JP4887205B2 - 電子部品装着方法及び電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。詳述すれば、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果に基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着方法及び電子部品装着装置に関する。

一般的な電子部品装着装置は、例えば、特許文献１などに開示されている。そして、極小電子部品においては、装着動作の際にプリント基板の反りによって、装着されずに持ち帰りや、電子部品の割れや半田の飛散が発生することがある。このため、レーザ変位計などの基板の高さレベル検出装置を用いて、この測定結果に基づいて、装着の際に吸着ノズルの下降制御を行っている。
特開２００６−２８６７０７号公報

しかし、プリント基板の高さの測定位置は、基板の反り状態や、曲率を考慮して複数指定する必要があるが、測定位置の座標入力は煩雑な作業である。

そこで本発明は、プリント基板の反り状態に則した測定位置を指定することができ、且つ測定位置の指定作業が簡単に行えるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着方法において、
位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数の位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
この測定結果に基づきモニタに前記プリント基板の反り状態をグラフィック表示し、
この表示されたグラッフィック上にて作業者により測定位置を指定し、
前記指定された測定位置を前記プリント基板上の座標に変換して前記装着データに追加してメモリに格納することを特徴とする。

第２発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着方法において、
位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数の位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
この測定結果に基づきモニタに前記プリント基板の反り状態をグラフィック表示し、
この表示されたグラッフィック上にて作業者により測定位置を指定し、
前記指定された測定位置を前記プリント基板上の座標に変換して前記装着データに追加してメモリに格納し、
このメモリに格納された指定位置のプリント基板の高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
この測定値に基づいて電子部品の装着時に前記吸着ノズルの下降量を制御する
ことを特徴とする。

第３の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置において、
位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した結果に基づき前記プリント基板の反り状態をグラッフィック表示するモニタと、
このモニタに表示されたグラッフィック上にて作業者が測定位置を指定する指定装置と、
この指定装置により指定された位置を前記プリント基板上の座標に変換する変換装置とを設け、
この変換された指定位置の座標を前記装着データに追加して格納するメモリと
を設けたことを特徴とする。

第４の発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置において、
位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した結果に基づき前記プリント基板の反り状態をグラッフィック表示するモニタと、
このモニタに表示されたグラッフィック上にて作業者が測定位置を指定する指定装置と、
この指定装置により指定された位置を前記プリント基板上の座標に変換する変換装置と、
この変換された指定位置の座標を前記装着データに追加して格納するメモリと、
このメモリに格納された指定位置のプリント基板の高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した測定値に基づいて電子部品の装着時に前記吸着ノズルの下降量を制御する制御装置と
を設けたことを特徴とする。

本発明は、プリント基板の反り状態に則した測定位置を指定することができ、且つ測定位置の指定作業が簡単に行える電子部品装着装置を提供することができる。

以下図に基づき、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置について、実施の形態を説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向する部品供給ユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流側装置より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決め固定された該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８Ａ、８ＢはＸ方向に長い一対のビームであり、夫々Ｙ軸モータ９の駆動によりネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。

各ビーム８Ａ、８Ｂにはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸モータ１２によりガイド(図示せず)に沿って移動する装着ヘッド７Ａ、７Ｂが夫々設けられている。各装着ヘッド７Ａ又は７Ｂには２本の吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ又は１７Ｃ、１７Ｄを上下動させるための上下軸モータ１３が２個搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸モータ１４が２個搭載されている。したがって、２個の装着ヘッド７Ａ、７Ｂの各吸着ノズルはＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１６は部品認識カメラで、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄに吸着保持された電子部品を撮像する。１８は前記装着ヘッド７Ａ、７Ｂに設けられたレーザ変位計などの高さレベル検出装置で、前記位置決め部で位置決めされたプリント基板Ｐの高さレベルを測定する。

