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JPWO2019111291A1 - 電子部品装着向き確認システム及び電子部品装着向き確認方法 - Google Patents

電子部品装着向き確認システム及び電子部品装着向き確認方法 Download PDF

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Abstract

回路基板(12)のうちの電子部品(C)を装着するパッドパターンを含む装着エリアを撮像するカメラ(36)と、前記カメラで撮像した装着エリアの画像を表示する表示装置(34)とを備える。生産プログラムに従って装着する電子部品の装着イメージを前記装着エリアの画像に重ねて表示装置に表示すると共に、作業者が表示装置に装着エリアの画像に重ねて表示された電子部品の装着イメージを見て生産プログラムで指定された電子部品の装着向きが装着エリアのパッドパターンの向きと一致しない場合に当該電子部品の装着向きを当該パッドパターンの向きと一致させるように生産プログラムを編集する。回路基板の装着エリアには、パッドパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部(41)が形成され、表示装置に装着エリアの画像に重ねて表示する電子部品の装着イメージに当該電子部品の装着向きを示す部品装着向き表示部(42)を付けて表示する。

Description

本明細書は、生産プログラム(生産ジョブ)に従って回路基板に装着する電子部品の装着向きを生産開始前に確認する電子部品装着向き確認システム及び電子部品装着向き確認方法に関する技術を開示したものである。
回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機は、特許文献1(特開2010−73958号公報)に記載されているように、複数のフィーダから供給される複数種の電子部品を生産プログラムで指定された順序でピックアップして回路基板の指定された位置に装着するようにしている。この際、回路基板に装着する電子部品は装着向きが同じものだけではなく、異なる装着向きの電子部品が混在するため、電子部品の装着向きについても生産プログラムで指定するようにしている。
また、回路基板の製造誤差等によって、生産プログラムで指定された電子部品の装着位置が、生産に使用する実際の回路基板のパッドパターンの位置からずれている可能性がある。このため、生産開始前に電子部品装着機のカメラで回路基板のパッドパターン(ランドパターン)を含む装着エリアを撮像して、その装着エリアの画像を電子部品装着機の表示装置に表示すると共に、生産プログラムに従って装着する電子部品の装着イメージを装着エリアの画像に重ねて表示し、作業者が電子部品の装着位置のずれの有無を目視確認できるようにしたものがある。このようなシステムでは、電子部品の装着位置が回路基板のパッドパターンの位置からずれていると作業者が判断した場合には、作業者がキーボード、マウス等の入力装置を操作して当該電子部品の装着位置を当該パッドパターンの位置と一致させるように生産プログラムを編集(修正)する機能が搭載されている。
特開2010−73958号公報
電子部品は、抵抗等の一部の部品を除いて、方向性があり、装着向きが間違っていると、不良品を生産してしまう。電子部品は、リード、バンプ等の端子の配列が部品ボディ部の中心線に関して対称なものが多い。このような対称な端子配列の電子部品は、その装着イメージの画像を見ただけでは、装着向きが正しいのか180°反転しているのかを判別できない。正方形の電子部品の場合は、その装着イメージの画像を見ただけでは、装着向きが正しいのか、90°、180°、270°回転しているのかを判別できない。
また、生産プログラムを作成する作業者が電子部品の装着向きを間違えて生産プログラムを作成してしまう可能性があるため、電子部品の装着向きが間違った生産プログラムを使用して不良品を生産してしまう可能性もある。
この対策として、生産開始前にテスト生産を行って、試験的に回路基板に全ての電子部品を装着してテスト生産品を生産し、作業者がテスト生産品の全ての電子部品の装着向きを目視確認することがある。しかし、テスト生産品の全ての電子部品の装着向きを目視確認する作業は、多大の手間と時間がかかり、生産性を低下させる要因となる。
