JP4033705B2 - プリント配線板位置誤差取得方法,プログラムおよび電子回路部品装着システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント配線板に複数の電子回路部品を装着する電子回路部品装着システム、そのシステムで実行されるプリント配線板位置誤差取得方法および電子回路部品装着方法、それら方法の実行のためのプログラム等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備えた複数の部品装着ユニットが一直線に沿って並べられ、それら複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つが同時期に1枚のプリント配線板に対して並行して電子回路部品の装着を行う電子回路部品装着システムは既に知られている。この種の電子回路部品装着システムにおいては、1枚のプリント配線板が、少なくとも2つの部品装着ユニットの装着ヘッドの移動範囲にまたがる状態で配置され、そのプリント配線板の、上記少なくとも2つの部品装着ユニットの各々の部品装着ヘッドの移動範囲に対応する領域に、並行して電子回路部品の装着が行われる。
【0003】
また、一般に、電子回路部品装着システムにおいては、プリント配線板の部品装着ユニットに対する位置決め誤差に起因する電子回路部品のプリント配線板に対する装着位置誤差を抑制するために、プリント配線板に基準マーク等の基準部が設けられる一方、電子部品装着ユニットに対応して撮像装置等の認識装置が設けられ、認識装置による基準部の認識結果に基づいて、プリント配線板の部品装着ユニットに対する位置決め誤差を取得することも行われている。電子回路部品のプリント配線板への装着時には、予め設定されている装着ヘッドの位置が、少なくともプリント配線板の位置誤差(平行移動誤差および回転誤差)を低減させるように補正されて、装着が行われるのである。この他にも、装着ヘッドによる電子回路部品の保持位置誤差(平行移動誤差および回転誤差)等を低減させるための補正も行われるのが普通であるが、本発明とは直接関係がないので、この補正に関する説明は省略する。
【0004】
前述のように、複数の部品装着ユニットが1枚のプリント配線板に対して同時期に装着動作を行う場合にも、プリント配線板の各部品装着ユニットに対応する領域に複数の基準部が設けられており、かつ、それら基準部が各部品装着ユニットに対応して設けられている認識装置により認識可能である場合には、同様に、各部品装着ユニットに対するプリント配線板の位置決め誤差を検出し、その分を補正しつつ電子回路部品の装着を行うことができる。しかし、各部品装着ユニットに対応する基準部が1個以下である場合には、各部品装着ユニットに対するプリント配線板の位置決め誤差を取得することができない。
【0005】
そのため、従来は、プリント配線板に複数の位置決め孔を形成し、それら位置決め孔に位置決めピンを嵌入させる等、機械的な位置決め装置によりプリント配線板の位置決め精度を向上させたり、プリント配線板をパレット等の配線板保持装置に位置固定に保持させ、その配線板保持装置によるプリント配線板の保持位置誤差を撮像装置等により検出し、配線板保持装置を高精度で移動させたりすることにより、電子回路部品の装着精度を確保する努力が払われていた。
しかし、機械的な位置決め装置によるプリント配線板の位置決め精度向上には限度があって、電子回路部品の装着精度を十分に高めることが困難であり、また、プリント配線板を固定的に保持させた配線板保持装置を高精度で移動させる場合には、装置の構成が複雑となってコストが高くなることを避け得ないという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、複数の部品装着ユニットが1枚のプリント配線板に対して同時期に装着動作を行う形式の電子回路部品装着システムにおいて、装置コストの上昇を極力回避しつつ電子回路部品の装着精度を十分に高めることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様のプリント配線板位置誤差取得方法,電子回路部品装着方法,プリント配線板位置誤差取得プログラム,電子回路部品装着プログラム,電子回路部品装着システム等が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【0007】
なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、(4)項が請求項2に、(9)項が請求項3に、(11)項が請求項4に、(12)項が請求項5に、(13)項が請求項6に、(14)項が請求項7に、(15)項が請求項8に、それぞれ相当する。
【0008】
(1)(a) それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、 (b) 前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置とを含む電子回路部品装着システムの、各部品装着ユニットに対応して設けられた各認識装置により、それら複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさのプリント配線板の複数の配線板基準部のうち、各認識装置により認識可能な配線板基準部がそれぞれ認識される配線板基準部認識工程と、
その配線板基準部認識工程における各認識装置の認識結果に基づいて、各部品装着ユニットに固有の座標面である固有座標面内における各配線板基準部の位置である配線板基準部固有位置が取得される配線板基準部固有位置取得工程と、
その配線板基準部固有位置取得工程において取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対する前記プリント配線板の位置誤差が取得される配線板位置誤差取得工程と
を含むプリント配線板位置誤差取得方法。
【0009】
配線板基準部認識工程において、1枚のプリント基板の、複数の部品装着ユニットの各々に対応する基準部が、それら部品装着ユニットの各々に対応する認識装置により認識され、その認識結果に基づいて、配線板基準部固有位置取得工程において、各部品装着ユニットの固有座標面内における各配線板基準部の固有位置が取得される。そのようにして取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、配線板位置誤差取得工程において、複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差が取得される。
【0010】
複数の部品装着ユニット相互間の相対位置誤差が無視し得るほど小さい場合には、配線板基準部固有位置取得工程において取得された各部品装着ユニットの固有座標面内における各配線板基準部の固有位置に基づいて、部品装着ユニットの各々の固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差が精度よく取得される。それに対して、複数の部品装着ユニット相互間の相対位置誤差が比較的大きい場合には、後述するように部品装着ユニット相互間の相対位置誤差が取得され、その相対位置誤差も考慮してプリント配線板の位置誤差が取得されることが望ましい。いずれにしても、プリント配線板の位置誤差が得られれば、その位置誤差に基づく電子回路部品の装着位置誤差を低減させることが可能となる。
【0011】
(2)前記配線板基準部固有位置取得工程が前記複数の部品装着ユニットの各々に対応する個別制御装置において実施され、各個別制御装置において取得された配線板基準部固有位置が他の個別制御装置に供給され、各個別制御装置において、その供給された配線板基準部固有位置の少なくとも1つと各個別制御装置自体において取得された配線板基準部固有位置の少なくとも1つとに基づいて、前記配線板位置誤差取得工程が実施される (1)項に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
配線板基準部固有位置取得工程が複数の部品装着ユニットの各々に対応する個別制御装置において実施される場合には、各部品装着ユニットに対応する配線板基準部の固有位置が各個別制御装置において得られ、それぞれ取得された配線板基準部の固有位置が、別の個別制御装置に供給される。各個別制御装置は、自ら取得した配線板基準部固有位置と、他の個別制御装置から供給された1個以上の配線板基準部固有位置とに基づいて、各個別制御装置に対応する部品装着ユニットの固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差を取得する。
【0012】
(3)前記配線板基準部認識工程における前記配線板基準部の認識結果が前記複数の部品装着ユニットに共通のコンピュータである共通コンピュータに供給され、前記配線板基準部固有位置取得工程および前記配線板位置誤差取得工程がその共通コンピュータにおいて実施される (1)項に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
本項のプリント配線板位置誤差取得方法においては、各個別制御装置に対応する部品装着ユニットの固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差が複数の部品装着ユニットに共通のコンピュータにおいて取得される。この共通コンピュータは1個であることは不可欠ではなく、例えば、認識装置による配線板基準部の認識データを処理して認識装置に対する配線板基準部の位置誤差を取得することと、その配線板基準部の位置誤差に基づいて各部品装着ユニットに対する配線板基準部の位置誤差およびプリント配線板全体の位置誤差を取得することとが、それぞれ互いに別の共通コンピュータにおいて行われるようにしてもよい。
【0013】
(4)少なくとも前記配線板位置誤差取得工程より前に前記複数の部品装着ユニット相互の相対位置が取得される相対位置取得工程を含み、かつ、前記配線板位置誤差取得工程が、その相対位置取得工程において取得された相対位置をも考慮して前記プリント配線板の位置誤差が取得される工程である (1)項ないし (3)項のいずれかに記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
相対位置取得工程は、予め取得されてメモリに格納されている相対位置を読み出す工程でもよく、実際に相対位置を検出する工程でもよい。後者の場合、相対位置取得工程は相対位置検出工程であることになるが、この工程は、配線板基準部認識工程の実施に先立って行われても、その実施の後に行われても、配線板基準部固有位置取得工程の後に行われてもよい。
【0014】
(5)前記相対位置取得工程が、
前記複数の部品装着ユニットの各々の装着ヘッドに設けられた前記認識装置により、前記複数の部品装着ユニットの本体に設けられた複数の装置基準部であって、各部品装着ユニットに専用のものである専用装置基準部と前記複数の部品装着ユニットのうち互いに隣接する2つに共用のものである共用装置基準部とが認識される装置基準部認識工程と、
その装置基準部認識工程の認識結果に基づいて、前記互いに隣接する2つの部品装着ユニットの相対位置が取得される工程と
を含む (4)項に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
上記「本体」は複数の部品装着ユニットに専用のものでもよく、複数の部品装着ユニットの少なくとも一部のものに共有されるものであってもよい。互いに隣接する2つの部品装着ユニットに対応する2つの認識装置により、専用装置基準部と共用装置基準部とがそれぞれ認識されれば、その認識結果に基づいてそれら2つの部品装着ユニットの相対位置の取得が可能となる。なお、互いに隣接する2つの部品装着ユニットの間の相対回転位置誤差が無視し得る場合には、2つの部品装着ユニットに対応する2つの認識装置により共用装置基準部の認識が行われるのみで、2つの部品装着ユニットの相対位置が取得され得、専用装置基準部の配設あるいはそれの認識は不可欠ではなくなり、その態様も本発明の一実施形態である。
【0015】
(6)前記相対位置取得工程が、
前記複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさを有し、各ヘッド移動範囲に対して1個以上の基準板基準部が設けられた相対位置検出用基準板を準備する工程と、
その相対位置検出用基準板が前記複数の部品装着ユニットの前記ヘッド移動範囲にまたがる状態に配置され、その相対位置検出用基準板に設けられた複数の基準板基準部のうち1個以上が前記複数の部品装着ユニットの各々の装着ヘッドに設けられた前記認識装置により認識される基準板基準部認識工程と、
その基準板基準部認識工程の認識結果に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの相対位置が取得される工程と
