JP6861335B2 - Component mounting device and component mounting method - Google Patents
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本発明は、実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって部品を保持して基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。 The present invention relates to a component mounting device and a component mounting method in which components are held by a suction nozzle mounted on a mounting head and mounted on a substrate.
部品を基板に実装する部品実装装置において部品を保持して移送する実装ヘッドには、ノズルホルダを介して吸着ノズルが着脱自在に装着され、さらにノズルホルダは実装ヘッドに昇降・回転自在に備えられたシャフト部材に着脱自在に装着される。このような構成により、実装ヘッドにおいては対象とする部品に応じて吸着ノズルを適宜交換することが可能となっており、さらにメンテナンスなどのためノズルホルダを必要に応じて取り外すことができるようになっている。 A suction nozzle is detachably attached to the mounting head that holds and transfers the component in the component mounting device that mounts the component on the board, and the nozzle holder is provided on the mounting head so as to be able to move up and down and rotate. It is detachably attached to the shaft member. With such a configuration, in the mounting head, the suction nozzle can be replaced as appropriate according to the target component, and the nozzle holder can be removed as needed for maintenance or the like. ing.
実装ヘッドを駆動して部品を基板に移送搭載する部品実装動作においては、吸着ノズルに保持された部品のノズル軸廻りの回転方向(θ方向)の位置を正しく位置決めするため、部品を保持する吸着ノズル、さらには吸着ノズルを保持するノズルホルダのθ方向の回転位置を基準位置に正しく合わせる必要がある。このため従来より、吸着ノズルまたは吸着ノズルに吸着させた治具などを下面側から撮像して画像認識することにより、θ方向の回転角度ずれ量を検出することが行われている(例えば特許文献1参照)。この特許文献例に示す先行技術では、ヘッド部(実装ヘッド)に回転方向の基準位置である基準穴が設けられた治具を保持させて、いくつかの基準角度(例えば90度毎)で治具を認識し、基準角度に対する回転角度ずれ量を検出して記憶する。そして部品実装作業時には、記憶された回転角度ずれ量に基づいてθ方向の角度補正を行うようにしている。 In the component mounting operation in which the mounting head is driven to transfer the component to the substrate and mounted, the component held by the suction nozzle is sucked to hold the component in order to correctly position the position in the rotation direction (θ direction) around the nozzle axis. It is necessary to correctly align the rotational position of the nozzle and the nozzle holder that holds the suction nozzle in the θ direction with the reference position. For this reason, conventionally, the amount of rotation angle deviation in the θ direction has been detected by imaging the suction nozzle or the jig sucked on the suction nozzle from the lower surface side and recognizing the image (for example, Patent Document). 1). In the prior art shown in this patent document example, the head portion (mounting head) holds a jig provided with a reference hole which is a reference position in the rotation direction, and cures at some reference angles (for example, every 90 degrees). The jig is recognized, and the amount of rotation angle deviation with respect to the reference angle is detected and stored. Then, at the time of component mounting work, the angle is corrected in the θ direction based on the stored rotation angle deviation amount.
しかしながら上述の先行技術では、ヘッド部に保持させた治具を介してθ方向の回転角度ずれを検出していることから、以下のような不都合がある。すなわちノズルホルダを自動的に着脱してメンテナンスを行う方式が採用されている場合には、θ方向の回転角度ずれの検出および補正は吸着ノズルのみならず、吸着ノズルを保持するノズルホルダについても必要とされる。ところが先行技術のように治具を介してθ方向の位置ずれを検出する場合には、ノズルホルダそのものの回転角度ずれについては正しく検出することができない。このため、ノズルシャフトを回転駆動するベルトの劣化などによる経時誤差の影響を適正に補正することができず、この結果としてノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を招く場合があった。 However, in the above-mentioned prior art, since the rotation angle deviation in the θ direction is detected via the jig held by the head portion, there are the following inconveniences. That is, when the method of automatically attaching and detaching the nozzle holder for maintenance is adopted, it is necessary to detect and correct the rotation angle deviation in the θ direction not only for the suction nozzle but also for the nozzle holder that holds the suction nozzle. It is said that. However, when the positional deviation in the θ direction is detected via a jig as in the prior art, the rotational angle deviation of the nozzle holder itself cannot be detected correctly. For this reason, it is not possible to properly correct the effect of aging error due to deterioration of the belt that rotationally drives the nozzle shaft, and as a result, problems with the attachment / detachment operation of the nozzle holder and parts due to the suction nozzle attached to the nozzle holder In some cases, the mounting accuracy may be poor.
そこで本発明は、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を低減することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a component mounting device and a component mounting method capable of reducing defects in the attachment / detachment operation of the nozzle holder and defects in component mounting accuracy due to the suction nozzle mounted on the nozzle holder.
