JP5372444B2 - 複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法に係り、特に、フロントヘッド用とリアヘッド用のデュアルガントリを備えた表面実装装置に用いるのに好適な、基板上の基準マーク（部品マークを含む）を効率よく認識して部品を搭載することが可能な複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法に関する。

電子部品などの部品をプリント基板などの基板上に搭載する表面実装装置の一つに、例えばフロントヘッド用とリアヘッド用の２個のガントリを備えたデュアルガントリ表面実装装置がある。このデュアルガントリ表面実装装置においては、各ガントリのヘッド部が同じ基板上に部品を搭載するため、フロントヘッドとリアヘッドの衝突を避ける必要がある。

そこで従来は、（１）特許文献１に記載されているように、複数ヘッドが互いに干渉する可能性のある干渉領域を設定し、制御方法のみで衝突を回避したり、あるいは、（２）特許文献２に記載されているように、複数ヘッドの現在位置を認知し、各ヘッドが次に移動する目標位置によってヘッド間の衝突を回避するようにしていた。

特開２００３−２４３８９０号公報 特開平０６−１５５１８６号公報

しかしながら、従来技術では複数ヘッドにおける衝突回避技術はあるものの、複数ヘッド間における待ち時間を利用するものは無かった。

一方、図１に例示するような、プリント基板１０上の基準マーク１２（例えばＩＣ用の部品マーク１４を含む）を用いたデュアルガントリ生産において、図２に例示する如く、生産途中にヘッドユニット２０に下向きに固定された基板認識カメラ２２で基準マーク１２、１４を認識しに行くと、一方のヘッドユニットで吸着動作中に、他方のヘッドユニットで搭載動作を行うデュアルガントリ動作が崩れてしまい、生産タクトが低下してしまう為、図３に示す如く、生産開始時に全ての基準マーク（部品マークを含む）を、一方（例えばリアヘッド）の基板認識カメラ２２Ｒ単独で一括認識してから生産動作を開始していた。図２において、２４は、部品を吸着するためのノズル、２６は、走査ビーム中に挿入した部品の影から、部品の形状を認識するためのレーザユニットである。

しかしながら従来処理では、生産開始時の一括基準マーク認識時間による生産タクト低下を生じるだけでなく、生産途中に発生する熱膨張などの基板変化に対応できず、搭載精度を低下させてしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、複数ヘッド間における待ち時間を利用し、基板上の基準マーク（部品マークを含む）を効率良く認識して、部品を搭載することを課題とする。

本発明は、２個のガントリに、それぞれ配設されたヘッド部と、各ヘッド部にそれぞれ配設された基板認識手段及び搭載ノズルを備え、該搭載ノズルにより部品供給部から部品を吸着し、吸着された部品を部品認識手段で認識し、保持された基板上の基準マークを基板認識手段で認識して、基板に部品を搭載する複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法において、一方のヘッド部で部品吸着と部品認識手段による部品認識を行っている間に、他方のヘッド部による部品搭載と、次に前記一方のヘッド部で吸着する部品を搭載すべき位置の部品マークの少なくとも一部を、該他方のヘッド部の基板認識手段により先取り認識をする様にして、前記課題を解決したものである。

ここで、前記一方のヘッド部で部品吸着と部品認識手段による部品認識を行っている間に、他方のヘッド部の基板認識手段による先取り認識が終了しなかった時は、残りの部品マークの認識を後で行うことができる。

本発明によれば、（１）一方のヘッドのための部品マーク認識を他方のヘッドのカメラで行うことにより、一方の部品認識手段で部品認識中に他方のヘッド部で一方の部品マークを認識することが可能となり、部品マークの認識時間が生産タクトを低下させるのを防止できる。

