JP4594798B2 - 実装ライン - Google Patents

Description

この発明は、基板に部品を実装する実装機と、実装基板を検査する検査機とが製造ラインに沿って配置された実装ラインに関する。

１つの基板に対し複数の実装機（マウンター）によって多数の部品を実装し、その実装基板の実装状態を検査機によって検査するようにした実装ラインは、広く普及している。

特許文献１に示すように、このような実装ラインにおける検査機は、検査用データ（検査用プログラムデータ）に基づいて制御装置により駆動が制御されている。
特開平６−１１０９８３号（２−３頁）

しかしながら、上記実装ラインにおける検査機に用いられる検査用データは、手作業で作成するのが通例であり、検査用データの作成が困難であるという問題を抱えている。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、検査機の検査用データを簡単に作成することができる実装ラインを提供することを目的とする。

本発明は下記の手段を提供する。

［１］ 製造ラインに沿って複数配置されて基板に部品を実装する実装機と、実装基板の実装状態を検査する検査機と、各実装機に設けられ、かつ各実装機に割り振られる各生産用データに基づいて各実装機を制御する実装機制御装置と、検査用データに基づいて前記検査機を制御する検査機制御装置と、を備えた実装ラインであって、
前記検査機制御装置によって構成され、各生産用データの中から検査機による検査に必要なデータを取得する検査用データ取得手段と、
前記検査機制御装置によって構成され、前記検査用データ取得手段によって取得されたデータを基に、検査用データを作成する検査用データ作成手段と、を備え、
前記各実装機制御装置および前記検査機制御装置は、通信手段を介して接続されて、各制御装置間において信号の送受信が行われ、
前記各実装機は、基板種類が変更される場合、種類変更後の基板が搬入される際に、各基板毎に設けられた識別子や、外部トリガーにより生産基板を指定する指令に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて、各実装機に対応する生産用データを変更し、
前記検査用データ取得手段は、各実装機において生産用データが変更されると、各実装機の変更後の生産用データの中から、各実装機毎に検査に必要なデータを取得し、
前記検査用データ作成手段は、各実装機毎の検査に必要なデータに基づき、各実装機に対応する新たな検査用データを作成し、前記検査機制御装置の記憶装置に記憶させ、
前記検査用データ作成手段は、各実装機に対応する新たな検査用データを前記記憶装置から取り出して合成し、種類変更された新たな基板に対応する検査用データを作成し、
前記検査機は、機種変更後の基板が搬入される際に、各基板毎に設けられた識別子や、外部トリガーにより生産基板を指定する指令に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて、種類変更された新たな基板に対応する検査用データに変更し、この変更された検査用データに基づき、新たな基板の検査を行うようにしたことを特徴とする実装ライン。

上記発明［１］にかかる実装ラインによると、検査機の検査用データを実装機の生産用データを基に自動的に作成でき、検査用データの作成作業を簡単に行うことができる。

上記発明［１］にかかる実装ラインによると、検査用データのデータ量が多くなるにもかかわらず、検査用データを簡単に作成することができる。

上記発明［１］にかかる実装ラインにおいて、検査機により検査を開始する前に、生産用データを基に、検査用データ取得手段および前記検査用データ作成手段によって初期の検査用データを作成する場合には、検査機による検査を行う前に、検査用データを手作業で入力設定するなどの面倒な作業を省略でき、オペレータの負担を軽減することができる。

上記発明［１］にかかる実装ラインによると、基板種類変更時にその都度、検査用データを手作業で変更するなどの手間な作業を省略でき、オペレータの負担をさらに軽減することができる。

図１は本発明の一実施形態にかかる実装ラインを示す正面図である。同図に示すように、この実装ラインは、生産ラインの上流側から下流側にかけて、基板搬入機９１、印刷機９２、複数（３台）の実装機１０…、検査機９３、リフロー炉９４および基板搬出機９５が並んで配置されている。

基板搬入機９１は、多数の基板が収容されており、基板を印刷機９２に順次搬入するものである。印刷機９２は、搬入された基板の所定領域にクリーム半田を印刷による塗布するものである。実装機１０…は、基板の所定位置に電子部品を実装（搭載）するものである。検査機９３は、基板に実装される電子部品の実装状態を検査するものであり、たとえば部品の搭載ずれ、欠品などの実装不良を検査するものである。リフロー炉９４は、クリーム半田をリフローさせて、基板と部品とを半田接合するものである。さらに基板搬出機９５は、リフロー炉９４から搬出される基板を順次収容するものである。

