JP2851692B2 - 電子部品の自動挿入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリード線付の各種電子部品を挿入ガイドピン
を用いてプリント基板などの部品取付基板に自動的に組
込んで所定の電気回路を構成するための挿入ガイドピン
を使用した電子部品の自動挿入装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来より、各種リード線付電子部品をプリント基板な
どの部品取付基板に自動的に組込んで所定の電気回路を
構成するために、プリント基板などに設けられた所定の
電子部品挿入穴に挿入ガイドピンを用いて所定の電子部
品のリード線を挿入し、電子部品の余分なリード線を切
断し、電子部品がプリント基板から抜け落ちるのを防ぐ
ためリード線をクリンチするという一連の動作を自動的
に実行する電子部品の自動挿入装置が使用されている。

第８図〜第15図は一般の電子部品の自動挿入装置の挿
入動作を示した図である。

第８図〜第15図において、１は挿入ガイドピン、２は
挿入プッシャ、３はプリント基板、４はプリント基板３
を搭載して平面内で移動，位置決めを行うテーブル部、
５は電子部品連、６は台紙テープ、７は移替チャック、
８は挿入チャック、９はガイド・チャック、10は切離さ
れた電子部品、11は電子部品10のリード線の先端部であ
る。

以上のように構成された電子部品の自動挿入装置にお
いては、プリント基板３に設けられた部品挿入穴3aへ電
子部品10のリード線を自動的に挿入する一連の動作は以
下の通りである。

まず、第９図に示すように台紙テープ６を電子部品１
個分前進させ、移替チャック７を回転させ閉じることに
より電子部品10のリード線部を保持しつつ、台紙テープ
６並びに電子部品10のリード線を切断する。この時、切
断された台紙テープ６は捨てられる。

次に、第10図に示すように移替チェック７を戻し、挿
入チャック８を回転させ閉じることにより、電子部品10
の本体部分を挿入チャック８で保持する。

その後、第11図に示すように移替チャック７を開き、
挿入チャック８を回転させることにより、電子部品10を
プリント基板３の部品挿入穴3aの真上に位置させると共
に、挿入ガイドピン１がプリント基板３上の所定の部品
挿入穴3aを貫通することができるように、所定のNCデー
タに基づいてプリント基板３の位置決めを行い、挿入ガ
イドピン１をプリント基板３上の所定の部品挿入穴3aに
部品搭載面の反対側から貫通させる。

続いて第12図に示すようにガイド・チャック９を閉
じ、挿入ガイドピン１を上昇させ、挿入プッシャ２を下
降させ、挿入チャック８を開き、ガイド・チャック９に
より電子部品10の各々のリード線と挿入ガイドピン１を
相対させ、挿入プッシャ２と挿入ガイドピン１との間で
電子部品10を保持する。

次に第13図，第14図に示すように切断された電子部品
10のリード線の先端部11を挿入ガイドピン１の先端部に
設けた凹部12で保持したまま、挿入ガイドピン１を元の
位置まで戻すことにより、電子部品10のリード線をプリ
ント基板３の部品挿入穴3aに挿入する。

そして、第15図に示すように電子部品10のリード線の
余分な部分を切断すると共に各々の穴へのリード線の挿
入が確実に行われたことを確認し、装着された電子部品
10がプリント基板３から脱落するのを防止するためにリ
ード線をクリンチし一連の挿入動作を完了する。

