JP5278361B2

JP5278361B2 - 部品実装方法

Info

Publication number: JP5278361B2
Application number: JP2010074662A
Authority: JP
Inventors: 英樹角
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011210786A

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する部品実装装置の部品供給部には、テープフィーダなどのパーツフィーダが部品種類毎に複数台並設される。複数種類の基板種を生産対象とする場合には、基板種に応じて必要とされる部品種類が異なるため、生産対象の基板種が切り換わると、各基板種に応じた部品種類のパーツフィーダとの交換や新たにパーツフィーダの追加などを伴うフィーダ配置換え作業が行われる。このフィーダ配置換え作業を効率化することを目的として、予め複数種類の基板に対応したフィーダ配置を行うことが提案されている（例えば特許文献１）。

この特許文献に示す例では、部品供給部のフィーダ配置エリアにおいてまず１つの基板種を対象として最適なフィーダ配置を行い、残余のフィーダ配置エリアを対象として、次に生産対象となる基板種について可能な範囲で最適配置となるようにフィーダ配置を決定するようにしている。

特開平９−３１２４９４号公報

しかしながら上述の先行技術例では、生産形態において多品種少量生産の割合が増大するにつれて、以下のような問題が生じている。すなわちこのような生産形態では、同一の部品実装装置において基板種切換の頻度が増大し、多くの部品種類に対応した多数のパーツフィーダを準備する必要がある。ところが、１つの部品実装装置の部品供給部のフィーダ配置エリアに装着が可能なフィーダ数は限定されているため、予め複数品種に対応したパーツフィーダを全て装着しておくことはできず、基板種切換えに際してフィーダ配置換えを実行する必要がある。そしてフィーダ配置換えには、各パーツフィーダに収納される部品の種類とパーツフィーダ配置との関連を示すフィーダ配置データの入れ換えが伴うため、基板種切換の都度装置稼働を停止する必要があった。このように、従来の部品実装方法には、高い頻度での基板種切換を伴う部品実装において、フィーダ配置換え時の装置停止によって装置稼働率が低下し、生産性の向上が阻害されるという問題があった。

そこで本発明は、フィーダ配置換え時の装置停止による装置稼働率の低下を排除して生産性を向上させることができる部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装方法は、部品を装着する複数の単位実装ヘッドと、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれに対応して設けられた複数の部品供給部と、前記複数の部品供給部のそれぞれに設けられ複数のパーツフィーダが並設されるそれぞれ独立して設定された第１及び第２のフィーダ配置区画と、前記パーツフィーダに収納された部品の種類を示す部品データを各パーツフィーダ毎に記憶する部品データ記憶手段と、前記フィーダ配置区画にパーツフィーダが配置されることにより前記部品データを読み込んで部品種類とパーツフィーダの装着位置との関連を示すフィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ自動生成機能とを有する部品実装装置を用い、前記パーツフィーダから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に移送搭載する部品実装作業を、異なる基板種の複数の基板を対象として順次実行する部品実装方法であって、一の前記基板種に対して指定された前記複数の部品供給部におけるそれぞれの前記第１のフィーダ配置区画に一の前記基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のパーツフィーダを配置するフィーダ配置工程と、前記第１のフィーダ配置区画に対応する前記フィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程と、前記フィーダ配置データおよび前記一の基板種に対応して予め記憶された部品種類および実装座標を示す部品実装データに基づいて、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれが前記対応して設けられた前記部品供給部の前記第１の前記フィーダ配置区画から部品を取り出して基板へ実装する前記部品実装作業を実行する部品実装工程と、一の基板種を対象とする前記部品実装工程と同時並行して、次に生産対象となる他の基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のパーツフィーダを他の前記基板種に対して指定された前記複数の部品供給部におけるそれぞれの前記第２のフィーダ配置区画に配置するフィーダ配置工程と、前記第２のフィーダ配置区画に対応する前記フィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程と、前記フィーダ配置データおよび前記他の基板種に対応して予め記憶された部品種類および実装座標を示す部品実装データに基づいて、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれが前記対応して設けられた前記部品供給部の前記第２の前記フィーダ配置区画から部品を取り出して基板へ実装する前記部品実装作業を実行する部品実装工程と、を実行する。