上記課題を解決するために、生産プログラムに従って回路基板に装着する電子部品の装着向きを生産開始前に確認する電子部品装着向き確認システムであって、前記回路基板のうちの前記電子部品を装着するパッドパターンを含む装着エリアを撮像するカメラと、前記カメラで撮像した前記装着エリアの画像を表示する表示装置と、前記生産プログラムに従って装着する電子部品の装着イメージを前記装着エリアの画像に重ねて前記表示装置に表示する電子部品装着イメージ描画部と、作業者が前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示された前記電子部品の装着イメージを見て前記生産プログラムで指定された前記電子部品の装着向きが前記装着エリアのパッドパターンの向きと一致しない場合に当該電子部品の装着向きを当該パッドパターンの向きと一致させるように前記生産プログラムを編集する編集機能部とを備え、前記回路基板の装着エリアには、前記パッドパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部が形成され、前記電子部品装着イメージ描画部は、前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示する前記電子部品の装着イメージに当該電子部品の装着向きを示す部品装着向き表示部を付けて表示するようにしたものである。
この構成では、表示装置に回路基板の装着エリアの画像と電子部品の装着イメージとを重ねて表示する際に、装着エリアのパッドパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部と、電子部品の装着向きを示す部品装着向き表示部とを付けて表示するため、作業者が表示装置に表示されたパッドパターン向き表示部と部品装着向き表示部とを目視確認することで、生産プログラムで指定された電子部品の装着向きが正しいのか180°反転しているのか(正方形の電子部品の場合は、90°、180°、270°回転しているのか)を容易に目視確認することができる。この目視確認により、作業者が電子部品の装着向きが装着エリアのパッドパターンの向きと一致しないと判断した場合には、作業者が編集機能部を操作して当該電子部品の装着向きを当該パッドパターンの向きと一致させるように生産プログラムを編集することができる。このため、生産開始前に電子部品の装着向きを確認するためのテスト生産を行う必要がなくなり、生産性を向上できる。
図1は本発明の一実施例の電子部品装着機の主要部の構成を示す側面図である。 図2は電子部品装着機の制御系の構成を示すブロック図である。 図3は電子部品装着位置・装着向き編集画面の一例を示す図である。 図4は電子部品装着位置・装着向き編集プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
以下、一実施例を説明する。
まず、電子部品装着向き確認システムを搭載した電子部品装着機の構成を図1に基づいて説明する。
電子部品装着機のベース台11上には、回路基板12を搬送するコンベア13が設けられている(以下、このコンベア13による回路基板12の搬送方向をX方向とし、その直角方向をY方向とする)。このコンベア13を構成する2本のコンベアレール13a,13bとコンベアベルト14a,14bを支持する支持部材15a,15bのうち、片方の支持部材15aを、一定位置に固定し、その反対側の支持部材15bのY方向位置を送りねじ機構(図示せず)等によってガイドレール16に沿って調整することで、コンベア13の幅(コンベアレール13a,13bの間隔)を回路基板12の幅に合わせて調整できるようになっている。
また、ベース台11上のコンベア13の側方には、フィーダセット台22が設けられ、このフィーダセット台22に複数のフィーダ23がY方向に着脱可能にセットされている。各フィーダ23には、多数の電子部品を等ピッチで収容した部品供給テープが巻回されたリール20がセットされ、このリール20から引き出された部品供給テープの先頭の電子部品が部品吸着位置(吸着ノズル26で電子部品を吸着する位置)に位置するようにセットされる。
この電子部品装着機には、装着ヘッド24を水平方向(XY方向)及び上下方向(Z方向)に移動させるヘッド移動装置25(図2参照)が設けられている。装着ヘッド24には、フィーダ23により部品吸着位置に送られた電子部品を吸着する1本又は複数本の吸着ノズル26が下向きに保持されている。また、電子部品装着機には、ヘッド移動装置25(移動装置)によって装着ヘッド24と一体的に移動して回路基板12の基準マークをその上方から撮像するマーク撮像用のカメラ36と、吸着ノズル26に吸着した電子部品をその下方から撮像する部品撮像用のカメラ35(図2参照)とが設けられている。
