JP6059475B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィーダから電子部品を取り出し、該電子部品をプリント基板に装着する部品供給装置及び電子部品装着方法に係わり、特に装着可能な電子部品のサイズを拡大し、生産性を向上できる電子部品装着装置及び電子部品装着方法に関する。

電子部品装着装置は、図７に示すように、電子部品Ｄを供給するフィーダ３Ｂから、円周上配置された複数の吸着ノズル５を有する装着ヘッド６によって、電子部品を順次取出し、順次プリント基板(以下、単に基板という)に装着する装置である。図７では、装着ヘッド５は複数本、例えば１２本の吸着ノズル５を有しており、フィーダ３Ｂの送り方向と、装着ヘッド５の回転中心と取出す吸着ノズルとを結ぶ線と、が平行な状態でから電子部品を取出した後、３０度回転して次の電子部品を同じ状態で取出す。次の電子部品は同じフィーダ３Ｂからとは限らず、異なったフィーダから取出す場合もある。このような、電子部品装着装置としては、特許文献１に記載された技術がある。

特開２０１１−１２４６０７号公報

図７の左図に示すように、一般的に、電子部品Ｄを供給テープの所定の長さに多くの電子部品を納めるために、フィーダ(供給テープ)の送り方向に対して電子部品の長手方向を垂直に配置する。このような場合は、例えば、図７の右図に示すように、電子部品の長手方向の長さＬｘが所定の長さ以上になると、取出した場合に、隣接した吸着ノズル５が吸着した電子部品Ｄ同士が干渉してしまう。その結果、どちらか一方の電子部品を吸着して、基板に移動して装着する。この結果、1回の装着できる部品点数が少なくなり、スループットが低下し、生産性が低下する課題がある。なお、図７の例は、解り易くするために、同じフィーダから同じ電子部品Ｄを吸着した例であり、６個しか吸着できない例である。異なったフィーダからの電子部品でも、長手方向に長いサイズの電子部品が存在すれば、隣接した電子部品と干渉してしまうことが発生する。

従って、本発明の目的は、複数の吸着ノズルを回転させて電子部品を取出す際に、隣接する吸着ノズルにおける部品同士の干渉する部品サイズの上限を緩和し、生産性の高い電子部品装着装置及び電子部品装着方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも下記の特徴を有する。
本発明は、円周上配置された複数の吸着ノズルで電子部品を取り出し、プリント基板に装着する電子部品装着装置又は電子部品装着方法であって、前記電子部品を供給し、フィーダの送り方向と、装着ヘッド５回転中心と取出す吸着ノズルとを結ぶ線とが平行な状態の位置にいる前記吸着ノズルをその位置とは異なる角度に回転させて該吸着ノズルで前記電子部品を取り出すことを特徴とする。

また、前記部品供給装置は、前記電子部品を収納した供給テープを所定の方向に送り出すフィーダ又は前記電子部品が整然と並んだトレイであってもよい。
さらに、前記異なる角度は、９０度又は２７０度であってもよい。

また、前記取出しは、予め得られている又は装着時に得られる、隣接する前記吸着ノズル間の干渉判定データに基づいて、前記異なる角度を有する前記吸着ノズルを選択してもよい。
さらに、前記干渉判定データは、前記電子部品のサイズと隣接する前記吸着ノズルのなす角度に基づいて得てもよい。

また、前記取出ステップは、複数の前記吸着ノズルのうち前記異なる角度を有する前記吸着ノズル存在する時は、複数の前記吸着ノズルの全てを前記異なる角度で前記電子部品を吸着してもよい。
さらに、前記取出しは、複数の前記吸着ノズルのうち前記異なる角度を有する前記吸着ノズルのみ、前記異なる角度で前記電子部品を吸着してもよい。

また、前記吸着ノズルと異なる角度を有する前記吸着ノズルで吸着された前記電子部品の前記プリント基板への装着角度を該異なる角度で補正してもよい。

本発明によれば、複数の吸着ノズルを回転させて電子部品の取出す際に、隣接する吸着ノズルにおける部品同士の干渉する部品サイズの上限を緩和し、生産性の高い電子部品装着装置及び電子部品装着方法を提供できる。

本発明の実施形態である電子部品装着装置の概略平面図である。 本実施形態における干渉を防ぐ考え方を示す図であり、実施例を示す図である。 隣接する電子部品Ｄ同士が干渉の有無を判定する一方法を示す図である。 判定するための部品サイズデータ(ライブラリデータ)の一例を示す図である。 ライブラリデータである吸着順序に対する電子部品の干渉判定結果と部品装着データを示す図である。 本実施形態における実装フローを説明する図である。 従来技術における課題を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態である電子部品装着装置５０の概略平面図である。電子部品装着装置５０の紙面の上下両側に、フィーダカート３が配置されている。フィーダカート３は、フィーダベース３Ａと複数のフィーダ３Ｂとから構成されている。フィーダベース３Ａは電子部品装着装置５０の本体に取り付けられる。各フィーダ３Ｂは、電子部品が収納された供給テープを有している。供給テープに収納された電子部品が装着ヘッド６の吸着ノズル５によって取り出されると供給テープがフィードされ、次の電子部品が取り出し可能となる。

