(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着ノズルにより保持して、回路基板上の所定位置に実装する電子部品実装方法において、
前記電子部品の実装に先だって、前記回路基板に実装する電子部品全てに対し、各電子部品の実装座標及び実装角度及び外形寸法を基に回路基板へ前記実装角度通りに実装した場合のＸ方向及びＹ方向の基板面上で前記電子部品が前記回路基板上に占有する占有領域を求めると共に、前記得られた各電子部品それぞれに対する占有領域に対し、最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までのＸ方向及びＹ方向の隣接距離をそれぞれ算出し、
前記電子部品の実装時に、前記吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、この吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測し、
前記ずれ量が前記隣接距離以下のときは、前記保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品の実装を行わないことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記保持された電子部品が、前記最も近い位置で隣接する他の電子部品より先に回路基板上へ実装される場合は、この保持された電子部品をそのずれ量によらずにそのまま回路基板へ実装することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品を廃棄した後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
電子部品を吸着ノズルにより保持して、回路基板上の所定位置に実装する電子部品実装装置において、
前記回路基板に実装する電子部品全てに対し、各電子部品の実装座標及び実装角度及び外形寸法を基に回路基板へ前記実装角度通りに実装した場合のＸ方向及びＹ方向の基板面上で前記電子部品が前記回路基板上に占有する占有領域を求め、得られた各電子部品の各占有領域に対し、最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までのＸ方向及びＹ方向の隣接距離をそれぞれ算出する隣接距離算出部と、
前記吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、この吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測するずれ量計測手段と、
前記ずれ量が前記隣接距離以下のときは、前記保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品の実装を行わないように制御する実装制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項５】
回路基板への実装が完了した電子部品の実装位置リストを保持し、実装中にこれを動的に更新する実装済み部品管理部を備え、
前記実装制御手段は、前記保持された電子部品の占有領域に対して最も近い位置で隣接する他の電子部品が、前記実装位置リストに存在しなかったときに、この保持された電子部品をそのずれ量によらずにそのまま回路基板へ実装することを特徴とする請求項４記載の電子部品実装装置。
【請求項６】
前記実装制御手段は、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときに、前記保持された電子部品を廃棄した後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を行うことを特徴とする請求項５記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着ノズルにより吸着して回路基板上に実装する際に、吸着ノズルによる電子部品との干渉をデータ入力等の手間をかけることなくチェックして、簡便にして干渉が防止できる電子部品実装方法及び電子部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路基板を製造するにあたり、電子部品を回路基板の所定の位置に実装する電子部品実装装置が広く利用されているが、近年の高密度実装の要求に伴い、実装時において回路基板上の隣接する電子部品と吸着ノズルとの干渉が問題になることがある。従来、このような隣接する電子部品との干渉を防止するために、電子部品の実装前に予め電子部品種毎に設定された隣接許容距離と比較して他の電子部品との干渉の有無を確認する処理を施していた。
【０００３】
この処理について以下に簡単に説明する。
まず、電子部品実装装置により回路基板に電子部品を実装する際は、次のようなＮＣプログラム、配列プログラム、及び部品ライブラリ等が使用される。
ＮＣプログラムは、図１３に一例を示すように電子部品を実装する順序を設定したデータである。このＮＣプログラムは、実装する電子部品の供給位置（Ｚ番号）と、回路基板への実装位置（実装座標）等が電子部品の実装順を表すブロック順に並べられたデータであって、１行のデータは１つの電子部品に対応している。
配列プログラムは、図１４に一例を示すようにＺ番号と、供給する電子部品の種類を一意に識別するためのコード表す部品形状コードを定義したデータである。この配列プログラムにより、各Ｚ番号に特定の電子部品がそれぞれ対応して設定される。
【０００４】
