JP4490773B2

JP4490773B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP4490773B2
Application number: JP2004274014A
Authority: JP
Inventors: 和哉三森; 伸和野原
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006093243A

Description

本発明は、電子部品実装装置、特に実装用の配線基板を実装部にクランプ・固定すると共に、該基板を裏面側から支持ピンで支持する支持ピンの設置位置を、基板の種類毎に適切に任意位置に指定することができる電子部品実装装置に関する。

一般に、配線基板に電子部品を実装（搭載）する際には、電子部品実装装置が使用されている。この装置では、搬送装置で送られてくる基板を、実装部の所定位置に設置されているクランプ機構によりクランプ・固定して位置決めした後に、該基板に電子部品の実装が行なわれる。

その際、配線基板が剛性の低いフィルム状等である場合には、所定位置に設置された支持ピンで裏面側を支持し、該基板を上下方向に安定させることも行われている。

このように支持ピンで基板を支持した上で、該基板に部品を実装する電子部品実装装置では、生産する製品の種類が変わるために基板が変更される場合には、基板毎に適切な支持位置が異なることから、その都度支持ピンの設置位置を変更する段取り作業が、生産を開始する前に行なわれている。

この段取り作業を効率的に行なうようにした実装装置としては、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。この装置は、一定のピッチでマトリックス状に配置されている穴に支持ピンを差し込んで設置するもので、予め保存してある位置データに基づいて、穴の底部を発光させることにより、次に差し込む支持ピンの位置をオペレータに知らせるようにしたものである。

特開平７−１０６８００号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている実装装置によっては、支持ピンを一定のピッチで決められたマトリックス状にしか設置できないため、最近のように基板自体が小さくなり、しかも支持する裏面側にも部品が実装される製品のように、支持する場所が制限される場合には、支持ピンを微調整した任意位置に設置する必要があることから、対応できないという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、基板変更に伴う実装部における支持ピン位置の変更を、任意の位置に対して正確に、しかも容易に行なうことができる電子部品実装装置を提供することを課題とする。

本発明は、基板を実装部に位置決めすると共に、その裏面をＸＹ方向の任意位置に設置可能な支持ピンで支持し、該基板の表面に電子部品を実装する電子部品実装装置において、任意位置に設置されている前記支持ピンを検出するＸＹ方向に移動可能な検出手段と、種類が異なる基板毎に、適切な任意位置に予め設置されている支持ピンを前記検出手段により検出し、取得される各支持ピンの設置位置の座標データを格納する格納手段と、格納されている前記座標データに基づいて、ＸＹ方向に移動して該当する基板の各支持ピンの設置位置を自動的に指示する指示手段とを備えていると共に、前記各支持ピンの設置位置の座標データが、該当する種類の基板用生産プログラムに段取りデータとして保存されているようにしたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、所定の基板について任意位置に設置された各支持ピンを、前記検出手段により検出する際、該当する基板に関する前記座標データに基づいて前記検出手段をＸＹ方向に移動させ、前記各支持ピンに該当する位置にそれぞれ位置決めした前記検出手段により検出し、検出結果から該当する支持ピンの設置位置の正誤を判定する判定手段を備えるようにしてもよい。

本発明は、又、前記検出手段及び指示手段が、いずれも電子部品を吸着実装するための吸着ヘッドに付設されている基板認識用カメラであるようにしてもよい。

本発明は、又、前記基板認識用カメラで撮像された画像を表示するモニタを設置するようにしてもよい。

本発明によれば、各種基板について、支持に最適な任意位置に設置した支持ピンの実績位置を検出し、それを座標データとして格納し、該データに基づいて各支持ピンの設置位置を指示できるようにしたので、基板変更が生じた場合には、それに伴う支持ピンの設置位置の変更を、任意の位置に対して正確に、しかも容易に行なうことができる。

従って、設置位置の微調整を要するために負荷が大きかった従来の段取り作業から、オペレータを解放することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、本発明に係る一実施形態の電子部品実装装置の概要を示す。

本実施形態の実装装置は、ベース１０上のほぼ中央部には実装部１２が設けられ、該実装部１２には搬送装置により送られてくる基板Ｓがクランプ機構（明示せず）によりクランプ・固定されると共に、その裏面が支持テーブル１４上に設置されている複数の支持ピン１６により支持されるようになっている。

又、このように支持ピン１６により支持されている基板Ｓの上方には、部品供給部（図示せず）から供給される電子部品を吸着し、基板Ｓ上の実装位置に位置決めして実装する吸着ヘッド１８が配設されている。

又、この吸着ヘッド１８は、制御ボックス２０により制御されるＸ駆動機構、Ｙ駆動機構（明示せず）により、Ｘ方向、Ｙ方向の任意の平面位置に移動可能であると同時に、Ｚ方向に上下動可能になっている。

