JP6938684B2 - 部品実装システム - Google Patents

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Description

本明細書に開示する技術は、基板に部品を実装する実装装置を備えている部品実装システムに関する。
部品実装システムでは、部品実装時の基板の撓みを抑えるために、基板を支持する複数個のバックアップピンが配置される。特許文献1の実装装置は、複数個のバックアップピンを配置するための台と、当該台を撮影するカメラを備えている。実装装置は、カメラによって撮影された画像を解析して、配置すべき全てのバックアップピンが台に配置されているのか否かを判定する。
特開2008−10795号公報
例えば、新たな基板の生産を開始する前の段替え時に、新たに生産する基板の部品レイアウト等を考慮して、既に配置されている位置以外の位置に手動でバックアップピンを追加したり、既に配置されているバックアップピンを取り除いたり、又は、バックアップピンのサイズを変更したりといったことが行われる。また、自動でバックアップピンを配置した場合でも、基板の生産を開始した後に、基板と実際のバックアップピンとの位置関係を確認したいという要望もある。上記の技術は、既に決定している位置にバックアップピンが正しく配置されているのか否かを判定するものであり、上記の状況及び要望を何ら満たすものではない。本明細書は、基板とピンとの位置関係を確認可能な技術を提供する。
本明細書が開示する部品実装システムは、実装装置と、記憶装置と、表示装置と、を備えてもよい。実装装置は、基板に部品を実装する。記憶装置は、基板に実装される部品のレイアウト画像を表わすデータを記憶する。そして、実装装置は、基板の板面を先端で支持する複数個のピンを配置するための台と、複数個のピンが台に配置された後に、複数個のピンの先端からその基端に向かって複数個のピンを撮影するカメラと、を備えていてもよい。表示装置は、カメラによって撮影された撮影画像と、記憶装置に記憶されているデータによって表されるレイアウト画像と、を重ね合わせて表示してもよい。
このような構成によれば、表示装置は、台に配置されている複数個のピンの撮影画像と、基板に実装される部品のレイアウト画像と、を重ね合わせて表示する。これにより、ユーザは、重ね合わせて表示された画像を見て、部品に対してピンが適切な位置に配置されているのか確認することができる。
実施例に係る部品実装システムを示す。 複数個のバックアップピンを配置するための治具の斜視図を示す。 実施例に係る部品実装システムのブロック図を示す。 撮影画像と各レイアウト画像を重ね合わせて表示する処理を示す。 ピンと裏面部品が干渉する場合の処理を示す。 ピンが適切に配置されていない特定の領域が存在する場合の処理を示す。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。
(特徴1)レイアウト画像は、複数個のピンの先端が当接する基板の裏面に実装される裏面部品の裏面レイアウト画像を含んでもよい。表示装置は、撮影画像と、裏面レイアウト画像と、を重ね合わせて表示してもよい。このような構成によると、ユーザは、重ね合わせて表示された画像を見て、裏面部品に対してピンが適切な位置に配置されているのか確認することができる。
(特徴2)部品実装システムは、さらに、ユーザに警告する警告装置を備えてもよい。警告装置は、撮影画像の複数個のピンの先端を表わす部分と、裏面レイアウト画像の裏面部品を表わす部分と、が重なる場合に、ユーザに警告してもよい。このような構成によると、ユーザは、ピンと裏面部品が干渉することを知ることができる。
(特徴3)レイアウト画像は、複数個のピンの先端が当接する基板の裏面とは反対側の表面に実装される表面部品の表面レイアウト画像を含んでもよい。表示装置は、撮影画像と、表面レイアウト画像と、を重ね合わせて表示してもよい。このような構成によると、ユーザは、重ね合わせて表示された画像を見て、表面部品に対してピンが適切な位置に配置されているのか確認することができる。
(特徴4)部品実装システムは、さらに、ユーザに警告する警告装置を備えてもよい。表面レイアウト画像は、複数個のピンによって支持されるべき特定の領域を表わす領域画像を含んでもよい。警告装置は、撮影画像の複数個のピンの先端を表わす部分が、領域画像に含まれない場合に、ユーザに警告してもよい。このような構成によると、ユーザは、複数個のピンによって支持されるべき特定の領域にピンが適切に配置されていないことを知ることができる。
(部品実装システム100;図1〜図3)
図1に示されるように、部品実装システム100は、実装装置12と、表示装置14と、制御装置16と、メモリ18と、を備えている。実装装置12は、基板20に電子部品200を実装する装置である。実装装置12は、部品フィーダ2と、実装ユニット4と、撮影ユニット6と、移動機構8と、搬送装置10と、を備えている。なお、図1には、XYZ座標が定義されている。