装着ヘッド６には、電子部品を吸着するための吸着ノズル５が円周上に複数本、例えば６本取り付けられている。これらの吸着ノズル５はノズル回転モータによって回転し、各吸着ノズル５に目的とする電子部品を吸着する。
装着ヘッド６内には、基板認識カメラ８が設置され、装着ヘッド６が基板の上方に移動した時に基板Ｐの基準点を認識し、この基板Ｐの基準点を基に電子部品を基板Ｐに装着する位置が決められる。

電子部品装着装置５０は２個の装着ヘッド６が各々上側のフィーダ３Ｂおよび下側のフィーダ３Ｂからの電子部品を吸着する。
フィーダカート３と基板Ｐとの間には部品認識カメラ１０が設置されている。部品認識カメラ１０の撮像部は装着ヘッド６の下部又は横に取り付けられており、吸着ノズル５に吸着された電子部品の状態を認識する。例えば、電子部品のリードが必要数存在するとか、電子部品が吸着ノズルに対してどのような姿勢で吸着されているかを認識する。部品認識カメラ１０は、複数個の吸着ノズルに吸着された電子部品の状態を１度に認識することができる。電子部品の吸着状態に異常が存在したまま、その電子部品を基板Ｐに装着すると、装着不良が生じる。電子部品の吸着状態に異常の検出は、その一つの方法として部品ライブラリデータを参照して行われる。例えば、部品ライブラリデータのリード数またはリードピッチと比較して、電子部品のリード数が不足しているとか、リードのピッチが違う、即ち電子部品そのものが違うとかにより異常を検出する。なお、部品認識カメラ１０によって電子部品の状態の異常が発見された場合は、排出箱１２に電子部品を排出する。

電子部品装着装置５０の両側には、Ｙ方向に延びるＹビーム１Ａ、１Ｂが形成されている。左右のＹビーム１Ａ、１ＢにはＹ可動子９が設置されている。ここで、Ｙビーム１Ａ、１Ｂには、固定子が設置され、この固定子とＹ可動子９とでリニアモータが形成される。従って、このリニアモータによって、Ｙ可動子９はＹビーム１Ａ、１Ｂ上をＹ方向に自在に動くことができる。
左右のＹ可動子９にはＸ方向に延びるＸビーム４Ａ、４Ｂの端部が設置されている。Ｘビーム４Ａ、４Ｂには、Ｘ可動子１１が設置されている。ここで、Ｘビーム４Ａ、４Ｂには、固定子が設置され、この固定子１１とでリニアモータが形成される。従って、このリニアモータによって、Ｘ可動子１１はＸビーム４Ａ、４Ｂ上を自在に動くことができる。Ｘ可動子１１には装着ヘッド６が取り付けられている。

Ｙ可動子９はＹビーム１Ａ、１Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。また、Ｘ可動子１１はＸビーム４Ａ，４Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。Ｙ可動子９およびＸ可動子１１にはリニアエンコーダが取り付けられ、各可動子の位置情報をサーボ系にフィードバックする。

このようにして、装着ヘッド６は基板コンベア７を有する搬送装置２によって搬送されてきた基板Ｐに電子部品を装着する。電子部品の装着処理や基板搬送等の制御は制御装置２０によって行われる。

以下、本実施形態における電子部品Ｄの取出し、基板Ｐに実装する実施例を図２乃至図４を用いて説明する。図２は、本実施形態における干渉を防ぐ考え方を示す図であり、実施例を示す図である。図２の左図は、Ｘビーム４Ｂを移動する装着ヘッド５を下から見た模式図である。図２の右図は、１２本の装着ノズルの電子部品の装着状態の１例を示す図である。

本実施例では、図２の右図に示すように、電子部品の短尺であるＬｙ方向を周方向にすることにより、隣接間の距離に余裕を持たせるようにする。電子部品の短尺であるＬｙ方向を周方向にするためには、図７の右図に示すように、時計の１２時である０度の位置で吸着するのではなく、その位置とは異なる角度である、図２の右図に示すように、３時(９０度)、又は９時(２７０度)の位置で吸着する。ここで、時計の１２時である０度の位置とは、フィーダ３Ｂの送り方向と、装着ヘッド５の回転中心と取出す吸着ノズルとを結ぶ線とが平行な状態の位置をいう。そのためには、装着ヘッド４を０度の位置よりＸ方向に−Ｒ又はＲ、Ｙ方向に＋Ｒずれた位置に移動させて、次の吸着ヘッドが３時又は９時の位置にくるように回転させて、電子部品を取出す。Ｒは、装着ヘッド６の回転中心位置と、吸着ノズル５に吸着中心位置間の距離である。