を含む (4)項に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさを有し、各ヘッド移動範囲に対して1個以上の基準板基準部が設けられた相対位置検出用基準板を使用すれば、互いに隣接する2つの部品装着ユニットの相対位置を容易に検出することができる。隣接部品装着ユニット間の相対回転位置誤差が無視し得る場合には、各ヘッド移動範囲に対して1個の基準板基準部が設けられれば相対位置の取得が可能であるが、相対回転位置誤差が無視し得ない場合には、各ヘッド移動範囲に対して2個以上の基準板基準部が設けられることが必要である。
【0016】
(7)前記認識装置として、前記複数の部品装着ヘッドの各々に設けられた認識装置が使用される (1)項ないし (6)項に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
基準部としては、基準マークが好適であり、認識装置としては撮像装置が好適である。認識装置を部品装着ヘッド移動範囲において移動させる専用の移動装置を設けることも可能であるが、部品装着ヘッドに認識装置を設ければ、装置の構成を単純化し得て装置コストの低減が可能となり、また、部品装着ヘッド移動装置と認識装置移動装置との相対位置誤差を考慮することが不要となって、その分、プリント配線板位置の誤差取得が容易となる。
【0017】
(8)配線板位置誤差取得工程が、前記配線板基準部固有位置取得工程において取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の前記固有座標面に対する前記プリント配線板の配線板仮想座標面を取得する工程を含む (1)項ないし (7)項のいずれかに記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
配線板仮想座標面は、複数の配線板基準部の位置に基づいてプリント配線板上に仮想される座標面であり、プリント配線板の寸法誤差が無視できる場合には、寸法誤差のない正規のプリント配線板上に設定されている配線板基準座標面と同一と見なすことができる。寸法誤差が無視できるか否かに関係なく、部品装着ユニットの固有座標面に対する配線板仮想座標面の相対位置は、固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差の一種と考えることができる。
【0018】
(9) (1)項ないし (8)項のいずれかに記載のプリント配線板位置誤差取得方法の各工程と、
少なくとも、前記配線板位置誤差取得工程において取得された配線板位置誤差分を補正しつつ、前記複数の部品装着ユニットの各々により前記プリント配線板に電子回路部品が装着される装着工程と
を含む電子回路部品装着方法。
複数の部品装着ユニットの各々に対するプリント配線板の位置誤差が取得できれば、その位置誤差を考慮して電子回路部品の装着を行うことにより、各部品装着ユニットにおける装着精度を向上させることができる。
【0019】
(10)配線板位置誤差取得工程が、前記配線板基準部固有位置取得工程において取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の前記固有座標面に対する前記プリント配線板の配線板仮想座標面を取得する工程を含み、かつ、当該電子回路部品装着方法が、
前記プリント配線板の正規のものに対して設定された配線板基準座標面上の座標値で予め設定された複数の部品装着点の座標値を、前記配線板基準座標面,前記配線板仮想座標面および前記固有座標面の相対位置関係に基づいて、前記固有座標面上のそれぞれ対応する部品装着点に関する値に変換する変換工程と
を含む (9)項に記載の電子回路部品装着方法。
上記「部品装着点に関する値」には、電子回路部品が実際に装着される際の装着ヘッドの位置の座標値自体は勿論、プリント配線板が正規の寸法を有するものであり、かつ、位置に誤差がない場合の部品装着点から実際のプリント配線板の位置に誤差が存在する場合の実際の部品装着点への装着ヘッドの位置補正量(寸法誤差を無視し得ない場合は、寸法誤差も位置の誤差と共に補正される)等も包含されるものとする。
配線板基準座標面,配線板仮想座標面および固有座標面の間の座標変換を利用すれば、固有座標面上のそれぞれ対応する部品装着点の座標や位置補正量を容易に取得することができる。
【0020】
(11)コンピュータにより実行されるプログラムであって、
(a) それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、 (b) 前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置とを含む電子回路部品装着システムの、各部品装着ユニットに対応して設けられた各認識装置により、それら複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさのプリント配線板の複数の配線板基準部のうち、各認識装置により認識可能な配線板基準部がそれぞれ認識された結果の情報を取得する認識結果取得ステップと、
その取得した認識結果に基づいて、各部品装着ユニットの各々に固有の座標面である固有座標面内における各配線板基準部の位置である配線板基準部固有位置を取得する配線板基準部固有位置取得ステップと、
その配線板基準部固有位置取得ステップにおいて取得した複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対する前記プリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップと
を含むプリント配線板位置誤差取得プログラム。
複数の部品装着ユニットに共通のコンピュータにより実施されるプログラムである。上記認識結果取得ステップには、認識装置からの配線板基準部の認識データ自体を取得するステップのみならず、認識データが別の処理コンピュータにより処理されることによって取得された認識装置に対する配線板基準部の相対位置の情報を取得するステップも包含されるものとする。前者の場合には、例えば、配線板基準部固有位置取得ステップが、認識データを処理して認識装置に対する基準部の相対位置を取得するステップを含むものとされる。
前記 (4)項ないし (8)項,後記(14)項の各々に記載の特徴を本項のプリント配線板位置誤差取得プログラムにも適用することができる。
【0021】
(12)(a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、(c)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、それぞれコンピュータを備えて対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、(d)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置とを含む電子回路部品装着システムの、前記コンピュータの各々において実行されるプログラムであって、
前記複数の認識装置のうちそれぞれ対応するものによる前記配線板基準部の認識結果に基づいて取得される、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップを含むことを特徴とする配線板位置誤差取得プログラム。
複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置のコンピュータによって実行されるプログラムである。
前記 (4)項ないし (8)項、後記(14)項の各々に記載の特徴を本項のプリント配線板位置誤差取得プログラムにも適用することができる。また、本項のプリント配線板位置誤差取得プログラムを使用して行われる配線板位置誤差取得方法も本発明の一実施形態である。
【0022】
(13)(a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、(c)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、それぞれコンピュータを備えて対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、(d)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置とを含む電子回路部品装着システムの、前記コンピュータの各々において実行されるプログラムであって、
前記複数の認識装置のうちそれぞれ対応するものによる前記配線板基準部の認識結果に基づいて取得される、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップと、
前記プリント配線板の正規のものに対して予め設定されている複数の電子回路部品の装着点である部品装着点を、少なくとも、前記配線板位置誤差取得ステップにおいて取得されたプリント配線板の位置誤差分補正した位置において前記装着ヘッドに電子回路部品の装着を行わせる装着制御ステップと
を含むことを特徴とする電子回路部品装着プログラム。
複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置のコンピュータによって実行されるプログラムである。
前記 (4)項ないし (8)項,下記(14)項の各々に記載の特徴を本項の電子回路部品装着プログラムにも適用することができる。
【0023】
(14)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、
前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、
前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、
前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置と、
それら複数の認識装置のうち、前記少なくとも2つの部品装着ユニットに対応するものの認識結果に基づいて、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得手段と、
前記プリント配線板の正規のものに対して予め設定されている複数の電子回路部品の装着点である部品装着点を、少なくとも、前記配線板位置誤差取得部において取得されたプリント配線板の位置誤差分補正する補正手段と
を含み、前記個別制御装置が、補正手段により補正された位置において前記部品装着ユニットに電子回路部品の装着を行わせることを特徴とする電子回路部品装着システム。
上記配線板位置誤差取得手段および補正手段は、上記個別制御装置の各々に設けられてもよく、少なくとも一方が上記個別制御装置とは別に設けられた別のコンピュータに設けられてもよい。
上記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つについて、その部品装着ユニットの固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差が取得される一方、別の1つの部品装着ユニットについても、それの固有座標面に対するプリント配線板の位置誤差が取得される。そして、それら部品装着ユニットの各々について部品装着点の補正が行われ、補正された部品装着点への電子回路部品の装着が並行して行われる。
本項の電子回路部品装着システムは、前記 (9)項の電子部品装着方法の実施に好適なものである。
前記 (1)項ないし (8)項,(10)項ないし(13)項の各々に記載の特徴を本項の電子回路部品装着システムにも適用することができる。
【0024】
(15)前記複数の部品装着ユニット相互の相対位置を取得する相対位置取得手段を含み、かつ、前記配線板位置誤差取得手段が、その相対位置取得手段において取得された相対位置をも考慮して前記プリント配線板の位置誤差を取得するものである(14)項に記載の電子回路部品装着システム。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である電子回路部品装着システムについて説明する。図1において符号10はベースである。ベース10上に、水平な一方向に沿ってプリント配線板12を搬送する搬送装置たる配線板コンベヤ14が設けられ、プリント配線板12に電子回路部品(以下単に部品と称する)16(図5参照)を装着する部品装着装置18が設けられている。ベース10上にはさらに、部品装着装置18に部品16を供給する部品供給装置20が設けられている。
【0026】
配線板コンベヤ14は、搬送方向に沿って延びる一対のサイドフレーム30,32を備え、それらサイドフレーム30,32の一部が、図2に示すように、プリント配線板12を案内するガイド33を構成している。サイドフレーム30,32の一方は、ベース10上に移動不能に固定された固定フレーム30であり、他方はベース10上に移動可能に設けられ、固定フレーム30に接近・離間可能な可動フレーム32とされている。図示は省略するが、可動フレーム32の下部において、可動フレーム32を保持してY軸方向に移動させる移動装置が設けられており、その移動装置により可動フレーム32が固定フレーム30に接近・離間するように移動させられる。それらフレーム30,32それぞれに環状のコンベヤベルト34が巻きかけられ、駆動源たるコンベヤ駆動用モータ(図6参照)36により互いに同期して駆動されることにより、プリント配線板12を搬送する。
