JP4578299B2 - Component mounting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、回路基板に部品を実装する部品実装装置、及び部品実装方法に関する。より具体的に、本発明は、部品実装装置内に搬入された回路基板を所定実装位置に位置決めして認識する基板認識システム、及び当該基板認識システムを利用して部品実装動作を制御する実装制御方法、ならびに前記システム及び方法を利用する部品実装装置及び部品実装方法に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus and component mounting method for mounting components on a circuit board. More specifically, the present invention relates to a board recognition system that positions and recognizes a circuit board carried into a component mounting apparatus at a predetermined mounting position, and mounting control that controls a component mounting operation using the board recognition system. The present invention relates to a method, and a component mounting apparatus and a component mounting method using the system and method.
部品実装装置の1例を図6に示している。図において部品実装装置1は、実装すべき部品を供給する部品供給部2と、部品供給部2から吸着ノズル3を利用して部品を取り出し、回路基板14に実装する実装ヘッド4と、実装ヘッド4を所定位置に搬送するロボット5と、吸着ノズル3に保持された部品を撮像して位置と角度のずれを認識する部品認識装置6と、回路基板14を搬入して保持する基板保持装置7と、全体の動作を制御する制御部9とを備えている。
An example of the component mounting apparatus is shown in FIG. In the figure, a
以上のように構成された部品実装装置1の動作時、実装ヘッド4がロボット5の搬送で部品供給部2に搭載された部品供給装置8に対向する位置に移動し、吸着ノズル3を利用して部品供給装置8から部品を取り出す。その後、実装ヘッド4の移動により吸着ノズル3が部品認識装置6に対向する位置まで移動し、吸着された部品の位置、角度のずれを含む部品の保持状態を認識する。
During the operation of the
この間、回路基板14が部品実装装置1内に搬入され、基板保持装置7により所定の実装位置に規制して保持される。吸着ノズル3に部品を保持した実装ヘッド4は、ロボット5の搬送によって回路基板14に対向する位置まで移動する。実装ヘッド4に取り付けられた基板認識装置15が回路基板14を撮像してその位置、角度のずれを認識し、その認識結果を制御部9に送信する。制御部9には、あらかじめ回路基板14に実装される各部品の実装位置を記録したNCデータが読み込まれている。部品認識装置6から入力される部品の状態と、基板認識装置15から入力される回路基板14の状態とに基づき、制御部9が吸着ノズル3の位置と角度についての必要な補正を指令する。
During this time, the
実装ヘッド4は、前記指令に基づいて部品13の位置、角度に補正を加え、ノズル3を利用して部品13を回路基板14の所定実装位置に実装する。部品実装を終えた実装ヘッド4は、再度ロボット5の搬送によって部品供給装置8に対向する位置に移動し、以下、これまでの動作を反復する。所定の全部品の実装を終えた回路基板14は基板保持装置7により部品実装装置1外に搬出され、その後、次の回路基板14が搬入されてこれまでの動作が繰り返される。
The
予めクリーム半田層が印刷された回路基板14への部品実装である場合、回路基板14はその後リフロー装置へ搬送され、クリーム半田層が溶融、冷却されることによって各部品が回路基板14に半田接合される。また、予め接着剤層が塗布された回路基板14への部品実装である場合、回路基板14はその後加熱装置へ搬送され、熱硬化型接着剤が硬化されることによって各部品が回路基板14に固着される。
In the case of component mounting on the
図7は、回路基板14を実装位置にて保持する基板保持装置7を示しており、図では手前側の一部を切断している。図において、回路基板14は、X方向に延在して対向する一対のレールユニット21により保持されている。各レールユニット21には溝部22が互いに対向する向きに設けられ、溝部22に沿って平ベルト23が移動可能に張設されている。2段に描かれた平ベルト23は、図示しないX方向両端側でつながって無端状になり、モータなどの駆動源に係合している。回路基板14は、対向する一対の溝部22にその両縁部が嵌り、一対の平ベルト23上に搭載されて図のX方向に搬送移動可能である。
FIG. 7 shows the
レールユニット21の一方(例えば図の右側)は、他方のレールユニット21(同、左側)に対して対向する向き(Y方向)に移動可能であり、この移動によって各種幅寸法の回路基板14を搬送、保持することができる。各レールユニット21の上面には、L字状断面の基準レール24がメインレール25に固定ピン26によって固定されている。このL字状の基準レール24の回路基板14に対向する側の面(下面)は、回路基板14の上方向への移動を規制し、部品実装時においては回路基板14のZ方向の基準面を形成する。
One of the rail units 21 (for example, the right side in the figure) can move in a direction (Y direction) opposite to the other rail unit 21 (the same left side), and the
両レールユニット21の下部にはサポートテーブル27が位置し、サポートテーブル27には回路基板14のサイズに応じた必要数のサポートピン28が立設されている。サポートピン28は、後述するように回路基板14の裏面に当接することによって部品実装時に回路基板14を裏側から支持することが可能である。
A support table 27 is positioned below the
以上のように構成された基板保持装置7の動作は以下のようである。まず回路基板14が図示しないローダにより部品実装装置1内に搬入されると、前記ローダに同期して回転する基板保持装置7の無端状の平ベルト23が回路基板14を搭載して実装位置に向けて搬送する。所定の実装位置には引き込み式のストッパ16が回路基板14の進路をさえぎるように突出している。搬送された回路基板14がストッパ16に突き当たることによって回路基板14が所定位置に位置決めされ、同時に平ベルト23も停止する。