この動作中、保持される電子部品10は第14図に示すよ
うに挿入ガイドピン１の先端部に設けられた凹部12にそ
のリード線の先端部11がはまり込むことにより、挿入ガ
イドピン１から電子部品10のリード線が脱落することが
防止され、電子部品10のリード線をプリント基板３に設
けられた部品挿入穴3aに正確にガイドすることが可能と
なる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような電子部品の自動挿入装置に
おいては、電子部品を輸送する時やこれを取扱う時の振
動，衝撃や、電子部品連５を自動挿入装置に装着する際
の取扱い上の不注意などのために挿入される電子部品連
５に外力が加わる等の原因によって、第16図（ａ），
（ｂ）に示すように電子部品10の台紙テープ６へのテー
ピング位置が規定の位置範囲からずれていたり、第17図
（ａ），（ｂ）に示すように電子部品10の台紙テープ６
へのテーピング状態が乱れていると、ガイド・チャック
９を用いて電子部品10を挿入プッシャ２と挿入ガイドピ
ン１の間に保持する過程において、電子部品10のリード
線の先端部11を挿入ガイドピン10の先端の凹部12に正し
く位置合わせすることができなくなり、電子部品10を挿
入プッシャ２と挿入ガイドピン１の間に正しく保持でき
ないがために電子部品10のリード線を挿入ガイドピン１
を用いてプリント基板３の部品挿入穴3aに正しくガイド
することが不可能となり、第16図（ｂ），第17図（ｂ）
に示すように部品挿入エラーが発生することになるもの
であった。

この挿入エラーとなった電子部品10は、挿入エラーと
なった時点ではすでに台紙テープ６から切り離されてお
り、通常は挿入エラーになった時の衝撃や外力により電
子部品10のリード線のフォーミング形状が自動挿入に適
さない状態となってしまっていることなどにより、この
挿入エラーとなった電子部品10を再度自動挿入装置で使
用することはできない。

これらの、挿入エラーが発生すると、エラーからのリ
カバリーを行う必要が生じるが、通常この作業は様々な
挿入エラーの状態を確認した上で、各種のエラー状態に
対応したリカバリー処置を行う必要があり、作業者がエ
ラー状態を確認の上リカバリーの操作を行うこととな
り、自動運転の再開までに長時間を要することとなる。

このため、挿入エラーの発生に伴う電子部品の自動挿
入装置の停止をなくし、稼働率を向上させるためにも、
このような電子部品の台紙テープへのテーピング状態の
異常は、部品挿入エラーに至る以前の段階で検出，排除
する必要がある。

ところが、電子部品連のテーピングの状態を自動的に
計測，確認する方法はこれまでになく、また、自動挿入
される全ての電子部品連のテーピングの状態を目視検査
により確認することは作業工数の増加につながり自動挿
入装置の存在する意味がなくなり、また、作業の内容か
らも実施できるものではない。

このため、テーピングされた電子部品連の取扱いには
細心の注意を払うことで対処しているが、テーピングの
状態の乱れを完全になくすことはできておらず、テーピ
ング状態の異常に起因する挿入エラーの発生により、電
子部品の自動挿入装置が停止し、稼働率が低下するとと
もに、リカバリー処理を行うための作業者を常に待機さ
せておく必要があった。

本発明はこのような問題に鑑み、電子部品の自動挿入
装置において電子部品連の台紙テープへのテーピング状
態の異常の検出を自動化し、テーピング状態の異常に起
因する挿入エラーの発生を未然に防ぎ、挿入エラー発生
後のリカバリー操作による不要な作業時間の発生をおさ
え、リカバリー処理のための作業者の確保を不要あるい
は削減し、稼働率を向上させるものを提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために、本発明の電子部品の自動
挿入装置においては、台紙テープにテーピングされた電
子部品を撮影するための認識カメラと、認識カメラに接
続され認識カメラからの画像に含まれる台紙テープにテ
ーピングされた前記電子部品の画像情報を処理する視覚
認識部と、テーブル部、部品供給機構部、ヘッド部、挿
入ガイドピンと、これら各部の動作を制御する制御部を
備え、テーピングされた電子部品の位置および傾き、リ
ード線の数、リード線の位置および傾き、リード線のピ
ッチ寸法などのテーピング状態についての特徴量を視覚
認識部にて測定し、電子部品の台紙テープへのテーピン
グ状態の異常を判断できるように構成したものである。

作用 この構成における作用は以下の通りである。

本発明の電子部品の自動挿入装置においては、電子部
品をプリント基板に挿入するに先立ち、まず、部品供給
機構部近傍に配置した認識カメラにより電子部品をその
部品供給機構部において撮影し、撮影された電子部品の
映像から電子部品の位置および傾き，リード線の数，リ
ード線の位置および傾き，リード線のピッチ寸法などの
テーピング状態に関する特徴量を視覚認識部にて認識，
測定する。

