JP4005662B2

JP4005662B2 - 電子部品実装方法とその方法を用いた電子部品実装装置

Info

Publication number: JP4005662B2
Application number: JP11569597A
Authority: JP
Inventors: 康弘岡田; 正横森; 健小原; 健一佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-05-06
Also published as: JPH10308599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に電子部品を実装する電子部品実装方法とその方法を用いた部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品実装装置における部品供給装置自体の精度や部品供給装置の電子部品実装装置への組み付け精度が悪いことに起因する電子部品実装装置の部品取得ミスやプリント基板への実装不良を回避するために、使用する全ての部品供給装置を定期的にメンテナンスし、精度を保っている。
【０００３】
また、部品認識機能をもつ電子部品実装装置では、図７の部品認識位置ずれ量ヒストグラムに示すように、部品認識時に部品取得位置ずれ(横軸)を求め、位置ずれの統計的分析(縦軸)から部品供給装置の部品供給位置の平均ずれＸを補正することも行われている。例えば、全ての部品供給装置が月１回、メンテナンスされるように使用するスケジュールを調整しメンテナンスを実施している。しかし、統計的分析をするためにはある程度生産する必要があり、その間の不良発生を防止できないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法で、前者の定期的に部品供給装置をメンテナンスする方法では、作業者がメンテナンス治具を用いて行うために、工場全体で数百から数千になる全ての部品供給装置のメンテナンスにはコストがかかるという欠点がある。また、メンテナンスされるまで精度が低下した部品供給装置が使われるために、精度不足に起因する不良が発生するという問題があった。また、後者の部品の認識結果から精度を統計的に分析する方法では、統計的に信頼できるデータを蓄積するまで、精度を補正することができず、精度不足に起因する不良が発生するという問題があった。また、部品供給装置の部品数によっては、補正される前に部品がなくなり、次の部品供給装置に交換されてしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み、部品供給装置自体の精度や部品供給装置の電子部品実装装置への組み付け精度が悪いことに起因する不良をなくし、また、精度の悪化した部品供給装置を生産前に把握することが可能な電子部品実装方法と、その方法を用いた電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため電子部品実装方法は、部品供給装置先端のシャッター部および前記シャッター部の部品を取り出す位置にある部品暴れ防止用シャッターのそれぞれに設けられた部品の取り出し位置周囲の複数のマークを認識し、認識したマーク位置から電子部品位置を計算する電子部品位置計算工程と、前記電子部品位置計算工程で計算された電子部品位置計算値と電子部品位置の設計値とのずれと、前記複数マークのマーク相互の位置関係のずれと、マーク位置自体のずれとを同時に、もしくはいずれかを計算するずれ量計算工程と、前記ずれ量計算工程で計算されたずれ計算結果と所定のしきい値とを比較する比較工程とで行うことを特徴とする。
【０００７】
また、前記比較工程で比較した結果、ずれ計算値がしきい値を超えたときは、部品供給装置の交換もしくはメンテナンス指示を出すように制御工程で行う。
【０００８】
また、前記比較工程で比較した結果、ずれ計算値がしきい値を超えていないときは、電子部品取得位置計算値を電子部品取得位置とするように制御工程で行う。
【０００９】
さらに、前記電子部品位置計算工程、ずれ量計算工程、比較工程とにより行う一連の動作の実施時期を、部品実装を行う所定の期間ごとまたは所定の生産量ごとに全部品供給装置について行い、交換された部品供給装置については交換時に行うことを特徴とする。
【００１０】
次に、本発明の電子部品実装装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載した電子部品実装方法を実施して、プリント基板に電子部品を実装する電子部品実装装置において、部品を供給する部品供給装置先端のシャッター部および前記シャッター部の部品を取り出す位置にある部品暴れ防止用シャッターのそれぞれに、部品位置を算出するために設けられた前記部品の取り出し位置周囲の複数のマークを認識する手段を有するものである。
【００１２】
本発明によれば、精度の悪化した部品供給装置を生産前に把握することが可能となり、部品供給装置自体の精度や部品供給装置の電子部品実装装置への組み付け精度が悪いことに起因する不良をなくすことができるという作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における部品供給装置11の外観斜視図(1)とその先端部の拡大斜視図(2)を示す。図１において、１は部品供給部、２は平行移動テーブル、３はシャッターで、部品供給部１から部品取得時に部品の暴れを防止するものである。４はシャッター３上に設けられたマークで、その具体例の平面図を図３に示す。図３に示すように部品８の中心真上に部品取得位置を示す“×”マーク(マークＡ：Ｘ_A，Ｙ_B)と、その周囲に４つの円形マーク(マークＢ：Ｘ_B，Ｙ_B、マークＣ：Ｘ_C，Ｙ_C、マークＤ：Ｘ_D，Ｙ_D、マークＥ：Ｘ_E，Ｙ_E)が設けられている。
【００１５】
前記図１および図３に示すマーク４の形状は本例以外の形状でも良い。また、本例では精度向上のため、合計５つのマークを設けているが、部品取得位置が計算できれば１つのマークのみでも良い。また、マークは特定の認識手段を用いるもの、例えば、レーザー光を反射する鏡面でも良い。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態におけるマーク認識手段を設けた電子部品実装装置の外観斜視図である。図２において、(1)は前記図１と同じ部品供給装置11、(2)はプリント基板保持機構、(3)はマーク認識部である。プリント基板保持機構(2)において、５はＸ−Ｙテーブル、６はこのＸ−Ｙテーブル上にあるプリント基板である。また、７は吸着ノズルで構成される部品取得部、８は部品取得部７にて吸着された部品であり、シャッター３の真下にある部品８は部品取得部７により取得位置Ｆからプリント基板６上の実装位置Ｇへ移動し実装されるものである。
【００１７】
次にマーク認識部(3)において、９は認識カメラでシャッター３上のマーク４を撮像するものである。10は認識コントローラで、マーク４の種類，位置を認識するものである。
【００１８】
次にプリント基板６への部品８の実装動作を説明すると、Ｘ軸と呼ぶ平行移動テーブル２上に複数個設置された部品供給装置11を移動し、部品取得部７は部品取得位置Ｆに移動した部品供給装置11から部品８を取得し、実装位置Ｇに移動し、また、実装する角度に部品８を回転し、Ｘ−Ｙテーブル５によりプリント基板６上の実装場所を実装位置Ｇに移動することにより、プリント基板６に複数種の部品を実装する。
【００１９】
一方、認識カメラ９は部品取得位置Ｆの上部に設置されており、部品供給装置11のシャッター３上のマーク４を撮像する。認識コントローラ10は画像から、マーク４の種類，位置を認識する。
【００２０】
本例では認識手段として認識カメラを設けたが、これは認識手段を特定するものでなく、マークを認識できるセンサ系なら多くのものが利用可能である。また、本例では、認識手段を電子部品実装設備に別途追加したが、部品認識用のセンサや、プリント基板上の位置マーク認識用のセンサなどがあれば、鏡などの光学系を配置することにより、センサを共用化することも可能である。
【００２１】
次に本発明の実施の形態における電子部品実装方法について、図４の動作アルゴリズムを用いて説明する。これは、図２で部品供給装置11のマーク４を認識した後、部品位置を計算し、ずれを判定するアルゴリズムを示す。
【００２２】
電子部品計算工程♯１は、認識したマーク位置から電子部品の位置を計算する。本例では、図３に示すように、取り出される部品の中心の上にある部品暴れ防止用のシャッター３にマークＡが付けられており、マークＡの位置(Ｘ_A，Ｙ_A)をそのまま部品の位置とすることができる。しかし、本例ではシャッター３の部品供給装置への組み付けずれを補正するために、マークＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅの認識位置を用いる。もし、マークＣ，Ｅ自体のずれが予め決めておいた値ｖを超えたときは、
【００２３】
シャッター３がずれていると判断して、部品位置計算値(Ｘ，Ｙ)をマークＢ，Ｄの位置から計算する。マーク位置関係の設計値は、図５であるので、(数１)とする。
【００２４】
【数１】