The operation of the
次に、サポートテーブル27の下側に位置する図示しないシリンダの伸張によってサポートテーブル27が上昇し、平ベルト23を収納した保持レール29と共に回路基板14を上方へ押し上げる。これにより、回路基板14の上面が基準レール24の下面である前記基準面に密着し、回路基板14がZ方向に位置決めされる。同時に、サポートテーブル27に立設された複数のサポートピン28が、回路基板14の裏面に当接してこれを裏側から支持し、部品実装時の荷重、振動に耐えるよう回路基板14を支える。
Next, the support table 27 is lifted by extension of a cylinder (not shown) located below the support table 27, and the
部品実装を終えた後の基板保持装置7の動作は、上述したものとは逆に、サポートテーブル27が下降することによって平ベルト23による回路基板14の上方への押圧力が解除され、同時にサポートピン28による回路基板14の裏側からの支持が解放される。次に平ベルト23が再駆動されて回路基板14をさらに図の奥方へと移動させ、同期して駆動する図示しないアンローダに載置されて部品実装装置1外へ搬出される。同時に次の回路基板14が平ベルト23に搭載されて所定位置まで搬入される。回路基板14の搬出時には、ストッパ16は一旦下方へ退避して回路基板14の移動を許容し、搬出後には次の回路基板14に対向して再び定位置に向けて突出する。
The operation of the board holding
ところで、部品実装の高速化に伴って以上の構成にかかる基板保持装置7による回路基板14の搬送に問題が生じている。高速化の一環として回路基板14の搬送スピードも当然高速化されており、この結果、回路基板14がストッパ16に衝突する際の衝撃が必然的に大きくなって弊害が生じている。すなわち、既に前工程で部品実装が一部行われた回路基板14が搬入された場合、未だ半田接合、又は接着が完了していない部品13が衝突時の衝撃によって位置ずれを起こし、極端には脱落する。昨今の電子機器の小型化、多機能化によって回路基板14への部品実装密度も高くなっていることから、部品13に僅かな位置ずれが生じても次工程における実装動作の障害となり得る。あるいは半田接合、又は接着時に部品がずれたまま接合、固定されることによって回路基板14が機能障害を起こし得る。
By the way, a problem arises in the conveyance of the
さらに、衝突時の衝撃で回路基板14がストッパ16に跳ね返されることがあり、本来、ストッパによって所定位置に停止するはずの回路基板14自身が位置ずれを起こす虞がある。また、衝突時の衝撃によって回路基板14の後端部が慣性のために搬送方向の左右いずれかに傾く尻振り現象を起こし易い。上述したように、回路基板14が所定実装位置に搬入された後には、実装ヘッド4に取り付けられた基板認識装置15(図6参照)が回路基板14を撮像してその位置、角度のずれを認識して部品実装動作の制御に利用している。この認識動作は通常、回路基板14の4隅に設けられた識別マークの少なくとも2つを基板認識装置15で捉えることによって行う。しかしながら、前記衝撃による回路基板14の位置ずれや傾きが極端になった場合(例えば0.5mm超のずれとなった場合)、基板認識装置15がその視野内に回路基板14上の識別マークを捉えることができなくなり、認識不良となったり、あるいは視野を再調整して認識を繰り返したりするなどの不都合が発生する。
Further, the
これらの不都合を回避するための対応策が、従来技術においても考えられていた。図8はその概要を示したもので、図は、実装ヘッド4に装着されたノズル3に対向して基板保持装置7に位置決め保持された回路基板14を側面から見ている。図の右側には部品実装装置内に回路基板14を搬入するローダ11、左側には同じく回路基板14を搬出するアンローダ12が示されている。図において、基板保持装置7で搬送される回路基板14がストッパ16に突き当たる位置の直前に、センサ31が設けられている。搬送されて来る回路基板14をこのセンサ31で検出し、検出結果を制御部9に送信する。制御部9は、この信号受信と同時に回路基板14を搬送する平ベルト23の搬送速度を減速する指令を発し、これによって回路基板14がストッパ16に突き当たる直前の速度を低く抑え、衝突時の衝撃を和らげるようにするものである(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、上述した回路基板14がストッパ16に突き当たる際の衝撃を緩和する従来技術による対応策には未だ問題があった。これら従来技術による対応では、回路基板14の搬送速度を減速はするものの、最終的に回路基板14を実装位置に位置決めする手段はストッパ16への突き当たりに頼っていた。このため、突き当り時の衝撃が低減はされても全くゼロにすることはできない。上述したような実装密度の高まりと部品の微細化のため、このような僅かな衝撃によっても実装動作に支障をきたすほどの部品の位置ずれ、これによる実装不具合が起こり易くなっている。さらに、僅かな衝撃によっても回路基板14が跳ね返り、あるいは傾くことによって基板認識装置15による基板認識を困難にすることがあり得た。これらの不具合を回避するため、ストッパ16への衝突速度をさらに低く抑えようとすれば、回路基板14の搬送時間が増し、高速稼動への障害となった。
However, there is still a problem with the countermeasures according to the prior art that reduce the impact when the
加えて、従来技術において使用されている回路基板14の搬入を検出するためのセンサ31は光学センサが主流であり、回路基板14に貫通穴や切り欠きなどがある場合、あるいは回路基板14の先端部分が曲線を含む特異な形態をしている場合、この部分においてセンサ31による回路基板14の正しい位置検出が困難となって、衝突直前の搬送速度の確実な減速が行えないなどの不具合を生じ得た。これを回避しようにも、貫通穴や切り欠き、あるいは前記曲線部の位置や形状が回路基板14ごとに異なり、センサ31の取り付け位置が固定されていることもあって個々の回路基板14への対応が困難であった。また、従来の光学センサでは、回路基板自身の色によっても認識不具合を生ずることもあった。
In addition, the
以上より、本発明は上述した従来技術による問題点を解消し、回路基板14の位置決め停止時における衝撃をなくして部品のずれや脱落による不具合の発生、あるいは回路基板14自身の位置ずれ、傾きによって生じる識別マークの認識障害を回避し、安定した回路基板14の搬送、位置決めと認識動作とを可能とする基板認識システム及び実装制御方法、並びに当該システム、方法を利用した部品実装装置、部品実装方法を提供することを目的としている。
