JP4712138B2

JP4712138B2 - 表面実装機

Info

Publication number: JP4712138B2
Application number: JP28419098A
Authority: JP
Inventors: 芳邦鈴木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: JP2000114799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から取り出してプリント基板、あるいはセラミック基板等の基板上の所定位置に実装する部品の実装方法及び表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸着ヘッドを有する移動可能なヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着して、コンベア等により所定の作業位置に搬入、セットされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の表面実装機では、プリント基板を一枚づつ作業位置に搬入して部品を実装するのが一般的であるが、例えば、実装点数が少ないプリント基板では、部品を実装するのに要する時間よりも、プリント基板の搬入、搬出に要する時間の方が長い場合があり、実装効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決すべく、最近では特開平６−１７７５９７号公報に開示されるように、複数枚のプリント基板を作業位置にセットして部品を実装する装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の装置では、作業位置に複数枚のプリント基板を一度にセットして実装できるため効率良く実装を行うことができるものの、作業位置にセットするプリント基板の数や種類が予め定められているため、処理に供すプリント基板の数や種類の変動が生じた場合には、プログラムの内容を変更することにより対応する必要がある。
【０００６】
しかし、近年では、プリント基板の生産においても多品種少量生産が行われる傾向があり、上記のように、処理に供すプリント基板の数や種類が変動する毎にプログラム内容を変更して対応するのでは却って効率が悪い。従って、処理に供すプリント基板の数や種類の変動に柔軟に対応できるようにする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、複数の基板に一度に実装処理を施し得るようにしつつ、処理に供す基板の数や種類の変動に柔軟に対応できる表面実装機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、部品吸着用の複数の吸着ヘッドを具備しかつ部品供給部と作業位置との間を移動可能なヘッドユニットを有し、当該ヘッドユニットの前記吸着ヘッドにより前記部品供給部から部品を取り出して前記作業位置に搬入された基板上に移送して実装する表面実装機において、複数枚の基板を搬入して前記作業位置に配設できるように構成され、当該作業位置に搬入された基板の数を検知する基板数検知手段と、この基板数検知手段により検知された基板の数に応じて、前記作業位置に配設された各基板に対して部品を実装すべく実装動作を制御する制御手段とを備え、かつ、前記作業位置に配設される基板の種類を判別可能な判別手段と、基板の種類に対応する実装に関する情報を記憶する記憶手段と、前記判別手段による基板の種類の判別結果から基板に対応する前記情報を記憶手段から読み出し、前記作業位置に配列された基板の全てを一枚の基板と見なして、所定の最適化処理に基づき最も効率よく部品の実装を行い得るように前記部品供給部からの部品の取り出し順序および基板への部品の実装順序を求める演算手段と、を備え、前記制御手段は、前記演算手段により求められた順序に従い、各基板に対して実装動作を行い、前記作業位置に配設された全基板の実装終了後、各基板を前記作業位置から搬出するものである。
【０００９】
この装置によると、作業位置に搬入される基板の数および種類の変動に適切に対応することができる。特に、この装置によると、作業位置にセットされた複数枚の基板に対応する前記情報に基づいて当該複数枚の基板を一枚と見なして所定の最適化処理に従って部品の取り出し及び実装順序を求め、当該順序に基づいて実装動作を進めるので、当該複数枚の基板に対して効率良く部品を実装することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の全体を概略的に示している。この図において、基台１上には、搬送ラインを構成するコンベア２が配置され、プリント基板が図中矢印方向に向かって上記コンベア２上を搬送されるようになっている。