そして、部品ライブラリは、図１５に示すように電子部品の種類毎に電子部品の電気的特性によるタイプ、形状、供給方法などを定義したデータである。この部品ライブラリには、部品形状コード、部品属性データ、動作条件データ、供給条件データ、及び隣接条件データ等が含まれる。部品形状コードは、図１４の部品形状コードに対応して部品種類を定義している。部品属性データは、電子部品の外形寸法を定義している。供給条件データは、電子部品の供給形状の種類を定義し、隣接条件データは、電子部品を実装する回路基板上で隣接する電子部品との干渉をチェックするためのデータとしての吸着ノズルの寸法や隣接許容距離を定義している。
【０００５】
これらのプログラムやライブラリを用いて、電子部品実装装置により以下の図１６，１７に示す手順で回路基板上の所定位置に電子部品を実装する。
まず、実装動作に先だって、回路基板上で隣接する電子部品と吸着ノズルとの干渉チェックを行う。図１６は、隣接する電子部品の干渉チェックを行う場合のデータ作成の手順を示すフローチャートである。このフローチャートによれば、まず、隣接する電子部品同士の干渉をチェックする必要のある部品について、チェックしない部品と識別するために図１５に示す部品ライブラリにおいて部品形状コードを新たに定義する（Ｓ４１）。次に、この新たに定義した部品形状コードに対して、部品属性データ、動作条件データ、供給条件データに加えて、隣接条件データを入力する（Ｓ４２）。そして、生産する回路基板に対応するＮＣプログラム、及びそのＮＣプログラム中で指定した部品の供給位置と供給する部品の部品形状コードを定義した配列プログラムを、Ｓ４１で定義した部品ライブラリ中の部品形状コードと組み合わせることにより、電子部品実装装置を駆動制御させるための実装プログラムを生成する（Ｓ４３）。このとき、定義した部品形状コードが、ＮＣプログラム及び配列プログラムと整合性が取れているかどうかをチェックし（Ｓ４４）、整合性が取れていなければ再度Ｓ４１よりデータを修正して定義する。
【０００６】
次に、電子部品の実装動作を行う。図１７は、電子部品の吸着動作時における、隣接する電子部品の干渉チェック方法を示したフローチャートである。この干渉チェック方法によれば、まず、電子部品実装装置の部品吸着位置において、電子部品を吸着ノズルに吸着させ（Ｓ５１）、この電子部品の吸着姿勢を撮像して電子部品の吸着ノズルとの位置関係を認識する（Ｓ５２）。次に、この認識された電子部品の部品形状コードのそれぞれに対して予め定義しておいた隣接許容距離を参照し（Ｓ５３）、隣接許容距離として０以外の値が設定されていた場合は、取り込んだ画像より吸着ノズルと電子部品の相対的な位置関係を検出し、その位置関係が予め定義した隣接条件データとの比較において、実装時に隣接する電子部品と吸着ノズルとが干渉しないかどうかを判断する（Ｓ５４）。干渉しないと判断された場合は電子部品の実装を行い（Ｓ５５）、干渉すると判断された場合には、実装動作は行わず、この部品を廃棄し（Ｓ５６）、その後に再度吸着動作を行う。
一方、Ｓ５３で隣接許容距離として０が設定されていた場合には、干渉チェックを行わなくてもよいと見なし、そのまま実装する（Ｓ５５）。
【０００７】
ここで、図１８は、Ｓ５２において取り込んだ画像の一例を概略的に示した図である。即ち、吸着ノズルの先端に、この吸着ノズルの外形から距離Δｘ、Δｙだけはみ出して電子部品が吸着固定されている。Ｓ５２では、このような取り込んだ画像からずれ量であるΔｘ、Δｙを検出し、Ｓ５３で、これらの値が予め設定された隣接条件データの隣接許容距離よりも多いか少ないかを判断することにより干渉チェックを行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の電子部品実装装置の構成においては定義した１つの部品形状コードに対して、同じ隣接条件データによる一様な干渉チェックしかできない。このため、回路基板上のレイアウト上、それ程厳しい干渉チェックを要しない電子部品に対しても、実装不可能と判断されてしまう場合があり、特に他の要因で吸着ノズルに対する電子部品吸着位置が安定しない場合に、装着率が著しく低下してしまうという問題点を有する。そのため、同じ部品形状コードの電子部品でも、回路基板上のレイアウトによっては別の部品実装コードとして定義して、隣接条件データを変更することにより干渉チェックを行う必要があり、データ管理上の不都合が発生する。
【０００９】
また、干渉チェック方法においては、部品形状コードの隣接条件データ及び図１８に示すような取り込んだ画像のずれ量Δｘ、Δｙだけから実装可能かどうかを判断しているため、干渉チェックの対象となる隣接する電子部品が既に回路基板上に実装済みかどうかを検出することなく一様な干渉チェックを行っており、実装する順序によっては不要な干渉チェックが施されることになり、装着率の低下、更には生産タクトの増加に繋がるという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ＮＣプログラムに定義された電子部品の実装位置と、部品ライブラリに定義された電子部品の外形寸法から、各電子部品に対してそれぞれ異なる判定基準を自動的に設定し、この判定基準を用いて隣接する電子部品間の干渉の有無を判定する電子部品実装方法及び電子部品実装装置を提供することを目的としている。
【００１２】
この電子部品実装方法では、電子部品の実装時に、吸着ノズル又は吸着ノズルに保持された電子部品が回路基板上の他の電子部品と干渉するか否かを、各電子部品に対してそれぞれ異なる判定基準で確認することにより、同じ電子部品の種類に対して一定の判定基準で確認する場合よりも実装状況に応じて適切に干渉の有無を判定でき、干渉の生じる虞がない電子部品だけを無駄なく選択的に実装することができる。このため、装着率が向上して生産タクトの短縮化を図ることができる。
【００１３】