As described above, the present invention solves the above-mentioned problems caused by the prior art and eliminates the impact when the positioning of the
本発明は、回路基板14を強制的に停止させて位置決めするストッパ16の類を使用することなく、CCDカメラもしくはラインセンサなどの認識装置を使用して搬送されてくる回路基板14を捉えて停止させること、または停止のために搬送速度を減速すること、そして、これによって生ずる停止位置のばらつきを同じ認識装置を利用して正確に特定し、その結果に基づいて部品実装動作を制御することにより上述した問題を解消するもので、具体的には以下の内容を含む。
The present invention captures and stops the
すなわち、本発明にかかる1つの態様は、回路基板を搬送して部品実装位置に保持する基板保持装置と、前記保持された回路基板の位置と傾きを認識する第1の基板認識装置と、前記第1の基板認識装置による回路基板の認識位置を制御する制御部とを含む基板認識システムであって、前記基板搬送装置により搬送され、停止する回路基板を認識する第2の基板認識装置を回路基板の停止位置近傍にさらに備え、前記制御部は、前記第2の基板認識装置が視野内の予め定められた位置に前記回路基板を検出した際に前記基板搬送装置の搬送動作停止を指令し、これにより自然停止した回路基板の停止位置を前記第2の基板認識装置が認識した認識結果に基づき、前記第1の基板認識装置による回路基板の認識位置を制御することを特徴とする基板認識システムに関する。 That is, according to one aspect of the present invention, there is provided a board holding device that conveys a circuit board and holds the circuit board at a component mounting position, a first board recognition apparatus that recognizes a position and an inclination of the held circuit board, And a control unit that controls a recognition position of the circuit board by the first board recognition apparatus, wherein the second board recognition apparatus recognizes a circuit board that is transported and stopped by the board transportation apparatus. The controller further includes a substrate near a stop position, and the controller instructs the stop of the transport operation of the substrate transport device when the second substrate recognition device detects the circuit board at a predetermined position in the field of view. Then, the recognition position of the circuit board by the first board recognition device is controlled based on the recognition result of the second board recognition device recognizing the stop position of the circuit board that has stopped naturally. On plate recognition system.
前記第2の認識装置は、CCDカメラ、又は回路基板の搬送方向に沿って配置されたラインセンサとすることができる。CCDカメラを使用した場合、前記自然停止した回路基板の傾きをさらに認識して、回路基板の停止位置と傾きの両認識結果に基づいて制御部が前記第1の基板認識装置の認識位置を制御することが可能になる。さらには、前記制御部が回路基板ごとの形態に係る情報を予め記憶し、CCDカメラによる回路基板の形態に係る認識結果に基づいて当該回路基板が加工対象となる所定の回路基板であるか否かの判断を行うことが可能になる。前記形態に係る情報には、回路基板の色、回路基板に設けられた貫通穴、切り欠き、特異形態などが含まれ得る。 The second recognition device may be a CCD camera or a line sensor arranged along the conveyance direction of the circuit board. When using a CCD camera, the controller further recognizes the tilt of the circuit board that has stopped naturally, and the control unit controls the recognition position of the first board recognition device based on both the stop position and tilt recognition results of the circuit board. It becomes possible to do. Further, the control unit stores in advance information relating to the form of each circuit board, and based on the recognition result relating to the form of the circuit board by the CCD camera, whether or not the circuit board is a predetermined circuit board to be processed It becomes possible to make a judgment. The information related to the form may include a color of the circuit board, a through hole provided in the circuit board, a notch, a unique form, and the like.
