JP5214478B2 - 電子部品装着方法及び電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品収納テープに所定ピッチ毎に設けられた部品収納部内に収納された電子部品を供給する部品供給ユニットより部品吸着取出位置にある電子部品を吸着ノズルにより取出して、プリント基板上に装着する電子部品装着方法及び電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品の装着方法及び装着装置は、例えば特許文献１などに開示されているが、部品供給ユニットによっては部品収納テープの部品吸着取出位置が異なるものもあり、例えば現在電子部品を供給している収納テープと連結しようとしている収納テープとを連結部材により連結して補給するスプライシングがなされた際に、作業者がミスをすると、正しい位置で吸着ノズルが電子部品を吸着できない事態が発生することがある。具体的には、４ｍｍピッチ送りと２ｍｍピッチ送りでは、本来の部品吸着取出位置が異なり、４ｍｍの方が２ｍｍピッチより下流側に位置しているが、２ｍｍピッチ送りの部品収納テープを誤って４ｍｍ送りピッチに設定しても、電子部品を吸着して取出すことができるという問題がある。また、２ｍｍピッチの部品収納テープの電子部品を４ｍｍピッチでの部品吸着取出位置で吸着しようとすると、部品吸着取出位置に達するまでに、電子部品が暴れ、吸着異常が発生する虞れがある。更に、スプライシングと同様に、取付台に部品供給ユニットを設置取り付ける際に、誤った位置に送りピッチの異なる部品供給ユニットを取付けたりした場合にも、同様な問題が発生する。

特開平７−９４８９６号公報

従って、部品収納テープの送りピッチと部品供給ユニットの部品吸着取出位置との整合性を、作業者が正しく行えるようにすることが必要である。

そこで本発明は、部品収納テープの送りピッチと部品供給ユニットの部品吸着取出位置との整合性を、作業者が正しく行えるようにし、もって部品吸着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、部品収納テープに所定ピッチ毎に設けられた部品収納部内に収納された電子部品を供給する部品供給ユニットより部品吸着取出位置にある電子部品を吸着ノズルにより取出して、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
複数の前記部品収納部を認識カメラで撮像し、
この撮像画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測し、
この計測された計測ピッチと記憶手段に格納された送りピッチとが合致するか否かを判定し、
合致しないと判定した場合には異常と判断し、
合致していると判定した場合に前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるか否かを判定し、
前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にないと判定した場合には前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるように部品収納テープを移動させるように制御する
ことを特徴とする。

第２の発明は、請求項１に記載の電子部品装着方法において、前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに係る吸着異常が発生した際に複数の前記部品収納部を前記認識カメラで撮像し、
この撮像画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測することを特徴とする。

第３の発明は、部品収納テープに所定ピッチ毎に設けられた部品収納部内に収納された電子部品を供給する部品供給ユニットより部品吸着取出位置にある電子部品を吸着ノズルにより取出して、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
複数の前記部品収納部を撮像する認識カメラと、
この認識カメラで撮像された画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測する計測手段と、
この計測手段に計測された計測ピッチと記憶手段に格納された送りピッチとが合致するか否かを判定する第１判定手段と、
この第１判定手段が合致していると判定した場合に前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるか否かを判定し、前記第１判定手段が合致しないと判定した場合に、異常と判断する第２判定手段と、
この第２判定手段が前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にないと判定した場合には前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるように部品収納テープを移動させるように制御する制御手段と
を設けたことを特徴とする。

第４の発明は、請求項３に記載の電子部品装着装置において、前記認識カメラは、前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに係る吸着異常が発生した際に複数の前記部品収納部を撮像することを特徴とする。

本発明は、部品収納テープの送りピッチと部品供給ユニットの部品吸着取出位置との整合性を、作業者が正しく行えるようにし、もって部品吸着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。 装着データを示す図である。 部品供給ユニットの配置番号と電子部品の種類の情報との対応図である。 部品ライブラリデータを示す図である。 連結テープで連結した収納テープの平面図である。 連結テープで連結した収納テープの側面図である。 フローチャートを示す図である。 ２ｍｍと４ｍｍピッチ送りの部品収納テープの送りピッチ計測について説明するための両部品収納テープの概略平面図を示す。 ２ｍｍと４ｍｍピッチ送りの部品収納テープの部品吸着取出位置について説明するための両部品収納テープの概略平面図を示す。 ４ｍｍピッチの部品収納テープの部品収納部が正しい部品吸着取出位置にない場合の動作について説明するための部品収納テープの概略平面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、電子部品装着装置１の装置本体２上の前部及び後部には部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが４つのブロックに分かれて複数並設されている。部品供給装置３Ａはレーン番号（部品供給ユニットの配置番号）が１００番台であり、部品供給装置３Ｂはレーン番号が２００番台であり、部品供給装置３Ｃはレーン番号が３００番台であり、部品供給装置３Ｄはレーン番号が４００番台である。

