JP2010080697A - Apparatus for mounting electronic component, and image read device therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装装置において電子部品の画像を読み取る画像読取り装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component on a substrate and an image reading apparatus for reading an image of the electronic component in the electronic component mounting apparatus.
半導体チップなどの電子部品を基板に実装する際の所要位置精度の高度化に伴い、実装時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられる。この方法は、電子部品の搭載に先立って搭載ヘッドに保持された状態の電子部品を撮像して認識処理することにより得られた位置検出結果に基づいて搭載時の位置補正を行うものである。この部品撮像において、従来よりCCDなどの撮像素子を列状に配置したラインセンサが広く用いられている(例えば特許文献1参照)。この方法は、電子部品をラインセンサに対して相対的に移動させながら画像を取り込むことによって得られた一次元画像を並列させて二次元画像を合成することにより、電子部品の画像を読み取るものである。
ところでラインセンサによる画像読取りに際しては、読み取り対象の電子部品とラインセンサとを素子配列方向と直交する方向に相対移動させる走査動作を行う必要があることから、電子部品実装装置内のレイアウトにおけるラインセンサの配置に際しては、走査動作を行う際の搭載ヘッドの移動方向を予め設定しておく必要があった。一般に基板搬送路の両側に部品供給部が配置された構成の電子部品実装装置においては、ラインセンサは素子配列方向を基板搬送方向(第1方向)に合わせるか、あるいは第1方向と直交する第2方向に合わせて配置される。しかしながら、ラインセンサの配置としてを上述のいずれを採用した場合においても、搭載ヘッドによる部品搭載動作の効率を最適化する観点からは一長一短がある。 By the way, when an image is read by the line sensor, it is necessary to perform a scanning operation for relatively moving the electronic component to be read and the line sensor in a direction orthogonal to the element arrangement direction. In the arrangement, the moving direction of the mounting head when performing the scanning operation needs to be set in advance. In general, in an electronic component mounting apparatus having a configuration in which component supply units are arranged on both sides of a board conveyance path, the line sensor aligns the element arrangement direction with the board conveyance direction (first direction) or is orthogonal to the first direction. Arranged in two directions. However, any of the above-described line sensor arrangements has advantages and disadvantages from the viewpoint of optimizing the efficiency of component mounting operation by the mounting head.
すなわち、素子配列方向を第1方向に合わせてラインセンサを配置した場合には、画像読取りのための走査動作は搭載ヘッドを第2方向に移動させることにより行われる。この場合には、搭載ヘッドは部品供給部から基板に向かって最短経路で移動することができることから、移動距離が短くなるというメリットはあるものの、部品搭載機構として基板を挟んで相対向する2つの搭載ヘッドを備えている場合には、対向する搭載ヘッドの動作状況によっては搭載ヘッド相互間の干渉が生じるため、画像読取りのための走査動作を常に任意のタイミングで実行できるとは限らない。このような場合には、対向する搭載ヘッドが部品搭載動作を完了して基板上から退避するまでの待機時間だけロス時間が生じる。 That is, when the line sensor is arranged with the element arrangement direction aligned with the first direction, the scanning operation for image reading is performed by moving the mounting head in the second direction. In this case, since the mounting head can move from the component supply unit to the substrate along the shortest path, there is an advantage that the moving distance is shortened, but there are two components facing each other across the substrate as a component mounting mechanism. When the mounting heads are provided, interference between the mounting heads may occur depending on the operation state of the opposing mounting heads. Therefore, it is not always possible to execute the scanning operation for image reading at an arbitrary timing. In such a case, a loss time is generated for a waiting time until the opposing mounting head completes the component mounting operation and retracts from the board.
これに対し、素子配列方向を第2方向に合わせてラインセンサを配置した場合には、画像読取りのための走査動作は搭載ヘッドを第1方向に移動させることにより行われる。この場合には、搭載ヘッドは基板搬送路に沿って移動することにより走査動作を行うことから、対向する搭載ヘッドの動作状況に関係なく走査動作が可能となるという利点があるものの、走査動作における搭載ヘッドの移動距離は必然的に長くなり、画像読取りのための所要時間が増大する結果となる。このように、従来の電子部品実装装置における画像読取りに際しては、ラインセンサの配列方向に起因する搭載ヘッドの動作の制約から、画像読取りのための所要時間を短縮することが困難で、部品搭載動作のタクトタイムの改善には限界があった。 On the other hand, when the line sensor is arranged with the element arrangement direction aligned with the second direction, the scanning operation for image reading is performed by moving the mounting head in the first direction. In this case, since the mounting head performs the scanning operation by moving along the substrate conveyance path, there is an advantage that the scanning operation can be performed regardless of the operation state of the opposing mounting head. The moving distance of the mounting head is inevitably long, resulting in an increase in the time required for image reading. As described above, when reading an image in a conventional electronic component mounting apparatus, it is difficult to shorten the time required for reading an image due to restrictions on the operation of the mounting head due to the direction of the line sensor arrangement. There was a limit to improving the tact time.
