JP2002100897A - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフセット教示し、光軸の傾きを考慮して電
子部品の装着位置の補正をすることにより装着精度の向
上を図ること。 【解決手段】 教示キー３６を押圧し、装着ヘッド１を
吸着ノズルからノズル治具１０に交換して認識カメラ７
上方に移動させ、透過用照明装置１５を点灯させ前記治
具１０のＡ面１３のシルエット像を撮像する。認識処理
部３０はＡ面１３の中心位置を認識し、その位置の座標
を算出しＲＡＭ２１に記憶する。反射用照明装置１６を
点灯させ、前記治具１０のＢ面１４の反射像を認識カメ
ラ７で撮像する。認識処理部３０は前記Ｂ面１４の中心
位置を認識し、その位置の座標を算出しＲＡＭ２１に記
憶する。ＣＰＵ２０は、光軸の傾きを算出して、オフセ
ットデータとして前記ＲＡＭ２１に記憶し、電子部品の
厚みＴ１に応じて、認識処理部３０による部品認識結果
に対して、光軸の傾きを考慮して補正して装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装着ヘッドの吸着
ノズルに吸着された電子部品を撮像カメラで撮像して、
認識処理装置で位置ずれを把握して、このずれ量を加味
して補正してプリント基板上に装着する電子部品装着装
置及び電子部品装着方法に関する。詳述すれば、装着ヘ
ッドに設けられた吸着ノズルにより電子部品を吸着した
後、透過用照明装置からの光を前記装着ヘッドに設けた
拡散板に当てることにより生成する前記吸着ノズルに吸
着された電子部品のシルエット像又は反射用照明装置か
らの光を前記吸着ノズルに吸着された電子部品に当てて
生成した該電子部品の反射像を部品認識カメラにより夫
々撮像して、認識処理部で位置認識して位置ずれ量を加
味してプリント基板に装着する電子部品装着装置及び電
子部品装着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子部品装着装置及び装着方法
は特開平１１−２８９１９９号公報等で知られている。
従来のこの装着装置の電子部品認識光学系では、光軸の
傾きのオフセットをもっていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このために、デフォー
カスで電子部品の認識をする場合には、光軸の傾き分だ
け精度が悪化していた。また当然にオフセットの教示機
能はないので、光学メーカー等で測定してもらいデータ
入力することとなる。

【０００４】そこで本発明は、オフセット教示し、光軸
の傾きを考慮して電子部品の装着位置の補正をすること
により装着精度の向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため第１の発明は、
装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより電子部品を吸
着した後、透過用照明装置からの光を前記装着ヘッドに
設けた拡散板に当てることにより生成する前記吸着ノズ
ルに吸着された電子部品のシルエット像又は反射用照明
装置からの光を前記吸着ノズルに吸着された電子部品に
当てて生成した該電子部品の反射像を部品認識カメラに
より夫々撮像して、認識処理部で位置認識して位置ずれ
量を加味してプリント基板に装着する電子部品装着装置
において、前記透過用照明装置からの光により前記拡散
板を介するシルエット像を形成するための長径部と前記
反射用照明装置からの光を反射させて反射像を形成する
ための細径部とを有し前記吸着ノズルに代えて前記装着
ヘッドに取付けられる治具ノズルと、前記認識処理部に
より前記長径部のシルエット像から該長径部の中心位置
を認識すると共に前記細径部の反射像から該細径部の中
心位置を認識して求められた光軸の傾きを記憶するメモ
リ部と、各電子部品の装着の際には前記認識処理部で位
置認識した位置ずれ量及び前記メモリ部に記憶された光
軸の傾きから前記各電子部品の厚みに応じた補正データ
を求めて該補正データに基づき前記プリント基板に各電
子部品を装着するように制御する制御部とを設けたこと
を特徴とする。