上記目的達成のため、本発明に係る請求項１記載の電子部品実装方法は、前記電子部品の実装に先だって、前記回路基板に実装する電子部品全てに対し、各電子部品の実装座標及び実装角度及び外形寸法を基に回路基板へ前記実装角度通りに実装した場合のＸ方向及びＹ方向の基板面上で前記電子部品が前記回路基板上に占有する占有領域を求めると共に、前記得られた各電子部品それぞれに対する占有領域に対し、最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までのＸ方向及びＹ方向の隣接距離をそれぞれ算出し、前記電子部品の実装時に、前記吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、この吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測し、前記ずれ量が前記隣接距離以下のときは、前記保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品の実装を行わないことを特徴とする。
【００１４】
この電子部品実装方法では、電子部品の実装前に、回路基板へ実装した場合の占有領域を実装する電子部品全てに対して求め、得られた占有領域それぞれに対して最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までの隣接距離をそれぞれ算出する。そして電子部品の実装時に、吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、画像処理等を施すことにより、この吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測する。このずれ量と保持された電子部品に対する隣接距離とを比較して、ずれ量が隣接距離以下のときは、保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、ずれ量が隣接距離より大きいときは、保持された電子部品の実装を行わないようにする。これにより、実装時に干渉の生じる虞のない電子部品だけを無駄なく選択的に実装することができる。
【００１５】
請求項２記載の電子部品の実装方法は、前記保持された電子部品が、前記最も近い位置で隣接する他の電子部品より先に回路基板上へ実装される場合は、この保持された電子部品をそのずれ量によらずにそのまま回路基板へ実装することを特徴とする。
【００１６】
この電子部品実装方法では、保持された電子部品が、この電子部品に最も近い位置で隣接する他の電子部品より先に回路基板上へ実装される場合に、この保持された電子部品を吸着ノズルとのずれ量によらずに、そのまま回路基板へ実装することにより、隣接する他の電子部品が回路基板上に実装されていないときは、実装時に干渉することはないので、この場合の干渉チェックを省略することで、無駄な動作をなくして生産タクトを向上させることができる。
【００１７】
請求項３記載の電子部品実装方法は、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品を廃棄した後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を行うことを特徴とする。
【００１８】
この電子部品実装方法では、吸着した電子部品と吸着ノズルとのずれ量が隣接距離より大きいときは、干渉を生じる虞があるためにこの電子部品を廃棄して、その後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を繰り返し行うリトライ動作を行う。これにより、廃棄された電子部品の実装位置における実装をその場で完了させることで、離れた位置から再度この実装位置に吸着ノズルを移動させて実装することがなく、短時間で実装工程を完了させることができる。
【００１９】
請求項４記載の電子部品実装装置は、電子部品を吸着ノズルにより保持して、回路基板上の所定位置に実装する電子部品実装装置において、前記回路基板に実装する電子部品全てに対し、各電子部品の実装座標及び実装角度及び外形寸法を基に回路基板へ前記実装角度通りに実装した場合のＸ方向及びＹ方向の基板面上で前記電子部品が前記回路基板上に占有する占有領域を求め、得られた各電子部品の各占有領域に対し、最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までのＸ方向及びＹ方向の隣接距離をそれぞれ算出する隣接距離算出部と、前記吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、この吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測するずれ量計測手段と、前記ずれ量が前記隣接距離以下のときは、前記保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときは、前記保持された電子部品の実装を行わないように制御する実装制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この電子部品実装装置では、隣接距離算出部によって、回路基板に実装する電子部品全てに対し、回路基板へ実装した場合の占有領域を求め、得られた各電子部品の各占有領域に対して最も近い位置で隣接する他の電子部品の占有領域までの隣接距離をそれぞれ算出し、また、ずれ量計測手段によって、吸着ノズルに保持された電子部品の吸着姿勢を撮像して、画像処理等を施すことでこの吸着ノズルと電子部品とのずれ量を計測する。そして、実装制御手段によって、計測したずれ量が算出した隣接距離以下のときは、保持された電子部品を回路基板上に実装する一方、ずれ量が隣接距離より大きいときは、保持された電子部品の実装を行わないように制御する。これにより、同じ電子部品の種類に対して一定の判定基準で確認する場合よりも実装状況に応じて適切に干渉の有無を判定でき、干渉の生じる虞がない電子部品だけを無駄なく選択的に実装することができる。このため、装着率が向上して生産タクトの短縮化を図ることができる。
