JP5342230B2

JP5342230B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法

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Publication number: JP5342230B2
Application number: JP2008335270A
Authority: JP
Inventors: 和義大山; 章祐川合
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010157623A

Description

本発明は、電子部品を部品供給装置より取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置及びその電子部品装着方法に関する。

この種の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。送り出し方向に間隔を存して並んで形成されたそれぞれの収納部に電子部品を収納したテープが巻かれた新しいリールの最初の部分には電子部品が収納されていなく、新しいリールのテープをセットした電子部品供給装置を電子部品装着装置に取り付けた後、或いは、新しいリールのテープをセットした電子部品供給装置を接続したカートを電子部品装着装置に接続した後、テープからの電子部品の取り出しのときに、テープの部品収納部に部品が収納されていなく、取り出し異常が発生しないように、予め、作業者が手動によって電子部品供給装置を動作させて、例えば、部品が収納されている位置までにテープを１ピッチずつ送る必要があった。
特開平７−１０１７９２号公報

プリント基板の機種が変更され、部品供給装置を交換するとき、部品切れによる新しいテープを部品供給装置に装填するとき等、上述したように、部品の取り出し異常を回避するために、その度に作業者が手動によってテープを送る必要があり、準備作業が煩雑になり時間がかかるという問題が発生する。また、準備作業が煩雑で時間がかかるので、作業者によるテープ送りが不十分であったときには、取り出し異常が発生する虞があった。更に、準備作業に要する時間が長くなり、電子部品装着装置の運転開始が遅れ、稼働時間が減少する虞がある。

そこで、本発明は、プリント基板の機種が変更され、部品供給装置を交換するとき、部品切れによる新しいテープを部品供給装置に装填するとき等の作業を簡略化することを目的とする。

また、電子部品の取り出し異常が発生ことを回避すること、或いは、電子部品装着装置の運転開始が遅れること、また、稼働時間が減少することを防止することも目的とする。

第１の発明は、送り出し方向に間隔を存して並んで形成されたそれぞれの収納部に電子部品を収納したテープを間欠的に送り電子部品を部品取出位置に送る電子部品供給装置を着脱自在に備え、取り付けられた前記電子部品供給装置のテープから電子部品を取出して移動しプリント基板上に装着する装着ヘッドを備えた電子部品装着装置において、前記部品取出位置の前記収納部を撮像するカメラと、前記電子部品供給装置を取り付けたとき、電子部品の装着運転が開始された後、当該電子部品供給装置から電子部品の取出し動作を行う前にテープ送り動作毎に前記カメラが撮像した画像に基づいて前記収納部に電子部品が収納されているかいないか判断し、判断結果が収納無しのときにはテープ送りする自動頭出し動作をし、前記収納無しから収納有りに変わったときには、前記自動頭出し動作を終了し前記装着ヘッドによる部品取り出し動作を開始させると共に、その後当該部品供給装置が交換されることなく再び当該部品供給装置から電子部品が取出される場合には前記自動頭出し動作をすることなく電子部品の取出しを行うようにする制御装置とを備えたことを特徴とする。

本発明は、プリント基板の機種が変更され、電子部品供給装置を交換するとき、部品切れによる新しいテープを電子部品供給装置に装填するとき等の作業を簡略化することができる。

また、電子部品の取り出し異常が発生ことを回避すること、或いは、電子部品装着装置の運転開始が遅れること、また、稼働時間が減少することを防止することもできる。

以下図１乃至図３に基づいて、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置について、第１の実施の形態を説明する。電子部品装着装置１には、プリント基板ＰをＸ方行に搬送する搬送装置２と、この搬送装置２の一方の側、即ち奥側（設置した装置では後側であり、図１においては上）に設けられ電子部品を供給する例えば複数の部品供給ユニット１３を着脱自在に並べたカートなどの部品供給装置５と、搬送装置２の他方の側、即ち手前側（設置した装置では前側であり、図１においては下）に設けられ電子部品を供給する例えば複数の部品供給ユニット１３を着脱自在に並べたカートなどの部品供給装置３と、駆動源により一方向に移動可能な一対のビーム７、８と、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビーム７、８に沿った方向に各駆動源により移動可能な装着ヘッド１０、１１とが設けられている。

