JP2007234669A - 表面実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品供給フィーダの誤装着防止を低コストで実現する表面実装装置を提供する。
【解決手段】部品供給フィーダに収納されている部品をピックアップし、基板上に移動させて実装するための部品実装ヘッドと、該部品実装ヘッドに配設された基板認識カメラを有する表面実装装置において、部品供給フィーダ内の部品を基板認識カメラにより撮像して、その画像を保存する手段（Ｓ７）と、部品供給フィーダ交換前後の画像を比較するための手段（Ｓ８）と、を備えている構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の位置を認識するための基板認識カメラを有し、部品供給フィーダ誤装着防止機能付きの表面実装装置に関する。

従来、部品供給フィーダ誤装着防止のため、ＩＣタグなどの記憶装置を部品供給フィーダに設置することや、バーコードなどの固有のマークを部品供給フィーダに貼ることなどの部品供給フィーダに対する固有の認識標を付与することが行われている。そして、段取替えや部品切れによる部品の補充のため部品供給フィーダを交換したときに部品供給フィーダの認識標の情報を読み取り、読み取った情報とデータベースの部品情報との照合により部品供給フィーダの掛け間違いが発生していないかを確認している。

特許文献１には、部品供給フィーダに収納されている部品の映像を画像入力装置で読み取って得られた画像データから部品の特徴量を抽出し、抽出した特徴量とあらかじめ入力されている特徴量データとを比較し、両者が一致する部品の種類を登録する方法が記載されている。

特許文献２には、登録された電子部品と吸着ヘッドにより吸着された電子部品との画像形状の特徴を逐次照合することにより、電子部品供給フィーダの配置位置番号と電子部品種番号との対応表の正否を確認する部品種確認方法が記載されている。

特許文献３には、１対の光源を用いて、部品のシルエット像を求めテンプレートマッチングにより、部品認識する方法が記載されている。

特許２９０４５２９号公報 特許２５４８３２２号公報 特開平８−３１３２２７号公報

しかしながら、従来の部品供給フィーダの誤装着防止では、誤装着防止のための新たな装置の追加・変更や専用のアプリケーションを導入する必要があるため新規設備又は装置の導入に多大なコストを要する問題があった。又、実際の運用に際しても既存の運用方法を大幅に変更、及び作業者の再教育が必要となる問題もあった。

特許文献１においては、装備されている画像入力装置は、部品供給フィーダに収容されている部品を撮像するための、固定された専用の装置であり、このような装置がないシステムの場合には、新たな装置の追加が必要となる。又、部品供給フィーダを左右に動かし、固定されたカメラで部品供給フィーダ内の部品を撮像していくため、部品供給フィーダに収容した部品数が多く、部品供給フィーダ自体が大きい場合や部品の種類が多く部品供給フィーダの数が多い場合など、部品供給フィーダ全体を動かすには、駆動装置のパワーを増す必要があり、音もうるさくなる。

更に、顧客のニーズの多様化に対応するための少量多種生産において、新しい種の部品を使う場合その部品の特徴量データをあらかじめ登録するという新たな作業が必要となり、新しい製品を生産するために新しい型の部品を使用する場合、商品のライサイクルの短期に伴う早期生産開始のニーズに十分応えられない。

特許文献２においては、部品実装ヘッドに部品を吸着した後に部品を撮像しているため誤った部品がセットされていた場合、吸着した部品を戻す又は破棄する必要があり、時間のロスや部品の無駄が生じる。更に、逐次部品をチェックしているため、実装の後半に誤った部品があった場合、発見が遅れる問題もある。又、あらかじめ、部品の特徴及び対応表を登録しておく必要があり、登録という新たな作業が発生する。

特許文献３においては、シルエットを撮像するために特別の光源を一対設ける必要があり、表面実装装置の大幅な変更が必要となる。

本発明は、表面実装装置において部品供給フィーダの誤装着防止を低コストで簡便に実現することを課題とする。

本発明は、部品供給フィーダに収納されている部品をピックアップし、基板上に移動させて実装するための部品実装ヘッドと、該部品実装ヘッドに配設された基板認識カメラを有する表面実装装置において、部品供給フィーダ内の部品を前記基板認識カメラにより撮像して保存する手段と、部品供給フィーダ交換前後の前記画像を比較するための手段と、を備えているようにして、前記課題を解決したものである。