【0027】
その配線板コンベヤ14の一対のフレーム30,32の間に、プリント配線板12を支持する配線板支持装置42が配設されている。配線板支持装置42は、配線板コンベヤ14の搬送方向に沿って複数配設されている。各配線板支持装置42の下流側端部に、図示を省略する停止装置が設けられており、プリント配線板12の下流側端面に当接することにより、搬送方向における位置を規定する。
【0028】
配線板支持装置42においては、支持台70上に複数の支持ピン72が設けられ、支持台昇降装置76により昇降させられるようになっている。支持台70は、駆動源たるエアシリンダ80により、上昇端位置であってプリント配線板12を支持する支持位置と、下降端位置であってプリント配線板12の水平方向への移動を許容する非作用位置との間で昇降させられる。プリント配線板12は、フレーム30,32に設けられた上向きの支持面82と、回動可能に設けられたクランプ部材84とによって上下両側から挟まれてクランプされる。
【0029】
部品供給装置20は、複数の部品16を保持して、それら部品16を1つずつ順に部品供給位置に送るフィーダ型部品供給装置とされている。フィーダ型部品供給装置20は、多数の部品フィーダ90がフィーダ支持テーブル92上に、各部品供給部がX軸方向に平行な一直線上に並ぶ状態で配列された部品供給テーブル94を有する。各部品フィーダ90は、多数の部品16を収容しており、それら部品16を一列に並べて1個ずつ部品供給部へ送るものであり、例えば、部品16が部品保持テープ(図示省略)に保持されたテープ化部品の形態で供給するものを採用可能である。
【0030】
部品装着装置18は、複数の部品装着ユニット100(図3参照)を備え、それら部品装着ユニット100は、搬送方向に沿って互いに密に並べられている。各装着ユニット100は、部品16を装着することが可能な領域である装着領域102が、隣接する別の部品装着ユニット100の装着領域102と境界部において重複するように配設されている。複数の部品装着ユニット100は、図1に示すように、ベース10上に隙間なく並んで固定されており、Y軸方向に延び、配線板コンベヤ14を越えて部品供給装置20に至る長さのユニット本体104を備える。ユニット本体104の下面には、送りねじたるボールねじ106がY軸方向に平行に取りつけられるとともに、Y軸スライド108がナット110を介して螺合されており、ボールねじ106が駆動源たるY軸サーボモータ112(図6参照)によって回転させられることによりY軸スライド108がガイドレール114に案内されて移動させられる。ボールねじ106とナット110とY軸サーボモータ112とが共同してY軸スライド駆動装置を構成している。
【0031】
Y軸スライド108の下面には、水平面内においてY軸方向と直交するX軸方向に沿って伸びる支持部材120が相対移動不能に固定されている。支持部材120は、X軸方向においてユニット本体104の両側から突出して、隣接する装着ユニット100の下方空間に到達する長さに形成されている。支持部材120は、Y軸スライド108の移動に伴い、ユニット本体104に沿ってY軸方向に移動させられる際に、互いに隣接する部品装着ユニット100の支持部材120と干渉しないようにされており、具体的には、Y軸スライド108と支持部材120との間にスペーサ122が設けられて比較的低い位置において支持部材120が保持された部品装着ユニット100と、Y軸スライド108により直接保持されることにより、比較的高い位置において支持部材120が保持された部品装着ユニット100とが交互に配設されている。
【0032】
支持部材120は、図4に示すように、横断面形状がコの字形に形成され、ガイドブロック124を介して、X軸スライド126が移動可能に支持されている。X軸スライド126は、支持部材120の内側に設けられたリニアモータ128により駆動される。リニアモータ128は、リニアDCブラシレスモータであり、多数の永久磁石を備えた固定子130と、それぞれ複数のコイルを備えた一対の可動子132とを備えている。固定子130は、支持部材120の内側面に水平な姿勢で保持されている。一対の可動子132は、その固定子130を上下方向から挟むように僅かな隙間を有して配設され、固定子130の自由端部側の端部において連結部により互いに連結されて全体としてコの字形を成す可動子組立体とされ、リニアモータの可動部134を構成している。この可動部134が多数のボール136を保持したガイドブロック124を介して支持部材120に係合させられており、可動子132のコイルへの供給電流の制御によって固定子130の任意の位置へ移動させられる。支持部材120の外側側面がリニアモータ128の移動を案内するガイドを構成している。
【0033】
ガイドブロック124の下面に、X軸スライド126が相対移動不能に保持されている。X軸スライド126は、被支持部140と被支持部140の端部から下方に延び出す本体部142とを備え、被支持部140において、上記ガイドブロック124に相対移動不能に固定されている。X軸スライド126の本体部142に、部品16を吸着保持してプリント配線板12に装着する装着ヘッド144が保持されている。本体部142には、さらに、プリント配線板12上に設けられた基準マーク146(図1参照)を撮像する撮像装置たる基準マークカメラ148が支持されている。図示の例においては、装着ヘッド144と基準マークカメラ148とがY軸方向に並んで配設されている。
【0034】
ここで、前述のように、複数の部品装着ユニット100は、支持部材120の鉛直方向位置が比較的高いものと低いものとが交互に並べられているが、両方の部品装着ユニット100についてX軸スライド126の鉛直方向位置が一致するようにされている。支持部材120の比較的高い部品装着ユニット100には、ガイドブロック124とX軸スライド126との間に前述のスペーサ122と同じ厚さのスペーサ150が配設され、支持部材120の比較的低い部品装着ユニット100においては、ガイドブロック124にX軸スライド126が直接取りつけられることにより、全てのX軸スライド126の高さが一致させられているのである。
【0035】
基準マークカメラ148は、CCDカメラであって、鉛直方向下向きに支持されている。基準マーク146を撮像する際にプリント配線板12の表面を照明する照明装置152が、基準マークカメラ148の周りにリング状に設けられている。本実施形態においては、基準マークカメラ148は、後述する較正マーク160も撮像可能とされている。
【0036】
図1に示すように、較正マーク160は、部品供給装置20と固定フレーム30との間において、プリント配線板12が配線板支持装置42に支持された状態における表面の高さとほぼ一致する高さに設けられている。較正マーク160は、正確にX軸方向に平行に、かつ、正確に一定の間隔で複数設けられている。具体的には、各部品装着ユニット100の基準マークカメラ148の撮像領域の、搬送方向における中央と、境界線上であって、隣接する部品装着ユニット100によっても撮像可能な位置とに設けられている。前者は、各部品装着ユニット100に固有の較正マークであるので固有較正マーク160bと称し、後者は互いに隣接する2つの部品装着ユニット100に共通の較正マークであるので共通較正マーク160aと称する。後に詳細に説明するように、これら較正マーク160を基準マークカメラ148により撮像することによって部品装着ユニット100相互間の相対位置が取得され、プリント配線板12の位置ずれ検出に利用される。
【0037】
装着ヘッド144は、特開平7−45996号公報に記載されている装着ヘッド144の構成とほぼ同じであるので簡単に説明する。図5に示すように、装着ヘッド144は、部品保持具としての吸着ノズル170,その吸着ノズル170を保持するノズルホルダ172,ホルダ昇降装置174およびホルダ回転装置176を備えている。ホルダ昇降装置174は、ノズルホルダ172を前記水平なXY座標面に直角な方向である鉛直方向に移動させ、すなわち昇降させて、プリント配線板12に接近,離間させるものであり、ホルダ移動装置あるいは接近・離間装置と称することもできる。ホルダ回転装置176は、ノズルホルダ172をその鉛直な回転軸線まわりに回転させるものである。
【0038】
ホルダ昇降装置174は、本体部142に固定のブラケット178に鉛直方向に移動可能に設けられた移動部材たる昇降部材180および昇降部材移動装置182を備えている。昇降部材移動装置182は、昇降用モータ184を駆動源とし、その回転が、駆動プーリ186,被駆動プーリ188および駆動ベルト190を含む回転伝達装置により送りねじたるボールねじ192に伝達される。ボールねじ192は、本体部142に鉛直軸線まわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に設けられるとともに、昇降部材180に固定のナット194と螺合されており、ボールねじ192が回転させられることにより、昇降部材180が昇降させられる。昇降部材180の昇降は、案内部材たるガイドロッド196により案内される。なお、駆動プーリ186,被駆動プーリ188はタイミングプーリにより構成され、駆動ベルト190はタイミングベルトにより構成されている。
【0039】
前記ノズルホルダ172はロッド200を備え、そのロッド200が昇降部材180に鉛直軸線まわりに回転可能に、かつ鉛直方向に相対移動不能に保持されている。ホルダ回転装置176は、回転用モータ202を駆動源とし、その回転が、駆動ギヤ204および被駆動ギヤ206を含む回転伝達装置によりロッド200に伝達される。
【0040】
ロッド200の昇降部材180から突出した下端部に吸着ノズル170が着脱可能に保持され、ロッド200が回転させられることにより、吸着ノズル170が鉛直な回転軸線まわりに回転させられる。また、ロッド200は昇降部材180が昇降させられることにより昇降させられ、それにより吸着ノズル170が昇降させられる。吸着ノズル170は吸着管210を備え、ロッド200内に形成された負圧路212,昇降部材180に形成された負圧路等により図示しない負圧源から負圧が供給され、部品16を吸着する。吸着管210には、円形の反射板214が取りつけられている。図示の例においては、吸着ノズル170は、X軸スライド126の部品供給装置20に近い側に設けられている。
【0041】
本電子回路部品装着システムは、図6に概念的に示す制御装置240によって制御される。この制御装置240は、部品装着ユニット100それぞれに対応して設けられ、互いに独立して対応する部品装着ユニット100を制御する。制御装置240は、CPU242,ROM244,RAM246およびそれらを接続するバス248を備えるコンピュータ250を主体として構成されている。コンピュータ250は、さらに、入出力インタフェース252を備え、駆動回路260を介してY軸サーボモータ112,リニアモータ128等、種々のアクチュエータに接続されている。Y軸サーボモータ112,昇降用モータ184,回転用モータ等の回転量がエンコーダによって検出され、制御装置240に供給される。ただし、図にはY軸サーボモータ112の回転量を検出するエンコーダ262が代表的に示されている。
【0042】
リニアモータ128に対しては、原点検出器264および位置検出器266が設けられており、現在の位置が検出されて制御装置240に供給される。入出力インタフェース252には、さらに、制御回路270を介して、基準マークカメラ148が接続されている。基準マークカメラ148により撮像された画像のデータは、画像処理コンピュータ272により処理されて、処理結果が制御装置240に供給される。入出力インタフェース252には、さらに、ホストコンピュータ280や、パーツデータジェネレータ(PDG)282が接続されている。なお、ホストコンピュータ280およびパーツデータジェネレータ(PDG)282それぞれには、1群に属する複数の部品装着ユニット100それぞれに設けられた制御装置240が接続されており、それらの複数の制御装置240とホストコンピュータ280との間で、部品装着ユニット100に関する情報や、プリント配線板12、特に基準マーク146に関する情報等が必要に応じて送受信される。
さらに、コンピュータ250のROM244やRAM246には、図示は省略するがメインプログラムを始めとする種々のプログラムが記憶されている。
【0043】
以上のように構成された電子部品装着システムの作動について説明する。
装着作業の多くの部分が既によく知られているので、本発明と関係の深い部分についてのみ詳細に説明する。
部品16を装着すべきプリント配線板12が配線板コンベヤ14により搬送され、停止装置により予め定められた位置に停止させられる。プリント配線板12は、プリント配線板12上の部品16が装着されるべき被装着領域の各部分が、予め対応付けられた装着ユニット100の装着領域102内に位置するように位置決めされる。ここでは、予め定められた2個の部品装着ユニット100の装着領域102それぞれに対応するように、プリント配線板12が位置決めされるものとする。