前記第2の基板認識装置は、回路基板の搬送方向、当該搬送方向と直交する方向、回路基板の平面に垂直な方向のいずれかの方向に移動可能とすることができる。また、前記第2の基板認識装置は、回路基板の直下、または回路基板の搬送方向に対して横方向下方のいずれかの位置に配置することが可能である。 The second substrate recognition device can be movable in any one of a transport direction of the circuit board, a direction orthogonal to the transport direction, and a direction perpendicular to the plane of the circuit board. In addition, the second board recognition device can be arranged at any position directly below the circuit board or below in the lateral direction with respect to the transport direction of the circuit board.
本発明にかかる他の態様は、回路基板を所定の実装位置まで搬入した後に停止して保持し、当該保持された回路基板の位置、傾きを認識して部品実装動作を制御する実装制御方法であって、回路基板を搬送する搬送動作を停止することにより回路基板を前記実装位置近傍に自然停止させ、前記自然停止した回路基板を認識して当該回路基板の停止位置を特定し、前記特定された回路基板の停止位置情報を基に前記回路基板の位置・傾きを認識するための認識位置を制御することを特徴とする実装制御方法に関する。 Another aspect of the present invention is a mounting control method for controlling a component mounting operation by recognizing the position and inclination of the held circuit board after stopping the circuit board after carrying it to a predetermined mounting position. The circuit board is naturally stopped near the mounting position by stopping the transport operation for transporting the circuit board, and the stop position of the circuit board is identified by recognizing the naturally stopped circuit board. The present invention relates to a mounting control method for controlling a recognition position for recognizing a position / tilt of the circuit board based on stop position information of the circuit board.
前記自然停止した回路基板の傾きを併せて特定し、前記特定された回路基板の傾き情報を加えて前記回路基板の位置・傾きを認識するための認識位置を制御することができる。さらに、前記自然停止した回路基板の形態を併せて特定し、前記特定された回路基板の形態を基に当該回路基板が所定の回路基板であるか否かの判断を行うことができる。 The inclination of the naturally stopped circuit board can be specified together, and the recognition position for recognizing the position / inclination of the circuit board can be controlled by adding the specified inclination information of the circuit board. Furthermore, it is possible to specify the form of the circuit board that has stopped naturally, and to determine whether the circuit board is a predetermined circuit board based on the form of the specified circuit board.
前記回路基板を搬送する搬送動作を停止する際は、搬送される回路基板を認識装置で捉え、前記認識装置の視野内の予め定められた位置に回路基板が達したときに回路基板を搬送する搬送動作を停止し、または停止に至る減速を行うことができる。 When stopping the transport operation for transporting the circuit board, the circuit board to be transported is caught by the recognition device, and the circuit board is transported when the circuit board reaches a predetermined position within the field of view of the recognition device. The conveyance operation can be stopped, or the deceleration to the stop can be performed.
本発明にかかるさらに他の態様は、部品を連続的に供給する部品供給部と、前記部品供給部から部品を取り出して回路基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを搬送するロボットとを備え、前記実装ヘッドに装着されたノズルを利用して前記部品供給部から部品を取り出し、基板保持装置に保持された回路基板の実装位置に前記部品を実装する部品実装装置であって、上述したいずれか一の基板認識システムを備えていることを特徴とする部品実装装置に関する。 Still another aspect of the invention includes a component supply unit that continuously supplies components, a mounting head that takes out components from the component supply unit and mounts them on a circuit board, and a robot that transports the mounting head. A component mounting apparatus that takes out a component from the component supply unit using a nozzle mounted on the mounting head and mounts the component at a mounting position of a circuit board held by the board holding device. The present invention relates to a component mounting apparatus including the circuit board recognition system.
本発明にかかるさらに他の態様は、部品供給部に供給される部品を吸着ノズルにより取り出し、前記部品を搬送して回路基板の実装位置に実装する部品実装方法であって、上述したいずれか一の実装制御方法を利用することを特徴とする部品実装方法に関する。 Still another aspect according to the present invention is a component mounting method in which a component supplied to a component supply unit is taken out by a suction nozzle, and the component is transported and mounted at a mounting position on a circuit board. The present invention relates to a component mounting method characterized by using the mounting control method.
