JP5431908B2 - 電子部品の装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に電子部品を実装する電子部品の装着方法に関する。

基板上に電子部品を実装する電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されており、一般に所定枚数のプリント基板の生産運転が終了すると、電子部品装着装置の運転を停止して、次に生産するプリント基板に合わせて機種切替えを実施する。

特開２００７−９６１７６号公報

この場合、従来は図８のフローチャートに示すようなプリント基板の機種切替えとプリント基板の生産運転が行われていた。即ち、電源投入状態下でスタ−トスイッチが押圧されると、初めにプリント基板の生産機種が選択されると（ステップＳ０１）、外部メモリに格納されたプリント基板種毎の装着データ（例えば、装着順序毎の装着座標、部品供給ユニットの配置番号等から成るデータ）のうち、選択された生産機種の装着データを読込んで、自己の内部メモリに格納して（ステップＳ０２）、生産運転が開始される（ステップＳ０３）。

この生産運転が開始され、プリント基板上に複数の電子部品の装着が行われて（ステップＳ０４）、生産予定枚数分のプリント基板が生産されたら（ステップＳ０５）、生産運転は終了して、電子部品装着装置の装着運転は停止する（ステップＳ０６）。

また、当該プリント基板上への全ての電子部品の装着動作が行われたが（ステップＳ０４）、プリント基板の生産予定枚数が生産されない場合には（ステップＳ０５）、次のプリント基板の生産機種の選択がなされているか否かに基づいてそれが同じ機種か否かを判定する（ステップＳ０７）。

この場合、例えば次のプリント基板に付された生産機種ＩＤを表すバーコードをバーコードリーダーが読み取った情報に基づいて、同じ機種か否かを判定し、同じ機種と判定した場合には、ステップＳ０４に戻って当該次のプリント基板への電子部品の装着動作を行う（ステップＳ０４）。また、同じ機種か否かを判定し（ステップＳ０７）、同じ機種でないと判定した場合には、生産運転は終了して（ステップＳ０８）、装着運転を停止してステップＳ０１に戻る。

このステップＳ０１に戻って、プリント基板の生産機種を選択し（ステップＳ０１）、外部メモリに格納されたプリント基板種毎の装着データのうち、前記バーコードリーダーが読み取った生産機種の装着データを読込んで（ステップＳ０２）、自己の内部メモリに格納して生産運転が開始され（ステップＳ０３）、このプリント基板上に電子部品の装着が行われる（ステップＳ０４）。

しかしながら、プリント基板の生産機種の選択が行われる度に、外部メモリに格納されたプリント基板種毎の装着データのうち、選択された生産機種の装着データを自己の内部メモリに読込んで格納しなければならず、プリント基板の生産機種の選択が行われる分、即ちプリント基板の生産機種が変わる度にその装着データの読込み及び格納に要する時間が掛かってしまい、その分プリント基板の生産効率が悪いものとなっていた。

そこで本発明は、基板の生産機種が変更になっても、極力装着データの読込み及び格納に要する時間を減少させて、基板の生産効率の向上を図ることを目的とする。

このため第１の発明は、基板上に電子部品を実装する電子部品の装着方法において、
電子部品の装着装置が停止している状態下で、これから生産する基板を含む複数種の装着指定機種である基板の電子部品装着に係る装着座標などの装着データから構成される生産機種を選択し、
第１記憶装置からこの選択された生産機種に係る前記複数種の装着指定機種である基板への部品装着に係る装着データを読込んで第２記憶装置に格納して生産を開始して、
前記生産機種のうち、これから生産する前記基板の装着指定機種を入手して、対応する装着データに従い、この装着指定機種の基板上に電子部品の装着動作をし、
この装着指定機種の基板への装着動作後に、その次に生産する前記基板の装着指定機種を入手して、その装着指定機種が前記生産機種に含まれるかを判断し、
その装着指定機種が前記生産機種に含まれると判断した場合には、その装着指定機種の基板上に電子部品を装着し、
その装着指定機種が前記生産機種に含まれないと判断した場合には、生産運転を終了する
ことを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記その次に生産する装着指定機種が前記生産機種に含まれるかを判断するのは、選択された生産機種の基板の生産が予定の生産枚数に達していないと判断した場合に行うことを特徴とする。