更に、この吸着ヘッド１８には、基板Ｓを認識するための基板認識用カメラ２２が付設され、該カメラ２２で撮像した画像の基準位置、例えばその中心位置から実装部１２上のＸＹ座標を認識することが可能になっている。又、カメラ２２で撮像した画像は、制御ボックス２０上のモニタ２０Ａに表示可能になっている。

図２には、本実施形態の実装装置が備えている制御系の概要を示すように、前記制御ボックス２０には制御演算を実行するＣＰＵと、各種プログラムが格納されているＲＯＭ、一時的にデータを保存するＲＡＭ、大量のデータを格納するＨＤＤとが含まれており、該制御ボックス２０から入出力インターフェイスを介して制御駆動されるＸＹユニット（駆動機構）により前記吸着ヘッド１８及びカメラ２２が駆動制御され、基板クランプユニット（クランプ機構）により、支持ピン１６を設置する支持テーブル（サポートテーブル）１４が上下駆動されるようになっている。

本実施形態の実装装置においては、図３に一部を抽出し、拡大して示すように、基板Ｓの裏面を支持する支持ピン１６は、下端部のマグネット１６Ａにより、磁性材料からなる支持テーブル１４の任意位置に設置可能になっており、前記吸着ヘッド１８をＸＹ方向に移動させ、付設されているカメラ２２により任意位置に設置されている前記支持ピン１６を検出することにより、そのＸＹ座標を取得することが可能になっている。

又、前記制御ボックス２０のＨＤＤ（格納手段）には、種類が異なる基板毎に、適切な位置に予め設置された各支持ピンを、前記カメラ２２により検出（画像認識）し、各支持ピン１６の設置位置に関するＸＹ座標データを格納するようになっている。

又、このように基板の種類毎に格納されているＸＹ座標データに基づいて、前記吸着ヘッド１８をＸＹ方向に移動して該当する各支持ピン１６の設置位置を、付設されているカメラ２２により指示することが可能になっている。即ち、カメラ２２は、検出手段及び指示手段の両方の働きをしており、具体的な指示は、基板Ｓ上の該当する位置を、前記モニタ２０Ａに表示して行われる。従って、オペレータはモニタ２０Ａを見ながら該当する位置にピンを設置することにより、目標位置に設定することができる。

次に、本実施形態による好適な作用を、図４〜図６のフローチャートを参照しながら説明する。

図４には、新規生産基板に部品を実装する生産を開始するために、基板を支持する最適な支持ピンの位置を決める段取り（準備作業）を実行する場合の手順の概要を示す。

まず、オペレータが新規の基板を支持するために最適と思われる、支持テーブル１４上の任意の位置に前記支持ピン１６を設置することにより、それまでの支持ピン位置を変更する（ステップ１、２）。そして、その位置が確定したところで、支持ピン１６の先端をカメラ２２のフォーカス位置に合わせるために、支持テーブル１４を実装位置から上昇させる（ステップ３）。

その後、オペレータはモニタ２０Ａを見ながら吸着ヘッド１８をＸＹ方向に移動させ、カメラ２２のＸＹ軸（画面中心、基準位置）を支持ピン位置へ移動させ（ステップ４）、支持ピン１６の先端とカメラ２２の中心とを一致させ、支持ピン座標をカメラ２２で認識（検出）する（ステップ５）。

支持テーブル１４に設置されている全ての支持ピン１６について、ステップ４とステップ５の処理を行ない、支持ピン１：（Ｘ1，Ｙ1）、支持ピン２：（Ｘ2，Ｙ2）・・・の如く取得された各支持ピン座標を、この新規生産基板の生産（実装）プログラムの一部に段取りデータとして、前記ＨＤＤに格納（保存）すると共に、必要に応じて全てのピン座標をモニタ２０Ａに表示する（ステップ６）。

以上のステップ２〜ステップ６の処理を、新しい種類の新規基板を生産する毎に実行し、該基板用の支持ピン座標データとして保存しておく。

図５には、既に段取りし、生産したことがある既存生産基板に対して再生産する際の段取りの手順の概要を示す。

該当する生産プログラムを読み込み（ステップ１１）、支持ピン１６の変更・調整（段取り）を行なう場合は（ステップ１２）、その生産プログラムの先頭位置に組み込まれている最初の支持ピンの設置位置（座標）へカメラ２２の中心を移動させ、一致させる（ステップ１３）。

その状態で、支持テーブル１４を上昇させ（ステップ１４）、オペレータはカメラ２２の中心位置に一致する支持テーブル１４上に支持ピン１６を設置し（ステップ１５）、次いでその支持ピンをカメラ２２で撮像し、モニタ２０Ａに表示して認識することにより、設置位置（座標）の確認を行なう（ステップ１６）。