本発明の実施により、回路基板は所定の実装位置に到達してストッパの類に突き当たることなく自然停止することになり、衝撃による実装済み部品のずれ、脱落、あるいは回路基板自身の位置ずれや傾きが生ずることなく、安定した部品実装を行うことができる。加えて、貫通穴や切り欠きなどを含んだ回路基板であっても、それぞれの回路基板の仕様に影響されることなく、回路基板の認識が可能であり、所定通りの位置決めが可能である。これにより、回路基板の不良率が低下し、基板認識障害が排除され、製品品質の安定化及び設備稼働率の向上をもたらすものとなる。 By implementing the present invention, the circuit board reaches a predetermined mounting position and stops spontaneously without hitting the stoppers, and the mounted parts are displaced or dropped due to an impact, or the circuit board itself is displaced or tilted. Therefore, stable component mounting can be performed. In addition, even a circuit board including a through hole or a notch can be recognized without being affected by the specifications of each circuit board, and can be positioned as prescribed. As a result, the defect rate of the circuit board is reduced, the board recognition failure is eliminated, and the product quality is stabilized and the equipment operation rate is improved.
本発明の第1の実施の形態にかかる基板認識システム、及び当該基板認識システムを利用した実装制御方法につき、図面を参照して説明する。なお、従来技術で説明したものと同一の構成要素に対しては同一の符号を使用するものとし、以下の説明では主に従来技術との相違点について言及するものとする。図1は、本実施の形態にかかる基板認識システムの概要を示す。図において本基板認識システムは、回路基板14を搬送して保持する基板保持装置7と、回路基板14の位置と傾きを認識するために実装ヘッド4に取り付けられた基板認識装置15と、制御部9とを含み、加えてラインセンサ41が新たに設けられる。
A board recognition system according to a first embodiment of the present invention and a mounting control method using the board recognition system will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are used for the same components as those described in the prior art, and in the following description, differences from the prior art will be mainly referred to. FIG. 1 shows an outline of a substrate recognition system according to the present embodiment. In the figure, the substrate recognition system includes a
ラインセンサ41は、一定方向に沿った1つのラインに多くの画素を配列して対象物を認識するセンサで、本実施の形態では、図1に示すようにその長手方向が回路基板14の搬送方向(図のX方向)と略平行になるよう配置される。ラインセンサ41は、従来の光学センサ31が基本的にON−OFFの検出機能しか有していなかったことに対し、ラインの配置方向に沿った対象物の動きを検出することが可能となる。また、ラインセンサ41の新設に伴い、回路基板14を突き当てて所定位置に停止させていたストッパの類を一切廃止している。
The
以上のように構成された本実施の形態の基板位置決めシステムは、以下のように動作する。回路基板14が、図の右側に位置するローダ11から基板保持装置7の平ベルト23上に搭載され、平ベルト23の駆動によって図の右から左へ移動する。所定の実装位置近傍に至って回路基板14の前進方向の先端部がラインセンサ41の一端で検出される。この状況を図2(a)に示している。上側の図がラインセンサ41の検出状況を示したもので、丸で示す複数の画素の内、黒く塗りつぶされた画素が回路基板14を検出している。白丸で示す画素は、まだ回路基板14を検出していない。下側の図に示す斜線部分が、前進してきた回路基板14の先端部を模式的に示している。ラインセンサ41による回路基板14の検出結果は制御部9に送信される。
The substrate positioning system of the present embodiment configured as described above operates as follows. The
制御部9は、ラインセンサ41からの信号によって前進する回路基板14の移動位置を認識する。この回路基板14の移動位置が、予め定められた位置(例えば、図2(a)に示す一端から距離aの位置とする)に達した時、制御部9は、回路基板14を搬送する平ベルト23の搬送動作を停止する停止指令を発する。より具体的には、ベルト23を駆動するモータなどの駆動源を停止する指令を発する。この指令によって平ベルト23が停止し、同時に搭載された回路基板14も自然停止する。そのときの状態を図2(b)に示している。同じく、黒丸が回路基板14を認識している画素、白丸が認識していない画素である。