従来は、基板の生産機種が変わる度にその装着データの読込み及び格納に要する時間が掛かってしまい、その分基板の生産効率が悪いものとなっていたが、本発明によれば、基板の生産機種が変更になっても、極力装着データの読込み及び格納に要する時間を減少させて、基板の生産効率の向上を図ることができる。

電子部品装着装置の平面図を示す。 制御ブロック図である。 部品配置情報を示す図である。 部品ライブラリデータを示す図である。 生産機種：Ｘの装着データを示す図である。 プリント基板の機種切替えとプリント基板の生産運転に係るフローチャートを示す図である。 モニタの画面を示す図である。 従来のプリント基板の機種切替えとプリント基板の生産運転に係るフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。先ず、図１において、基板組立実装ラインを構成する電子部品装着装置１には、基板としてのプリント基板Ｐを搬送する搬送装置２と、この搬送装置２を挟んで手前側と奥側に配設される電子部品を供給するための部品供給装置３と、駆動源により一方向（Ｙ方向）に移動可能な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、それぞれ複数（例えば、１２本）の保持手段である吸着ノズル５を着脱可能に備えて前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により移動可能で且つ回転可能な装着ヘッド６とが設けられている。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１の前後の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Ｐを受け継ぐ基板供給部２Ａと、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部２Ａから供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する基板位置決め部２Ｂと、この基板位置決め部２Ｂで電子部品が装着されたプリント基板Ｐを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部２Ｃとから構成され、これら基板供給部２Ａ、基板位置決め部２Ｂ及び基板排出部２Ｃはプリント基板Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の幅）に合わせて間隔が調整できる一対の搬送コンベアから構成される。

前記部品供給装置３は電子部品装着装置１の装置本体に着脱可能に取り付けられるフィーダベース３Ａと、このフィーダベース３Ａ上に着脱可能に複数並設され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３Ｂ群とから構成される。この部品供給ユニット３Ｂには多数の電子部品をキャリアテープの凹部から成る各収納部に一定の間隔で収容したカバーテープで覆う収納テープが搭載されており、収納テープを間欠送りすると共にキャリアテープからカバーテープを剥離することで、部品供給ユニット３Ｂの部品取出位置に電子部品が１個ずつ供給され、各収納部から前記装着ヘッド６の吸着ノズル５により取出される。

Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、Ｙ方向リニアモータ７の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向リニアモータ７は左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子７Ａとから構成される。

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にＸ方向リニアモータ９によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータ９は各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド６に設けられた可動子とから構成される。

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記搬送装置２の基板位置決め部２Ｂ上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド６には各バネにより下方へ付勢されている１２本の吸着ノズル５が円周に沿って所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド６の３時と９時の位置に位置する吸着ノズル５により並設された複数の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル５は上下軸モータ１０により昇降可能であり、またθ軸モータ１１により装着ヘッド６を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５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、且つ上下動可能となっている。

８は前記吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を撮像する部品認識カメラで、１２はプリント基板Ｐの位置確認用の認識マークＭ１、Ｍ２を撮像するための基板認識カメラ１２で、各装着ヘッド６に搭載されている。１３Ａ、１３Ｂは種々の吸着ノズル５を収納するノズルストッカで、各最大配置可能本数が２４本である。

１９はプリント基板に付された機種名を表すバーコードを読取るバーコードリーダーで、前記搬送装置２の基板供給部２Ａの上流部位に配設され、上流装置からこの電子部品装着装置１にプリント基板Ｐが受け渡された際に前記機種名を読取る。

図２は電子部品装着装置１の電子部品装着に係る制御のための制御ブロックであり、以下説明する。電子部品装着装置１の各要素は制御手段、チェック処理手段としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）２１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ＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２２及び各種データを格納する第２記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２３がバスライン２４を介して接続されている。また、ＣＰＵ２１には操作画面等を表示する表示装置としてのモニタ２５及び該モニタ２５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２６がインターフェース２７を介して接続されている。また、前記Ｙ方向リニアモータ９等が駆動回路２８、インターフェース２７を介して前記ＣＰＵ２１に接続されている。