本発明によれば、パーツフィーダから部品を取り出して基板に移送搭載する部品実装作業を異なる基板種の複数の基板を対象として順次実行する部品実装において、一の基板種を対象とする部品搭載工程と同時並行して、次に生産対象となる他の基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のパーツフィーダを他の前記フィーダ配置区画に配置するフィーダ配置工程と、他のフィーダ配置区画に対応するフィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程とを実行することにより、フィーダ配置換え時の装置停止による装置稼働率の低下を排除して生産性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフィーダ配置区画およびフィーダ配置データの説明図本発明の一実施の形態の部品実装方法における複数基板種連続実装作業実行のフロー図本発明の一実施の形態の部品実装方法における基板種のフィーダ配置区画への割付けを示す図

まず図１、図２を参照して、部品実装装置の構造を説明する。この部品実装装置は、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて、部品供給部に並設された複数のパーツフィーダから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に移送搭載する機能を有するものである。図１において、基台１上にはＸ方向に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は部品が実装される基板３をコンベアにより搬送し、基板搬送機構２上に設けられ実装ステージにおいて基板３を位置決めする。基板搬送機構２の両側にはそれぞれ部品供給部４Ａ、４Ｂが設けられており、部品供給部４Ａ、４Ｂにはいずれも複数（ここでは２つ）のフィーダ配置区画Ａ１、Ａ２およびフィーダ配置区画Ｂ１、Ｂ２が設けられている。

これらのフィーダ配置区画には、いずれもパーツフィーダであるテープフィーダ５をグルーピングしたフィーダ群５Ａ１、５Ａ２、５Ｂ１、５Ｂ２が並列に装着されている。これらのテープフィーダ５は、実装される部品を保持したキャリアテープをピッチ送りして、以下に説明する部品搭載機構によるピックアップ位置まで供給する機能を有している。ここでフィーダ群５Ａ１、５Ｂ１は、同一の基板種［１］に実装される複数種類の部品を収納するテープフィーダ５の集合であり、フィーダ群５Ａ２、５Ｂ２は、基板種［１］とは異なる基板種［２］に実装される複数種類の部品を収納するテープフィーダ５の集合である（図４（ｂ）参照）。

すなわち部品供給部４Ａ、４Ｂは、複数のテープフィーダ５が並設されるフィーダ配置区画を複数備えた構成となっている。なお、フィーダ配置区画Ａ１、Ａ２およびフィーダ配置区画Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ個別のフィーダベースを有する独立した形態であっても、または共通のフィーダベースにおいてフィーダ配置データ上で区画を設定する形態であってもよい。

基台１のＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル７がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル７は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材７ａを主体としており、ビーム部材７ａにはリニアレール８が水平方向に配設されている。リニアレール８にはリニアブロック９がＹ方向にスライド自在に嵌着しており、リニアブロック９は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１０を介してリニア駆動機構を備えたＸ軸移動テーブル１３Ａ、１３Ｂと結合されている。

Ｘ軸移動テーブル１３Ａ、１３ＢはＸ方向に細長形状で設けられたビーム部材１３ａを主体としており、ビーム部材１３ａにはリニアレール１４が水平方向に配設されている。リニアレール１４にはリニアブロック（図示省略）がＸ方向にスライド自在に嵌着しており、リニアレール１４は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１６を介して実装ヘッド１７と結合されている。Ｘ軸移動テーブル１３Ａ，１３Ｂのリニア駆動機構を駆動することにより、実装ヘッド１７は結合ブラケット１６とともにＸ方向に移動する。

実装ヘッド１７は複数の単位実装ヘッド１８を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位実装ヘッド１８の下端部には電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１８ａが装着されている。吸着ノズル１８ａは、単位実装ヘッド１８に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３Ａ，１３Ｂを駆動することにより実装ヘッド１７はＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位実装ヘッド１８は部品供給部４Ａ、４Ｂのテープフィーダ５から電子部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に移送搭載する。Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３Ｂは前側ヘッド移動機構を構成し、またＹ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３Ａは後側ヘッド移動機構を構成する（図３参照）。

部品供給部４Ａ、４Ｂと基板搬送機構２との間には部品認識カメラ６が配設されており、部品供給部４Ａ、４Ｂから電子部品を取り出した実装ヘッド１７が部品認識カメラ６の上方を移動する際に部品認識カメラ６は実装ヘッド１７に保持された状態の電子部品を撮像する。電子部品を基板３に実装する際には、この撮像結果を認識装置２１（図３参照）によって認識した結果に基づいて部品搭載時の位置補正が行われる。図２に示すように、実装ヘッド１７には一体に移動する基板認識カメラ１９がＸ軸テーブル１３の下方に位置して取り付けられている。基板認識カメラ１９は撮像光軸を下向きにした姿勢で結合ブラケット１６に取り付けられており、実装ヘッド１７とともに基板３の上方に移動して、基板３に設けられた認識マークを撮像する。