前記各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、取付台であるカート台のフィーダベース上に部品供給ユニット５を多数並設したものであり、部品供給側の先端部がプリント基板Ｐの搬送路に臨むように前記装置本体２に連結具（図示せず）を介して着脱可能に配設され、この連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。

そして、各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、部品供給側の先端部が装着ヘッド６のピックアップ領域に臨むように配設されており、各部品供給ユニット５は前記カート台に回転自在に載置した供給リールに巻回した状態で順次繰り出された収納テープＣに所定間隔で開設した送り孔にその歯が嵌合した送りスプロケットを所定角度回転させて収納テープＣを電子部品の部品吸着取出位置まで送りモータ１７により間欠送りするテープ送り機構と、剥離モータ１８の駆動により吸着取出位置の手前でキャリアテープからカバーテープＣａを引き剥がすためのカバーテープ剥離機構とを備え、カバーテープ剥離機構によりカバーテープを剥離してキャリアテープの収納部に装填された電子部品を順次部品吸着取出位置へ供給して先端部から後述する吸着ノズルにより取出し可能である。

そして、手前側の部品供給装置３Ｂ、３Ｄと奥側の部品供給装置３Ａ、３Ｃとの間には、基板搬送機構を構成する２つの供給コンベア、位置決め部８、８（コンベアを有する）及び排出コンベアが設けられている。前記各供給コンベアは上流より受けた各プリント基板Ｐを前記各位置決め部８に搬送し、この各位置決め部８で図示しない位置決め機構により位置決めされた各基板Ｐ上に電子部品が装着された後、各排出コンベアに搬送され、その後下流側装置に搬送される。

Ｙ方向にＹ軸駆動モータ１１によりガイドレール９に沿って移動する各ビーム１０にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータ１３により移動する装着ヘッド６が設けられ、この装着ヘッド６には複数本の吸着ノズルが設けられる。そして、前記装着ヘッド６には前記吸着ノズルを上下動させるための上下軸駆動モータ１４が搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸駆動モータ１５が搭載されている。したが.って、装着ヘッド６の吸着ノズルはＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、鉛直軸回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１２は部品認識カメラで、電子部品が吸着ノズルに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を撮像する。１９は前記装着ヘッド６に設けられた基板認識カメラで、プリント基板Ｐに付された認識マークを撮像する。そして、各カメラ１２、１９により撮像された画像は、認識処理装置２３により認識処理される。

次に、図２の制御ブロック図について説明すると、前記電子部品装着装置１には、本装着装置１を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）２０と、該ＣＰＵ２０にバスラインを介して接続されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２１及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２２が備えられている。そして、ＣＰＵ２０は前記ＲＡＭ２１に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２２に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ２０は、インターフェース２４及び駆動回路２７を介して前記Ｙ軸駆動モータ１１、Ｘ軸駆動モータ１３、上下軸駆動モータ１４及び前記θ軸駆動モータ１５等の駆動を制御すると共に各部品供給ユニット５の送りモータ１７及び剥離モータ１８を駆動回路１６を介して制御する。
前記ＲＡＭ２１には、部品装着に係るプリント基板Ｐの種類毎に装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）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（Ｚで示す）情報や、各部品供給ユニット５の配置番号情報等が格納されている（図３参照）。

また前記ＲＡＭ２１には、各プリント基板Ｐの種類毎に前記各部品供給ユニット５の部品供給ユニットの配置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４参照）が格納されており、この部品配置情報は前記カート台上のどの位置にどの部品供給ユニット５を搭載するかに係るデータであり、例えば配置番号「１０１」には部品ＩＤ「ＡＡＡＡＡ」の電子部品を収納する収納テープが巻回された供給リールを扱う部品供給ユニット５が搭載されることを意味する。更にはこの部品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おり、この部品ライブラリデータは、図５に示すように、電子部品の部品寸法や、当該電子部品を収納する部品収納テープＣの送りピッチなどから構成されて電子部品の特徴を表している。