本発明の部品実装装置は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装する制御部と、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。 The component mounting device of the present invention includes a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder to suck the component and mount the component on a substrate. A mounting head including, an imaging camera that captures the nozzle holder with the suction nozzle removed from below , and a correction angle of rotation of the nozzle holder is corrected and corrected based on the image captured by the imaging camera. A control unit that mounts the suction nozzle on the nozzle holder in the mounted state and mounts the component on the substrate, and a rotation angle calculation that calculates the amount of rotation angle deviation with respect to a specified angle of the nozzle holder based on the image. The rotation angle calculation unit calculates the amount of rotation angle deviation from the position of the feature point of the nozzle holder in the image with respect to the specified angle of the nozzle holder. This is a positioning unit for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder .
本発明の部品実装装置は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着され部品を吸着して基板に前記部品を実装する吸着ノズルと、を備える実装ヘッドと、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行う制御部と、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。 The component mounting device of the present invention includes a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder to suck the component and mount the component on a substrate. The rotation angle of the nozzle holder is corrected based on the mounting head including, an imaging camera that captures the nozzle holder with the suction nozzle removed from below, and an image captured by the imaging camera. a control unit for attachment and detachment of the nozzle holder, based on the image, and a rotation angle calculator that calculates the rotation angle displacement amount with respect to a defined angle of the nozzle holder, the rotation angle calculator, the The amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated from the position of the feature point of the nozzle holder in the image, and the feature point of the nozzle holder is for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder. It is a positioning part of .
本発明の部品実装方法は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装し、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。 In the component mounting method of the present invention, a mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder is moved, and the suction is performed. A component mounting method in which a component is sucked by a nozzle and the component is mounted on a substrate. The nozzle holder in a state where the suction nozzle is removed is imaged from below by an imaging camera, and an image captured by the imaging camera. The rotation angle of the nozzle holder is corrected based on the above, the suction nozzle is mounted on the corrected nozzle holder, the component is mounted on the substrate, and the specified angle of the nozzle holder is determined based on the image. The amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated from the position of the feature point of the nozzle holder in the image, and the feature point of the nozzle holder is the feature point of the suction nozzle. This is a positioning unit for positioning the rotation direction with respect to the nozzle holder .