The
停止指令が発せられてから実際に回路基板14が停止する位置(図2(b)に示す一端から距離bの位置)までの移動距離(b−a)は、それまで搬送されていた回路基板14の慣性、平ベルト23とその駆動機構の慣性、さらには回路基板14と平ベルト23との摩擦力などの要因によって定まる。したがって制御部9は、各種条件に応じてこれらの要因による移動距離(b−a)を予め見越した上で駆動動作の停止指令を発する。なお、ここで言う停止指令には、平ベルト23を瞬時に停止させることのほか、平ベルト23の搬送速度を直線的あるいは曲線的に減速しつつ停止させる場合をも含むものとする。また、本明細書において、従来技術にあるようなストッパ16に突き当てることによる停止ではなく、回路基板14を搬送する平ベルト23(もしくはこれに準ずる搬送具)の搬送動作を停止させることにより停止する現象を「自然停止」と呼ぶものとする。
The movement distance (ba) from the position where the stop command is issued to the position where the
従来技術によるストッパ16を利用した停止では、一面では回路基板14が一定位置で確実に停止させられるため、跳ね返りを見越したとしても約0.5mmほどの位置誤差範囲内の比較的安定した位置で停止させることが可能である。しかしながら、本実施の形態による自然停止では、停止に影響を及ぼす上述したような各種要因のほか、平ベルト23又は回路基板14の汚れなどによる一時的、局部的な表面状態の差異、あるいは作業環境における湿度、温度、振動などのその他要因による摩擦力への影響などが加わって、回路基板14の停止位置のずれは0.5mmから数mmに及ぶものとなる。減速度を緩やかにすることでこの停止位置の精度を高めることは可能ではあるが、それでは実装速度の高速化に対する障害要因となる。
In the stop using the
このような大きな位置ずれを放置した場合、次に回路基板14の識別マークを認識して部品実装位置を制御する基板認識装置15による認識動作に支障が生ずる。したがって本実施の形態にかかる基板認識システムでは、このように自然停止した回路基板14の停止位置のばらつきによる悪影響を回避する対策を講じている。図2(b)に示すように停止した回路基板14を認識して正確な停止位置を特定し、そして当該認識結果の情報に基づいて、制御部9が基板認識装置15による認識位置を制御するものとしている。より具体的に、制御部9は、前記回路基板14の停止位置特定結果に基づき、基板認識装置15を取り付けた実装ヘッド4の移動方向、移動量に補正を加え、停止位置のばらつきによる影響を排除するものとしている。このためラインセンサ41は、停止指令信号の発生(図2(a)に示す距離a)から、回路基板14の停止位置(図2(b)に示す距離b)までの認識が可能となる必要な長さの画素を配列したラインセンサでなければならない。
If such a large misalignment is left unattended, the recognition operation by the
また、回路基板14に貫通穴、切り欠き、曲線形状などがあったとしても、これらの情報を予め制御部9に記憶させておくことで、回路基板停止位置の認識障害を排除することができる。なぜなら、光学センサ31のようなON−OFF方式の検出方法と異なり、ラインセンサ41を用いることで前進する回路基板14の先端部を常時検出することが可能となるからである。
Further, even if the
このように、本実施の形態にかかる基板停止位置検出システムによれば、ストッパを使用することなく部品実装装置に搬送される回路基板を所定位置近傍に自然停止させることができる。これにより、ストッパ突き当たり時の衝撃にともなう各種の不具合を解消することが可能となる。加えて、前記自然停止に伴う回路基板の停止位置のばらつきは、回路基板の正確な停止位置を把握してこれを実装ヘッドの移動制御に使用することにより解消することができる。これにより、ストッパを利用しないことによる不具合が全て解消され、また回路基板の正確な停止位置を制御に使用することから、認識動作をより確実に実施することが可能となる。 Thus, according to the board stop position detection system according to the present embodiment, the circuit board conveyed to the component mounting apparatus can be naturally stopped near the predetermined position without using a stopper. As a result, it is possible to eliminate various problems associated with the impact at the time of hitting the stopper. In addition, the variation of the stop position of the circuit board due to the natural stop can be eliminated by grasping the accurate stop position of the circuit board and using it for the movement control of the mounting head. As a result, all the problems caused by not using the stopper are eliminated, and the accurate stop position of the circuit board is used for control, so that the recognition operation can be performed more reliably.
