JP3354272B2 - 電子部品自動装着装置及び電子部品の装着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、装着ヘッドに取り付け
られた複数の取出ノズルのうち選択された取出ノズルで
電子部品を前記ヘッドの移動により保持搬送して、搬送
途中にて該部品の当該部品を保持する前記ノズルに対す
る位置ずれを認識して該認識結果に基づき位置ずれの補
正を行い装着すべきプリント基板の位置に該部品を装着
する電子部品自動装着装置または電子部品の装着方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種電子部品自動装着装置が特開平３
−１７１８００号公報に開示されており、電子部品が取
出ノズルに保持された状態で撮像装置に撮像され該画面
に基づき認識処理がなされ電子部品の取出ノズルに対す
る位置ずれが認識される。この認識結果に基づき位置ず
れの補正がなされプリント基板の所定の位置に部品の装
着が行われる。該公報では電子部品を吸着しているノズ
ルが部品よりもはみ出している場合に撮像した画面内に
て該ノズルの影響を無くして部品の位置ずれの認識が正
確に行える技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
ではノズルが複数本同一ヘッド上に設けられて図１のよ
うに撮像画面内に部品を保持していないノズルの画像が
ある場合については対応できず部品認識でエラーとして
処理される。が行われず従って、部品の装着が行われず
該部品は廃棄されて無駄となり、また再度当該部品の装
着を行わなければならなかった。

【０００４】このようなケースは、特にＩＣのような大
型部品の認識時に顕著であり、また装置の高速化、装着
ヘッドの軽量化のためヘッドの大きさを小さくする傾向
にあり、小さくしたヘッドに複数本の取出ノズルを取り
付けるとヘッドが大きな場合に比較してノズル相互の間
隔が狭くなるため電子部品の撮像時に部品を保持してい
ない未使用ノズルが画面内に撮像されることが多くなる
ものである。

【０００５】そこで本発明は、同一ヘッドに複数本の取
出ノズルが取り付けられており、部品認識時に撮像され
た画面に部品を吸着していないノズル等の障害物の像が
撮像されている場合に、部品の位置ずれの認識が行える
ようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、装着
ヘッドに取り付けられた複数の取出ノズルのうち選択さ
れた取出ノズルで電子部品を前記ヘッドの移動により保
持搬送して、搬送途中にて該部品の当該部品を保持する
前記ノズルに対する位置ずれを撮像装置が撮像した画面
に基づき認識して該認識結果に基づき位置ずれの補正を
行い装着すべきプリント基板の位置に該部品を装着する
電子部品自動装着装置において、前記装着ヘッドにおけ
る部品を保持していない取出ノズルの位置情報を記憶す
る記憶手段と、該記憶手段に記憶された位置情報に基づ
き撮像画面において部品を保持していないノズルの像に
部品の像が隠れているか否かを判断し、隠れていない場
合には部品の位置認識の処理を行い、隠れている場合に
は、隠れている部分の部品の位置認識の処理を行わない
認識処理手段とを設けたものである。

【０００７】また本発明は、装着ヘッドに取り付けられ
た複数の取出ノズルのうち選択された取出ノズルで電子
部品を前記ヘッドの移動により保持搬送して、搬送途中
にて該部品の当該部品を保持する前記ノズルに対する位
置ずれを撮像し該撮像画面に基づき認識して該認識結果
に基づき位置ずれの補正を行い装着すべきプリント基板
の位置に該部品を装着する電子部品の装着方法におい
て、前記装着ヘッドにおける部品を保持していない取出
ノズルの位置情報を記憶する記憶工程と、該記憶工程に
て記憶された位置情報に基づき撮像画面において部品を
保持していないノズルの像に部品の像が隠れているか否
かを判断し、隠れていない場合には部品の位置認識の処
理を行い、隠れている場合には、隠れている部分の部品
の位置認識の処理を行わない認識処理工程とを設けたも
のである。