図2に示すように、電子部品装着機の制御装置31には、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置32と、後述する図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムや画像データ等を記憶するハードディスク、RAM、ROM等の記憶装置33と、液晶ディスプレイ、CRT等の表示装置34等が接続されている。
この電子部品装着機の制御装置31は、1台又は複数台のコンピュータ(1個又は複数個のCPU)によって構成され、回路基板12に装着する各電子部品の装着位置(X,Y)、装着向き、装着順序等の生産ジョブデータが登録された生産プログラムに従って電子部品装着機の各機能の動作を制御すると共に、マーク撮像用のカメラ36や部品撮像用のカメラ35で撮像した画像を処理して各々の認識対象を認識する画像処理装置としても機能する。具体的には、電子部品装着機の制御装置31は、コンベア13により所定の作業位置に搬入されてクランプされた回路基板12の認識対象である基準マークをその上方からマーク撮像用のカメラ36で撮像して、その撮像画像を処理して基準マークを認識し、この基準マークの位置を基準にして回路基板12の各部品装着位置(各電子部品を装着するパッドパターンの位置)を計測すると共に、装着ヘッド24を部品吸着位置→部品撮像位置→部品装着位置の経路で移動させて、フィーダ23から供給される電子部品を装着ヘッド24の吸着ノズル26で吸着して当該電子部品を部品撮像用のカメラ35で撮像して、その撮像画像を処理して当該電子部品の吸着位置(X,Y)と角度θを計測し、当該電子部品の吸着位置(X,Y)や角度θのずれを補正して当該電子部品を回路基板12のパッドパターンに装着するという動作を制御する。
ところで、回路基板12の製造誤差等によって、生産プログラムで指定された電子部品の装着位置が、生産に使用する実際の回路基板12のパッドパターン(ランドパターン)の位置からずれている可能性がある。また、生産プログラムを作成する作業者が電子部品の装着向きを間違えて生産プログラムを作成してしまう可能性もある。
そこで、本実施例では、電子部品装着機の制御装置31は、生産プログラムに従って装着する電子部品Cの装着イメージ(図3参照)を回路基板12の装着エリアの画像に重ねて表示装置34に表示する電子部品装着イメージ描画部として機能する。更に、電子部品装着機の制御装置31は、後述する図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムに従って、生産開始前にマーク撮像用のカメラ36で回路基板12のパッドPのパターンを含む装着エリアを撮像して、図3に示すように、撮像した装着エリアのパッドPのパターンの画像を表示装置34に表示すると共に、生産プログラムに従って装着する電子部品Cの装着イメージを装着エリアのパッドPのパターンの画像に重ねて表示し、作業者が表示装置34の画面上で電子部品Cの装着位置のずれ(電子部品Cの端子TとパッドPとの位置ずれ)の有無と電子部品Cの装着向きの正否を目視確認できるようにしている。
しかし、電子部品Cは、リード、バンプ等の端子Tの配列が部品ボディ部の中心線に関して対称なものが多い。このような対称な端子配列の電子部品Cは、その装着イメージの画像を見ただけでは、装着向きが正しいのか180°反転しているのか(正方形の電子部品の場合は、90°、180°、270°回転しているのか)を判別できない。
そこで、本実施例では、回路基板12の装着エリアには、パッドPのパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部41が形成され、マーク撮像用のカメラ36で撮像した回路基板12の装着エリアの画像には、パッドPのパターンと共にパッドパターン向き表示部41が写るようになっている。更に、電子部品装着機の制御装置31は、図3に示すように、表示装置34に回路基板12の装着エリアの画像に重ねて表示する電子部品Cの装着イメージに当該電子部品Cの装着向きを示す部品装着向き表示部42を付けて表示するようにしている。
ここで、パッドパターン向き表示部41は、電子部品Cの複数の端子Tを半田付けする複数のパッドPのうち、パッドPのパターンの向きを特定するパッドPを、他のパッドPと区別する文字、記号、マーク、色のいずれかで表示するようにしている。図3の表示例では、パッドPのパターンの向きを特定するパッドPとして、電子部品Cの右端上側に位置する1番目の端子T(1番ピン)を半田付けする1番目のパッドPを使用し、この1番目のパッドPの近くに、パッドパターン向き表示部41として、端子番号「1」を印字している。また、電子部品Cの複数の端子Tのうち当該電子部品Cの装着向きを特定する端子Tとして、電子部品Cの右端上側に位置する1番目の端子T(1番ピン)を使用し、1番目の端子Tの近くに、部品装着向き表示部42として端子番号「1」を表示するようにしている。図3の表示例は、電子部品Cの装着向きが180°反転した状態を示している。
