JP6655441B2 - 実装装置、リード部品の起こし方法及びプログラム - Google Patents

実装装置、リード部品の起こし方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、リード部品を基板に対して実装する実装装置、リード部品の起こし方法及びプログラムに関する。
実装装置として、リード部品のリード端子を基板のスルーホールに挿入することで、基板に対してリード部品を実装するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の実装装置では、撮像装置によって基板上のスルーホールの位置が認識され、このスルーホールに向けてノズルで保持されたリード部品が搬送される。そして、リード部品が直立姿勢に保たれたまま基板のスルーホールに向けて垂直に降ろされることで、リード端子がスルーホールに真っ直ぐに差し込まれる。その後、リード端子が基板に半田付けされて基板に対してリード部品が固定される。
特開2013−093536号公報
特許文献1に記載の実装装置では、ノズルによってリード部品が直立姿勢の状態で基板に搭載されるが、リード部品の搭載後にノズルの保持が解除されると、基板上でリード部品が直立し続けることができずに傾いてしまう場合がある。このリード部品の近辺に他の部品の搭載箇所があると、リード部品の傾きによっては他の部品の搭載箇所が覆われてしまう。このため、基板に対して先に搭載されたリード部品によって、基板に対して後から搭載される他の部品の搭載動作が阻害されてしまう可能性があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、先に搭載されたリード部品の姿勢に依らずに、このリード部品の隣やその周辺に他の部品を搭載することができる実装装置、リード部品の起こし方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の実装装置は、リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置であって、前記リード部品の起こし動作の専用治具を保持するノズルと、前記ノズルを昇降移動及び水平移動する移動機構と、前記移動機構を制御して前記リード部品の起こし動作を実施する制御部とを備え、前記リード部品の起こし動作では、前記制御部が前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させた後、前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させることを特徴とする。
本発明のリード部品の起こし方法は、リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置によるリード部品の起こし方法であって、前記リード部品の起こし動作の専用治具をノズルで保持するステップと、前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させるステップと、前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させるステップとを有することを特徴とする。
これらの構成によれば、傾いたリード部品が他の部品の搭載位置に食み出していても、搭載位置に対して横方向からノズルが近づけられるため、傾いたリード部品に対してノズルやノズルで保持した部品が横から接触する。これにより、他の部品の搭載位置からリード部品が押し退けられることでリード部品が起こされて、リード部品の隣に他の部品の搭載位置が確保される。先に基板に搭載されたリード部品によって搭載位置へのノズルの移動が阻害されることがないため、リード部品の姿勢に依らずにリード部品の隣に他の部品を搭載することができる。また、ノズルが他の部品を十分な保持力で保持できない場合には、ノズルで保持した専用治具を用いることでリード部品の起こし動作を実施することができる。
上記の実装装置において、前記制御部が、前記リード部品の起こし動作に続けて、前記ノズルで保持した前記専用治具を前記他の部品に交換した後に前記搭載位置に対する前記他の部品の搭載動作を実施する。この構成によれば、専用治具を用いてリード部品の起こし動作を実施した後に、ノズルが十分な保持力で保持できない他の部品を搭載位置に搭載することができる。
本発明のプログラムは、リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置のプログラムであって、前記リード部品の起こし動作の専用治具をノズルで保持するステップと、前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させるステップと、前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させるステップとを、前記実装装置に実行させることを特徴とする。