【００２１】
請求項５記載の電子部品実装装置は、回路基板への実装が完了した電子部品の実装位置リストを保持し、実装中にこれを動的に更新する実装済み部品管理部を備え、前記実装制御手段は、前記保持された電子部品の占有領域に対して最も近い位置で隣接する他の電子部品が、前記実装位置リストに存在しなかったときに、この保持された電子部品をそのずれ量によらずにそのまま回路基板へ実装することを特徴とする。
【００２２】
この電子部品実装装置では、実装済み部品管理部が保持する電子部品の実装位置リストの中から、保持された電子部品の占有領域に対して最も近い位置で隣接する他の電子部品を検索する。そして、隣接する他の電子部品が実装位置リストに存在しなかったときに、実装制御手段は、この保持された電子部品をそのずれ量によらずにそのまま回路基板へ実装する。これにより、隣接する他の電子部品が回路基板上に実装されていないときは、実装時に干渉することはないので、この場合の干渉チェックを省略することで、無駄な動作をなくして生産タクトを向上させることができる。また、実装位置リストは実装中に動的に更新されるため、電子部品の実装順序に応じた適切な干渉チェックが行える。
【００２３】
請求項６記載の電子部品実装装置は、前記実装制御手段は、前記ずれ量が前記隣接距離より大きいときに、前記保持された電子部品を廃棄した後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を行うことを特徴とする。
【００２４】
この電子部品実装装置では、ずれ量が隣接距離より大きいときは、干渉を生じる虞があるために実装制御手段はこの電子部品を廃棄して、その後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を繰り返し行うリトライ動作を行う。これにより、廃棄された電子部品の実装位置における実装をその場で完了させることで、離れた位置から再度この実装位置に吸着ノズルを移動させて実装することがなく、短時間で実装工程を完了させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品実装方法及び電子部品実装装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に本発明に係るロータリーヘッドを備えた電子部品実装装置の外観図を、図２にこの電子部品実装装置の部品実装機構の概略構成を、図３にロータリーヘッドの動作を説明するためのロータリーヘッドの概略上視図を示した。
【００２６】
図１、図２に示すように、この電子部品実装装置１００は、主に、電子部品を連続的に供給する部品供給部１０と、部品供給部１０の所定の部品供給位置１０ａで電子部品３を保持してこの電子部品を回路基板５に実装するロータリーヘッド１２と、回路基板５を位置決めするＸＹテーブル１４とを有し、基板搬入部１６から供給された回路基板５をＸＹテーブル１４上に載置して、ロータリーヘッド１２により部品供給部１０から電子部品３を保持した後、適切な補正処理を行って回路基板５上に実装し、部品実装を完了した回路基板５をＸＹテーブル１４から基板搬出部１８に搬出するものである。
また、電子部品装着装置１００は、各種データや制御条件等を入力する入力部２０と、装置の状態やデータの内容等並びに画像データ等を表示する表示部２２と、これらの各部の動作を制御する図示しない制御装置（実装制御手段）を備えている。
【００２７】
部品供給部１０は、多数の電子部品３を収容した複数の部品供給ユニット１１が紙面垂直方向に並列して配置され、その並列方向に移動することで所望の電子部品３を部品供給位置１０ａに供給する。
ＸＹテーブル１４は、基板搬入部１６と基板搬出部１８との間に移動可能に設けられ、基板搬入部１６の基板搬送路に接続される位置に移動して部品装着前の回路基板５を受け取り、回路基板５を固定してロータリーヘッド１２の部品実装位置に移動する。そして、各電子部品３の実装位置に応じた回路基板５の移動を繰り返し行い、部品装着を完了するとＸＹテーブル１４は基板搬出部１８に接続される位置まで移動し、回路基板５を基板搬出部１８へ送り出す。
【００２８】
ロータリーヘッド１２は、電子部品３を保持する複数の装着ヘッド２６と、装着ヘッド２６を上下動可能に周面で支持して回転駆動される回転枠体２８と、回転枠体５８をインデックス回転駆動するインデックス回転駆動装置３０を備えている。
【００２９】
装着ヘッド２６は、回転枠体２８の回転により部品供給部１０の部品供給位置１０ａからその反対側の部品装着位置を経て、元の部品供給位置１０ａまでを回転移動する。この動作の詳細を図３を用いて以下に説明する。
ロータリーヘッド１２は、図３に示すように回転枠体２８の外周に複数（本実施形態では合計１２個）の装着ヘッド２６が上下動可能に且つ自転可能に支持されており、各装着ヘッド２６には複数（本実施形態では合計５個）の異なるサイズの電子部品を吸着保持可能とする吸着ノズル３２がそれぞれ収容されている。そして、装着ヘッド２６の自転により電子部品に応じた吸着ノズル３２を最外径位置３４に配置させ、この最外径位置の吸着ノズル３２により電子部品の保持、実装動作が行われる。このロータリーヘッド１２は、装着ヘッド２６を時計回りにインデックス回転させることで、各ステーションで所定の処理を連続して行うことができる。
【００３０】
