JP4989715B2

JP4989715B2 - 電子部品の装着方法

Info

Publication number: JP4989715B2
Application number: JP2009291590A
Authority: JP
Inventors: 卓哉井本; 章青木
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: CN102111988A; JP2011134814A

Description

本発明は、基板上に電子部品を実装する電子部品の装着方法に関する。

基板上に電子部品を実装する電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。そして、基板に使用されている電子部品は、部品の特性である例えば電気特性でランク分けされており、異なるランク（例えば、抵抗値）の電子部品を複数個組み合わせて、この組み合わせ後の電子部品の電気特性を安定させる電子部品の組み合わせ方法が採られている。例えば、電子部品３個の組合せを集合全体として、集合全体の電気特性が同一となるようにする電子部品の組み合わせ方法がある。

特開２００７−９６１７６号公報

この場合、この組み合わせの中の一つの電子部品が、材料切れとなると、部品供給ユニットからこの電子部品を供給できずに、前述した組み合わせ方法が成り立たなくなるので、プリント基板の生産ができなくなるという問題が生じ、プリント基板の生産効率が悪いものとなっていた。

そこで本発明は、全体として同一特性となる電子部品を供給する部品供給ユニット群のグループを複数作成して、部品切れが生じて一のグループに属する部品供給ユニット群から取り出しができなくなると、他の異なるグループに切替え、基板の生産を続行できるようにして、基板の生産効率の向上を図ることを目的とする。

このため第１の発明は、基板上に部品供給ユニットから取出した電子部品を実装する電子部品の装着方法において、
全体として同一特性となる複数の電子部品をそれぞれが供給する複数の部品供給ユニットから成る部品供給ユニット群のグループを複数作成し、
初めのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数がこれから生産するプリント基板において使用する部品数以上あるか否かを判定し、
初めのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上ないと判定された際に、次のグループ以降の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上あるグループの部品供給ユニット群から電子部品を取出すと共に、前記複数のグループのうち全てのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上ないと判定されると電子部品の装着装置の装着運転を停止する
ことを特徴とする。

全体として同一特性となる電子部品を供給する部品供給ユニット群のグループを複数作成して、部品切れが生じて一のグループに属する部品供給ユニット群から取り出しができなくなると、他の異なるグループに切替え、この切替えられた部品供給ユニット群か電子部品を取出すようにして基板の生産を続行できるようにして、基板の生産効率の向上を図ることができる。

電子部品装着装置の平面図を示す。制御ブロック図である。部品配置情報を示す図である。装着データ編集画面を示す図である。フィーダグループオルタネート機能を使用するか又は使用しないかの設定画面を示す図である。フィーダオルタネート対象装着データリスト編集画面を示す図である。装着順序の決定に係るフローチャートを示す図である。フィーダオルタネート対象装着データリストを示す図である。各装着ステップの部品供給ユニットの配置番号の決定に係るフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。先ず、図１において、基板組立実装ラインを構成する電子部品装着装置１には、基板としてのプリント基板Ｐを搬送する搬送装置２と、この搬送装置２を挟んで手前側と奥側に配設される電子部品を供給するための部品供給装置３と、駆動源により一方向（Ｙ方向）に移動可能な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、それぞれ複数（例えば、１２本）の保持手段である吸着ノズル５を着脱可能に備えて前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により移動可能で且つ回転可能な装着ヘッド６とが設けられている。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１の前後の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Ｐを受け継ぐ基板供給部２Ａと、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部２Ａから供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する基板位置決め部２Ｂと、この基板位置決め部２Ｂで電子部品が装着されたプリント基板Ｐを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部２Ｃとから構成され、これら基板供給部２Ａ、基板位置決め部２Ｂ及び基板排出部２Ｃはプリント基板Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の幅）に合わせて間隔が調整できる一対の搬送コンベアから構成される。