【０００６】また第２の発明は、装着ヘッドに設けられ
た吸着ノズルにより電子部品を吸着した後、透過用照明
装置からの光を前記装着ヘッドに設けた拡散板に当てる
ことにより生成する前記吸着ノズルに吸着された電子部
品のシルエット像又は反射用照明装置からの光を前記吸
着ノズルに吸着された電子部品に当てて生成した該電子
部品の反射像を部品認識カメラにより夫々撮像して、認
識処理部で位置認識して位置ずれ量を加味してプリント
基板に装着する電子部品装着方法において、前記透過用
照明装置からの光により前記拡散板を介するシルエット
像を形成するための長径部と前記反射用照明装置からの
光を反射させて反射像を形成するための細径部とを有し
前記吸着ノズルに代えて治具ノズルを前記装着ヘッドに
取付け、前記認識処理部により前記長径部のシルエット
像から該長径部の中心位置を認識すると共に前記細径部
の反射像から該細径部の中心位置を認識して求められた
光軸の傾きをメモリ部に記憶し、各電子部品の装着の際
には前記認識処理部で位置認識した位置ずれ量及び前記
メモリ部に記憶された光軸の傾きから前記各電子部品の
厚みに応じた補正データを求めて該補正データに基づき
制御部が前記プリント基板に各電子部品を装着するよう
に制御することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図に基づき、本発明の実施の形態
を以下説明する。図１の電子部品装着装置における装着
ヘッド１には図示しない吸着ノズルが設けられ、該装着
装置の基台上には種々の電子部品を夫々その部品取出し
部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニッ
トが複数並設される。そして、該装着装置は、供給コン
ベアが上流より受けたプリント基板を位置決め部に搬送
し、位置決め部で図示しない位置決め機構により位置決
めされた該プリント基板上に前記吸着ノズルに吸着され
た電子部品が装着された後、排出コンベアに搬送される
構成である。

【０００８】Ｙ軸駆動モータ３の駆動によりネジ軸を回
転させ、左右一対のガイドに沿って前記プリント基板や
部品供給ユニットの部品取出し部（部品吸着位置）上方
をビームがＹ方向に移動する。該ビームにはその長手方
向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータ２によりガイド(図示
せず)に沿って移動する前記装着ヘッド１が設けられて
いる。該装着ヘッド１には吸着ノズルを上下動させるた
めの上下軸駆動モータ４が搭載され、また鉛直軸周りに
回転させるためのθ軸駆動モータ５が搭載されている。
したがって、装着ヘッド１の吸着ノズルはＸ方向及びＹ
方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ
上下動可能となっている。

【０００９】前記装着ヘッド１には円板状の拡散板６が
設けられる。７は部品位置認識用の部品認識カメラで、
前記吸着ノズルに吸着された電子部品が吸着ノズルに対
してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方
向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を
撮像する。そして、前記部品認識カメラ７で撮像される
と、表示回路８により撮像された画像がモニタ９に表示
される。

【００１０】そして、電子部品認識光学系光軸の傾きの
オフセットを前記装着ヘッド１に装着したノズル治具１
０の２つの面の中心位置を認識することにより教示する
が、以下詳述する。先ず、前記ノズル治具１０は段差が
あり、長径の太い円筒部１１と短径の細い円筒部１２と
から構成されるため、長円径のＡ面１３と短円径のＢ面
１４とを備えている。

【００１１】１５は複数の照明灯を有する透過用照明装
置で、その内方に複数の照明灯を有する反射用照明装置
１６が設けられ、夫々照明点灯回路１８により点灯制御
される。即ち、透過用照明装置１５からの光は前記拡散
板６に当たり、前記ノズル治具１０の前記Ａ面１３の透
過像（シルエット像）がスコープ１７を介して前記部品
認識カメラ７により撮像され、また反射用照明装置１６
からの光は前記ノズル治具１０の前記Ｂ面１４に当た
り、その反射像がスコープ１７を介して前記部品認識カ
メラ７により撮像される。

【００１２】図２は本電子部品装着装置１の制御ブロッ
ク図である。２０は本装着装置の装着に係る動作を統括
制御する制御部としてのＣＰＵ、２１は電子部品の装着
順序毎にプリント基板Ｐ内でのＸ方向、Ｙ方向及び角度
位置情報や、各部品供給ユニットの配置番号情報等から
成る装着データ（図３参照）、パーツライブラリデータ
（図４参照）等を格納するＲＡＭ（ランダム・アクセス
・メモリ）、２２はプログラムを格納するＲＯＭ（リ−
ド・オンリー・メモリ）である。

【００１３】そして、ＣＰＵ２０は前記ＲＡＭ２１に記
憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２２に格納された
プログラムに従い、電子部品装着装置の部品装着動作に
係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ２０は、駆動回
路２３を介して前記Ｘ軸駆動モータ２、前記Ｙ軸駆動モ
ータ３、前記上下軸駆動モータ４及び前記θ軸駆動モー
タ５の駆動を制御する。

【００１４】３０はインターフェース３１を介して前記
ＣＰＵ２０に接続される認識処理部で、前記部品認識カ
メラ７により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認
識処理部３０にて行われ、ＣＰＵ２０に処理結果が送出
される。即ち、ＣＰＵ２０は、部品認識カメラ７に撮像
された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するよ
うに指示を認識処理部３０に出力すると共に、認識処理
結果を認識処理部３０から受取るものである。