次に、各ステーションにおける処理を説明すると、まず、ステーション１（以降、ＳＴ１と略記する）は部品吸着位置であり、部品供給部１０の部品供給位置に一致して、部品供給部１０から電子部品３を吸着ノズル３２に保持する。ＳＴ３は部品吸着確認位置であり、２次元のラインセンサにより吸着ノズル３２に保持されている電子部品３の厚みを計測し、電子部品実装装置側に通知する。このとき電子部品実装装置１００は、電子部品３の厚みが所定の一定値以下の場合、部品が保持されていない或いは適切でない部品が保持されていると判断して後段で所定の動作を行う。ＳＴ４は部品認識位置であり、２次元のＣＣＤカメラ（ずれ量計測手段）によって吸着ノズル３２に保持された電子部品３を下方から撮像し、電子部品３の寸法中心、傾き角度を計測して電子部品実装装置１００に通知する。ＳＴ６は吸着ノズル３２の自転位置であり、予め定義された電子部品３の実装角度、部品認識位置で計測した傾き角度により、吸着ノズル３２自体を水平面内で回転させる。
【００３１】
ＳＴ７は部品装着位置であり、部品認識位置で計測した結果を基に、ＸＹテーブル１４の位置決めを行った後、装着ヘッド２６を下方に押し込み、最下点において電子部品３を回路基板５上の所定位置に実装する。ＳＴ９は部品廃棄位置であり、部品吸着確認位置及び部品認識位置において適切でない電子部品３が保持されていると判断された場合に、本位置に取り付けられた部品廃棄ボックスの中にその電子部品３を廃棄する。また、ＳＴ１１はノズル選択位置であり、吸着保持する電子部品の種類に応じて装着ヘッド２６を回転させ、適合する吸着ノズル３２を最外径位置３４に移動させる。
【００３２】
なお、電子部品の傾き角度の補正手段としては、装着ヘッド２６自体を回転させ、それにより生じた水平方向の変位をＸＹテーブル１４の移動により吸収させる方式であってもよい。
【００３３】
次に、本発明に係る電子部品実装装置１００による電子部品の実装方法を説明する。本発明は、電子部品の実装時に、吸着ノズル又は吸着ノズルに保持された電子部品が他の電子部品と干渉するか否かを、各電子部品に対してそれぞれ異なる判定基準で確認することを特徴としている。
図４は、電子部品実装装置１００を制御する制御装置の機能ブロック図である。
制御装置は、電子部品毎に回路基板上の実装位置を定義するデータを保持するＮＣデータ管理部４１と、ＮＣデータに定義される部品部品の供給位置とこの供給位置に準備される電子部品の種類とを定義するデータを保持する配列データ管理部４２と、電子部品の種類毎に設定される部品の形状、及び吸着ノズルの種類等の部品属性を定義するデータを保持する部品データ管理部４３と、吸着ノズルの種類毎にノズルの寸法を定義するデータを保持するノズル寸法データ管理部４４と、前記ＮＣデータ管理部４１、配列データ管理部４２、部品データ管理部４３から、回路基板上の各実装位置について、回路基板面内でＸ，Ｙ軸のプラス及びマイナス方向の合計４方向の部品間隣接距離を算出する隣接距離算出部４５と、隣接距離算出部４５で得られた隣接距離データを保持する隣接距離データ管理部４６と、吸着ノズルに保持された電子部品に対し、ノズル寸法データ管理部４４、隣接距離データ管理部４６から干渉チェックを行う必要があるかどうか判断すると共に、干渉チェックを行う場合には、その電子部品、実装位置にとって適切な隣接許容距離を取り出すノズル干渉チェック部４８とを備えている。
【００３４】
ここで、隣接距離算出部４５における隣接距離算出のための手順を図５にフローチャートで示した。このフローチャートに基づいて本実施形態の電子部品実装方法を説明する。
まず、ＮＣデータ管理部４１より１つの電子部品に対する実装位置（実装座標ｘ，ｙ）及び実装角度を取り出す（ステップ１１，以降はＳ１１と略記する）。次に、配列データ管理部４２より、その電子部品の部品形状コードを取り出し（Ｓ１２）、部品データ管理部４３よりその部品形状コードのＸ方向及びＹ方向の外形寸法を取り出す（Ｓ１３）。そして、隣接距離算出部４５において、電子部品を実装角度通りに実装した場合のＸ方向及びＹ方向の回路基板上の占有領域（ｘs，ｙs）を算出し（Ｓ１４）、この占有領域（ｘs，ｙs）を隣接距離データ管理部４６に保存する。
【００３５】
上述したＸ方向及びＹ方向の占有領域（ｘs，ｙs）は、図６に概念的に示すように、電子部品Ｐの実装座標をｘp，ｙp、実装角度をＲ、電子部品Ｐの縦横の外形寸法をそれぞれＷ，Ｌとすると、（１）式、（２）式で表せる。
【００３６】
【数１】
0004498570.tif 000002
【００３７】
この占有領域の算出を回路基板上の全ての実装位置に対して行う（Ｓ１５）。次に、隣接距離データ管理部４６より１つの電子部品Ｐに対する占有領域を取り出し、回路基板上でその電子部品ＰのＸ，Ｙ軸のプラス及びマイナス方向の合計４方向に対して最も近くに隣接した占有領域を有する他の電子部品を検索する。図７にこの検索した結果を示した。ここでは、Ｘ軸方向に対しては電子部品Ｐｌ、及びＹ軸方向に対しては電子部品Ｐｕが抽出されている。これらの電子部品Ｐｌ，Ｐｕとの間の隣接距離を算出する（Ｓ１６）。この隣接距離の算出には、図７に示すように、算出対象となった隣接位置の電子部品Ｐｌに対するＸ方向の占有領域ｘls、及び電子部品Ｐｕに対するＹ方向の占有領域ｙlsがそれぞれ、
【００３８】
ｘlmin≦ｘls≦ｘlmax    （３）
ｙumin≦ｙus≦ｙumax    （４）
であるとすると、各隣接部品の占有領域との隣接距離Δｘ、Δｙは、
Δｘ＝ｘpmin−ｘlmax    （５）
Δｙ＝ｙumin−ｙpmax    （６）
で表せる。
【００３９】
ここで、ｘlmin、ｘlmaxは、電子部品Ｐｌの外形のＸ方向における最小座標及び最大座標で、ｙumin、ｙumaxは、電子部品Ｐｕの外形のＹ方向における最小座標及び最大座標であり、ｘpminは電子部品Ｐの外形のＸ方向における最小座標でｙpmaxはＹ方向における最大座標である。
この隣接距離の算出を全ての実装位置において、Ｘ，Ｙ軸のプラス及びマイナス方向の合計４方向に対して行い、各隣接距離Δｘ，Δｙを隣接距離データ管理部４６に保存する（Ｓ１７）。