次に、本発明にかかる第2の実施の形態の基板認識システムにつき、図面を参照して説明する。図3は、本実施の形態にかかる基板認識システムを示すもので、ここでは、先の実施の形態におけるラインセンサ41に代え、認識装置としてCCDカメラ51を実装位置近傍に設けて移動する回路基板14を検出するものとしている。その他の構成については、ストッパが不要であることを含めて先の実施の形態と同様である。
Next, a substrate recognition system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a substrate recognition system according to the present embodiment. Here, instead of the
本実施の形態にかかる基板認識システムの動作は、基本的に先の実施の形態と同様である。図の右側から搬入された回路基板14が平ベルト23に載置されてX方向左側に搬送され、所定の部品実装位置近傍に達した回路基板14がCCDカメラ51により検出される。その際の検出画像は、図2(a)の下側の図に示すようになる。画像内で予め定められた位置(例えば、図の距離a)に回路基板が達すると、制御部9が搬送動作の停止指令を発し、回路基板14は、例えば図2(b)の下側の図に示す位置(距離b)で自然停止する。
The operation of the substrate recognition system according to this embodiment is basically the same as that of the previous embodiment. The
停止指令の後、自然停止するまでに回路基板14が移動する距離(b−a)にばらつきが生ずるのは先の実施の形態で示すものと同様である。このばらつきによる実装精度への悪影響を除くため、本実施の形態では、図2(b)の下側の図に示すCCDカメラ51が捉えた回路基板14の停止状態の認識画像から停止位置を正確に特定し、この特定情報を基に実装ヘッド4の移動量を補正することで、基板認識装置15による回路基板14の認識位置を正確に制御することができる。
After the stop command, the distance (ba) in which the
直線的な画像を捉えるラインセンサ41を、平面的な画像を捉えるいわばエリアセンサともいうべきCCDカメラ51に置き換えることにより、本実施の形態にかかるシステムではさらに以下のような追加のメリットを得ることができる。まず、図4(a)に示すように、回路基板14が破線で示す本来の停止線に対して角度θだけ傾いて停止することがあり得る。本発明では回路基板14の停止時にストッパを使用しないために衝撃による回路基板14の傾きは生じないが、設備の振動その他の何らかの要因によってこのような傾きが生じることも起こり得る。CCDカメラ51を利用することにより、このような傾きθを検出した場合には制御部9がこれにともなう回路基板14の認識位置のずれ量を演算することができる。その結果に基づいて実装ヘッド4の移動方向、移動量が制御され、基板認識装置15を適切な認識位置に位置決めすることで正確な回路基板14の位置、傾きの認識が可能になる。
By replacing the
また、図4(b)に示す例では、搬入された回路基板14に特異な貫通穴32や切り欠き33が設けられている。CCDカメラ51を使用することでこれらの要因による停止位置認識への悪影響を排除できることのほか、より積極的な利用も可能となる。すなわち、回路基板14固有のこれら特異形態に関する情報を予め制御部9が記憶させておき、搬送されてきた回路基板14の画像を捉えることで、当該回路基板14が当初予定されていたものであるか否かの判断をこれらの特異形態の画像を参照することによって判断することが可能となる。万一認識さたれ画像が予め記憶されたものと一致しない場合、当該回路基板14への部品実装を回避することによって不良品の発生を未然に防ぐことができる。ON−OFFの識別機能しか有していない従来の光学センサではこのような成果を期待することができなった。
Further, in the example shown in FIG. 4B, a unique through
認識機能をさらに向上させるため、本実施の形態における他の態様では、CCDカメラ51の視野を変化させること、あるいはCCDカメラ51の設置位置を移動させることが可能である。通常、CCDカメラ51は視野32mm角のものが使用されるが、上述した画像認識機能向上のために必要であれば、この視野を変化させてもよい。一般に視野と解像度とはトレードオフの関係にあるため、この関係が許容できる限りにおいて視野の調整が可能である。また、回路基板14に対するCCDカメラ51の距離を図の上下方向に調節することによっても視野の調整が可能となる。
In order to further improve the recognition function, in another aspect of the present embodiment, the field of view of the
加えてCCDカメラ51を保持する基台をスライド式又はリンク式としてCCDカメラを図3の左右方向、あるいは図面に垂直な方向に移動させることも可能である。従来技術によれば、ストッパ16との位置関係を保つためにセンサ31を自由に移動させることには制約があった。本実施の形態ではCCDカメラ51が単独で設けている(ストッパ16による制約がない)ことから自由度が増し、回路基板14の仕様に応じて適切な配置位置、さらには回路基板14の適切な停止位置を選択することが可能となっている。
In addition, it is possible to move the CCD camera in the left-right direction in FIG. 3 or in the direction perpendicular to the drawing by using a base that holds the
図5はそのような対応の一つを示すもので、図は回路基板14を搬送方向正面(図3のX方向)から見ている。図において、CCDカメラ51は、回路基板14の直下ではなく、回路基板14の搬送方向に対して右側(左側であってもよい)に退避した位置に配置されている。
FIG. 5 shows one such correspondence. In the figure, the
基板保持装置7には、回路基板14を下から支持するためのサポートピン28が多数立設されており、従来の光学センサ31とは異なって大きなスペースを必要とするCCDカメラ51を回路基板14の真下に配置することが困難となる場合もあり得る。図5に示すように、CCDカメラ51を回路基板14の真下ではなく、回路基板14の搬送方向(図面に垂直な方向)に対して横方向にずらして配置することで、サポートピン28ほかとの干渉が回避され、収納が容易となる。特に、既存の設備に対してCCDカメラ51を設置する場合には有利となる。回路基板14を斜め位置から撮像することによって生ずる認識画像のひずみは、制御部9により容易に補正することができる。
The
本実施の形態にかかるCCDカメラ51と第1の実施の形態に示すラインセンサ41とを比較した場合、ラインセンサ41が細長い形状をしていることからサポートピン28との干渉を回避して回路基板14の直下に配置し易いことが理解できる。しかしながら、ラインセンサ41であっても勿論、図5に示すCCDカメラ51と同様に回路基板14の搬入方向に対して横方向にずれた位置に配置することは可能である。また、従来技術におけるストッパ16とセンサ31との組合せに比較して、ラインセンサ41の位置を回路基板の搬送方向に対して前後、左右に移動させることが容易である点も本実施の形態にかかるCCDカメラ51と同様である。
When the
以上、本発明にかかる各実施の形態の基板認識システムについて述べてきたが、本発明の適用は、これまで述べてきたものには限定されない。例えば、回路基板14の前進、停止位置を認識するラインセンサ41、CCDカメラ51は、回路基板14の先端部の移動、停止が認識できるものであればその他の装置(例えば、レーザ変移計、超音波センサなど)であっても良い。また、以上の説明では、回路基板14を部品実装装置1内に搬入して位置決めする際の例を対象としているが、例えば回路基板の表面にクリーム半田、接着剤を印刷するためのクリーム半田塗布装置、接着剤塗布装置内に回路基板14を搬入する場合であっても同様に適用が可能である。