【００１５】即ち、前記認識処理部３０の認識処理によ
り位置ずれ量が把握されると、その結果がＣＰＵ２０に
送られ、ＣＰＵ２０は前記ビームをＹ軸駆動モータ３の
駆動によりＹ方向に、装着ヘッド１をＸ軸駆動モータ２
の駆動によりＸ方向に移動させることにより、またθ軸
駆動モータ５によりθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸
線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。

【００１６】３２は操作部で、数字をキーインするテン
キー３３、カーソルキー３４、モードの設定等をするＳ
ＥＴキー３５、電子部品装着装置を教示モードにするた
めの教示キー３６、同装置を自動運転モードにするため
の自動キー３７、同装置を手動運転モードにするための
手動キー３８、始動キー３９、作動キー４０及び停止キ
ー４１とを備えている。

【００１７】以上の構成により、以下特に図７に基づき
教示動作について説明する。先ず、作業者が教示キー３
６を押圧すると、ＣＰＵ２０がビームＹ軸駆動モータ３
及びＸ軸駆動モータ２を駆動させることにより、装着ヘ
ッド１をノズルストッカー部（図示せず）に移動させ、
次いで上下軸駆動モータ４を駆動させることにより、吸
着ノズルからノズル治具１０にノズルチェンジして、当
該ノズル治具１０を装着ヘッド１が保持する。

【００１８】次に、前記装着ヘッド１を部品認識カメラ
７上方に移動させて、照明点灯回路１８を介して透過用
照明装置１５を点灯させ、その光を拡散板６に当てて該
拡散板６を介して前記ノズル治具１０のＡ面１３のシル
エット像を撮像し、表示回路８を介してモニタ９にその
画像を表示する（図５参照）。認識処理部３０は前記ノ
ズル治具１０のＡ面１３の中心位置を認識し、その位置
の座標（Ｘ１、Ｙ１）を算出しＲＡＭ２１に記憶する。

【００１９】次に、反射用照明装置１６を照明点灯回路
１８を介して点灯させ、前記ノズル治具１０のＢ面１４
に光を照射し、その反射像を部品認識カメラ７が撮像
し、表示回路８を介してモニタ９にその画像を表示する
（図６参照）。認識処理部３０は前記ノズル治具１０の
Ｂ面１４の中心位置を認識し、その位置の座標（Ｘ２、
Ｙ２）を算出しＲＡＭ２１に記憶する。従って、光軸が
傾いているために、各中心位置はＤだけずれている。

【００２０】ここで、ＣＰＵ２０は、光軸の傾きθを以
下の式より算出して、オフセットデータとして前記ＲＡ
Ｍ２１に記憶する。即ち、θｘ＝ＡＴＡＮ（（Ｘ２−Ｘ
１）／Ｈ）、θｙ＝ＡＴＡＮ（（Ｙ２−Ｙ１）／Ｈ）の
式により前記傾きθを算出する。尚、前記Ｈは前記ノズ
ル治具１０のＡ面１３とＢ面１４の高さの差で固定値で
ある。

【００２１】この後、装着ヘッド１をノズルストッカー
部（図示せず）に移動させ、当該ノズル治具１０から所
定の吸着ノズルとノズルチェンジして、当該吸着ノズル
を装着ヘッド１が保持する。

【００２２】以上のようにして、光軸の傾きを算出した
後に、作業者は自動キー３７を押圧して部品装着装置を
自動運転モードとし、始動キー３９を押圧することによ
り部品装着装置の自動運転を行なう。

【００２３】即ち、プリント基板がコンベアにより上流
装置より供給コンベアを介して位置決め部に搬送され、
位置決め機構により位置決め固定され、ＲＡＭ２１に格
納されたプリント基板の装着すべきＸＹ座標位置、鉛直
軸線回りへの回転角度位置及び各部品供給ユニット３の
配置番号等が指定された装着データ（図３参照）に従
い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズルが装着すべ
き電子部品を所定の部品供給ユニットから吸着して取出
す。

【００２４】次に、装着ヘッド１の吸着ノズルは装着ス
テップ番号０００１の装着すべき電子部品を収納する部
品供給ユニット上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向
は駆動回路２３によりＹ軸駆動モータ３が駆動して一対
のガイドに沿ってビームが移動し、Ｘ方向は駆動回路２
３によりＸ軸駆動モータ２が駆動して装着ヘッド１が移
動し、既に所定の供給ユニットは駆動されて部品吸着位
置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸駆動モ
ータ４が駆動回路２３により駆動して前記ノズルが下降
して電子部品を吸着し取出し、次に装着ヘッド１は上昇
する。

