JP4097892B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給部から電子部品をピックアップし基板へ実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、供給部に収納された電子部品を吸着ノズルを備えた移載ヘッドによってピックアップし、基板上へ移送して所定の実装点に搭載する。基板への搭載に際しては、電子部品の識別や位置ずれ検出の目的で電子部品の認識が行われる。この認識は搭載動作に先だって移載ヘッドに保持された状態の電子部品を下方からカメラで撮像することにより行われる。
【０００３】
ところで、実装効率を向上させるために移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備えたものが用いられるようになっている。この複数ノズルの移載ヘッドでは、移載ヘッドが供給部に移動してピックアップ動作を行う際に、それぞれの吸着ノズルによって複数の電子部品をピックアップすることができるため、効率の良いピックアップを行うことができるという利点がある。部品ピックアップ後移載ヘッドは認識のために部品認識用カメラの上方に移動し、ここで各電子部品を撮像した後各電子部品の認識処理を行う。そしてこの後検出された位置ずれを補正しながら、各電子部品を基板上の当該実装点へ順次搭載する。実装効率をさらに高める目的で、このような移載ヘッドを複数備えそれぞれの移載ヘッドに対応して設けられた供給部から電子部品をピックアップして同一実装ステージにある基板上に複数の移載ヘッドによって電子部品を実装する方法が用いられる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来このような複数のノズルを備えた移載ヘッドを用いて複数の電子部品を実装する場合には、移載ヘッドに同時に保持されたすべての電子部品について前述の認識処理を終了した後に、基板への搭載を行うための実装動作を開始することとしていた。このため、同時保持する電子部品の数が多い場合には電子部品の認識に長時間を要していた。そしてこの時間中は実装動作を行わないことから全体の実装タクトタイムが延長する結果となっており、実装効率の向上のためにはこのような認識時間に起因する無駄時間の排除が求められていた。
【０００５】
さらに、同一の実装ステージ上の基板に対して移動範囲が重複した複数の移載ヘッドによって搭載動作を行わせる場合には、複数の移載ヘッド相互の干渉をさける必要があるが、従来このような複数ノズルを備えた複数の移載ヘッドによって、同一実装ステージ上の基板に対して移載ヘッド相互の干渉を生じることなくかつ効率よく電子部品の実装を行うための手法は確立されておらず、実装効率の向上が困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、複数の吸着ノズルを備えた複数の移載ヘッドによって同一実装ステージ上の基板に対して効率よく電子部品の実装を行うことができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装方法は、電子部品を供給する複数の供給部から、前記各供給部に対応して設けられ複数の吸着ノズルを備えた２個の移載ヘッドにより電子部品をピックアップし、前記各移載ヘッドに固有の撮像手段により電子部品を撮像して共通の画像認識手段により各電子部品を認識した後に同一実装ステージ内の基板に搭載する電子部品の実装方法であって、前記共通の画像認識手段は同時に２つの撮像手段からの画像データを取り込んで処理することはできずタイムシェアリングによって２つの撮像手段からの画像データを処理するものであり、また前記画像認識手段は前記２つの撮像手段に対応した専用の第１の画像メモリと第２の画像メモリを備えて前記２つの画像撮像手段からタイムシェアリングによって順次取り込まれた画像を前記第１の画像メモリと前記第２の画像メモリに記憶するものであり、１つの前記移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の画像取り込みが終了した後当該画像の認識処理を開始すると共に他の移載ヘッドに保持された電子部品の画像取り込みを開始し、１つの移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理が終了した後に他の移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理を行い、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の基板への搭載が終了した後に他の移載ヘッドに保持された電子部品の基板への搭載を開始し、それぞれの移載ヘッドに同時保持された各電子部品については、前記電子部品の実装順序に従って電子部品毎に認識処理を行い認識処理を終えた電子部品について順次基板への実装を行う。
【０００８】
