【実施例1】
【0011】
[はんだ付けロボットの構成]
はんだ付けロボット10は公知の構成であり、主な装置として、
図1に示す通り、はんだコテユニット11、プリント基板載置装置12、駆動装置13、記憶装置14を備える。
【0012】
はんだコテユニット11は、アームを介してロボットの躯体に取り付けてあり、プリント基板載置装置12に載置されたプリント基板に電子部品をはんだ付けするべく、プリント基板載置装置12の上方を上下左右に自在に移動する。はんだコテユニット11は、加熱機構とはんだコテとはんだ供給機構を備える(図示せず)。はんだコテが加熱機構により加熱され、はんだ供給機構から供給されるはんだが溶融されてはんだ付けが行われる。
【0013】
はんだ付けの際は、プリント基板載置装置12に、電子部品を実装する対象のプリント基板を、はんだ付けする面(オモテ面)を上に向けて載置する。駆動装置13は、ロボットのあらゆる装置の駆動のために機能する。記憶装置14には、はんだ付けのためのプログラム等が記録されている。
【0014】
[プログラム作成装置の構成]
プログラム作成装置20は、プログラム作成のための一般的な装置に加え、
図2に示す通り、表示装置21、入力装置22、各プログラム記憶装置23、表示用画像記憶装置24、基板オブジェクト記憶装置25、既存各種データ記憶装置26、はんだ付け時の動作記億装置27、を備える。
【0015】
プログラム作成装置20は、実施例1のシステムを実行するためのプログラムを作成する。プログラム作成装置20は例えばタブレット型のコンピュータ等であり、インターネット通信に接続できることが望ましい。表示装置21による表示と入力装置22による入力を介して実施例1のシステムを実行するためのプログラムが作成される。
【0016】
各プログラム記憶装置23には、一般的なプログラムに加え、表示用画像データ作成プログラム(
図4)、基板オブジェクトデータ作成プログラム(
図5)、
はんだ付け時の動作プログラム作成プログラム(
図6)が記憶される。
【0017】
表示用画像記憶装置24には、表示用画像データ作成プログラム(
図4)によって作成された表示用画像データが記憶される。
【0018】
基板オブジェクト記憶装置25には、基板オブジェクトデータ作成プログラム(
図5)によって作成された基板オブジェクトデータが記憶される。
【0019】
既存各種データ記憶装置26には、こて先データ、はんだ作業データ、はんだ条件番号データ、基板予備情報データ、等の既存のデータが記憶される。こて先データとは、各種のこて先のデータである。
はんだ作業データとは、点はんだ、引きはんだ等のはんだ作業、および、カメラ予備検査、呼び出しプログラム、ワーク補正、等のデータである。はんだ条件番号データとは、こて先や基板予備情報(層数、板厚等)に応じて設定された最適なはんだ条件を示す番号についてのデータである。基板予備情報データとは、プリント基板の表面処理、基板の厚さ、層数、銅箔の厚さ、等の基板予備情報のデータである。
【0020】
はんだ付け時の動作記憶装置27にははんだ付け時の動作プログラム作成プログラム(
図6)によって作成されたプログラムが記憶される。
【0021】
[システムの概要]
実施例1のシステムは、はんだ付けロボットが電子部品とプリント基板をはんだ付けする際に用いる動作プログラムを作成するシステムである。次の手順でプログラムを作成する(
図3)。
1.表示用画像データ(プリント基板のオモテ面とウラ面)を作成する(31)
2.基板オブジェクトデータを作成する(32)
3.はんだ付け時の動作プログラムを作成する(33)
4.ロボットに送信する(34)
【0022】
ロボットと隔離された装置を用いて動作プログラムを作成し(上記1から3)、完成した動作プログラムをロボットに送信する(上記4)。
【0023】
予め、プリント基板を表示するための画像データ(表示用画像データ)と、実装箇所を電子的に特定し保存することを可能にしたデータ(基板オブジェクトデータ)を作成しておき(上記1と2)、はんだ付け時の動作プログラムを作成する際に、これらの二つのデータを用いる(上記3)。表示用画像データとして、プリント基板のオモテ面のみならずウラ面を透過データとしたデータも作成し、はんだ付け箇所をプロットする際に、ウラ面の透過データをオモテ面に重ねて表示することにより、プログラム作成者は、プログラム作成を、ウラ面の情報を得ながら行うことができる。
【0024】
[表示用画像データ作成プログラム]
表示用画像データ作成のためのプログラムの処理手順は次の通りである(