部品供給装置３は電子部品装着装置１の本体に対して着脱自在であり、複数の部品供給ユニット１３を搭載した部品供給装置３を電子部品装着装置１の本体に接続したときには、部品供給ユニット１３に設けられた図示しないテープ送り駆動装置（モータ）及び制御装置が部品供給装置３を介して電子部品装着装置本体の電源及びＣＰＵ１６に接続される。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１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と、前記各装着ヘッド１０、１１の各吸着ノズル１０１、１１１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から供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する位置決め部と、この位置決め部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排出部とから構成される。

また、前記部品供給装置３、５はフィーダベース１２を備え、それぞれのフィーダベース１２の各レーンには複数の部品供給ユニット１３が着脱自在に並べられており、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。

Ｘ方向に長い前後一対の一方の側（部品供給装置５側）のビーム７と、他方の側（部品供給装置３側）のビーム８は、Ｙ方向駆動モータである各Ｙ方向リニアモータ９、９９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９、９９は、左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された一対の固定子と、前記ビーム７、８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９ａ、９９ａとから構成される。

また、前記ビーム７、８にはその長手方向（Ｘ方向）にＸ方向駆動モータであるＸ方向リニアモータ２３、２２３（図２参照）によりガイドに沿って移動する装着ヘッド１０、１１が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータは各ビーム７、８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１０、１１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１０、１１は向き合うように各ビーム７、８の内側に設けられ、前記搬送装置２の位置決め部上のプリント基板Ｐや部品供給装置３、５の部品供給ユニット（電子部品供給装置）１３の部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド１０、１１には例えば４本の各バネにより下方へ付勢されている吸着ノズル１０１、１１１が円周上に所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド１０、１１の３時と９時の位置に位置する吸着ノズルにより並設された複数の部品供給ユニット１３から電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズルは上下軸モータ２５、２２５（図２参照）により昇降可能であり、またθ軸モータ２６、２２６（図２参照）により装着ヘッド１０、１１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１０、１１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。

また、各装着ヘッド１０、１１には基板認識カメラ１４、１４が設けられ、位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像する。また、部品認識カメラ１５で、各吸着ノズルに吸着保持された電子部品を一括して撮像する。

更に、電子部品装着装置１の前後には、操作画面等を表示するモニタ２０、２０１が設けられている。これらのモニタ２０、２０１には、入力手段としてのタッチパネルスイッチ２１、２１１（図２及び図３参照）及び操作パネル３１、３２が設けられている。

操作パネル３１、３２は同様に構成され、図３に示したようにモニタ２０の下部に設けられ、操作パネル３１には、左側から右側に間隔を存して部品供給ユニット準備（ＦＥＥＤＥＲＲＥＡＤＹ）ボタン５１、電源（ＰＯＷＥＲ）ボタン５２、スタート（ＳＴＡＲＴ）ボタン５３、停止（ＳＴＯＰ）ボタン５４及び操作パネル指定（ＰＡＮＥＬ）ボタン５５が配置されている。

各ボタン５１乃至５５はそれぞれ着色されたカバー６１乃至６５と各カバーの内側に設けられた例えば発光素子（ＬＥＤ）等の発光体７１乃至７５等から構成されている。

部品供給ユニット準備ボタン５１は部品供給ユニット１３を交換するときに作業者によって押され、押すことによって部品供給ユニット３のロック状態が解除され、交換が可能になる。また、電源ボタン５２は電源を投入する或いは遮断するときに押され、スタートスイッチ５３は電源投入後、装置の運転をスタートするときに押される。また、停止スイッチ５４は運転している装置を停止するときに押される。更に、操作パネル指定ボタン５５は作業者によって操作されるタッチパネルスイッチ２１、２１１を指定するときに押され、タッチパネルスイッチ２１、２１１のうち、操作パネル指定ボタン５５が押された一方のタッチパネルスイッチのスイッチのみが作業者の操作を受け付け、他方のモニタのタッチパネルスイッチのスイッチの操作は受け付けない。

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の各要素は制御装置であるＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）１６が統括制御しており、この制御に係るプログラムを格納するＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）３６及び各種データを格納するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１７がバスライン１８を介して接続されている。また、ＣＰＵ１６にはモニタ２０、２０１及びタッチパネルスイッチ２１、２１１がインターフェース２２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２４、インターフェース２２を介して前記ＣＰＵ１６に接続されている。