本発明によれば、各移載ヘッドに固有の撮像手段により電子部品を撮像して共通の画像処理手段により各電子部品を認識した後に同一実装ステージ内の基板に搭載する電子部品の実装において、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の画像取り込みが終了した後当該画像の認識処理を開始すると共に他の移載ヘッドに保持された電子部品の画像取り込みを開始し、１つの移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理が終了した後に他の移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理を行い、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の基板への搭載が終了した後に他の移載ヘッドに保持された電子部品の基板への搭載を開始するよう、予め排他条件を設定することにより、複数の移載ヘッドについての動作・処理の順序・タイミング上の錯綜を防止してプログラミングを容易にすることができるとともに、効率の良い電子部品の実装を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装動作のタイミングチャートである。
【００１０】
まず図１、図２を参照して電子部品の実装装置の構造について説明する。図１、図２において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、複数の電子部品の供給部（第１の供給部４Ａおよび第２の供給部４Ｂ）が配置されており、それぞれの供給部４Ａ，４Ｂには多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１１】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｙ軸テーブル６ＡおよびＸ軸テーブル７Ａは第１のＸＹテーブル９Ａを構成し、Ｙ軸テーブル６ＢおよびＸ軸テーブル７Ｂは第２のＸＹテーブル９Ｂを構成する。第１のＸＹテーブル９Ａ、第２のＸＹテーブル９Ｂにはそれぞれ第１の移載ヘッド８Ａ、第２の移載ヘッド８Ｂが装着されている。
【００１２】
第１のＸＹテーブル９Ａを駆動することにより第１の移載ヘッド８Ａは水平移動し、第１の供給部４Ａから電子部品を吸着ノズル８ａによってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。同様に、第２のＸＹテーブル９Ｂを駆動することにより、第２の移載ヘッド８Ｂは第２の供給部４Ｂから電子部品をピックアップして基板３上に実装する。第１の供給部４Ａ、第２の供給部４Ｂから搬送路２に至る経路には、それぞれ第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂが配設されている。これらの第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂは、それぞれ第１の移載ヘッド８Ａ、第２の移載ヘッド８Ｂに固有の撮像手段であり、それぞれの移載ヘッドに保持された状態の電子部品を下方から撮像する。
【００１３】
次に図３を参照して電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。図３において、制御部２０はＣＰＵであり、電子部品実装装置全体の動作を制御する。プログラム記憶部２１は実装動作などの各種動作に必要なプログラムを記憶する。実装データ記憶部２２は、基板３に実装される電子部品の種類や実装順序、実装座標などの実装データを記憶する。機構制御部２３は搬送路２のコンベア、第１のＸＹテーブル９Ａ、第２のＸＹテーブル９Ｂ、第１の移載ヘッド８Ａ、第２の移載ヘッド８Ｂの駆動制御を行う。
【００１４】
認識処理部２４は、第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂに共通の画像認識手段となっており、これらのカメラ１０Ａ，１０Ｂによって取り込まれた画像データに基づいて、第１の移載ヘッド８Ａ、第２の移載ヘッド８Ｂに保持された状態の電子部品の位置を認識する。認識処理部２４は、同時に２つのカメラからの画像データを取り込んで処理することができず、タイムシェアリングによって第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂからの画像データを処理するようになっている。
【００１５】
ここでは、認識処理部２４は２つのカメラに対応した専用の画像メモリ（第１の画像メモリ１１Ａ、第２の画像メモリ１１Ｂ）を備えており、第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂからタイムシェアリングによって順次取り込まれた画像は、それぞれ第１の画像メモリ１１Ａ、第２の画像メモリ１１Ｂに一旦記憶される。そして、一方の画像メモリから読み出された画像の認識処理を終えた後に、他方の画像メモリから画像を読み出し認識処理を行う。