そこで本発明は、画像読取りのための所要時間の短縮を可能とし、部品搭載動作のタク
トタイムを改善することができる電子部品実装装置および電子部品実装装置における画像読取り装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus and an image reading apparatus in the electronic component mounting apparatus that can shorten the time required for image reading and can improve the tact time of the component mounting operation. To do.
本発明の電子部品実装装置は、電子部品が実装される基板を第1方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構を挟んで前記第1方向と直交する第2方向についての側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを前記第1方向および第2方向の2方向へ移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより当該搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部とを備え、前記画像読取り部は、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第1方向に固定して配置された第1のラインセンサと、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第2方向に固定して配置された第2のラインセンサと、第1のラインセンサの撮像素子および第2のラインセンサの撮像素子のいずれにも前記電子部品の画像を結像させる光学系とを有する。 An electronic component mounting apparatus according to the present invention includes a substrate transport mechanism that transports a substrate on which an electronic component is mounted in a first direction, a substrate positioning unit that is provided in a transport path by the substrate transport mechanism, and positions the substrate, and the substrate A component supply unit disposed on a side in a second direction orthogonal to the first direction across the transport mechanism, and a mounting head for taking out the electronic component from the component supply unit in the first direction and the second direction A head moving mechanism that moves in two directions, and a moving path of the mounting head by the head moving mechanism, and an image of the electronic component held by the mounting head by the mounting head performing a scanning operation for image reading. An image reading unit that reads from below, and the image reading unit is configured by linearly arranging a plurality of image sensors, and is arranged with the element array direction fixed in the first direction. A first line sensor, a second line sensor configured by linearly arranging a plurality of image sensors, and an element array direction fixed in the second direction, and a first line sensor Both the image sensor and the image sensor of the second line sensor have an optical system that forms an image of the electronic component.
本発明の電子部品実装装置における画像読取り装置は、電子部品が実装される基板を第1方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構を挟んで前記第1方向と直交する第2方向についての側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを前記第1方向および第2方向の2方向へ移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより当該搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る電子部品実装装置における画像読取り装置であって、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第1方向に固定して配置された第1のラインセンサと、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第2方向に固定して配置された第2のラインセンサと、第1のラインセンサの撮像素子および第2のラインセンサの撮像素子のいずれにも前記電子部品の画像を結像させる光学系とを有する。 An image reading apparatus in an electronic component mounting apparatus according to the present invention includes a substrate transport mechanism that transports a substrate on which an electronic component is mounted in a first direction, and a substrate positioning unit that is provided in a transport path by the substrate transport mechanism and positions the substrate. A component supply unit disposed on a side in a second direction orthogonal to the first direction across the substrate transport mechanism, and a mounting head for taking out the electronic component from the component supply unit in the first direction and A head moving mechanism that moves in two directions of the second direction, and an electron held by the mounting head when the mounting head performs a scanning operation for image reading, provided in the moving path of the mounting head by the head moving mechanism. An image reading apparatus in an electronic component mounting apparatus that reads an image of a component from below, and is configured by arranging a plurality of image sensors in a straight line. And a first line sensor arranged in a fixed manner in the first direction, and a second line in which a plurality of image sensors are arranged in a straight line and the element arrangement direction is fixed in the second direction. A line sensor and an optical system that forms an image of the electronic component on both the image sensor of the first line sensor and the image sensor of the second line sensor.
本発明によれば、電子部品実装装置において搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方からそれぞれ読み取る画像読取り部の構成を、搭載ヘッドを基板搬送方向である第1の方向、第1の方向と直交する第2方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有する構成とすることにより、搭載ヘッドがそれぞれの部品供給部から取り出した電子部品を基板に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれかタクトタイムロスのない方を選択することができ、画像読取りのための所要時間の短縮を可能とし、部品搭載動作のタクトタイムを改善することができる。 According to the present invention, in the electronic component mounting apparatus, the configuration of the image reading unit that reads the image of the electronic component held by the mounting head from below, the first direction that is the substrate transport direction of the mounting head, and the first direction. Each of the mounting heads has a configuration that includes a camera capable of reading an image by either the first direction scanning operation or the second direction scanning operation for reading an image by moving the image in a second direction orthogonal to each other. In the component mounting operation for transporting and mounting the electronic component taken out from the component supply unit on the board, either the first direction scanning operation or the second direction scanning operation is selected to read the image of the electronic component. Therefore, the time required for image reading can be shortened, and the tact time of the component mounting operation can be improved.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の構成を示す分解斜視図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の断面図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の画像取り込み範囲の説明図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の平面図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画
像読取り方法を示すフロー図、図9,図10は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画像読取り方法の動作説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an electronic circuit according to an embodiment of the present invention. 4 is an exploded perspective view showing a configuration of an image reading apparatus used in the component mounting apparatus, FIG. 4 is a sectional view of the image reading apparatus used in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view of the image reading apparatus used in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control system of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the invention, FIG. 8 is a flowchart showing an image reading method in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIGS. Is an electronic component mounting of an embodiment of the present invention It illustrates the operation of the image reading method in location.