２３はインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１２や基板認識カメラ１９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２３にて行われ、ＣＰＵ２０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２０は、部品認識カメラ１２及び基板認識カメラ１９に撮像された画像を認識処理するように指示を認識処理装置２３に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置２３から受取るものである。

２５は部品画像や各種データ設定のための画面などを表示するモニタで、このモニタ２５には入力手段としての種々のタッチパネルスイッチ２６が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ２６を操作することにより、種々の設定を行うことができる。

ここで、電子部品装着装置１の自動運転が行なわれると、プリント基板Ｐが上流装置より供給コンベアを介して位置決め部８に搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。

次いで、ＲＡＭ２１に格納された装着データに従い、装着ヘッド６が移動して、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１３が装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。
詳述すると、装着ヘッド６の吸着ノズルは装着順序に従って装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット５上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸駆動モータ１１が駆動してビーム１０が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータ１３が駆動して装着ヘッド６が移動し、既に所定の部品供給ユニット５は送りモータ１７及び剥離モータ１８が駆動されて部品吸着取出位置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸駆動モータ１４が前記吸着ノズルを下降させて電子部品を吸着して取出し、次に装着ヘッド６は上昇する。

そして、吸着ノズルは位置決め部８にて位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に電子部品を装着するように移動するが、この装着ヘッド６の移動途中において、装着ヘッド６が移動しながら部品認識カメラ１２の上方位置を通過する際に吸着ノズルに吸着保持された電子部品が部品認識カメラ１２により撮像される（フライ認識）。

そして、この撮像結果に基づいて電子部品が当該吸着ノズルに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき認識処理装置２３により認識処理されるが、Ｙ軸駆動モータ１１及びＸ軸駆動モータ１３を駆動させて電子部品を保持した吸着ノズルはプリント基板Ｐまで移動する。プリント基板Ｐ上へ電子部品を装着する前に、基板認識カメラ１９がプリント基板Ｐに付された認識マークを撮像し、認識処理装置２３により認識処理されてプリント基板Ｐの位置が把握される。従って、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置認識結果及び各部品の位置認識処理結果を加味して、ＣＰＵ２０によりＹ軸駆動モータ１１、Ｘ軸駆動モータ１３及びθ軸駆動モータ１５が補正制御され、各装着ヘッド６の吸着ノズルが位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品がプリント基板Ｐ上の所定位置に装着される。

ここで、スプライシングについて説明すると、先ず電子部品の装着運転を行うことによって、部品供給ユニット５から吸着ノズルにより電子部品の供給及び取出しがされることにより、電子部品の残数が少なくなる。このため、カート台上に部品供給ユニット５は固定され移動しないので、この自動装着運転中に部品供給ユニット５において、現在電子部品を供給している古い部品収納テープとこの古い収納テープに連結しようとしている新しい部品収納テープとを連結テープにより連結して補給するスプライシングがなされることとなる。

具体的には、この電子部品の残数が少なくなった部品供給ユニット５の収納テープＣの供給リールを前記カート台のフィーダベースから外し、更にこの供給リールに巻かれた収納テープを外して、この供給リールに巻かれてあった古い収納テープＣのほぼ終端近くにおいて、キャリアテープとカバーテープＣａとが同じ面位置で、且つ隣り合った送り孔Ｃｂの中間となる位置であって部品収納部Ｃｃの送り方向における中央位置でカッターで切断する。

次に、これとは別に、供給リールに巻かれた新たな収納テープＣの始端部において、キャリアテープを隣り合った送り孔Ｃｂの中間となる位置であって部品収納部Ｃｃの送り方向における中央位置でカッターにより切断すると共にこのキャリアテープよりもカバーテープＣａが長くなるように切断する。そして、新たな収納テープＣと古い収納テープＣとを半円状の送り孔Ｃｂ同士で円形状の送り孔Ｃｂとなるように切断側端面を合致させ、古い収納テープＣのカバーテープＣａの上に新しい収納テープＣのカバーテープＣａを覆うように重合させ、連結テープ１０８Ａ、１０８Ｂ及び１０８Ｃにより古い収納テープＣと新しい収納テープＣとを連結する（図６及び図７参照）。

