JP5903588B2 - 下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置において基板を下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法に関するものである。

基板に電子部品を実装する部品実装工程において、基板を下面側から支持する基板の下受け方式として、複数の下受けピンを基板の下面に当接させて支持する下受けピン方式が広く用いられる。この下受けピン方式において、基板の下面側に前工程にて実装された既実装部品がある場合には、これらの既実装部品との位置的な干渉を生じないよう、下受け可能な部位を選定して下受けピンの配置を決定する必要がある。この下受けピン配置の決定は生産現場にてオペレータが既実装面における電子部品の配置を観察して下受け可能部位を見出すことによって行われ、このピン配置作業を容易にするために各種の支援装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、既実装面の画像と下受けピンが配置されるピン穴の配置を示す画像とを重ね合わせて表示するようにしており、下受けピンと既実装部品との干渉発生状態を目視により観察できるようになっている。

特開２００８−２１１０５１号公報

近年電子機器の小型化の進展に伴う実装密度の高度化により、実装基板における下受けピンの配置をより精細に設定する必要が生じている。しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術を含め、従来技術においては下受けピンの既実装面における平面位置を示すのみであるため、下受けピンの先端部が基板に当接する部分の詳細を知ることは困難であった。この結果下受け可能部位が大きく制約される高実装密度の基板を対象とする場合には、下受けピンの配置決定作業において干渉の有無の確認に手間と時間を要していた。このため、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することを可能とする支援機能が要望されていた。

そこで本発明は、高実装密度の基板を対象とする下受けピンの配置決定作業において、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することができる下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法を提供することを目的とする。

本発明の下受けピンの配置決定支援装置は、電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置であって、前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示する表示手段と、前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力部と、前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理部とを備え、前記ピン配置画像における下受けピンの平面画像は、前記基板保持部に立設された軸部の上端に設けられた頂部の画像を含み、前記頂部の画像は吸着用鍔部の画像と、前記吸着用鍔部よりも小さい断面形状であって前記基板の下面に当接して下受けする当接部の画像とを含む。

本発明の下受けピンの配置決定支援方法は、電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法であって、前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示する表示工程と、前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力工程と、前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理工程とを含み、前記ピン配置画像における下受けピンの平面画像は、前記基板保持部に立設された軸部の上端に設けられた頂部の画像を含み、前記頂部の画像は吸着用鍔部の画像と、前記吸着用鍔部よりも小さい断面形状であって前記基板の下面に当接して下受けする当接部の画像とを含む。

本発明によれば、基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定に際し、既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンの配置位置を入力し、配置位置が入力されたピン配置画像を基板画像に重ねた合成画像を表示させ、さらにピン配置画像における下受けピンの平面画像に軸部よりも小さい断面形状であって基板の下面に当接して下受けする当接部の画像とを含ませることにより、高実装密度の基板を対象とする下受けピンの配置決定作業において、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板搬送機構および基板下受け機構の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板保持部における基板位置決め方式の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板保持部における基板下受け機構の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の作業対象となる基板の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板下受け機構に用いられる下受けピンモジュールの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板保持部における下受けピンモジュールの機能説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を含む電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品データおよび下受けピンデータの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受けピンの配置決定支援方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受けピンの配置決定支援方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受けピンの配置決定支援方法を示すフロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、電子部品実装装置１の全体構成を説明する。電子部品実装装置１は実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を保持して基板に実装する機能を有するものであり、通信ネットワーク１６を介して接続される他装置や上位システム１５とともに電子部品実装システムを構成する。

図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された基板３を搬送し、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決めする機能を備えるものであり、並行に配設された２条の搬送レール２ａを有している。基板搬送機構２の中央部には、搬入された基板３を下受けするための基板下受け機構２ｃおよび基板下受け機構２ｃによって持ち上げられた基板３の相対向する２辺の側端部を上方から押さえてクランプする押さえ部材２ｂを備えている。

基板搬送機構２の両側には、実装対象の電子部品を供給する部品供給部４が配置されている。部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並列に配置されており、テープフィーダ５はキャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による取出位置までピッチ送りする機能を有している。基台１ａ上面のＸ方向の１端部上にはＹ軸移動テーブル６が配設されており、Ｙ軸移動テーブル６には２台のＸ軸移動テーブル７がＹ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル７には、それぞれ実装ヘッド８がＸ方向にスライド自在に装着されている。

実装ヘッド８は複数の単位保持ヘッド９より成る多連型ヘッドであり、単位保持ヘッド９の下端部に設けられたノズルホルダ９ａに装着された部品吸着用の吸着ノズル１４Ａ（図７参照）によってテープフィーダ５から実装対象の電子部品Ｐを真空吸着によって保持する。Ｙ軸移動テーブル６およびＸ軸移動テーブル７は実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構を構成する。

ヘッド移動機構を駆動することにより、実装ヘッド８は部品供給部４と基板搬送機構２に位置決めされた基板３との間で移動し、基板３において実装ヘッド８が昇降することにより，保持した電子部品Ｐ（図７参照）を基板３に実装する。実装ヘッド８および実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部４から部品を取り出して基板３に実装する部品実装機構１７（図８参照）を構成する。

Ｘ軸移動テーブル７の下面には、それぞれ実装ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ１０が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ１０を基板搬送機構２に保持された基板３の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ１０は基板３に形成された認識マークを撮像する。部品供給部４と基板搬送機構２との間の実装ヘッド８の移動経路には、部品認識カメラ１１，第１のノズル収納部１２，第２のノズル収納部１３が配設されている。