【００４０】
次に、電子部品実装装置１００により電子部品３を実装する際に、回路基板５上の実装位置が隣接する電子部品との干渉チェックを行う手順を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、予め設定された実装プログラムに基づいて、図１〜図３に示す電子部品実装装置１００を用い、部品供給部１０内で種々の電子部品３が収容された複数の部品供給ユニットのうち、実装プログラムに指示された所望の電子部品３が収容された部品供給ユニット１１を部品供給位置１０ａへ移動させる。この部品供給位置１０ａの電子部品３をロータリーヘッド１２の部品供給位置（ＳＴ１）において、装着ヘッド２６の吸着ノズル３２により保持する（Ｓ２１）。
【００４１】
次に、ロータリーヘッド１２をインデックス回転させて上記電子部品の保持された装着ヘッド２６が部品認識位置（ＳＴ４）に到達したときに、電子部品３を２次元のＣＣＤカメラにより撮像し（Ｓ２２）、この撮像画像から吸着ノズル３２と電子部品３との相対的な位置関係を画像処理等により計測する（Ｓ２３）。そして、この保持された電子部品３に対する隣接距離情報を隣接距離データ管理部４６から取り出し（Ｓ２４）、Ｓ２３で計測された吸着ノズル３２と電子部品との位置ずれが、取り出された隣接距離より小さいかを確認する（Ｓ２５）。もし、位置ずれが隣接距離より大きいときは、実装時に吸着ノズルや保持された電子部品が、回路基板５上に実装済みとなった電子部品３と干渉する可能性があるため、装着ヘッド２６を部品廃棄位置（ＳＴ９）まで移動させて、この電子部品を部品廃棄ボックスの中に廃棄する（Ｓ２６）。そして、この廃棄された電子部品の実装位置へ再度部品供給位置から同一の電子部品を保持して実装動作を行う。一方、位置ずれが隣接距離以下であるときは、このまま電子部品を回路基板上の所定位置に実装する（Ｓ２７）。以上の工程を回路基板に実装する全ての電子部品に対して行い（Ｓ２８）、電子部品の実装工程を終了する。
【００４２】
本実施形態の電子部品実装方法によれば、吸着ノズルやこの吸着ノズルに保持された電子部品に対して、この電子部品に隣接する他の電子部品との干渉をチェックするためのデータを装置内部で自動生成することができ、実装プログラムの作成時等に隣接距離等を入力する手間が省け、また、従来用いていたデータを変更することなくそのまま使用でき、生産工程をデータの追加等の煩わしい作業を伴うことなく、簡便にして省力化を図ることができる。また、実装する電子部品毎に異なった適切な条件で干渉チェックを行うため、実装可能であるにも関わらず実装せずに廃棄されることが回避でき、装着率の向上を図ることができる。そして、廃棄された電子部品の実装位置における実装をその場で完了させることで、離れた位置から再度この実装位置に吸着ノズルを移動させて実装することがなく、短時間で実装工程を完了させることができる。
【００４３】
次に、本発明に係る電子部品実装装置１００による電子部品の実装方法の第２実施形態を説明する。本実施形態においては、回路基板上に実装済みとなった電子部品を管理して、この実装済みの電子部品との干渉をチェックしている。
【００４４】
本実施形態においては、第１実施形態と同様に図１〜図３に示す電子部品実装装置１００が用いられ、前述の図４に示す制御装置の構成に加えて、既に実装を完了した実装位置リストを保持し、実装中にこれを動的に更新する実装済み部品管理部４７を備えている。そして、ノズル干渉チェック部４８は、吸着ノズルに保持された電子部品に対し、ノズル寸法データ管理部４４、隣接距離データ管理部４６、及び実装済み部品管理部４７から干渉チェックを行う必要があるかどうか判断すると共に、干渉チェックを行う場合には、その電子部品、実装位置にとって適切な隣接許容距離を取り出している。
【００４５】
図９は、図４に示す実装済み部品管理部４７における生産中の処理手順を示したフローチャートであり、以下、このフローチャートに基づいて本実施形態の電子部品実装方法を説明する。
まず、新しい回路基板が電子部品実装装置１００に搬入された際、実装済み部品管理部４７が保持する実装済みの実装位置リストを初期化して空にする（Ｓ３１）。次に、電子部品を吸着保持し（Ｓ３２）、保持された電子部品に対する隣接部品が既に実装済みであるかどうかを実装位置リストから検索する（Ｓ３３）。検索した結果、既に実装済みの部品が存在する場合は、その存在する方向についてのみ干渉チェックを第１実施形態同様にＳ３４以降の手順により行う。一方、実装済みの部品が存在しない場合は、干渉チェックを行わず、電子部品を実装する（Ｓ３９）。
【００４６】
本実施形態の電子部品の実装方法によれば、データ上では隣接部品との干渉の可能性があっても、隣接部品が回路基板に実装前ならば保持された電子部品の実装時に干渉が生じることはないので、このような場合に干渉チェックの実行を省くことで、必要最小限の干渉チェックのみ行い、生産タクトの短縮化を図ることができる。
【００４７】
なお、上述した各実施形態においては、電子部品の吸着時に吸着ノズルや保持された電子部品が干渉すると判断された場合には、保持された電子部品の回路基板への実装動作を行わず、この電子部品を廃棄した後に再度吸着保持して実装動作を行う例を示したが、そのまま設備を停止して、オペレータに通知してもよい。この場合、設備を停止するか、自動的に部品を廃棄して再度実装動作を行うかの判断は、予め実装装置にパラメータとして設定しておけばよい。
【００４８】
また、上述した各実施形態においては、ロータリーヘッド１２を備えた電子部品実装装置１００を用いて電子部品を実装する一例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示すように、電子部品が実装される回路基板が固定され、装着ヘッドの搭載された移載ヘッドが回路基板上を移動して実装動作を行う電子部品実装装置２００に対しても同様に本発明の電子部品実装方法を適用できる。