本発明の部品実装方法は、上下方向に駆動されるシャフト部材と、前記シャフト部材に装着されるノズルホルダと、前記ノズルホルダに装着される吸着ノズルと、を備える実装ヘッドを移動させ、前記吸着ノズルによって部品を吸着して基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行い、前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である。 In the component mounting method of the present invention, a mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder is moved, and the suction is performed. A component mounting method in which a component is sucked by a nozzle and the component is mounted on a substrate. The nozzle holder in a state where the suction nozzle is removed is imaged from below by an imaging camera, and an image captured by the imaging camera. based on, have line attachment and detachment of the rotation angle correction to the nozzle holder of the nozzle holder, based on the image, and calculates a rotation angle amount of deviation defined angle of the nozzle holder, the in the image The amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated from the position of the feature point of the nozzle holder, and the feature point of the nozzle holder is a positioning unit for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder. Is .
本発明によれば、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce defects in the attachment / detachment operation of the nozzle holder and defects in component mounting accuracy due to the suction nozzle mounted on the nozzle holder.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、部品実装装置1の全体構成を説明する。図1において、基台1aの上面には基板搬送機構2がX方向(基板搬送方向)に配設されている。基板搬送機構2は上流側装置から受け渡された基板3を搬送して、以下に説明する部品実装機構11による実装作業位置に位置決めして保持する。基板搬送機構2の両側には、それぞれ部品供給部4が配置されており、部品供給部4には複数のテープフィーダ5が並設して装着されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration of the
テープフィーダ5は、部品Pを保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品実装機構11を構成する実装ヘッド9への供給位置に部品を位置させる。さらに本実施の形態においては、部品供給部4においてテープフィーダ5が装着されるフィーダベースには、ホルダメンテナンスユニット15(図9参照)を備えたヘッドメンテナンス装置6が、テープフィーダ5とともに装着されている。ホルダメンテナンスユニット15は、実装ヘッド9に装着されるノズルホルダ30(図3参照)を対象とした所定のメンテナンスを自動的に実行するための機能を有している。
The
基台1aの上面におけるX方向の一端部には、Y軸移動ビーム7がY方向に水平に配設されている。Y軸移動ビーム7には1対のX軸移動ビーム8がY方向にスライド自在に装着されている。X軸移動ビーム8はY軸移動ビーム7が備えたリニア駆動機構によりY方向に駆動される。それぞれのX軸移動ビーム8には、実装ヘッド9がX方向にスライド自在に装着されている。実装ヘッド9は複数のノズルユニット10を備えた多連型ヘッドであり、X軸移動ビーム8が備えたリニア駆動機構によりX方向に駆動される。
A Y-axis moving
Y軸移動ビーム7、X軸移動ビーム8、実装ヘッド9を駆動することにより、実装ヘッド9は吸着ノズル21(図2、図3参照)によってそれぞれの部品供給部4に配置されたテープフィーダ5から部品P(図8参照)を取り出して、基板3に移送して実装する。上記構成において、Y軸移動ビーム7、X軸移動ビーム8および実装ヘッド9は、部品実装機構11を構成する。
By driving the Y-axis moving
基台1aにおいて基板搬送機構2とそれぞれの部品供給部4との間には、部品認識カメラ13およびノズルストッカ14が配設されている。部品供給部4から部品Pを取り出した実装ヘッド9が部品認識カメラ13の上方を移動することにより、部品認識カメラ13は実装ヘッド9において吸着ノズル21に保持された状態の部品Pを撮像する。
A