前記ＲＡＭ１７には、生産するプリント基板Ｐの種類（基板種）毎にＮＣデータが格納されているが、このＮＣデータはオペレーションデータ、段取りデータ、装着データ等から構成される。前記オペーレーションデータはＮＣデータ名であるコメント、プリント基板のＸ方向及びＹ方向のサイズ、プリント基板の厚み、先付部品の有無、先付部品の高さ、基板仕上げモードから構成される。また、ＲＡＭ１７には、生産する異なる複数の基板種のプリント基板に電子部品を供給する部品供給ユニット１３を極力載置し、生産する基板種が変った場合でも、部品供給装置３、５の部品供給ユニット１３の交換作業を極力回避するように予め設定した部品配置データが格納されている。

また、前記ＲＡＭ１７には、形状データ・認識データ・制御データ・部品供給データから構成して各電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータ等も格納されている。

また、ＣＰＵ１６にはスタートボタン５３が押されてからの時間をカウントするタイマ３３が接続されている。

２７はインターフェース２２を介して前記ＣＰＵ１６に接続される認識処理装置で、前記基板認識カメラ１４や部品認識カメラ１５により撮像して取込まれた画像の認識処理が認識処理装置２７にて行われ、ＣＰＵ１６に処理結果が送られる。即ち、ＣＰＵ１６は基板認識カメラ１４や部品認識カメラ１５により撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置２７に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置２７から受取るものである。

以上の構成により、以下、電子部品装着装置の動作について説明する。
プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて搬送装置２の供給部上に存在すると、供給部上のプリント基板Ｐを位置決め部へ移動させ、このプリント基板Ｐの平面方向及び上下方向における位置決めがなされて固定する。

そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、奥側のビーム７がＹ方向リニアモータ９の駆動により前後に延びたガイドに沿ってスライダが摺動してＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータ２３により装着ヘッド１０がＸ方向に移動し、部品供給ユニット１３の部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル１０１を下降させて部品供給ユニット１３から電子部品を取り出す。この場合、装着ヘッド１０をＸ方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル１０１を昇降させることにより、複数の吸着ノズル１０１がトレイ４から電子部品を取り出すことができる。また、奥側のビーム７と同様に、手前側のビーム８がＹ方向リニアモータの駆動により前後に延びたガイドに沿ってＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド１１がＸ方向に移動し、部品供給ユニット１３の部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル１１１を下降させて部品供給ユニット１３から電子部品を取り出す。この場合、装着ヘッド１１をＸ方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル１１１を昇降させることにより、複数の吸着ノズル１１１が部品供給ユニット１３から電子部品を取り出すことができる。

即ち、初めに、装着データの例えばステップに従って、部品供給装置５の部品供給ユニット１３から奥側のビーム７に設けられた装着ヘッド１０により４個の電子部品が順に取出されると同時に、部品供給装置３の部品供給ユニット１３から手前側のビーム８に設けられた装着ヘッド１１により４個の電子部品が順に取出される。即ち、奥側のビーム７に設けられた装着ヘッド１０の４本の吸着ノズル１０１が部品供給ユニット１３から電子部品を順番に取り出すと同時に、手前側のビーム８に設けられた装着ヘッド１１の４本の吸着ノズル１１１が部品供給ユニット１３から電子部品を取り出すというように、それぞれの装着ヘッド１０、１１が対応するステップに従って４個の電子部品を吸着して取り出す。このとき、手前側の装着ヘッド１１による部品吸着の開始と奥側の装着ヘッド１０による部品吸着の開始とが、また手前側の装着ヘッド１１による全ての部品の吸着の終了と奥側の装着ヘッド１０による全ての部品の吸着の終了とがずれるときもある。

また、この取出した後は、両装着ヘッド１０、１１の吸着ノズル１０１、１１１を上昇させて、装着ヘッド１０、１１を部品認識カメラ１５上方を通過させ、この移動中に両装着ヘッド１０、１１の４本の吸着ノズル１０１、１１１に吸着保持されたそれぞれ４個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２７が認識処理して各吸着ノズル１０１、１１１に対する電子部品の位置ズレを把握する。

その後、両ビーム７、８の装着ヘッド１０、１１に設けられた基板認識カメラ８を各プリント基板Ｐ上方へ移動させて、搬送装置２上で位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像し、この撮像された画像を認識処理装置２７が認識処理して各プリント基板Ｐの位置を把握する。そして、装着データの装着座標にそれぞれのプリント基板Ｐの位置認識結果及び各部品認識処理結果を加味して、各吸着ノズル１０１、１１１が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品を各プリント基板Ｐ上に装着する。

