特開 2024-126062 部品実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024126062

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】部品実装装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20240912BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 A

H05K13/08 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034199

(22)【出願日】2023-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】西川 昇

(72)【発明者】

【氏名】西 昭一

(72)【発明者】

【氏名】清水 遵恵

【テーマコード（参考）】

5E353

【Ｆターム（参考）】

5E353CC05

5E353CC26

5E353EE22

5E353EE23

5E353EE32

5E353HH51

5E353KK03

5E353KK11

5E353LL06

5E353QQ01

(57)【要約】

【課題】トレイで供給される部品の情報を効率的に読み取ることができる部品実装装置を提供する。
【解決手段】部品実装装置は、トレイ６に付与された、該トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報（トレイマークＭ２）を、複数の部品Ｄのうちの１つの部品Ｄ１の中心位置Ｕ（Ｘ１，Ｙ１）からの相対位置（ΔＸ，ΔＹ）で定められる位置で読み取る読取手段と、読取手段によって読み取られた複数の部品Ｄの情報を基に、複数の部品Ｄを該トレイ６から取り出して基板に装着する装着手段と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の部品を収容した少なくとも１つのトレイが載置されたトレイパレットが供給される部品実装装置において、
前記トレイパレット又は前記少なくとも１つのトレイに付与された、該トレイに収容された前記複数の部品の情報を、前記複数の部品のうちの１つの部品の所定位置からの相対位置で定められる位置で読み取る読取手段と、
前記読取手段によって読み取られた前記複数の部品の情報を基に、前記複数の部品を該トレイから取り出して基板に装着する装着手段と、を備えた、部品実装装置。

【請求項2】

前記所定位置は前記１つの部品の取り出し位置である、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項3】

前記所定位置は前記１つの部品の中心位置である、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項4】

前記所定位置は前記１つの部品に付されたマークの位置である、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項5】

前記読取手段は、前記読取手段の読取範囲内に前記１つの部品の所定位置がある状態で、前記読取範囲内にある前記複数の部品の情報を読み取る、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項6】

前記読取手段は、前記複数の部品の情報を撮像するカメラと、前記カメラの撮像結果から前記複数の部品の情報を識別する識別処理部と、を有する、請求項１に記載の部品実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品を収容したトレイが載置されたトレイパレットが供給される部品実装装置に関する。

【背景技術】

【0002】

部品を基板に実装する部品実装装置では、部品をトレースする目的で、部品に付された部品を特定する識別情報を、部品を基板に実装する前に読み取ることが行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の部品実装機は、保持具に保持した部品の下面に付された識別情報は内蔵するパーツカメラにより、部品の上面に付された識別情報は内蔵するマークカメラにより、部品の側面に付された識別情報は内蔵するバーコードリーダにより読み取っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１５７９７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、基板に実装する前に部品毎に識別情報を読み取る動作が発生するため生産性が低下するという課題があった。

【0005】

そこで本発明は、トレイで供給される部品の情報を効率的に読み取ることができる部品実装装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の部品実装装置は、複数の部品を収容した少なくとも１つのトレイが載置されたトレイパレットが供給される部品実装装置において、前記トレイパレット又は前記少なくとも１つのトレイに付与された、該トレイに収容された前記複数の部品の情報を、前記複数の部品のうちの１つの部品の所定位置からの相対位置で定められる位置で読み取る読取手段と、前記読取手段によって読み取られた前記複数の部品の情報を基に、前記複数の部品を該トレイから取り出して基板に装着する装着手段と、を備えた。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、トレイで供給される部品の情報を効率的に読み取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図

【図2】本発明の一実施の形態の部品実装装置で使用されるトレイパレットの一例の説明図

【図3】本発明の一実施の形態の部品実装装置で使用されるトレイの一例の（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図4】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示すブロック図

【図5】本発明の一実施の形態の部品実装装置で使用されるトレイデータの一例の説明図

【図6】本発明の一実施の形態の部品実装装置で使用されるパレットデータの一例の説明図

【図7】本発明の一実施の形態の部品実装装置のヘッドカメラによるトレイマークの撮像の説明図

【図8】本発明の一実施の形態の部品実装方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、管理コンピュータ、部品実装装置、トレイパレット、トレイの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図１における上下方向）が示される。図１、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図１における紙面垂直方向）が示される。