なお本実施の形態においては、部品認識カメラ13は吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を撮像する撮像カメラとしても機能する(図6参照)。ノズルストッカ14には複数種類の部品Pに対応した吸着ノズル21が収納されており、ノズルストッカ14に対して実装ヘッド9をアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、実装ヘッド9の各ノズルユニット10には実装対象の部品Pに応じた吸着ノズル21が装着される。
In the present embodiment, the
X軸移動ビーム8の下面側には実装ヘッド9と一体的に移動する基板認識カメラ12が撮像方向を下向きにした姿勢で配設されている。実装ヘッド9を基板搬送機構2に保持された基板3の上方に移動させることにより、基板認識カメラ12によって基板3の位置認識マークなどの基準点を撮像することができる。部品認識カメラ13、基板認識カメラ12によって取得された撮像データを認識処理部28(図7参照)によって認識処理することにより、実装ヘッド9において吸着ノズル21に保持された状態の部品Pの位置ずれや、基板搬送機構2に保持された基板3の位置ずれを検出することができる。部品実装機構11による部品実装動作においては、これらの位置ずれを加味して実装ヘッド9による部品実装位置が補正される。
A
次に図2を参照して、実装ヘッド9の構成を説明する。実装ヘッド9は結合プレート9aを介してX軸移動ビーム8に装着される。実装ヘッド9は複数のノズルユニット10を並設した構成となっている。それぞれのノズルユニット10は、ノズル昇降駆動部10aからシャフト部材20を下方に延出させた構成となっており、シャフト部材20の下端部に結合されたノズル装着部17(図3参照)には、吸着ノズル21が着脱自在に装着されている。それぞれのノズル昇降駆動部10aは、シャフト部材20と結合された昇降軸(図示省略)をリニアモータにより昇降させるノズル昇降機構を備えている。ノズル昇降機構を駆動することによりシャフト部材20は上下方向に駆動され、これによりノズル装着部17に装着された吸着ノズル21は個別に昇降する。
Next, the configuration of the mounting
複数列のノズルユニット10の側方にはθ軸モータ16が駆動軸を下向きにして配設されている。駆動軸に結合された駆動プーリ16aとそれぞれのシャフト部材20に装着された従動プーリ16bには、ベルト16cが調帯されている。θ軸モータ16を駆動することにより、シャフト部材20はノズル装着部17に装着された吸着ノズル21とともにθ回転し、これにより吸着ノズル21に保持された電子部品のθ方向の位置合わせが行われる。この構成において、θ軸モータ16、駆動プーリ16a、従動プーリ16bおよびベルト16cは、シャフト部材20を吸着ノズル21とともに回転駆動するノズル回転駆動部10bを構成する。
A θ-
次に図3、図4、図5を参照して、ノズル装着部17を構成するノズルホルダ30および緩衝ガイド機構40の構造を説明する。図3に示すようにノズル装着部17は、各ノズルユニット10に設けられ吸着ノズル21を着脱自在に保持するノズルホルダ30と、ノズルホルダ30を着脱自在且つ上下方向に所定の緩衝荷重でスライド自在に保持する機能を有する緩衝ガイド機構40より構成されている。ノズルホルダ30はシャフト部材20に装着され、上下に貫通する摺動孔31aが設けられた本体部31の両側面に、2つのクランプ部材32を引張りバネ部材33によって押しつけた構成となっている。緩衝ガイド機構40は、吸着ノズル21が下降して部品Pを基板3に着地させる際の衝撃を緩和する目的で設けられている。
Next, the structures of the
なお図4は、上述構成においてノズルホルダ30から吸着ノズル21を取り外し、さらにノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40から取り外した状態を示している。そして図5は、図3におけるA−A断面を示しており、さらに図3におけるケーシング部材41の断面は、図5(a)におけるB−B断面に対応している。
Note that FIG. 4 shows a state in which the
図3、図4に示すように、吸着ノズル21は、吸着孔21eを有し下方に延出する吸着軸21dを円板状の鍔部21cの下面側に設け、さらに吸着ノズル21をノズルホルダ30によってクランプして保持するための被クランプ部21aを鍔部21cの上面側に突設した構成となっている。被クランプ部21aには、本体部31の下部の嵌合部31bに水平方向に放射状に突設された1対のピン部材31cが嵌合する嵌合切欠き部21bが設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
吸着ノズル21をノズルホルダ30に保持させる際には、図4に示す状態において、嵌合部31bを吸着ノズル21に設けられた嵌入部21fに嵌入させるとともに嵌合切欠き部21bにピン部材31cを嵌合させ、さらにクランプ部材32によって被クランプ部21aを両側から挟み込んで引張りバネ部材33の弾性力によってクランプする。これにより、図3に示すように、吸着ノズル21はノズルホルダ30に装着される。この状態では、嵌合切欠き部21bにピン部材31cが嵌合することにより、吸着ノズル21はノズルホルダ30に対する回転方向が位置決めされる。したがってピン部材31cは、吸着ノズル21のノズルホルダ30に対する回転方向を位置決めする位置決め部となっている。
When the
緩衝ガイド機構40は、このノズルホルダ30を上下方向の変位が許容された状態で案内するとともに、ノズルホルダ30へ下向きの付勢力を付与する機能を有する。図4に示すように緩衝ガイド機構40は、シャフト部材20が上下に挿通するケーシング部材41、シャフト部材20の下部に設けられて本体部31の摺動孔31aに嵌合して摺動する摺動軸20b、本体部31に下端部が当接して装着されたコイル状の圧縮バネ部材42を主体としている。ケーシング部材41はセットボルトなどの固定手段(図示省略)によってシャフト部材20に固定されており、ケーシング部材41の下面側には嵌入用開口部41aが設けられている。
The
緩衝ガイド機構40にノズルホルダ30を装着するに際しては、本体部31の上部31dを嵌入用開口部41aに嵌入させるとともに、図4の鎖線矢印に示すように、摺動軸20bを摺動孔31aに上下方向に摺動自在に嵌合させる。これにより、ノズルホルダ30は緩衝ガイド機構40に上下方向の変位が許容された状態で装着され、ノズルホルダ30は上下方向に案内される。ケーシング部材41の下面と本体部31との間には圧縮バネ部材42が装着されており、圧縮バネ部材42は本体部31に対して下向きの付勢力を与える。
When mounting the