【００２５】そして、吸着ノズルが部品認識カメラ７上
方に位置するよう、前述の如くＹ軸駆動モータ３及びＸ
軸駆動モータ２により移動し、前記ノズルに吸着されて
いる電子部品は撮像され、電子部品が当該ノズルに対し
てどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向
及び回転角度につき、認識処理部３０により認識結果が
算出される。

【００２６】このとき、装着データ、パーツライブラリ
データ及びオフセットデータに基づいて、当該電子部品
の厚みＴ１に応じて、前記認識処理部３０による部品認
識結果（Ｘ、Ｙ）に対して、以下のような式で補正す
る。即ち、Ｘδ＝Ｘ＋Ｔ１×ＴＡＮθｘ、Ｙδ＝Ｙ＋Ｔ
１×ＴＡＮθｙの式に基づきＣＰＵ２０が算出した座標
に装着する。

【００２７】以下装着ステップ番号０００２以降の電子
部品に対しても、同様に補正して装着するものである。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、オフセット教示
し、光軸の傾きを考慮して電子部品の装着位置の補正を
することにより装着精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子部品装着装置の要部の側面図である。

【図２】電子部品装着装置の制御ブロック図である。

【図３】装着データを示す図である。

【図４】パーツライブラリデータを示す図である。

【図５】透過用照明装置により透過像を示す図である。

【図６】反射用照明装置による反射像を示す図である。

【図７】概略フローチャートを示す図である。

【符号の説明】

１ 装着ヘッド ７ 部品認識カメラ １０ ノズル治具 １３ Ａ面 １４ Ｂ面 １５ 透過用照明装置 １６ 反射用照明装置 ２０ ＣＰＵ ２１ ＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E313 AA02 AA11 CC03 CC04 EE02 EE03 EE05 EE24 EE33 EE34 EE35 EE37 EE38 FF24 FF26 FF31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着ヘッドに設けられた吸着ノズルによ
   り電子部品を吸着した後、透過用照明装置からの光を前
   記装着ヘッドに設けた拡散板に当てることにより生成す
   る前記吸着ノズルに吸着された電子部品のシルエット像
   又は反射用照明装置からの光を前記吸着ノズルに吸着さ
   れた電子部品に当てて生成した該電子部品の反射像を部
   品認識カメラにより夫々撮像して、認識処理部で位置認
   識して位置ずれ量を加味してプリント基板に装着する電
   子部品装着装置において、前記透過用照明装置からの光
   により前記拡散板を介するシルエット像を形成するため
   の長径部と前記反射用照明装置からの光を反射させて反
   射像を形成するための細径部とを有し前記吸着ノズルに
   代えて前記装着ヘッドに取付けられる治具ノズルと、前
   記認識処理部により前記長径部のシルエット像から該長
   径部の中心位置を認識すると共に前記細径部の反射像か
   ら該細径部の中心位置を認識して求められた光軸の傾き
   を記憶するメモリ部と、各電子部品の装着の際には前記
   認識処理部で位置認識した位置ずれ量及び前記メモリ部
   に記憶された光軸の傾きから前記各電子部品の厚みに応
   じた補正データを求めて該補正データに基づき前記プリ
   ント基板に各電子部品を装着するように制御する制御部
   とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 【請求項２】 装着ヘッドに設けられた吸着ノズルによ
   り電子部品を吸着した後、透過用照明装置からの光を前
   記装着ヘッドに設けた拡散板に当てることにより生成す
   る前記吸着ノズルに吸着された電子部品のシルエット像
   又は反射用照明装置からの光を前記吸着ノズルに吸着さ
   れた電子部品に当てて生成した該電子部品の反射像を部
   品認識カメラにより夫々撮像して、認識処理部で位置認
   識して位置ずれ量を加味してプリント基板に装着する電
   子部品装着方法において、前記透過用照明装置からの光
   により前記拡散板を介するシルエット像を形成するため
   の長径部と前記反射用照明装置からの光を反射させて反
   射像を形成するための細径部とを有し前記吸着ノズルに
   代えて治具ノズルを前記装着ヘッドに取付け、前記認識
   処理部により前記長径部のシルエット像から該長径部の
   中心位置を認識すると共に前記細径部の反射像から該細
   径部の中心位置を認識して求められた光軸の傾きをメモ
   リ部に記憶し、各電子部品の装着の際には前記認識処理
   部で位置認識した位置ずれ量及び前記メモリ部に記憶さ
   れた光軸の傾きから前記各電子部品の厚みに応じた補正
   データを求めて該補正データに基づき制御部が前記プリ
   ント基板に各電子部品を装着するように制御することを
   特徴とする電子部品装着方法。