前記部品供給装置３は電子部品装着装置１の装置本体に着脱可能に取り付けられるフィーダベース３Ａと、このフィーダベース３Ａ上に着脱可能に複数並設され種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３Ｂ群とから構成される。この部品供給ユニット３Ｂには多数の電子部品をキャリアテープの凹部から成る各収納部に一定の間隔で収容したカバーテープで覆う収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすると共にキャリアテープからカバーテープを剥離することで、部品供給ユニット３Ｂの部品取出位置に電子部品が１個ずつ供給され、各収納部から前記装着ヘッド６の吸着ノズル５により取出される。

Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、Ｙ方向リニアモータ７の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向リニアモータ７は左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子７Ａとから構成される。

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にＸ方向リニアモータ９によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータ９は各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド６に設けられた可動子とから構成される。

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記搬送装置２の基板位置決め部２Ｂ上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド６には各バネにより下方へ付勢されている１２本の吸着ノズル５が円周に沿って所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド６の３時と９時の位置に位置する吸着ノズル５により並設された複数の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル５は上下軸モータ１０により昇降可能であり、またθ軸モータ１１により装着ヘッド６を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。

８は前記吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を撮像する部品認識カメラで、１２はプリント基板Ｐの位置確認用の認識マークＭ１、Ｍ２を撮像するための基板認識カメラ１２で、各装着ヘッド６に搭載されている。１３Ａ、１３Ｂは種々の吸着ノズル５を収納するノズルストッカで、各最大配置可能本数が２４本である。

図２は電子部品装着装置１の電子部品装着に係る制御のための制御ブロックであり、以下説明する。電子部品装着装置１の各要素は制御手段、判定手段としての制御装置２１が統括制御しており、記憶装置２３がバスライン２４を介して制御装置２１に接続されている。また、制御装置２１には操作画面等を表示する表示装置としてのモニタ２５及び該モニタ２５の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ２６がインターフェース２７を介して接続されている。また、前記Ｙ方向リニアモータ９等が駆動回路２８、インターフェース２７を介して前記制御装置２１に接続されている。

前記記憶装置２３には、前記各部品供給ユニット３Ｂの配置番号（フィーダ番号）に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）の情報、即ち部品配置情報（図３参照）が格納されており、この部品配置情報はどのフィーダベース３Ａのどの位置にどの部品供給ユニット３Ｂを搭載するかに係るデータである。

更には、前記記憶装置２３には、この部品ＩＤ毎に電子部品の特徴等に関する部品ライブラリデータが格納されている。即ち、この部品ライブラリデータは、例えば部品ＩＤ毎にＸ方向及びＹ方向のサイズ、収納テープＣの種類（エンボステープ、紙テープ）などから構成される。

２９はインターフェース２７を介して前記制御装置２１に接続される認識処理装置で、前記基板認識カメラ８や部品認識カメラ１２により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置２９にて行われ、制御装置２１に処理結果が送出される。即ち、制御装置２１は基板認識カメラ８や部品認識カメラ１２により撮像された画像を認識処理（吸着ノズル１８に吸着保持された電子部品或いは位置決めされたプリント基板Ｐの位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置２９に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置２９から受取るものである。

先ず、作業管理者は、モニタ２５に図４に示すような装着データ編集画面を表示させて、タッチパネルスイッチ２６、その他の入力手段を用いて、装着順序（装着ステップ順）毎に、プリント基板Ｐ内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（θで示す）情報や、各部品供給ユニット３Ｂの配置番号情報（フィーダ番号で示す）等を編集し、記憶装置２３に格納する。

また、図５に示すようなフィーダグループオルタネート機能を使用するか又は使用しないかの設定画面をモニタ２５に表示させて、タッチパネルスイッチ２６、その他の入力手段を用いて、使用するか又は使用しないかを選択して設定して、記憶装置２３に格納する。このフィーダグループオルタネート機能とは、詳述する。