前記ＲＡＭ２３には、図３に示すように、前記各部品供給ユニット３Ｂの配置番号（レーン番号）に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）の情報、即ち部品配置情報が格納されており、この部品配置情報はどのフィーダベース３Ａのどの位置にどの部品供給ユニット３Ｂを搭載するかに係るデータである。

更には、前記ＲＡＭ２３には、この部品ＩＤ毎に電子部品の特徴等に関する部品ライブラリデータが格納されている。即ち、この部品ライブラリデータは、図４に示すように、部品ＩＤ毎にＸ方向及びＹ方向のサイズ、収納テープＣの種類（エンボステープ、紙テープ）などから構成される。

２９はインターフェース２７を介して前記ＣＰＵ２１に接続される認識処理装置で、前記基板認識カメラ８や部品認識カメラ１２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２９にて行われ、ＣＰＵ２１に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２１は基板認識カメラ８や部品認識カメラ１２により撮像された画像を認識処理（吸着ノズル１８に吸着保持された電子部品或いは位置決めされたプリント基板Ｐの位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置２９に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置２９から受取るものである。

前記ＣＰＵ２１は第１記憶装置としての外部メモリ３０や、マイクロコンピュータ等を備えて基板組立実装ラインを構成する各基板組立作業装置を統括管理する管理用パーソナルコンピュータ３１に接続されている。そして、外部メモリ３０には、生産機種毎に部品装着に係る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Ｘ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給ユニット３Ｂの配置番号情報等が格納されている。

例えば、生産機種名：Ｘに係る装着データは、プリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ（作業設備を機種切替えに伴って段取り替えする必要が無いプリント基板の機種）への部品装着に係る装着データ（図５参照）であって、このプリント基板の４機種の装着データから構成され、同様に、生産機種名：Ｙに係る装着データは、プリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｅ及びＦ（作業設備を機種切替えに伴って段取り替えする必要が無いプリント基板の機種）への部品装着に係る装着データであって、また同様に、生産機種名：Ｚに係る装着データは、プリント基板の機種Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩ（作業設備を機種切替えに伴って段取り替えする必要が無いプリント基板の機種）への部品装着に係る装着データであって、このプリント基板の４機種の装着データから構成され、更に以上のような複数種のプリント基板の装着データから構成されるものに限らず、生産機種名：Ａなどはプリント基板の機種Ａへの部品装着に係る装着データであって、単数種のプリント基板の装着データである。

なお、前述したように、例えば生産機種名：Ｘに係る装着データは、プリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤへの部品装着に係る装着データであるが、これのいずれの機種に係るプリント基板に電子部品を装着する場合に、吸着ノズル５、バックアップピン、搬送装置２、部品供給ユニット３Ｂなどの作業設備を機種切替えに伴って段取り替えする必要は無い。即ち、生産機種名：Ｘに係る装着データは段取り替えをする必要が無いプリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの装着データを集合させて生産機種名：Ｘに係る装着データを構成したものであり、生産機種名：Ｙ、Ｚも同様である。

なお、生産機種毎の装着データを外部メモリ３０に格納する場合に限らず、管理用パーソナルコンピュータ３１やその他サーバーなどに格納してもよい。

３３はプリント基板に付された生産機種ＩＤを表すバーコードを読取るバーコードリーダーで、基板供給部に取り付けられ、上流装置から受け継いだ際にバーコードを読取って装着指定機種を特定する。具体的には生産機種名：Ｘに係る装着データは、プリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤへの部品装着に係る装着データであるが、このプリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのうちから、いずれか１の生産機種ＩＤを読み取って、装着指定機種を特定する。なお、上流装置から受け継いだ際にバーコードを読取って装着指定機種を特定する場合、バーコードがそのプリント基板種の最初に流れてくるプリント基板にのみ付されているような場合において、次以降に流れてくるプリント基板にはバーコードが付されていない場合には、そのプリント基板は最初に流れてくるプリント基板と同種のプリント基板であると判断するようにしてもよい。