また実装ラインを構成する各設備は、パーソナルコンピュータなどによって構成される制御装置９９…をそれぞれ備え、各制御装置９９…によって、実装ラインの各設備の駆動が制御されるよう構成されている。さらに各制御装置９９…は、通信手段を介して接続されており、各制御装置間において信号の送受信を行いつつ、各設備が駆動されて、実装ライン全体で統制された所定の動作が行われるよう構成されている。

なお本実施形態においては、実装機１０…の制御装置９９によって実装機制御手段が構成されるとともに、検査機９３の制御装置９９によって検査機制御手段が構成されている。

また上記実装ラインの各設備には、動作状況などを表示するモニターなどの表示装置９８…がそれぞれ設けられている。

各実装機１０…の制御装置９９…における記憶装置には、生産用データ（生産用プログラムデータ）がそれぞれ記憶されており、この生産用データに基づいて、各実装機１０…の駆動がそれぞれ制御されて、所定の動作が行われるように構成されている。

この実装機１０…の生産用データには、実装する部品の種類や、実装する位置に関するデータなど、検査機９３の検査用データとして利用可能なデータが含まれている。たとえば図４に示すように、１台目の実装機１０には、実装する部品ａ１，ａ１１…，各部品を実装する座標位置（ｘ１，ｙ１，ｒ１），（ｘ１１，ｙ１１，ｒ１１）…がテーブルとして記憶されている。同様に２台目および３台目の実装機１０における制御装置９９の記憶装置には、生産用データの一部として、部品ａ２，ａ２１…，ａ３，ａ３１…各部品を実装する座標位置（ｘ２，ｙ２，ｒ２），（ｘ２１，ｙ２１，ｒ２１）…，（ｘ３，ｙ３，ｒ３），（ｘ３１，ｙ３１，ｒ３１）…がテーブルとして記憶されている。

このような生産用データは、データ作成用のプログラムを実行可能なコンピュータなどを用いて、オペレータの入力作業によって作成するのが通例であるが、このデータ作成には、基板設計時の数値データ（ＣＡＤデータ）を利用して作成したり、さらに実装機１０よりも上流側の基板製造工程やマスク作成工程、クリーム半田印刷工程などにおいて使用される生産用データあるいは部品メーカが作成する電子カタログデータなどを基にして、ここから必要なデータを抽出して作成するようにしても良い。

なお本実施形態においては、後述するように実装ラインにより複数種類の基板を生産するものであり、その種類に応じて、生産用データも複数種類存在し、その複数の生産用データが、対応する実装機１０…における制御装置９９の記憶装置にそれぞれテーブルとして記憶されている。

検査機９３の制御装置９９は、その記憶装置に記憶された検査用データに基づいて検査機９３の駆動を制御する。

この検査機９３の制御装置９９における記憶装置には、部品データベース９９ａ（図２参照）が設けられ、その部品データベース９９ａには、検査に必要なデータ、たとえば検査部品データや、搭載位置データ、位置許容値データなどが記憶されている。そして検査用データを作成する際には、後述するようにデータベース９９ａから必要なデータを取り出して、検査用データを作成するものである。

検査用データは、生産される基板の種類などに応じて、複数種類必要である。たとえば検査用データは、生産基板の種類変更時や、部品搭載位置の修正時には、その変更や修正に合わせて変更する必要がある。

本実施形態において、この検査機９３の検査用データは、後に詳述するように実装機１０…の生産用データを利用して、リアルタイムで自動的に作成されるものである。

なお、本実装ラインの作動開始直後に用いられる初期の検査用データは、自動的に作成することも可能であるが、上記生産用データと同様に予め、オペレータの入力作業によって作成しておくことも可能である。この場合、上記実装機の生産用データと同様に、基板設計時の数値データ（ＣＡＤデータ）を利用して作成したり、さらに上流側の実装工程、基板製造工程、マスク作成工程、クリーム半田印刷工程などにおいて使用される生産用データあるいは部品メーカが作成する電子カタログデータなどを基にして、ここから必要なデータを抽出して作成するようにしても良い。