部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１１の上方を所定方向に通過する走査動作を行うことにより、部品認識カメラ１１は実装ヘッド８に保持された状態の部品を撮像する。第１のノズル収納部１２には，単位保持ヘッド９のノズルホルダ９ａに装着される吸着ノズル１４Ａが部品種に対応して複数収納保持されており、第２のノズル収納部１３には、図６に示す下受けピンモジュール２２の移動時に、単位保持ヘッド９のノズルホルダ９ａに装着されて用いられる吸着ノズル１４Ｂ（図７参照）が収納保持されている。実装ヘッド８が第１のノズル収納部１２，第２のノズル収納部１３にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズルを目的および対象とする部品種に応じて交換することができる。

次に図２、図３を参照して、電子部品実装装置１の基板搬送機構２における実装作業位置、すなわち基板３を対象として前述の部品実装機構による部品実装作業が行われる実装ステージの構成について説明する。図２（ａ）において、基板搬送機構２は２条の搬送レール２ａに沿ってＸ方向に配設されたコンベア機構２ｄを備えている。図２（ｂ）に示すように、コンベア機構２ｄはモータ１９によって水平往復動する搬送ベルトによって基板３をＸ方向に搬送する。

基板搬送機構２には実装ヘッド８の移動可能な範囲、すなわち部品実装機構１７による部品実装が可能な作業範囲に対応して、Ｘ方向の長さ寸法がＬｏの実装ステージ［Ｓ］が設定されている。実装ステージ［Ｓ］には基板３を保持するための基板保持部が設けられており、基板下受け機構２ｃによって基板３を下面側から下受けする。基板下受け機構２ｃは、水平な板状の下受けベース部２１を昇降機構２０によって昇降（矢印ａ）させる構成となっており、下受けベース部２１の上面には、基板３を下面側から支持する下受けピンモジュール２２（下受けピン）が立設されている。

搬送レール２ａには、実装ステージ［Ｓ］の前端部に対応して第１位置決めセンサ１８Ａが配設されており、さらに実装ステージ［Ｓ］の後端部に対応して第１位置決めセンサ１８Ａから上流側に長さＬｏだけ隔てた位置に第２位置決めセンサ１８Ｂが配設されている。第１位置決めセンサ１８Ａ、第２位置決めセンサ１８Ｂはいずれも透過型の光学センサであり、コンベア機構２ｄによって搬送された基板３の先端部３ｃ（図３参照）が第１位置決めセンサ１８Ａ、基板３の後端部３ｄ（図３参照）が第２位置決めセンサ１８Ｂの検出光軸を遮光することにより、基板３の先端部３ｃが第１位置決めセンサ１８Ａ、基板３の後端部３ｄが第２位置決めセンサ１８Ｂの位置に到達したことを検出する。

第１位置決めセンサ１８Ａ、第２位置決めセンサ１８Ｂによる検出信号は制御部４０（図８）伝達され、制御部４０がこの検出信号に基づいてモータ１９、昇降機構２０を制御することにより、基板搬送機構２において基板３を所定の位置に位置決めし、さらに位置決めされた基板３の作業範囲を下方から下受けして保持することができる。第１位置決めセンサ１８Ａ、第２位置決めセンサ１８Ｂおよび基板下受け機構２ｃは、基板３を以下に説明する第１の実装作業位置，第２の実装作業位置に位置決めして保持する基板位置決め機構を構成する。

次に図３を参照して、実装ステージ［Ｓ］の長さＬｏを超えるサイズの基板３Ａ（図１１参照）を実装作業の対象とする場合の基板位置決めについて説明する。長さ寸法Ｌｏよりも大きい長さ寸法を有する基板３Ａを対象とする場合には、まず図３（ａ）に示すように、第１位置決めセンサ１８Ａの検出光軸位置に先端部３ｃが到達した位置（第１の実装作業位置）に基板３を位置決めする。この状態では基板３のうち、はみ出し長さＬ＊のはみ出し部３＊が実装ステージ［Ｓ］から上流側にはみ出しており、はみ出し部３＊については部品実装機構１７によって部品実装作業を行うことができない。

このため、図３（ｂ）に示すように、コンベア機構２ｄにより基板３Ａを下流側に移動させ（矢印ｂ）、第２位置決めセンサ１８Ｂの検出光軸位置に後端部３ｄが到達した位置（第２の実装作業位置）に基板３Ａを位置決めする。このため基板３Ａが第２の実装作業位置に位置決めされた状態では、はみ出し部３＊が実装ステージ［Ｓ］の範囲内に含まれ、部品実装機構１７による部品実装作業が可能となる。すなわち、本実施の形態においては、部品実装機構１７による部品実装作業が可能な作業範囲より長さ寸法が大きい基板３Ａを対象とする場合に、少なくとも第１の実装作業位置、第２の実装作業位置を含む複数の実装作業位置に順次位置決めされる基板３Ａを対象として、複数回の部品実装作業を実行するようにしている。