本発明によれば、他の部品の搭載位置の手前でノズルを下降させた後、ノズルの高さを変えずにノズルを前記搭載位置まで水平移動させることで、傾いたリード部品を基板上で起こしてリード部品の隣やその周辺に他の部品の搭載位置を確保することができる。よって、先に搭載されたリード部品の姿勢に依らずに、リード部品の隣に他の部品を搭載することができる。
本実施の形態の実装装置全体を示す模式図である。 比較例の搭載動作の一例を示す動作説明図である。 本実施の形態の動作設定の一例を示す図である。 本実施の形態の起こし動作及び搭載動作の一例を示す図である。 本実施の形態の起こし動作の他の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して本実施の形態の実装装置について説明する。図1は、本実施の形態の実装装置全体を示す模式図である。図2は、比較例の搭載動作の一例を示す動作説明図である。なお、本実施の形態の実装装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
図1に示すように、実装装置1は、テープフィーダ等の部品供給装置16から供給された各種部品を、実装ヘッド26によって基板Wの載置面に搭載するように構成されている。実装装置1の基台10の略中央には、X軸方向に基板Wを搬送する基板搬送部11が配設されている。基板搬送部11は、X軸方向の一端側から部品搭載前の基板Wを実装ヘッド26の下方に搬入して位置決めし、部品搭載後の基板WをX軸方向の他端側に搬出している。また、基台10上には、基板搬送部11を挟んだ両側に多数の部品供給装置16がX軸方向に横並びに配置されている。
部品供給装置16にはテープリール17が着脱自在に装着され、テープリール17には各種部品をパッケージングしたキャリアテープが巻回されている。各部品供給装置16は、装置内に設けられたスプロケットホイールの回転によって実装ヘッド26にピックアップされる受け渡し位置に向けて、順番に部品を繰り出している。実装ヘッド26の受け渡し位置では、キャリアテープから表面のカバーテープが剥離され、キャリアテープのポケット内の部品が外部に露出される。なお、本実施の形態では、部品供給装置16としてテープフィーダを例示したが、ボールフィーダ等の他の部品供給装置16で構成されていてもよい。また、部品は基板Wに対して搭載されれば、特に電子部品に限定されない。
基台10上には、実装ヘッド26をX軸方向及びY軸方向に水平移動させる水平移動機構21が設けられている。水平移動機構21は、Y軸方向に延びる一対のY軸駆動部22と、X軸方向に延びるX軸駆動部23とを有している。一対のY軸駆動部22は基台10の四隅に立設した支持部(不図示)に支持されており、X軸駆動部23は一対のY軸駆動部22上でY軸方向に移動可能に設置されている。また、X軸駆動部23上には実装ヘッド26がX軸方向に移動可能に設置されており、X軸駆動部23とY軸駆動部22とによって、実装ヘッド26が部品供給装置16と基板Wとの間を往復移動される。
実装ヘッド26は、ノズル29を備えた複数(本実施の形態では3つ)のヘッド部27を有している。ヘッド部27は、昇降移動機構28(図4A参照)でノズル29をZ軸方向に昇降移動すると共に、回転機構(不図示)でノズル29をZ軸回りに回転する。このように、ノズル29の移動機構は、実装ヘッド26ごとノズル29を水平移動させる水平移動機構21とノズル29を昇降移動させる昇降移動機構28とからなっている。また、実装ヘッド26のノズル29は、吸引源からの吸引力によって部品を吸着保持する吸着ノズルに限定されず、グリッパーノズル等の他のノズルで構成されてもよい。
実装ヘッド26には、測定対象の高さを測定する高さセンサ31と、ノズル29に吸着された部品の形状寸法や吸着ズレ等を認識可能なレーザ認識部(不図示)とが設けられている。高さセンサ31は、発光素子から測定対象に向けて発光し、測定対象からの反射光を受光素子で受光することで実装ヘッド26から測定対象までの距離を測定している。レーザ認識部は、多数の発光素子と受光素子とを水平方向で対向させ、横一列に並んだレーザ光を遮らせるように部品を上下動及び回転させることで、部品の形状寸法や吸着ズレを認識している。
また、実装ヘッド26には、基板WのBOC(Board Offset Correction)マークを撮像する基板撮像部32と、ノズル29による部品の搭載動作を撮像するノズル撮像部33とが設けられている。基板撮像部32は、BOCマークの撮像画像に基づいて基板Wの位置、傾き、伸縮等を認識している。ノズル撮像部33は、ノズル29による吸着前後の部品を撮像する他、基板Wに対する搭載前後の部品を撮像して、これらの各画像をトレーサビリティ情報として保存している。また、ノズル29による吸着前の部品の撮像画像から部品の吸着位置が認識される。
実装装置1の基台10上には、ノズル29に吸着された部品を真下から撮像する部品撮像部34が設けられている。部品撮像部34は、実装ヘッド26による搬送中の部品を撮像して、撮像画像に応じて部品の傾きや高さ等を認識している。また、実装装置1の基台10上には、各種部品に応じて複数種類のノズル36が用意された自動交換機(ATC: Automatic Tool Changer)37が設けられている。実装ヘッド26が自動交換機37まで移動することで、実装ヘッド26が装着中のノズル29を取り外して新たなノズル36に着け替えることが可能になっている。