まず図1、図2を参照して、電子部品実装装置1の構造を説明する。電子部品実装装置1は実装基板を製造する電子部品実装ラインにおいて用いられ、同一構造の電子部品実装装置1を複数台を連結することにより、電子部品実装ラインが構成される。図1において、基台1aの中央には基板搬送機構2がX方向に配設されている。基板搬送機構2は電子部品が実装される基板3をX方向(第1方向)に搬送する。基板搬送機構2による搬送経路には基板を実装位置に位置決めして保持する基板位置決め部が設けられており、この基板位置決め部によって位置決めされた基板3に対して、電子部品が実装される。
First, the structure of the electronic
基板搬送機構2を挟んでY方向(第2方向)についての両側方には、第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bが配置されており、第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bにはそれぞれ複数のテープフィーダ5が並設されている。テープフィーダ5は電子部品を収納したキャリアテープをピッチ送りして、以下に説明する部品搭載機構、すなわち搭載ヘッドおよびこの搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構よりなる部品搭載機構に電子部品を供給する。
A first
基台1aのX方向の一端部には、Y軸リニア駆動機構を備えたY軸移動テーブル8がY方向に水平に配設されている。Y軸移動テーブル8は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材8aを主体としており、ビーム部材8aにはリニアレール8bが水平方向に配設されている。リニアレール8bには、垂直姿勢で配設された矩形状の2つの結合ブラケット10A,10Bに結合されたリニアブロック9が、Y方向にスライド自在に嵌着している。2つの結合ブラケット10A,10Bには、それぞれX軸リニア駆動機構を備えた第1のX軸移動テーブル11A、第2のX軸移動テーブル11Bが結合されている。
At one end of the base 1a in the X direction, a Y axis moving table 8 having a Y axis linear drive mechanism is disposed horizontally in the Y direction. The Y-axis moving table 8 is mainly composed of a beam member 8a provided in an elongated shape in the horizontal direction, and a
第1のX軸移動テーブル11A、第2のX軸移動テーブル11BはいずれもX方向に細長形状で設けられたビーム部材11aを主体としており、ビーム部材11aにはリニアレール12が水平方向に配設されている。リニアレール12には、垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット13が、リニアブロック(図示省略)を介してX方向にスライド自在に装着されている。第1のX軸移動テーブル11A、第2のX軸移動テーブル11Bのそれぞれの結合ブラケット13には、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bが装着されており、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bは、結合ブラケット13に結合されたリニア駆動機構によってそれぞれX方向に移動する。
Each of the first X-axis moving table 11A and the second X-axis moving table 11B mainly includes a
第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bはいずれも複数の単位搭載ヘッド15を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド15の下端部に設けられたノズル装着部には電子部品を吸着して保持する吸着ノズル15aが装着されている。吸着ノズル15aは、単位搭載ヘッド15に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Y軸移動テーブル8、第1のX軸移動テーブル11Aを駆動することにより、第1の搭載ヘッド14AはX方向、Y方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド15は、第1の部品供給部4Aのテープフィーダ5から電子部品を取り出して、基板搬送機構2に位置決めされた基板3に移送搭載する。
The first mounting head 14 </ b> A and the second mounting head 14 </ b> B are multiple heads each having a plurality of
同様に、Y軸移動テーブル8、第2のX軸移動テーブル11Bを駆動することにより、第2の搭載ヘッド14BはX方向、Y方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド15は、第2の部品供給部4Bのテープフィーダ5から電子部品を取り出して、基板搬送機構2に位置決めされた基板3に移送搭載する。上記構成において、Y軸移動テーブル8および第1のX軸移動テーブル11A、Y軸移動テーブル8および第2のX軸移動テーブル11Bは、第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bから電子部品をそれぞれ取り出す第
1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bを、X方向(第1方向)およびY方向(第2方向)の2つの方向へそれぞれ移動させる第1のヘッド移動機構17A、第2のヘッド移動機構17Bを構成する。
Similarly, by driving the Y-axis movement table 8 and the second X-axis movement table 11B, the
基板搬送機構2と第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bとの間、すなわち第1のヘッド移動機構17A、第2のヘッド移動機構17Bによる第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bの移動経路には、それぞれ第1の画像読取り装置6A(第1の画像読取り部)、第2の画像読取り装置6B(第2の画像読取り部)が配設されている。第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bは同一構成であり、それぞれの部品供給部から電子部品を取り出した第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bが、画像読取り用の走査動作を行うことにより、当該搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方からそれぞれ読み取る機能を有している。読み取られた画像を認識処理することにより、搭載ヘッドに保持された状態における電子部品の位置ずれが検出される。
Between the
図2に示すように、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bには、一体に移動する基板認識カメラユニット16が第1のX軸移動テーブル11A、第2のX軸移動テーブル11Bの下方に位置して取り付けられている。基板認識カメラユニット16は撮像光軸を下向きにした姿勢で結合ブラケット13に取り付けられており、搭載ヘッド17とともに基板3の上方に移動して基板3を撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、基板3における実装点の位置ずれが検出される。電子部品を基板3に実装する際には、前述の電子部品の位置ずれの検出結果と、実装点の位置ずれの検出結果とに基づいて、部品搭載時の位置補正が行われる。