次に図４を参照して、基板搬送機構２に設けられた基板下受け機構２ｃの構成および機能について説明する。図２に示すように、基板搬送機構２を構成する２条の搬送レール２ａの内側には、コンベア機構２ｄが搬送方向に沿って設けられている。基板３の両側端部をコンベア機構２ｄの上面に当接させた状態でコンベア機構２ｄを駆動することにより、基板３は基板搬送方向に搬送される。さらに、コンベア機構２ｄの内側には、押さえ部材２ｂにより基板の側端部を上方から押さえてクランプする際、基板の側端部を下方から支持するクランプ部２ｅが下受けベース部２１に当接することにより昇降自在に配設されている。

基板搬送機構２の中央部に実装ステージ［Ｓ］に対応して設けられた基板下受け機構２ｃは、水平な板状の下受けベース部２１を昇降機構２０によって昇降（矢印ｃ）させる構成となっており、下受けベース部２１の上面には、基板３を下面側から支持する下受けピンモジュール２２が立設されている。本実施の形態では下受け対象の基板３として、当該基板の表裏をなす第１面３ａ、第２面３ｂのいずれの面にも電子部品が実装される両面実装基板が含まれている。

図５はこのような両面実装基板の例を示している。この例では、図５（ａ）に示す第１面３ａに、複数種類の電子部品Ｐ（ＢＧＡ型部品Ｐａ、ＤＩＰ型部品Ｐｂ、チップ型部品Ｐｃなど）が実装される。また図５（ｂ）に示す第２面３ｂには、コネクタ部品Ｐｄを含む複数種類の電子部品Ｐが実装される。そして第１面３ａが実装対象面となる場合には、第２面３ｂが下受け面となり、第２面３ｂが実装対象面となる場合には、第１面３ａが下受け面となる。

ここで、下受け面が前工程において既に電子部品が実装された既実装面である場合には、既実装面における既実装部品の位置を考慮して、下受けピンモジュール２２のとの干渉を生じない下受けピン配置を選択する必要がある。このため本実施の形態では、下受けピンモジュール２２を下受けベース部２１上の任意位置に配置可能な構成としている。すなわち下受けベース部２１は、アルミニウムなどの非磁性体より成る板部材２１ｂの上面に鋼板などの磁性体２１ａを被覆した構成となっており、磁性体２１ａ上の任意の位置に下受けピンモジュール２２が下受け対象となる基板３の下受け位置に応じて配置される。

この下受け配置状態において、下受けピンモジュール２２の基部２３に内蔵されたマグネット部材２７（図６（ｂ）参照）によって磁性体２１ａとの間に引磁力が作用し、この引磁力により下受けピンモジュール２２は下受けベース部２１に固定される。なお下受けベース部２１全体を磁性材料によって製作しても差し支えなく、下受けベース部２１としては少なくとも上面が磁性体で設けられていればよい。この状態で、図４（ｂ）に示すように、昇降機構２０を駆動して下受けベース部２１を上昇させる（矢印ｄ）ことにより、下受けピンモジュール２２の上端部及びクランプ部２ｅの上端部が基板３の下面に当接し、基板３は基板下受け機構２ｃによって下受け支持されるとともに、基板３の両端部が押さえ部材２ｂの下面に押し付けられて位置固定される。

次に図６を参照して、下受けピンモジュール２２の構成および機能を説明する。下受けピンモジュール２２は、図６（ａ）に示すように、下受けベース部２１に当接する基部２３から上方に、中空の軸部２４を延出させた構成となっている。軸部２４の上端部に装着された頂部２５は、上方に突出した細径ピン形状の当接部２５ａおよび横方向に延出した吸着用鍔部２５ｂを有しており、当接部２５ａは下受け時において上端部が基板３の下面に当接して支持する。軸部２４には吸引孔２４ａが貫通して設けられており、吸引孔２４ａは当接部２５ａを上下に貫通して設けられた吸引孔２５ｃと連通する。

図６（ｂ）において、基部２３は内部に円筒状の昇降室２３ｃが設けられた基部本体２３ａに、軸部２４が固定された蓋部材２３ｂを結合した構成となっている。昇降室２３ｃの内部には、マグネット部材２７が装着されたピストン２６が上下に摺動自在に嵌合している。通常状態においては、ピストン２６は昇降室２３ｃ内において底部に位置し、マグネット部材２７の引磁力によって基部２３は磁性体２１ａに固定される。

軸部２４の吸引孔２４ａから真空吸引することにより、ピストン２６は昇降室２３ｃ内で上昇し、マグネット部材２７の下面と磁性体２１ａの上面との間の距離が拡大する。これによりマグネット部材２７と磁性体２１ａとの間に作用する引磁力が大幅に減少し、基部２３の下受けベース部２１への固定が解除される。すなわち下受けピンモジュール２２において基板保持部に設けられた下受けベース部２１に当接する基部２３には下受けピンモジュール２２を固定するマグネットが内蔵されており、下受けピンモジュール２２は、下受けベース部２１上の任意位置に配置自在となっている。

図７（ａ）は、基板下受け機構２ｃによって下受け保持された基板３に、吸着ノズル１４Ａがノズルホルダ９ａに装着された実装ヘッド８によって電子部品Ｐを実装している状態を示している。この状態では、下受けピンモジュール２２の当接部２５ａの上端部は下面側から基板３を下受けする。このとき、基板３の下受け面が既実装面であって電子部品Ｐが存在する場合にあっても、下受けベース部２１における下受けピンモジュール２２の配置を適切に設定することにより、これら既実装の電子部品Ｐと吸着用鍔部２５ｂや当接部２５ａとの干渉が防止されるようになっている。