又、（２）生産開始時ではなく、部品搭載直前の部品マーク認識結果から搭載位置の補正を行うことで、生産中の基板変化にも対応でき、搭載精度を維持できる。

従って、本発明によれば、複数ヘッド間における待ち時間を利用して、基板上の基準マーク（部品マークを含む）を効率良く認識して、部品を搭載することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明の対象の一例であるデュアルガントリ表面実装装置の概要図である。フロントヘッド２０Ｆ用とリアヘッド２０Ｒ用の２個のガントリ（図示省略）により、中央のプリント基板１０に、フロントヘッド２０Ｆとリアヘッド２０Ｒがそれぞれ独立して搭載動作を行うようにされている。フロントバンク３０Ｆとリアバンク３０Ｒに、それぞれ装着されたフィーダ（図示省略）から部品を吸着するノズル２４Ｆ、２４Ｒは、ノズル保管場所３２Ｆ、３２Ｒに保管されており、ヘッド２０Ｆ、２０Ｒは、部品の大きさに応じたノズル２４Ｆ、２４Ｒを、例えば６本ずつ装着してから部品吸着を行う。

部品吸着後、一般のレーザ認識部品はヘッド２０Ｆ、２０Ｒと一体化されているレーザユニット２６（図２参照）を用いて、図５（Ａ）に示す如く、レーザ認識を行いながら、ガントリにより搭載位置へＸＹ軸移動する。

一方、基板１０上の部品マーク１４（図１参照）を用いた搭載部品は、主に高い搭載精度を求められるリードまたはボール付き部品であり、当該部品は画像認識部品として、ノズル２４Ｆ、２４Ｒに吸着された状態で上向きの部品認識カメラ３４Ｆ、３４Ｒで画像認識を行ってから搭載位置へＸＹ軸移動するので、図５（Ｂ）に示す如く、レーザ認識部品と比較して基板上の搭載動作に間隔が空いてしまう。図５は、片側ヘッドが吸着中に反対側ヘッドが搭載を行うタイミングチャートである。

そこで、本発明の第１実施形態は、この間隔を利用して基板上の基準マーク認識を行う。即ち、フロントヘッド２０Ｆ、リアヘッド２０Ｒに、それぞれ基板認識カメラ２２Ｆ、２２Ｒと、例えば６本ずつの搭載ノズル２４Ｆ、２４Ｒを備え、該搭載ノズル２４Ｆ、２４Ｒそれぞれにより部品を吸着し、基準マークが記されたプリント基板１０に電子部品を搭載する複数ガントリ表面実装装置において、図６に示す如く、電子部品搭載時に部品供給部（バンク３０Ｆ、３０Ｒ）から部品を吸着し、部品認識カメラ３４Ｆ、３４Ｒで部品を認識し、保持されたプリント基板１０の基準マーク１２（部品マーク１４を含む）を基板認識カメラ２２Ｆ、２２Ｒで認識し、プリント基板１０に部品搭載する際に、図７に示す如く、フロントヘッド２０Ｆで部品吸着と部品認識カメラ３４Ｆによる部品認識を行っている間に、リアヘッド２０Ｒにおいて、部品搭載と次にフロントヘッド２０Ｆで吸着する部品を搭載すべき位置の部品マーク認識をリアヘッド基板認識カメラ２２Ｒで先取り認識を行い、リアヘッド２０Ｒで部品吸着と部品認識カメラ３４Ｒによる部品認識を行っている間に、フロントヘッド２０Ｆにおいて、部品搭載と次にリアヘッド２０Ｒで吸着する部品を搭載すべき位置の部品マーク認識をフロントヘッド基板認識カメラ２２Ｆで先取り認識を行う。

本処理により搭載直前の部品マーク認識が可能となり、生産中の基板変化にも対応可能となる。

図３に示した従来処理は、生産開始時、全ての部品マークを一括認識してから生産を開始するため、生産タクトが低下するだけでなく、生産中の基板変化に対応できない。その後、前後ヘッドで吸着、部品認識、搭載を繰り返すが、搭載間隔が広い為、基板に対する遊び時間が発生してしまう。

これに対して、本発明の処理では、生産開始時の部品マーク一括認識は行わないため、生産タクトが向上する。その後、前後ヘッドで吸着、部品認識、搭載を繰り返すが、長い搭載間隔を有効利用し、次に搭載する搭載点の部品マーク認識を行うので、生産タクトを低下させずに生産中の基板変化に対応できるだけでなく、基板に対する遊び時間は最小限になる。

