｐがないと判定すると、マークカメラ４３が検査用基板Ｓの上方に来るようにヘッド移動装置３０を制御してマークカメラ４３で検査用基板Ｓを撮像する（Ｓ１６０）。続いて、ＣＰＵ６１は、得られた撮像画像に画像処理を施し（Ｓ１７０）、検査用基板Ｓの目標実装位置に対する検査用部品Ｐの位置ずれ量を測定することにより実装精度を検査する（Ｓ１８０）。

ＣＰＵ６１は、実装精度の検査が終了すると、吸着ノズルが検査用基板Ｓに実装した検査用部品Ｐの上方に来るようにヘッド移動装置３０を制御し（Ｓ１９０）、検査用部品Ｐが吸着ノズルに吸着されるようヘッド４０を制御する（Ｓ２００）。ＣＰＵ６１は、吸着ノズルに検査用部品Ｐを吸着すると、吸着した検査用部品Ｐが複数の部品収容ポケット５５ａのうち空きのあるポケットの上方に来るようにヘッド移動装置３０を制御し（Ｓ２１０）、検査用部品Ｐが部品収容ポケット５５ａに返却・回収されるようヘッド４０を制御する（Ｓ２２０）。

そして、ＣＰＵ６１は、検査用基板Ｓ上に未回収の検査用部品Ｐがあるか否かを判定し（Ｓ２３０）、未回収の検査用部品Ｐがあると判定すると、Ｓ１９０に戻って、検査用部品Ｐを検査用基板Ｓから取り出して部品収容ポケット５５ａに返却・回収するＳ１９０〜Ｓ２２０の処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ６１は、検査用基板Ｓ上に未回収の検査用部品Ｐがないと判定すると、キャリア５０が搬出されるよう基板搬送装置２２を制御して（Ｓ２４０）、本処理を終了する。生産ラインに含まれる各部品実装機１０が上述した実装精度検査処理を上流側から下流側にかけて順次実行することで、各部品実装機１０の実装精度検査を効率良く行なうことができる。

ここで、実施形態の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、キャリア５０がキャリアに相当し、部品収容ポケット５５ａが部品収容ポケットに相当する。また、キャリア本体５１がキャリア本体に相当し、部品収容トレイ５５がトレイに相当する。また、部品実装機１０が部品実装機に相当し、ヘッド４０がヘッドに相当し、基板搬送装置２２が搬送装置に相当し、制御装置６０が制御装置に相当する。

以上説明した本実施形態のキャリア５０は、キャリア本体５１に固定される部品収容トレイ５５に、複数の検査用部品Ｐを重ねて収容可能な部品収容ポケット５５ａを備える。したがって、１つの部品収容ポケット５５ａにつき１つの検査用部品Ｐしか収容しないものに比して、少ないスペースでより多くの検査用部品Ｐを収容することが可能となる。

また、部品収容トレイ５５は、検査用基板Ｓの外周縁と部分的に重なるように、キャリア本体５１に取り付けられる。検査用基板Ｓの外周縁は、検査用部品Ｐが配置されない領域であり、検査用基板Ｓの外周縁と部分的に重なるように部品収容トレイ５５をキャリア本体５１に取り付けることで、検査用基板Ｓが比較的大きく、キャリア５０の表面外周部に十分なスペースがない場合であっても、十分な数の検査用部品Ｐを収容することが可能となる。

また、本実施形態の部品実装システム１の部品実装ラインを構成する各部品実装機１０は、基板搬送方向における上流側からキャリア５０を搬入し、検査用部品Ｐを部品収容ポケット５５ａから取り出して検査用基板Ｓに実装し、検査用部品Ｐを実装した検査用基板Ｓを撮像して実装精度を検査する。そして、各部品実装機１０は、実装精度の検査が終了すると、検査用部品Ｐを検査用基板Ｓから取り出して部品収容ポケット５５ａに回収し、キャリア５０を基板搬送方向における下流側へ搬出する。これにより、部品実装ラインを構成する全ての部品実装機の実装精度検査を効率良く行なうことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、キャリア５０は、部品収容ポケット５５ａが形成された部品収容トレイ５５がキャリア本体５１に取り付けられて構成されるものとした。しかし、キャリア５０は、キャリア本体５１の表面外周部に直接に部品収容ポケットが形成されて構成されるものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、検査用基板Ｓは、キャリア５０に保持されるものとした。しかし、検査用基板Ｓは、キャリアと一体とされてもよい。すなわち、検査用基板Ｓが、複数の検査用部品Ｐを重ねて収容する部品収容ポケットを備えてもよい。