【0044】
次に、配線板支持装置42が作用位置へ上昇させられて、プリント配線板12を支持する。この状態で、部品装着装置18により装着作業が行なわれるのであるが、部品16をプリント配線板12に装着する作業に先行して、各部品装着ユニット100とプリント配線板12の相対位置を取得する配線板位置取得作業が行なわれる。
【0045】
ここでは、プリント配線板12上に2個の基準マーク146が設けられ、2つの部品装着ユニット100の基準マークカメラ148の撮像領域内に、それら基準マーク146が1つずつ位置するようにされているものとする。しかし、各部品装着ユニット100に対して、1つの基準マーク146に基づく情報だけでは、プリント配線板12の位置ずれを精度よく取得することは困難であり、特に、部品装着ユニット100に対する回転位置ずれを取得することができない。そのため、共通のプリント配線板12について、2つの基準マークカメラ148により撮像可能な1つずつの基準マーク146が撮像され、それら基準マーク146の位置の情報と、予め検出されて記憶されている2つの部品装着ユニット100同士の相対位置の情報とに基づいて、2つの部品装着ユニット100の各々について、プリント配線板12の位置誤差が取得される。
【0046】
まず、本電子回路部品装着システム内において、互いに隣接する部品装着ユニット100同士の相対位置に関する情報を取得するルーチンの一種としての相対位置検出ルーチンについて説明する。このルーチンは、本電子回路部品装着システムの組立作業完了時、あるいは保守点検時に行われる。毎日の始業点検時,設定時間経過時等、他の時期に取得されるようにしてもよい。本電子回路部品装着システムにおいては、一枚の小形のプリント配線板12を1つずつの部品装着ユニット100に対応する位置に位置決めして、部品16の装着作業を行わせることも、大形のプリント配線板12を3つ以上の部品装着ユニット100にまたがって位置決めし、それら3つ以上の部品装着ユニット100に一枚のプリント配線板12に対して同時に部品16の装着作業が行わせることも可能であるが、ここでは一枚のプリント配線板12が2つずつの部品装着ユニット100にまたがる位置に位置決めされるものと仮定されているため、図1において、上流側から2つずつの部品装着ユニット100が一群とされ、それら各群の部品装着ユニット100が一枚のプリント配線板12に対して同時に装着作業が行われる場合について説明する。
【0047】
最初に、概略的に説明する。
本実施形態においては、前述のように、ベース10上に複数の較正マーク160が設けられている。それら較正マーク160のうち、互いに隣接する部品装着ユニットの基準マークカメラ148の撮像領域の境界線上に設けられたものが、前述のように共通較正マーク160aであり、それら共通較正マーク160aを結ぶ線分の中央にそれぞれ固有較正マーク160bが設けられている。それら較正マーク160が撮像されれば、各基準マークカメラ148、すなわち各部品装着ユニット100に固有の座標面である固有座標面における較正マーク160の位置である固有位置が取得される。
【0048】
一般に、互いに隣接する複数の部品装着ユニット100間には、両者の水平面内における正規の相対位置からの相対的な平行移動に相当する平行移動位置誤差のみならず、両者の水平面内における正規の相対位置からの相対的な回転に相当する相対回転位置誤差も存在するのが普通である。そのため、本実施形態においては、各部品装着ユニット100の基準マークカメラ148による撮像によって、取得された1つずつの共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの位置を一対の較正マーク位置とし、互いに隣接する品装着ユニット100の較正マーク対同士の相対位置誤差に基づいて、複数の部品装着ユニット100間の平行移動位置誤差および相対回転位置誤差が、それら複数の部品装着ユニット100の相対位置を表す量の一種として取得される。
【0049】
したがって、ここでは、一群とされた2つの部品装着ユニット100の各基準マークカメラ148により1つずつの共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bがそれぞれ撮像され、取得された画像データが画像処理コンピュータ272に供給され、画像処理されることにより、各基準マークカメラ148に固有の固有座標面上における各対の共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置が取得される。そして、一方の部品装着ユニット100について取得された共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置が他方の部品装着ユニット100の制御装置240に供給される。同様に、他方の部品装着ユニット100について取得された共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置も、一方の部品装着ユニット100の制御装置240に供給される。そして、各部品装着ユニット100の制御装置240においては、自ら取得した共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置と、他の制御装置240から供給された共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置とに基づいて、各部品装着ユニット100の固有座標面に対する他の部品装着ユニット100の固有座標面の平行移動位置誤差および相対回転位置誤差が、複数の固有座標面相互間、すなわち複数の部品装着ユニット100相互間の相対位置を表す量の一種として取得される。
【0050】
以下、相対位置検出ルーチンを、図7に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
相対位置検出ルーチンは、図示を省略する操作装置の操作部材が作業者により操作されることに応じて実行される。本ルーチンは、各部品装着ユニット100の制御装置240において同様に実行されるので、以下、一群を成す2つの部品装着ユニット100のうちの一方である第一部品装着ユニット100について代表的に説明する。
【0051】
まずステップS1(以下、単にS1と称する。他のステップについても同じ)において、フラグF1が0であるか否かが判断される。今回のプログラムの実行においては、フラグF1は初期値0であるので、S1の判定がYESとなり、S2に進んで、共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bが撮像される。次にS3において、撮像により取得された較正マーク160a,bの画像データに基づいて、各部品装着ユニット100に対する較正マーク160a,bの固有位置が取得される。図9に示すように、第一部品装着ユニット100に対する、共通較正マーク160a,bの固有位置(X12,Y12),(X11,Y11)が取得されるのである。この固有位置に関する情報が、RAM246に記憶されるとともにホストコンピュータ280に供給され、ホストコンピュータ280からさらに、同じ群に属する他の部品装着ユニット100の制御装置240に供給される。他の部品装着ユニット100の制御装置240においては、割り込み処理により、その供給された共通較正マーク160a,bの固有位置(X12,Y12),(X11,Y11)がRAM246に記憶される。S4において、フラグF1が1とされ、以後、第一部品装着ユニット100に対する第二部品装着ユニット100の相対位置の取得が終了するまでこの相対位置検出ルーチンの実行が繰り返され、その際にはS2ないしS4の実行がスキップされる。
【0052】
次にS5において、同じ群に属する他方の部品装着ユニットである第二部品装着ユニット100において取得された共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置に関する情報が供給されるのが待たれる。第二部品装着ユニット100においても、第一部品装着ユニット100におけると同様に、相対位置検出ルーチンが実行されているので、共通較正マーク160aおよび固有較正マーク160bの固有位置(X21,Y21),(X22,Y22)が取得されれば、その情報がホストコンピュータ280を介して第一部品装着ユニット100の制御装置240に供給されるはずである。今回のプログラムの実行において、較正マーク160a,bの固有位置の情報が供給されていなければ、S5の判定がNOとなり、本プログラムの1回の実行が終了する。それに対して、固有位置の情報が供給されており、その情報が取得されれば、S5の判定がYESとなり、S6に進んで、2対の較正マーク160a,bの2つの固有座標面に対する固有位置(X12,Y12),(X11,Y11)および(X21,Y21),(X22,Y22)に基づいて、2つの固有座標面の相対位置が取得される。上記固有位置のうち(X12,Y12)と(X21,Y21)とは同じ共通較正マークの160aのそれぞれ第一,第二部品装着ユニット100の固有座標面上における座標であり、かつ、供給較正マーク160aと2つの固有較正マーク160bとは前述のように一直線上に既知の間隔で設けられているため、両部品装着ユニット100の固有座標相互間の相対位置を取得することができるのである。
【0053】
取得された固有座標相互間の相対位置は、第一部品装着ユニット100に対する第二部品装着ユニット100の相対位置を表す値として、ROM244の書き換え可能部分、あるいはRAM246のバックアップ部分、すなわち本電子回路部品装着システムの電源OFF時にも電圧が印加され続ける部分に格納される。その後、S7において、各値が初期値に戻される等の終了処理が実行され、本プログラムの一連の実行が終了する。このプログラムは、各部品装着ユニット100の制御装置240のそれぞれにおいて実行される。一旦、固有座標面同士の相対位置が取得されれば、次に較正マーク160a,bが撮像されて部品装着ユニット100同士の相対位置が取得されるまでは、同じ値が利用される。
【0054】
次にプリント配線板12の位置誤差検出ルーチンについて説明する。まず、概略的に説明する。
プリント配線板12が配線板コンベヤ14によりシステム内に搬入され、1群を成す2つの部品装着ユニット100の装着領域にまたがって位置決めされる。この状態において、各部品装着ユニット100の撮像領域内に基準マーク146が1つずつ位置させられる。各部品装着ユニット100は、基準マークカメラ148によりそれぞれの撮像可能な基準マーク146を撮像し、撮像により得られた画像データに基づいて、その基準マーク146の固有位置を取得する。第一部品装着ユニット100により取得された基準マークの固有位置に関連する情報が、ホストコンピュータ280を介して第二部品装着ユニット100の制御装置240に供給される。同様にして、第二部品装着ユニット100により取得され基準マークの固有位置に関連する情報が第一部品装着ユニット100の制御装置に供給される。それら2つの基準マーク146の固有位置と、先に取得されて記憶されている部品装着ユニット100同士の相対位置とに基づいて、プリント配線板の位置ずれが検出される。以下、プリント配線板12上に設けられた2つの基準マーク146のうち、第一部品装着ユニットの撮像領域内に位置するものを第一基準マーク146,第二部品装着ユニットの撮像領域内に位置するものを第二基準マーク146と称する。
【0055】
図8に示すフローチャートに基づいて、位置誤差検出ルーチンを具体的に説明する。本位置誤差検出ルーチンは、プリント配線板12が搬入される毎に、第一および第二部品装着ユニット100それぞれにより実行されるが、それぞれの作業が同じであるので、以下第一部品装着ユニット100について代表的に説明する。メインプログラムにおいて、プリント配線板12の搬送作業が監視されており、プリント配線板12が予め定められた位置に位置決めされたことが検出されれば、本ルーチンの実行が指示される。
【0056】