次に、あらかじめ与えられている電子部品の位置およ
び傾き，リード線の数，リード線の位置および傾き，リ
ード線のピッチ寸法などのテーピング状態に関する情報
と、視覚認識部にて認識，測定した電子部品の位置およ
び傾き，リード線の数，リード線の位置および傾き，リ
ード線のピッチ寸法などのテーピング状態に関する特徴
量とを視覚認識部で比較することにより、測定された電
子部品をプリント基板に正しく挿入することが可能か否
かを判断し、その判断結果を制御部に伝達する。

この判断結果が『正常挿入可能』であった場合は、そ
の電子部品の挿入動作を実行し、判断結果が『正常挿入
不可能』であった場合は、その電子部品は挿入せずに捨
て、新たな同種の電子部品を認識，確認の上で挿入した
り、制御部より作業者に対する警報を発したり、自動的
に機械を停止させることを行い、テーピング状態の異常
に起因する挿入エラーの発生を装置自身の判断により未
然に防止することができる。

また、撮影された電子部品の映像から視覚認識部によ
って認識，測定される電子部品の位置および傾き，リー
ド線の数，リード線の位置および傾き，リード線のピッ
チ寸法などの特徴量の情報に基づき、プリント基板に設
けられた部品挿入穴との位置関係を満足する範囲におい
て、測定されたリード線の数、位置，ピッチ寸法などの
特徴量に最適の挿入ガイドピンを制御部が選択使用して
電子部品を挿入することも可能である。

あるいは、撮影された電子部品の映像から視覚認識部
によって認識，測定される電子部品の外形形状寸法（電
子部品素体部分の側面積，高さ，幅）などの特徴量の情
報に基づき、認識，測定された外形形状が大型である場
合は部品供給機構部の動作速度並びに挿入動作の速度を
低速動作とし、認識，測定された外形形状が小型である
場合は部品供給機構部の動作速度並びに挿入動作の速度
を高速動作として電子部品を挿入することも可能であ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第１図，第２図は本発明の一実施例における電子部品
の自動挿入装置の構成を示すものであり、13は装置本体
で、この装置本体13内には制御部14、視覚認識部15およ
び動力部が収納されている。この装置本体13の上面には
電子部品10を実装するプリント基板３を保持し、平面移
動可能なテーブル部４が設けられ、このテーブル部４の
上面には、パーツカセット16から供給される台紙テープ
６によってテーピングされた各種電子部品連５から個々
の電子部品10に切断分離して供給する移替チャック７を
含む部品供給機構部17と、この部品供給機構部17に近接
した位置に認識カメラ18と、上記電子部品10を間にして
対向する位置に光源19が設けられている。また、部品供
給機構部17に隣接して挿入チャック８、挿入プッシャ
２、ガイド・チャック９が配置されている。また、テー
ブル部４のプリント基板３の下面には、先端に凹部12を
もった挿入ガイドピン１が上下動可能に配置されてい
る。上記視覚認識部15にはモニター用ディスプレイ20が
接続され、装置本体13の上部に配置されている。第３図
（ａ）〜（ｄ）は認識カメラ18で撮影された電子部品10
の各種モニター画像の例を示すものである。

以上のように構成された電子部品の自動挿入装置にお
いて、電子部品10の台紙テープ６へのテーピング状態の
異常を検出するための動作は次のようになる。なお、電
子部品10を部品供給機構部17から取出し、各種チャック
と挿入ガイドピン1,挿入プッシャ２とを用いてプリント
基板３の部品挿入穴3aに挿入する部分については第５図
（ａ）〜（ｇ）を使用して説明する。

自動挿入に使用される電子部品10は第５図（ａ）に示
されるように、台紙テープ６にテーピングされた状態で
供給される。この電子部品10をプリント基板３に挿入す
るに当って、まず、部品供給機構部17から電子部品１個
分だけ台紙テープ６が送り込まれ、認識カメラ18により
電子部品10のテーピング状態を部品供給機構部17におい
て撮影し、電子部品10の位置，リード線の数，リード線
の位置，リード線のピッチ寸法などのテーピング状態に
関する特徴量を視覚認識部15にて認識，測定する。