部品フィーダ2は、複数の電子部品200を収容している。部品フィーダ2は、実装ユニット4へ電子部品200を供給する。部品フィーダ2の具体的な構成は特に限定されない。部品フィーダ2は、例えば、巻テープ状に複数の電子部品200を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の電子部品200を収容するトレイ式フィーダ、または、容器内に複数の電子部品200をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。
実装ユニット4と撮影ユニット6は、移動機構8の移動ベース8aに支持されている。移動機構8は、移動ベース8aをX方向及びY方向(即ち水平方向)に移動させるロボットである。移動機構8は、移動ベース8aを案内するガイドレールや、移動ベース8aをガイドレールに沿って移動させるアクチュエータ等によって構成される。移動機構8は、部品フィーダ2及び基板20の上方に配置されている。
実装ユニット4は、電子部品200を吸着する吸着ノズル42と、吸着ノズル42を支持するノズル支持部44と、を備えている。ノズル支持部44は、移動ベース8aに固定されている。ノズル支持部44は、吸着ノズル42をZ軸方向(即ち上下方向)に移動させるためのアクチュエータ(図示省略)を備えている。基板20の所定の位置に電子部品200を実装するには、まず、移動ベース8aを移動させて、実装ユニット4を部品フィーダ2の上方まで移動させる。次に、吸着ノズル42の下面(吸着面)が部品フィーダ2内の電子部品200に当接するまで、吸着ノズル42を下方に移動させる。次に、吸着ノズル42に電子部品200を吸着させ、吸着ノズル42を上方に移動させる。次に、移動ベース8aを移動させて、実装ユニット4を基板20の上方まで移動させる。次に、実装ユニット4の位置を上記の所定の位置に決めて、吸着ノズル42を基板20に向かって下降させる。これにより、基板20に電子部品200が実装される。
撮影ユニット6は、カメラ62と、カメラ62を支持するカメラ支持部64と、を備えている。カメラ支持部64は、移動ベース8aに固定されている。カメラ支持部64はノズル支持部44から離間して配置されている。移動ベース8aを水平方向に移動させることで、撮影ユニット6を水平方向に移動させることができ、基板20又は基板20を支持する治具124を撮影することができる。
搬送装置10は、治具124の実装装置12内への搬入、治具124の治具台30への固定、基板20の治具124上への配置、及び、基板20と治具124の実装装置12外への搬出を実行する。本実施例の搬送装置10は、例えば、一対のベルトコンベアと、ベルトコンベアに取付けられると共に基板20及び治具124を下方から支持する支持装置(図示省略)と、ベルトコンベアを駆動するアクチュエータによって構成される。基板20及び治具124は、X軸方向に搬送される。
治具124には、基板20の裏面20b(即ち、部品フィーダ2によって供給される電子部品200が実装される表面20aと反対側の面)を先端で支持する複数個のピン126が配置されている。図2に示すように、複数個のピン126は、治具124の表面に配置される。なお、図示を省略しているが、治具124の表面には、複数個のピン126を配置するための複数個の孔が設けられている。各ピン126を所望の孔に挿入することによって、複数個のピン126が治具124に配置される。
なお、基板20の裏面20bには、実装装置12内に搬入される前に、電子部品202が他の実装装置によって既に実装されている。複数個のピン126は、当該電子部品202と干渉しないように適切な位置に配置される。以下では、裏面20bに既に実装されている電子部品を「裏面部品202」と記載し、表面20aにこれから実装される電子部品を「表面部品200」と記載する。
表示装置14は、様々な情報を表示するためのディスプレイである。表示装置14は、ユーザの指示を受け付けるための操作装置(いわゆるタッチパネル)として機能してもよい。また、表示装置14のほかにキーボードなどの操作装置を備えていてもよい。
制御装置16は、部品実装システム100の各装置を制御する装置である。図3に示すように、制御装置16は、部品フィーダ2、実装ユニット4、移動機構8、搬送装置10、表示装置14、カメラ62、及び、メモリ18と通信可能に接続されている。制御装置16は、各装置(2、4、8、10、14、62、18)を制御して、表面部品200の基板20への実装、治具124の搬送、治具124の撮影、各種情報の表示等を実行する。