以上のように、部品供給ユニット５から吸着ノズルにより電子部品の取出しがされることにより、残数管理（残数管理カウンタなどにより）によって電子部品の残数が少なくなって所定数以下となると、スプライシングすべき旨が報知手段により報知されるので、作業者は自動装着運転中に残数が残り少なくなった当該部品供給ユニット５において、前述したように、古い部品収納テープと新しい部品収納テープとを連結テープにより連結するスプライシングを行うことができる。この場合、作業者が誤ってこの古い部品収納テープにテープ送りピッチの異なる新しい部品収納テープを連結することがあるが、この点については後述する。

次に、段取り替えについて説明すると、現在生産しているプリント基板Ｐに代えて、異なる種類のプリント基板Ｐを生産する場合には段取り替えを行う必要がある。この場合、例えば新たに生産するプリント基板Ｐの搬送方向と直交する方向の幅に合わせて、搬送コンベアの幅段取り替えをしたり、カート台に取り付けられている部品供給ユニット５に代えて、新たな部品供給ユニットを取り付ける場合が起こる。この場合、作業者がカート台に取り付けるべき部品供給ユニット５を誤ってテープ送りピッチが異なる部品収納テープを扱う部品供給ユニット５を取り付けてしまうことがあるが、この点について後述する。

また、所定の部品供給ユニット５から電子部品を吸着ノズルが吸着して取出すが、ときに吸着異常、即ち電子部品を取出せなかったり、取出せても所謂立ちチップといわれる本来とは異なる吸着面を吸着して取出したり、また本来の取出すべき電子部品と異なる種類の電子部品を取出したりすることが発生する場合がある。

以上のスプライシングを行ったり、プリント基板の機種変更（段取り替え）をしたり、吸着異常が発生した場合には、正しい位置で吸着ノズルが電子部品を吸着していないと考えられる。この場合には部品収納テープの送りピッチと部品供給ユニット５の部品吸着取出位置との整合性を、作業者が正しく行えるようにして、もって部品吸着率の向上を図る必要があるが、このことにつき、図８のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、前述したようなスプライシングが行われたり、プリント基板の機種変更がされたり、吸着異常が発生したりした場合に、これらが行われたか発生したことを自動的に検出して、或いはこれらが行われたか発生した場合に、作業者がモニタ２５に表示されたタッチパネルスイッチ２６を構成するスイッチ部を押圧操作すると、図８のフローチャートに示す制御がなされる。なお、この場合、該当する部品供給ユニット５を自動的に検出して、或いは作業者が指定して、以下に示す制御を行ってもよい。

初めに、ＣＰＵ２０がＹ軸駆動モータ１１及びＸ軸駆動モータ１３を駆動させて、基板認識カメラ１９を該当する部品供給ユニット５に搭載された部品収納テープＣにおける部品吸着取出位置上方に移動させ、２つの部品収納部Ｃｃを撮像し、認識処理装置２３が撮像された画像に基づいて認識処理する。

この認識処理結果に基づいて、２つの部品収納部Ｃｃの中心間のピッチを計測し、この計測ピッチが当該部品収納テープＣに収納される電子部品の部品ライブラリデータに基づく当該部品収納テープＣの送りピッチと合っているかを判定する。即ち、図９に示すように、上段に示すように当該部品収納テープＣに格納された電子部品の計測したピッチＰＬ１が２ｍｍであれば２ｍｍピッチの電子部品であり、下段が同じく計測したピッチＰＬ２が４ｍｍであれば４ｍｍピッチの電子部品であるので、図５に示す当該電子部品の部品ライブラリデータの送りピッチと比較し、両者が合っているか判定する。

具体的には、例えば該当する部品供給ユニット５が図３の装着データのステップ番号０００１に係る電子部品を収納する部品収納テープＣを使用するものであれば、配置番号は「１０１」であって、この配置番号「１０１」に係る部品供給ユニット５が使用する部品収納テープＣの電子部品は部品ＩＤが「ＡＡＡＡＡ」であり、この部品ＩＤ「ＡＡＡＡＡ」に係る電子部品の送りピッチは２ｍｍであるので、計測したピッチと部品ライブラリデータとして格納された送りピッチとをＣＰＵ２０が比較して、合っているか否かを判定することができる。