本実施形態の実装ラインにおいて、各設備は制御装置９９…によって駆動が制御されて、所定の動作が行われる。すなわち基板搬入機９１から搬入された基板に印刷機９２によってクリーム半田が印刷された後、各実装機１０…によって電子部品が順次実装される。そして電子部品が実装された基板は、検査機９３によって実装状態が検査された後、リフロー炉９４を通って半田付されて、基板搬出機９５に搬出される。

ここで検査機９３において使用される初期の検査用データが予め、オペレータによって作成されている場合には、その初期の検査用データに基づいて、検査機９３による検査が行われる。

一方、初期の検査用データを自動的に作成する場合には、以下のように検査用データが作成される。すなわち図２，４に示すように、実装ラインの作動開始時に、検査機９３の制御装置９９は、各実装機１０…にそれぞれアクセスして、各実装機１０…の各生産用データの中から実装部品データ、搭載位置データなどの検査に必要なデータが取得される（図２のステップＳ１）。こうして取得したデータを基に、それに対応する検査用データを検査機９３のデータベース９９ａから取り出して検査用データを作成する（ステップＳ２）。そしてこの検査用データが検査機９３の制御装置９９に設定されて（ステップＳ３）、その検査用データに基づいて検査機９３による検査が行われる。

なお言うまでもなく、検査用データを作成する際には、検査機９３の制御装置９９に設けられたデータ作成用プログラムが作動して自動的に作成されるものである（以下の基板種類変更時においても同じである）。

また本実施形態においては、制御装置９９によって、検査用データ取得手段、検査用データ作成手段が構成されている。

次に、実装ラインにより生産される基板の種類を途中で変更する場合の動作について説明する。図３は本実装ラインにおいて基板Ｐａから基板Ｐｂに種類を変更する際の基板の流れを時系列的に示した図である。同図に示すように、初期の状態（時刻Ｔ１）では、実装ラインに同種の基板Ｐａが順次供給されており、たとえば１〜３台目の実装機１０によって部品ａ１〜ａ３が実装され、その実装基板Ｐａが検査機９３によって検査されている。この状態から、基板の種類が変更する場合には、基板Ｐａに続いて、それとは異なる種類の基板Ｐｂが実装ラインに順次供給される（時刻Ｔ２）。

こうして種類変更後の基板Ｐｂが１台目の実装機１０によって処理される（時刻Ｔ３）。このとき実装機１０は、その生産用データが基板Ｐａ用のものから基板Ｐｂ用のものに変更される。たとえば基板Ｐａの場合には図４に示すように、部品ａ１，ａ１１…を実装していたのに対し、基板Ｐｂに変更された後は図５に示すように、部品ｂ１…を実装する。なお生産用データを変更するタイミングは、各基板毎に設けられた識別子や、看板指示（外部トリガーなどの生産基板を指定する指令）に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて生産用データを変更するものである。これ以外にもたとえば生産枚数（処理枚数）から、処理する基板の種類を判断し、生産用データの変更タイミングを判断する方法なども採用することができる。

こうして実装機１０の生産用データが変更されると、検査機９３は、その変更された生産用データの中から必要なデータを取得する（図２ステップＳ１）。すなわち検査機９３の制御装置９９は、実装機１０の生産用データを常時監視しており、生産用データが変更されると、その生産用データの中から、検査に必要なデータを取得する。さらに制御装置９９は、取得したデータを基にして、それに対応する検査用データを検査機側のデータベースから取り出し、検査部品データ、搭載位置データ、許容値データなどの検査用データを取得し、記憶装置に記憶させておく。この新たな検査用データは、直ちに更新されるものではなく、後述するタイミングで更新、変更される。

なお本実施形態においては、１台目の実装機１０による生産用データ変更時に、その生産用データを取得するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、たとえば後述するように３台目の実装機１０による生産データ変更時に、１〜３台目の全ての実装機１０…から一度に生産用データを取得するようにしても良い。

一方、種類変更後の基板Ｐｂが２台目および３台目の実装機１０，１０によって処理される際には（時刻Ｔ４，Ｔ５）、上記と同様に２台目および３台目の実装機１０，１０においても、生産用データが変更されて、図５に示すように部品ｂ２…，ｂ３…が実装される。なお生産用データの変更は、上記１台目の実装機１０による場合と同様のタイミングで行われる。