また図７（ｂ）は、下受けベース部２１に配置された下受けピンモジュール２２を移動させる動作を示している。この場合には、ノズルホルダ９ａに吸着ノズル１４Ｂを装着した実装ヘッド８を下受けピンモジュール２２の上方に移動させ、吸着ノズル１４Ｂを頂部２５にかぶせた状態で真空吸引する。これにより、図６に示す構成の基部２３と磁性体２１ａとの間に作用するマグネット部材２７の引磁力が減少するとともに、吸着ノズル１４Ｂが吸着用鍔部２５ｂを吸着保持する。そしてこの状態で実装ヘッド８を移動させることにより、下受けピンモジュール２２の移動が行われる。

次に図８〜図１１を参照して、電子部品実装装置１を含んで構成される電子部品実装システムの制御系の構成および電子部品実装システムが有する下受けピンの配置決定支援機能について説明する。この機能は、基板下受け機構２ｃを備えた基板保持部において、基板３の既実装面を下面側から下受けする下受けピンモジュール２２の配置の決定を支援するものである。

図８において、上位システム１５は全体制御部３０，記憶部３１、ピン画像表示処理部３２、干渉判定部３３、警告処理部３４、表示装置３５、操作・入力部３６、通信部３７を備えている。全体制御部３０は処理演算装置であり、記憶部３１に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて、電子部品実装装置１における下受けピンの配置決定支援処理作業を統括する。

この処理作業では、図１０（ａ）に示すように、液晶パネルなどの表示装置３５（表示手段）の表示画面３５ａに、基板３における電子部品Ｐの形状・配置を示す画像を表示させ、この画像上においてオペレータがマウスなどのポインティングデバイスを備えた操作・入力部３６（位置入力部）を介して、下受けピンモジュール２２を配置すべき配置位置を入力する。

ここで表示画面３５ａに表示される画像には、基板３の既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像（第１の基板画像）および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す基板画像（第２の基板画像）が含まれている。第２の基板画像を表示対象に含めているのは、後述するように、実装部品の種類によっては実装動作時に当該部品の近傍を下面側から下受けするために下受けピンモジュール２２を配置する必要が生じることによる。ここで、基板画像としては、ＣＡＤデータなど設計段階で出力される画像データに基づく画像のほか、実物の基板を撮像して取得されたカメラ画像を用いることもできる。

決定された下受けピンモジュール２２の配置位置を示す下受け配置データは、通信部３７によって通信ネットワーク１６を介して電子部品実装装置１に伝達される。電子部品実装装置１ではこの下受け配置データに基づいて実装ヘッド８を動作させることにより、下受けピンモジュール２２は下受けベース部２１上で自動的に移動し、対象となる基板３の下受け面に応じた適正な下受けピン配置が実現される。

記憶部３１には、実装データ３１ａ、部品データ３１ｂ、下受けピンデータ３１ｃ、基板位置データ３１ｄが記憶されている。実装データ３１ａは基板３に実装される電子部品の種類や実装位置座標など、実装ヘッド８による部品実装動作に必要なデータである。部品データ３１ｂは、基板３に実装される電子部品の３次元形状（図９（ａ）参照）や部品特性に関するデータであり、部品特性には当該部品の実装対象面への実装に際して下面側を下受けする必要があるか否かを規定する下受け要否特性が含まれる。下受けピンデータ３１ｃは下受けピンモジュール２２に装着される頂部２５の３次元形状に関するデータである。

基板位置データ３１ｄは、実装作業対象が図３に示す基板３Ａである場合のように、実装ステージ［Ｓ］において基板３Ａを複数の実装作業位置（ここでは第１の実装作業位置および第２の実装作業位置）のそれぞれに位置決めするために用いられる位置決め制御用のデータである。基板位置データ３１ｄを参照することにより、基板３Ａが複数の実装作業位置のそれぞれに位置決めされた状態における基板画像を表示させることが可能となっている。

ピン画像表示処理部３２は、下受けベース部２１における下受けピンモジュール２２の配置位置をオペレータが入力する際に参照する画像を、表示装置３５に表示させるための処理を行う。ピン画像表示処理部３２は、画像合成部３２ａ、表示切替部３２ｂの処理機能部を備えており、画像合成部３２ａは、オペレータがピン配置位置を操作・入力部３６を介して入力したピン配置画像を、基板画像に重ねて合成画像を生成する処理を行う。

ここで基板画像としては、既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第１の基板画像、実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第２の基板画像のいずれか（図５参照）を選択することが可能となっている。例えば、図５（ａ）に示す第１面３ａが既実装面の場合には第１面３ａが第１の基板画像であり、図５（ｂ）に示す第２面３ｂが実装対象面を示す第２の基板画像となる。すなわちピン画像表示処理部３２は、配置位置が入力されたピン配置画像を第１の基板画像または第２の基板画像に重ねた合成画像を表示装置３５に表示させる。

図１０（ｂ）は、第１の基板画像に対応する第１面３ａにピン配置画像を重ねた合成画像の例を示している。ここでは、オペレータは第１の基板画像を観察して、基板３をバランスよく支持することができかつ既実装部品との干渉が発生しないようなピン配置を、操作・入力部３６のポインティング機能によって入力する。ここでは、配置位置ＳＰ１〜ＳＰ５の５点が入力されており、これにより各配置位置ＳＰｉの基板面における位置座標（ｘｐｉ、ｙｐｉ）が取り込まれる。この例では、中央に位置する配置位置ＳＰ５は２つの既実装部品の間に近接して挟まれた位置にあり、下受けピンモジュール２２とこれらの既実装部品との干渉の有無が問題となる。本実施の形態においては、このような干渉の有無を予め記憶された形状データや位置データおよび入力された配置位置ＳＰのデータを用いて自動的に判定するようにしている。