まずステップS11において、フラグF2が0であるか否かが問われる。今回のプログラムの実行においては、フラグF2が初期値0であるので、S11の判定がYESとなる。S12に進んで、基準マーク146を撮像することが指示され、撮像により第一基準マーク146の像が取得される。次にS13に進んで、画像データに基づいて第一基準マーク146の固有位置が取得され、RAM246に記憶されるとともに、その位置に関する情報が第二部品装着ユニット100の制御装置240に供給される。S14において、フラグF2が1とされて、以後、プリント配線板12の第一部品装着ユニットに対する位置誤差が取得されるまでS11ないしS14の実行がスキップされる。S15において、第二部品装着ユニット100において撮像された第二基準マーク146の固有座標面上の位置に関する情報が供給されることが待たれる。第二部品装着ユニット100においても、第一部品装着ユニット100と同様にして、第二基準マーク146の位置を取得する作業が並行して行なわれているのであるが、その作業により取得された第二基準マーク146の第二部品装着ユニット100の固有位置に関する情報が、第一部品装着ユニット100に供給されることが待たれるのである。ここで、第一基準マーク146の固有位置を(X13,Y13)とし、第二基準マーク146の固有位置を(X23,Y23)とする。第二基準マーク146の固有位置の情報が第一部品装着ユニット100に供給されない間は、S15の判定がNOとなり、S16ないしS18がスキップされて本プログラムの1回の実行が終了する。その後、本プログラムの実行が繰り返されている間に第二基準マーク146の固有位置が供給されれば、S15の判定がYESとなり、S16に進んで第二基準マーク146の第一部品装着ユニット100の固有座標面上における位置である仮想位置(X23´,Y23´)が算出される。具体的には、先に取得された第一および第二部品装着ユニット100の相対位置と、第二基準マーク146の固有位置とに基づいて仮想位置(X23´,Y23´)が取得される。
【0057】
S17において、第一基準マーク146の固有位置(X13,Y13)および第二基準マーク146の仮想位置(X23´,Y23´)に基づいて、プリント配線板12の第一部品装着ユニット100に対する相対位置が算出され、その相対位置に基づいてプリント配線板12上に予め設定された部品16の装着位置が補正される。このプリント配線板12の相対位置および装着位置補正量の取得は既によく知られているので詳細な説明は省略するが、例えば、第一基準マーク146の固有位置(X13,Y13)および第二基準マーク146の仮想位置(X23´,Y23´)に基づいてプリント配線板12に仮想される配線板仮想座標面の、第一部品装着ユニット100の固有座標面に対する相対位置が算出され、その相対位置に基づいて、部品装着位置が算出される。配線板仮想座標面は、プリント配線板12のX軸方向とY軸方向との少なくとも一方の伸縮に起因する寸法誤差が無視できる場合には、寸法誤差のない正規のプリント配線板上に設定されている配線板基準座標面と同一と見なすことができるものであり、その場合には、配線板基準座標面の第一部品装着ユニット100の固有座標に対する平行移動位置誤差および相対回転位置誤差を算出すればよいことになるが、プリント配線板12の寸法誤差が無視し得ない場合には、さらに配線板基準座標面を規定するX軸とY軸との少なくとも一方の伸縮を考慮することが必要になる。いずれの場合にも、プリント配線板12上の各部に設定されている部品装着位置の補正量は、配線板基準座標面上の各部品装着位置に対して、上記それぞれの場合に対応した座標変換を施すことによって算出することができる。最後にS18において、フラグF2が初期値0に戻される等の終了処理が行われて本プログラムの一連の実行が終了する。
【0058】
後に、以上のようにして取得された部品装着位置補正量の補正が行われつつ部品16が装着される。本実施形態においては、上記補正のほかに、装着ヘッド144による部品16の保持位置誤差等を低減させる補正も行なわれるが、本発明とは直接関係がないので、この補正に関する説明は省略する。
以上は、第一部品装着ユニット100について説明したが、第二部品装着ユニットについても同様にして部品装着位置の補正が行われる。したがって、プリント配線板12に対する部品16の装着位置を含む装着プログラムを使用して、第一、第二部品装着ユニット100に同時に並行して部品16の装着を行わせることができる。
【0059】
以上の説明から明らかなように、本電子回路部品装着システムにおいては、基準マーク146が「配線板基準部」を構成し、基準マークカメラ148が「認識装置」を構成している。
【0060】
本部品装着システムによれば、2つの部品装着ユニット100の装着領域にまたがる大きさのプリント配線板12に部品16を装着する場合において、各部品装着ユニット100の装着領域(撮像可能領域)に基準マーク146が1つ設けられていれば、他の部品装着ユニット100により取得された基準マーク146の位置に関する情報を参照することにより、プリント配線板12の平行移動位置誤差および相対回転位置誤差を検出し、補正して、部品16を精度よく装着することができる。したがって、プリント配線板12の位置決め精度を高くすることが不可欠ではなくなり、設備コストの増大を抑えることができる。さらに、1枚のプリント配線板12上に設けるべき基準マーク146の数が少なくて済み、基準マーク146の配設位置も各撮像領域内であればいずれの位置でもよいので、プリント回路板を設計する際の自由度が向上する効果が得られる。
【0061】
なお、本実施形態においては、部品装着ユニット100相互間の相対位置が実際に検出されるようにされているが、相対位置の誤差が無視し得るほど小さい場合には、部品装着ユニット相互間の相対位置が検出されるようにすることは不可欠ではなく、部品装着ユニット100相互間の相対位置の設定値がメモリに格納されているのを読み出して用いられるようにしてもよい。
【0062】
また、部品装着ユニット100相互間の相対位置を実際に検出する場合であっても、その検出作業は本実施形態とは別のタイミングで行なわれてもよく、例えば、プリント配線板12の搬送作業が実行される毎に行なわれてもよい。後者の場合には、例えば、プリント配線板12の基準マーク146を撮像する作業に先立って行なわれても、その実施の後に行なわれても、基準マーク146の固有位置の取得された後に行なわれてもよい。
さらに、部品装着ユニット100相互間の相対位置を検出するために、較正マーク160を設けず、システム外においてレーザ測定機など物理的測定機を用いてもよい。
【0063】
さらに付言すれば、複数の部品装着ユニット100に共通の制御装置が1台設けられ、部品装着ユニット100のそれぞれについて上記ルーチンが実行されてもよい。また、上記実施形態においては、各制御装置240がホストコンピュータ280に接続され、それぞれの部品装着ユニット100において取得された固有位置に関する情報がホストコンピュータ280に供給されるとともに、ホストコンピュータ280から1群に属する他の部品装着ユニット100に情報が供給されるようにされていたが、ホストコンピュータ280を設けずに、制御装置240同士で直接情報が供給し合われるようにしてもよい。
【0064】
本発明の別の実施形態である電子回路部品装着システムを図10および図11に基づいて説明する。
本システムは、部品装着ユニットの構成要素について部分的に異なるが、他の構成要素については上述の実施形態におけるシステムとほぼ同じであるので、共通の要素については、共通の符号を用いることにより説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0065】
本システムにおける部品装着ユニット300は、上記実施形態と同様にY軸方向に延びるユニット本体104を備え、ユニット本体104の下面にY軸方向に沿って送りねじたるボールねじ106が配設されている。ボールねじ106が駆動源たるY軸サーボモータ112によって回転させられることにより、Y軸スライド302がガイドレール304に案内されて移動する。Y軸スライド302は、図示を省略するナットによりボールねじ106に螺合され、一対のガイドブロック306を介してガイドレール304に相対移動可能に嵌合されている。
【0066】
Y軸スライド302は横断面形状がL字型に形成され、水平な板状であってガイドブロックに支持されている第一部308と、第一部308の一方の端から下方に延び出す第二部310とを備えている。第一部308の下面に装着ヘッド144を鉛直軸線周りに旋回可能に支持する旋回装置312が取り付けられている。
【0067】
旋回装置312は、回動部材314と回動部材314を回動させる駆動装置316とを備える。回動部材314は、円盤状の被支持部318と、被支持部318の下方に回転軸線に沿って延び出す軸部320と、軸部320の下端部に固定され、ユニット本体104の幅より狭く細長い板状の回動部322とが一体的に構成されて成る。回動部材314は、被支持部318において第一部308の下面に取り付けられた支持部材324により回転可能に支持されている。回動部322は、長手方向の一方の端面(図において右側端面)が回転軸線を中心とする部分円筒面とされるとともに複数の歯が形成されており、回動部322の一端部がセクタギヤ326とされている。
【0068】
一方、駆動装置316は、Y軸スライド302の第二部310に保持された旋回用モータ328を備え、一対の平歯車が組み合わされ、弾性部材により相対回転モーメントを付与されたいわゆるシザーズギヤ330により回動部材314のセクタギヤ326に回転を伝達する。このことにより、回動部材314は、一定角度範囲のみ回動させられ得る。旋回用モータ328は、回転量を精度よく制御することができる電動モータの一種であるサーボモータであって、正方向と逆方向との両方に回転可能である。
【0069】
回動部322のセクタギヤ326とされた側とは反対側の端部に、回転体340が鉛直軸線まわりに回転可能に取り付けられている。回転体340は、円筒状の本体部342とそれの一直径に沿って延び出す一対の腕部344,346とを備え、駆動源たる切換用モータ348によって回転させられる。回動部材314の下面から下方に延び出す支持部349が設けられ、切換用モータ348が、その支持部349に固定的に支持されており、回動部材314の回動に伴って鉛直軸線周りに旋回させられる。切換用モータ348に駆動プーリ350が設けられており、タイミングベルト352を介して回転体340に設けられた被駆動プーリ354に回転が伝達される。
【0070】
一対の腕部344,346の下方に、装着ヘッド144と基準マークカメラ148とがそれぞれが取りつけられている。装着ヘッド144と基準マークカメラ148とは、回転体340の回転中心からそれぞれの重心までの距離がほぼ等しくなるようにされている。なお、装着ヘッド144および基準マークカメラ148の構成は、前述の実施形態におけるとほぼ同じであるので、説明を省略する。
【0071】
支持部349には、さらに、回転体340の回転方向位置を位置決めする位置決め装置360が固定的に設けられ、回転体340を、それの腕部344,346が、回動部材314の長手方向に平行な方向に延びる状態に位置決めする。回動部材314は、通常はY軸方向に平行に延びる状態で保持されているので、腕部344,346もY軸方向に平行な状態に位置決めされる。このことにより、回動部材314が駆動装置316により回動させられれば、回転体340の腕部344が一体的に回動させられるので、作業位置に位置する装着ヘッド144または基準マークカメラ148が回動部材314の回動中心を中心として旋回させられる。
【0072】
位置決め装置360は、ソレノイド362と、そのソレノイド362の回転体340に対向する側の端面から水平方向に突出する係合ピン364とを備え、係合ピン364は回転体340に向かって突出するように付勢されている。これに対して、腕部344,346の先端面にそれぞれ、係合ピン364と係合する位置決め穴366が形成されている。係合ピン364は、常には腕部344または腕部346の位置決め穴366と係合して、回転体340を回動部材314に固定しているが、ソレノイド362が励磁されることにより位置決め穴366から離脱して、回転体340が駆動装置316により回転させられることを許容する。係合ピン364の先端はテーパ外周面を有するテーパ部とされており、位置決め穴366がテーパ内周面を有するテーパ穴とされているので、回転体340は精度良く一定の回転位置に位置決めされる。なお、この状態では、切換用モータ348への電流供給は停止される。
【0073】
それにより、装着ヘッド144と基準マークカメラ148とが、回動部材314の回転中心から遠い側の位置決め位置である作業位置と、回転中心に近い側の位置決め位置である待機位置とのいずれかに選択的に位置決めされる。装着ヘッド144と基準マークカメラ148とのうち作用位置に位置するものが切り換えられるのであり、回転体340と切換用モータ348と位置決め装置360とが互いに共同して、装着ヘッド144と基準マークカメラ148とを切りかえる切換装置368を構成している。
【0074】