図4)。処理の主体はプログラム作成装置のCPUである。まず、カメラでプリント基板のオモテ面とウラ面を写真撮影する。CPUは撮影画像を取得して記録する(41、46)。次に、撮影画像のうちプリント基板以外の画像がトリミングされたものを記録する(42,47)。次に、撮影画像の明度と彩度が見易いものに調整されたものを記録する(43,48)。オモテ面については、そのように調整された画像を調整済み撮影画像として記録する(44)。次に、ウラ面については、そのように調整された画像を透過画面に変換して、調整済み撮影画像として記録する(49)。透過画面とは、画像データのうち背景データを透明にした画像である。調整済み撮影画像(オモテ面)と調整済み撮影画像を透過画面に変換した画像(ウラ面)を、プログラム作成装置20の表示画像記憶装置24に記録する。
【0025】
[基板オブジェクタデータ作成プログラム]
基板オブジェクタデータ作成のためのプログラムの処理手順は次の通りである(
図5)。処理の主体はプログラム作成装置のCPUである。基板オブジェクタデータは、はんだ付けする対象として選択されたプリント基板について作成される。まず、選択されたプリント基板についての情報を取得する(51)。次に、選択されたプリント基板の縦方向の寸法と横方向の寸法を取得する(52)。寸法は、実測により取得しても良いし、プリント基板自体に寸法の表示がありそれを利用して取得しても良い。次に、選択されたプリント基板についての予備情報を取得する(53)。予備情報とは、プリント基板の厚さや層数に関する情報である。プリント基板の厚さや層数といった情報は、電子部品をはんだ付けする際のはんだ条件に影響を与える。このため、予備情報ははんだ条件番号を決定するために必要な情報である。予備情報は、プログラウ作成者が、既存各種データ記憶装置26から呼び出されて表示装置21に表示されたものから、プログラム作成者が選択し、CPUはその情報を取得する。
【0026】
次に、寸法情報と予備情報に基づいて、既存の手段により、プリント基板上の全ての位置に、XY座標上の座標値をあてはめる。プリント基板上の全ての位置に、XY座標上の座標値をあてはめたデータを基板オブジェクトと称す(54)。基板オブジェクトを基板オブジェクト記憶装置25(
図2)に記憶する(55)。
【0027】
[はんだ付け時の動作プログラム作成プログラム]
プリント基板に電子部品をはんだ付けする際の動作プログラムを作成するためのプログラムの処理手順は次の通りである(
図6)。処理の主体はプログラム作成装置のCPUである。まず、プログラム作成者が電子部品をはんだ付けする対象のプリント基板を選択する。CPUは選択されたプリント基板の情報を取得する(61)。
【0028】
次に、処理の61で選択されたプリント基板に全ての電子部品を取り付けるにあたり使用する全てのコテ先の情報を取得し記録する(62)。具体的には、既存各種データ記憶装置26(
図2)から呼び出されて表示装置21に表示されたこて先情報らプログラム作成者が選択し、CPUはその情報を取得し記録する。記録された全作業の使用こて情報は、処理の69で示された「全作業の使用こて情報表示」において表示される。
【0029】
次に、CPUは、処理の61で選択されたプリント基板に対応する表示画面のうちオモテ面を表皮画面記憶装置24から呼び出し表示する(63)。プログラム作成者は、この表示画面を目視してはんだ付け位置をプロットする。CPUは、プロットされた位置に対応するXY座標上の座標値をはんだ付け位置情報として取得し記録する(66)。
【0030】
次にCPUは既存各種データ記憶装置26からはんだ作業データを呼び出し表示する。プログラム作成者は、プロットした位置に行うべきはんだ作業を選択する。CPUははんだ作業情報を取得し、記録する(67)。
【0031】
プログラム作成者は、はんだ付け位置をプロットするに際し、ウラ面の情報を参照したいと考えた場合には、プログラム作成装置に、ウラ面を表示するよう指示する。実装部品の種類と位置によりプロット位置とはんだ作業が決定されるところ、ウラ面には、実装部品の種類と位置に関し、オモテ面には表示されていない情報が表示されている。また、ウラ面の銅箔パターンも表示されている。ウラ面の銅箔パターンは熱の伝わり方に影響を与えるため、ウラ面に表示された情報は、プロットの位置とはんだ作業の決定に影響を与える。このため、プログラム作成者はウラ面の情報を参照することより、より短時間にかつより正確にプロット位置を決定することができる。CPUはウラ面表示の指示を受け取ると(64)、ウラ面の透過画像を表皮画面記憶装置24から呼び出しオモテ面に重ねて表示する(65)。ウラ面の透過画像がオモテ面と重複させて表示されると、プログラム作成者は、実装はんだ付け位置をプロットし、CPUはこれにより実装はんだ付け位置情報を取得し記録する(66)。
【0032】
はんだ付け位置情報の取得・記録が、全てのはんだ付け位置について行われるまで、この作業は繰り返される(68)。全てのはんだ付け位置が記録されると(68)、次に、全作業の使用こて情報が表示される(69)。プログラム作成者は、はんだ付け位置毎に使用するこてを決定する。CPUははんだ付け位置毎の使用こて情報を取得し、記録する(70)。