次に図３を参照して、制御系の構成を説明する。図３において制御装置２０は、内部制御機能としてのプログラム実行部２０ａ、フィーダ配置データ生成部２０ｂを備えている。また制御装置２０は、基板搬送機構２、Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３Ｂより成る前側ヘッド移動機構、Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３Ａより成る後側ヘッド移動機構、ノズル吸着機構１７ａ、ノズル駆動機構１７ｂ、認識装置２１、記憶装置２３と接続されており、各機構・各部に操作指令を発信するとともに、各部からの検出信号や処理結果を受信する。ノズル吸着機構１７ａ、ノズル駆動機構１７ｂは、実装ヘッド１７に装着された吸着ノズル１８ａによる吸着動作、昇降動作を行う。

認識装置２１は、基板認識カメラ１９、部品認識カメラ６によって取得された画像を認識処理する。これにより、基板３および実装ヘッド１７に保持された状態の部品を認識する。データ入出力装置２２は、部品供給部４Ａ，４Ｂに交換自在に装着されるテープフィーダ５や、通信ネットワークを介して接続されるデータベースなどの外部記憶装置との間で、信号やデータの授受を行う。ここでは、部品供給部４Ａ，４Ｂに装着される複数のテープフィーダ５はそれぞれ独立したコントローラ５ａを内蔵している。

コントローラ５ａはキャリアテープをピッチ送りするテープ送り機構を制御する制御機能、当該テープフィーダ５を特定するフィーダデータとともに当該テープフィーダ５に収納された部品種類についての部品データなどを記憶する記憶機能および装置本体との間で制御信号やフィーダデータを授受する通信機能を備えている。制御装置２０がデータ入出力装置２２を介して個別のコントローラ５ａにアクセスすることにより、各テープフィーダ５のコントローラ５ａが有する記憶機能によって記憶されたフィーダデータ、部品データなどのデータを参照することができる。

したがって、テープフィーダ５のコントローラ５ａは、テープフィーダ５に収納された部品の種類を示す部品データを各テープフィーダ５毎に記憶する部品データ記憶手段となっている。なお、部品データ記憶手段の構成としては、テープフィーダ５のコントローラ５ａに個別に部品データを記憶させる替わりに、以下に説明する記憶装置２３、あるいは当該部品実装装置を統括して制御するホスト装置に設けられた外部記憶装置に、部品データをテープフィーダ５を特定するフィーダデータと関連づけして記憶させるようにしてもよい。

記憶装置２３は、当該装置による部品実装作業を実行するために必要なプログラムやデータを記憶し、プログラム記憶部２３ａ、実装データ記憶部２３ｂ、フィーダ配置データ記憶部２３ｃを備えている。プログラム記憶部２３ａは実装シーケンスプログラムなどの制御プログラムを記憶する。実装データ記憶部２３ｂは、実装される部品種類や実装座標などを示す部品実装データを、対象となる基板種毎に記憶する。フィーダ配置データ記憶部２３ｃは、部品供給部４Ａ，４Ｂにおけるテープフィーダ５の配置を特定するフィーダ配置データ、すなわち部品供給部４Ａ，４Ｂに設定されたフィーダ番地と部品種類との対応関係を示すデータを記憶する。

プログラム実行部２０ａは、プログラム記憶部２３ａに記憶された各種のプログラムを実行して前述の各部を制御することにより部品実装動作を行わせる。フィーダ配置データ生成部２０ｂは、各フィーダ配置区画毎のフィーダ番地と当該フィーダ番地に配置されたテープフィーダ５が供給する部品種類との関連を示すデータを自動的に生成するフィーダ配置データ自動生成機能を有している。すなわち、フィーダ配置区画にテープフィーダ５が装着されることにより、フィーダ配置データ生成部２０ｂは、当該テープフィーダ５からフィーダデータ、部品データを読み込んで、部品種類とテープフィーダ５の装着位置との関連を示すフィーダ配置データを生成する。

次に図４を参照して、部品供給部４Ａ、４Ｂに設けられたフィーダ配置区画およびフィーダ配置データについて説明する。部品供給部４Ａ、４Ｂにそれぞれ設けられたフィーダ配置区画Ａ１、Ａ２およびフィーダ配置区画Ｂ１、Ｂ２には、いずれもテープフィーダ５をグルーピングしたフィーダ群５Ａ１、５Ａ２、５Ｂ１、５Ｂ２がそれぞれ配置される。図４（ａ）に示すように、フィーダ配置区画Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２には、それぞれ個別のテープフィーダ５が配置される位置を特定するフィーダ番地が設定されている。フィーダ配置区画Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２には、各フィーダ番地毎にテープフィーダ５のコントローラ５ａとデータ入出力装置２２とを接続するコネクタが設けられており、テープフィーダ５を装着することにより、各フィーダ番地毎に装着されたテープフィーダ５をフィーダ配置データ生成部２０ｂによって自動的に識別することができるようになっている。