又、部品供給フィーダ交換前の前記画像を、部品供給フィーダを表面実装装置に装着した際に取得するようにしたものである。

又、保存された部品供給フィーダ交換前の前記画像を、部品供給フィーダ交換後の画像で更新できるようにしたものである。

本発明においては、部品供給フィーダ内の部品を、基板の位置を認識するための基板認識カメラにより撮像して、その画像を保存し、部品供給フィーダ交換前後の前記画像を比較できるようにしたので、表面実装装置において部品の補充を必要とする事象が発生した場合、部品供給フィーダ交換前後の部品の画像をチェックすることで、新規に設備を追加することなく、基板に部品の実装を開始する前に、部品供給フィーダの誤装着を知ることができ、誤装着を防止できる。又、実装のための部品を部品供給フィーダからピックアップする前に誤装着を知らせることができ、部品の無駄や時間の損失が少ない。

更に、部品供給フィーダ交換前の部品の画像を、部品供給フィーダを表面実装装置に装着した際に取得するようにしたので、部品の欠品直前に改めて部品の画像を取得する必要がないため、部品の撮像による中断がなく、時間の損失が少ない。

又、部品供給フィーダ交換前の保存されていた部品供給フィーダ内の部品の画像データを部品供給フィーダ交換後の部品供給フィーダ内の部品の画像データで更新することができるようにすることで、部品切れで代替部品を使用したことにより、交換前後の部品供給フィーダの画像が変った場合にも対処できる。

以下、図１乃至４を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態を示す表面実装装置の平面図で、表面的な形態は従来と同じ構成である。図１において、１０は、表面実装装置、１２は、プリント基板８の搬送装置、１４は、表面実装装置１０の両側（図１の上側及び下側）にそれぞれ配設されたフィーダバンク１５上に脱着可能に装着された、電子部品Ｍを供給するための部品供給フィーダ、Ｔは、電子部品Ｍを収容したキャリアテープ、１６は、表面実装装置１０のＸ軸方向（図１の左右方向）及びＹ軸方向（図１の上下方向）に移動できるように表面実装装置１０の上方（図１の手前側）に設けられた、例えば３個の部品吸着用ノズル１８を備えた部品実装ヘッド、２０は、前記部品実装ヘッド１６に配設された基板認識カメラ、２２Ａ及び２２Ｂは、前記部品実装ヘッド１６をＹ軸方向に移動するために表面実装装置１０の左右両側に設けられたＹ軸リニアモータ、２４は、前記部品実装ヘッド１６をＸ軸方向に移動するためのＸ軸リニアモータ、２６は、前記部品実装ヘッド１６に吸着された電子部品Ｍを認識するための部品認識カメラである。

図示しないが、前記実装ヘッド１６の動きを制御でき、前記基板認識カメラ２０の撮像工程を制御できる生産プログラムの内蔵可能な制御装置と、部品供給フィーダ１４交換前後の電子部品Ｍの画像を比較するための手段であるモニタとをも、表面実装装置１０は具備している。

前記制御装置は、前記部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍを前記基板認識カメラ２０により撮像して保存する手段である記憶部を有し、該記憶部は表面実装装置を制御するための生産プログラムも保存できる。ここで、生産プログラムとは、表面実装装置を制御するためのプログラムであり、例えば、各部品供給フィーダの配置の決め方、部品の実装手順、部品実装ヘッドの制御、撮像された画像の処理などである。

前記部品供給フィーダ１４は、表面実装装置１０に配設されたフィーダバンク１５に、図１に示されているように複数台を並列に装着され、使用される。この部品供給フィーダ１４は、後端側（図１においてプリント基板８に面してない側）に保持されているリール（図示せず）から、当該リールに予め巻き取られているキャリアテープＴを順次繰り出し、先端側（プリント基板８に面している側）へ搬送する。このキャリアテープＴは、図２にその一部を拡大して示さるように、キャリアテープＴの長手方向に沿って等間隔で設けられている凹部に電子部品Ｍを収容し、電子部品Ｍの上側に貼着された長尺状のカバーテープ（図２においてカバーテープは既に剥がされている）により電子部品を封止して形成されている。カバーテープが剥がされたキャリアテープＴが、部品供給フィーダ１４の先端側で、部品供給フィーダ１４から現れ、電子部品Ｍが部品吸着用ノズル１８により吸着できる状態に露出している。

前記基板認識カメラ２０は、図１及び２図に示される如く、前記部品実装ヘッド１６のＸ軸側の一方の面に固定されていて、プリント基板８上の位置認識マーク及びキャリアテープＴに収容されている電子部品Ｍを撮像できる方向に向いている。

部品実装ヘッド１６は、部品供給フィーダ１４に装填されたキャリアテープＴが収容している電子部品Ｍを部品吸着用ノズル１８により吸着し、吸着した電子部品Ｍをプリント基板８上に搬送し、電子部品Ｍをプリント基板８に実装するように従来、前記制御装置により制御されていたが、本実施例では、実装を開始する前に、部品供給フィーダ１４上にセットされている電子部品Ｍを撮像するために、部品供給フィーダ１４上に移動するようにも前記制御装置により制御されている。