As shown in FIG. 2, the first mounting
次に図3,図4,図5を参照して、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bの構成および機能を説明する。図3、図4に示すように、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bは、ラインセンサユニット20の上方にレンズ光学系21を組み合わせ、さらにその上方に照明ユニット22を装着した構成となっている。ラインセンサユニット20は、画像読取り対象(ここでは第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに保持された電子部品)から反射される撮像光をラインセンサによって1次元画像として読み取って画像信号を出力する機能を有するものである。
Next, the configuration and function of the first
すなわち、ラインセンサユニット20はラインセンサ(X列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Y)が実装された2つのセンサ基板23A、23Bを組み合わせた構成となっている。X列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yはいずれも複数のCCDなどの撮像素子を直線状に配列して構成され、各撮像素子が撮像光を受光することにより1次元画像の画像信号を出力する。
That is, the
下方に水平に配設されたセンサ基板23Aの上面には、X列ラインセンサ24Xが素子配列方向をX方向に固定して配置されており、センサ基板23Aに対して直交して配設されたセンサ基板23Bの内側面には、Y列ラインセンサ24Yが素子配列方向をY方向に固定して配置されている。すなわちラインセンサユニット20は、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向をX方向(第1方向)に固定して配置されたX列ラインセンサ24X(第1のラインセンサ)と、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向をY方向(第2方向)に固定して配置されたY列ラインセンサ24Y(第2のラインセンサ)とを備える構成となっている。
On the upper surface of the
ここでX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yの配列位置関係は、X列ラインセンサ24Xにおける撮像素子の受光面の法線と、Y列ラインセンサ24Yにおける撮像素子の受光面の法線とが相互に交差するような位置関係となっている。このような配列位置関係において、センサ基板23A、23Bの中間においてハーフミラー25を斜め方
向(45度方向)に配置することにより、上方からの撮像光を、ハーフミラー25を透過させてX列ラインセンサ24Xに入射させるとともに、ハーフミラー25によって水平方向に反射してY列ラインセンサ24Yに入射させることが可能となっている。
Here, the arrangement positional relationship between the
レンズ光学系21は撮像光をX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yの受光面に結像させるためのレンズを備えており、上方から入射した撮像光はレンズ光学系21によって屈折してX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yの受光面に撮像対象物の像を結像させる。照明ユニット22はLEDなどの発光素子を集合させた照明基板22aを4方向に備えており、照明基板22aを作動させることにより、図4に示すように、照明光が斜め上方に照射される(矢印a)。そして照射された照明光は、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bにおいて、各単位搭載ヘッド15に設けられた吸着ノズル15aに保持された電子部品Pによって下方に反射され、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bに上方から入射する(矢印b)。
The lens
次いでこの撮像光はレンズ光学系21によって屈折して下方に進む。これらの屈折光のうち、ハーフミラー25を透過した撮像光はX列ラインセンサ24Xの受光面を構成する撮像素子に結像する(矢印c)。またハーフミラー25によって側方に反射された撮像光は、Y列ラインセンサ24Yの受光面を構成する撮像素子に結像する(矢印d)。すなわち、レンズ光学系21およびハーフミラー25は、X列ラインセンサ24Xの撮像素子および、Y列ラインセンサ24Yの撮像素子のいずれにも電子部品の画像を結像させる光学系を構成する。
Next, the imaging light is refracted by the lens
X列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yは、カメラコントローラである撮像制御部26A(撮像制御部26B)に接続されている。撮像制御部26A(撮像制御部26B)は、X列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yによる撮像処理を制御して撮像結果を画像信号として出力する機能を有している。すなわちX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yから、それぞれ以下に示す画像取り込み範囲に対応した複数の1次元画像を所定のインターバルで順次出力させるとともに、出力された複数の1次元画像を並列させることによって撮像対象物の2次元画像を作成し、この2次元画像の画像信号を出力する。
The
このときX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yからは常時1次元画像の画像信号が出力されており、撮像制御部26A(撮像制御部26B)は、X列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yから並行して出力される2つの画像信号のうち、外部からの指令によって指定される1つのラインセンサからの画像信号を選択して、2次元画像の画像信号を作成して出力する処理を行う。すなわち、上記構成のラインセンサユニット20においては、撮像対象物の画像をX列ラインセンサ24X、Y列ラインセンサ24Yのいずれによっても読み取ることが可能となっている。
At this time, an image signal of a one-dimensional image is always output from the
図5は、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bによって画像を読み取ることが可能な画像取り込み範囲を平面視して示している。すなわち、上記構成のラインセンサユニット20を用いることにより、X列ラインセンサ24XによってX方向の素子配列長さに応じた寸法X1の読取り範囲を有する画像取り込み範囲AXと、Y列ラインセンサ24YによってY方向の素子配列長さに応じた寸法Y1の読取り範囲を有する画像取り込み範囲AYとをクロス形状で組み合わせた画像取り込み範囲を実現することが可能となっている。
FIG. 5 is a plan view showing an image capturing range in which an image can be read by the first
ここで、画像取り込み範囲AX、画像取り込み範囲AYの大きさを規定する寸法X1,Y2は、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bにおいて、全ての単位搭載ヘッド15の吸着ノズル15aに電子部品が保持されている状態で、これらの画像を一括し