更に、図６に示すようなフィーダオルタネート対象装着データリスト編集画面をモニタ２５に表示させて、タッチパネルスイッチ２６、その他の入力手段を用いて、複数のフィーダオルタネート対象装着データリストを作成し、記憶装置２３に格納する。即ち、例えばフィーダオルタネート対象装着データリスト１にあっては、装着データの装着ステップ番号００１は部品供給ユニット３Ｂの配置番号が「Ｆ１０１」で、装着ステップ番号００３は「Ｆ１０３」であるが、グループ「Ｇ１」での装着ステップ番号００１は「Ｆ１０１」で、装着ステップ番号００３は「Ｆ１０３」で、装着ステップ番号００９は「Ｆ２０１」であり、装着データ通りである。グループ「Ｇ２」での装着ステップ番号００１は「Ｆ１０４」で、装着ステップ番号００３は「Ｆ１０５」で、装着ステップ番号００９は「Ｆ２０５」であり、グループ「Ｇ３」での装着ステップ番号００１は「Ｆ１０７」で、装着ステップ番号００３は「Ｆ１０８」で、装着ステップ番号００９は「Ｆ２０９」で、グループ「Ｇ４」での装着ステップ番号００１は「Ｆ１１０」で、装着ステップ番号００３は「Ｆ１１１」で、装着ステップ番号００９は「Ｆ２１１」である。

これは、図４に示す装着データにおいて、装着ステップ番号００１の配置番号「Ｆ１０１」の部品供給ユニット３Ｂにおいて部品切れか、装着ステップ番号００３の「Ｆ１０３」の部品供給ユニット３Ｂにおいて部品切れか、装着ステップ番号００９の「Ｆ２０１」の部品供給ユニット３Ｂにおいて部品切れが生じた場合に、次のグループ「Ｇ２」の「Ｆ１０４」、「Ｆ１０５」、「Ｆ２０５」のいずれにおいても部品供給ユニット３Ｂにおいて部品切れが無ければ、グループ「Ｇ１」に代えて、グループ「Ｇ２」の「Ｆ１０４」、「Ｆ１０５」、「Ｆ２０５」の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すというフィーダグループオルタネート機能が実行されることを意味する。但し、グループ「Ｇ２」の「Ｆ１０４」、「Ｆ１０５」、「Ｆ２０５」のいずれかの部品供給ユニット３Ｂにおいて部品切れがある場合には、次のグループ「Ｇ３」というように、フィーダグループオルタネート機能はグループ番号順に従う。

そして、電子部品は３個の集合全体として、部品特性である電気特性を合わせるようにする電子部品の組み合わせが各グループである。即ち、「Ｆ１０１」、「Ｆ１０３」及び「Ｆ２０１」の部品供給ユニット３Ｂから供給される３個の電子部品の組み合わせと、「Ｆ１０４」、「Ｆ１０５」及び「Ｆ２０５」の部品供給ユニット３Ｂから供給される３個の電子部品の組み合わせと、「Ｆ１０７」、「Ｆ１０８」及び「Ｆ２０９」の部品供給ユニット３Ｂから供給される３個の電子部品の組み合わせと、「Ｆ１１０」、「Ｆ１１１」及び「Ｆ２１１」の部品供給ユニット３Ｂから供給される３個の電子部品の組み合わせとは、３個の電子部品の各組み合わせが全体として同様な電気特性、即ち、同一特性（同一の部品特性）となるものである。

次に、図７に示す装着順序に係るフローチャートについて、説明する。初めに、異なる複数のフィーダオルタネート対象装着データリスト内で同一フィーダ（部品供給ユニット３Ｂ）を使用するか否か（例えば、リスト１〜３のうち、少なくとも２つ以上のリスト中に同一フィーダがあるか否か）を制御装置２１が判断する。使用しないと判断すると、装着順序の制約は受けない。また、使用すると判断すると、図８に示すようなフィーダオルタネート対象装着データリストの番号の順に従い、装着する。

次に、図９に示す各装着ステップのフィーダ番号（部品供給ユニット３Ｂの配置番号）の決定に係るフローチャートについて、説明する。先ず、ステップＳ０１において、制御装置２１が記憶装置２３に格納された装着データの装着ステップを決定し（装着ステップ番号００１から順に決定される。）、フィーダグループオルタネート機能が有効に設定されているか否かを制御装置２１が判定する（ステップＳ０２）。この場合、制御装置２１は無効に設定されていると判定すると、装着データから該当する装着ステップ番号００１の部品供給ユニット３Ｂの配置番号（フィーダ番号）を取得し（ステップＳ０３）、決定した配置番号「Ｆ１０１」の部品供給ユニット３Ｂ（フィーダ）から電子部品を取出す（ステップＳ０４）。即ち、装着ヘッド６に設けられた吸着ノズル５を下降させて、装着ステップ番号００１の配置番号「Ｆ１０１」の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。