次に、図２の制御ブロック図において、電子部品装着装置１の各要素はＣＰＵ３０が統括制御しており、この制御に係るプログラムを格納するＲＯＭ３１及び各種データを格納するＲＡＭ３２がバスライン３３を介して接続されている。また、ＣＰＵ３０には操作画面等を表示するモニタ３４及び該モニタ３４の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ３５がインターフェース３６を介して接続されている。また、前記Ｙ軸モータ９等が駆動回路３８、インターフェース３６を介して前記ＣＰＵ３０に接続されている。前記タッチパネルスイッチ３５に代えてキーボードその他等の入力手段でもよく、更にはマウス等の操作手段をＣＰＵ３０に接続してもよい。

前記ＲＡＭ３２には、部品装着に係るプリント基板Ｐの種類毎に装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板Ｐ内での各電子部品の装着座標のＸ方向、Ｙ方向及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が格納されている。また前記ＲＡＭ３２には、前記各部品供給ユニット３の部品供給ユニット配置番号に対応した各電子部品の種類の情報、即ち部品配置データが格納されており、更にはこの部品ＩＤ毎に電子部品のＸ方向、Ｙ方向の長さ、厚さ情報及び使用吸着ノズルのノズルＩＤ等に関する部品ライブラリデータが格納されている。

更には、高さレベル検出装置１８によりプリント基板Ｐの反り状態を測定するための多数の測定位置、例えばプリント基板Ｐの全域に亘って縦横に等間隔を存して細かく指定された多数の測定位置に関する座標データ（測定位置データ）も格納されている。

３７はインターフェース３６を介して前記ＣＰＵ３０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１６により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置３７にて行われ、ＣＰＵ３０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ３０は部品認識カメラ１６により撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置３７に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置３７から受取るものである。しかし、電子部品の装着の際には、この測定点は使用しない。

なお、前記モニタ３４に表示された選択画面を見ながらタッチパネルスイッチ３５を押圧操作して、測定位置データに基づいて高さレベル検出装置１８が測定した高さレベルに関する測定結果に基づいて、プリント基板Ｐの反りの状態を図４のような三次元で立体的な３Ｄ（ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）表示するか、図５に示すような等高線表示するかを選択できる。従って、ＲＯＭ３１に格納されたこの選択された表示プログラムに従い、ＣＰＵ３０はモニタ３４にプリント基板Ｐの反りの状態を３Ｄ表示か等高線表示かを表示させる。

なお、３Ｄ表示は作業者の操作によって動かせ、即ちプリント基板を見る方向を変えて表示することができる。

この場合、例えばＡ領域はプリント基板Ｐが上方へ反って基準レベルより０．５５０〜０．６００ｍｍ高いレベルにあり、Ｂ領域は同じく０．５００〜０．５５０ｍｍ高いレベルにあるということを表している。

なお、領域毎に異なる色又は模様で表示してもよく、また基板を碁盤目状に細かく仕切り、仕切った領域毎に、例えば異なる色で高さレベルを表示してもよい。

次に、図３のフローチャートに基づいて、以下説明する。先ず、作業者は計測サンプル用のプリント基板Ｐを位置決め部５へ載置させて、モニタ３４に表示されたタッチパネルスイッチ３５を押圧操作して位置決め機構を作動させて、Ｘ方向、Ｙ方向及び上下方向の３次元方向の位置決めをした後、バックアップベース（図示せず）の複数の凹溝に生産すべきプリント基板Ｐに必要なバックアップピンが挿入されており、バックアップベースを上昇させてバックアップピンをプリント基板Ｐの裏面に当接させ、該基板Ｐを水平に保持するように押し上げ支持する。

次いで、タッチパネルスイッチ３５を押圧操作して、前記プリント基板Ｐの反り状態を測定する。この場合、タッチパネルスイッチ３５の押圧操作に基づいて、ＣＰＵ３０がＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ９を制御して高さレベル検出装置１８を移動させると共にＲＡＭ３２に格納された多数の測定位置に関する座標データ（測定位置データ）に基づいて各測定位置でのプリント基板Ｐの高さレベルを高さレベル検出装置１８で測定するように制御し、その測定結果をＲＡＭ３２に格納させる。