また、実装装置1には、装置各部を統括制御する制御部41が設けられている。制御部41は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。また、メモリには、実装装置1全体の制御プログラムの他、後述するリード部品の起こし動作や、リード部品の搭載動作を実施する各種プログラムが記憶されている。このように構成された実装装置1では、基板Wに対してチップ部品だけでなく、フィルムコンデンサ等のリード部品L1(図2参照)を搭載している。
ところで、図2Aに示すように、実装装置では基板Wに対してチップ部品だけでなくリード部品L1を搭載している。一般的な基板Wに対するリード部品L1の搭載動作では、ノズル29で保持したリード部品L1を基板W上の搭載位置の上方まで移動させて、リード部品L1のリード端子51を基板W上のスルーホールO1に位置付ける。そして、ノズル29でリード部品L1を基板Wに対して垂直に降ろすことでリード端子51をスルーホールO1に差し込んでいる。しかしながら、フィルムコンデンサ等のように幅が狭く背の高いリード部品L1を基板Wに搭載すると、基板W上でリード部品L1が傾いてしまう場合がある。
図2Bに示すように、基板W上でリード部品L1が傾いていると、リード部品L1の隣の搭載位置に別のリード部品L2を搭載することが難しい。より詳細には、リード部品L2のスルーホールO2の真上にリード部品L1の頭部が位置しているため、ノズル29でリード部品L2をスルーホールO2に向けて真下に降ろすことができず、リード部品L1によって基板Wへのリード部品L2の搭載動作が阻害される。このように、基板Wに対して先に搭載されたリード部品L1が傾いていると、このリード部品L1の隣に他の部品を搭載することができない場合がある。
そこで、本実施の形態の実装装置1(図1参照)では、傾き易いリード部品L1を特定して、このリード部品L1の隣に他の部品(図2ではリード部品L2)を搭載する際に、傾いたリード部品L1に対して起こし動作を実施するようにしている。この起こし動作によって基板W上で傾いたリード部品L1が起こされることで、他の部品の搭載位置からリード部品L1が押し退けられる。よって、先に基板Wに搭載されたリード部品L1の姿勢に依らずに、リード部品L1の隣に他の部品を搭載することが可能になっている。
以下、本実施の形態のリード部品の起こし動作について説明する。図3は、本実施の形態の動作設定の一例を示す図である。図4は、本実施の形態の起こし動作及び搭載動作の一例を示す図である。図5は、本実施の形態の起こし動作の他の一例を示す図である。なお、以下の説明では、基板上に先にリード部品が搭載されており、このリード部品の隣やその周辺に他の部品としてリード部品が搭載される構成について説明するが、この構成に限定されない。他の部品は、基板に対して搭載される部品であればよく、リード部品等の挿入実装型の部品に限らず、デバイスチップ等の表面実装型の部品でもよい。
図3Aに示すように、実装装置の生産プログラムの部品データの設定画面には、X座標、Y座標、Z座標から成る起こし動作の設定ボックス(オフセット)が表示されている。X座標、Y座標の設定ボックスには、搭載位置P0(図3B参照)を基板W上の原点にした動作開始位置P1(図3B参照)のX座標、Y座標が設定される。Z座標の設定ボックスには、基板Wの上面を基準高さH0(図3C参照)にしたリード部品L2の下降高さH1(図3C参照)のZ座標が設定される。X座標、Y座標によってノズル29の水平移動量が設定され、Z座標によってノズル29の昇降移動量が設定される。
例えば、図3Aに示す例では、X座標、Y座標の設定ボックスには50[mm]、50[mm]が設定されている。これにより、図3Bに示すように、搭載位置P0を原点にしたときに、X軸方向に50[mm]、Y軸方向に50[mm]だけ離れた位置に動作開始位置P1が設定される。また、図3Aに示す例では、Z座標の設定ボックスには9[mm]が設定されている。これにより、図3Cに示すように、基板Wの上面を基準高さH0にしたときに、基板Wの上面よりも9[mm]だけ高い位置にリード部品L2の下降高さH1が設定される。
また、動作開始位置P1及び下降高さH1によって、リード部品L2の搬送ルートが設定される。具体的には、リード部品L2の搬送ルートは、動作開始位置P1及び下降高さH1を経由してリード部品L2のピックアップ位置から搭載位置P0まで設定される。このような設定によって、搭載位置P0の手前の動作開始位置P1で下降位置H1までリード部品L2が下降移動され、リード部品Lの高さを変えずに動作開始位置P1から搭載位置P0までノズル29が水平移動される。なお、動作開始位置P1及び下降高さH1は、先に基板Wに搭載されている部品の種類に応じて適宜変更されてもよい。