【０００８】

【作用】請求項１の構成によれば、認識処理手段は記憶
手段が記憶した取出ノズルの位置情報に基づき撮像装置
が撮像した画面内に部品を保持していないノズル像があ
ってもノズルの像に部品の像が隠れている場合には、隠
れている部分の部品の位置認識の処理を行わず、該ノズ
ル像の影響を受けずに部品の位置認識を行う。請求項２
の構成によれば、認識処理工程では、記憶工程で記憶さ
れた取出ノズルの位置情報に基づき部品の撮像画面内に
部品を保持していないノズル像があってもノズルの像に
部品の像が隠れている場合には、隠れている部分の部品
の位置認識の処理を行わず、該ノズル像の影響を受けず
に部品の位置認識の処理を行う。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。図２及び図３に於て、１はＹ軸モータ２の回動によ
りＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸モータ
４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向に移動すること
により結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであ
り、チップ状電子部品５（以下、チップ部品あるいは部
品という。）が装着されるプリント基板６が図示しない
固定手段に固定されて載置される。

【００１０】７は供給台であり、チップ部品５を供給す
る部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台
駆動モータであり、ボールネジ１０を回動させることに
より、該ボールネジ１０が嵌合し供給台７に固定された
ナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２に案
内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロータ
リテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には取り出
しノズルとしての吸着ノズル１４を６本有する装着ヘッ
ド１５が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されてい
る。

【００１１】Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転によ
り吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出
す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションで
あり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品
５を吸着する。１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５
の位置ずれを部品５の下面を所定の視野範囲で撮像しそ
の撮像画面を認識処理して認識するための部品撮像カメ
ラであり、認識ステ−ションＩＩに設けられている。

【００１２】認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１
５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであ
り、カメラ１６の撮像画面の認識結果によるチップ部品
５の角度位置ずれを補正する角度量を予め決められた図
示しない装着データに示される角度量に加味した角度量
だけヘッド回動装置１７が装着ヘッド１５をθ方向に回
動させる。

【００１３】角度補正ステーションの次の次の停止位置
が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に該ステ
ーションの吸着ノズル１４の吸着する部品５が前記認識
結果による位置ずれをＸＹテーブル３の移動により補正
されプリント基板６に装着される。２０は上下動する昇
降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１に係合し
て揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した図示しな
い部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送りさせ吸着
ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供給する。
２２は該図示しない部品収納テープを巻回するテープリ
ールである。

【００１４】次に、本電子部品自動装着装置の制御ブロ
ックについて図４に基づき説明する。２４はＣＰＵであ
り、ＲＡＭ２５に記憶された種々のデータに基づき、Ｒ
ＯＭ２６に格納されたプログラムに従って電子部品自動
装着装置の種々の部品装着に係わる動作を統括制御す
る。

【００１５】２７はＣＰＵ２４に接続されたインターフ
ェースであり、認識処理装置２８、Ｙ軸モータ２、Ｘ軸
モータ４及びヘッド回動装置１７等を接続し、これら装
置はＣＰＵ２４に制御されることになる。認識処理装置
２８には部品撮像カメラ１６が接続され、該カメラ１６
の撮像画面に基づき認識処理が行われ、その結果がＣＰ
Ｕ２４に転送される。２９は各モータを駆動する駆動回
路である。

【００１６】ＲＡＭ２５には図示しない装着データが格
納され、該データのステップの順に該データに指定され
た装着位置に指定された装着角度（装着ヘッド１５の軸
心の周りに回転する方向の角度であり、この角度の方向
のことをθ方向という。）で指定された種類の電子部品
５が装着されることになる。また、ＲＡＭ２５には図５
に示すノズル情報が格納されており、該ノズル情報はロ
ータリテーブル１３の各装着ヘッド１５に取り付けられ
ている位置の順に付けられたヘッド番号毎に、該装着ヘ
ッド１５の回転中心位置の撮像画面内のＸＹ座標、各吸
着ノズル１４の中心位置の撮像画面にてのＸＹ座標、各
ヘッド１５の各ノズル１４の形状、各ノズル１４の外径
（形状が円の場合後述する透過照明方式の認識時に該ノ
ズル１４の透過像となる部分の径）及び各ノズル１４の
先端面の径（形状が円の場合後述する反射照明方式の認
識時に該ノズル１４の反射像となる部分の径）が格納さ
れている。このノズル１４の特定はヘッド１５の図示し
ない回転原点角度位置よりみて、所定の角度位置に取り
付けられているノズル１４をノズル番号１として、順次
例えば図１の時計方向にノズル番号２、ノズル番号３…
と番号が付されて行われており、図５に格納された各ノ
ズル１４の位置はノズル番号１のノズル１４が図１の撮
像画面の略中央に位置している場合（該ノズル１４が部
品５を吸着している場合である。）についてのＸＹ座標
位置としてある。従って、他のノズル１４を用いて電子
部品５が吸着されていると、即ち画面の中央に当該ノズ
ル１４が位置している場合には、各ノズル１４の中心の
位置は図１の位置より所定角度（６本が同心円上に等角
度間隔で配置されている場合にはその倍数の角度）回転
した位置として図５のデータより計算される。ノズル番
号１のノズル１４の中心がＰ１（＋で示される。）、ノ
ズル番号２の中心がＰ２であり、ノズル番号６のノズル
１４の中心がＰ６で表されている。点Ｑは電子部品５の
中心位置を示す。点Ｐ０は装着ヘッド１５の中心位置で
ある。点Ｐ３及び点Ｐ５の位置の円は他のノズルの像を
示す。図１では輪郭のみを線書きしているが、実際には
これらの図形は透過像であるので黒く塗りつぶされた像
となっている。