図７に示した第１実施形態において、フロントヘッド２０Ｆの吸着、部品認識が、リアヘッド２０Ｒのマーク認識よりも早く完了した場合は、図８に示す第２実施形態の如く、リアヘッド２０Ｒで全ての部品マーク１４を認識完了していなくても、マーク認識を途中で中断し、残りのマーク認識はフロントヘッド２０Ｆに任せ、リアヘッド２０Ｒは次の吸着動作に移ることができる。これにより、マーク認識動作を、ヘッドの空き時間に行わせることができる。

図９に、フロントヘッド２０Ｆの部品認識が、リアヘッド２０Ｒのマーク認識途中に完了した例を示す。フロントヘッド２０Ｆは部品２点吸着、２点認識、リアヘッド２０Ｒは部品３点搭載、マーク３点認識を行う場合に、マーク１点認識完了後、残りのマーク認識をフロントヘッド２０Ｆに任せている。

前記実施形態においては、部品マークとしてＩＣマークが例示されていたが、部品マークの種類は、これに限定されない。各ヘッドユニットのノズル数も６に限定されず、基板もプリント基板に限定されない。

基板の基準マーク及び部品マークの例を示す平面図 ヘッドユニットの構成例を示す斜視図 従来の処理手順を示す流れ図 本発明が適用されるデュアルガントリ表面実装装置の全体構成を示す平面図 レーザ認識と画像認識のタイミングチャート 本発明の第１実施形態による処理手順を示す流れ図 同じく画像認識のタイミングチャート 本発明の第２実施形態により反対側ヘッドの状況に応じてマーク認識を実行するか否かの判断フローを示す流れ図 第２実施形態における画像認識のタイミングチャート

符号の説明

１０…プリント基板
１２…基準マーク
１４…部品マーク
２０…ヘッドユニット
２０Ｆ…フロントヘッド
２０Ｒ…リアヘッド
２２Ｆ、２２Ｒ…基板認識カメラ
２４、２４Ｆ、２４Ｒ…ノズル
３０Ｆ、３０Ｒ…バンク
３４Ｆ、３４Ｒ…部品認識カメラ

Claims (2)

1. ２個のガントリに、それぞれ配設されたフロントヘッド部及びリアヘッド部と、前記フロントヘッド部及び前記リアヘッド部にそれぞれ配設されたフロントヘッド基板認識手段及びリアヘッド基板認識手段と、前記フロントヘッド部及び前記リアヘッド部にそれぞれ装着される搭載ノズルと、前記搭載ノズルに吸着された部品を認識するためのフロント部品認識手段及びリア部品認識手段と、を備え、前記搭載ノズルにより部品供給部から部品を吸着し、吸着された部品を前記フロント部品認識手段又は前記リア部品認識手段で認識し、保持された基板上の部品マークを含む基準マークを前記フロントヘッド基板認識手段又は前記リアヘッド基板認識手段で認識して、前記基板に部品を搭載する複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法において、
   前記フロントヘッド部で部品吸着と前記フロント部品認識手段による部品認識を行っている間に、前記リアヘッド部による部品搭載と、次に前記フロントヘッド部で吸着する部品を搭載すべき位置の部品マークの少なくとも一部を前記リアヘッド部の前記リアヘッド基板認識手段により認識する先取り認識を行い、
   前記リアヘッド部で部品吸着と前記リア部品認識手段による部品認識を行っている間に、前記フロントヘッド部による部品搭載と、次に前記リアヘッド部で吸着する部品を搭載すべき位置の部品マークの少なくとも一部を前記フロントヘッド部の前記フロントヘッド基板認識手段により認識する先取り認識を行うことを特徴とする複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法。
2. 前記フロントヘッド部及び前記リアヘッド部のいずれか一方のヘッド部で部品吸着と該一方のヘッド部に対応する部品認識手段による部品認識を行っている間に、他方のヘッド部の基板認識手段による部品マークの先取り認識が終了しなかった時は、残りの部品マークの認識を後で前記一方のヘッド部の基板認識手段によって行うことを特徴とする請求項１に記載の複数ガントリ表面実装装置の部品搭載方法。

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