て読み取るために必要とされる寸法に基づいて決定される。なお、ラインセンサユニット20において、Y列ラインセンサ24Yの上下方向の位置を調整することにより、画像取り込み範囲AX、画像取り込み範囲AYのそれぞれの中心点が交差するクロス形状ではなく、画像取り込み範囲AXの中心と画像取り込み範囲AYの1端部とが近接してT字状を呈するT字形状の画像取り込み範囲を形成することも可能である。
Here, the dimensions X1 and Y2 that define the size of the image capturing range AX and the image capturing range AY are the same as the
すなわち第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bは、いずれもX列ラインセンサ24Xによる画像取り込み範囲とY列ラインセンサ24Yによる画像取り込み範囲とを組み合わせることにより、平面視してクロス形状またはT字形状の画像取り込み範囲を有する構成となっている。これにより、本実施の形態に示す第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bは、当該画像読取り部に対応する搭載ヘッドを、X方向、Y方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有する構成となっている。
That is, both the first
なお、搭載ヘッドを、X方向、Y方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能な構成とするためには、図3に示すような構成の第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bには限定されず、例えば図6に示すような構成の画像読取り装置を用いてもよい。まず、図6(a)に示す画像読取り装置27は、複数の撮像素子を直線状に配列したラインセンサ27X、27Yをクロス形状に組み合わせた例を示している。
In order to obtain a configuration in which an image can be read by either the first direction scanning operation or the second direction scanning operation of reading the image by moving the mounting head in the X direction and the Y direction, respectively. 3 is not limited to the first
また図6(b)に示す画像読取り装置28は、複数の撮像素子を直線状に配列したラインセンサ28X、28YをT字形状に組み合わせた例を示している。さらに図6(c)は、複数の撮像素子を直線状にX方向に配列したラインセンサ29Xを備えた画像読取り装置29Aと、複数の撮像素子を直線状にY方向に配列したラインセンサ29Yを備えた画像読取り装置29Bとを隣接して配置する例を示している。これらの各例においても、第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能となっている。なお、上述各例のように2つのラインセンサを組み合わせる代わりに、2次元平面状の画像取り込み範囲を有するエリアカメラを用いても、同様に第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像を読み取ることができる。
The
次に図7を参照して、電子部品実装装置1の制御系の構成を説明する。図7において、装置本体制御部30は、位置検出部31、画像読取り制御部32、認識処理部33、位置補正演算部34および機構制御部35を備えている。位置検出部31は、第1のヘッド移動機構7Aを構成するX軸リニア駆動機構11AL、Y軸リニア駆動機構8ALにそれぞれ備えられたX軸エンコーダ11AE、Y軸エンコーダ8AEからの信号を受信することにより、第1の搭載ヘッド14Aの位置を検出するとともに、第2のヘッド移動機構7Bを構成するX軸リニア駆動機構11BL、Y軸リニア駆動機構8BLにそれぞれ備えられたX軸エンコーダ11BE、Y軸エンコーダ8BEからの信号を受信することにより、第2の搭載ヘッド14Bの位置を検出する。
Next, the configuration of the control system of the electronic
画像読取り制御部32は、位置検出部31の位置検出結果に基づいて、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bの撮像制御部26A、撮像制御部26Bを制御する。すなわち、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bを走査方向に移動させて、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに保持された電子部品の画像を読み取る走査動作において、X列ラインセンサ24XまたはY列ラインセンサ24Yが画像信号の出力を開始するタイミングを、位置検出部31による第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bの位置検出結果に基づいて、撮像制御部26A、撮像制御部26Bに対して指令する。
The image
さらに後述するように、画像読取り制御部32は、電子部品の画像を読み取るための走査動作を、X列ラインセンサ24XまたはY列ラインセンサ24Yのいずれを対象として行うか、すなわち第2方向走査動作、第1方向走査動作のいずれを選択して行うかの選択を、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bの動作状態に応じて選択し、撮像制御部26A、撮像制御部26Bに対して指令する機能を有している。この動作状態は位置検出部31によって検出される、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bの位置に基づいて判断される。そしてこの選択は、予め設定されて装置本体制御部30の記憶装置に記憶された走査動作選択条件に基づいて行われる。
As will be described later, the image
すなわち画像読取り制御部32は、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bがそれぞれの部品供給部から取り出した電子部品を、基板搬送機構2の基板位置決め部に位置決めされた基板3に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに、第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する。
That is, the image
認識処理部33は、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bの撮像制御部26A、撮像制御部26Bから出力された画像信号を受信して認識処理することにより、当該搭載ヘッドに保持された状態における電子部品の識別や位置ずれの検出を行う。位置補正演算部34は、認識処理部33によって得られた電子部品の位置ずれ情報に基づいて、当該搭載ヘッドによって電子部品を基板に搭載する際の位置補正に必要な演算を行う。なお図7に示す例では、画像読取り制御部32および認識処理部33を装置本体制御部30煮含めた構成例を示しているが、画像読取り制御部32および認識処理部33を、装置本体制御部30から独立した別個の画像認識処理部として設けるようにしてもよい。
The
機構制御部35は、第1のヘッド移動機構7A、第1の搭載ヘッド14Aおよび第2のヘッド移動機構7B、第2の搭載ヘッド14Bを制御することにより、それぞれの部品供給部から取り出した電子部品を基板3に移送搭載する部品搭載動作を実行させる。このとき、画像読取り制御部32よって選択された第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれかをそれぞれの搭載ヘッドに行わせる。そして保持した電子部品を基板3に搭載する際には、位置補正演算部34によって求められた位置ずれ補正演算結果に基づいて、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bの位置合わせを行う。