上述したように、電子部品をプリント基板Ｐ上に装着しているとき、部品供給装置３の部品供給ユニット１３に部品切れが発生したときには、ＣＰＵ１６が動作して部品切れが発生したことがモニタ２０、２０１に表示され、また、電子部品装着装置１に設けられた図示しない表示灯などの表示装置が点滅し、作業者に報知する。また、ＣＰＵ１６が動作し、Ｙ方向リニアモータ９、９９、Ｘ方向リニアモータ２３、２２３等のモータが停止し、電子部品の装着運転が停止する。そして、作業者がモニタ２０或いはモニタ２０１のフィーダ準備ボタン５１を押すと、点灯していた発光体７１が消灯し、フィーダ準備ボタン５１は消灯する。また、部品供給ユニット１３が交換可能になり、作業者は、部品切れが発生した部品供給ユニット１３を交換する。

交換作業の終了後、まず、作業者がフィーダ準備ボタン５１を押すと、発光体７１が点灯し、フィーダ準備ボタン５１は点灯する。次に、作業者がスタートボタン５３を押すと、電子部品の装着運転が開始する。

以下、部品供給ユニット１３が交換されるときの電子部品の自動頭出動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。

ＣＰＵ１６では、部品供給ユニット１３からの電子部品の吸着取り出し動作行う前に、吸着対象の部品供給ユニット（以下、吸着対象部品供給ユニットという）１３について、自動頭出し動作の要否を判定する（ステップ１）。そして、上述したように吸着対象部品供給ユニット１３が、それまでセットされていなく、交換された新たに取り付けられた部品供給ユニット１３のときには、例えば、ＣＰＵ１６は吸着対象部品供給ユニット１３に設けられた制御装置から送られたフィーダ番号（シリアル番号）に基づいて、自動頭出処理が必要だと判断する。

この結果、ＣＰＵ１６は対象の吸着対象部品供給ユニット３にピッチ送りの信号を出力し、吸着対象部品供給ユニット１３は指定ピッチである１ピッチ、即ち、電子部品を収納するポケットの間隔分の距離だけテープを送る（ステップ２）。このテープ送りの動作と併行し、ＣＰＵ１６は吸着対象部品供給ユニット１３と装着ヘッド１０、１１の位置とに基づいて装着ヘッド１０又は１１に設けられた基板認識カメラ１４、１４のうち吸着対象部品供給ユニット１３に近い基板認識カメラ１４を選択する。そして、装着ヘッド１０又は１１の移動に伴い選択された基板認識カメラ１４が吸着対象部品供給ユニット１３に設けられたテープ押さえであるサプレッサに形成された部品取出口の上方へ移動する（ステップ３）。

部品取出口の上方に到達した基板認識カメラ１４は部品取出口４５を介してテープ４６のポケット４７を撮像する。そして、図５に示したような部品取出口４５、テープ４６及びポケット４７の画像が認識処理装置２７に取り込まれ、画像処理される（ステップ４）。画像処理結果はＣＰＵ１６に送られ、ＣＰＵ１６はポケット内に電子部品が有るか否かを判断する（ステップ５）。そして、電子部品がポケットに無いときには、再びステップ２に戻り、上述した吸着対象部品供給ユニット１３で、テープが１ピッチ送られる。
その後、上述したように、基板認識カメラ１４は部品取出口を介してテープのポケットを撮像し、ポケットの画像が認識処理装置２７に取り込まれ、画像処理される。画像処理結果はＣＰＵ１６に送られ、ＣＰＵ１６はポケット内に電子部品が有るか否かを判断する。そして、電子部品が無いときには、再びステップ２は戻り、上述した吸着対象部品供給ユニット１３で、テープが１ピッチ送られる。なお、認識カメラ１４が撮像した画像に基づいて、認識処理装置２７により電子部品がポケット内に有るか否かを認識し、この結果をＣＰＵ１６に送るようにしてもよい。

以後、同様にステップ５の電子部品の有無判断により電子部品が有ると判断されるまで、ステップ２からステップ５までのテープの１ピッチ送り、ポケットの撮像、画像認識、ポケットでの電子部品の有無判断が繰り返される。