電子部品10が台紙テープ６に正しくテーピングされて
いれば、撮影された電子部品10の画像は、第３図（ａ）
に示すように、位置，リード線の数，リード線の位置，
リード線のピッチ寸法などの規定を満足したものとな
る。

次に、あらかじめ与えられている電子部品10について
の位置，リード線の数，リード線の位置，リード線のピ
ッチ寸法などのテーピング状態に関する情報と、視覚認
識部15にて認識，測定した電子部品10の位置，リード線
の数，リード線の位置，リード線のピッチ寸法などのテ
ーピング状態に関する特徴量とを視覚認識部15で比較す
ることにより、電子部品10のテーピング状態を定量的に
把握することができ、移替チャック７、挿入チャック
８、ガイド・チャック９、挿入プッシャ２並びに挿入ガ
イドピン１を用いて、電子部品10をプリント基板３に正
しく挿入することが可能か否かを判断することが可能と
なる。

この正常挿入の可否の判断について、撮影された電子
部品10の各種テーピング状態の画像の例を用いて説明す
ると、第３図（ｂ）の場合は電子部品10のテーピング位
置が正規のテーピング位置10aからずれている例であ
り、第３図（ｃ）の場合は電子部品10のテーピングされ
た片方のリード線の位置が正規のリード線のテーピング
位置10aからずれている例であり、第３図（ｄ）の場合
は電子部品10が正規のテーピング状態10に対して傾いて
いる場合である。

これら第３図（ｂ）〜（ｄ）に示したテーピング状態
の電子部品10は、その正規のテーピング状態からのずれ
が大きい場合は、電子部品10の挿入において移替チャッ
ク７、挿入チャック８、ガイド・チャック９を使用し
て、台紙テープ６から切り離された電子部品10のリード
線の先端部11を挿入ガイドピン１の先端の凹部12に正確
に導くことができず、挿入プッシャ２と挿入ガイドピン
１の間に電子部品10を正しく保持することができないた
め、電子部品10をプリント基板３に正しく挿入すること
が不可能となる。このため、視覚認識部15は、あらかじ
め与えられている電子部品10についての位置，リード線
の数，リード線の位置，リード線のピッチ寸法などのテ
ーピング状態に関する情報と、視覚認識部15にて認識，
測定した電子部品10の位置，リード線の数，リード線の
位置，リード線のピッチ寸法などのテーピング状態に関
する特徴量とを比較し、この差が指定された限度を超え
た場合、『正常挿入不可能』の判断を行う。

このようにして得られた判断結果を視覚認識部15から
制御部14へ伝達し、判断結果が『正常挿入可能』であっ
た場合は、その電子部品10の挿入動作を実行し、判断結
果が『正常挿入不可能』であった場合は、その電子部品
10は挿入せずに捨て、新たな同種の電子部品10を認識，
確認の上で挿入したり、制御部14より作業者に対する警
報を発したり、自動的に機械を停止させることを行い、
テーピング状態の異常に起因する挿入エラーの発生を装
置自身の判断により未然に防止することができる。

また、第４図（ａ），（ｂ）〜第６図（ａ），（ｂ）
に示すように、撮影された電子部品10の映像から視覚認
識部15によって認識，測定される電子部品のリード線の
数，リード線の位置，リード線のピッチ寸法などの特徴
量の情報に基づき、プリント基板３に設けられた部品挿
入穴3aとの位置関係を満足する範囲において、測定され
たリード線の数，位置，ピッチ寸法などの特徴量に最適
の挿入ガイドピンを制御部が選択使用して電子部品を挿
入することも可能である。

例えば、第４図（ａ），（ｂ）に示した画像のよう
に、電子部品10のリード線ピッチＰが狭い場合は、挿入
ガイドピン1a〜1cのうち1aおよび1bを使用して挿入を行
い、第５図（ａ），（ｂ）に示した画像のように、電子
部品10のリード線ピッチＰが広い場合は、挿入ガイドピ
ン1aおよび1cを使用して挿入を行う。さらに、第６図
（ａ），（ｂ）に示した画像のように、電子部品10が３
本のリード線を持つ場合は、挿入ガイドピン1a〜1cの全
てを使用して挿入を行う。