ここで、図１０にこの電子部品実装装置２００の斜視図、図１１に電子部品実装装置２００の移載ヘッドの拡大斜視図、図１２に電子部品実装装置２００の動作を説明するための概略的な平面図を示した。
【００４９】
この電子部品実装装置２００の構成を簡単に説明すると、図１０に示すように、電子部品実装装置２００は、基台５０上面中央に、回路基板５のガイドレール５２が設けられ、このガイドレール５２の搬送ベルトによって回路基板５は一端側の基板搬入部５４から電子部品の実装位置５６に、また、実装位置５６から他端側の基板搬出部５８に搬送される。
回路基板５上方の基台５０上面両側部には、Ｙテーブル６０，６２がそれぞれ設けられ、これら２つのＹテーブル６０，６２の間には、Ｘテーブル６４が懸架されている。また、Ｘテーブル６４には移載ヘッド６６が取り付けられており、これにより移載ヘッド６６をＸ−Ｙ平面内で移動可能にしている。
【００５０】
上記Ｘテーブル６４、Ｙテーブル６０，６２からなるＸＹロボット上に搭載され、Ｘ−Ｙ平面（水平面）上を自在移動する移載ヘッド６６は、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品が供給される部品供給ユニット１１、又はＳＯＰやＱＦＰ等のＩＣやコネクタ等の比較的大型の電子部品が供給される部品供給トレイ６８から所望の電子部品を吸着ノズル７０により保持して、認識装置７２により電子部品の吸着姿勢を検出した後、回路基板５の所定位置に実装できるように構成されている。このような電子部品の実装動作は、予め設定された実装プログラムに基づいて図示しない制御装置により制御される。なお、制御装置には操作パネル７４によりデータ入力が可能である。
【００５１】
部品供給ユニット１１は、ガイドレール５２の両端部に多数個並設されており、各部品供給ユニット１１には、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品が収容されたテープ状の部品ロールがそれぞれ取り付けられている。
また、部品供給ユニット１１は、ガイドレール５２と直交する方向が長尺となるトレイ６８ａが計２個載置可能で、各トレイ６８ａは部品の供給個数に応じてガイドレール５２側にスライドして、Ｙ方向の部品取り出し位置を一定位置に保つ構成となっている。このトレイ６８ａ上には、ＱＦＰ等の電子部品が載置される。
【００５２】
ガイドレール５２に位置決めされた回路基板５の側部には、吸着ノズル７０に保持された電子部品の二次元的な位置ずれ（吸着姿勢）を検出して、この位置ずれを移載ヘッド６６側で補正させるための姿勢認識カメラを備えた認識装置７２が設けられている。認識装置７２の内側底部には姿勢認識カメラが設けられ、この姿勢認識カメラ周囲の筐体内面には、吸着ノズル７０に保持された電子部品を照明するための発光ダイオードＬＥＤ等の発光素子が多段状に複数設けられている。これにより、電子部品の実装面に対して所望の角度から光を照射することができ、部品種類に応じて適切な照明角度で撮像することができる。この照明角度は、予め設定される部品認識データによって電子部品毎に設定される。また、得られた認識装置７２による撮像データは、制御装置により認識処理がなされ、電子部品の中心位置や電極位置等が認識され、実装位置や角度の補正データに供される。
【００５３】
移載ヘッド６６は、図１１に示すように、複数個（本実施形態では４個）の装着ヘッド（第１装着ヘッド７６ａ，第２装着ヘッド７６ｂ，第３装着ヘッド７６ｃ，第４装着ヘッド７６ｄ）を横並びに連結した多連式ヘッドとして構成している。４個の装着ヘッド７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄは同一構造であって、吸着ノズル７０と、吸着ノズル７０に上下動作を行わせるためのアクチュエータ７８と、吸着ノズル７０自体を回転させるためのモータ８０、タイミングベルト８２、プーリ８４とを備えている。
各装着ヘッドの吸着ノズル７０は交換可能であり、他の吸着ノズルは電子部品実装装置２００の基台５０上のノズルストッカ８６に予め収容されている。吸着ノズル７０には、例えば１．０×０．５ｍｍ程度の微小チップ部品を保持するＳサイズノズル、１８ｍｍ角のＱＦＰを保持するＭサイズノズル等があり、装着する電子部品の種類に応じて選定されて用いられる。
【００５４】
次に、上記構成の電子部品実装装置２００による実装動作を説明する。
まず、前述の図５に示す隣接距離算出のフローチャートに基づき隣接距離を算出し、これを隣接距離データ管理部４６に保存する。次いで、図１２に示すように、ガイドレール５２の基板搬入部５４から搬入された回路基板５が所定の実装位置５６に搬送して、移載ヘッド６６をＸＹロボットによりＸＹ平面内で移動させ、部品供給ユニット１１又は部品供給トレイ６８から実装プログラムに基づいて所望の電子部品を保持する。以降は図８に示す干渉チェックのフローチャートに基づき第１，第２実施形態同様に、保持された電子部品に対する干渉チェックを行う。即ち、電子部品を吸着保持した後、移載ヘッド６６を認識装置７２の姿勢認識カメラ上に移動する。認識装置７２は、部品認識データに基づいて電子部品の吸着姿勢を認識してノズルとの位置関係を計測する。そして、計測された吸着ノズル７０と電子部品との位置ずれが、隣接距離データ管理部４６から取り出した隣接距離より小さいかを確認し、位置ずれが隣接距離より大きいときは保持された電子部品を廃棄して、隣接距離以下のときは回路基板に実装する。また、実装済み部品に対して干渉チェックする場合も前述の第２実施形態と同様にして行う。
【００５５】