すると、ＣＰＵ３０は、この測定結果に基づいて、３Ｄ表示を選択した場合にはモニタ３４に図４に示すようにグラフィック表示させ、等高線表示を選択した場合には図５に示すようにグラフィック表示させる。

ここで、作業者はいずれの表示画面においても、画面を押圧操作して、画面上での測定位置を指定することができる。即ち、測定したい位置を押圧操作することによりモニタ３４のタッチパネルスイッチ３５が操作されることとなり、表示されたグラフィック表示を見て基板の反り状態を確認しつつ、測定位置を容易に指定することができる。この場合、図６においては、黒い部分が指定した位置であり、図７では白丸の部分が指定した位置である。そして、図示しないカーソルで位置を指定して決定キー（Ｅｎｔｅｒ キー）を押圧したり、マウスでクリックして指定するようにしてもよい。

図６又は図７の一方の画面で、この指定の押圧操作により何点か指定した後で、他方の画面を選択することもでき、その際には、既に指定した測定位置の表示はそのまま新しい画面に表示される。全部の測定位置の指定の終了後にも切り替えことができ、両方の画面を確認しながら、より良い測定位置を指定することができる。また、一旦指定した測定位置の指定を解除して、必要がない測定位置を無くすこともできる。この解除の仕方としては、マウスを使用して指定点を２度クリックすることや、又はタッチパネルスイッチで指定し、例えば表示されている「消去」の部分をタッチすること等もある。

この指定がされると、ＣＰＵ３０は各指定した位置をプリント基板Ｐ上の座標に変換し、図８に示すように、装着データの冒頭にこの指定座標を追加して書き込み、ＲＡＭ３２に格納させる。例えば、ステップ番号０００１のＸ座標はＸＸ１、Ｙ座標はＹＹ１であり、測定位置に関する装着データのコマンド「Ｗ」が書き込まれ、電子部品の装着位置に関する装着データと区別される。

以上の構成により、以下動作について説明する。先ず、プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて供給コンベア４上に存在すると、供給コンベア４上のプリント基板Ｐを位置決め部５へ移動させる。

このとき、位置決め機構により、前記プリント基板ＰのＸ方向、Ｙ方向及び上下方向の３次元方向の位置決めをした後、バックアップベース（図示せず）の複数の凹溝に生産すべきプリント基板Ｐに必要なバックアップピンが挿入されており、バックアップベースを上昇させてバックアップピンをプリント基板Ｐの裏面に当接させ、該基板Ｐを水平に保持するように押し上げ支持する。

このようにして、プリント基板Ｐの位置決め動作が終了するが、この位置決めされたことがＣＰＵ３０により判断されると、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ９を制御して装着ヘッド７Ａ又は７Ｂ、及び検出装置１８を移動させる。この場合、ＣＰＵ３０はＲＡＭ３２に格納された図８に示す装着データに従い、ステップ番号０００１で示す指定された測定位置の座標上方へ高さレベル検出装置１８を移動させては、プリント基板Ｐの高さレベルを検出し、同様にステップ番号０００２で示す座標上方へ高さレベル検出装置１８を移動させては、検出し、以下全ての指定された測定座標での高さレベル検出を繰り返し、ＣＰＵ３０は測定値である各高さレベルデータをＲＡＭ３２に格納させる。

この場合、測定位置の指定時、基板の状態を表示したグラフィック表示上で測定位置が指定されるので、測定位置を極力少なくすることができ、基板の高さレベル検出に要する時間を短縮することができる。

そして、位置決め部５に搬送されたプリント基板Ｐ上にＲＡＭ３２に格納された測定位置に関する装着データの後の、プリント基板Ｐ上の装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及びＦＤＲ番号（各部品供給ユニット３の配置番号）等が指定された装着データに従い、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７の何れかが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出すこととなる。