そして、電子部品を収納したポケットが部品取出口４５に到達し、基板認識カメラ１４が部品取出口を介してテープのポケットを撮像する。そして、図６に示したような部品取出口４５、テープ４６、ポケット４７及び電子部品４８の画像が認識処理装置２７に取り込まれ、画像処理される。画像処理結果はＣＰＵ１６に送られ、ＣＰＵ１６はポケット内に電子部品が有るか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１６は電子部品がポケットに有ると判断すると、電子部品の頭出し処理が終了してＣＰＵ１６は、頭出しが終了した電子部品を吸着する動作を開始するための信号を出力し、上述したように装着ヘッド１０によりその電子部品が取出される。また、自動頭出しが終了した部品供給ユニット１３については、頭出しが完了したことを示すフラグをＲＡＭ１７に設けて、その部品供給ユニット１３についての以後の自動頭出しの要否の判定に用いてもよい。更に、自動頭出しが終了した部品供給ユニット１３については、部品供給装置で交換されなく、その後、生産機種の変更があったとき、生産に使用されなく、生産機種の切替に伴い、再び使用される場合にも、その部品供給ユニット１３については自動頭出し動作を行わないようにＣＰＵ１６により継続管理する。

このように、吸着対象部品供給ユニット１３が、それまでセットされていなく、交換されて新たに取り付けられた部品供給ユニット１３のときには、ＣＰＵ１６は自動頭出処理が必要だと判断し、上述したように基板認識カメラ１４によるポケットの撮像結果に基づいて電子部品を収納したポケットが部品取出口に到達するまでテープが１ピッチずつ送られ、自動的に電子部品の頭出し動作が行われるので、吸着対象部品供給ユニット１３を交換したとき、作業者は頭出し作業を行う必要が無くなり、この結果、準備作業を簡略化することができ、作業時間を短縮することができる。また、作業者による頭出し作業が不十分であったときの発生する電子部品の取り出し異常を確実に回避することもできる。

更に、準備作業に要する時間を短縮でき、電子部品装着装置１の非稼働時間を低減して稼働時間を増加させることも可能になる。

また、部品供給装置３又は５のフィーダベース１２の空きレーンに新たに部品供給装置３を搭載した場合においても、部品供給ユニット１３から電子部品を始めて取り出す際に、上記部品供給ユニット１３の交換時と同様に、各部品供給ユニット１３に対してテープを１ピッチずつ送り、自動的に電子部品の頭出し動作を行うことにより、同様の作用効果を得ることができる。

更に、電子部品装着装置１での１つの基板機種の生産が終了して次の機種の基板を生産するときに、部品供給ユニット１３を搭載した部品供給装置３又は５交換した場合においても、各部品供給ユニット１３から電子部品を取り出す際に、上記部品供給ユニット１３の交換時と同様に、各部品供給ユニット１３に対してテープを１ピッチずつ送り、自動的に電子部品の頭出し動作を行うことにより、同様の作用効果を得ることができる。

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。

実施の形態の電子部品装着装置の概略平面図である。制御ブロック図である。モニタの正面図である。部品供給ユニットでの自動頭出し動作を示すフローチャートである。部品取出口、テープ及び空のポケットの撮像画像の図である。部品取出口、テープ及び電子部品を収納したポケットの撮像画像の図である。

符号の説明

１電子部品装着装置
２搬送装置
３部品供給装置
５部品供給装置
７、８ビーム
１０、１１装着ヘッド
１３部品供給ユニット
１６ＣＰＵ（制御装置）
１７ＲＡＭ（記憶装置
２０モニタ
４７ポケット

Claims

送り出し方向に間隔を存して並んで形成されたそれぞれの収納部に電子部品を収納したテープを間欠的に送り電子部品を部品取出位置に送る電子部品供給装置を着脱自在に備え、取り付けられた前記電子部品供給装置のテープから電子部品を取出して移動しプリント基板上に装着する装着ヘッドを備えた電子部品装着装置において、前記部品取出位置の前記収納部を撮像するカメラと、前記電子部品供給装置を取り付けたとき、電子部品の装着運転が開始された後、当該電子部品供給装置から電子部品の取出し動作を行う前にテープ送り動作毎に前記カメラが撮像した画像に基づいて前記収納部に電子部品が収納されているかいないか判断し、判断結果が収納無しのときにはテープ送りする自動頭出し動作をし、前記収納無しから収納有りに変わったときには、前記自動頭出し動作を終了し前記装着ヘッドによる部品取り出し動作を開始させると共に、その後当該部品供給装置が交換されることなく再び当該部品供給装置から電子部品が取出される場合には前記自動頭出し動作をすることなく電子部品の取出しを行うようにする制御装置とを備えたことを特徴とする電子部品装着装置。