JP4712138B2 - 表面実装機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットによりIC等の電子部品を部品供給部から取り出してプリント基板、あるいはセラミック基板等の基板上の所定位置に実装する部品の実装方法及び表面実装機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、吸着ヘッドを有する移動可能なヘッドユニットにより、IC等の電子部品を部品供給部から吸着して、コンベア等により所定の作業位置に搬入、セットされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした表面実装機(以下、実装機と略す)は一般に知られている。
【0003】
この種の表面実装機では、プリント基板を一枚づつ作業位置に搬入して部品を実装するのが一般的であるが、例えば、実装点数が少ないプリント基板では、部品を実装するのに要する時間よりも、プリント基板の搬入、搬出に要する時間の方が長い場合があり、実装効率が悪いという問題があった。
【0004】
そこで、この問題を解決すべく、最近では特開平6−177597号公報に開示されるように、複数枚のプリント基板を作業位置にセットして部品を実装する装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の装置では、作業位置に複数枚のプリント基板を一度にセットして実装できるため効率良く実装を行うことができるものの、作業位置にセットするプリント基板の数や種類が予め定められているため、処理に供すプリント基板の数や種類の変動が生じた場合には、プログラムの内容を変更することにより対応する必要がある。
【0006】
しかし、近年では、プリント基板の生産においても多品種少量生産が行われる傾向があり、上記のように、処理に供すプリント基板の数や種類が変動する毎にプログラム内容を変更して対応するのでは却って効率が悪い。従って、処理に供すプリント基板の数や種類の変動に柔軟に対応できるようにする必要がある。
【0007】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、複数の基板に一度に実装処理を施し得るようにしつつ、処理に供す基板の数や種類の変動に柔軟に対応できる表面実装機を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、部品吸着用の複数の吸着ヘッドを具備しかつ部品供給部と作業位置との間を移動可能なヘッドユニットを有し、当該ヘッドユニットの前記吸着ヘッドにより前記部品供給部から部品を取り出して前記作業位置に搬入された基板上に移送して実装する表面実装機において、複数枚の基板を搬入して前記作業位置に配設できるように構成され、当該作業位置に搬入された基板の数を検知する基板数検知手段と、この基板数検知手段により検知された基板の数に応じて、前記作業位置に配設された各基板に対して部品を実装すべく実装動作を制御する制御手段とを備え、かつ、前記作業位置に配設される基板の種類を判別可能な判別手段と、基板の種類に対応する実装に関する情報を記憶する記憶手段と、前記判別手段による基板の種類の判別結果から基板に対応する前記情報を記憶手段から読み出し、前記作業位置に配列された基板の全てを一枚の基板と見なして、所定の最適化処理に基づき最も効率よく部品の実装を行い得るように前記部品供給部からの部品の取り出し順序および基板への部品の実装順序を求める演算手段と、を備え、前記制御手段は、前記演算手段により求められた順序に従い、各基板に対して実装動作を行い、前記作業位置に配設された全基板の実装終了後、各基板を前記作業位置から搬出するものである。
【0009】
この装置によると、作業位置に搬入される基板の数および種類の変動に適切に対応することができる。特に、この装置によると、作業位置にセットされた複数枚の基板に対応する前記情報に基づいて当該複数枚の基板を一枚と見なして所定の最適化処理に従って部品の取り出し及び実装順序を求め、当該順序に基づいて実装動作を進めるので、当該複数枚の基板に対して効率良く部品を実装することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0011】
図1は本発明の実施の形態に係る表面実装機(以下、実装機と略す)の全体を概略的に示している。この図において、基台1上には、搬送ラインを構成するコンベア2が配置され、プリント基板が図中矢印方向に向かって上記コンベア2上を搬送されるようになっている。
【0012】
上記コンベア2によるプリント基板の搬送路上には、プリント基板に部品を実装するための作業位置4が設けられており、この作業位置4には、複数のプリント基板が配置可能となっている。なお、当実施形態では4枚のプリント基板3が配置可能となっており、同図は、4枚のプリント基板3が作業位置4にセットされている状態を示している。