図3に示すように吸着ノズル21がノズルホルダ30に装着され、さらにノズルホルダ30が緩衝ガイド機構40に装着された状態において、シャフト部材20の吸引孔20aは、摺動孔31a、嵌入部21f(図4)を介して吸着孔21eと連通する。この状態で真空吸引源22を駆動して吸引孔20aから真空吸引することにより、吸着軸21dの下端部に部品Pを吸着保持する。そして実装ヘッド9を基板3に移動させて部品実装動作を行わせることにより、部品Pを基板3に実装する。すなわち吸着ノズル21はノズルホルダ30に装着され部品Pを吸着して基板3に部品Pを実装する。
As shown in FIG. 3, in a state where the
本体部31の上部31dの上端部近傍には、両側方に突出した1対のピン形状の係止部材31eが設けられている(図5も参照)。ノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40によって保持した状態では、ケーシング部材41に設けられた嵌入用開口部41aに本体部31の上部31dが嵌入する。図5(a)に示すように、ケーシング部材41には嵌入用開口部41aと連通して、相対向する1対の水平溝部41bおよび相対向する1対の垂直溝部41cが、それぞれ相直交する位置に設けられており、水平溝部41bおよび垂直溝部41cは、切欠き部41dによって連結されている。切欠き部41dは、ケーシング部材41の側面部を図5(a)にて破線で示す切り欠き範囲だけ所定の高さ寸法で水平方向に切り欠いて形成されている。
A pair of pin-shaped
切欠き部41dの1端部には、図5(a)に示すように、嵌入用開口部41aの内周面を径方向に切り欠いて、切欠き部41dとケーシング部材41の下面とを連通させる垂直溝部41cが設けられている。垂直溝部41cは、ノズルホルダ30を下方から緩衝ガイド機構40に装着し、また緩衝ガイド機構40から取り外す際に、係止部材31eが干渉することなく上下に挿通可能な平面形状で形成される。切欠き部41dの他端部には、切欠き部41dの下端部をさらに係止部材31eが嵌合可能な幅寸法で下方に所定の深さ寸法だけ切り込んだ水平溝部41bが形成されている。
As shown in FIG. 5A, the inner peripheral surface of the
図5(b)、図5(c)は、ノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40に装着する際の、本体部31のケーシング部材41への嵌合動作を示している。すなわちノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40に装着する際には、まず図5(b)に示すように、本体部31の摺動孔31a(図4参照)に摺動軸20bを嵌合させる。このとき本体部31の係止部材31eをケーシング部材41の垂直溝部41cに合わせた状態で、本体部31をケーシング部材41の下面側から押し上げる。そして係止部材31eが垂直溝部41cを通過して切欠き部41d内に到達したならば、本体部31を略90度だけシャフト部材20廻りに回転させる(矢印参照)。これにより、係止部材31eは切欠き部41d内を旋回し、水平溝部41bの位置に到達する。
5 (b) and 5 (c) show the fitting operation of the
次いで本体部31を押し下げることにより、図5(c)に示すように、係止部材31eは水平溝部41b内に嵌合し、これにより、ノズルホルダ30のノズル軸廻りの回転位置が規制され、ケーシング部材41に正しい位置関係で装着される。このとき、図3に示すように、係止部材31eが水平溝部41bの底面によって係止されることにより、本体部31の脱落が防止される。そしてノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40から取り外す際には、上述と逆順の操作を行って本体部31の上部31dを嵌入用開口部41aから離脱させる。
Next, by pushing down the
このノズルホルダ30の着脱動作においては、係止部材31eが垂直溝部41cを機械的干渉を生じることなく通過することができるよう、ノズルホルダ30のシャフト部材20廻りの回転角度を正しく制御することが求められる。しかしながら、実装ヘッド9におけるシャフト部材20の回転駆動は、θ軸モータ16の回転をベルト16cを介してシャフト部材20に伝達するノズル回転駆動部10bによって行われるため、ベルト16cの劣化などに起因する経時誤差の発生が避けられない。このような経時誤差を適正に補正するため、本実施の形態では以下に説明するように、吸着ノズル21を取り外した状態のノズルホルダ30を下方から撮像することにより、ノズルホルダ30のシャフト部材20廻りの回転角度の状態、すなわち回転角度ずれ量を検出するようにしている。
In the attachment / detachment operation of the
図6は、このような目的で実行されるノズルホルダ30の撮像および回転角度の補正処理を示している。すなわち、本実施の形態では、部品実装装置1の稼働継続時における規定のインターバル経過時などの所定のタイミングに、実装ヘッド9を部品認識カメラ13の上方に移動させて、図6(a)に示すように、吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を部品認識カメラ13(撮像カメラ)によって撮像する。これにより、図6(b)に示すように、嵌合部31bおよび嵌合部31bから2方向に放射状に延出して設けられた1対のピン部材31cを含んだ画像13aが取得される。そして回転角度算出部25aは、この画像13aに基づいて、ノズルホルダ30の規定された角度に対する回転位置ずれ量を算出する。
FIG. 6 shows the imaging and rotation angle correction processing of the
この回転位置ずれ量の算出は、以下のように行われる。まず画像13aを認識処理部28(図7参照)によって認識処理することにより、1対のピン部材31cのラジアル方向の中心線を示すホルダ方向基準線HDLを求める。そして求められたホルダ方向基準線HDLと、規定された角度である光学座標系の方向基準線OPLとが成す角度を、ノズルホルダ30の規定された角度に対する回転角度ずれ量Δθとして、制御部25が備えた回転角度算出部25a(図7参照)によって算出する。
The calculation of the amount of rotation position deviation is performed as follows. First, the
すなわち回転角度算出部25aは、図6に示す画像13aにおけるノズルホルダ30の特徴点(嵌合部31bに設けられた1対のピン部材31c)の位置から、回転角度ずれ量Δθを算出するようにしている。ここで前述のように、1対のピン部材31cは、吸着ノズル21のノズルホルダ30に対する回転方向を位置決めする位置決め部として機能しており、本実施の形態においては、この位置決め部が画像13aにおけるノズルホルダ30の特徴点として用いられている。なお、吸着ノズル21を取り外した状態のノズルホルダ30を撮像した画像13aにおいてノズルホルダ30の回転角度を検出可能な部位であれば、ピン部材31c以外の部位をノズルホルダ30の特徴点として用いるようにしてもよい。