【0010】

まず図１を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。部品実装装置１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構２は、上流から搬入された基板３をＸ軸に沿って搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流に搬出する。基板搬送機構２の両側（Ｙ軸の前後方向）には、それぞれ部品供給部４が設置されている。

【0011】

両方の部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品を格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。また、一方の部品供給部４には、大型部品やコネクタなどの部品Ｄを収容した複数のトレイ６が載置されたトレイパレット７を部品取出し位置に供給するトレイフィーダ８が装着されている。すなわち、部品実装装置１には、部品Ｄを収容した少なくとも１つのトレイ６が載置されたトレイパレット７から部品Ｄが供給される。

【0012】

図１において、基台１ａの上面におけるＸ軸方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル９がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル９には、同様にリニア機構を備えたビーム１０がＹ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム１０には、実装ヘッド１１がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド１１は、部品Ｄを保持してＺ軸方向に昇降し、鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転可能な複数の吸着ユニット（図示省略）を備える。吸着ユニットのそれぞれの下端部には、部品Ｄを吸着して保持する吸着ノズル（図示省略）が装着されている。

【0013】

Ｙ軸テーブル９およびビーム１０は、実装ヘッド１１を水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動させる実装ヘッド移動機構１２を構成する。実装ヘッド移動機構１２および実装ヘッド１１は、部品供給部４から部品Ｄを取り出して基板３の実装位置に装着する部品実装作業を実行する部品実装機構を構成する。部品実装作業において実装ヘッド１１は、部品供給部４の上方に移動し、各吸着ノズルで所定の部品Ｄをそれぞれピックアップする。次いで実装ヘッド１１は、基板３の上方に移動し、各吸着ノズルが保持する部品Ｄを所定の方向に回転させ、それぞれの実装位置に装着する一連のターンを繰り返す。

【0014】

図１において、ビーム１０には、ビーム１０の下面側に位置して実装ヘッド１１とともに一体的に移動するヘッドカメラ１３が装着されている。実装ヘッド１１が移動することにより、ヘッドカメラ１３は基板搬送機構２の実装作業位置に位置決めされた基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像する。撮像結果からは、基板３の位置が認識される。また、ヘッドカメラ１３は、部品取出し位置に供給されたトレイパレット７の上方に移動して、トレイパレット７に設けられたパレットマークＭ１、またはトレイパレット７に載置されたトレイ６に設けられたトレイマークＭ２（図２参照）を撮像する。撮像結果は、部品実装装置１が備える制御装置２０（図４参照）に送信される。

【0015】

部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１４が配置されている。部品認識カメラ１４は、部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド１１が部品認識カメラ１４の上方に位置した際に、吸着ノズルに保持された部品Ｄを下方から撮像する。撮像結果からは、部品Ｄの保持姿勢が認識される。実装ヘッド１１による部品Ｄの基板３への部品実装作業では、ヘッドカメラ１３による基板３の撮像結果と部品認識カメラ１４による部品Ｄの撮像結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

【0016】

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１５が設置されている。タッチパネル１５は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

【0017】

部品実装装置１は、通信ネットワークＮＴを介して管理コンピュータＣＰと接続されている。管理コンピュータＣＰは、部品実装装置１が部品実装作業を実行するために必要なデータやパラメータを作成し、部品実装装置１に送信する機能を有している。また、管理コンピュータＣＰは、部品実装装置１から部品実装作業の実績を収集し、生産された実装基板と装着された部品Ｄの情報等を関連付けて管理（トレース）する機能を有している。

【0018】

次に、図２、図３を参照して、トレイパレット７とトレイ６の詳細について説明する。図２において、トレイパレット７の上面には、複数（ここでは、２つ）のトレイ６が位置決め部（図示省略）によって所定の位置に固定されている。トレイパレット７の上面には、所定の位置にパレットマークＭ１が設けられている。