ここで上述のピン配置画像における下受けピンモジュール２２の平面画像について、図９（ａ）を参照して説明する。図９（ａ）における平面図は、下受けピンモジュール２２によって基板３の既実装面を下受けした状態の平面画像を示している。この平面画像には、基板保持部に立設された軸部２４の頂部２５の画像と、頂部２５の先端に吸着用鍔部２５ｂよりも小さい断面形状であって基板３の下面に当接して下受けする当接部２５ａの画像が含まれている。そしてこの下受けピンモジュール２２の平面画像における頂部２５の輪郭部Ａおよび中央部Ｂは、それぞれ頂部２５の吸着用鍔部２５ｂ（外周部）および当接部２５ａに相当する。

表示切替部３２ｂは、合成画像の表示に際し第１の基板画像に基づく合成画像（図１０（ｂ）参照）と第２の基板画像に基づく合成画像（図１０（ｃ））とを切り替えて表示させる処理を行う。第１の基板画像と第２の基板画像とは同一基板の表裏の画像であることから、この切り替えに際しては第１の基板画像と第２の基板画像との位置関係がそれぞれ鏡像関係となるように画像データを反転処理して表示させる。これにより、オペレータは実際に実装ステージ［Ｓ］に位置決めされた基板３を平面視した状態における基板画像を参照することが可能となっている。

ここで、図５（ｂ）に示す第２面３ｂが実装対象面である場合には、コネクタ部品Ｐｄが実装部品に含まれていることから、コネクタ部品Ｐｄの位置を考慮して下受けピン配置を行う必要がある。すなわち、嵌合部品であるコネクタ部品Ｐｄの基板３への実装に際しては、通常の面実装部品と比較して大きな実装荷重でコネクタ部品Ｐｄを基板３に対して押圧する必要があることから、基板３の撓み変形を防止するために、コネクタ部品Ｐｄの近傍において下面側を下受けすることが望ましい。

本実施の形態では、このように実装に際して反対面側を下受けする必要がある電子部品を予め特定し、部品特性の一項目として部品データ３１ｂに規定するようにしている。そしてこのような下受けを要する電子部品が実装対象面に存在する場合には、ピン画像表示処理部３２は実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第２の基板画像を表示させるようにしている。すなわちピン画像表示処理部３２は、部品データ３１ｂに含まれる部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、第２の基板画像に基づく合成画像を表示装置３５に表示させる。

図１０（ｃ）は、表示画面３５ａにおいて第１の基板画像に替えて第２の基板画像である第２面３ｂを表示させた例を示している。この例では第２面３ｂには部品データ３１ｂに規定する下受け要部品であるコネクタ部品Ｐｄが存在することから、オペレータは第２の基板画像を観察して、コネクタ部品Ｐｄの近傍において基板３を下受けするのに適切な位置、すなわち第１面３ａにおいて既実装部品と干渉の生じない位置を選択する。ここでは、コネクタ部品Ｐｄの近傍で第１面３ａにおいても既実装部品の存在しない部位を選んで、配置位置ＳＰ６が入力される。

この作業では、第１面３ａと第２面３ｂとの双方を観察対象としなければならないことから、場合によっては表裏反転を複数回反復して行う必要が生じる。このような場合には、表示画面３５ａに設けられた表裏反転ボタン３５ｂを操作することにより、表示切替部３２ｂの機能によって所望のタイミングで第１の基板画像と第２の基板画像とを切り替えることができる。

干渉判定部３３は、配置位置が入力された下受けピンモジュール２２のいずれかが下受け面に既に存在する既実装部品と干渉するか否かを、部品データ３１ｂに含まれる電子部品の３次元形状データおよび下受けピンデータ３１ｃに含まれる下受けピンモジュール２２の当接部、すなわち基板３の下受け面と当接する頂部２５の３次元形状データに基づいて判定する。

図９（ａ）は、電子部品および頂部２５の３次元形状データの例を示している。すなわち、部品データ３１ｂには、基板３に実装される電子部品Ｐ１，Ｐ２・・のＸＹＺ方向のサイズを示す（ａ１，ｂ１，ｃ１）、（ａ２，ｂ２，ｃ２１）・・が記憶されている。そして下受けピンデータ３１ｃには、下受けピンモジュール２２に装着された頂部２５のサイズ、すなわち吸着用鍔部２５ｂの径、当接部２５ａの径および長さをそれぞれ示す（ｄ１，ｄ２，ｄ３）が記憶されている。

ここで既実装面における既実装の電子部品Ｐ１，Ｐ２・・の位置は、実装データ３１ａに記憶された実装座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）によって与えられている。また下受けピンモジュール２２を配置する配置位置ＳＰ（ｘｐ、ｙｐ）は、表示画面３５ａに表示された画像上において操作・入力部３６によって操作を行うことにより入力される。そして干渉判定部３３は、これらの３次元形状データ、位置データに基づいて、電子部品Ｐ１，Ｐ２・・と頂部２５との位置的な干渉の有無を判定する。