【００２５】
なお、ここでは、シャッター上のマークということで、上記のような補正を行ったが、部品供給装置の構造とマークの位置によって適宜補正方法を選択することができる。
【００２６】
ずれ量計算工程♯２は、工程♯１で計算したＸ，Ｙと、部品位置の設計値ｘ，ｙとのずれΔｘ，Δｙを計算する。
【００２７】
【数２】
Δｘ＝Ｘ−ｘ
Δｙ＝Ｙ−ｙ
また、各マーク自体のずれ量を計算する。
【００２８】
【数３】
Δｘ_ｋ＝Ｘ_ｋ−ｘ
Δｙ_ｋ＝Ｙ_ｋ−ｙ
ここで、ｋ＝Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅである。
【００２９】
比較工程♯３は、工程♯２で計算したずれ量と予め決めておいたしきい値を比較する。本例では、しきい値は(表１)に示すように部品の形状ごとに決めている。これにより、ずれの影響を受けやすい小さい部品ほど、しきい値を小さくし、判定を厳しくしている。
【００３０】
【表１】

【００３１】
また、本例の電子部品実装装置は、図２に示すようにＸ方向のずれに対しては、Ｘ方向への平行移動テーブル２によってずれを補正することができる。よって、(表１)の部品位置ずれのしきい値60は図６に示すように楕円形状に定めている。この時、部品供給装置が供給する部品の形状が1005Cとする。
【００３２】
【数４】