なお、設定ボックスへの座標の設定は、全ての部品の部品データに対して設定されるわけではない。リード部品のように比較的傾き易い部品(図3ではリード部品L1)を予め特定しておき、この特定部品の隣に後から搭載される他の部品(図3ではリード部品L2)の部品データに対して設定される。すなわち、実装装置1(図1参照)が部品搭載を行う生産プログラムに予め設定されている。なお、傾き易い特定部品は、部品の種類に応じて制御部41(図1参照)によって自動で特定されてもよいし、オペレータによって手動で特定されてもよい。また、他の部品の設定ボックスには、制御部41(図1参照)によって自動で座標が設定されてもよいし、オペレータによって手動で座標が設定されてもよい。また、複数の実装装置や検査装置で構成された実装ラインでは、先の実装装置の基板搭載状態を検査装置で検査する。そのとき、検査装置が部品の傾きを認識して、次の実装装置にその情報を送り、それに基づいて部品の起こし動作を行っても良い。さらに、実装装置1で実装前や部品搭載中に基板撮像部32やノズル撮像部33等を用いて部品の傾きを認識しても良い。
続いて、先に基板Wに搭載されたリード部品L1の起こし動作と、後から基板Wに搭載されるリード部品L2の搭載動作とについて説明する。ここでは、先に搭載されたリード部品L1が基板W上でリード部品L2の搭載位置P0側に傾いているものとする。図4Aに示すように、水平移動機構21によってノズル29がリード部品L2のピックアップ位置まで水平移動され、昇降移動機構28によってノズル29がリード部品L2の保持高さまで下降される。そして、ノズル29の先端でリード部品L2が保持されて、起こし動作の動作開始位置P1(図4B参照)に向けてリード部品L2が搬送される。
図4Bに示すように、ノズル29が動作開始位置P1まで移動されると、ノズル29で保持したリード部品L2が下降高さH1まで下降するように、制御部41(図1参照)で昇降移動機構28が制御される。これにより、リード部品L2の搭載位置P0の手前でリード部品L2が下降され、起こし動作に適した高さ位置にリード部品L2が高さ調整される。このとき、リード部品L2のリード端子51の下端が基板Wの上面よりも高い位置で、かつリード部品L2の頭部52の下端部53がリード部品L1の頭部52の上端部54よりも低い位置になるようにリード部品L2が高さ調整されている。
図4Cに示すように、ノズル29が下降高さH1まで下降すると、リード部品L2を搭載位置P0まで水平移動するように、制御部41(図1参照)で水平移動機構21が制御される。これにより、リード部品L2の高さを変えずにリード部品L2が搭載位置P0まで水平移動され、先に基板Wに搭載されたリード部品L1に対してリード部品L2が横方向から接触される。このとき、斜めに傾いたリード部品L1の頭部52に対してリード部品L2の頭部52が接触して、リード部品L2によってリード部品L1が押し退けられる。この結果、リード部品L1が起こされて、リード部品L1の隣にリード部品L2の搭載位置P0が確保される。
図4Dに示すように、搭載位置P0からリード部品L1が押し退けられて、リード部品L1の起こし動作が実施されると、続けて搭載位置P0に対するリード部品L2の搭載動作が実施される。この場合、既にリード部品L1が搭載位置P0に位置付けられているため、リード部品L2が搭載位置P0に向けて下降するように、制御部41(図1参照)で昇降移動機構28が制御される。これにより、リード部品L2が直立姿勢のまま搭載位置P0に向けて垂直に降ろされて、リード部品L2のリード端子51が搭載位置P0のスルーホールO2に対して真っ直ぐに差し込まれる。
以上のように、本実施の形態の実装装置1は、傾いたリード部品L1が隣のリード部品L2の搭載位置P0に食み出していても、リード部品L2の搭載位置P0からリード部品L1が押し退けられて、リード部品L1の隣にリード部品L2の搭載位置P0が確保される。先に基板Wに搭載されたリード部品L1によって搭載位置P0へのノズル29の移動が阻害されることがないため、リード部品L1の姿勢に依らずにリード部品L1の隣にリード部品L2を搭載することができる。
ところで、ノズル29でリード部品L2等の他の部品を十分な保持力で保持できれば、ノズル29で保持した他の部品を用いてリード部品L1の起こし動作を実施することができる。しかしながら、ノズル29で他の部品を十分な保持力で保持できなければ、リード部品L1の起こし動作を実施することはできない。すなわち、ノズル29に保持された他の部品がリード部品L1に接触したときに、ノズル29から他の部品が外れるおそれがある。そこで、ノズル29が他の部品を十分な保持力で保持できない場合には、ノズル29で保持した専用治具57(図5A参照)でリード部品の起こし動作を実施している。
図5Aに示すように、ノズル29が起こし動作の専用治具57の保管場所まで移動され、ノズル29の先端に専用治具57が保持される。このとき、専用治具57はノズル29によって十分な保持力が得られる形状や重さに形成されている。ノズル29で保持した専用治具57が搭載位置P0の手前で下降れた後、専用治具57の高さを変えずに専用治具57が搭載位置P0まで水平移動される。これにより、基板W上で傾いたリード部品L1が起こされて、リード部品L1の隣に他の部品用に搭載位置が確保される。その後、ノズル29で保持した専用治具57を他の部品に交換した後に他の部品の搭載動作が実施される。