【0013】
作業位置4には、図示を省略するが、各プリント基板3を位置決めするための位置決め機構が設けられているとともに、プリント基板3の有無を検知するためのセンサ5a〜5dが配設されている。
【0014】
各センサ5a〜5dは、例えば、プリント基板3の一片の長さ(コンベア方向の一片の長さ)に等しい間隔で配設されており、これにより各センサ5a〜5dの検出状態に応じて作業位置4にセットされるプリント基板3の数を検知し得るようになっている。具体的には、4枚のプリント基板3が搬入されると全てのセンサ5a〜5dが反応し、これにより作業位置4に4枚のプリント基板3がセットされたことが検知され、また、2枚のプリント基板3が搬入されると、センサ5a〜5dのうち搬出側の2つのセンサ5a,5bが反応し、これにより作業位置4に2枚のプリント基板3がセットされたことが検知される。
【0015】
なお、センサ5a〜5dは、プリント基板3の搬送路を上下に挟んで配設される光の照射部と受光部とを備えた光学式のセンサで、照射部からの光がプリント基板3により遮られることによりプリント基板3を検知するようになっている。
【0016】
上記コンベア2の両側には部品供給部6が配設されている。これらの部品供給部6には、例えば多数列のテープフィーダーが備えられている。各テープフィーダーは、それぞれIC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット7により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるように構成されている。なお、部品供給部6には、上記のようなテープフィーダー以外に、PLCC、QFP等の比較的大型の部品をトレイ上に載置した状態で供給するトレイフィーダー等も配設される。
【0017】
一方、基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット7がX軸方向(コンベア2の方向)およびY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動可能に装備されている。
【0018】
ヘッドユニット7には、部品を吸着するための吸着ヘッドが搭載されており、当実施形態では、例えば、複数の吸着ヘッドがX軸方向に並べて配設されている。各吸着ヘッドは先端に部品吸着用のノズルを備えており、このノズルが電磁バルブを介して負圧供給手段(図示せず)に接続されることにより、実装動作時には、ノズル先端に負圧が供給されてその吸引力で部品を吸着するようになっている。
【0019】
また、上記ヘッドユニット7には、プリント基板3に記されるフィデューシャルマーク、すなわちプリント基板上の基準位置と基板の種類を示すマークを撮像するための基板認識カメラ8が搭載されている。この基板認識カメラ8は、CCDカメラから構成されており、実装時には、ヘッドユニット7の移動に伴い、作業位置4にセットされた各プリント基板上方からフィデューシャルマークを撮像するようになっている。
【0020】
図2は、上記実装機の制御系を示している。この図に示すように、上記実装機は、部品の実装動作を制御するためのコントローラ10を有している。このコントローラ10には、実装時の動作制御を統括する主制御手段11と、この主制御手段11により制御されるヘッドユニット駆動制御手段12とが設けられており、上記各センサ5a〜5dが上記主制御手段11に、上記ヘッドユニット7がヘッドユニット駆動制御手段12にそれぞれ接続されている。
【0021】
また、コントローラ10には、各種演算処理を行う演算手段13と、実装動作のための各種情報を記憶する記憶部14とが設けられ、演算手段13が上記主制御手段11に、記憶部14が主制御手段11及び演算手段13にそれぞれ接続されている。さらに、コントローラ10には、画像処理手段15が設けられ、この画像処理手段15が上記演算手段13に接続されるとともに、上記基板認識カメラ8が画像処理手段15に接続されている。
【0022】
そして、実装動作時には、センサ5a〜5dによる検知結果および基板認識カメラ8によるフィデューシャルマークの撮像結果に基づき、演算手段13において作業位置4にセットされているプリント基板3の数と種類が調べられ、その結果に基づいてヘッドユニット7の動作が主制御手段11により制御される。
【0023】