【００１２】
上記コンベア２によるプリント基板の搬送路上には、プリント基板に部品を実装するための作業位置４が設けられており、この作業位置４には、複数のプリント基板が配置可能となっている。なお、当実施形態では４枚のプリント基板３が配置可能となっており、同図は、４枚のプリント基板３が作業位置４にセットされている状態を示している。
【００１３】
作業位置４には、図示を省略するが、各プリント基板３を位置決めするための位置決め機構が設けられているとともに、プリント基板３の有無を検知するためのセンサ５ａ〜５ｄが配設されている。
【００１４】
各センサ５ａ〜５ｄは、例えば、プリント基板３の一片の長さ（コンベア方向の一片の長さ）に等しい間隔で配設されており、これにより各センサ５ａ〜５ｄの検出状態に応じて作業位置４にセットされるプリント基板３の数を検知し得るようになっている。具体的には、４枚のプリント基板３が搬入されると全てのセンサ５ａ〜５ｄが反応し、これにより作業位置４に４枚のプリント基板３がセットされたことが検知され、また、２枚のプリント基板３が搬入されると、センサ５ａ〜５ｄのうち搬出側の２つのセンサ５ａ，５ｂが反応し、これにより作業位置４に２枚のプリント基板３がセットされたことが検知される。
【００１５】
なお、センサ５ａ〜５ｄは、プリント基板３の搬送路を上下に挟んで配設される光の照射部と受光部とを備えた光学式のセンサで、照射部からの光がプリント基板３により遮られることによりプリント基板３を検知するようになっている。
【００１６】
上記コンベア２の両側には部品供給部６が配設されている。これらの部品供給部６には、例えば多数列のテープフィーダーが備えられている。各テープフィーダーは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット７により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるように構成されている。なお、部品供給部６には、上記のようなテープフィーダー以外に、ＰＬＣＣ、ＱＦＰ等の比較的大型の部品をトレイ上に載置した状態で供給するトレイフィーダー等も配設される。
【００１７】
一方、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット７がＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動可能に装備されている。
【００１８】
ヘッドユニット７には、部品を吸着するための吸着ヘッドが搭載されており、当実施形態では、例えば、複数の吸着ヘッドがＸ軸方向に並べて配設されている。各吸着ヘッドは先端に部品吸着用のノズルを備えており、このノズルが電磁バルブを介して負圧供給手段（図示せず）に接続されることにより、実装動作時には、ノズル先端に負圧が供給されてその吸引力で部品を吸着するようになっている。
【００１９】
また、上記ヘッドユニット７には、プリント基板３に記されるフィデューシャルマーク、すなわちプリント基板上の基準位置と基板の種類を示すマークを撮像するための基板認識カメラ８が搭載されている。この基板認識カメラ８は、ＣＣＤカメラから構成されており、実装時には、ヘッドユニット７の移動に伴い、作業位置４にセットされた各プリント基板上方からフィデューシャルマークを撮像するようになっている。
【００２０】
図２は、上記実装機の制御系を示している。この図に示すように、上記実装機は、部品の実装動作を制御するためのコントローラ１０を有している。このコントローラ１０には、実装時の動作制御を統括する主制御手段１１と、この主制御手段１１により制御されるヘッドユニット駆動制御手段１２とが設けられており、上記各センサ５ａ〜５ｄが上記主制御手段１１に、上記ヘッドユニット７がヘッドユニット駆動制御手段１２にそれぞれ接続されている。
【００２１】
また、コントローラ１０には、各種演算処理を行う演算手段１３と、実装動作のための各種情報を記憶する記憶部１４とが設けられ、演算手段１３が上記主制御手段１１に、記憶部１４が主制御手段１１及び演算手段１３にそれぞれ接続されている。さらに、コントローラ１０には、画像処理手段１５が設けられ、この画像処理手段１５が上記演算手段１３に接続されるとともに、上記基板認識カメラ８が画像処理手段１５に接続されている。
【００２２】