【0033】
次にプログラム作成者はプログラム作成装置に最適化を行うよう指示する。最適化とは、はんだ付けするべき位置とはんだ作業、使用するこて先、を鑑み、最短の移動距離で、かつ、こて先の交換回数を少なく、効率的な作業ができるよう、はんだ付け作業の順番を判断する作業である。CPUは、最適化の指示を受け、既存の手段で最適化を行い、記録する(71)。
【0034】
次に、作成された動作プログラムは、はんだ付け作業を行うはんだ付けロボットに送られる。すなわち、CPUは、送信対象の動作プログラムと、動作プログラムの送信先であるはんだ付けロボットの情報を取得し、動作プログラムをはんだ付けロボットに送る(図示せず)。
【0035】
図7から
図21により、プログラム作成装置の表示装置に表示された表示により行われる、はんだ付け時の動作プログラム作成作業を説明する。
図7から
図21において、作業の主体は特段の記載がない限りプログラム作成者である。
【0036】
[操作1 表示用画像データ(オモテ面とウラ面)作成]
プログラム作成者は、実装対象のプリント基板のオモテ面とウラ面をカメラで撮影する(図示せず)。カメラはプログラム作成装置に内蔵されていてもよいし、プログラム作成装置と別体でもよい。カメラがプログラム作成装置と別体の場合には、撮影画像をプログラム作成装置に送る。
【0037】
図7に示す画面が表示される。ここで表示される基板は表示画像記憶装置24に記憶された画像のうち、オモテ面の画像である。「枠線を基板の角まで合わせて下さい」の文字が、撮影画像のうちオモテ面の画像の上にオーバーラップして表示されている。文字で示された指示に従い、枠線を基板の角まで合わせると、オモテ面の画像のうちプリント基板以外の画像がトリミングされて取り除かれる。取り除き作業が終了したら「次へ」のボタンをタップする。
【0038】
図8に示す画面が表示される。ここで表示される画面はオモテ面の画像のうちプリント基板以外の画像がトリミングされて取り除かれたオモテ面の画像である。「回転」のボタンを左右に移動させ、画像の傾斜がなくなるように回転させる。「明度」「彩度」のボタンを左右に移動させ、画像が見易くなるよう明度と彩度を調節する。回転と調節が終了したら「保存」のボタンをタップする。これにより、オモテ面の撮影画像がプログラム作成装置の表示画像記憶装置24に記録される。
【0039】
撮影画像のうちウラ面についても、
図7と
図8に示す画像が順に表示される。ウラ面についてもオモテ面と同様に画像の回転と調節を行い、終了したら「保存」のボタンをタップする。これにより、ウラ面の撮影画像がプログラム作成装置の表示画像記憶装置24に記録される。ウラ面の撮影画像は、透過画像として記録される。
【0040】
[操作2 基板オブジェクトデータ作成]
図9に示す画面が表示される。ここで表示される基板は表示画像記憶装置24に記憶された画像である。保存された基板画像から、使用する基板を選択する。保存された基板画像の中に使用する画像がない場合には「新規作成」のボタンをタップする。そうすると、使用する基板を撮影するための画面が現れ(図示せず)、表示用画像作成プログラムが起動する。基板の撮影を行うと、次に
図7、
図8の順に画面が表示される。その後、再び
図9に示す画面が表示される。使用する画像の選択が終了したら「次へ」のボタンをタップする。
【0041】
図10に示す画面が表示される。ここで表示される画面は表示画像記憶装置24に記憶された画像のうち、使用する画像として選択された画像のオモテ面である。基板の横の長さ(X寸法)を、計測する等して得て、入力する。「次へ」のボタンをタップする。
【0042】
図11に示す画面が表示される。基板の縦の長さ(Y寸法)を、計測する等して得て、入力する。「次へ」のボタンをタップする。
【0043】
図12に示す画面が表示される。ここで表示される画面は既存各種データ記憶装置26に記憶されている。表面処理、基板の厚さ、基板の層数、銅箔の厚さ、を入力する。「次へ」のボタンをタップする。CPUは、使用対象の基板オブジェクトを作成し、基板オブジェクト記憶装置25に記録する。
【0044】
図13に示す画面が表示される。ここで表示される画面は既存各種データ記憶装置26に記憶されている。オートツールチェンジャー機能とは、はんだコテユニットに予め複数種類のこて先がセットされてあり、複数種類のこて先を、こて先を付け替えることなくチェンジできる機能である。操作者は、オートツールチェンジャー機能を使用する場合には「はい」のボタンをタップし、オートツールチェンジャー機能を使用しない場合には「いいえ」のボタンをタップする。
【0045】