基板種切換えに伴うフィーダ配置換えにおいては、マシンオペレータは対象となる基板種に対して指定されているフィーダ配置区画に、当該基板種に対応する部品種類が収納されたテープフィーダ５を装着する作業を行う。このとき、マシンオペレータは各テープフィーダ５と当該フィーダ配置区画内におけるフィーダ番地との関連を意識することなく、任意のフィーダ番地にテープフィーダ５を装着することができる。そしてテープフィーダ５が装着されたフィーダ番地にしたがって、フィーダ配置データ生成部２０ｂによりフィーダ配置データ２４が自動的に生成される。

図４（ｂ）に示すように、フィーダ配置データ２４は、フィーダ配置区画２４ａに対応基板種２４ｂを対応させ、各フィーダ配置区画毎のフィーダ番地２４ｃ（１，２，３・・）に、フィーダ名２４ｄ（ａ，ｂ，ｃ，・・・）、および部品名２４ｅ（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ・・・）を対応させたデータ形式となっている。ここでは、基板種［１］に対してフィーダ配置区画Ａ１，Ｂ１が指定され、基板種［２］に対してフィーダ配置区画Ａ２、Ｂ２が指定された例を示している。

本発明の部品実装装置は上述のように構成されており、以下本装置による部品実装方法の一例について、図５，図６を参照して説明する。この部品実装方法は、部品供給部４Ａ、４Ｂに並設された複数のテープフィーダ５から実装ヘッド１７によって部品を取り出して基板３に移送搭載する部品実装動作を、異なる基板種の複数の基板３を対象として順次実行するものである。

まず実装作業開始に先立って、作業対象となる基板種に応じてテープフィーダ５を部品供給部４Ａ、４Ｂに配置するフィーダ配置作業が行われる（フィーダ配置工程）。ここでは、フィーダ配置区画Ａ１，Ｂ１に、図６（ａ）に示すように、基板種［１］に対応したテープフィーダ５（フィーダ群５Ａ１、５Ｂ１）が配置される。そしてこの状態から、図５のフローに示す作業が実行される。すなわち、基板種［１］の生産が開始され（ＳＴ１）、これらのテープフィーダ５から取り出された複数の部品を、順次基板３に実装する（部品実装工程）。そして基板種［１］を対象とする部品実装工程を実行している間に、基板種［２］に使用するテープフィーダ５を指定フィーダ配置区画に配置する（ＳＴ２）。すなわち、図６（ｂ）に示すように、基板種［２］に対して指定されたフィーダ配置区画Ａ２，Ｂ２に、テープフィーダ５（フィーダ群５Ａ２、５Ｂ２）を配置する。

次いで、新たに配置されたテープフィーダ５からフィーダデータおよび部品データを取得する（ＳＴ３）。基板種［１］の生産が終了すると（ＳＴ４）これらのテープフィーダ５のフィーダ配置データを自動生成する（ＳＴ５）。すなわち、新たに配置されたテープフィーダ５から取得したフィーダデータおよび部品データに基づき、フィーダ配置データ生成部２０ｂによって図４（ｂ）に示すフィーダ配置データ２４が生成される（フィーダ配置データ生成工程）。そして生成されたフィーダ配置データに基づき、基板種［２］の生産が開始され（ＳＴ６）、これらのテープフィーダ５から取り出された複数の部品を、順次基板３に実装する（部品実装工程）。

次いで、基板種［１］の生産に使用したテープフィーダ５をフィーダ配置区画Ａ１，Ｂ１から除去し（ＳＴ７）、基板種［３］に使用するテープフィーダ５を指定フィーダ配置区画に配置する（ＳＴ８）（フィーダ配置工程）。すなわち、図６（ｃ）に示すように、基板種［２］に指定されたフィーダ配置区画Ａ２，Ｂ２に、基板種［２］に使用するテープフィーダ５を配置する。次いで、新たに配置されたテープフィーダ５からフィーダデータおよび部品データを取得する（ＳＴ９）。