【0019】

図３（ａ）、図３（ｂ）において、トレイ６は、樹脂などを成形加工することで形成されている。トレイ６の上面６ａには、部品Ｄの形状に合わせて格子配列に形成された凹状の収容部６ｂが所定の間隔で形成されている。各収容部６ｂの中には、部品Ｄが収容される。トレイ６の上面６ａには、所定の位置にトレイマークＭ２が設けられている。

【0020】

次に図４を参照して、部品実装装置１の制御系の構成を説明する。部品実装装置１が備える制御装置２０には、基板搬送機構２、部品供給部４、実装ヘッド１１、実装ヘッド移動機構１２、ヘッドカメラ１３、部品認識カメラ１４、タッチパネル１５が接続されている。制御装置２０は、実装記憶部２１、実装制御部２２、識別処理部２３、データ作成処理部２４を備えている。実装記憶部２１は記憶装置であり、生産データ２１ａ、部品データ２１ｂ、トレイデータ２１ｃ、パレットデータ２１ｄ、マーク位置データ２１ｅ、トレースデータ２１ｆなどを記憶している。

【0021】

生産データ２１ａには、実装基板の生産機種名、基板３に装着される部品Ｄの種類を特定する部品番号（部品の種類）、部品供給部４における部品Ｄの供給位置（テープフィーダ５、トレイフィーダ８など）、実装位置（ＸＹ座標）、実装方向、実装順序などが記憶されている。部品データ２１ｂには、部品Ｄの部品番号毎に、部品Ｄのサイズ、電気的特性などが記憶されている。トレイデータ２１ｃには、トレイ６を特定するトレイ番号毎に、収容される部品Ｄの種類（部品番号）、部品Ｄを特定する部品識別番号、トレイ６に収容された部品Ｄの位置（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）などが記憶されている。

【0022】

ここで、図５を参照して、トレイデータ２１ｃの一例について説明する。トレイデータ２１ｃには、トレイ番号３０で特定されるトレイ６について、収容部番号３１毎に、部品番号３２、部品識別番号３３、部品位置３４が含まれている。トレイ番号３０は、トレイ６を特定する情報であり、各々のトレイ６に異なる番号が付与されている。

【0023】

収容部番号３１は、トレイ６に形成された収容部６ｂを特定するために付された連番である。部品番号３２は、部品Ｄの種類を特定する情報である。部品識別番号３３は、各々の部品Ｄを特定する情報である。部品位置３４は、収容部６ｂに収容された部品Ｄの位置を示す情報であり、Ｘ方向３４ｘ（Ｘ座標）、Ｙ方向３４ｙ（Ｙ座標）、θ方向３４θ（部品Ｄの収容方向）が含まれている。部品位置３４（所定位置）として、収容部６ｂの中心の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）の他、実装ヘッド１１が吸着ノズルで収容部６ｂから部品Ｄを取り出す部品の取り出し位置、収容部６ｂに収容された部品Ｄの部品の中心位置、収容部６ｂに収容された部品Ｄに付された部品マーク（図示省略）の位置などが記憶される。

【0024】

また、トレイデータ２１ｃは、これらの情報を１つのファイルに記憶している必要は無く、例えば、トレイ番号３０、収容部番号３１、部品番号３２、部品識別番号３３を１つのファイルとし、トレイ番号３０、収容部番号３１、部品位置３４を別のファイルとして記憶して、収容部番号３１で情報を関連付けるようにしてもよい。また、管理コンピュータＣＰがトレイデータ２１ｃを記憶し、部品実装装置１がトレイ番号３０と収容部番号３１を送信すると、管理コンピュータＣＰが該当する部品Ｄの部品識別番号３３を返信する形態であってもよい。

【0025】

図４において、パレットデータ２１ｄは、トレイパレット７に載置されるトレイ６の配置情報であり、トレイパレット７に配置されるトレイ６のトレイ番号３０、パレット上の載置座標などが含まれている。

【0026】

ここで、図６を参照して、パレットデータ２１ｄの一例について説明する。パレットデータ２１ｄには、パレット番号３５毎に、トレイ番号３０、トレイ位置３６が含まれている。パレット番号３５は、トレイパレット７を特定する情報である。トレイ位置３６は、トレイパレット７に載置されたトレイ６の位置を示す情報であり、Ｘ方向３６ｘ（Ｘ座標）、Ｙ方向３６ｙ（Ｙ座標）が含まれている。