本部品装着システムにおいても、各部品装着ユニット300は個別の制御装置370により制御されるが、1群に属する複数の部品装着ユニット300間の相対位置の検出、およびそれら部品装着ユニット300の各々に対するプリント配線板12の位置決め誤差は全ての部品装着ユニット300に共通のホストコンピュータ280において行われる。各制御装置370は、前述の制御装置240における場合と同様に、CPU242,ROM244,RAM246およびそれらを接続するバス248を備えるコンピュータ250を主体として構成され、入出力インタフェース252に駆動回路260を介して各部品装着ユニット300のY軸サーボモータ112,旋回用モータ328,切換用モータ348等、種々のアクチュエータが接続されている。さらに、入出力インタフェース252には、制御回路270を介して基準マークカメラ148が接続されており、撮像により取得された画像データが画像処理用コンピュータ272により処理されてコンピュータ250に供給される。コンピュータ250のメモリーたるROM244またはRAM246には、図示は省略するが、メインプログラムを始めとする各種プログラム、およびプリント配線板12や部品16に関するデータ等が記憶されている。入出力インタフェース252にはさらに、ホストコンピュータ280およびパーツデータジェネレータ(PDG)282が接続されており、必要に応じてプリント配線板12や部品16に関する情報およびプログラム等を制御装置370に供給する。なお、ホストコンピュータ280およびパーツデータジェネレータ(PDG)282それぞれには、1群に属する複数の部品装着ユニット300それぞれに設けられた制御装置370が接続されており、ホストコンピュータ280と複数の制御装置370との間で各種データや指令の送受信が行われる。
【0075】
上記構成の電子回路部品装着システムの作動を説明する。なお、作動のうち多くの部分は上述の実施形態における場合と同様であるので、簡単に説明し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0076】
本部品装着システムにおいても、被装着面積が、1つの部品装着ユニット300の装着領域よりも小さいプリント配線板や、2つの部品装着ユニット300の装着領域にまたがる大きさのプリント配線板に部品を装着することも可能であるが、以下に、被装着面積が3つの部品装着ユニット300にまたがる大きさのプリント配線板12に部品16を装着する場合について説明する。
【0077】
本実施形態においては、保守点検時,プリント配線板12の種類の変更時の他、本システムが一定時間作動する毎に、基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされた状態で、予め定められた複数ずつの部品装着ユニット300の群のそれぞれについて、部品装着ユニット300相互間の相対位置が検出される。本システムの各構成要素の熱膨張による部品装着ユニット300相互間の相対位置変化も検出されるようになっているのである。そして、プリント配線板12が部品装着システム内に搬入されれば、部品装着作業の開始に先だって、プリント配線板12の部品装着ユニット300それぞれに対する位置誤差が検出される。その後、切換用モータ348が作動させられて、装着ヘッド144が作業位置に位置決めされるとともに、基準マークカメラ148が待機位置に位置決めされ、部品16をプリント配線板12上に装着する装着作業が実行される。以下、順に説明する。
【0078】
部品装着ユニット300相互間の相対位置を検出する際には、まず、基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされていることが確認される。本実施形態においては、システムの起動時には、基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされているはずである。これに対して、部品装着作業の合間に部品装着ユニット300相互間の相対位置が検出される場合には、基準マークカメラ148と装着ヘッド144とのいずれが作業位置に位置決めされているかが場合によって異なるので、基準マークカメラ148の現在の位置が検出されるとともに、待機位置に位置している場合には、切換装置368により、回転体340が回転させられて、基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされる。基準マークカメラ148と装着ヘッド144とのいずれが作業位置に位置決めされているかは、本実施形態においては切換用モータ348のエンコーダにより検出されるが、例えば回転体340に設けられた被検出部を反射型,透過等の光電センサにより検出することによって、いずれが作業位置にあるかを検出することも可能である。
【0079】
基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされた状態では、Y軸スライド302の移動および回動部材314の回動により、基準マークカメラ148が撮像領域内において任意の位置へ移動可能である。したがって、前述の実施形態と同様に、ベース10上に設けられた較正マーク160が撮像され、画像データが画像処理用コンピュータ272に供給され、その画像データの処理により取得された較正マーク160の位置のデータが制御装置370に供給される。このデータに基づいて制御装置370が部品装着ユニット300相互間の相対位置を取得する。各部品装着ユニット300について固有座標面が設定されており、その固有座標面同士の相対位置が取得されるのである。相対位置を取得する作業については後で詳細に説明する。
【0080】
プリント配線板12が搬入されれば、部品装着作業が開始される前に基準マークカメラ148により各撮像領域内に位置する基準マーク146が撮像され、プリント配線板12の部品装着ユニット300に対する位置ずれが検出される。この作業は、前述の実施形態における作業と同様であるので詳細な説明は省略するが、画像処理用コンピュータ272において、各基準マークカメラ148により撮像された基準マーク146の像の位置が取得されるとともに、制御装置370に供給される。制御装置370においては、各部品装着ユニット300について、それらの基準マーク146の位置と、他の部品装着ユニット300の基準マーク146の仮想位置とに基づいてプリント配線板12の各部品装着ユニット300に対する位置誤差および部品装着位置の補正量が取得される。その後、切換用モータ348が回転させられて、装着ヘッド144が作業位置に位置決めされるとともに、基準マークカメラ148が待機位置に位置決めされる。その状態で、部品16をプリント配線板12上に装着する装着作業が実行される。装着ヘッド144が、基準マークカメラ148と同様に、Y軸スライド302の移動および回動部材314の回動により補正部品装着位置に位置決めされ、部品16がプリント配線板12上に装着される。
【0081】
以下、相対位置検出について、図12に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。なお、ここにおいては、説明の単純化のために、部品装着ユニット300相互間の相対回転位置誤差は無視し得るものとし、平行移動位置誤差のみが検出されるものとする。本相対位置検出ルーチンは、ホストコンピュータ280により、複数の部品装着ユニット300が属する群ごとに独立して実行される。
【0082】
S51において、基準マークカメラ148が作業位置にあるか否かが問われる。ホストコンピュータ280から各部品装着ユニット300のコンピュータ250に対して情報が要求され、その要求に応じてコンピュータ250が各部品装着ユニット300における状態を検出し、ホストコンピュータ280に基準マークカメラ148が作業位置にあるか否かの情報を供給するのである。今回相対位置を検出すべき一群の部品装着ユニット300の中に、基準マークカメラ148が作業位置にないものがある場合には、S51の判定がNOとなり、S52に進んでホストコンピュータ280から対応するコンピュータ250に、切換装置368により装着ヘッド144と基準マークカメラ148との位置を交替させるべきことが指示され、それに応じてコンピュータ250により基準マークカメラ148が作業位置に位置決めされる。それに対して、全ての基準マークカメラ148が作業位置にある場合には、S51の判定がYESとなり、S53に進む。なお、S52においては、当初から各コンピュータ250に対して、全ての基準マークカメラ148を作業位置に位置させるべきことが指示されるようにすることも可能である。S53においては、各基準マークカメラ148により共通較正マーク160aを撮像し、撮像結果に基づいて共通較正マーク160aの位置を検出すべきことが、各群に属する複数の部品装着ユニット300の各々に順次指示される。この指示に応じて、各部品装着ユニット300において、搬送方向上流側に配設された第一部品装着ユニット300とその下流側に隣接する第二部品装着ユニット300、および第二部品装着ユニット300と最も下流側に位置する第三部品装着ユニット300との間にそれぞれ設けられた共通較正マーク160aの撮像が順次行われる。これにより、互いに隣接する部品装着ユニット300同士の基準マークカメラ148の干渉が回避される。例えば、上流側に位置する部品装着ユニット300から順に共通較正マーク160aの撮像が行われるのである。
【0083】
ここでは単純化のために、第二部品装着ユニット300は、両側の共通較正マーク160aを撮像し、第一および第三部品装着ユニット300は第二部品装着ユニット300側の共通較正マーク160aを撮像するものとするが、実際には、それらと共に各部品装着ユニット300に固有の固有較正マーク160bも検出されるようにすることも可能とされており、その場合には、第一ないし第三部品装着ユニット300相互間の相対回転位置誤差も考慮した相対位置が検出可能である。図示は省略するが、本相対位置検出ルーチンよりも上位のルーチンにおいて、固有較正マーク160bも検出されるように設定することが可能となっているのである。撮像の結果は、画像処理コンピータ272に送られ、そこで各部品装着ユニット300の固有座標面における共通較正マーク160aの位置が取得され、コンピュータ250を経てホストコンピュータ280に供給される。その後、S54において、全ての較正マーク160(ここでは全ての共通較正マーク160a)の位置が取得されたか否かが判定され、未だ取得されていなければ、S55,56がスキップされて1回の実行が終了するが、取得されていればS55の相対位置取得が実行される。
【0084】
S55では、図13に示すように、第一および第二部品装着ユニット300に共通の共通較正マーク160の固有位置が、第一部品装着ユニット300に対しては固有位置(AX1,AY1)として、第二部品装着ユニット300に対しては固有位置(AX2,AY2)として取得されている。また、第二および第三部品装着ユニット300に共通の共通較正マーク160の固有位置は、第二部品装着ユニット300に対しては固有位置(BX2,BY2)として、第三部品装着ユニット300に対しては固有位置(BX3,BY3)として取得されている。これらに基づいて、S55において、第一ないし第三部品装着ユニット300間の相対位置誤差(ここでは平行移動位置誤差)が取得される。具体的には、第一部品装着ユニット300に対する共通較正マーク160の固有位置(AX1,AY1)の正規の固有位置(予め格納されている)に対する位置誤差が(ΔAX1,ΔAY1)として取得されるとともに、同じ共通較正マーク160の第二部品装着ユニット300に対する共通較正マーク160の固有位置(AX2,AY2)の正規の固有位置に対する位置誤差が(ΔAX2,ΔAY2)として取得され、両位置誤差の差(ΔAX2−ΔAX1,ΔAY2−ΔAY1)として第二部品装着ユニット100の第一部品装着ユニット100に対する相対位置誤差が取得される。同様に、第三部品装着ユニット100の第二部品装着ユニット100に対する相対位置誤差が(ΔBX3−ΔBX2,ΔBY3−ΔBY2)として取得される。そして、それら2つの相対位置誤差に基づいて、第三部品装着ユニット100の第一部品装着ユニット100に対する相対位置誤差が(ΔBX3−ΔBX2−(ΔAX2−ΔAX1),ΔBY3−ΔBY2−(ΔAY2−ΔAY1))として取得される。これら第一ないし第三部品装着ユニット100相互間の相対位置誤差は、これら部品装着ユニット相互間の相対位置を表す量の一種である。
以上のようにして相対位置が取得されれば、S56の終了処理が行われてから本プログラムの実行が終了する。
【0085】
その後、部品装着作業が開始され、配線板コンベヤ14によりプリント配線板12が搬入されて、各部品装着ユニット300の基準マークカメラ148により基準マーク146が撮像されれば、その撮像結果に基づいて各基準マーク146の固有位置が取得され、それら取得された固有位置と上述の相対位置誤差とに基づいて、プリント配線板12の第一ないし第三部品装着ユニット300の各々に対する位置決め誤差が取得される。そして、第一ないし第三部品装着ユニット300の各々により装着される部品16の各部品装着位置が、上記取得されたプリント配線板12の位置決め誤差,第一部品装着ユニット300に対する第二、第三部品装着ユニット300の正規の位置の差,第一部品装着ユニット300に対する第二、第三部品装着ユニット300の前記取得された相対位置誤差,および装着ヘッド144による部品16の保持位置誤差等の補正がおこなわれて、装着が行われる。したがって、プリント配線板12に対して設定されている部品装着位置を含む装着プログラムをそのまま使用して、3つの部品装着ユニット300に部品装着作業を行わせることができる。
【0086】