また、第７図（ａ）〜（ｃ）に示したように、撮影さ
れた電子部品10の映像から視覚認識部15によって認識，
測定される電子部品の外形形状寸法（電子部品素体部分
の面積，高さ，幅）などの特徴量の情報に基づき、認
識，測定された外形形状が大型である場合は部品供給機
構部17の動作速度並びに挿入動作の速度を低速動作と
し、認識，測定された外形形状が小型である場合は部品
供給機構部17の動作速度並びに挿入動作の速度を高速動
作として電子部品10を自動挿入することも可能である。

例えば、第７図（ａ）の場合のように撮影された電子
部品10の映像の面積が大きい場合は電子部品10の質量も
大きいため、供給並びに挿入の各動作を高速にすると、
移替チャック７および挿入チャック８で電子部品10を移
動させる際の加減速や遠心力により電子部品10が各チャ
ック内で移動し、挿入プッシャ２と挿入ガイドピン１の
間に正しく保持させることができなくなるため、供給並
びに挿入の各動作を低速とする必要があり、一方、第７
図（ｃ）の場合のように撮影された電子部品10の映像の
面積が小さい場合は電子部品10の質量も小さいため、供
給並びに挿入の各動作を高速としても、移替チャック７
および挿入チャック８で電子部品10を移動させる際の加
減速や遠心力による各チャック内での電子部品10の移動
については無視できるため、供給並びに挿入の各動作を
高速として、単位時間当たりの挿入点数を多くすること
が可能である。