ここで、このステップＳ０２において、制御装置２１が有効に設定されていると判定すると、この装着ステップ番号００１がフィーダグループオルタネート対象のステップ番号か否かが判定される（ステップＳ０５）。ここで、フィーダグループオルタネート対象でないと判定されると、前述したように、ステップＳ０３に進んで、前述したように処理されるが、フィーダグループオルタネート対象であるので（そのように判定される）、次にこの装着ステップ番号００１が含まれるフィーダグループオルタネート対象装着データリストを制御装置２１が取得する（ステップＳ０６）。

この取得したフィーダグループオルタネート対象リストにおいて、その装着ステップ番号００１が先頭であるか否かが制御装置２１により判定される（ステップＳ０７）。ここで、先頭の装着ステップ番号でないと判定されると、次に部品切れか否かが判定され（ステップＳ０９）、また先頭の装着ステップ番号であると判定されると、取得したフィーダグループオルタネート対象装着データリストの中の電子部品の供給可能なフィーダグループを再評価した（ステップＳ０８）後に、部品切れか否かが制御装置２１により判定される（ステップＳ０９）。

この場合、前述の再評価は、図９の右部に示すフローチャートにおいて、初めに、制御装置２１はグループ番号を「Ｇ１」に設定し（ステップＳ２１）、次いでこのグループ「Ｇ１」内の各部品供給ユニット３Ｂの残数が当該プリント基板Ｐにおいて使用する電子部品の数以上あるか否かを装着データに基づいて判定する（ステップＳ２２）。即ち、グループ「Ｇ１」内の「Ｆ１０１」、「Ｆ１０３」及び「Ｆ２０１」の部品供給ユニット３Ｂの残数が当該プリント基板Ｐにおいて使用する電子部品の数以上あるか否かを制御装置２１が判定する（ステップＳ２２）。この場合、使用する電子部品の数以上ある場合には、有効グループ番号をその番号に設定し（ステップＳ２３）、グループ番号「Ｇ１」を取得する。

また、例えばグループ「Ｇ１」内の「Ｆ２０１」の部品供給ユニット３Ｂの残数が使用する電子部品の数以上ない場合には、制御装置２１はグループ番号を「Ｇ２（Ｇ１＋１）」に設定し（ステップＳ２４）、次いでこの「Ｇ２」は最大グループ数（Ｇｎ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、大きくなくて、まだグループ数がある場合には、ステップＳ２２に戻る。

従って、再度このグループ「Ｇ２」内の各部品供給ユニット３Ｂの残数が当該プリント基板Ｐにおいて使用する電子部品の数以上あるか否かを装着データに基づいて制御装置２１が判定する（ステップＳ２２）。即ち、グループ「Ｇ２」内の「Ｆ１０４」、「Ｆ１０５」及び「Ｆ２０５」の部品供給ユニット３Ｂの残数が当該プリント基板Ｐにおいて使用する電子部品の数以上あるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この場合、使用する電子部品の数以上ある場合には、有効グループ番号をその番号に設定し（ステップＳ２３）、グループ番号「Ｇ２」を取得する。

ところが、例えばグループ「Ｇ２」内の「Ｆ１０５」の部品供給ユニット３Ｂの残数が使用する電子部品の数以上ない場合には、グループ番号を「Ｇ３」に設定し（ステップＳ２４）、次いでこの「Ｇ３」は最大グループ数より大きいか否かを制御装置２１が判定する（ステップＳ２５）。そして、大きくなくて、まだグループ数がある場合には、ステップＳ２２に戻る。