即ち、電子部品の部品種に対応したものが装着ヘッド７Ａの吸着ノズル１７Ａであれば、当該吸着ノズル１７Ａが初めに装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、前述したように、Ｙ方向はＹ軸モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８Ａが移動し、Ｘ方向はＸ軸モータ１２が駆動して装着ヘッド７Ａが移動し、既に所定の供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸モータ１３が駆動して前記ノズル１７Ａが下降して電子部品を吸着して取出し、吸着ノズル１７Ｂは次に装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動して電子部品を吸着して取出す。

更に、部品認識カメラ１６上方に吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが移動して、吸着保持された各電子部品を撮像し、認識処理装置３７で認識処理し、その結果に基づき、再びビーム８Ａ及び装着ヘッド７Ａを移動させ、吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂが装着データの装着座標に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。

この場合、前記吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂは各θ軸モータ１４により回転し、上下軸モータ１３により下降して、電子部品を吸着取出しをしたり、プリント基板Ｐ上に電子部品を装着するものであるが、この電子部品の装着時に各測定値を使用する。即ち、前記電子部品の装着位置に対応する前記プリント基板Ｐの高さレベルの各測定値に基づいて、ＣＰＵ３０は前記吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂの下降制御を行う。従って、上方に反っている場合には下降量を減らし、逆に下方に反っている場合には下降量を増やすこととなる。

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。

電子部品自動装着装置の平面図である。 制御ブロック図である。 フローチャートを示す図である。 プリント基板の反りの状態を３Ｄ表示した画面を示す図である。 プリント基板の反りの状態を等高線表示した画面を示す図である。 測定点が指定された状態の３Ｄ表示した画面を示す図である。 測定点が指定された状態の等高線表示した画面を示す図である。 装着データを示す図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
７Ａ、７Ｂ 装着ヘッド
１７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 吸着ノズル
１８ 高さレベル検出装置
３０ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３４ モニタ
３５ タッチパネルスイッチ
Ｐ プリント基板

Claims (4)

1. 電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着方法において、
   位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数の位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
   この測定結果に基づきモニタに前記プリント基板の反り状態をグラフィック表示し、
   この表示されたグラッフィック上にて作業者により測定位置を指定し、
   前記指定された測定位置を前記プリント基板上の座標に変換して前記装着データに追加してメモリに格納することを特徴とする電子部品装着方法。
2. 電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着方法において、
   位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数の位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
   この測定結果に基づきモニタに前記プリント基板の反り状態をグラフィック表示し、
   この表示されたグラッフィック上にて作業者により測定位置を指定し、
   前記指定された測定位置を前記プリント基板上の座標に変換して前記装着データに追加してメモリに格納し、
   このメモリに格納された指定位置のプリント基板の高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定し、
   この測定値に基づいて電子部品の装着時に前記吸着ノズルの下降量を制御する
   ことを特徴とする電子部品装着方法。
3. 電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置において、
   位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した結果に基づき前記プリント基板の反り状態をグラッフィック表示するモニタと、
   このモニタに表示されたグラッフィック上にて作業者が測定位置を指定する指定装置と、
   この指定装置により指定された位置を前記プリント基板上の座標に変換する変換装置とを設け、
   この変換された指定位置の座標を前記装着データに追加して格納するメモリと
   を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
4. 電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板の高さレベルを高さレベル検出装置により測定し、この高さレベル検出装置の測定結果、及び前記プリント基板の種類毎にメモリに格納された電子部品の装着データに基づいて前記プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置において、
   位置決めされた計測サンプル用のプリント基板の複数位置での高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した結果に基づき前記プリント基板の反り状態をグラッフィック表示するモニタと、
   このモニタに表示されたグラッフィック上にて作業者が測定位置を指定する指定装置と、
   この指定装置により指定された位置を前記プリント基板上の座標に変換する変換装置と、
   この変換された指定位置の座標を前記装着データに追加して格納するメモリと、
   このメモリに格納された指定位置のプリント基板の高さレベルを前記高さレベル検出装置が測定した測定値に基づいて電子部品の装着時に前記吸着ノズルの下降量を制御する制御装置と
   を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。