次に、図６のプリント基板の機種切替えとプリント基板の生産運転に係るフローチャートに従い、動作について説明する。先ず、作業管理者は電子部品装着装置１が停止している状態（上流側へプリント基板を要求しない状態で、停止している状態。以下、同じ。）において、作業管理者がこの電子部品装着装置１のモニタ２５に図７に示す画面を表示させ、次に生産するプリント基板の生産機種を選択すべく（ステップＳ１１）、最上段の機種名；Ｘを選択するためにタッチパネルスイッチ２６である機種選択スイッチ部４０Ａを押圧操作すると表示部４０Ｂに機種名：Ｘが表示され、次いで決定スイッチ部４０Ｃを押圧操作する。すると、機種切替動作がなされたので、この電子部品装着装置１のＣＰＵ２１は選択された機種名：ＸをＲＡＭ２３に格納する。

すると、ＣＰＵ２１は外部メモリ３０に格納された機種名：Ｘに係る装着データを読込んで、ＲＡＭ２３に格納し（ステップＳ１２）、生産運転が開始される（ステップＳ１３）。

そして、装着指定機種が選択され、（ステップＳ１４）、具体的には上流装置から受け継いだプリント基板に付された生産機種ＩＤを表すバーコードをバーコードリーダー３３が読み取り、ＲＡＭ２３に格納された機種名：Ｘに係る装着データ（プリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）のうちから、いずれか１の生産機種ＩＤを読み取って（装着指定機種を入手して）、その装着指定機種が選択される。

この場合、装着指定機種が機種Ａである場合には、図５の生産機種名：Ｘに係る装着データのうちのプリント基板の機種Ｂ、Ｃ及びＤに係るステップ番号のコマンドに、例えば「Ｓ」を書き込んで格納する。そして、ＣＰＵ２１はこの「Ｓ」が書き込まれたステップ番号については電子部品の装着をしないで、「Ｓ」が書き込まれていない機種Ａに係るステップ番号については電子部品の装着をするように制御する。なお、装着指定機種が機種Ａである場合には、生産機種名：Ｘに係る装着データのうちのプリント基板の機種Ａに係るステップ番号のコマンドに、同様な記号を書き込んで格納し、機種Ａに対応する装着データに従い、即ち機種Ａに係るステップ番号についてのみ電子部品の装着をするように制御してもよい。

従って、この選択された装着指定機種である機種Ａに係るステップ番号についてのプリント基板上への電子部品の装着動作が行われることとなる（ステップＳ１５）。そして、このプリント基板Ｐ上に装着すべき全ての電子部品が装着されると、枚数カウンタ３４が生産枚数を「１」インクリメントする。次に、ＣＰＵ２１は枚数カウンタ３４の計数値に基づいて、生産機種Ｘの生産予定枚数分のプリント基板が生産されか否か又は作業者によって生産停止のボタンが操作されたか否かを判断する（ステップＳ１６）。

そして、生産予定枚数分のプリント基板が生産された又は生産停止のボタンが操作されたと判断した場合には、生産運転は終了する（ステップＳ１７）。また、生産予定枚数分のプリント基板が生産されていないと判断した場合には、次に装着するプリント基板の装着指定機種を入手する（ステップＳ１８）。即ち、上流装置から受け継いだプリント基板に付された生産機種ＩＤを表すバーコードをバーコードリーダー３３が読み取り、その装着指定機種を入手する。

この入手した装着指定機種が生産機種名：Ｘに係るプリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのいずれか否か（同一の生産機種：Ｘ内か否か）が判断される（ステップＳ１９）。この場合、この機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのいずれかであると判断されると、ステップＳ１４に戻って、装着指定機種が選択されて、その装着指定機種に係るステップ番号についてのプリント基板上への電子部品の装着動作が行われることとなる（ステップＳ１５）。

この場合、仮に、入手した装着指定機種がプリント基板の機種Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかであった場合でも、生産機種名：Ｘに係るプリント基板の機種Ｂ、Ｃ及びＤの装着データは既にＲＡＭ２３に格納されているので、装着運転を停止させることなく、また外部メモリ３０からその機種に係る装着データを読込んで、ＲＡＭ２３に格納させる必要はないので、その読込み及び格納に要する時間を短縮することができる。

そして、このプリント基板Ｐ上に装着すべき全ての電子部品が装着されると、枚数カウンタ３４が生産枚数を「１」インクリメントする。次に、ＣＰＵ２１は枚数カウンタ３４の計数値に基づいて、生産予定枚数分のプリント基板が生産されか否かを判断する（ステップＳ１６）。