電子部品Cの装着イメージと、電子部品Cの装着向きを特定する端子Tがどれであるかの情報は、生産で使用される電子部品Cに関する情報を記憶したパートデータに基づくものである。パートデータは、制御装置31に記憶されてもよく、電子部品装着機の外部のコンピュータで、制御装置31と通信可能なコンピュータに記憶されてもよい。
この場合、パッドパターン向き表示部41、部品装着向き表示部42を付けるパッドP、端子Tは、1番目以外のパッドP、1番目以外の端子Tとしても良く、例えば、最終番目のパッドP、最終番目の端子Tとしても良く、或は、左端上側のパッドP、左端上側の端子Tとしたり、左端下側のパッドP、左端下側の端子Tとしたり、右端下側のパッドP、右端下側の端子Tとしても良い。要は、パッドPのパターンの向きと電子部品Cの装着向きを特定できるパッドP、端子Tにパッドパターン向き表示部41、部品装着向き表示部42を付けるようにすれば良い。また、パッドパターン向き表示部41、部品装着向き表示部42の表示態様も端子番号を示す数字に限定されず、数字以外の文字(例えば、「上」、「下」、「左」、「右」等)で示したり、記号又はマークで示したり、特定のパッドPの色や特定の端子Tの色を他のものと異ならせることで特定のパッドPや特定の端子Tを色で目視確認できるようにしても良い。
電子部品装着機の制御装置31は、生産開始前に図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムを実行することで、生産プログラムで指定された電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きが生産に使用する実際の回路基板12のパッドPのパターンの位置からずれていたり、パッドPのパターンの向きと異なっている場合に、作業者が電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きを修正して生産プログラムを編集する編集機能部として機能する。以下、図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムの処理内容を説明する。
図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムは、生産開始前に作業者が入力装置32を操作して電子部品装着位置・装着向き編集を開始する操作を行ったときに電子部品装着機の制御装置31によって実行される。電子部品装着機の制御装置31は、本プログラムを起動すると、まず、ステップ101で、生産に使用する電子部品Cの一覧を表示装置34に表示する。この後、ステップ102に進み、表示された電子部品Cの一覧の中で、作業者が確認する電子部品Cを選択するまで待機する。
その後、作業者が確認する電子部品Cを選択した時点で、ステップ103に進み、作業者が入力装置32を操作して撮像を開始する操作を行うまで待機する。そして、作業者が撮像を開始する操作を行った時点で、ステップ104に進み、生産に使用する回路基板12のうち、選択された電子部品Cを装着する装着エリアをマーク撮像用のカメラ36で撮像する。
この後、ステップ105に進み、撮像した回路基板12の装着エリアの画像を表示装置34に表示する。この装着エリアの画像には、パッドPのパターンと共にパッドパターン向き表示部41が写っている。そして、次のステップ106で、選択された電子部品Cの装着イメージを回路基板12の装着エリアの画像に重ねて表示装置34に表示する。この際、図3に示すように、表示装置34に回路基板12の装着エリアの画像に重ねて表示する電子部品Cの装着イメージに当該電子部品Cの装着向きを示す部品装着向き表示部42を付けて表示する。これにより、作業者が表示装置34に表示されたパッドパターン向き表示部41と部品装着向き表示部42の位置を目視確認して両者の位置が一致するか否かを判断することで、生産プログラムで指定された電子部品Cの装着向きが正しいのか180°反転しているのか(正方形の電子部品の場合は、90°、180°、270°回転しているのか)を容易に目視確認することができる。また、電子部品Cの装着イメージを回路基板12の装着エリアの画像に重ねて表示することで、作業者が表示装置34の画面上で電子部品Cの装着位置のずれ(電子部品Cの端子TとパッドPとの位置ずれ)の有無を容易に目視確認することができる。