メモリ18は、裏面レイアウト画像データBDと、表面レイアウト画像データFDと、を記憶する。表面レイアウト画像データFDは、基板20の表面20aに実装される表面部品200のレイアウト画像を示す画像データである。具体的には、表面レイアウト画像データFDは、基板20の図面データと、表面部品200の図面データと、表面部品200の基板20に対する配置位置を示す座標データと、によって構成される。制御装置16は、表面レイアウト画像データFDによって示される表面レイアウト画像を表示装置14に表示させることができる。また、表面レイアウト画像データFDを構成する各データには、同一の座標軸が設定されている。当該座標軸は、移動機構8に設定されている座標軸と一致する。表面レイアウト画像データFD、特に、座標データは、表面部品200を基板20に実装する際に、実装ユニット4の移動位置(即ち、移動ベース8aの移動位置)を制御する際にも利用される。
また、表面レイアウト画像データFDは、複数個のピン126によって支持されるべき基板20上の特定の領域を示す領域データを含む。特定の領域は、例えば、表面部品200を基板20に実装する際に、実装ユニット4の力によって基板20が撓まないように、裏面20bからピン126によって支持すべき領域である。領域データにも、上記の座標データ等と同じ座標軸が設定されている。
裏面レイアウト画像データBDは、基板20の裏面20bに実装される裏面部品202のレイアウト画像を示す画像データである。具体的には、裏面レイアウト画像データBDは、基板20の図面データと、裏面部品202の図面データと、裏面部品202の基板20に対する配置位置を示す座標データと、によって構成される。これらデータにも、表面レイアウト画像データFDと同じ座標軸が設定されている。
(表示処理;図4)
図4を参照して、撮影画像と各レイアウト画像を重ね合わせて表示する表示処理を説明する。
ユーザは、治具124に複数個のピン126を手動で配置する。そして、制御装置16は、ユーザから治具124を実装装置12内に搬送する指示を受け付けると、T10において、搬送装置10を駆動して、治具124を搬入し、治具124を治具台30上に固定する。
T12では、制御装置16は、治具124を撮影するための撮影指示を移動機構8及びカメラ62に供給する。これにより、移動機構8は、撮影ユニット6を治具124の上方まで移動させ、カメラ62が、治具124を撮影する。そして、カメラ62は、T14において、治具124の撮影画像を示す撮影画像データを生成して、制御装置16に供給する。図4に示すように、撮影画像SI1は、治具124に配置されている複数個のピン126を示す複数個のピン画像PIを含む。各ピン画像PIは、各ピン126をその先端から基端に向かって(即ち、Z軸負方向に向かって)撮影した画像である。なお、撮影画像データには、移動機構8に設定されている座標軸と同じ座標軸が設定される。
制御装置16は、T14において、カメラ62から撮影画像データを取得すると、T20において、メモリ18から各レイアウト画像データ(即ち、表面レイアウト画像データFDと裏面レイアウト画像データBD)を取得する。図4に示すように、表面レイアウト画像データFDによって示される表面レイアウト画像FIは、1個以上の表面部品200を示す1個以上の表面部品画像FCと、1箇所以上の特定の領域を示す1個以上の領域画像AIと、を含む。領域画像AIは、仮想的な領域として破線で描かれている。また、裏面レイアウト画像データBDによって示される裏面レイアウト画像BIは、1個以上の裏面部品202を示す1個以上の裏面部品画像BCを含む。なお、各レイアウト画像FI、BIは、基板20の表面20aの側から見た画像である。特に、裏面レイアウト画像BIは、表面20aの側から実際には見えない裏面部品202を表面20aの側から仮想的に見せた画像である。
T22では、制御装置16は、T14で取得した撮影画像データに設定されている座標軸と、各レイアウト画像データに設定されている座標軸と、を基準にして、撮影画像と各レイアウト画像とを重ね合わせ、当該重ね合わせた画像を示す重ね合せ画像データを生成する。そして、制御装置16は、重ね合せ画像データを解析して、T30及びT40において、ピンと裏面部品との干渉の有無、及び、ピンが適切に配置されていない特定の領域の有無を判定する。
T30では、制御装置16は、撮影画像SI1に含まれる各ピン画像PIと、裏面レイアウト画像BIに含まれる各裏面部品画像BCと、が重なるのか否かを判断する。制御装置16は、各ピン画像PIと各裏面部品画像BCとが重なると判断する場合(T30でYES)に、ピンと裏面部品との干渉があると判定して、図5に示す処理を実行する。