すなわち、この実装機では、サイズが同一で実装部品等が異なる複数種類のプリント基板3を処理するようになっており、そのため、記憶部14には、対象となる複数種類のプリント基板に対応する各種実装に関する情報(実装情報という)、つまり、実装部品や実装位置に関する情報が記憶されている。そして、実装動作中は、演算手段13において、作業位置4に何枚のプリント基板3がセットされているかを上記センサ5a〜5dによる検知結果から調べるとともに、基板認識カメラ8によるフィデューシャルマークの撮像結果からプリント基板3の種類を判別し、さらに、そのプリント基板3に対応する実装情報を記憶部14から読み出して最も効率良く部品の実装を行い得るように部品の吸装着順序を所定の最適化の処理により求める。そして、このように演算手段13において求めた部品の吸装着順序に従って部品を実装すべく主制御手段11により上記ヘッドユニット駆動制御手段12を介してヘッドユニット7の作動を制御するようになっている。
【0024】
次に、上記実装機における部品の実装動作について図3のフローチャートを用いて説明する。
【0025】
このフローに示す部品の実装動作においては、まず、上記作業位置4dにプリント基板3がセットされた否かを判断する(ステップS1)。このような判断は、例えば、コンベア2の駆動状態に基づいて判断することができる。
【0026】
プリント基板3が搬入されたら、上記センサ5a〜5dの出力に基づいて何枚のプリント基板3が作業位置4に搬入されたかを調べ、さらに、各プリント基板3の上方の所定位置にヘッドユニット7を移動させながら各プリント基板3に記されているフィデューシャルマークを上記基板認識カメラ8により撮像して各プリント基板3の種類を判別する(ステップS2,S3)。この際、各プリント基板3に記されたマーク撮像のためのヘッドユニット7の移動位置は、例えば、作業位置4における先頭(最搬出側)のプリント基板の停止位置、基板サイズおよび基板上でのマーク添付位置に基づき、作業位置4にセットされるプリント基板の数に応じて予め既知のデータとして記憶されている。
【0027】
そして、作業位置4にセットされたプリント基板3の数及びその種類を判別したら、各プリント基板3に対応する実装情報を読み出して、最も効率良く部品の実装が行われ得るように部品の吸装着順序を所定の最適化の処理に基づいて決定する(ステップS4,S5)。具体的には、例えば、作業位置4にセットされるプリント基板3の全てを一枚のプリント基板と見なし、部品供給部6における部品の供給位置とプリント基板3上の実装位置等とから、最も効率良く部品を実装できるようにその吸装着順序を求める。
【0028】
そして、部品の吸装着順序が求まると、ヘッドユニット7によりこの決定順序に従って部品供給部6から部品を取出しながらプリント基板3に実装し、全てのプリント基板3に対して部品を実装したら、コンベア2を駆動して各プリント基板3を次の工程に搬出する(ステップS6〜S9)。これにより本フローチャートを終了する。
【0029】
以上のように上記実装機では、複数のプリント基板3を搬入して一度に部品を実装することができるようにしているので、実装点数が少ないプリント基板3等を処理するような場合でも効率良く部品を実装することができる。
【0030】
しかも、作業位置4に配設したセンサ5a〜5dにより搬入されるプリント基板3の数を検知し、その数に応じてヘッドユニット7による実装動作を制御するようにしているので、1〜4枚の範囲であれば任意の数のプリント基板3に対して実装処理を施すことができる。従って、実装すべきプリント基板3の数に変動が生じた場合でも柔軟に対応することができる。
【0031】
その上、作業位置4にセットされたプリント基板3の種類を調べ、その結果に基づいてヘッドユニット7による実装動作を制御するようにしているので、記憶部14に実装情報が記憶されているプリント基板3であれば、任意の種類のプリント基板3を搬入して実装を行うことができる。従って、実装すべきプリント基板3の種類に変動が生じた場合でもいちいち実装動作に関する設定内容を変更することなく柔軟に対応することができる。
【0032】
また、実装時には、作業位置4にセットされた各プリント基板3に対応する実装情報を読み出し、最も効率良く部品の実装が行われ得るように部品の吸装着順序を最適化の処理に基づいて決定するようにしているので、これにより実装効率を高めることができるという利点もある。
【0033】
ところで、上記実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0034】
例えば、上記実装機では、本発明の基板数検知手段として作業位置4にセンサ5a〜5dを配設しているが、基板の数を検知する手段としては、センサ5a〜5dを配設する代わりに以下のような手段を採用するようにしてもよい。
【0035】
(1)コンベア2上方にプリント基板3に対して相対移動可能なCCDカメラ等を設け、このカメラによるプリント基板3の撮像に基づいて搬入されるプリント基板3全体の長を求め、その長さがプリント基板3の寸法の何倍であるかを演算し、これによりプリント基板3の数を求めるようにしてもよい。
【0036】