【００１６】
操作・入力部２５はキーボードやタッチパネルなどであり、制御コマンドやデータ入力を行う。表示部２６はモニタであり、第１のカメラ１０Ａ、第２のカメラ１０Ｂによって取り込まれた画像の表示や操作画面の表示を行う。
【００１７】
この電子部品実装装置は上記の様に構成されており、以下実装動作について図４のチャート図に沿って説明する。このチャートは、第１および第２の移載ヘッド８Ａ，８Ｂがそれぞれ対応する供給部４Ａ，４Ｂと基板３との間を１往復する動作（１実装ターン）の中での各ステップの順序およびタイミングを示したものである。
【００１８】
まず第１の移載ヘッド８Ａを第１の供給部４Ａに移動させ、複数（本実施の形態では３本）の吸着ノズル８ａのそれぞれに電子部品を吸着してピックアップする（ＳＴＡ１）。このときピックアップされる３個の電子部品の種類は、実装データ記憶部２２に記憶された実装データに基づいて決定される。すなわち所定の実装順序にしたがって所定の電子部品が実装されるように各電子部品をピックアップする吸着ノズル８ａが特定される。
【００１９】
３個の電子部品を各吸着ノズル８ａに吸着した第１の移載ヘッド８Ａは、第１のカメラ１０Ａ上を水平移動する。この移動時に、各吸着ノズル８ａに吸着保持された電子部品の画像が第１のカメラ１０Ａによって撮像され、第１の画像メモリ１１Ａに取り込まれる（ＳＴＢ１）。そして取り込まれた画像データは認識処理部２４に送られ、ここで認識処理が行われる（ＳＴＣ１）。
【００２０】
認識処理においてはまず第１番目の部品の位置認識が行われる。ここで１番目の部品とは、同一ピックアップ動作によってピックアップされた３個の電子部品のうち、実装データ上での実装順序が最も早い電子部品である。そして第１番目の部品の位置認識が終了したならば、同様に実装順序が早い順に、他の電子部品について順次位置認識を行う。
【００２１】
ここで、第１番目の部品の位置認識が終了したならば、第１の移載ヘッド８Ａは実装データに基づき部品実装動作を開始する（ＳＴＤ１）。このとき、既に求められている位置認識結果から、必要な位置ずれ補正量を算出し、移動時にこの位置ずれを補正した上で第１番目の部品を基板３上に実装する。そしてこの部品実装動作中に、認識処理部２４では後続の電子部品の位置認識を行う。以下同様に位置認識が終了した電子部品について順次実装動作を行う。そして第３番目の部品の位置認識後に当該部品の実装を行い、当該実装ターンにおける全電子部品の実装を終了する。
【００２２】
上記第１の移載ヘッド８Ａによる実装動作と平行して、第２の移載ヘッド８Ｂによる実装動作が以下のように行われる。第２の移載ヘッド８Ｂを第２の供給部４Ｂに移動させ、３本の吸着ノズル８ａのそれぞれに電子部品を吸着してピックアップし（ＳＴＡ２）、第２の移載ヘッド８Ｂを第２のカメラ１０Ｂ上に移動させ、待機させる。この部品ピックアップ動作は、第１の移載ヘッド８Ａに保持された電子部品が第１のカメラ１０Ａによって撮像され、認識処理部２４の第１の画像メモリ１１Ａへの取り込みが完了するまでに行われる。
【００２３】
そして、第１のカメラ１０Ａによって撮像された画像データの第１の画像メモリ１１Ａへの取り込みが終了したならば、認識処理部２４は直ちに第２の移載ヘッド８Ｂに保持された電子部品を第２のカメラ１０Ｂによって撮像し、画像データを第２の画像メモリ１１Ｂに取り込む（ＳＴＢ２）。そして認識処理部２４が第１のカメラ１０Ａによって取り込まれた画像データの認識処理（ＳＴＣ１）を終えたならば、第２の画像メモリ１１Ｂに取り込まれた画像データは直ちに認識処理部２４によって認識処理される（ＳＴＣ２）。この場合にも、同様に実装順序に従って第１番目の部品から位置認識が行われ、その後他の電子部品について順次位置認識を行う。
【００２４】
そして、第１番目の部品の位置認識が終了したタイミング以降、当該部品の基板への実装が可能となる。しかしここでは、複数の移載ヘッド８Ａ，８Ｂが同一の実装ステージ上で同一タイミングで動作することがないよう、移載ヘッド８Ａ，８Ｂの動作シーケンスプログラム上で排他条件が設定されており、第１の移載ヘッド８Ａによる基板への部品実装動作の完了するタイミングまで、第２の移載ヘッド８Ｂは実装ステージ内に進入することなく待機する。そして第１の移載ヘッド８Ａによる基板への部品実装動作（ＳＴＤ１）の完了後に、第２の移載ヘッド８Ｂによる部品実装動作が行われる（ＳＴＤ２）。これにより、同一実装ステージ上での第１の移載ヘッド８Ａと第２の移載ヘッド８Ｂとの位置的な干渉をさけることができる。
【００２５】
上記説明したように、本実施の形態は複数の吸着ノズルを備えた複数の移載ヘッドにより電子部品をピックアップし、各移載ヘッドに固有の撮像手段により電子部品を撮像して共通の画像処理手段により各電子部品を認識した後に同一実装ステージ内の基板に搭載する電子部品の実装において、各移載ヘッドについて行われる各部の動作順序を以下のように設定することにより、全体として効率のよい実装動作を実現するようにしたものである。