T32では、制御装置16は、1個以上の領域画像AIのうち、ピン画像PIを含まない領域画像が存在するのか否かを判断する。本実施例では、制御装置16は、或る領域画像内にピン画像の全範囲が含まれる場合に、当該領域画像がピン画像PIを含むと判断し、それ以外の場合に、当該領域画像がピン画像PIを含まないと判断する。制御装置16は、ピン画像PIを含まない領域画像が存在すると判断する場合(T32でYES)に、ピンが適切に配置されていない特定の領域があると判定して、図6に示す処理を実行する。なお、他の例では、制御装置16は、或る領域画像について、当該領域画像とピン画像とが重なる範囲の面積を計算し、当該領域画像の全面積に対する当該重なる範囲の面積の割合が所定の値(例えば、50%)以下である場合に、ピンが適切に配置されていない特定の領域があると判定してもよい。領域画像の全面積に対する重なる範囲の面積の割合が所定の値以下であることは、ピン画像が領域画像に含まれないことの一例である。
制御装置16は、T30でNO、かつ、T32でNOと判断する場合に、即ち、ピンと裏面部品との干渉もなく、及び、ピンが適切に配置されていない特定の領域もないと判定する場合に、T42において、T22で生成した重ね合せ画像データを表示装置14に供給する。これにより、表示装置14は、T44において、重ね合せ画像データに従って、3種類の画像を表示する。1つ目の画像は、撮影画像SI1と裏面レイアウト画像BIとを重ね合わせた画像である。当該画像が表すように、ピン画像PIと裏面部品画像BCは重ならない。2つ目の画像は、撮影画像SI1と表面レイアウト画像FIとを重ね合わせた画像である。当該画像が表すように、全ての領域画像AIにピン画像PIが含まれる。3つ目の画像は、撮影画像SI1と裏面レイアウト画像BIと表面レイアウト画像FIとを重ね合わせた画像である。なお、当該画像では、基板20の裏側にあるもの(即ち、ピン126と裏面部品202)を表わす画像が破線で描かれているとともに、領域画像AIを含まない。ユーザは、これら3種類の画像を見て、表面部品200及び裏面部品202に対してピン126が適切な位置に配置されているのか確認することができる。
制御装置16は、ピン126が適切な位置に配置されていることが確認された後に、ユーザから基板20に対する表面部品200の実装を開始する指示を受け付けると、基板20を搬送して、基板20に対する表面部品200の実装を開始する。
(ピンと裏面部品が干渉するケース;図5)
図5を参照して、図4のT30でYESと判断されるケースについて説明する。
図5に示す例では、図4に示す撮影画像SI1によって示される複数個のピン126に1個のピンが手動で追加されている。このため、本ケースの撮影画像SI2は、複数個のピン画像PIに加えて、1個のピン画像PI2を含む。この結果、ピン画像PI2と裏面部品画像BCが重なり、図4のT30でYESと判断される。
T50では、制御装置16は、ピンと裏面部品との干渉があることをユーザに警告するための干渉警告情報を生成する。本実施例では、干渉警告情報は、干渉をユーザに警告するメッセージを含む警告画面SC1を表示させるための情報である。他の例では、干渉警告情報は、裏面部品画像BCが重なるピン画像PI2を他のピン画像PIと異なる態様(例えば、異なる色)で表示させるための情報であってもよい。T52は、制御装置16は、重ね合せ画像データと干渉警告情報とを表示装置14に供給する。これにより、表示装置14は、T54において、図4のT44の3種類の画像に追加して、警告画面SC1を表示する。ユーザは、撮影画像SI2と裏面レイアウト画像BIとを重ね合わせた画像を見て、ピン画像PI2によって示されるピンと裏面部品202との位置関係を確認することができる。また、ユーザは、警告画面SC1を見て、ピンと裏面部品202が干渉していることを知ることができ、ピンの配置を見直すことができる。
(不適切な特定の領域が存在するケース;図6)
図6を参照して、図4のT32でYESと判断されるケースについて説明する。
図6に示す例では、図4に示す撮影画像SI1によって示される複数個のピン126から2個のピンが手動で取り除かれている。このため、本ケースの撮影画像SI3は、当該2個のピンを示す2個のピン画像PI3を含まない。この結果、ピン画像を含まない特定の領域AI3が存在することとなり、図4のT32でYESと判断される。
T60では、制御装置16は、ピンが適切に配置されていない不適切な特定の領域が存在することをユーザに警告するための未配置警告情報を生成する。本実施例では、未配置警告情報は、不適切な特定の領域が存在することをユーザに警告するメッセージを含む警告画面SC2を表示させるための情報である。他の例では、未配置警告情報は、不適切な領域画像を他の領域画像と異なる態様(例えば、異なる色)で表示させるための情報であってもよい。T62は、制御装置16は、重ね合せ画像データと未配置警告情報とを表示装置14に供給する。これにより、表示装置14は、T64において、図4のT44の3種類の画像に追加して、警告画面SC2を表示する。ユーザは、撮影画像SI3と表面レイアウト画像FIとを重ね合わせた画像を見て、特定の領域内にピンが配置されているのか否かを確認することができる。また、ユーザは、警告画面SC2を見て、不適切な特定の領域が存在することを知ることができ、ピンの配置を見直すことができる。