さらにこのように２台目および３台目の実装機１０，１０の生産用データが変更されると、上記と同様に、検査機９３は、その変更された生産用データの中から必要なデータを取得して（ステップＳ１）、そのデータを基に、新たな検査用データを取得して記憶する。そして全ての実装機１０…の生産用データから得られた検査用データを合成することにより、種類変更された新たな基板Ｐｂに対応する検査用データを作成する（ステップＳ２）。

検査機９３において新たな検査用データへの更新、変更は、図３の時刻Ｔ６に示すように、種類変更後の基板Ｐｂが検査機９３に搬入された時点で行われる（ステップＳ３）。

本実施形態において、検査用データを変更するタイミングは、上記実装機１０による生産用データの変更と同様なタイミングで行われる。すなわち各基板毎に設けられた識別子や、看板指示に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて検査用データを変更するものである。さらに上記と同様に、たとえば生産枚数（処理枚数）から、処理する基板の種類を判断し、検査用データの変更タイミングを判断する方法なども採用することができる。

以上のように、本実施形態においては、検査機９３の検査用データを実装機１０…の生産用データを基に自動的に作成するものであるため、検査用データをオペレータが手作業で作成する場合と比較して、データ作成作業を省略できて、オペレータの負担を軽減することができるとともに、人為的な入力作業ミスもなくなり、信頼性の高い検査用データを作成できて、検査精度を向上させることができる。

さらに実装機１０…で使用される高精度の生産用データを基に検査用データを作成するものであるため、検査用データの精度、ひいては検査精度をより一層向上させることができる。

また本実施形態の実装ラインのように、複数の実装機を配置する場合には、各生産用データを反映させた膨大な検査項目が必要となり、この検査用データを仮に手作業で作成するとなると、膨大な作業負担が強いられるが、本実施形態では、実装機の設置数に関わらず、検査用データを自動的に作成でき、作業負担を大きく軽減できるため、実装機の設置数が多い場合特に、有効である。

さらに本実施形態においては、基板種類を変更する際に、検査用データを自動的に更新させるものであるため、基板種類変更時にその都度、検査用データをオペレータが手作業で変更するなどの手間な作業を省略でき、生産効率を向上させることができる。

また本実施形態においては、実装機の生産用データから検査用データを作成するものであるため、両データ間を関連付けることができ、実装される部品がいずれの実装機によって処理されたものであるかを簡単にかつ正確に特定することができる。このためたとえば検査不良の部品を生産した実装機を簡単かつ正確に特定することができ、その不良理由や、不良生産した実装機を表示装置９８に表示することにより、オペレータがそれらの情報をいち早く把握できて、事後処理を効率良くスムーズに行うことができ、生産効率を向上させることができる。

なお本実施形態においては、検査機側の制御装置９９が、実装機側の生産用データを常時監視して、生産用データの変更情報を検知するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、生産用データが変更された際に、実装機側からその変更情報を検査機側に送信（プッシュ）するようにしても良い。さらに実装機側が生産用データを保持しておき、検査機側からの問い合わせに応答して、生産用データを実装機側から検査機側に送信するようにしても良い。

また本実施形態においては、検査用データの作成や変更は、検査機９３の制御装置９９の管理下において行うようにしているが、それだけに限られず、実装機１０…の制御装置９９…および検査機９３の制御装置９９の上位に制御装置を設けて、この上位の制御装置によって、上記の処理を行うようにしていも良い。この場合言うまでもなく、上位の制御装置の記憶装置に、実装機の生産用データを記憶させておいたり、検査用データの作成に必要なデータベースを設けたりするようにしても良い。

また実装ライン（オンライン）に対し独立したオフライン上に、パーソナルコンピュータなどのデータ作成用制御装置を設けて、オンライン上の実装機から生産用データをオフライン上の制御装置に取り込んで、そこで検査用データを作成した後、その検査用データを、オンライン上の検査機に送り込むようにしても良い。

また上記実施形態においては、検査機９３をリフロー炉９４の上流側に配置する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明は検査機をリフロー炉の下流側に配置するようにしても良い。