なお、前記全ての較正マーク160の撮像終了後の適宜の時期に、各部品装着ユニット300において、切換装置368により基準マークカメラ148と装着ヘッド144との位置が交替させられて、装着ヘッド144が作業位置に位置決めされる。そして、上記部品装着位置の補正後に、部品16の装着が行われる。
【0087】
なお、本実施形態においては、複数の部品装着ユニット300同士の相対位置,プリント配線板12の位置決め誤差および部品装着位置の補正が全て、複数の部品装着ユニット300に共通のコンピュータであるホストコンピュータ280において行われるのであるが、これらの少なくとも1つは各部品装着ユニット300に専用のコンピュータ250によって行われるようにすることも可能である。特に、部品装着位置の補正がコンピュータ250によって行われるようにすることは有効である。逆に、画像処理コンピュータ272は複数の部品装着ユニット300の各々に対して専用的に設けられているが、複数の部品装着ユニット300に共用のものとすることも可能である。
【0088】
本発明のさらに別の実施形態である部品装着システム400を図14に示す。本システム400においても、ベース410上に配線板コンベヤ14と部品供給装置20とが設けられ、さらに、複数の部品装着ユニット412がプリント配線板12の搬送方向に一定の配列ピッチで並んで設けられている。
【0089】
部品装着ユニット412は、図15および図16に示すように、XY移動装置たるXYロボット442を備えている。XYロボット442は、支柱444に支持されてベース410上方に配設されたフレーム446に保持されている。フレーム446の下面に、水平かつY軸方向に平行に一対のガイドレール448が固定され、Y軸スライド452がガイドブロック450において移動可能に嵌合されている。Y軸スライド452のナット454がY軸方向に延びる送りねじたるボールねじ456に螺合され、駆動源たるY軸サーボモータ458(図17参照)によってボールねじ456が回転させられることにより、Y軸スライド452がY軸方向に移動させられる。ナット454,ボールねじ456およびY軸サーボモータ458等がY軸スライド駆動装置を構成し、ガイドレール448,ガイドブロック450がY軸スライド452の移動を案内する案内装置を構成している。
【0090】
Y軸スライド452には、X軸スライド460が、水平面内においてY軸方向と直交するX軸方向に移動可能に設けられている。Y軸スライド452の下面に、X軸方向に延びる送りねじたるボールねじ462が取りつけられるとともに、X軸スライド460が図示を省略するナットにおいて螺合されており、ボールねじ462がX軸サーボモータ464によって回転させられることにより、X軸スライド460が、ガイドレール466に案内されてX軸方向に移動させられる。ボールねじ462,ナットおよびX軸サーボモータ464等がX軸スライド駆動装置を構成し、ガイドレール466等がX軸スライド460の移動を案内する案内装置を構成している。Y軸スライド452,X軸スライド460,Y軸スライド駆動装置およびX軸スライド駆動装置,各案内装置がXYロボット442を構成している。
【0091】
X軸スライド460に装着ヘッド144および基準マークカメラ148が保持され、XYロボット442により水平面内の任意の位置に移動させられる。装着ヘッド144および基準マークカメラ148は、前述の各態様におけるものと同じであるので詳細な図示および説明は省略する。
【0092】
図14に示すように、複数の部品装着ユニット412の装着ヘッド144は、それぞれ部品16を装着可能な領域である装着領域470内の任意の位置に移動させられ、配線板コンベヤ14により搬送されたプリント配線板12に対して装着プログラムに従って予め定められた部品16をプリント配線板12の予め定められた被装着位置に装着する。本システム400においては、互いに隣接する部品装着ユニット412の装着領域470が隙間を有して並んでおり、図示の例においては、装着領域470同士の間隔が、装着領域470の幅と同じか僅かに狭くされている。
【0093】
本システム400は、図17に示す制御装置500を複数備え、部品装着ユニット412それぞれの作業が制御される。これら制御装置500の構成は前述の実施形態における制御装置240,370とほぼ同じであるので簡単に説明するが、本実施形態においては、各部品装着ユニット412に対応する制御装置500が互いに並列に直接接続されており、制御装置500の間で相互に情報が供給可能とされている。
【0094】
本態様においては、部品装着ユニット412は、隙間なく並べられているが、それらの装着領域470が互いに重複しないようにされており、搬送方向に隙間を有して並んでいる。撮像領域についても搬送方向における幅は装着領域470と同様であるので、上述の各実施形態におけるように共通較正マーク160aを撮像して、部品装着ユニット412相互間の相対位置を取得することができない。そのため、本実施形態においては、基準板510を用いて、部品装着ユニット412相互間の相対位置ずれが検出される。
【0095】
基準板510はガラス製であり、図18に示すように、複数の部品装着ユニット412の装着領域470にまたがる大きさとされている。基準板510は、1つのプリント配線板12に同時に部品16を装着する一群に属する複数の部品装着ユニット412にまたがる大きさに形成されるのであり、ここでは、2つの部品装着ユニット412の装着領域470にまたがる大きさとする。基準板510上の撮像領域に対向する部分である被撮像領域512に、基準部たる基準マーク514が複数設けられている。図示の例では基準マーク514は被撮像領域512に2個ずつ、一対角線上に設けられている。基準マーク514は、背景たるガラスに対して明確なコントラストを有するものが望ましく、例えば、基準板510が白、基準マーク514は黒とされることが望ましい。基準マーク514の形状は、円形,三角形,矩形,十字形等種々の形状にすることができ、色彩も黒に限定されない。
【0096】
以上のように構成される基準板510を用いた部品装着ユニット412相互間の相対位置の検出作業について説明する。この相対位置の検出作業も、上述の実施形態と同様にシステム400の組立完了時,保守点検時,起動時や、一定時間経過時(一定枚数プリント配線板組立毎を含む)等に実行されるようにすることができる。
【0097】
まず概略的に説明する。作業者により、あるいは自動で、基準板510が配線板コンベヤ14に供給され、相対位置検出ルーチンの実行が指示されれば、基準板510が一群に属する複数(図示の例では2つ)の部品装着ユニット412に対応する位置へ搬送されて位置決めされる。基準板510は、一群に属する2つの部品装着ユニット412のうち下流側に位置するものに、基準板510の下流側の被撮像領域512が対向するように位置決めされれば、他方の部品装着ユニット412に対しても、基準マーク514の設けられた被撮像領域512が対向するように製作されている。
【0098】
各部品装着ユニット412の基準マークカメラ148により基準マーク514が撮像されれば、その基準マーク514の部品装着ユニット412に対する固有位置が取得されるとともに、その情報が他方の部品装着ユニット412の制御装置470に供給される。各制御装置500においては、予め基準板510に関する情報が格納されており、1つの基準板510における基準マーク514相互間の相対位置が既知である。したがって、撮像により取得された一部の基準マーク514の固有位置に基づいて、撮像領域外に位置する基準マーク514の仮想位置を取得することができる。その仮想位置が、他の制御装置470から供給された固有位置とそれぞれ対応付けられ、それに基づいて部品装着ユニット412相互間の相対位置が算出される。以下、図19に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【0099】
メインプログラムにおいて、相対位置検出ルーチンの実行が指示されれば、まず、S101において、フラグF4が0であるか否かが問われる。今回のプログラムの実行においては、フラグF4は初期値0であるので、S101の判定がYESとなり、S102に進んで、基準板510を部品装着システム400内に搬入すべきことが指示される。次にS103において、基準板510が一群の部品装着ユニットに対応する位置に位置決めされることが待たれる。基準板510の基準マーク514が設けられた被撮像領域512が、各部品装着ユニット412に対向するように、基準板510が位置決めされれば、S103の判定がYESとなり、S104に進んでフラグF4が1とされる。以後、S102ないしS104がスキップされる。
【0100】
次にS105において、フラグF5が0であるか否かが問われ、フラグF5が初期値0である場合にS105の判定がYESとなり、処理がS106に進む。S106において、各部品装着ユニット412の基準マークカメラ148により基準板510上の各被撮像領域512に設けられた基準マーク514のうちn番目のものを撮像するように指示が出される。図示の例においては、各被撮像領域512内にはそれぞれ2つずつの基準マーク514が設けられており、それらが基準マークカメラ148により順に撮像される。今回のプログラムの実行においては番号nは初期値1とされているので、1番目の基準マーク514が撮像される。撮像作業により取得された画像データは、S107において画像処理コンピュータ272に送られ、画像処理により基準マーク514の位置が取得されて制御装置500のコンピュータ250に供給される。S108において、番号nに1が加算されて新しい番号nとされる。S109において、その番号nが予め設定された設定値N(本実施形態においては2)より大きいか否かが問われる。今回のプログラムの実行においては番号nが2であるので、S109の判定がNOとなり、本プログラムの1回の実行が終了する。全ての基準マーク514が撮像されるまで、S106ないしS109が繰返し実行される。
【0101】
2個の基準マーク514について撮像作業および固有位置を取得する作業が終了すれば、S109の判定がYESとなり、S110に進んで、取得されたn個の基準マーク514の位置が同じ群に属する他の部品装着ユニット412の制御装置500に供給される。その後、S111にてフラグF5が1に設定され、S112において、他の部品装着ユニット412の制御装置500から全ての基準マーク514の固有位置が既に供給されているか否かが判定され、未だ供給されていなければ、判定がNOとなりS113,114の処理がスキップされて本ルーチンの1回の処理が終了する。他の部品装着ユニット412の制御装置500から基準マーク514の固有位置が供給されれば、そのデータがRAM246に格納され、全ての基準マーク514の固有位置が得られれば、S113において、それら固有位置と自らの基準マーク514の固有位置とに基づいて、部品装着ユニット412相互間の相対位置が取得される。S114において番号n,フラグF4およびフラグF5が初期値0に戻されて本相対位置検出ルーチンの1回の実行が終了する。以後、次に相対位置検出ルーチンが実行されるまでは、この相対位置に基づいてプリント配線板12の位置決め誤差を検出する作業や部品16を装着する作業が行なわれる。
【0102】
次に、プリント配線板12に部品16を装着する装着作業について説明する。図20に示すように、プリント配線板12は、搬送方向において部品装着ユニット412の装着領域470の幅のほぼ4倍の大きさに形成されている。各ユニット群により部品16を装着する際には、上面に設定された被装着領域を搬送方向に4等分して装着作業が実行される。それら部分領域520,522,524,526のうち最も下流側に位置するものから順に第一,第二,第三および第四部分領域と称する。まず、第一および第三部分領域520,524に部品16が装着され、次にプリント配線板12が部分領域1個分だけ下流側に移動させて位置決めすることにより、第二および第四部分領域522,526に部品が装着される。
【0103】
具体的には、プリント配線板12の各部分領域520,522,524,526に、図20に示すように基準マーク146が1つずつ設けられている。図示の例においては、第一および第二部分領域520,522内の下流端近傍と、第三および第四部分領域524,526内の上流端近傍とにそれぞれ設けられている。このプリント配線板12について、第一および第三部分領域520,524に部品16が装着される際には、それら部分領域520,524内の基準マーク146の位置が各部品装着ユニット412により検出され、先に取得されている部品装着ユニット412相互間の相対位置をも考慮して、各部品装着ユニット412に対するプリント配線板12の位置決め誤差が取得される。その位置決め誤差に基づいて、部品16の装着位置の補正量が算出され、部品16がプリント配線板12に装着される。なお、本態様においても、装着ヘッド144による部品16の保持位置誤差などの補正も行なわれるが、本発明と直接関係がないので説明を省略する。
【0104】