The
本実施の形態の電子部品実装装置1は上記のように構成されており、以下電子部品実装装置1において第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに保持された電子部品の画像を読み取る電子部品実装装置における画像読取り方法について、図8のフローに沿って各図を参照しながら説明する。
The electronic
まず部品搭載動作の開始に際しては、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bが、それぞれの部品供給部から電子部品を取り出す(ST1)(部品取り出し工程)。図9(a)は、第1の部品供給部4Aにおいて第1の搭載ヘッド14Aが複数の単位搭載ヘッド15によって電子部品を取り出すために移動しており(矢印e)、第2の部品供給部4Bにおいては、第2の搭載ヘッド14Bが複数の単位搭載ヘッド15の全てに電子部品を保持して、部品取り出し工程が完了した状態を示している。
First, at the start of the component mounting operation, the first mounting
次いで走査動作選択を行う(ST2)。すなわち先に部品取り出し工程が完了した第2の搭載ヘッド14Bに、第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する(走査動作選択工程)。ここでは、部品取り出し工程が完了した時点で基板搬送機構2に位置決めされた基板3において、対向する搭載ヘッドによる部品搭載動作が行われていない場合には第2方向走査動作を選択
し、また部品取り出し工程が完了した時点で基板3において部品搭載動作が行われている場合には、第1方向走査動作を選択するように、予め走査動作選択条件が設定されている。
Next, scanning operation selection is performed (ST2). That is, it is selected based on a preset scanning operation selection condition whether the second mounting
すなわち、図9(a)に示す状態においては、第2の部品供給部4Bにて第2の搭載ヘッド14Bによる部品取り出し工程が完了した時点において、第1の部品供給部4Aではまだ部品取り出し工程が完了しておらず、基板3上には対向する第1の搭載ヘッド14Aが存在しない。したがってこの場合に部品取り出し工程を完了した第2の搭載ヘッド14Bが行うべき走査動作として、第2方向走査動作が選択される。これにより、第2の搭載ヘッド14Bは第2の部品供給部4Bから基板3に向かって最短経路で移動することができ、部品搭載動作における移動距離を最短にして動作タクトタイムを短縮することができる。
That is, in the state shown in FIG. 9A, at the time when the component extraction process by the second mounting
次に走査動作を実行する(ST3)。ここでは選択された第2方向走査動作を第2の搭載ヘッド14Bに行わせる(走査工程)。すなわち図9(b)に示すように、走査動作の対象となる電子部品を保持した第2の搭載ヘッド14Bは、Y方向へ移動して基板3上へ到達する(矢印g)。このY方向への移動に際しては、第2の搭載ヘッド14Bが第2の画像読取り装置6Bの上方を規定の走査速度で移動し、このときX列ラインセンサ24Xによって撮像対象の電子部品の複数の1次元画像が所定のインターバルで順次読み取られる。次いで第2の画像読取り装置6Bから画像信号を取得する(画像取得工程)。すなわち、画像を読み取った第2の画像読取り装置6Bの撮像制御部26Bは、上述の走査動作で得られた複数の1次元画像を並列させて作成した2次元画像を、撮像対象の電子部品の画像信号として認識処理部33に対して出力する。
Next, a scanning operation is performed (ST3). Here, the second mounting
この後、第1の搭載ヘッド14Aを対象とした走査動作が実行される。この場合には、第1の搭載ヘッド14Aによる部品取り出し工程が完了した時点で、対向する第2の搭載ヘッド14Bは既に基板3上に存在するため、第1方向走査動作が選択されている。そして第2の搭載ヘッド14Bを対象とした第2方向走査動作と並行して、第1の部品供給部4Aにおいて部品取り出し工程を完了した第1の搭載ヘッド14Aは、図9(b)に示すように、選択された第1方向走査動作を実行するために第1の画像読取り装置6Aの側方へ移動する(矢印f)。
Thereafter, a scanning operation for the first mounting
そして図9(c)に示すように、第2の搭載ヘッド14Bによる基板3上での部品搭載動作(矢印h)と平行して、第1の搭載ヘッド14Aを第1の画像読取り装置6Aの上方を規定の走査速度でX方向に移動させる第1方向走査動作(矢印i)が実行される。第1方向走査動作を完了した後には、第1の搭載ヘッド14Aは第1の画像読取り装置6Aの側方において待機する。このような第1方向走査動作は、対向する第2の搭載ヘッド14Bの部品搭載動作と干渉することなく実行することが可能であることから、第1の搭載ヘッド14Aが第1の部品供給部4Aにて移動しないまま待機するロス時間の発生を防止することができる。
Then, as shown in FIG. 9C, in parallel with the component mounting operation (arrow h) on the
この後、図10(a)に示すように、基板3上での部品搭載動作を終えた第2の搭載ヘッド14Bは次の部品取り出し工程実行のために第2の部品供給部4Bへ移動する(矢印j)。そしてこの後、図10(b)に示すように、待機状態にあった第1の搭載ヘッド14Aが直ちに基板3の上方へ移動し(矢印k)、第2の部品供給部4Bにおいては、第2の搭載ヘッド14Bが部品取り出しのために移動する(矢印l)。この後、第2の搭載ヘッド14Bは部品取り出し工程を完了するが、この時点において、図10(c)に示すように、基板3上に第1の搭載ヘッド14Aが存在して部品搭載動作(矢印m)を実行している場合には、第2の搭載ヘッド14Bが行うべき走査動作として、第1方向走査動作が選択される。そして第2の搭載ヘッド14Bは、第2の画像読取り装置6Bの上方をX方
向へ移動する第1方向走査動作を実行するため、第2の画像読取り装置6Bの側方へ移動する(矢印n)。
Thereafter, as shown in FIG. 10A, the second mounting
そしてこれ以降、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bによって部品搭載動作が反復して実行される。この部品搭載動作においては、第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bから電子部品を取り出し、第1の画像読取り装置6A、第2の画像読取り装置6Bの上方を移動して電子部品の画像を読み取る走査動作が実行される。この走査動作に際しては、その都度第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれかを、基板搬送機構2を挟んで対向する部品搭載機構の動作状態に応じて選択する。
Thereafter, the component mounting operation is repeatedly executed by the first mounting