そして、実装動作時には、センサ５ａ〜５ｄによる検知結果および基板認識カメラ８によるフィデューシャルマークの撮像結果に基づき、演算手段１３において作業位置４にセットされているプリント基板３の数と種類が調べられ、その結果に基づいてヘッドユニット７の動作が主制御手段１１により制御される。
【００２３】
すなわち、この実装機では、サイズが同一で実装部品等が異なる複数種類のプリント基板３を処理するようになっており、そのため、記憶部１４には、対象となる複数種類のプリント基板に対応する各種実装に関する情報（実装情報という）、つまり、実装部品や実装位置に関する情報が記憶されている。そして、実装動作中は、演算手段１３において、作業位置４に何枚のプリント基板３がセットされているかを上記センサ５ａ〜５ｄによる検知結果から調べるとともに、基板認識カメラ８によるフィデューシャルマークの撮像結果からプリント基板３の種類を判別し、さらに、そのプリント基板３に対応する実装情報を記憶部１４から読み出して最も効率良く部品の実装を行い得るように部品の吸装着順序を所定の最適化の処理により求める。そして、このように演算手段１３において求めた部品の吸装着順序に従って部品を実装すべく主制御手段１１により上記ヘッドユニット駆動制御手段１２を介してヘッドユニット７の作動を制御するようになっている。
【００２４】
次に、上記実装機における部品の実装動作について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
このフローに示す部品の実装動作においては、まず、上記作業位置４ｄにプリント基板３がセットされた否かを判断する（ステップＳ１）。このような判断は、例えば、コンベア２の駆動状態に基づいて判断することができる。
【００２６】
プリント基板３が搬入されたら、上記センサ５ａ〜５ｄの出力に基づいて何枚のプリント基板３が作業位置４に搬入されたかを調べ、さらに、各プリント基板３の上方の所定位置にヘッドユニット７を移動させながら各プリント基板３に記されているフィデューシャルマークを上記基板認識カメラ８により撮像して各プリント基板３の種類を判別する（ステップＳ２，Ｓ３）。この際、各プリント基板３に記されたマーク撮像のためのヘッドユニット７の移動位置は、例えば、作業位置４における先頭（最搬出側）のプリント基板の停止位置、基板サイズおよび基板上でのマーク添付位置に基づき、作業位置４にセットされるプリント基板の数に応じて予め既知のデータとして記憶されている。
【００２７】
そして、作業位置４にセットされたプリント基板３の数及びその種類を判別したら、各プリント基板３に対応する実装情報を読み出して、最も効率良く部品の実装が行われ得るように部品の吸装着順序を所定の最適化の処理に基づいて決定する（ステップＳ４，Ｓ５）。具体的には、例えば、作業位置４にセットされるプリント基板３の全てを一枚のプリント基板と見なし、部品供給部６における部品の供給位置とプリント基板３上の実装位置等とから、最も効率良く部品を実装できるようにその吸装着順序を求める。
【００２８】
そして、部品の吸装着順序が求まると、ヘッドユニット７によりこの決定順序に従って部品供給部６から部品を取出しながらプリント基板３に実装し、全てのプリント基板３に対して部品を実装したら、コンベア２を駆動して各プリント基板３を次の工程に搬出する（ステップＳ６〜Ｓ９）。これにより本フローチャートを終了する。
【００２９】
以上のように上記実装機では、複数のプリント基板３を搬入して一度に部品を実装することができるようにしているので、実装点数が少ないプリント基板３等を処理するような場合でも効率良く部品を実装することができる。
【００３０】
しかも、作業位置４に配設したセンサ５ａ〜５ｄにより搬入されるプリント基板３の数を検知し、その数に応じてヘッドユニット７による実装動作を制御するようにしているので、１〜４枚の範囲であれば任意の数のプリント基板３に対して実装処理を施すことができる。従って、実装すべきプリント基板３の数に変動が生じた場合でも柔軟に対応することができる。
【００３１】
その上、作業位置４にセットされたプリント基板３の種類を調べ、その結果に基づいてヘッドユニット７による実装動作を制御するようにしているので、記憶部１４に実装情報が記憶されているプリント基板３であれば、任意の種類のプリント基板３を搬入して実装を行うことができる。従って、実装すべきプリント基板３の種類に変動が生じた場合でもいちいち実装動作に関する設定内容を変更することなく柔軟に対応することができる。
【００３２】