図３は、隣接する電子部品Ｄ同士が干渉するかどうかの判定する一方法を示す図である。図４は、判定するための部品サイズデータを示すライブラリデータの一例である。図５は、ライブラリデータである吸着順序に対する電子部品の干渉判定結果と部品装着データを示す図である。図４、図５のライン番号は、フィーダベース３Ａ上のフィーダ位置を示す。

図３に示す干渉するかどうかの本判定の基本的考え方は、隣接する電子部品のＸ方向のサイズの半分の長さの成す角度θの和が、それらを吸着している２本の吸着ノズル成す角度θｋより小さいかどうかで判断する。この判断を式(１)、式(２)に示すように左右の電子部品に対して行う。隣接するどちらかの電子部品との関係が式(１)又は式(２)を満足しなければ、干渉有りと判断する。式(１)、式(２)において添え字ｏが対象の電子部品を、対象の電子部品に対してｍが右側の、ｈが左側の電子部品を表す。Δθは余裕度である。
θo＋θｍ＋Δθ＜θｋ （１）
θo＋θｈ＋Δθ＜θｋ （２）
図２の例では、吸着ノズルの本数は１２本であるから、θｋは３６０／１２で３０度となる。図５に示す部品取出順序がＮｏ．２の電子部品の例を考える。対象としている電子部品はライン番号３のフィーダの電子部品であり、左右の電子部品は、ライン番号２のフィーダの電子部品である。その場合のθo、θｍ、θｈはそれぞれ以下となる。
θｏ＝tan^-1(Lx3／２)／(Ｒ−Ｌy3／２)) （３）
θｍ＝tan^-1(Lx2／２)／(Ｒ−Ｌy2／２)) （４）
θｈ＝tan^-1(Lx2／２)／(Ｒ−Ｌy2／２)) （５）
部品取出順序の右側の欄に干渉判定データの例を示す。１が干渉することを示し９０度又は−２７０度の位置で吸着する必要を示す。０は干渉しないことを示し０度の位置で吸着できることを示す。

実際は、電子部品のＸ、Ｙ方向のサイズが複雑に絡んだ計算になるが、一義的には、上記の方法で十分であると考える。

次に、図６に基づいて、本実施形態における実装フローを説明する。
まず、図３で説明した方法で、図５に示す全ての吸着すべき電子部品に対して干渉判定データを作成し(Ｓ１)、実装処理を開始する。次に、装着ヘッド６の１番目の吸着ノズル５の吸着すべき電子部品、即ち図５に示す部品取出順序Ｎｏ．１のライン番号２の電子部品の干渉の有無を干渉判定データにより判断する(Ｓ２)。干渉がなければ、ライン番号２のフィーダに対して図７に示す０度の位置になるように移動し(Ｓ３)、電子部品を吸着する(Ｓ５)。干渉があれば、ライン番号２のフィーダに対して図２に示す９０度の位置になるように移動し(Ｓ４)、電子部品を吸着する(Ｓ５)。Ｓ２からＳ５の処理を吸着ノズル本数、本実施形態では１２本分実施する(Ｓ６)。

次、最初の装着位置に目指して基板Ｐに向けて移動する(Ｓ７)。次に図５に示す装着ヘッド６の１番目の吸着ノズル５の電子部品の干渉の有無を干渉判定データにより判断する(Ｓ８)。干渉がなければ、基本的に０度吸着基準で作成されている図５に示す部品装着データに基づいて、電子部品を装着する(Ｓ９)。干渉があれば、図５に示す部品装着データのうちθ回転データを９０度反時計回りに装着ヘッド５を回転させ補正し、電子部品を装着する(Ｓ１０)。この場合、補正せずに予め作成した９０度吸着基準の装着データを作成していてもよい。Ｓ８からＳ１０の処理を吸着ノズル本数分実施する(Ｓ１１)。
最後に、予定していた部品を実装したかを判定する(Ｓ１２)。終了していなければ、Ｓ２からＳ１１の処理を繰り返す。

以上説明した処理フローでは、吸着ノズル一本一本に対して干渉の有無を判断したが、装着ヘッド６の吸着ノズル５のうち一本でも干渉があれば、全ての吸着ノズルを干渉有りと処理してもよい。この場合、基板Ｐへの装着時に、一本一本姿勢を変える必要がなく、すべて本実施例では１２個の電子部品に対して、装着ヘッド５の一度の９０度回転補正で装着できる利点がある。