【００３３】
と１を比較し、１より大きければ工程♯４に、１以下なら工程♯５に進む。また、１以下でも、マーク自体のずれを考慮する場合は、
【００３４】
【数５】
ΔＸ_ｋ ^２＋ ΔＹ_ｋ ^２
ｓ^２を比較し、大きければ、工程♯４に進む。なお、本例では、楕円形のしきい値を用いたが、他の電子部品装着装置、他の部品供給装置、他のマーク配置でも、特性を考慮したしきい値、例えば、円形，長方形等を定めれば良い。また、部品形状毎でなく、もっと細かな分類を行っても良い。
【００３５】
メンテナンス工程♯４は、カセットの精度が悪く、メンテナンスを必要としたとき、電子部品実装装置を停止し、オペレータに該当部品供給装置の交換、またメンテナンスを指示する。
【００３６】
補正工程♯５は、ずれが補正可能として、電子部品実装装置のコントローラに対して、該当部品供給装置から部品を取得する場合は、ずれを補正するようにＸ方向平行移動テーブル２を制御するように指示を出す。また、該当部品供給装置が電子部品実装装置から取り外されるとき、オペレータにずれ量を出力し、メンテナンスの指標とすることもできる。
【００３７】
以上のように、本発明は、精度の悪化した部品供給装置を生産に用いることなく、また、許容範囲のずれなら補正することにより、部品供給装置の精度悪化に起因する不良発生を抑えることができる。
【００３８】
次に、上記の一連の動作を行うタイミングの一例を以下に示す。
【００３９】
▲１▼ 全部品供給装置に対して、次のいずれかの場合
・前回の動作から８時間以上経過している。
・前回の動作から500枚以上のプリント基板を生産している。
【００４０】
▲２▼ 部品切れ等によって新たに交換される部品供給装置
・交換時
これらのタイミングの時間間隔、生産枚数は、生産条件，部品供給装置のＭＴＢＦ等によって適宜決めることができる。また、しきい値を超えないずれなので、補正しながら使用している部品供給装置で、しきい値の例えば70％を超えているものに対しては、別途より多い動作タイミングを設定しても良い。
【００４１】
以上のように、本発明は生産中も定期的にチェックすることにより部品供給装置の精度悪化に起因する不良発生を抑えることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、生産前に部品供給装置の精度不良をチェックでき、生産中も定期的にチェックでき、よって不良の発生を最小限にすることができる。また、精度の低下した部品供給装置からメンテナンスできるので、メンテナンスコストを削減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における部品供給装置の外観斜視図(1)とその先端部の拡大斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における電子部品実装装置の拡大斜視図である。
【図３】図１のシャッター上に設けられたマークの一例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態における電子部品実装方法の動作アルゴリズムである。
【図５】本発明の実施の形態における図３のマーク位置関係の設計値を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における部品位置ずれのしきい値の概念図である。
【図７】従来例の電子部品実装装置における部品認識位置ずれ量ヒストグラムを示す図である。
【符号の説明】
１…部品供給部、２…平行移動テーブル、３…シャッター、４…マーク、５…Ｘ−Ｙテーブル、６…プリント基板、７…部品取得部、８…部品、９…認識カメラ、 10…認識コントローラ、 11…部品供給装置。

Claims

部品供給装置先端のシャッター部および前記シャッター部の部品を取り出す位置にある部品暴れ防止用シャッターのそれぞれに設けられた前記部品の取り出し位置周囲の複数のマークを認識し、認識したマーク位置から電子部品位置を計算する電子部品位置計算工程と、前記電子部品位置計算工程で計算された電子部品位置計算値と電子部品位置の設計値とのずれと、前記複数マークのマーク相互の位置関係のずれと、マーク位置自体のずれとを同時に、もしくはいずれかを計算するずれ量計算工程と、前記ずれ量計算工程で計算されたずれ計算結果と所定のしきい値とを比較する比較工程とで行うことを特徴とする電子部品実装方法。
前記比較工程で比較した結果、ずれ計算値がしきい値を超えたときは、部品供給装置の交換もしくはメンテナンス指示を出すように制御工程で行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
前記比較工程で比較した結果、ずれ計算値がしきい値を超えていないときは、電子部品取得位置計算値を電子部品取得位置とするように制御工程で行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
前記電子部品位置計算工程、ずれ量計算工程、比較工程とにより行う一連の動作の実施時期を、部品実装を行う所定の期間ごとまたは所定の生産量ごとに全部品供給装置について行い、交換された部品供給装置については交換時に行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載した電子部品実装方法を実施して、プリント基板に電子部品を実装する電子部品実装装置において、部品を供給する部品供給装置先端のシャッター部および前記シャッター部の部品を取り出す位置にある部品暴れ防止用シャッターのそれぞれに、部品位置を算出するために設けられた前記部品の取り出し位置周囲の複数のマークを認識する手段を有することを特徴とする電子部品実装装置。