また、入手した装着指定機種が機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのいずれでもないと判断されると（ステップＳ１９）、生産運転は終了し、電子部品装着装置１の装着運転は停止する（ステップＳ２０）。即ち、生産機種名：Ｘに係るプリント基板の機種Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのいずれでもないと判断されると、生産運転は終了して電子部品装着装置１の装着運転が停止することとなる。

この場合、ステップＳ１１に戻ることとなり、前述したように、作業管理者は生産機種Ｙ、Ｚ及びＡの中から、いずれかを選択する。即ち、作業管理者は電子部品装着装置１が停止している状態（上流側へプリント基板を要求しない状態で、停止している状態。以下、同じ。）において、作業管理者がこの電子部品装着装置１のモニタ２５に図７に示す画面を表示させ、次に生産するプリント基板の生産機種を選択すべく（ステップＳ１１）、タッチパネルスイッチ２６である機種選択スイッチ部４０Ａを押圧操作し、機種切替を行い、前述したような装着動作が行われることとなる。

なお、プリント基板Ｐへの電子部品の装着動作は以下のように行われる。即ち、プリント基板Ｐが上流装置より受継がれて搬送装置２の基板供給部２Ａ上に存在すると、この基板供給部２Ａ上のプリント基板Ｐを基板位置決め部２Ｂへ移動させて位置決め固定する。そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、電子部品装着装置１に設けられた一方のビーム４ＡがＹ方向リニアモータ７の駆動によりＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータ９によりビーム４Ａに設けられた装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータ１０の駆動により装着ヘッド６に設けられた吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。

そして、取出した後は装着ヘッド６の吸着ノズル５を上昇させて、ビーム４Ａの装着ヘッド６を部品認識カメラ８上方を通過させ、この移動中に複数の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置２９が認識処理して吸着ノズルに対する位置ズレを把握する。

また、各装着ヘッド６に設けられた基板認識カメラ１２がプリント基板Ｐ上方位置まで移動して、プリント基板Ｐに付された位置決めマークＭ１、Ｍ２を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置２９が認識処理してプリント基板の位置を把握する。

そして、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置決めマークの認識処理結果及び各部品認識処理結果を加味して、吸着ノズル５が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。このようにして、プリント基板Ｐ上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板を基板位置決め部２Ｂから基板排出部２Ｃを介して下流装置に受け渡して、このプリント基板Ｐ上への電子部品の装着動作は終了する。

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。

１ 電子部品装着装置
３ 部品供給装置
３Ａ フィーダベース
３Ｂ 部品供給ユニット
５ 吸着ノズル
２１ ＣＰＵ
２３ ＲＡＭ
２５ モニタ
２６ タッチパネルスイッチ
３０ 外部メモリ
３３ バーコードリーダー
３４ 枚数カウンタ

Claims (2)

1. 基板上に電子部品を実装する電子部品の装着方法において、
   電子部品の装着装置が停止している状態下で、これから生産する基板を含む複数種の装着指定機種である基板の電子部品装着に係る装着座標などの装着データから構成される生産機種を選択し、
   第１記憶装置からこの選択された生産機種に係る前記複数種の装着指定機種である基板への部品装着に係る装着データを読込んで第２記憶装置に格納して生産を開始して、
   前記生産機種のうち、これから生産する前記基板の装着指定機種を入手して、対応する装着データに従い、この装着指定機種の基板上に電子部品の装着動作をし、
   この装着指定機種の基板への装着動作後に、その次に生産する前記基板の装着指定機種を入手して、その装着指定機種が前記生産機種に含まれるかを判断し、
   その装着指定機種が前記生産機種に含まれると判断した場合には、その装着指定機種の基板上に電子部品を装着し、
   その装着指定機種が前記生産機種に含まれないと判断した場合には、生産運転を終了する
   ことを特徴とする電子部品の装着方法。
2. 前記その次に生産する装着指定機種が前記生産機種に含まれるかを判断するのは、選択された生産機種の基板の生産が予定の生産枚数に達していないと判断した場合に行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の装着方法。

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