この構成により、専用治具57を用いてリード部品L1の起こし動作を実施した後に、ノズル29が十分な保持力で保持できない他の部品を搭載位置に搭載することができる。この場合、部品の種類に応じて、専用治具57を用いるか否かが制御部41(図1参照)によって自動で決定されてもよいし、オペレータによって手動で決定されてもよい。また、図5Bに示すように、他の部品や専用治具57を用いずに、ノズル29によって起こし動作が実施されてもよい。また、他の部品を用いた起こし動作、専用治具57を用いた起こし動作、ノズル29による起こし動作が適宜組み合わせて実施されてもよい。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施の形態において、リード部品Lとしてフィルムコンデンサを例示したが、この構成に限定されない。リード部品Lは基板Wに対して直立実装されるラジアル部品であればよく、例えば、抵抗、LED(Light Emitting Diode)、コネクタ、トランジスタでもよい。
また、本実施の形態において、基板Wは、各種部品が搭載可能なものであればよく、プリント基板に限定されず、治具基板上に載せられたフレキシブル基板であってもよい。
さらに、本発明のプログラムは、上記のリード端子の起こし動作を実装装置に実行させている。実装装置1には、起こし動作及び搭載動作を連続実施可能なプログラムが組み込まれていてもよいし、起こし動作だけを単独実施可能なプログラムが組み込まれていてもよい。
以上説明したように、本発明は、先に搭載されたリード部品の姿勢に依らずに、このリード部品の隣に他の部品を搭載することができるという効果を有し、特に、複数のリード部品を並べて実装する実装装置、リード部品の起こし方法及びプログラムに有用である。
1 実装装置
21 水平移動機構(移動機構)
28 昇降移動機構(移動機構)
29 ノズル
41 制御部
51 リード端子
57 専用治具
L1 リード部品
L2 リード部品(他の部品)
P0 搭載位置
P1 動作開始位置

Claims (6)

  1. リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置であって、
    前記リード部品の起こし動作の専用治具を保持するノズルと、
    前記ノズルを昇降移動及び水平移動する移動機構と、
    前記移動機構を制御して前記リード部品の起こし動作を実施する制御部とを備え、
    前記リード部品の起こし動作では、前記制御部が前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させた後、前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させることを特徴とする実装装置。
  2. 前記制御部が、前記リード部品の起こし動作に続けて、前記ノズルで保持した前記専用治具を前記他の部品に交換した後に前記搭載位置に対する前記他の部品の搭載動作を実施することを特徴とする請求項1に記載の実装装置。
  3. リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置によるリード部品の起こし方法であって、
    前記リード部品の起こし動作の専用治具をノズルで保持するステップと、
    前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させるステップと、
    前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させるステップとを有することを特徴とするリード部品の起こし方法。
  4. 前記ノズルで保持した前記専用治具を前記他の部品に交換した後に前記搭載位置に対する前記他の部品の搭載動作を実施するステップを有することを特徴とする請求項3に記載のリード部品の起こし方法。
  5. リード部品を起こすことで前記リード部品の隣に他の部品の搭載位置を確保する実装装置のプログラムであって、
    前記リード部品の起こし動作の専用治具をノズルで保持するステップと、
    前記他の部品の搭載位置の手前で、前記専用治具を保持した前記ノズルを下降させるステップと、
    前記ノズルの高さを変えずに、前記専用治具を保持した前記ノズルを前記搭載位置まで水平移動させるステップとを、前記実装装置に実行させることを特徴とするプログラム。
  6. 前記ノズルで保持した前記専用治具を前記他の部品に交換した後に前記搭載位置に対する前記他の部品の搭載動作を実施するステップを前記実装装置に実行させることを特徴とする請求項5に記載のプログラム。
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