【００２６】
すなわち、認識動作については、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の画像取り込みが終了したならば、当該画像の認識処理を開始すると共に、他の移載ヘッドに保持された電子部品の画像取り込みを開始するようにし、共通に設けられた画像認識手段によって２つのカメラから取り込まれた画像データを効率よく処理するようにしている。
【００２７】
また、基板への搭載動作については１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の基板への搭載が終了した後に、他の移載ヘッドに保持された電子部品の基板への搭載を開始するように予め排他条件を設定することにより、複数の移載ヘッドの同一実装ステージ上での位置的な干渉を防止するようにしている。そして、それぞれの移載ヘッドに同時保持された各電子部品については、電子部品の実装順序に従って電子部品毎に認識処理を行い、認識処理を終えた電子部品について順次基板への実装を行うようにしている。
【００２８】
このような実装動作の順序設定を行うことにより、複数の移載ヘッドについての動作・処理の順序・タイミング上の錯綜を防止してプログラミングを容易にすることができるとともに、効率の良い電子部品の実装を実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、各移載ヘッドに固有の撮像手段により電子部品を撮像して共通の画像処理手段により各電子部品を認識した後に同一実装ステージ内の基板に搭載する電子部品の実装において、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の画像取り込みが終了した後当該画像の認識処理を開始すると共に他の移載ヘッドに保持された電子部品の画像取り込みを開始し、１つの移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理が終了した後に他の移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理を行い、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の基板への搭載が終了した後に他の移載ヘッドに保持された電子部品の基板への搭載を開始するように予め排他条件を設定するようにしたので、複数の移載ヘッドについての動作・処理の順序・タイミング上の錯綜を防止してプログラミングを容易にすることができるとともに、効率の良い電子部品の実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装動作のタイミングチャート
【符号の説明】
３ 基板
４Ａ 第１の供給部
４Ｂ 第２の供給部
８Ａ 第１の移載ヘッド
８Ｂ 第２の移載ヘッド
８ａ 吸着ノズル
１０Ａ 第１のカメラ
１０Ｂ 第２のカメラ
１１Ａ 第１の画像メモリ
１１Ｂ 第２の画像メモリ
２４ 認識処理部

Claims (1)

1. 電子部品を供給する複数の供給部から、前記各供給部に対応して設けられ複数の吸着ノズルを備えた２個の移載ヘッドにより電子部品をピックアップし、前記各移載ヘッドに固有の撮像手段により電子部品を撮像して共通の画像認識手段により各電子部品を認識した後に同一実装ステージ内の基板に搭載する電子部品の実装方法であって、前記共通の画像認識手段は同時に２つの撮像手段からの画像データを取り込んで処理することはできずタイムシェアリングによって２つの撮像手段からの画像データを処理するものであり、また前記画像認識手段は前記２つの撮像手段に対応した専用の第１の画像メモリと第２の画像メモリを備えて前記２つの画像撮像手段からタイムシェアリングによって順次取り込まれた画像を前記第１の画像メモリと前記第２の画像メモリに記憶するものであり、１つの前記移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の画像取り込みが終了した後当該画像の認識処理を開始すると共に他の移載ヘッドに保持された電子部品の画像取り込みを開始し、１つの移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理が終了した後に他の移載ヘッドの電子部品の画像の認識処理を行い、１つの移載ヘッドに同時保持された複数の電子部品の基板への搭載が終了した後に他の移載ヘッドに保持された電子部品の基板への搭載を開始し、それぞれの移載ヘッドに同時保持された各電子部品については、前記電子部品の実装順序に従って電子部品毎に認識処理を行い認識処理を終えた電子部品について順次基板への実装を行うことを特徴とする電子部品実装方法。

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