又、前記基板認識カメラ２０は、電子部品Ｍをプリント基板８に実装する際、プリント基板８の位置認識マークを撮像するように従来、前記制御装置により制御されていたが、本実施例では前記部品供給フィーダ１４が装着された後、電子部品Ｍをプリント基板８に実装を始める前に、前記部品供給フィーダ１４から露出しているキャリアテープＴに収容されている電子部品Ｍを撮像するようにも前記制御装置により制御されている。

以下、図３及び４図に示されているフローチャートを基に本実施例について詳細に説明する。なお、フローチャートの各工程は、前記制御装置に内蔵された生産プログラムにより、実行される。

図３は、プリント基板８に電子部品Ｍの実装を開始する前である部品供給フィーダ１４を表面実装装置１０に装着した際に、部品供給フィーダ１４交換前における部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像を取得する工程を示したフローチャートである。

i）指定位置に移動（Ｓ１）
部品供給フィーダ１４を作業者がフィーダバンク１５に装着した後、基板認識カメラ２０は、生産プログラムにより指定された位置、すなわち、フィーダバンク１５に並載された部品供給フィーダ１４のうちの一方端にある部品供給フィーダ１４の先端側（図２に示されているようにキャリアテープのカバーテープが剥され、電子部品Ｍが撮像できる位置）に移動する。

ii）部品供給フィーダ内の部品の撮像・画像保存（Ｓ２）
前記基板認識カメラ２０が、前記部品供給フィーダ１４の先端側で露出しているキャリアテープＴに収容されている電子部品Ｍを撮像する。撮像の中心は、部品吸着用ノズル１８が部品に吸着する位置になる。撮像された電子部品Ｍの画像データは、前記記憶部に保存される。

iii）全ての部品供給フィーダ内の部品撮像の判定（Ｓ３）
前記部品供給フィーダ１４交換前、表面実装装置１０のフィーダバンク１５に装着された全ての部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍが撮像されたか否か判定をする。

具体的には、基板認識カメラ２０の始期の位置及び終期の位置が前記生産プログラムにより予め設定されているので、前記基板認識カメラ２０が、前記終期の位置に来て、電子部品Ｍを撮像したかにより判定される。

全ての部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍを撮像した場合は、次のステップＳ４である実装を開始し、そうでない場合は、ステップＳ５である次の指定位置に移動する。

iv）実装開始（Ｓ４）
ステップＳ３の条件を満たしたならば、部品実装ヘッド１６は、前記生産プログラムにより指定された、部品供給フィーダ１４の先端側の電子部品Ｍが露出している部分（部品供給位置）に移動し、部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍを、部品吸着用ノズル１８を使用してピックアップする。

ピックアップした電子部品Ｍは、当該向きを微調整するために、部品認識カメラ２６がある位置まで移動させられ、撮像される。

部品認識カメラ２６による撮像後、部品実装ヘッド１６がプリント基板８上の基板認識用マーク付近に移動したならば、基板認識カメラ２０により当該基板認識用マーク近傍が撮像され、電子部品Ｍを正確にプリント基板８に実装するための位置決めが行われ、電子部品Ｍをプリント基板８に実装する。

１の電子部品Ｍの実装が終ったならば、次の電子部品Ｍの実装の工程に移り、プリント基板８に対し実装に必要な全ての電子部品Ｍの実装が完了するまで繰り返される。プリント基板８への実装が完了したならば、次のプリント基板８の実装が開始され、全てのプリント基板又は、部品の品切れが発生するまで繰り返される。

v）次の指定位置に移動（Ｓ５）
ステップＳ３の条件を満たさないならば、部品実装ヘッド１６は、前記生産プログラムにより指定された次の部品供給フィーダ１４の先端側に移動する。移動したならば、ステップＳ２の工程に戻る。