すなわち、上述の画像読取り方法は、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bがそれぞれの部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し工程と、当該電子部品の画像を読み取るために第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに、第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する走査動作選択工程と、選択された走査動作を第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに行わせる走査工程と、第1の画像読取り部6A、第2の画像読取り部6Bから画像信号を取得する画像取得工程とを含む形態となっている。
That is, in the above-described image reading method, the first mounting head 14 </ b> A and the second mounting head 14 </ b> B extract the electronic component from the respective component supply units, and the first mounting head 14 </ b> A reads the image of the electronic component. A scanning operation selection step of selecting whether the mounting
そして走査動作選択工程においては、部品取り出し工程が完了した時点で基板搬送機構2に位置決めされた基板3において対向する搭載ヘッドによる部品搭載動作が行われていない場合には第2方向走査動作を選択し、部品取り出し工程が完了した時点で部品搭載動作が行われている場合には第1方向走査動作を選択するようにしている。
In the scanning operation selection step, the second direction scanning operation is selected when the component mounting operation by the opposing mounting head is not performed on the
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置1は、基板搬送機構2を挟んだ両側にそれぞれ第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bおよび第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bによって電子部品を搭載する部品搭載機構が配置された構成の電子部品実装装置において、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bに保持された電子部品の画像を下方からそれぞれ読み取る第1の画像読取り部6A、第2の画像読取り部6Bの構成を、当該画像読取り部の搭載ヘッドを基板搬送方向である第1方向、第1方向と直交する第2方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有する構成としたものである。
As described above, the electronic
これにより、第1の搭載ヘッド14A、第2の搭載ヘッド14Bが対応する第1の部品供給部4A、第2の部品供給部4Bから取り出した電子部品を基板3に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれかタクトタイムロスのない方を、対向する部品搭載機構の動作状態に応じて選択することができる。これにより、タクトタイムロスを極力排して画像読取りのための所要時間の短縮を可能とし、部品搭載動作のタクトタイムを改善することができる。
Thereby, in the component mounting operation in which the electronic components taken out from the first
なお上記実施の形態においては、基板搬送機構を挟んだ両側に部品搭載機構が設けられた電子部品実装装置において、図3に示す第1の画像読取り部6A(第2の画像読取り部6B)を用いる例を示しているが、画像読取り部として第1方向走査動作、第2方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有する構成を用いることの効果は、基板搬送機構を挟んだ両側に部品搭載機構が設けられた構成の電子部品実装装置に限定されるものではない。
In the above embodiment, in the electronic component mounting apparatus in which the component mounting mechanisms are provided on both sides of the board conveying mechanism, the first
すなわち、基板搬送機構の片側のみに部品搭載機構が配設された構成の電子部品実装装置においても、部品取り出し後の画像読取り動作において第1方向走査動作、第2方向走査動作の選択を可能とすることにより、部品供給部から基板の実装点に到るまでの搭載ヘ
ッドの移動経路が短い方を選択することが可能となり、同様に部品搭載動作のタクトタイムを改善することができる。この場合には、部品供給部において部品取り出し工程を完了した時点における搭載ヘッドの位置から当該部品搭載動作での基板の実装点に到る移動経路が短くなる方の走査動作が選択されるように、走査動作選択条件が設定される。ただし、このタクトタイムの改善効果は、本実施の形態に示すように、基板搬送機構の両側に部品搭載機構が配設された構成の電子部品実装装置においてより顕著となる。
That is, even in an electronic component mounting apparatus having a component mounting mechanism disposed only on one side of the board transport mechanism, it is possible to select the first direction scanning operation and the second direction scanning operation in the image reading operation after component removal. As a result, it is possible to select a shorter moving path of the mounting head from the component supply unit to the board mounting point, and it is possible to improve the tact time of the component mounting operation. In this case, the scanning operation in which the moving path from the position of the mounting head at the time when the component supply process is completed in the component supply unit to the mounting point of the substrate in the component mounting operation is shortened is selected. Scanning operation selection conditions are set. However, this tact time improvement effect becomes more prominent in an electronic component mounting apparatus having a configuration in which component mounting mechanisms are disposed on both sides of the board transport mechanism, as shown in the present embodiment.