さらに本発明の実装ラインにおいて、実装機の設置台数は、特に限定されるものではなく、１台であっても、複数台であっても良い。

なお、上記実施の形態において、各実装機１０及び検査機９３のそれぞれの制御装置９９は互いに通信線で結ばれており、少なくとも各実装機１０の制御装置９９にそれぞれ格納されている各実装機１０のための生産用データは、通信線を介して各実装機１０あるいは検査機９３の制御装置９９に集められ、検査用データが作成される。検査用データは最終的に検査機９３の制御装置９９に格納されて、検査が実行される。あるいは、各実装機１０及び検査機９３のそれぞれの制御装置９９と実装ラインを総括するホストコンピュータとを互いに通信線で結び、各実装機１０での生産用データの作成、この生産用データからの検査用データの作成をホストコンピュータで実施し、各実装機１０で使用される生産用データを各実装機１０の制御装置９９に、検査用データを検査機９３の制御装置９９にそれぞれ通信するようにしても良い。さらに検査用データは、各実装機１０…に割り振られる前の生産用データから作成するようにしても良く、各実装機１０…に割り振られた後の各生産用データから作成するようにしても良い。

各実装機１０によって分担して部品の基板への実装中、部品切れやテープフィーダの付け替え等の作業に基づき、それまでの各実装機１０用の生産用データが変更される場合には、検査結果を各実装機１０に対応付けるため、変更された各実装機１０用の生産用データに基づいて検査用データが作成し直される。さらにこの検査用データは、各実装機１０の生産用データから作成しても、実装機１０の上位に設けられたホストコンピュータの生産用データから作成するようにしても良い。

これにより、制御装置９９に格納あるいは表示装置９８に表示される検査機９３での検査結果データを、検知される部品の実装位置（Ｘ座標位置、Ｙ座標位置、回転方向）、それぞれ検知される部品番号、実外形寸法、実リード形状等が単独で、あるいは生産用データ上の目標実装位置、各部品の種別あるいは部品番号、部品外形寸法、リード形状を、さらには良否判定結果を伴って構築できるだけでなく、実装実施が割り当てられた実装機１０等のデータとの対比で、検査結果データを構築でき、さらには表示することができる。従って、検査結果を各実装機１０の保守管理に的確に反映させることができる。

この発明の一実施形態にかかる実装ラインを示す正面図である。 上記実装ラインにおける検査処理の動作を示すフローチャートである。 上記実装ラインにおける各設備と基板種類との関係を時系列的に示すブロック図である。 上記実装ラインにおける基板種類変更前の生産用データおよび検査用データの関係を示す図である。 上記実装ラインにおける基板種類変更後の生産用データおよび検査用データの関係を示す図である。

符号の説明

１０ 実装機
９３ 検査機
９９ 制御装置（検査用データ取得手段、検査用データ作成手段、実装機制御手段、検査機制御手段）
ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３ 部品
Ｐａ，Ｐｂ 基板

Claims (1)

1. 製造ラインに沿って複数配置されて基板に部品を実装する実装機と、実装基板の実装状態を検査する検査機と、各実装機に設けられ、かつ各実装機に割り振られる各生産用データに基づいて各実装機を制御する実装機制御装置と、検査用データに基づいて前記検査機を制御する検査機制御装置と、を備えた実装ラインであって、
   前記検査機制御装置によって構成され、各生産用データの中から検査機による検査に必要なデータを取得する検査用データ取得手段と、
   前記検査機制御装置によって構成され、前記検査用データ取得手段によって取得されたデータを基に、検査用データを作成する検査用データ作成手段と、を備え、
   前記各実装機制御装置および前記検査機制御装置は、通信手段を介して接続されて、各制御装置間において信号の送受信が行われ、
   前記各実装機は、基板種類が変更される場合、種類変更後の基板が搬入される際に、各基板毎に設けられた識別子や、外部トリガーにより生産基板を指定する指令に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて、各実装機に対応する生産用データを変更し、
   前記検査用データ取得手段は、各実装機において生産用データが変更されると、各実装機の変更後の生産用データの中から、各実装機毎に検査に必要なデータを取得し、
   前記検査用データ作成手段は、各実装機毎の検査に必要なデータに基づき、各実装機に対応する新たな検査用データを作成し、前記検査機制御装置の記憶装置に記憶させ、
   前記検査用データ作成手段は、各実装機に対応する新たな検査用データを前記記憶装置から取り出して合成し、種類変更された新たな基板に対応する検査用データを作成し、
   前記検査機は、機種変更後の基板が搬入される際に、各基板毎に設けられた識別子や、外部トリガーにより生産基板を指定する指令に基づいて、基板の種類を判断し、基板の種類変更に合わせて、種類変更された新たな基板に対応する検査用データに変更し、この変更された検査用データに基づき、新たな基板の検査を行うようにしたことを特徴とする実装ライン。
   

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