例えば図９（ｂ）に示すように、電子部品Ｐ１と頂部２５との関係で見れば、ｃ１がｄ３よりも大きいことから、配置位置ＳＰ（ｘｐ、ｙｐ）および吸着用鍔部２５ｂの径寸法ｄ１によって規定される第１干渉領域Ｒ１に電子部品Ｐ１の外面が侵入していない限り、干渉なしと判定される。また図９（ｃ）に示すように、電子部品Ｐ２と頂部２５との関係で見れば、ｃ３がｄ３よりも小さいことから、配置位置ＳＰ（ｘｐ、ｙｐ）および吸着用鍔部２５ｂの径寸法ｄ１によって規定される第１干渉領域Ｒ１に電子部品Ｐ２の外面が侵入していても、吸着用鍔部２５ｂの径寸法ｄ１によって規定される第２干渉領域Ｒ２に電子部品Ｐ２の外面が侵入していない限り、干渉なしと判定される。すなわち干渉判定部３３は、輪郭部Ａと中央部Ｂとの間の領域において、電子部品Ｐ１、Ｐ２などの既実装部品と当接部２５ａとの３次元的な位置干渉を判断する。

警告処理部３４は、干渉判定部３３により干渉有りと判定されたならば、表示装置３５にその旨を報知する警告画面を表示する処理を行う。そしてオペレータは、この警告画面を承けて、配置位置ＳＰ（ｘｐ、ｙｐ）を変更する処理を行う。これにより、電子部品が高密度で実装された既実装面が下受け面である場合においても、より精緻な干渉発生の有無判断が可能となり、より高精度の下受けピン配置が実現される。警告処理部３４、表示装置３５は、干渉有りと判定されたならば、表示装置３５にその旨を報知する警告手段を構成する。

なお、実装対象の基板が図３に示す基板３Ａのように、実装ステージ［Ｓ］において複数の実装作業位置（ここでは第１の実装作業位置、第２の実装作業位置）に位置決めされる種類の基板である場合には、ピン画像表示処理部３２は以下のような処理を実行する。すなわちこの場合には、下受けベース部２１に予め配置された複数の下受けピンモジュール２２によって同一の基板３Ａの異なる部位を下受けする形態となることから、基板３Ａが第１の実装作業位置、第２の実装作業位置のいずれに位置決めされた状態においても、これらの下受けピンモジュール２２によって基板３Ａを適切に下受け可能なように、配置位置を決定する必要がある。このためピン画像表示処理部３２は、第１の実装作業位置、第２の実装作業位置のそれぞれに基板３Ａが位置決めされた状態を想定したピン配置画像を基板画像と重ねて表示させ、オペレータはこれらのいずれの状態においても既実装部品との干渉が生じないように、ピン配置位置の調整を行う。

ここに示す例では、図１１（ａ）に示すように、表示装置３５の表示画面３５ａに基板３Ａの基板画像を表示させる。次いで、まず第１の実装作業位置に基板３Ａが位置決めされた状態で、実装ステージ［Ｓ］に位置する実装領域（はみ出し長さＬ＊のはみ出し部３＊以外の領域）を下受けするための下受けピンモジュール２２の配置位置ＳＰ（ここでは配置位置ＳＰ１〜ＳＰ５の５点）を選定し、操作・入力部３６によって入力する。そして入力された第１のピン配置画像を基板画像と重ねて、図１１（ｂ）に示す合成画像を生成し、表示画面３５ａに表示させる。

ここで配置位置ＳＰ３は、第１の実装作業位置に対応した第１のピン配置画像においては既実装部品との干渉の可能性はないものの、以下に説明する第２のピン配置画像では既実装の電子部品Ｐとの干渉が生じる恐れがある。このため、オペレータは配置位置ＳＰ３の入力に際し、第２のピン配置画像における既実装の電子部品Ｐとの干渉を考慮して適切な位置を選定する。

次に第２の実装作業位置に基板３Ａが位置決めされた状態を想定した第２のピン配置画像を基板画像と重ねた合成画像を生成して表示画面３５ａに表示させる。すなわち図１１（ｃ）に示すように、第１の実装作業位置において実装領域から除外されたはみ出し部３＊が実装ステージ［Ｓ］に完全に含まれるように、基板位置データ３１ｄに基づいて第２の実装作業位置に基板３Ａを移動させた状態の基板画像と、入力済みの第１のピン配置画像とを重ねて第２のピン配置画像を生成する。

換言すれば、予め基板位置データ３１ｄに記憶された第１の実装作業位置および第２の実装作業位置のそれぞれにおける基板３Ａの位置決め位置および既に配置位置が入力された第１のピン配置画像に基づいて第２のピン配置画像を生成し、第１のピン配置画像と第２のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示する。このようにして生成された合成画像をオペレータが観察することにより、基板３Ａを第２の実装作業位置に移動させた状態においても、下受けベース部２１に配置された下受けピンモジュール２２と既実装部品との干渉を生じることなく、適正な基板下受け状態が実現されることが確認される。

なお、上述の合成画像の表示において、配置位置ＳＰを示す下受けピンの平面画像を、第１のピン配置画像と第２のピン配置画像とで異なる色彩・図形などを用いて、いずれのピン配置に属する下受けピンであるかを識別可能なように表示することが望ましい。図１１に示す例では、図１１（ａ）に示す第１のピン配置画像に対応する配置位置ＳＰ１〜ＳＰ５は中央部Ｂ（図９参照）を黒丸で表示し、図１１（ｂ）に示す第２のピン配置画像に対応する配置位置ＳＰ１〜ＳＰ５は中央部Ｂを白丸で表示して識別容易にしている。これにより、配置位置ＳＰの選定に際し、どの実装作業位置に対応したピン配置であるかを取り違えるミスを防止することができる。すなわち本実施の形態では、第１のピン配置画像における下受けピンの平面画像と第２のピン配置画像における下受けピンの平面画像とを異なる表示形態で表示するようにしている。