本開示は、部品実装機や部品実装システムの製造産業などに利用可能である。

１ 部品実装システム、２ 印刷機、３ 印刷検査機、１０ 部品実装機、１１ 筐体、２１ 部品供給装置、２２ 基板搬送装置、２３ パーツカメラ、２４ ノズルステーション、３０ ヘッド移動装置、３１ Ｘ軸ガイドレール、３２ Ｘ軸スライダ、３３ Ｘ軸アクチュエータ、３４ Ｘ軸位置センサ、３５ Ｙ軸ガイドレール、３６ Ｙ軸スライダ、３７ Ｙ軸アクチュエータ、３８ Ｙ軸位置センサ、４０ ヘッド、４１ Ｚ軸アクチュエータ、４２ θ軸アクチュエータ、４３ マークカメラ、５０ キャリア、５１ キャリア本体、５１ａ 凹部、５１ｂ 取付ピン、５２ 留め具、５３ 永久磁石、５５ 部品収容トレイ、５５ａ 部品収容ポケット、５５ｂ 取付穴、６０ 制御装置、６１ ＣＰＵ、６２ ＲＯＭ、６３ ＨＤＤ、６４ ＲＡＭ、６５ 入出力インタフェース、６６ バス、８０ 管理装置、８１ ＣＰＵ、８２ ＲＯＭ、８３ ＨＤＤ、８４ ＲＡＭ、８５ 入出力インタフェース、８６ バス、Ｓ 検査用基板、Ｐ 検査用部品。

Claims (5)

1. 検査用部品を装着すると共に装着した検査用部品の装着精度を検査する部品実装機に用いられ、前記検査用部品が装着される検査用基板を保持するキャリアであって、
   複数の前記検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える、
   キャリア。
2. 請求項１に記載のキャリアであって、
   前記検査用基板を上面に保持するキャリア本体と、
   前記キャリア本体の外周の上面に着脱可能に取り付けられるトレイと、
   を備え、
   前記部品収容ポケットは、前記トレイに形成されている、
   キャリア。
3. 請求項２に記載のキャリアであって、
   前記トレイは、前記検査用基板の外周縁と部分的に重なるように前記キャリア本体に取り付けられる、
   キャリア。
4. 検査用部品を装着すると共に装着した検査用部品の装着精度を検査する部品実装機に用いられ、前記検査用部品が装着される検査用基板であって、
   複数の前記検査用部品を重ねて収容可能な部品収容ポケットを備える、
   検査用基板。
5. 基板搬送方向に並ぶ複数の部品実装機を備える部品実装システムであって、
   各部品実装機は、
   ヘッドと、
   前記ヘッドに設けられた撮像装置と、
   検査用部品を収容する部品収容ポケットを有する検査用基板または前記部品収容ポケットを有すると共に検査用基板を保持するキャリアを前記基板搬送方向に搬送する搬送装置と、
   前記検査用基板または前記キャリアを基板搬送方向における上流側から搬入するよう前記搬送装置を制御し、前記部品収容ポケットから前記検査用部品を採取すると共に採取した検査用部品を前記検査用基板に装着するよう前記ヘッドを制御し、前記検査用部品を装着した前記検査用基板を撮像するよう前記撮像装置を制御し、得られた撮像画像に基づいて前記検査用部品の装着精度を判定すると共に前記検査用基板に装着した検査用部品を前記部品収容ポケットに返却するよう前記ヘッドを制御し、前記検査用基板または前記キャリアを基板搬送方向における下流側へ搬出するよう前記搬送装置を制御する制御装置と、
   を備える部品実装システム。

Images