【0027】

図４において、マーク位置データ２１ｅは、パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２の位置を示す情報であり、部品位置３４（所定位置）からの相対位置として記憶されている。パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２の位置を部品位置３４からの相対位置とすることで、マーク位置データ２１ｅを簡素にできる。

【0028】

ここで、図７を参照して、マーク位置データ２１ｅの例について説明する。ここでは、トレイマークＭ２の位置を示すマーク位置データ２１ｅを例に説明する。マーク位置データ２１ｅは、トレイ６に付されたトレイマークＭ２に近い１つの部品位置３４（所定位置）からの相対位置として規定される。この例では、トレイマークＭ２に一番近い収容部６ｂは、収容部番号３１が「１」の収容部６ｂである。また、トレイデータ２１ｃの部品位置３４は、収容部６ｂに収容された部品Ｄの中心位置Ｕである。

【0029】

この場合、マーク位置データ２１ｅは、収容部番号３１が「１」の部品位置３４（Ｘ１，Ｙ１）からトレイマークＭ２の中心であるトレイマーク位置Ｒ（Ｘｒ，Ｙｒ）までの相対位置（ΔＸ，ΔＹ）として記憶される。すなわち、トレイマークＭ２のＸ座標ＸｒはＸ１＋ΔＸであり、Ｙ座標ＹｒはＹ１＋ΔＹである。以下、収容部番号３１が「１」の収容部６ｂに収容された部品を「部品Ｄ１」と称する。

【0030】

次に、部品実装装置１におけるトレイマークＭ２の読み取り方法について説明する。図４において、識別処理部２３は、マーク位置データ２１ｅ（ΔＸ，ΔＹ）と収容部番号３１が「１」の部品Ｄ１の部品位置３４（Ｘ１，Ｙ１）に基づいて、ヘッドカメラ１３の読取範囲１３ａに部品Ｄ１とトレイマークＭ２が含まれるヘッドカメラ１３の撮像位置を算出する。次いで識別処理部２３は、実装ヘッド移動機構１２を制御して、ヘッドカメラ１３を撮像位置に移動させる（図７参照）。

【0031】

図４において、次いで識別処理部２３は、ヘッドカメラ１３に読取範囲１３ａを撮像させる。次いで識別処理部２３は、撮像結果からトレイマークＭ２を含むマーク認識領域Ｗを認識処理することにより、トレイマークＭ２に含まれるトレイ番号３０を読み取る。読み取られたトレイ番号３０とトレイデータ２１ｃを関連付けることで、トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報（部品番号３２、部品識別番号３３）を読み取ることができる。なお、トレイマークＭ２の中に、トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報を含ませてもよい。また、識別処理部２３は、撮像結果から部品Ｄ１の有無も判断する。

【0032】

このように、パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２は、トレイパレット７又はトレイ６に付与された、トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報である。そして、ヘッドカメラ１３（カメラ）を移動させる実装ヘッド移動機構１２と、パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２を撮像するヘッドカメラ１３と、ヘッドカメラ１３の撮像結果から複数の部品Ｄの情報を識別する識別処理部２３は、複数の部品Ｄのうちの１つの部品Ｄ１の部品位置３４（所定位置）からの相対位置（マーク位置データ２１ｅ）で定められる位置（撮像位置）で読み取る読取手段２５を構成する。

【0033】

また、読取手段２５は、読取手段２５の読取範囲１３ａ内に部品Ｄ１（トレイ６に収容された複数の部品Ｄのうちの１つの部品）の部品位置３４（所定位置）がある状態で、読取範囲１３ａ内にあるトレイマークＭ２（複数の部品Ｄの情報）を読み取る。これによって、収容部６ｂに部品Ｄ１が有るか無いかを判定する際に、同じ撮像結果から複数の部品Ｄの情報も取得でき、トレイ６で供給される部品Ｄの部品の情報を効率的に読み取ることができる。