That is, the rotation
上述の回転角度ずれ量Δθの算出は、実装ヘッド9が備えた複数のシャフト部材20毎に行われ、記憶部26にシャフト部材20毎に固有の回転角度ずれ量26bとして記憶される。実装ヘッド9によって行われる作業動作、すなわち、ノズルホルダ30を緩衝ガイド機構40に着脱する着脱動作や、ノズルホルダ30に装着された吸着ノズル21によって部品Pを吸着して基板3に実装する部品実装動作においては、制御部25は、算出された回転角度ずれ量Δθに基づいてノズルホルダ30や、吸着ノズル21の回転角度を補正する。
The above-mentioned calculation of the rotation angle deviation amount Δθ is performed for each of the plurality of
すなわち、図6(c)に示すように、ホルダ方向基準線HDLと光学座標系の方向基準線OPLとが一致するように、各シャフト部材20の軸線AXの回転角度を補正する。これにより、各シャフト部材20においてノズルホルダ30は正しい回転角度に補正され、さらにノズルホルダ30に装着される吸着ノズル21も正しい回転角度に補正される。
That is, as shown in FIG. 6C, the rotation angle of the axis AX of each
次に図7を参照して、制御系の構成を説明する。図7において、制御部25は演算処理機能を有するCPUであり、記憶部26に記憶された各種のプログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御して部品実装装置1における作業動作や演算処理を実行させる。これらの作業動作や演算処理においては、記憶部26に記憶された実装データ26aや回転角度ずれ量26bなどのデータが参照される。実装データ26aには、基板3に実装される部品Pの種類や実装位置座標などが含まれている。回転角度ずれ量26bは、図5(b)に示す回転角度ずれ量Δθを、実装ヘッド9の各シャフト部材20毎に記憶したデータであり、制御部25が備えた回転角度算出部25aによってシャフト部材20毎に算出される。
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, the
機構駆動部27は制御部25に制御されて、基板搬送機構2、X軸移動ビーム8、Y軸移動ビーム7、実装ヘッド9を駆動する。これにより、部品実装装置1における基板3の搬送位置決め、実装ヘッド9のXY方向への水平移動、実装ヘッド9におけるノズル駆動が行われる。このノズル駆動においては、ノズル昇降駆動部10aによるシャフト部材20の昇降動作、ノズル回転駆動部10bによるシャフト部材20の回転動作が行われる。
The
認識処理部28は、基板認識カメラ12、部品認識カメラ13による撮像結果を認識処理する。これにより、基板搬送機構2に保持された基板3の位置ずれや、実装ヘッド9において吸着ノズル21に保持された状態の部品Pの位置ずれが検出されるとともに、図6(b)に示すホルダ方向基準線HDL、すなわちノズルホルダ30の回転位置ずれが検出される。回転角度算出部25aによる回転角度ずれ量の算出は、認識処理部28の認識処理結果に基づいて行われる。
The recognition processing unit 28 recognizes and processes the image pickup result by the
次に図8、図9および他図を適宜参照して、上述構成および機能を有する部品実装装置1による部品実装方法について説明する。この部品実装方法においては、上下方向に駆動されるシャフト部材20と、シャフト部材20に装着されるノズルホルダ30と、ノズルホルダ30に装着される吸着ノズル21とを備える実装ヘッド9を移動させ、吸着ノズル21によって部品Pを吸着して基板3に部品Pを実装する。
Next, a component mounting method by the
図8は、この部品実装方法における吸着ノズル21のノズルホルダ30への装着および吸着ノズル21による部品Pの吸着、基板3への実装を示している。この部品実装方法の実行に際しては、まず図6に示すように、吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を、下方から撮像カメラである部品認識カメラ13によって撮像する。そして制御部25の制御機能によって図7に示す各部を制御することにより、部品認識カメラ13により撮像された画像13aに基づいて、吸着ノズル21の回転角度を補正して、部品Pを基板3に実装する。
FIG. 8 shows mounting of the
この吸着ノズル21の回転角度の補正は、吸着ノズル21のノズルホルダ30に対する回転方向を位置決めするための位置決め部としてのピン部材31cによって規定されるホルダ方向基準線HDLが、図6(c)に示すように、光学座標系の方向基準線OPLと一致するように、各シャフト部材20の軸線AXの回転角度を補正することにより行われる。
To correct the rotation angle of the
そしてこのようにして補正された状態のノズルホルダ30に吸着ノズル21を装着することにより、図8(a)において、各シャフト部材20の軸線AXの回転角度に吸着ノズル21の吸着軸21dの軸線AXの回転角度を一致させることができる。次いでこの状態で、実装ヘッド9を部品供給部4に移動させ、実装対象となる部品Pを供給するテープフィーダ5に対して、吸着ノズル21をアクセスさせる。そして図8(b)に示すように、テープフィーダ5の部品取出位置5aに位置する部品Pに対して吸着ノズル21を上下動させて、部品Pを吸着軸21dによって吸着保持する。
Then, by mounting the
この後、部品Pを保持した実装ヘッド9を基板3の上方に移動させ、図8(c)に示すように、部品Pを吸着保持した吸着ノズル21を基板3に対して下降させ、部品Pを基板3に実装する。この吸着ノズル21による部品吸着や部品実装において、吸着ノズル21は回転角度が正しく補正された状態にある。これにより、回転角度のずれに起因する部品Pの吸着不良や、基板3への実装位置ずれを有効に抑制することが可能となっている。
After that, the mounting
次に図9を参照して、上述の部品実装方法におけるノズルホルダ30の着脱について説明する。上述の実装ヘッド9による部品吸着や部品実装が反復実行されると、摺動軸20bと摺動孔31aとの摺動が高頻度で繰り返される。部品実装作業における不具合を防止して実装品質を確保するためには、緩衝ガイド機構40が安定して適正に動作することが不可欠であるため、部品実装動作を連続して実行する過程においては緩衝ガイド機構40の摺動部の清掃などのメンテナンス作業を適宜実行する必要がある。