(2)プリント基板3の搬入口部分にプリント基板3検知用のセンサを固定しておき、このセンサを通過するプリント基板3を検知することにより、プリント基板3の数を求めるようにしてもよい。この場合、プリント基板3にバーコードを付し、プリント基板3の搬入口部分にバーコードリーダを配設しておくようにしてもよい。
【0037】
(3)前工程からの情報送信に基づいて、搬入されるプリント基板3の数を求めるようにしてもよい。
【0038】
また、上記実装機では、本発明の判別手段として、基板認識カメラ8によりフィデューシャルマークを撮像し、その画像認識に基づいてプリント基板3の種類を調べるようにしているが、プリント基板3の種類を判別する手段としては、これ以外に次のような手段を採用するようにしてもよい。
【0039】
(1)作業位置4に一定の間隔でセンサを配置し、このセンサによりプリント基板3の特定位置をセンシングすることによりプリント基板3の種類を判別するようにしてもよい。
【0040】
(2)プリント基板3に種類を識別するためのバーコードを付すとともに、プリント基板3の搬入口部分にバーコードリーダを配設しておき、搬入されるプリント基板3のバーコードを順次バーコードリーダで読み取ることによりプリント基板3の種類を判別するようにしてもよい。
【0041】
(3)プリント配線パターンの一部(特徴のある部分)を基板認識用カメラ等で見るようにしてもよい。
【0042】
(4)前工程からの情報送信に基づいて、搬入されるプリント基板3の種類を求めるようにしてもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数枚の基板を同時に搬入して実装処理を施すことにより実装効率を高めることができ、しかも、搬入される基板の数や基板の種類の変動にも柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る表面実装機を示す平面模式図である。
【図2】 表面実装機の制御系を示すブロック図である。
【図3】 実装制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
2 コンベア
3 プリント基板
4 作業位置
5a〜5d センサ
6 部品供給部
7 ヘッドユニット
8 基板認識カメラ
10 コントローラ
11 主制御手段
12 ヘッドユニット駆動制御手段
13 演算手段
14 記憶部
15 画像処理手段
Claims (1)
- 部品吸着用の複数の吸着ヘッドを具備しかつ部品供給部と作業位置との間を移動可能なヘッドユニットを有し、当該ヘッドユニットの前記吸着ヘッドにより前記部品供給部から部品を取り出して前記作業位置に搬入された基板上に移送して実装する表面実装機において、
複数枚の基板を搬入して前記作業位置に配設できるように構成され、当該作業位置に搬入された基板の数を検知する基板数検知手段と、この基板数検知手段により検知された基板の数に応じて、前記作業位置に配設された各基板に対して部品を実装すべく実装動作を制御する制御手段とを備え、かつ、前記作業位置に配設される基板の種類を判別可能な判別手段と、基板の種類に対応する実装に関する情報を記憶する記憶手段と、前記判別手段による基板の種類の判別結果から基板に対応する前記情報を記憶手段から読み出し、前記作業位置に配列された基板の全てを一枚の基板と見なして、所定の最適化処理に基づき最も効率よく部品の実装を行い得るように前記部品供給部からの部品の取り出し順序および基板への部品の実装順序を求める演算手段と、を備え、前記制御手段は、前記演算手段により求められた順序に従い、各基板に対して実装動作を行い、前記作業位置に配設された全基板の実装終了後、各基板を前記作業位置から搬出することを特徴とする表面実装機。
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JP28419098A JP4712138B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 表面実装機 |
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JP28419098A Expired - Lifetime JP4712138B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 表面実装機 |
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1998
- 1998-10-06 JP JP28419098A patent/JP4712138B2/ja not_active Expired - Lifetime
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