次に、図４に示される如く、部品の品切れが発生した場合のフローチャートを詳細に説明する。

vi）部品の補充（Ｓ６）
プリント基板８への実装中、電子部品Ｍの品切れが発生したならば、実装が一旦中止され、部品切れした部品用のキャリア−テープＴを有する新しい部品供給フィーダ１４と部品切れした部品供給フィーダ１４とを作業者が交換することで、電子部品を補充する。

vii）指定位置に移動し撮像・画像保存（Ｓ７）
新しい部品供給フィーダ１４を作業者が装着した後、基板認識カメラ２０は、前記生産プログラムにより指定された位置、すなわち、交換された部品供給フィーダ１４の先端側に移動し、キャリアテープＴに収納されている電子部品Ｍを撮像し、撮像された電子部品Ｍの画像データが前記記憶部に保存される。

viii）交換前後の画像を並べて表示（Ｓ８）
部品供給フィーダ１４を交換した後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像と、交換する前の対応する部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像とを、モニタの画面上に並べて表示し、作業者が両者を比較できるようにする。このように、画像を比較するための手段を実現している。ここで、部品供給フィーダ１４を交換する前の電子部品Ｍの画像データは、ステップＳ２で前記記憶部に保存されていたものである。

ix）正しい部品であるかの判定（Ｓ９）
前記モニタの画面上に並べて表示された部品供給フィーダ１４交換前後の電子部品Ｍの画像を作業者が目視で正しい部品が補充されたかどうか各部品供給フィーダ１４ごとで確認をする。正しい部品が補充されたならば、ステップＳ１０に進み、正しくないならば、部品の補充し直しのためステップＳ１１に行く。

ｘ）代替部品であるかの判定（Ｓ１０）
交換した部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍが、代替部品であるか判定をする。正しい部品であっても、代替部品を使用することもあり、この場合、電子部品Ｍの画像の特徴が変わることがあるからである。代替部品でない場合は、部品切れ発生に対する処理は終了するが、代替部品を使用した場合はステップＳ１２に進む。

xi)正しい部品の補充（Ｓ１１）
正しい電子部品Ｍが補充されなかった場合、正しい電子部品Ｍが収納された部品供給フィーダ１４に架け直すことで、正しい部品を補充する。補充後は、ステップＳ７に戻る。

xii）画像データ更新（Ｓ１２）
代替部品を補充した場合、記憶部に保存されている部品供給フィーダ１４の交換前の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像データを、部品供給フィーダ１４の交換後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像データで更新し、部品切れ発生に対する処理を終了する。

以上、詳述した本実施形態によれば、既存の基板認識カメラ２０を用いて、部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍを撮像しているために、新たな装置が必要なく、部品実装ヘッド１６の移動などの生産プログラムの一部追加で済み、新規装置の導入コストがかからず簡便に、部品供給フィーダの誤装着を防止できる。すなわち、表面実装装置１０上を可動できる基板認識カメラ２０が、部品供給フィーダ１４内の部品を撮像するように制御され、実装開始（Ｓ４）前に、部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像を撮像するために、制御装置に内蔵された生産プログラムにより指定された位置を移動し（Ｓ１）、部品供給フィーダ１４交換前の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像を撮像して保存し（Ｓ２、Ｓ３，Ｓ５）、実装開始（Ｓ４）後、部品切れが発生した場合、部品切れした部品供給フィーダ１４を交換することで部品の補充をし（Ｓ６）、部品供給フィーダ１４交換後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像を撮像し（Ｓ７）、部品供給フィーダ交換前後の画像を比較する（Ｓ８）ことで、誤装着防止装置を低コストで簡便に実現している。又、新たに画像照合用のプログラムを追加しなくても作業者が総合的に部品供給フィーダの誤装着をチェックできる。

又、図３のフローチャートの工程により、プリント基板８に電子部品Ｍの実装を開始する前の部品供給フィーダ１４を表面実装装置１０に装着した際に、前記部品供給フィーダ１４交換前の電子部品Ｍの画像を取得しているので、実装のための部品を部品供給フィーダ１４からピックアップする前に誤装着を知らせることができ、部品の無駄や時間の損失が少ない。

又、図４のフローチャートの工程により、部品の品切れが発生した際、部品供給フィーダ１４の交換前及び交換後の部品供給フィーダ１４に収納された電子部品Ｍの画像をモニタ画面上に並べて比較表示するため、作業者が容易に目視で誤装着の防止ができ、特別な部品の対応表などの作成・登録が必要ないため、少量多種の生産への対応も柔軟にできる。すなわち、表面実装装置上を可動できる基板認識カメラ２０により撮像された、部品供給フィーダ１４交換前の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像と、部品供給フィーダ１４交換後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像とをモニタ画面上に並べて比較して表示Ｓ８することで実現している。

更に、電解コンデンサやダイオードといった極性のある部品の場合、特に代替品に切り換えた際、キャリアテープＴに収容されている電子部品Ｍの向きが逆に入っていることもある。このような場合にも、モニタで作業者が確認することで、誤装着を防止できる。

又、前記基板認識カメラ２０により撮像された、記憶部に保存された、部品供給フィーダ１４交換前の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像のデータを、部品供給フィーダ１４交換後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像のデータで更新（Ｓ１２）ができるようにしておくことで、代替部品を使用する場合にも対処できる。