以上のステップ１３〜１６の各処理を、他の全ての支持ピンについて行なう。

図６には、段取りを行なった後、生産を開始する直前に、前記ＣＰＵ（判定手段）により行う支持ピン設置位置の判定処理の手順の概要を示す。

まず、該当する基板に関する生産プログラムを読み込み（ステップ２１）、直前に支持ピン位置の変更（段取りの変更）を行なった場合には、支持テーブル１４を所定のフォーカス位置まで上昇させる（ステップ２２、２３）。

次いで、読み込まれた生産プログラムに登録されている支持ピンの座標にカメラ２２の中心を移動し（ステップ２４）、その支持ピン位置をカメラ２２により撮像して検出（認識）し、モニタ２０Ａ上で認識結果を比較して位置正誤の判定を行なう（ステップ２５、２６）。

この認識結果の比較は、例えば図７に示すように、支持ピン１６の先端を白くしておくことにより、カメラ２２で撮像される白い点の座標位置が許容範囲内にあるか否かで容易に行なうことができる。

前記ステップ２６で行なったモニタ２０Ａ上の認識結果の比較（位置正誤の判定）の結果、エラー（ＮＧ）であると判定された場合は、警告を発すると共に判定結果をモニタ２０Ａ上に表示し、支持ピンを再設置し（ステップ２７、２８）、全ての支持ピンについてＯＫの場合は支持テーブル１４を元の位置に下降させ、生産プログラムに従って生産（電子部品の実装）を開始する（ステップ２９、３０）。

以上詳述した本実施形態によれば、新規生産する基板については支持ピン位置を調整する段取り時の位置データを保存することにより、同種基板について次回以降生産するときには、その段取り時に容易且つ確実に支持ピン位置を微調整された正しい位置に設置することが可能となることから、基板生産時の手作業の工数を大幅に減らすことが可能となり、生産性を向上することが可能となる。又、同時にオペレータの作業負荷を大幅に軽減することが可能となる。

又、予め保存されている実績データに基づいて吸着ヘッド１８をＸＹ方向に移動させ、付設されているカメラ２２により設置位置を指示できるようにしたので、支持ピン１６の設置位置の再現性の精度を向上することが可能となり、基板Ｓに対する電子部品の実装のばらつきを減少させることが可能となる。

なお、前記実施形態では、吸着ヘッド１８に付設されたカメラ２２により支持ピンの位置を検出すると共に、設置位置を指示する場合を説明したが、これに限定されず、カメラ２２の代わりに吸着ヘッド１８に付設した、基板マークの検出に使用する反射型測距センサ等の基板マーク検出センサ（図示せず）であってもよく、又、いずれか一方をカメラにして併用するようにしてもよい。

本発明に係る一実施形態の電子部品実装装置の概要を示す正面図本実施形態の実装装置の制御系の概要を示すブロック図支持テーブル、支持ピン、基板及びカメラの関係を示す拡大部分斜視図新規生産基板の段取りの手順を示すフローチャート既存生産基板の段取りの手順を示すフローチャート生産時の段取り判定の手順を示すフローチャート使用する支持ピンの特徴を示す模式図

符号の説明

１０…ベース
１２…実装部
１４…支持テーブル
１６…支持ピン
１６Ａ…マグネット
１８…吸着ヘッド
２０…制御ボックス
２２…カメラ

Claims

基板を実装部に位置決めすると共に、その裏面をＸＹ方向の任意位置に設置可能な支持ピンで支持し、該基板の表面に電子部品を実装する電子部品実装装置において、
任意位置に設置されている前記支持ピンを検出するＸＹ方向に移動可能な検出手段と、
種類が異なる基板毎に、適切な任意位置に予め設置されている支持ピンを前記検出手段により検出し、取得される各支持ピンの設置位置の座標データを格納する格納手段と、
格納されている前記座標データに基づいて、ＸＹ方向に移動して該当する基板の各支持ピンの設置位置を自動的に指示する指示手段とを備えていると共に、
前記各支持ピンの設置位置の座標データが、該当する種類の基板用生産プログラムに段取りデータとして保存されていることを特徴とする電子部品実装装置。
所定の基板について任意位置に設置された各支持ピンを、前記検出手段により検出する際、該当する基板に関する前記座標データに基づいて前記検出手段をＸＹ方向に移動させ、前記各支持ピンに該当する位置にそれぞれ位置決めした前記検出手段により検出し、検出結果から該当する支持ピンの設置位置の正誤を判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
前記検出手段及び指示手段が、いずれも電子部品を吸着実装するための吸着ヘッドに付設されている基板認識用カメラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装装置。
前記基板認識用カメラで撮像された画像を表示するモニタが設置されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装装置。