本発明の電子部品実装装置および電子部品実装装置における画像読取り装置は、画像読取りのための所要時間の短縮を可能とし、部品搭載動作のタクトタイムを改善することができるという効果を有し、部品供給部から取り出した電子部品の画像を読み取って位置認識した後に基板に実装する作業を行う部品実装分野において有用である。 The electronic component mounting apparatus and the image reading apparatus in the electronic component mounting apparatus according to the present invention have the effect that the time required for image reading can be shortened and the tact time of the component mounting operation can be improved. This is useful in the field of component mounting in which an image of an electronic component taken out from a supply unit is read to recognize the position and then mounted on a substrate.
1 電子部品実装装置
2 基板搬送機構
3 基板
4A 第1の部品供給部
4B 第2の部品供給部
6A 第1の画像読取り装置
6B 第2の画像読取り装置
7A 第1のヘッド移動機構
7B 第2のヘッド移動機構
14A 第1の搭載ヘッド
14B 第2の搭載ヘッド
20 ラインセンサユニット
24X X列ラインセンサ
24Y Y列ラインセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板搬送機構を挟んで前記第1方向と直交する第2方向についての側方に配置された部品供給部と、
前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを前記第1方向および第2方向の2方向へ移動させるヘッド移動機構と、
前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより当該搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部とを備え、
前記画像読取り部は、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第1方向に固定して配置された第1のラインセンサと、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第2方向に固定して配置された第2のラインセンサと、第1のラインセンサの撮像素子および第2のラインセンサの撮像素子のいずれにも前記電子部品の画像を結像させる光学系とを有することを特徴とする電子部品実装装置。 A substrate transport mechanism for transporting the substrate on which the electronic component is mounted in the first direction; a substrate positioning unit that is provided in a transport path by the substrate transport mechanism and positions the substrate;
A component supply unit disposed laterally with respect to a second direction orthogonal to the first direction across the substrate transport mechanism;
A head moving mechanism for moving a mounting head for taking out the electronic component from the component supply unit in two directions of the first direction and the second direction;
An image reading unit that is provided in a moving path of the mounting head by the head moving mechanism and that reads an image of an electronic component held by the mounting head from below by performing a scanning operation for image reading by the mounting head;
The image reading unit is configured by arranging a plurality of image sensors in a straight line, the first line sensor arranged with the element arrangement direction fixed in the first direction, and the plurality of image sensors arranged in a straight line The second line sensor configured to be arranged with the element arrangement direction fixed in the second direction, and the electronic component in any of the image sensor of the first line sensor and the image sensor of the second line sensor And an optical system for forming an image of the electronic component mounting apparatus.
複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第1方向に固定して配置された第1のラインセンサと、複数の撮像素子を直線状に配列して構成され素子配列方向を前記第2方向に固定して配置された第2のラインセンサと、第1のラインセンサの撮像素子および第2のラインセンサの撮像素子のいずれにも前記電子部品の画像を結像させる光学系とを有することを特徴とする電子部品実装装置における画像読取り装置。 A substrate transport mechanism that transports a substrate on which an electronic component is mounted in a first direction, a substrate positioning portion that is provided in a transport path by the substrate transport mechanism, and that positions the substrate, and the first direction across the substrate transport mechanism And a head moving mechanism that moves a mounting head that takes out the electronic component from the component supply section in two directions, the first direction and the second direction, and a component supply section that is disposed laterally in a second direction orthogonal to the first direction. An image in the electronic component mounting apparatus that is provided in the movement path of the mounting head by the head moving mechanism and reads the image of the electronic component held by the mounting head from below by performing a scanning operation for image reading. A reading device,
A first line sensor configured by arranging a plurality of image sensors in a straight line and having an element array direction fixed in the first direction, and an element array configured by arranging a plurality of image sensors in a straight line The image of the electronic component is formed on any of the second line sensor arranged with the direction fixed in the second direction, the image sensor of the first line sensor, and the image sensor of the second line sensor. An image reading apparatus in an electronic component mounting apparatus, comprising: an optical system.
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