【0034】

次に、部品実装装置１におけるトレイ６に収容されている部品Ｄを基板３に装着する方法について説明する。図４において、実装制御部２２は、生産データ２１ａ、部品データ２１ｂ、トレイデータ２１ｃ、パレットデータ２１ｄ、読取手段２５によって読み取られた複数の部品Ｄの情報に基づき、実装ヘッド１１と実装ヘッド移動機構１２を制御して、部品Ｄをトレイ６から取り出して基板３に装着させる。

【0035】

すなわち、実装ヘッド１１、実装ヘッド移動機構１２、実装制御部２２は、読取手段２５によって読み取られた複数の部品Ｄの情報（パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２）を基に、複数の部品Ｄをトレイ６から取り出して基板３に装着する装着手段２６を構成する。

【0036】

図４において、データ作成処理部２４は、実装ヘッド１１が基板３に装着した部品Ｄの部品識別番号３３と、部品Ｄが装着された基板３を特定する基板識別番号とを関連付けて、トレースデータ２１ｆとして実装記憶部２１に記憶させる。トレースデータ２１ｆは管理コンピュータＣＰに送信され、実装基板の品質管理等の管理（トレース）に使用される。

【0037】

次に、図８のフローに沿って、トレイ６に収容されている部品Ｄを基板３に装着する部品実装方法について説明する。まず、トレイフィーダ８によってトレイ６が部品供給位置に供給されると、読取手段２５の識別処理部２３は、トレイデータ２１ｃ、パレットデータ２１ｄ、マーク位置データ２１ｅに基づいて、読取範囲１３ａに部品Ｄ１とトレイマークＭ２が含まれる撮像位置を算出する（ＳＴ１：撮像位置算出工程）。次いで読取手段２５は、ヘッドカメラ１３を計算された撮像位置に移動させる（ＳＴ２：カメラ移動工程）。

【0038】

次いで読取手段２５は、ヘッドカメラ１３で読取範囲１３ａを撮像する（ＳＴ３：撮像工程）。次いで読取手段２５は、撮像結果に含まれるトレイマークＭ２を認識処理することにより、トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報を読み取る（ＳＴ４：認識工程）。次いで装着手段２６は、実装ヘッド１１によってトレイ６から部品Ｄを取り出す（ＳＴ５：取出し工程）。次いで装着手段２６は、取り出した部品Ｄを基板３に装着する（ＳＴ６：装着工程）。次いでデータ作成処理部２４は、装着した部品Ｄの部品識別番号３３と基板３の基板識別番号を関連付けてトレースデータ２１ｆとして記憶させる（ＳＴ７：トレースデータ記憶工程）。

【0039】

図８において、次いで装着手段２６は、トレイ６内の全ての部品Ｄを基板３に装着するまで（ＳＴ８においてＮｏ）、取出し工程（ＳＴ５）、装着工程（ＳＴ６）、トレースデータ記憶工程（ＳＴ７）を繰り返す。トレイ６内の全ての部品Ｄを基板３に装着すると（ＳＴ８においてＹｅｓ）、（ＳＴ１）に戻って、次のトレイ６に対する撮像位置算出工程（ＳＴ１）から認識工程（ＳＴ４）が実行される。

【0040】

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、トレイパレット７又は少なくとも１つのトレイ６に付与された、該トレイ６に収容された複数の部品Ｄの情報（パレットマークＭ１またはトレイマークＭ２）を、複数の部品Ｄのうちの１つの部品Ｄ１の所定位置（部品位置３４）からの相対位置（マーク位置データ２１ｅ）で定められる位置（撮像位置）で読み取る読取手段２５と、読取手段２５によって読み取られた複数の部品Ｄの情報を基に、複数の部品Ｄを該トレイ６から取り出して基板３に装着する装着手段２６と、を備えている。これによって、トレイ６で供給される部品Ｄの部品の情報を効率的に読み取ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明の部品実装装置は、トレイで供給される部品の情報を効率的に読み取ることができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0042】

１ 部品実装装置
３ 基板
６ トレイ
７ トレイパレット
１３ ヘッドカメラ（カメラ）
１３ａ 読取範囲
２５ 読取手段
２６ 装着手段
Ｄ、Ｄ１ 部品
Ｍ１ パレットマーク
Ｍ２ トレイマーク
Ｕ 中心位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】