以上のような処理を繰り返すが、グループ「Ｇｎ」内の部品供給ユニット３Ｂの残数が使用する部品数以上ない場合には、制御装置２１はグループ番号を「Ｇｎ＋１」に設定し（ステップＳ２４）、次いでこの「Ｇｎ＋１」は最大グループ数より大きいか否かを制御装置２１が判定し（ステップＳ２５）、残るグループ数が無いので、材料切れと判定する（ステップＳ２６）。即ち、フィーダグループオルタネート機能が実行できないことを意味する。

そして、上述したように、取得したフィーダグループオルタネート対象装着データリストの中の電子部品の供給可能なフィーダグループを再評価し（ステップＳ０８）、その評価結果であるステップＳ２６の判定結果に基づいて材料切れか否かが制御装置２１により判定される（ステップＳ０９）。

この場合、有効グループ番号を設定して材料切れでない場合には、ステップＳ２３によって有効グループ番号を取得し（ステップＳ１０）、この有効グループ番号から当該装着ステップ００１に係る部品供給ユニット３Ｂの配置番号（フィーダ番号）を取得し（ステップＳ１１）、この取得した配置番号（フィーダ番号）の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す（ステップＳ０４）。

また、材料切れか否かが判定されて（ステップＳ０９）、制御装置２１が材料切れであると判定した場合には、フィーダグループオルタネート機能が実行できないので、材料切れにより電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止させるように制御する（ステップＳ１２）。

以上のように、本実施形態によれば、全体として同一特性となる電子部品を供給する部品供給ユニット３Ｂ群のグループを複数作成して、部品切れが生じて一のグループに属する部品供給ユニット３Ｂ群から電子部品の取り出しができなくなると、他の異なるグループに切替え、この切替えられた部品供給ユニット３Ｂ群から電子部品を取出すようにして基板Ｐの生産を続行できるようにして、基板の生産効率の向上を図ることができる。

なお、プリント基板Ｐへの電子部品の装着動作は以下のように行われる。即ち、プリント基板Ｐが上流装置より受継がれて搬送装置２の基板供給部２Ａ上に存在すると、この基板供給部２Ａ上のプリント基板Ｐを基板位置決め部２Ｂへ移動させて位置決め固定する。そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、電子部品装着装置１に設けられた一方のビーム４ＡがＹ方向リニアモータ７の駆動によりＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータ９によりビーム４Ａに設けられた装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータ１０の駆動により装着ヘッド６に設けられた吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。

そして、取出した後は装着ヘッド６の吸着ノズル５を上昇させて、ビーム４Ａの装着ヘッド６を部品認識カメラ８上方を通過させ、この移動中に複数の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置２９が認識処理して吸着ノズルに対する位置ズレを把握する。

また、各装着ヘッド６に設けられた基板認識カメラ１２がプリント基板Ｐ上方位置まで移動して、プリント基板Ｐに付された位置決めマークＭ１、Ｍ２を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置２９が認識処理してプリント基板の位置を把握する。

そして、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置決めマークの認識処理結果及び各部品認識処理結果を加味して、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。このようにして、プリント基板Ｐ上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板を基板位置決め部２Ｂから基板排出部２Ｃを介して下流装置に受け渡して、このプリント基板Ｐ上への電子部品の装着動作は終了する。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１電子部品装着装置
３部品供給装置
３Ａフィーダベース
３Ｂ部品供給ユニット
５吸着ノズル
２１制御装置
２３記憶装置
２５モニタ
２６タッチパネルスイッチ

Claims

基板上に部品供給ユニットから取出した電子部品を実装する電子部品の装着方法において、
全体として同一特性となる複数の電子部品をそれぞれが供給する複数の部品供給ユニットから成る部品供給ユニット群のグループを複数作成し、
初めのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数がこれから生産するプリント基板において使用する部品数以上あるか否かを判定し、
初めのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上ないと判定された際に、次のグループ以降の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上あるグループの部品供給ユニット群から電子部品を取出すと共に、前記複数のグループのうち全てのグループ内の各部品供給ユニットの電子部品の残数が使用する部品数以上ないと判定されると電子部品の装着装置の装着運転を停止する
ことを特徴とする電子部品の装着方法。