As mentioned above, although the board | substrate recognition system of each embodiment concerning this invention was described, application of this invention is not limited to what was described so far. For example, the
また、これまでの説明では回路基板14を自然停止させ、その停止位置を検出して基板認識装置15の認識位置を制御する基板認識システムについて述べてきたが、本発明は、当該基板認識システムを利用する実装制御方法、さらには当該基板認識システム、実装制御方法を活用して正確、かつ効率的な部品実装を可能とする部品実装装置、及び部品実装方法をも包含している。
In the above description, the
本発明にかかる基板認識システム、及び当該基板認識システムを利用する実装制御方法、部品実装装置、部品実装方法は、回路基板上に電子部品などの部品を実装する部品実装の産業分野において広く利用することができる。 A board recognition system, a mounting control method, a component mounting apparatus, and a component mounting method using the board recognition system according to the present invention are widely used in the industrial field of component mounting for mounting a component such as an electronic component on a circuit board. be able to.
1.部品実装装置、 2.部品供給部、 3.吸着ノズル、 4.実装ヘッド、 7.基板保持装置、 9.制御部、 11.ローダ、 12.アンローダ、 13.部品、 14.回路基板、 15.基板認識装置、 16.ストッパ、 23.平ベルト、 27.サポートテーブル、 28.サポートピン、 41.ラインセンサ、 51.CCDカメラ。
1. 1. component mounting device; 2. parts supply unit; 3. Adsorption nozzle, 6. mounting head; 8. substrate holding device; 10. control unit Loader, 12. Unloader, 13. Parts, 14. Circuit board, 15. Board recognition device, 16. Stopper, 23. Flat belt, 27. Support table, 28. Support pins, 41. Line sensor, 51. CCD camera.
Claims (4)
前記保持された回路基板の位置と傾きを認識する第1の基板認識装置と、
前記第1の基板認識装置が回路基板を認識する際の認識位置を制御する制御部と、
前記基板保持装置により搬送される回路基板を認識する、前記部品実装位置近傍に配置された第2の基板認識装置とを備える部品実装装置において、
前記第1の基板認識装置は前記保持された回路基板に部品を実装する実装ヘッドに取り付けられ、
前記第2の基板認識装置は前記保持された回路基板の直下または前記回路基板の搬送方向に対して横方向下方のいずれかの位置に配置されたCCDカメラであり、
前記制御部は、前記第2の基板認識装置が視野内の予め定められた位置に前記回路基板を検出した際に前記基板保持装置の搬送動作停止を指令し、これにより自然停止した回路基板の停止位置と傾きを前記第2の基板認識装置が認識した認識結果に基づき、前記第1の基板認識装置による回路基板の認識位置を制御することを特徴とする部品実装装置。 A board holding device that conveys the circuit board and holds it at the component mounting position;
A first board recognition device for recognizing the position and inclination of the held circuit board;
A control unit for controlling a recognition position when the first substrate recognition device recognizes a circuit board;
In a component mounting apparatus comprising a second substrate recognition device arranged near the component mounting position for recognizing a circuit board conveyed by the substrate holding device,
The first board recognition device is attached to a mounting head for mounting a component on the held circuit board,
The second substrate recognition device is a CCD camera arranged at any position directly below the held circuit board or below in the lateral direction with respect to the transport direction of the circuit board,
The control unit commands the stop of the transport operation of the substrate holding device when the second substrate recognition device detects the circuit substrate at a predetermined position in the field of view, thereby A component mounting apparatus that controls a recognition position of a circuit board by the first substrate recognition device based on a recognition result of the second substrate recognition device recognizing a stop position and an inclination.
前記制御部が、前記CCDカメラによる回路基板の形態に係る認識結果に基づき、当該回路基板が加工対象となる所定の回路基板であるか否かの判断をさらに行うことを特徴とする、請求項1に記載の部品実装装置。 The control unit stores in advance information related to the form of each circuit board,
The control unit further determines whether or not the circuit board is a predetermined circuit board to be processed based on a recognition result of the form of the circuit board by the CCD camera. The component mounting apparatus according to 1.
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