基板認識カメラ２０は、表面実装装置１０上をＸ軸及びＹ軸方向に自由に移動できるため、固定されたカメラとは違い、電子部品Ｍの吸着中心部の他に、電子部品Ｍの隅に特徴がある場合や電子部品Ｍの複数箇所に特徴がある場合、又、電子部品Ｍの他にキャリアテープＴや部品供給フィーダ１４のある特定部分にも情報があるといった複数箇所に情報がある場合にも適応できる。又、キャリアテープＴ上の電子部品Ｍの収納間隔やキャリアテープＴの幅は、電子部品Ｍの大きさにより異なり、撮像の中心が異なってくるため、可動性を有する基板認識カメラ２０は固定されたカメラより適応しやすい。更に、部品供給フィーダ１４自体を動かして撮像しないため、部品供給フィーダ１４を動かすための駆動装置が不要である。

なお、部品をピックアップするとは、部品吸着用ノズル１８で吸着する他に、アームで、磁力で、又は粘着剤等でピックアップしてもよい。

又、部品供給フィーダに収納されている部品とは、部品供給フィーダ１４から現れ、カバーテープが剥がされたキャリアテープＴに収容されている部品の他に、カバーテープが剥がされる前の部品、又、キャリアテープの他に、振動方式で１個１個供給される部品など、本実施例に限定されるものではない。

又、部品供給フィーダ内の部品を撮像するとは、キャリアテープＴに収納されている部品の全体を撮像する他に、コネクタなどサイズが大きいため、部品全体を撮像できない場合は、吸着位置の中心のみならず、部品の特徴あるところ（複数箇所の特徴ある場所を含む）、又、キャリアテープＴの部品に収納部品の記号が印刷されているところ、複数の部品供給フィーダ１４内に夫々収納されている部品を同時に撮像するなど、本実施例に限定されるものではない。

又、部品供給フィーダ１４の交換後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍを撮像する順序は、交換した部品供給フィーダ１４のみにならず、全部の部品供給フィーダ１４について電子部品Ｍを撮像しても構わない、この場合、図３フローチャートの工程を利用できる。

又、画像を比較するための手段とは、部品供給フィーダ内の電子部品Ｍの画像をモニタ画面に直接表示し作業者が比較できるようにする他に、画像処理技術により、部品供給フィーダ１４交換前後の部品供給フィーダ１４内の電子部品Ｍの画像が異なっているか自動的に判定してもよい。又、モニタには、画像の特徴量を抽出して表示することや、比べ易いように画像データを加工して表示してもよい。

又、ステップＳ３の全ての部品供給フィーダ内の部品撮像の判定の仕方は、本実施例に限定されるものでなく、ステップＳ６の部品の補充は、作業者が交換するのではなく、自動に部品を補充する場合でも構わない。

本発明は、部品供給フィーダの装着を防止するためのものであり、ある基板（平面とは限らない）に一般の部品を実装する場合にも応用できるため、プリント基板８に限られるものではなく、又、部品は、本実施例で用いた電子部品Ｍに限られるものでなく、ネジなどでもよい。

又、基板認識カメラ２０は、部品実装ヘッドに固定されていればよく、本実施形態のような配設位置に限られるものではない。

又、部品供給フィーダ内の部品を前記基板認識カメラにより撮像して、その画像を保存する手段は、本実施形態のように制御装置にある記憶部である以外に、専用の記憶装置であってもよい。

本発明が適用される表面実装装置の全体構成を示す平面図 部品実装ヘッドにより撮像される部品を示す斜視図 部品供給フィーダを撮像する手順を示すフローチャート 部品切れが発生した場合の手順を示すフローチャート

符号の説明

１０…表面実装装置
１４…部品供給フィーダ
１６…部品実装ヘッド
２０…基板認識カメラ
Ｍ…電子部品

Claims (3)

1. 部品供給フィーダに収納されている部品をピックアップし、基板上に移動させて実装するための部品実装ヘッドと、該部品実装ヘッドに配設された基板認識カメラを有する表面実装装置において、
   部品供給フィーダ内の部品を前記基板認識カメラにより撮像して、その画像を保存する手段と、
   部品供給フィーダ交換前後の前記画像を比較するための手段と、
   を備えていることを特徴とする表面実装装置。
2. 部品供給フィーダ交換前の前記画像を、部品供給フィーダを表面実装装置に装着した際に取得するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装装置。
3. 保存された部品供給フィーダ交換前の前記画像を、部品供給フィーダ交換後の画像で更新できるようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面実装装置。

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