(対応関係)
メモリ18が、「記憶装置」の一例である。治具124が「台」の一例である。表示装置14が、「警告装置」の一例である。
実施例で説明した基板製造システムに関する留意点を述べる。メモリ18には、表面レイアウト画像データFDと裏面レイアウト画像データBDのいずれか一方のみが記憶されていてもよい。そして、表示装置14は、当該一方のレイアウト画像データによって示されるレイアウト画像と撮影画像を重ね合わせて表示してもよい。即ち、図4のT30とT32のうちのいずれか一方のみの判断が実行されてもよい。本変形例では、上記の一方のレイアウト画像データによって示されるレイアウト画像が「レイアウト画像」の一例である。
図5のT50及び図6のT60の処理を実行しなくてもよい。そして、警告画面SC1、SC2を表示しなくてもよい。本変形例では、「警告装置」を省略可能である。
上記の実施例では、複数個のピン126は、手動で治具124に配置される。これに代えて、複数個のピン126は、ピンの配置位置を示すデータに基づいて、自動で治具124に配置されてもよい。例えば、自動でピンを配置した治具124を利用して、基板を生産している途中で、治具124の固定位置がずれる状況が想定される。制御装置16は、このような状況を確認するための指示を受け付ける場合に、図4のT12以降の処理を実行してもよい。即ち、本実施例の技術は、自動でピンを配置する部品実装システムに採用されてもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2 :部品フィーダ
4 :実装ユニット
42 :吸着ノズル
44 :ノズル支持部
6 :撮影ユニット
62 :カメラ
64 :カメラ支持部
8 :移動機構
8a :移動ベース
10 :搬送装置
12 :実装装置
14 :表示装置
16 :制御装置
18 :メモリ
20 :基板
20a :表面
20b :裏面
30 :治具台
100 :部品実装システム
124 :治具
126 :ピン
200 :表面部品
202 :裏面部品
FD :表面レイアウト画像データ
FI :表面レイアウト画像
FC :表面部品画像
AI、AI3 :領域画像
BD :裏面レイアウト画像データ
BI :裏面レイアウト画像
BC :裏面部品画像
PI、PI2、PI3 :ピン画像
SC1、SC2 :警告画面
SI1、SI2、SI3 :撮影画像

Claims (4)

  1. 基板に部品を実装する実装装置と、
    前記基板に実装される部品のレイアウト画像を表わすデータを記憶する記憶装置と、
    表示装置と、
    を備えており、
    前記実装装置は、
    前記基板の板面を先端で支持する複数個のピンを配置するための台と、
    前記複数個のピンが前記台に配置された後に、前記複数個のピンの前記先端からその基端に向かって前記複数個のピンを撮影するカメラと、
    を備えており、
    前記レイアウト画像は、前記複数個のピンの前記先端が当接する前記基板の裏面に実装される裏面部品の裏面レイアウト画像と、前記複数個のピンの前記先端が当接する前記基板の裏面とは反対側の表面に実装される表面部品の表面レイアウト画像と、を含み、
    前記表示装置は、
    前記カメラによって撮影された撮影画像と、前記記憶装置に記憶されている前記データによって表される前記裏面レイアウト画像と、を重ね合わせた第1の画像と、
    前記撮影画像と、前記記憶装置に記憶されている前記データによって表される前記表面レイアウト画像と、を重ね合わせた第2の画像と、
    前記撮影画像と、前記表面レイアウト画像と、前記裏面レイアウト画像と、を重ね合わせた第3の画像と、
    を表示
    前記表面レイアウト画像は、前記複数個のピンによって支持されるべき特定の領域を表わす領域画像を含み、
    前記第2の画像は、前記領域画像を含み、
    前記第3の画像は、前記領域画像を含まない、
    部品実装システム。
  2. 前記第3の画像において、前記裏面部品を表す画像が破線で描かれている、請求項1に記載の部品実装システム。
  3. 前記部品実装システムは、さらに、ユーザに警告する警告装置を備えており、
    前記警告装置は、前記撮影画像の前記複数個のピンの前記先端を表わす部分と、前記裏面レイアウト画像の前記裏面部品を表わす部分と、が重なる場合に、ユーザに警告する、請求項1又は2に記載の部品実装システム。
  4. 前記部品実装システムは、さらに、ユーザに警告する警告装置を備えており
    記警告装置は、前記撮影画像の前記複数個のピンの前記先端を表わす部分が、前記領域画像に含まれない場合に、ユーザに警告する、請求項1又は2に記載の部品実装システム。
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