すなわち本実施の形態では、前述形態の基板３Ａを作業対象とする場合には、ピン画像表示処理部３２は、基板３Ａが第１の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第１のピン配置画像と、基板３Ａが第２の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して第１のピン配置画像に基づいて生成された第２のピン配置画像とを、それぞれの実装作業位置における実装領域に対応した基板画像に重ねた合成画像（図１１（ｂ）（ｃ）参照）を表示装置３５に表示させる処理を行う。

また電子部品実装装置１は、制御部４０、記憶部４１、認識処理部４２、表示部４３、操作・入力部４４、通信部４５を備えている。制御部４０は処理演算装置であり、記憶部４１に記憶された動作プログラムや実装データに基づいて、基板搬送機構２や部品供給部４、部品実装機構１７の作業動作を制御する。認識処理部４２は基板認識カメラ１０、部品認識カメラ１１による撮像結果を認識処理する。表示部４３は液晶などの表示パネルであり、操作・入力部４４による操作時の案内画面や各種の報知画面を表示する。そして通信部４５は、通信ネットワーク１６を介して上位システム１５や他装置との間で信号の授受を行う。

上記構成において、全体制御部３０、記憶部３１、ピン画像表示処理部３２、干渉判定部３３、警告処理部３４、表示装置３５、操作・入力部３６は、電子部品実装装置１の基板保持部において基板３、３Ａの既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置を構成する。なお、本実施の形態では下受けピンの配置決定支援機能を基板３に設けた構成例を示したが、この機能を電子部品実装装置１が有する制御処理機能によって実行させるようにしてもよい。

ここで、上述構成の下受けピンの配置決定支援装置を用いて下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法について、図１２のフローに則して各図を参照しながら説明する。図１２において、まず基板画像を含むピン配置決定用の画像を表示画面３５ａに表示させる（表示工程）（ＳＴ１）。すなわち、通常サイズの基板３を対象とする場合には図１０（ａ）に示す第１面３ａの基板画像を、また少なくとも第１の実装作業位置および第２の実装作業位置を含む複数の実装作業位置に順次位置決めされて複数回の実装作業対象となる基板３Ａを対象とする場合には、図１１（ａ）に示す基板画像を表示画面３５ａに表示させる。

次いで操作・入力部３６のポインティング機能により、表示された画像上に下受けピンモジュール２２の配置位置ＳＰを入力する（位置入力工程）（ＳＴ２）。すなわち、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）に示すように、下受けの対象となる既実装面の既実装部品の形状・配置を観察しながら、下受けに適当な配置位置ＳＰ１〜ＳＰ５を選定して入力する。ここでは、下受けピンモジュール２２は下受けベース部２１上の任意位置に配置可能となっている。

そして配置位置ＳＰを示すピン配置画像を基板画像に重ねた合成画像を生成し（ＳＴ３）、生成された合成画像を表示画面３５ａに表示させる（ピン画像表示処理工程）（ＳＴ４）。この合成画像における下受けピンモジュール２２の平面画像には、図９に示す頂部２５の吸着用鍔部２５ｂ、当接部２５ａの画像が含まれており、合成画像上で頂部２５と既実装部品との干渉の有無を判定できるようになっている。

また基板３Ａを対象とする場合には、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板３Ａが第１の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第１のピン配置画像と、基板３Ａが第２の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して、予め基板位置データ３１ｄに記憶された第１の実装作業位置および第２の実装作業位置のそれぞれにおける基板３Ａの位置決め位置および第１のピン配置画像に基づいて第２のピン配置画像を生成し、第１のピン配置画像と第２のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示する。

ここで基板位置データ３１ｄを参照することにより、基板位置データ３１ｄに含まれる部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、実装対象面の実装部品に実装動作時に下受けを必要とする下受け要部品があるか否かを判定する（ＳＴ５）。そして図１０に示す基板３のように、実装動作時の押圧荷重を受けるための下受けを要するコネクタ部品Ｐｄが実装対象面に存在する場合には、既実装面および実装対象面の２面を切り替えて表示させる（ＳＴ６）。これにより図１０（ｂ）に示す既実装面を対象とする表示から、図１０（ｃ）に示す実装対象面を対象とする表示に切り替わり、オペレータはコネクタ部品Ｐｄを対象とする配置位置を追加して入力する。

（ＳＴ５）において下受け要部品が存在しない場合、または（ＳＴ６）の処理を終了した後には、下受けピンと既実装部品との干渉の有無を判定する（干渉判定工程）（ＳＴ７）。すなわち、干渉判定部３３が部品データ３１ｂ、下受けピンデータ３１ｃを参照することにより、配置位置が入力された下受けピンモジュール２２のいずれかが既実装部品と干渉するか否かを、予め記憶された部品データ３１ｂに示される電子部品の３次元形状データおよび下受けピンデータ３１ｃに示される下受けピンモジュール２２の当接部２５ａの３次元形状データに基づいて判定する（図９参照）。