以上説明した実施形態によれば、複数の吸着ノズルを回転させて電子部品の取出す際に、隣接する吸着ノズルにおける部品同士の干渉する部品サイズの上限を緩和し、生産性の高い電子部品装着装置及び電子部品装着方法を提供できる。

以上説明した実施形態では、９０度又は２７０度吸着姿勢を変えた例を説明したが、９０度又は２７０に限らず、他の角度、例えば±３０度、±６０度でもそれなりの部品サイズを上限を緩和できる。この場合も、装着時の装着ヘッド６の回転補正を小さくできる利点がある。

以上実施形態では、部品供給装置として、供給テープを送ることによって電子部品を供給するフィーダの例を説明した。本実施形態は、他の部品供給装置として、電子部品が整然と並んだトレイに対しても適用できる。

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。

１Ａ・１Ｂ：Ｙビーム ２：搬送装置
３：フィーダカート ３Ａ：フィーダベース
３Ｂ：フィーダ ５：吸着ノズル
６：装着ヘッド ８：基板認識カメラ
１０：部品認識カメラ １１：Ｘ可動子
２０：制御装置 Ｄ：電子部品
Ｐ：プリント基板(基板)

Claims (9)

1. 長方形の電子部品を供給する部品供給装置と、
   円周上配置された複数の吸着ノズルで該電子部品を取り出し、プリント基板に装着する装着ヘッドと、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   隣接する前記吸着ノズル間で吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉するか判断する判断処理と、
   前記判断処理にて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉しないと判断した場合、前記装着ヘッドの回転中心と前記吸着ノズルとを結ぶ線が、フィーダの送り方向に対して平行な状態の位置にある前記吸着ノズルを用いて前記電子部品を吸着し、
   前記判断処理にて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉すると判断した場合、前記結ぶ線が前記フィーダの送り方向に対して直交するように、前記平行な状態の位置にある前記吸着ノズルを回転させて前記電子部品を吸着することにより、前記電子部品の短尺方向を前記吸着ノズルが配置される円周の周方向とする、部品吸着処理と、
   を実行することを特徴とする電子部品装着装置。
2. 請求項１記載の電子部品装着装置であって、
   前記部品供給装置は、前記電子部品を収納した供給テープを所定の方向に送り出すフィーダ又は前記電子部品が整然と並んだトレイであることを特徴とする電子部品装着装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置であって、
   前記判断処理にて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉すると判断した場合、前記吸着ノズルを回転させる角度は、９０度又は２７０度であることを特徴とする電子部品装着装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子部品装着装置であって、
   前記電子部品の干渉判定データは、前記電子部品のサイズと隣接する前記吸着ノズルのなす角度に基づいて得られることを特徴とする電子部品装着装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子部品装着装置であって、
   前記制御装置は、前記平行な状態の位置から前記吸着ノズルを回転させて電子部品を吸着した場合、前記電子部品の前記プリント基板への装着角度を回転させた角度で補正する補正処理を実行することを特徴とする電子部品装着装置。
6. 装着ヘッドに対して円周上配置された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着してプリント基板に装着する電子部品装着方法であって、
   長方形の電子部品を供給する供給ステップと、
   隣接する吸着ノズル間で吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉するか判断する判断ステップと、
   前記吸着ノズルで電子部品を吸着する部品吸着ステップと、
   前記吸着ノズルで吸着した電子部品をプリント基板に装着する実装ステップと、を含み、
   前記部品吸着ステップでは、
   前記判断ステップにて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉しないと判断した場合、前記装着ヘッドの回転中心と前記吸着ノズルとを結ぶ線が、フィーダの送り方向に対して平行な状態の位置にある前記吸着ノズルを用いて前記電子部品を吸着し、
   前記判断ステップにて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉すると判断した場合、前記結ぶ線が前記フィーダの送り方向に対して直交するように、前記平行な状態の位置にある前記吸着ノズルを回転させて前記電子部品を吸着することにより、前記電子部品の短尺方向を前記吸着ノズルが配置される円周の周方向とする、ことを特徴とする電子部品装着方法。
7. 請求項６に記載の電子部品装着方法であって、
   前記判断ステップにて吸着する電子部品が隣接する電子部品と干渉すると判断される場合に、前記吸着ノズルを回転させる角度は、９０度又は２７０度であることを特徴とする電子部品装着方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載の電子部品装着方法であって、
   前記電子部品の干渉判定データは、前記電子部品のサイズと隣接する前記吸着ノズルのなす角度に基づいて得られることを特徴とする電子部品装着方法。
9. 請求項６〜請求項８のうちいずれか一項に記載の電子部品装着方法であって、
   前記平行な状態の位置から前記吸着ノズルを回転させて電子部品を吸着した場合、前記電子部品の前記プリント基板への装着角度を回転させた角度で補正する補正ステップを備えることを特徴とする電子部品装着方法。

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