基板種［２］の生産が終了すると（ＳＴ１０）これらの新たに配置されたテープフィーダ５のフィーダ配置データを自動生成する（ＳＴ１１）。そして生成されたフィーダ配置データに基づき、基板種［３］の生産が開始される（ＳＴ１２）。そして、図６（ｄ）に示すように、基板種［２］の生産に使用したテープフィーダ５をフィーダ配置区画Ａ２，Ｂ２から除去し、これ以降、基板種が切り換わる度に、同様の処理が反復実行される。

すなわち上述の部品実装方法は、一のフィーダ配置区画に一の基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のテープフィーダ５を配置するフィーダ配置工程と、一のフィーダ配置区画に対応するフィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程と、フィーダ配置データおよび一の基板種に対応して予め記憶された部品種類および実装座標を示す部品実装データに基づいて、部品実装作業を実行する部品実装工程とを含んだ工程構成となっている。

そして上記工程構成において、一の基板種を対象とする部品実装工程と同時並行して、次に生産対象となる他の基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のテープフィーダ５を他のフィーダ配置区画に配置するフィーダ配置工程と、他のフィーダ配置区画に対応するフィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程とを実行するようにしている。

これにより、従来は実装データやフィーダ配置データを更新しなければならなかった運用方法、例えば基板種［３］の生産中に基板種［２］の生産に使用したテープフィーダをフィーダ配置区画Ａ２，Ｂ２から除去し、前回フィーダ配置区画Ａ１，Ｂ１に配置して使用した基板種［１］の生産に必要なテープフィーダをフィーダ配置区画Ａ２，Ｂ２に配置して次回の生産に使用することができ、部品実装作業を中断することなくフィーダ配置換え作業を実行することが可能となる。したがって、部品供給部のフィーダ配置エリアの大きさが制約される部品実装装置によって、高頻度での基板種切換を伴う部品実装作業を実行する場合にあっても、フィーダ配置換え時の装置停止による装置稼働率の低下を排除して、生産性を向上させることができる

本発明の部品実装方法は、フィーダ配置換え時の装置停止による装置稼働率の低下を排除して生産性を向上させることができるという効果を有し、基板に電子部品を実装した実装基板を製造する分野に利用可能である。

２基板搬送機構
３基板
４Ａ、４Ｂ部品供給部
５テープフィーダ
５ａコントローラ
５Ａ１、５Ａ２、５Ｂ１、５Ｂ２フィーダ群
１７実装ヘッド
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２フィーダ配置区画

Claims

部品を装着する複数の単位実装ヘッドと、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれに対応して設けられた複数の部品供給部と、前記複数の部品供給部のそれぞれに設けられ複数のパーツフィーダが並設されるそれぞれ独立して設定された第１及び第２のフィーダ配置区画と、前記パーツフィーダに収納された部品の種類を示す部品データを各パーツフィーダ毎に記憶する部品データ記憶手段と、前記フィーダ配置区画にパーツフィーダが配置されることにより前記部品データを読み込んで部品種類とパーツフィーダの装着位置との関連を示すフィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ自動生成機能とを有する部品実装装置を用い、
前記パーツフィーダから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に移送搭載する部品実装作業を、異なる基板種の複数の基板を対象として順次実行する部品実装方法であって、
一の前記基板種に対して指定された前記複数の部品供給部におけるそれぞれの前記第１のフィーダ配置区画に一の前記基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のパーツフィーダを配置するフィーダ配置工程と、
前記第１のフィーダ配置区画に対応する前記フィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程と、
前記フィーダ配置データおよび前記一の基板種に対応して予め記憶された部品種類および実装座標を示す部品実装データに基づいて、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれが前記対応して設けられた前記部品供給部の前記第１の前記フィーダ配置区画から部品を取り出して基板へ実装する前記部品実装作業を実行する部品実装工程と、
一の基板種を対象とする前記部品実装工程と同時並行して、次に生産対象となる他の基板種に必要とされる部品種類に対応する複数のパーツフィーダを他の前記基板種に対して指定された前記複数の部品供給部におけるそれぞれの前記第２のフィーダ配置区画に配置するフィーダ配置工程と、前記第２のフィーダ配置区画に対応する前記フィーダ配置データを生成するフィーダ配置データ生成工程と、
前記フィーダ配置データおよび前記他の基板種に対応して予め記憶された部品種類および実装座標を示す部品実装データに基づいて、前記複数の単位実装ヘッドのそれぞれが前記対応して設けられた前記部品供給部の前記第２の前記フィーダ配置区画から部品を取り出して基板へ実装する前記部品実装作業を実行する部品実装工程と、を実行することを特徴とする部品実装方法。