（ＳＴ７）にて干渉有りと判定されたならば、表示装置３５による表示などの報知手段によってその旨報知し（警告工程）（ＳＴ８）、（ＳＴ２）に戻って干渉を排除するための配置位置の修正入力を行う。そして（ＳＴ７）にて干渉なしと判定されることにより、下受けピン配置が決定され（ＳＴ９）、これにより下受けピンの配置決定支援処理が終了する。

上記説明したように、本実施の形態に示す下受けピンの配置決定支援では、基板保持部において基板３の既実装面を下面側から下受けする下受けピンモジュール２２の配置の決定に際し、既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール２２の配置位置を入力し、配置位置が入力されたピン配置画像を基板画像に重ねた合成画像を表示させ、さらにピン配置画像における下受けピンモジュール２２の平面画像に頂部２５の画像と基板３の下面に当接して下受けする当接部２５ａの画像とを含ませるようにしている。これにより、高実装密度の基板３を対象とする下受けピンの配置決定作業において、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することができる。

また既実装面を示す第１の基板画像および実装対象面を示す第２の基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール２２の配置位置が入力されたピン配置画像を第１の基板画像または第２の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理において、第１の基板画像に基づく合成画像と第２の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示させるようにしている。これにより、実装対象面に存在する下受け要部品の部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能となる。

さらに複数の実装作業位置に順次位置決めされて複数回の実装作業対象となる基板３Ａを対象とする場合において、基板３Ａが第１の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第１のピン配置画像と、基板が第２の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して第１のピン配置画像に基づいて生成された第２のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示するようにしている。これにより、複数の実装作業位置について共通に用いられる下受けピン配置の決定作業を簡略化することができる。

本発明の下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法は、高実装密度の基板を対象とする下受けピンの配置決定作業において、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することができるという効果を有し、下受けピンで下受けされた基板を対象として電子部品を実装する電子部品実装分野において有用である。

１ 電子部品実装装置
２ 基板搬送機構
２ｃ 基板下受け機構
３，３Ａ 基板
８ 実装ヘッド
２１ 下受けベース部
２２ 下受けピンモジュール
２３ 基部
２４ 軸部
２５ 頂部
２５ａ 当接部
２７ マグネット部材

Claims (8)

1. 電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置であって、
   前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示する表示手段と、
   前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力部と、
   前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理部とを備え、
   前記ピン配置画像における下受けピンの平面画像は、前記基板保持部に立設された軸部の上端に設けられた頂部の画像を含み、前記頂部の画像は吸着用鍔部の画像と、前記吸着用鍔部よりも小さい断面形状であって前記基板の下面に当接して下受けする当接部の画像とを含むことを特徴とする下受けピンの配置決定支援装置。
2. 前記下受けピンにおいて前記基板保持部に設けられた下受けベース部に当接する基部にはこの下受けピンを固定するマグネットが内蔵されており、
   前記下受けピンは、前記下受けベース部上の任意位置に配置自在となっていることを特徴とする請求項１記載の下受けピンの配置決定支援装置。
3. 前記下受けピンの平面画像における輪郭部および中央部は、それぞれ前記吸着用鍔部および前記当接部に相当することを特徴とする請求項１または２記載の下受けピンの配置決定支援装置。
4. 前記電子部品の３次元形状データおよび前記下受けピンの当接部の３次元形状データとを記憶する記憶部と、
   前記配置位置が入力された下受けピンのいずれかが前記既実装部品と干渉するか否かを、前記電子部品の３次元形状データおよび前記当接部の３次元形状データに基づいて判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部により干渉有りと判定されたならばその旨報知する警告手段とを備え、
   前記干渉判定部は、前記輪郭部と中央部との間の領域に存在する既実装部品と前記当接部との３次元的な位置干渉を判断することを特徴とする請求項３に記載の下受けピンの配置決定支援装置。
5. 電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法であって、
   前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示する表示工程と、
   前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力工程と、
   前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理工程とを含み、
   前記ピン配置画像における下受けピンの平面画像は、前記基板保持部に立設された軸部の上端に設けられた頂部の画像を含み、前記頂部の画像は吸着用鍔部の画像と、前記吸着用鍔部よりも小さい断面形状であって前記基板の下面に当接して下受けする当接部の画像とを含むことを特徴とする下受けピンの配置決定支援方法。
6. 前記下受けピンにおいて前記基板保持部に設けられた下受けプレートに当接する基部にはこの下受けピンを固定するマグネットが内蔵されており、
   前記位置入力工程において、前記下受けピンを前記下受けプレート上の任意位置に配置することを特徴とする請求項５記載の下受けピンの配置決定支援方法。
7. 前記下受けピンの平面画像の輪郭部および中央部は、それぞれ前記吸着用鍔部および前記当接部に相当することを特徴とする請求項５または６記載の下受けピンの配置決定支援方法。
8. 前記配置位置が入力された下受けピンのいずれかが前記既実装部品と干渉するか否かを、予め記憶された前記電子部品の３次元形状データおよび前記当接部の３次元形状データに基づいて判定する干渉判定工程と、
   前記干渉判定工程にて干渉有りと判定されたならばその旨報知する警告工程とをさらに含み、
   前記干渉判定工程において、前記輪郭部と中央部との間の領域に存在する既実装部品と前記当接部との３次元的な位置干渉を判断することを特徴とする請求項７に記載の下受けピンの配置決定支援方法。

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