発明の効果 以上のように本発明は、電子部品の台紙テープへのテ
ーピング状態の異常の有無を自動挿入装置自身が挿入前
のテーピング状態の段階で認識カメラを用いて認識・測
定することで検出することが可能となり、そのまま挿入
動作を実行すれば挿入エラーに至るような異常なテーピ
ング状態の電子部品に対する挿入動作を中止し、その電
子部品を廃棄し、正しい状態にテーピングされた新たな
同種の電子部品を挿入することにより、挿入エラーに起
因する機械の停止、およびこれに伴う作業者の介入を不
要とすることができ、この結果として稼動率を高め、生
産性を良くすることができる。さらに、必要に応じて、
視覚認識装置より得られた電子部品の映像から挿入しよ
うとしている電子部品の位置および傾き，リード線の
数，リード線の位置および傾き，リード線のピッチ寸法
などの特徴量を測定することにより、挿入しようとする
電子部品のこれらの情報をNCデータなどであらかじめ指
定しておく必要をなくすることができ、また、電子部品
の外形形状寸法（電子部品素体部分の側面積，高さ，
幅）などの特徴量の情報に基づき、認識，測定された外
形形状に最適の供給機構部の動作速度並びに挿入動作の
速度を選択することにより、小型の電子部品から大型の
電子部品まで安定して挿入を行うことが可能となり工業
的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電子部品の自動挿入装
置の斜視図、第２図は同要部のブロック図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による電子部品を認
識カメラで撮影して得られる映像の例を示す説明図、第
４図（ａ），（ｂ）〜第６図（ａ），（ｂ）は本発明の
一実施例による電子部品を認識カメラで撮影して得られ
る映像と電子部品を挿入する際に使用する挿入ガイドピ
ンとの関係を示す説明図、第７図（ａ）〜（ｃ）は本発
明の一実施例による電子部品を認識カメラで撮影して得
られる映像と電子部品を挿入する速度との関係を示す説
明図、第８図〜第15図は電子部品の自動挿入装置におけ
る部品挿入動作を示す説明図、第16図（ａ），（ｂ），
第17図（ａ），（ｂ）は従来の電子部品の自動挿入装置
において電子部品の台紙テープへのテーピング状態の乱
れと挿入エラーの発生との関係を示す説明図である。 １……挿入ガイドピン、２……挿入プッシャ、３……プ
リント基板、４……テーブル部、５……電子部品連、６
……台紙テープ、７……移替チャック、８……挿入チャ
ック、９……ガイド・チャック、10……電子部品、11…
…リード線の先端部、12……凹部、13……装置本体、14
……制御部、15……視覚認識部、16……パーツカセッ
ト、17……部品供給機構部、18……認識カメラ、19……
光源、20……モニター用ディスプレイ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 高明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 柳井 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−124404（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品のリード線を挿入する部品挿入穴
   を有した基板を保持しかつ平面移動可能なテーブル部
   と、台紙テープにテーピングされた前記電子部品を供給
   する部品供給機構部と、前記基板の部品挿入穴に前記電
   子部品のリード線を挿入するための挿入プッシャを組込
   んだヘッド部と、先端部に前記リード線の先端部がはま
   り込むための凹部を持ち前記電子部品を前記基板に挿入
   する際に前記基板の部品搭載面の反対側から前記部品挿
   入穴を貫通し前記挿入プッシャとの間で前記電子部品を
   保持しつつ前記リード線を前記部品挿入穴にガイドする
   複数の挿入ガイドピンと、前記台紙テープにテーピング
   された電子部品を撮影するために前記部品供給機構部の
   近傍に配置した認識カメラと、前記電子部品を照明する
   ための光源と、前記認識カメラに電気的に接続され前記
   認識カメラからの画像に含まれる画像情報を処理する視
   覚認識部と、前記テーブル部、前記部品供給機構部、前
   記ヘッド部、前記挿入ガイドピンなどの動作を制御する
   制御部を備え、前記認識カメラにより台紙テープにテー
   ピングされた前記電子部品を前記部品供給機構部におい
   て撮影し、前記撮影された電子部品の映像から台紙テー
   プにテーピングされた前記電子部品の位置および傾き、
   リード線の数、リード線の位置および傾き、リード線の
   ピッチ寸法などのテーピング状態に関する特徴量を前記
   視覚認識部にて認識、測定し、あらかじめ与えられてい
   る前記電子部品の位置および傾き、リード線の数、リー
   ド線の位置および傾き、リード線のピッチ寸法などのテ
   ーピング状態に関する情報と前記電子部品の位置および
   傾き、リード線の数、リード線の位置および傾き、リー
   ド線のピッチ寸法などのテーピング状態に関する特徴量
   とを前記視覚認識部にて比較することにより、前記電子
   部品を前記基板に挿入することが可能か否かを判断し、
   前記判断結果を前記制御部に伝達し、前記判断結果が正
   常挿入可能であった場合は前記電子部品の挿入動作を実
   行し、前記判断結果が正常挿入不可能であった場合は、
   前記電子部品を挿入せずに捨てて新たな同種の電子部品
   を挿入したり、前記制御部より作業者に対する警報を発
   したり、機械を停止したりするように構成した電子部品
   の自動挿入装置。
2. 【請求項２】制御部は、撮影された電子部品の映像から
   視覚認識部によって認識、測定される台紙テープにテー
   ピングされた電子部品の位置および傾き、リード線の
   数、リード線の位置および傾き、リード線のピッチ寸法
   などの特徴量の情報に基づき、測定されたリード線の
   数、リード線の位置、リード線のピッチ寸法などの特徴
   量に最適の挿入ガイドピンを選択使用して前記電子部品
   を挿入するように構成した請求項１記載の電子部品の自
   動挿入装置。
3. 【請求項３】制御部は、撮影された電子部品の映像から
   視覚認識部によって認識、測定される台紙テープにテー
   ピングされた電子部品の外形形状寸法などの特徴量の情
   報に基づき、部品供給機構部の動作速度並びにヘッド部
   の動作速度を加減調節し、前記認識、測定された電子部
   品の外形形状が大型である場合は前記部品供給機構部の
   動作速度並びにヘッド部の動作速度を低速とし、前記認
   識、測定された電子部品の外形形状が小型である場合は
   前記部品供給機構部の動作速度並びにヘッド部の動作速
   度を高速として前記電子部品を挿入するように構成した
   請求項１記載の電子部品の自動挿入装置。