なお、この電子部品実装装置２００においては、吸着姿勢を認識し、認識された吸着姿勢に応じて補正動作を行うことができる。この補正動作としては、Ｘ方向及びＹ方向へのずれ量をＸＹロボットにオフセットとして持たせたり、回転成分のずれ量を吸着ノズル７０をモータ８０により回転させることで行える。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る電子部品実装方法及び電子部品実装装置においては、電子部品の実装時に、吸着ノズル又は吸着ノズルに保持された電子部品が回路基板上の他の電子部品と干渉するか否かを、各電子部品に対してそれぞれ異なる判定基準で確認することにより、同じ電子部品の種類に対して一定の判定基準で確認する場合よりも実装状況に応じて適切に干渉の有無を判定でき、干渉の生じる虞がない電子部品だけを無駄なく選択的に実装することができる。このため、装着率が向上して生産タクトの短縮化を図ることができる。
【００５７】
また、保持された電子部品が、この電子部品に最も近い位置で隣接する他の電子部品より先に回路基板上へ実装される場合に、この保持された電子部品を吸着ノズルとのずれ量によらずに、そのまま回路基板へ実装することにより、隣接する他の電子部品が回路基板上に実装されていないときは、実装時に干渉することはないので、この場合の干渉チェックを省略することで、無駄な動作をなくして生産タクトを向上させることができる。
【００５８】
さらに、吸着した電子部品と吸着ノズルとのずれ量が隣接距離より大きいときは、干渉を生じる虞があるためにこの電子部品を廃棄して、その後、再度同一の電子部品を吸着ノズルに保持させて実装動作を繰り返し行うリトライ動作を行うことにより、廃棄された電子部品の実装位置における実装をその場で完了させることで、離れた位置から再度この実装位置に吸着ノズルを移動させて実装することがなく、短時間で実装工程を完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリーヘッドを備えた電子部品実装装置の外観図である。
【図２】電子部品実装装置の部品実装機構の概略構成を示す図である。
【図３】ロータリーヘッドの動作を説明するためのロータリーヘッドの概略上視図である。
【図４】電子部品実装装置を制御する制御装置の機能ブロック図である。
【図５】隣接距離算出部における隣接距離算出のための手順を示すフローチャートである。
【図６】Ｘ方向及びＹ方向の占有領域を概念的に示す図である。
【図７】最も近くに隣接した占有領域を有する他の電子部品を検索した結果を示す図である。
【図８】回路基板上の実装位置が隣接する電子部品との干渉チェックを行う手順を示すフローチャートである。
【図９】実装済み部品管理部における生産中の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】電子部品が実装される回路基板が固定され、装着ヘッドの搭載された移載ヘッドが回路基板上を移動して実装動作を行う電子部品実装装置の斜視図である。
【図１１】電子部品実装装置の移載ヘッドの拡大斜視図である。
【図１２】電子部品実装装置の動作を説明するための概略的な平面図である。
【図１３】電子部品を実装する順序を設定したＮＣプログラムの一例を示す図である。
【図１４】Ｚ番号と、供給する電子部品の種類を一意に識別するためのコード表す部品形状コードを定義した配列プログラムの一例を示す図である。
【図１５】電子部品の種類毎に電子部品の電気的特性によるタイプ、形状、供給方法などを定義した部品ライブラリの一例を示す図である。
【図１６】隣接する電子部品の干渉チェックを行う場合のデータ作成の手順を示すフローチャートである。
【図１７】電子部品の吸着動作時における、隣接する電子部品の干渉チェック方法を示したフローチャートである。
【図１８】図１７のＳ５２において取り込んだ画像の一例を概略的に示した図である。
【符号の説明】
３  電子部品
５  回路基板
１０  部品供給部
１２  ロータリーヘッド
２６  装着ヘッド
３２  吸着ノズル
４１  ＮＣデータ管理部
４２  配列データ管理部
４３  部品データ管理部
４４  ノズル寸法データ管理部
４５  隣接距離算出部
４６  隣接距離データ管理部
４７  実装済み部品管理部
４８  ノズル干渉チェック部
６６  移載ヘッド
７０  吸着ノズル
７２  認識装置
７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ  装着ヘッド
１００，２００  電子部品実装装置
Ｐ  電子部品
Ｐｌ，Ｐｕ  電子部品
ｘ，ｙ  実装座標
ｘls，ｙls  占有領域
Δｘ，Δｙ  隣接距離
【図１】
0004498570.tif 000003
【図２】
0004498570.tif 000004
【図３】
0004498570.tif 000005
【図４】
0004498570.tif 000006
【図５】
0004498570.tif 000007
【図６】
0004498570.tif 000008
【図７】
0004498570.tif 000009
【図８】
0004498570.tif 000010
【図９】
0004498570.tif 000011
【図１０】
0004498570.tif 000012
【図１１】
0004498570.tif 000013
【図１２】
0004498570.tif 000014
【図１３】
0004498570.tif 000015
【図１４】
0004498570.tif 000016
【図１５】
0004498570.tif 000017
【図１６】
0004498570.tif 000018
【図１７】
0004498570.tif 000019
【図１８】
0004498570.tif 000020