また、実装時には、作業位置４にセットされた各プリント基板３に対応する実装情報を読み出し、最も効率良く部品の実装が行われ得るように部品の吸装着順序を最適化の処理に基づいて決定するようにしているので、これにより実装効率を高めることができるという利点もある。
【００３３】
ところで、上記実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
例えば、上記実装機では、本発明の基板数検知手段として作業位置４にセンサ５ａ〜５ｄを配設しているが、基板の数を検知する手段としては、センサ５ａ〜５ｄを配設する代わりに以下のような手段を採用するようにしてもよい。
【００３５】
（１）コンベア２上方にプリント基板３に対して相対移動可能なＣＣＤカメラ等を設け、このカメラによるプリント基板３の撮像に基づいて搬入されるプリント基板３全体の長を求め、その長さがプリント基板３の寸法の何倍であるかを演算し、これによりプリント基板３の数を求めるようにしてもよい。
【００３６】
（２）プリント基板３の搬入口部分にプリント基板３検知用のセンサを固定しておき、このセンサを通過するプリント基板３を検知することにより、プリント基板３の数を求めるようにしてもよい。この場合、プリント基板３にバーコードを付し、プリント基板３の搬入口部分にバーコードリーダを配設しておくようにしてもよい。
【００３７】
（３）前工程からの情報送信に基づいて、搬入されるプリント基板３の数を求めるようにしてもよい。
【００３８】
また、上記実装機では、本発明の判別手段として、基板認識カメラ８によりフィデューシャルマークを撮像し、その画像認識に基づいてプリント基板３の種類を調べるようにしているが、プリント基板３の種類を判別する手段としては、これ以外に次のような手段を採用するようにしてもよい。
【００３９】
（１）作業位置４に一定の間隔でセンサを配置し、このセンサによりプリント基板３の特定位置をセンシングすることによりプリント基板３の種類を判別するようにしてもよい。
【００４０】
（２）プリント基板３に種類を識別するためのバーコードを付すとともに、プリント基板３の搬入口部分にバーコードリーダを配設しておき、搬入されるプリント基板３のバーコードを順次バーコードリーダで読み取ることによりプリント基板３の種類を判別するようにしてもよい。
【００４１】
（３）プリント配線パターンの一部（特徴のある部分）を基板認識用カメラ等で見るようにしてもよい。
【００４２】
（４）前工程からの情報送信に基づいて、搬入されるプリント基板３の種類を求めるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数枚の基板を同時に搬入して実装処理を施すことにより実装効率を高めることができ、しかも、搬入される基板の数や基板の種類の変動にも柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機を示す平面模式図である。
【図２】表面実装機の制御系を示すブロック図である。
【図３】実装制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２コンベア
３プリント基板
４作業位置
５ａ〜５ｄセンサ
６部品供給部
７ヘッドユニット
８基板認識カメラ
１０コントローラ
１１主制御手段
１２ヘッドユニット駆動制御手段
１３演算手段
１４記憶部
１５画像処理手段

Claims

部品吸着用の複数の吸着ヘッドを具備しかつ部品供給部と作業位置との間を移動可能なヘッドユニットを有し、当該ヘッドユニットの前記吸着ヘッドにより前記部品供給部から部品を取り出して前記作業位置に搬入された基板上に移送して実装する表面実装機において、
複数枚の基板を搬入して前記作業位置に配設できるように構成され、当該作業位置に搬入された基板の数を検知する基板数検知手段と、この基板数検知手段により検知された基板の数に応じて、前記作業位置に配設された各基板に対して部品を実装すべく実装動作を制御する制御手段とを備え、かつ、前記作業位置に配設される基板の種類を判別可能な判別手段と、基板の種類に対応する実装に関する情報を記憶する記憶手段と、前記判別手段による基板の種類の判別結果から基板に対応する前記情報を記憶手段から読み出し、前記作業位置に配列された基板の全てを一枚の基板と見なして、所定の最適化処理に基づき最も効率よく部品の実装を行い得るように前記部品供給部からの部品の取り出し順序および基板への部品の実装順序を求める演算手段と、を備え、前記制御手段は、前記演算手段により求められた順序に従い、各基板に対して実装動作を行い、前記作業位置に配設された全基板の実装終了後、各基板を前記作業位置から搬出することを特徴とする表面実装機。