この後、ステップ107に進み、選択された電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きを「修正する」か「修正しない」かを表示や音声等で作業者に問い合わせる。その結果、作業者が入力装置32を操作して「修正する」を選択した場合には、ステップ108に進み、作業者が入力装置32を操作して電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きを修正する操作が完了するまで待機する。その後、電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きを修正する操作が完了した時点で、ステップ109に進み、作業者が修正した電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きのデータを用いて生産プログラムの当該電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きのデータを編集(修正)して、次のステップ110に進む。
一方、前述したステップ107で、作業者が電子部品Cの装着位置及び/又は装着向きを「修正しない」を選択した場合には、ステップ108及び109の処理を飛び越してステップ110に進む。これにより、作業者が「修正しない」を選択した電子部品Cについては、生産プログラムの当該電子部品Cの装着位置及び装着向きに関するデータを編集(修正)せずにステップ110に進む。
このステップ110では、生産プログラムの編集を「続ける」か「終了する」かを表示や音声等で作業者に問い合わせる。その結果、作業者が入力装置32を操作して「続ける」を選択した場合には、前述したステップ101以降の処理を再度実行して、作業者が次に選択した電子部品Cについて生産プログラムの編集を続ける。一方、上記ステップ110で、作業者が生産プログラムの編集を「終了する」を選択した場合には、本プログラムを終了する。
以上説明した本実施例によれば、表示装置34に回路基板12の装着エリアの画像と電子部品Cの装着イメージとを重ねて表示する際に、装着エリアのパッドPのパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部41と、電子部品Cの装着向きを示す部品装着向き表示部42とを付けて表示するため、作業者が表示装置34に表示されたパッドパターン向き表示部41と部品装着向き表示部42とを目視確認することで、生産プログラムで指定された電子部品Cの装着向きが正しいのか180°反転しているのか(正方形の電子部品の場合は、90°、180°、270°回転しているのか)を容易に目視確認することができる。この目視確認により、作業者が電子部品Cの装着向きが装着エリアのパッドPのパターンの向きと一致しないと判断した場合には、作業者が当該電子部品Cの装着向きを当該パッドPのパターンの向きと一致させるように生産プログラムを編集することができる。このため、生産開始前に電子部品Cの装着向きを確認するためのテスト生産を行う必要がなくなり、生産性を向上できる。
しかも、本実施例では、作業者が表示装置34に表示された装着エリアのパッドPのパターンと電子部品Cの装着イメージとの位置ずれ(電子部品Cの端子TとパッドPとの位置ずれ)を見て当該電子部品Cの装着位置を当該パッドPのパターンの位置と一致させるように生産プログラムを編集する機能も有するため、電子部品Cの装着向きの編集と併せて電子部品Cの装着位置も編集することができる。
尚、本実施例では、電子部品装着向き確認システムを電子部品装着機に搭載した例について説明したが、例えば、画像処理用の電子部品の形状データを作成する電子部品形状データ作成システムに電子部品装着向き確認システムとしての機能を搭載して、電子部品形状データ作成システムのカメラで回路基板12の装着エリアの画像を撮像して、作業者が電子部品形状データ作成システムを使用して生産プログラムを編集できるようにしても良い。或は、複数台の電子部品装着機を配列した電子部品装着ラインの生産を管理する生産管理用コンピュータに電子部品装着向き確認システムとしての機能を搭載して、作業者が生産管理用コンピュータを使用して、電子部品装着ラインの各電子部品装着機が実行する生産プログラムを編集できるようにしても良い。この際、回路基板12の装着エリアの画像は、各電子部品装着機のマーク撮像用のカメラ36で撮像すれば良い。