Next, with reference to FIG. 9, attachment / detachment of the
このメンテナンス作業では、緩衝ガイド機構40からノズルホルダ30を取り外し、摺動軸20bの外面、摺動孔31aの内面の清掃や、潤滑剤の補給などの作業が行われる。本実施の形態においては、部品供給部4にホルダメンテナンスユニット15を有するヘッドメンテナンス装置6を配置して、実装ヘッド9をホルダメンテナンスユニット15にアクセスさせることにより、ノズルホルダ30のメンテナンスを自動的に実行させるようにしている。
In this maintenance work, the
図9(a)に示すように、ホルダメンテナンスユニット15にはシャフトクリーナ51、摺動抵抗計測部52およびホルダ着脱部53が配設されている。シャフトクリーナ51は、ノズルホルダ30が取り外されて露呈した状態となった摺動軸20b(図4参照)の摺動面をクリーニングする機能を有している。摺動抵抗計測部52は、本体部31に嵌合した状態における摺動軸20bと摺動孔31aの摺動抵抗を計測する機能を有している。そしてホルダ着脱部53は、吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を、緩衝ガイド機構40から自動的に取り外す機能を有している。
As shown in FIG. 9A, the
ホルダ着脱部53の上面には吸着ノズル21が取り外されたノズルホルダ30の下部が挿入可能な複数の挿入孔54が設けられている。図9(b)に示すように、挿入孔54は嵌合部31bが挿通可能な径サイズの中央孔部54aおよび中央孔部54aから相対向する2方向に延出して設けられピン部材31cが挿通可能な延出孔部54bを有した形状となっている。
A plurality of insertion holes 54 into which the lower portion of the
挿入孔54の内部にはピン部材31cを係止可能な係止部(図示省略)が設けられており、挿入孔54を介して本体部31の下部を嵌入させて軸周りに回転させることにより、ピン部材31cを係止部によって係支して上方への変位を拘束することができるようになっている。そして本体部31の回転角度を図5(b)に示す位置に合わせた状態でシャフト部材20を上昇させることにより、ノズルホルダ30はホルダ着脱部53に残置された状態で緩衝ガイド機構40から離脱する。
A locking portion (not shown) capable of locking the
本実施の形態に示す部品実装方法におけるノズルホルダ30の脱着に際しては、図6に示すように、吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を下方から撮像カメラである部品認識カメラ13によって撮像する。そして制御部25の制御機能によって図7に示す各部を制御することにより、部品認識カメラ13により撮像された画像13aに基づいて、ノズルホルダ30の回転角度を補正してノズルホルダ30の脱着を行う。
When the
このノズルホルダ30の回転角度の補正も同様に、吸着ノズル21のノズルホルダ30に対する回転方向を位置決めするための位置決め部としてのピン部材31cによって規定されるホルダ方向基準線HDLが光学座標系の方向基準線OPLと一致するように、各シャフト部材20の軸線AXの回転角度を補正することにより行われる。
Similarly, in the correction of the rotation angle of the
これにより、図9(c)に示すように、ホルダ方向基準線HDLは、ホルダ着脱部53に形成された挿入孔54における延出孔部54bの延出方向と一致する。そしてこの状態で、嵌合部31bを挿入孔54に対して下降させることにより、図9(d)に示すように、ピン部材31cが延出孔部54bと干渉することなく嵌合部31bを挿入孔54に嵌入させることができ、ノズルホルダ30の取り外しのための係止動作を不具合なく正しく実行することができる。
As a result, as shown in FIG. 9C, the holder direction reference line HDL coincides with the extension direction of the
上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置および部品実装方法においては、上下方向に駆動されるシャフト部材20と、シャフト部材20に装着されるノズルホルダ30と、ノズルホルダ30に装着される吸着ノズル21とを備える実装ヘッド9を移動させ、吸着ノズル21によって部品Pを吸着して基板3に部品Pを実装する構成において、吸着ノズル21の回転角度を補正して部品Pを基板3に実装するに際し、またはノズルホルダ30の回転角度を補正してノズルホルダ30の着脱を行うに際し、吸着ノズル21が取り外された状態のノズルホルダ30を下方から撮像カメラである部品認識カメラ13によって撮像し、撮像された画像13aに基づいて吸着ノズル21またはノズルホルダ30の回転位置を補正するようにしている。これにより、ノズルホルダ30の着脱動作の不具合や、ノズルホルダ30に装着される吸着ノズル21による部品実装精度の不良を抑制することができる。
As described above, in the component mounting device and the component mounting method shown in the present embodiment, the
本発明の部品実装装置および部品実装方法は、ノズルホルダの着脱動作の不具合や、ノズルホルダに装着される吸着ノズルによる部品実装精度の不良を抑制することができるという効果を有し、実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって部品を保持して基板に実装する部品実装分野において有用である。 The component mounting device and the component mounting method of the present invention have an effect that it is possible to suppress a defect in the attachment / detachment operation of the nozzle holder and a defect in the component mounting accuracy due to the suction nozzle mounted on the nozzle holder. It is useful in the field of component mounting in which components are held by a mounted suction nozzle and mounted on a substrate.