この場合、ＣＰＵ２０が合っていないと判定した場合には、異常と判断して電子部品装着装置１のプリント基板Ｐの生産運転を停止すると共に異常である旨を報知手段により報知する。従って、作業者は当該部品供給ユニット５について、送りピッチが異なる部品収納テープをスプライシングしたとか、カート台の所定位置に送りピッチが異なる部品収納テープを使用する部品供給ユニット５を取り付けたことを知るので、正しい状態に復元することができる。

また、ＣＰＵ２０が計測ピッチと送りピッチとが合っていると判定した場合には、次に４ｍｍピッチの部品収納テープの部品収納部が正しい部品吸着取出位置にあるか否かをＣＰＵ２０が判定する。即ち、図１０に示すように、上段が２ｍｍピッチ、下段が４ｍｍピッチの部品収納テープＣであって、黒●で示す位置が各部品吸着取出位置ＫＰであるので、前述したように、基板認識カメラ１９が２つの部品収納部Ｃｃを撮像する際には、部品収納テープＣにおける部品吸着取出位置ＫＰ上方に移動して撮像するので、認識処理装置２３が認識処理して、基板認識カメラ１９のカメラセンターからの部品収納部Ｃｃのズレ量をＣＰＵ２０が計測して、４ｍｍピッチの部品収納テープＣが正しく取付けられて、部品吸着取出位置ＫＰに部品収納部Ｃｃがあるか否かが判定される。

この４ｍｍピッチの部品収納テープＣの部品収納部Ｃｃが正しい部品吸着取出位置ＫＰにあるか否かをＣＰＵ２０が判定して、ないと判定されると、ＣＰＵ２０は送りモータ１７を駆動して２ｍｍだけ部品収納テープＣの送り動作をし、部品収納部Ｃｃを正しい部品吸着取出位置ＫＰに移動させる。

また、４ｍｍピッチの部品収納テープＣの部品収納部Ｃｃが正しい部品吸着取出位置ＫＰにあると判定されると、このフローチャートは終了する。
従って、本発明によれば、部品収納テープの送りピッチと部品供給ユニットの部品吸着取出位置との整合性を、作業者が正しく行えるようにし、もって部品吸着率の向上を図ることができる。

また、部品供給ユニット５は、吸着ノズルの吸着異常が発生した場合に、送りピッチを変更して送り動作を行って、吸着取出し可能となるピッチに合わせることができる。

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
５ 部品供給ユニット
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ

Claims (4)

1. 部品収納テープに所定ピッチ毎に設けられた部品収納部内に収納された電子部品を供給する部品供給ユニットより部品吸着取出位置にある電子部品を吸着ノズルにより取出して、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
   複数の前記部品収納部を認識カメラで撮像し、
   この撮像画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測し、
   この計測された計測ピッチと記憶手段に格納された送りピッチとが合致するか否かを判定し、
   合致しないと判定した場合には異常と判断し、
   合致していると判定した場合に前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるか否かを判定し、
   前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にないと判定した場合には前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるように部品収納テープを移動させるように制御する
   ことを特徴とする電子部品装着方法。
2. 前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに係る吸着異常が発生した際に複数の前記部品収納部を前記認識カメラで撮像し、
   この撮像画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着方法。
3. 部品収納テープに所定ピッチ毎に設けられた部品収納部内に収納された電子部品を供給する部品供給ユニットより部品吸着取出位置にある電子部品を吸着ノズルにより取出して、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
   複数の前記部品収納部を撮像する認識カメラと、
   この認識カメラで撮像された画像を認識処理して隣接する部品収納部間のピッチを計測する計測手段と、
   この計測手段に計測された計測ピッチと記憶手段に格納された送りピッチとが合致するか否かを判定する第１判定手段と、
   この第１判定手段が合致していると判定した場合に前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるか否かを判定し、前記第１判定手段が合致しないと判定した場合に、異常と判断する第２判定手段と、
   この第２判定手段が前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にないと判定した場合には前記部品収納部が前記部品吸着取出位置にあるように部品収納テープを移動させるように制御する制御手段と
   を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
4. 前記認識カメラは、前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに係る吸着異常が発生した際に複数の前記部品収納部を撮像することを特徴とする請求項３に記載の電子部品装着装置。

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