本実施形態においては、各部品装着ユニット412の制御装置500が直接接続され、互いに情報を供給し合うようにされているが、それらがホストコンピュータ280に対して並列に接続され、全ての情報が一旦ホストコンピュータに供給されてから各制御装置に配信されるようにしてもよい。後者の場合であっても、他の制御装置500に情報を供給する一態様と考えることができる。
また、部品装着ユニット412相互間の相対位置の検出、プリント配線板12の各部品装着ユニットに対する位置決め誤差の取得、各部品装着ユニットにおける部品装着位置の補正の少なくとも1つがホストコンピュータ等複数の部品装着ユニットに共通のコンピュータにより実行されるようにすることもできる。
【0105】
本実施形態において使用される基準板510は先に説明した2つの実施形態、すなわち複数の部品装着ユニットの撮像領域および部品装着領域が部分的に重なり合っている電子部品装着システムにおいても使用することができる。電子部品装着システムのベース等装置本体に較正マーク160を固定的に設ける代わりに基準板510を使用するのである。この場合、部品装着ユニット相互間の相対回転位置誤差が無視できるほど小さい場合には、基準板510の各部品装着ユニットにより認識(例えば撮像)される被認識領域(例えば被撮像領域)の各々に基準マークが少なくとも1つ設けられればよいが、相対回転位置誤差が無視できない場合には、各被認識領域に2つ以上ずつ設けられることが必要である。ただし、前者の場合は勿論、後者の場合でも、プリント配線板12には基準マークが全体で最低2つ、すなわち、一群をなす複数の部品装着ユニットのうちの最低2つにより認識され得るように設けられればよい。
【0106】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である電子回路部品装着システムを概念的に示す平面図である。
【図2】上記部品装着システムの一部を示す側面図(一部断面)である。
【図3】上記部品装着システムの別の一部を示す正面図(一部断面)である。
【図4】図3におけるIV視図である。
【図5】上記システムにおける装着ヘッドを示す側面図(一部断面)である。
【図6】上記部品装着システムの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【図7】上記制御装置により実行される相対位置検出ルーチンのフローチャートである。
【図8】上記制御装置により実行される配線板位置誤差検出ルーチンのフローチャートである。
【図9】上記相対位置検出ルーチンおよび配線板位置誤差検出ルーチンによる作業を説明するための図である。
【図10】本発明の別の実施形態である電子回路部品装着システムの部品装着ユニットの要部を示す正面図(一部断面)である。
【図11】上記部品装着システムの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【図12】上記制御装置により実行される相対位置検出ルーチンのフローチャートである。
【図13】上記相対位置検出ルーチンによる作業を説明するための図である。
【図14】本発明のさらに別の実施形態である部品装着システムを示す平面図である。
【図15】上記部品装着システムを示す側面図である。
【図16】上記部品装着システムの要部を示す正面図である。
【図17】上記部品装着システムの制御装置を概念的に示すブロック図である。
【図18】上記部品装着システムにおいて部品装着ユニットの相対位置を検出するための基準板を示す平面図である。
【図19】上記制御装置により実行される相対位置検出ルーチンのフローチャートである。
【図20】上記部品装着システムにより部品が装着されるプリント配線板を示す平面図である。
【符号の説明】
10:ベース 12:プリント配線板 14:配線板コンベヤ 16:電子回路部品 18:部品装着装置 20:部品供給装置 100:部品装着ユニット 102:装着領域 144:装着ヘッド 146:基準マーク 148:基準マークカメラ 160:較正マーク 170:吸着ノズル 240:制御装置 242:CPU 244:ROM 246:RAM 248:バス 250:コンピュータ 252:入出力インタフェース 272:画像処理コンピュータ 280:ホストコンピュータ 282:PDG 300:部品装着ユニット 302:Y軸スライド 312:旋回装置 314:回動部材 328:旋回用モータ 348:切換用モータ 368:切換装置 370:制御装置 400:部品装着システム 410:ベース 412:部品装着ユニット 442:XYロボット 470:装着領域 500:制御装置 510:基準板 512:被撮像領域 514:基準マーク
Claims (8)
- (a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装
置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿
ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置とを含む電子回路部品装着システムの、各部品装着ユニットに対応して設けられた各認識装置により、それら複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさのプリント配線板の複数の配線板基準部のうち、各認識装置により認識可能な配線板基準部がそれぞれ認識される配線板基準部認識工程と、
その配線板基準部認識工程における各認識装置の認識結果に基づいて、各部品装着ユニットに固有の座標面である固有座標面内における各配線板基準部の位置である配線板基準部固有位置が取得される配線板基準部固有位置取得工程と、
その配線板基準部固有位置取得工程において取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対する前記プリント配線板の位置誤差が取得される配線板位置誤差取得工程と
を含むプリント配線板位置誤差取得方法。 - 少なくとも前記配線板位置誤差取得工程より前に前記複数の部品装着ユニット相互の相対位置が取得される相対位置取得工程を含み、かつ、前記配線板位置誤差取得工程が、その相対位置取得工程において取得された相対位置をも考慮して前記プリント配線板の位置誤差が取得される工程である請求項1に記載のプリント配線板位置誤差取得方法。
- (a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置とを含む電子回路部品装着システムの、各部品装着ユニットに対応して設けられた各認識装置により、それら複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさのプリント配線板の複数の配線板基準部のうち、各認識装置により認識可能な配線板基準部がそれぞれ認識される配線板基準部認識工程と、
その配線板基準部認識工程における各認識装置の認識結果に基づいて、各部品装着ユニットに固有の座標面である固有座標面内における各配線板基準部の位置である配線板基準部固有位置が取得される配線板基準部固有位置取得工程と、
その配線板基準部固有位置取得工程において取得された複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対する前記プリント配線板の位置誤差が取得される配線板位置誤差取得工程と、
少なくとも、その配線板位置誤差取得工程において取得された配線板位置誤差分を補正しつつ、前記複数の部品装着ユニットの各々により前記プリント配線板に電子回路部品を装着する装着工程と
を含む電子回路部品装着方法。 - コンピュータにより実行されるプログラムであって、
(a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置とを含む電子回路部品装着システムの、各部品装着ユニットに対応して設けられた各認識装置により、それら複数の部品装着ユニットのヘッド移動範囲にまたがる大きさのプリント配線板の複数の配線板基準部のうち、各認識装置により認識可能な配線板基準部がそれぞれ認識された結果の情報を取得する認識結果取得ステップと、
その取得した認識結果に基づいて、各部品装着ユニットの各々に固有の座標面である固有座標面内における各配線板基準部の位置である配線板基準部固有位置を取得する配線板基準部固有位置取得ステップと、
その配線板基準部固有位置取得ステップにおいて取得した複数の配線板基準部の位置に基づいて、前記複数の部品装着ユニットの各々の固有座標面に対する前記プリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップと
を含むプリント配線板位置誤差取得プログラム。 - (a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、(c)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、それぞれコンピュータを備えて対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、(d)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置とを含む電子回路部品装着システムの、前記コンピュータの各々において実行されるプログラムであって、
前記複数の認識装置のうちそれぞれ対応するものによる前記配線板基準部の認識結果に基づいて取得される、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップを含むことを特徴とする配線板位置誤差取得プログラム。 - (a)それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、(b)前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、(c)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、それぞれコンピュータを備えて対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、(d)前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置とを含む電子回路部品装着システムの、前記コンピュータの各々において実行されるプログラムであって、
前記複数の認識装置のうちそれぞれ対応するものによる前記配線板基準部の認識結果に基づいて取得される、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得ステップと、
前記プリント配線板の正規のものに対して予め設定されている複数の電子回路部品の装着点である部品装着点を、少なくとも、前記配線板位置誤差取得ステップにおいて取得されたプリント配線板の位置誤差分補正した位置において前記装着ヘッドに電子回路部品の装着を行わせる装着制御ステップと
を含むことを特徴とする電子回路部品装着プログラム。 - それぞれ装着ヘッドとその装着ヘッドを移動させるヘッド移動装置とを備え、一直線に沿って配設された複数の部品装着ユニットと、
前記一直線に沿ってプリント配線板を搬送するとともに、前記複数の部品装着ユニットのうちの少なくとも2つのものの前記装着ヘッドの移動範囲にまたがって停止させる配線板搬送装置と、
前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、対応する部品装着ユニットを制御する複数の個別制御装置と、
前記複数の部品装着ユニットの各々に対応して設けられ、前記停止させられたプリント配線板の基準部である配線板基準部を認識する複数の認識装置と、
それら複数の認識装置のうち、前記少なくとも2つの部品装着ユニットに対応するものの認識結果に基づいて、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの1つに固有の座標面である各固有座標面内における配線板基準部の位置と、前記少なくとも2つの部品装着ユニットの別の少なくとも1つにおける同様な配線板基準部の位置とに基づいて、前記1つの部品装着ユニットの固有座標面に対する前記停止させられたプリント配線板の位置誤差を取得する配線板位置誤差取得手段と、
前記プリント配線板の正規のものに対して予め設定されている複数の電子回路部品の装着点である部品装着点を、少なくとも、前記配線板位置誤差取得部において取得されたプリント配線板の位置誤差分補正する補正手段と
を含み、前記個別制御装置が、補正手段により補正された位置において前記部品装着ユニットに電子回路部品の装着を行わせることを特徴とする電子回路部品装着システム。 - 前記複数の部品装着ユニット相互の相対位置を取得する相対位置取得手段を含み、かつ、前記配線板位置誤差取得手段が、その相対位置取得手段において取得された相対位置をも考慮して前記プリント配線板の位置誤差を取得するものである請求項7に記載の電子回路部品装着システム。
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