図14に示す画面が表示される。ここで表示される画面は既存各種データ記憶装置26に記憶されている。操作者は使用するこて先を選択しタップする。オートツールチェンジャー機能を使用する場合には3種類のこて先を選択できる。オートスールチェンジャー機能を使用しない場合には1種類のこて先を選択できる。 操作者は、こて先の選択が終了すると「次へ」のボタンをタップする。
【0046】
図15に示す画面が表示される。ここで表示される画面は表示画像記憶装置25に記憶された画像のうちオモテ面の画像である。画面上の「BOTTOM面」とはオモテ面を意味する。画面上で、はんだ付けを行うポイントをタップする。タップされたポイントは、基板オブジェクト記憶装置に記憶されたXY座標値に変換されて実装時の動作記憶装置27に記録される。はんだ付けを行うポイントを判断するにあたり、ウラ面の画像を確認したいと考えたときには、「表示切替」のボタンをタップする。「表示切替」のボタンをタップすると
図16に示す画面が表示される。ここで表示される画面は、表示画像記憶装置25に記憶された画像のうちオモテ面の画像に、対応するウラ面の透過画像が重ねて表示された画像である。画面上の「シルク面」とはウラ面を意味する。「表示切替」のボタンをタップすると
図15に示す画面に戻る。
図15に示す画面と
図16に示す画面を用いて、はんだ付けを行うポイントをタップする。
【0047】
図17に示す画面が表示される。ここで表示される画面では、
図15に示した画面に、はんだ付けを行うポイントとしてタップした箇所が黒丸で追加されて示されている。「作業内容を選んでください」等の表示が、オーバーラップして示されている。はんだ作業の内容を選択し、「完了」のボタンをタップする。はんだ作業の内容は、そのポイントで行うはんだ作業内容としてはんだ付け時の動作記憶装置27に記憶される。
図15から
図17に示す画面を用いて、はんだ付けを行う全てのポイントについて、ポイントの指定とはんだ作業内容の指定を行う。
【0048】
全てのポイントについてポイントの指定をはんだ作業内容の指定が終了すると、操作者は、「完了」をタップする。
図17に示す画面で「完了」がタップされると、
図18に示す画面が表示される。ここで表示される画面は、表示画像記憶装置25に記憶されており、画像のうちオモテ面の画像に、はんだ付けを行う全てのポイントが黒丸で追加されて示されている。各ポイントで使用するこて先を、ポイントごとに割り当てて指定する。こて先を割り当てる作業中に、はんだ付けを行うポイントの誤りに気付いた際等、編集したいと考えた場合には「編集」のボタンをタップする。「編集」のボタンをタップすると、直前の画面等が表示され、編集することができる。各ポイントで使用するこて先ははんだ付け時の動作記憶装置27に記録される。操作者は、全てのポイントについて使用するこて先を指定し終えると、「完了」のボタンをタップする。
【0049】
図18に示す画面で「完了」がタップされると、
図19に示す画面が表示される。プログラム作成者が「最適化」のボタンをタップすると、CPUは最適化を開始する。「最適化」は、既存の手段により行われる。「最適化」によって、はんだ付け作業が効率よく行われるよう、はんだ付けの順序が定まる。効率がよいとは、例えば、はんだ付けの箇所については、はんだコテユニットの移動はできる限り少なくなるようにされる。また、こての種類については、こての交換ができる限り少なくなるようにされる。作業については、同じ作業が繰り返されるようにされる。そのような観点で、はんだ付け作業の順番が定められる。
【0050】
プログラム作成者が「編集」のボタンをタップすると、CPUは直前の画面等を表示し、プログラム作成者は実装ポイントの指定等をやり直し、編集することができる。プログラム作成者が「名前を付けて保存」のボタンをタップすると、CPUは名前を付ける画面を表示し(図示せず)、CPUはプログラム作成者が付けた名前で実装時の動作記憶装置27に記録する。
【0051】
図20にプログラム作成者が編集する際に表示される画面の例を表示する。ここで表示される画面は、実装時の動作記憶装置27に記録されている情報を、プログラム作成者が見易い状態に加工した情報である。すなわち、各プロットの位置と、各プロットで行うはんだ作業の情報等の情報が横一列に記録されている。また、各プロットの直前の作業番号と直後の作業番号が記録されており、はんだ付けの順番が判断できる。各プロットの位置は、X座標、Y座標、Z座標、R座標で示される。R座標、線速度、円周角度、条件番号、はんだ付け作業次第で表示される数値である。「戻る」のボタンをタップすると、
図19に示す画面に戻る。
【0052】
[操作4 ロボットに送信]
図21に、作業者がプログラムをロボットに転送する際に用いる画面をしめす。基板の種類とデータ番号によりプログラムが特定されており、1号機、2号機、といった名称で転送先が特定されている。作業者が「転送開始」のボタンをタップすると、CPUは実装時の動作記憶装置27に記録されたプログラムをロボットに送る。