或は、生産プログラム編集専用のシステムを構成して、そのシステムに電子部品装着向き確認システムとしての機能を搭載しても良い。
その他、本発明は、電子部品装着機の構成を変更したり、図4の電子部品装着位置・装着向き編集プログラムの処理手順や処理内容を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
12…回路基板、13…コンベア、24…装着ヘッド、25…ヘッド移動装置、26…吸着ノズル、31…電子部品装着機の制御装置(電子部品装着イメージ描画部,編集機能部)、32…入力装置、34…表示装置、36…マーク撮像用のカメラ、41…パッドパターン向き表示部、42…部品装着向き表示部、C…電子部品、P…パッド、T…端子

Claims (5)

  1. 生産プログラムに従って回路基板に装着する電子部品の装着向きを生産開始前に確認する電子部品装着向き確認システムであって、
    前記回路基板のうちの前記電子部品を装着するパッドパターンを含む装着エリアを撮像するカメラと、
    前記カメラで撮像した前記装着エリアの画像を表示する表示装置と、
    前記生産プログラムに従って装着する電子部品の装着イメージを前記装着エリアの画像に重ねて前記表示装置に表示する電子部品装着イメージ描画部と、
    作業者が前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示された前記電子部品の装着イメージを見て前記生産プログラムで指定された前記電子部品の装着向きが前記装着エリアのパッドパターンの向きと一致しない場合に当該電子部品の装着向きを当該パッドパターンの向きと一致させるように前記生産プログラムを編集する編集機能部とを備え、
    前記回路基板の装着エリアには、前記パッドパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部が形成され、
    前記電子部品装着イメージ描画部は、前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示する前記電子部品の装着イメージに当該電子部品の装着向きを示す部品装着向き表示部を付けて表示する、電子部品装着向き確認システム。
  2. 電子部品装着機に搭載された電子部品装着向き確認システムであって、
    前記カメラは、前記回路基板の基準位置マークを撮像するマーク撮像用のカメラである、請求項1に記載の電子部品装着向き確認システム。
  3. 前記電子部品装着イメージ描画部は、前記部品装着向き表示部として、前記電子部品の複数の端子のうち当該電子部品の装着向きを特定する端子を、他の端子と区別する文字、記号、マーク、色のいずれかで表示する、請求項1又は2に記載の電子部品装着向き確認システム。
  4. 前記編集機能部は、作業者が前記表示装置に表示された前記装着エリアのパッドパターンと前記電子部品の装着イメージとの位置ずれを見て当該電子部品の装着位置を当該パッドパターンの位置と一致させるように前記生産プログラムを編集する機能も有する、請求項1乃至3のいずれかに記載の電子部品装着向き確認システム。
  5. 生産プログラムに従って回路基板に装着する電子部品の装着向きを生産開始前に確認する電子部品装着向き確認方法であって、
    前記回路基板のうちの前記電子部品を装着するパッドパターンを含む装着エリアには、当該パッドパターンの向きを示すパッドパターン向き表示部が形成され、
    前記回路基板の装着エリアをカメラで撮像する工程と、
    前記カメラで撮像した前記装着エリアの画像を表示装置に表示する工程と、
    前記生産プログラムに従って装着する電子部品の装着イメージを前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示する電子部品装着イメージ描画工程と、
    作業者が前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示された前記電子部品の装着イメージを見て前記生産プログラムで指定された前記電子部品の装着向きが前記装着エリアのパッドパターンの向きと一致しない場合に当該電子部品の装着向きを当該パッドパターンの向きと一致させるように前記生産プログラムを編集する工程とを含み、
    前記電子部品装着イメージ描画工程では、前記表示装置に前記装着エリアの画像に重ねて表示する前記電子部品の装着イメージに当該電子部品の装着向きを示す部品装着向き表示部を付けて表示する、電子部品装着向き確認方法。
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