1 部品実装装置
3 基板
9 実装ヘッド
13 部品認識カメラ
13a 画像
20 シャフト部材
21 吸着ノズル
30 ノズルホルダ
31c ピン部材
P 部品
Δθ 回転角度ずれ量
1
Claims (8)
前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、
前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装する制御部と、
前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、
前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装装置。 A mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder to suck the component and mount the component on a substrate.
An imaging camera that captures the nozzle holder with the suction nozzle removed from below, and
A control unit that corrects the rotation angle of the nozzle holder based on the image captured by the imaging camera , mounts the suction nozzle on the corrected nozzle holder, and mounts the component on the substrate .
A rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle deviation amount with respect to a specified angle of the nozzle holder based on the image is provided.
The rotation angle calculation unit calculates the amount of rotation angle deviation from the position of the feature point of the nozzle holder in the image with respect to the specified angle of the nozzle holder.
A feature of the nozzle holder is a component mounting device , which is a positioning unit for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder.
前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像する撮像カメラと、
前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行う制御部と、
前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出する回転角度算出部と、を備え、
前記回転角度算出部は、前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装装置。 A mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder to suck the component and mount the component on a substrate.
An imaging camera that captures the nozzle holder with the suction nozzle removed from below, and
A control unit that corrects the rotation angle of the nozzle holder and attaches / detaches the nozzle holder based on the image captured by the imaging camera .
A rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle deviation amount with respect to a specified angle of the nozzle holder based on the image is provided .
The rotation angle calculation unit calculates the amount of rotation angle deviation from the position of the feature point of the nozzle holder in the image with respect to the specified angle of the nozzle holder.
A feature of the nozzle holder is a component mounting device , which is a positioning unit for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder.
前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、
前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて前記ノズルホルダの回転角度を補正し、補正された状態のノズルホルダに前記吸着ノズルを装着して前記部品を基板に実装し、
前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装方法。 A mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder is moved, and parts are sucked by the suction nozzle to be a substrate. It is a component mounting method for mounting the component on the
The nozzle holder with the suction nozzle removed is imaged from below by an imaging camera.
The rotation angle of the nozzle holder is corrected based on the image captured by the imaging camera, the suction nozzle is mounted on the corrected nozzle holder, and the component is mounted on the substrate.
Based on the image, the amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated.
The amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated from the position of the feature point of the nozzle holder in the image.
A feature of the nozzle holder is a component mounting method , which is a positioning portion for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder.
前記吸着ノズルが取り外された状態の前記ノズルホルダを下方から撮像カメラによって撮像し、
前記撮像カメラにより撮像された画像に基づいて、前記ノズルホルダの回転角度を補正して前記ノズルホルダの着脱を行い、
前記画像に基づいて、前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記画像における前記ノズルホルダの特徴点の位置から前記ノズルホルダの規定された角度に対する回転角度ずれ量を算出し、
前記ノズルホルダの特徴点は、前記吸着ノズルの前記ノズルホルダに対する回転方向を位置決めするための位置決め部である、部品実装方法。 A mounting head including a shaft member driven in the vertical direction, a nozzle holder mounted on the shaft member, and a suction nozzle mounted on the nozzle holder is moved, and parts are sucked by the suction nozzle to be a substrate. It is a component mounting method for mounting the component on the
The nozzle holder with the suction nozzle removed is imaged from below by an imaging camera.
Based on the image captured by the imaging camera, have rows detachment of the nozzle holder by correcting the rotational angle of the nozzle holder,
Based on the image, the amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated.
The amount of rotation angle deviation with respect to the specified angle of the nozzle holder is calculated from the position of the feature point of the nozzle holder in the image.
A feature of the nozzle holder is a component mounting method , which is a positioning portion for positioning the rotation direction of the suction nozzle with respect to the nozzle holder.
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