【００１７】該ノズル１４の外形及び先端面の径はノズ
ル１４毎のばらつきを考慮して誤差範囲を加えた最大径
の値である。図１は撮像されて認識処理装置２８の認識
対象となる画面であるが、画面を横切る縦横の点線の交
点が画面の中央である。また、図１には図５のデータに
よるノズル１４の像の存在するであろう範囲が図示され
ているもので、実際のノズル１４の像は図１の各ノズル
を示す円内に現れることになる。また、図１の電子部品
５は所謂ＳＯＰという種類の形状のものであり、リード
３０が本体のモールド部より横方向に突出しており、そ
の端部は下方に曲げられ基板６上の図示しないランド部
に半田付けされるようになされている。図１ではリード
３０は透過像として示されている。

【００１８】図５のノズル情報のデータのうちノズル先
端面の形状が長方形である場合には外径の代わりに長方
形の外形寸法の長辺及び短辺寸法が格納される。また、
ＣＰＵ２４は認識処理装置２８が必要とするデータを適
宜ＲＡＭ２５より転送する。以上の構成により以下動作
について説明する。部品供給装置８よりヘッド１５内の
ノズル番号１の吸着ノズル１４が電子部品５を吸着して
取り出すと、ロータリテーブル１３の回転により該電子
部品５はノズル１４に保持されたまま、装着ヘッド１５
の移動により搬送され、テーブル１３の何回かの間欠回
転の後認識ステーションＩＩに達する。

【００１９】次に、部品撮像カメラ１６によりノズル１
４に吸着された状態の電子部品５が撮像され認識処理装
置２８により該撮像画面が認識処理される。即ち、撮像
画面が図１に示すもの（ノズル１４の実際の像は前述の
とおりこの図のとおりではない。）であるとすると、先
ず各リード３０のおおよその位置がいくつかのリード３
０のあるべき位置に設定された認識処理の範囲である図
示しないウィンドウを設定することにより、認識処理装
置２８により認識される。

【００２０】次に、この結果に基づきリード３０の位置
を正確に認識するため、リード３０のエッジを検出する
走査ライン３２が図１の矢印のように設定される。図１
及び図６に示すこの走査ライン３２にそって夫々のリー
ドについて明部から暗部及び暗部から明部に変化するリ
ード幅方向の両端エッジが検出されるが、図７の点Ｒ
１，Ｒ２，…ＲＬ，ＲＭ，ＲＮが各リード３０の明部か
ら暗部へ変化するエッジであり、点Ｑ１，Ｑ２，…Ｑ
Ｌ，ＱＭ，ＱＮが各リード３０の暗部から明部へ変化す
るエッジである。夫々のエッジの位置は走査ライン３２
に沿って明度の変化点として認識処理装置２８により認
識される。

【００２１】この各エッジの検出の処理は図７にＭ番目
のリード３０について例示するように図８及び図９のフ
ローチャート（当該フローチャートは一般的にＫ番目の
リード３０として記載してあるが、全ての番号のリード
３０について同様に適用される。）に従って所定の幅の
検出範囲を各エッジのあるべき位置の両側に設定して認
識処理装置２８にて行われる。各エッジのあるべき位置
は最初のおおまかなリード３０の位置検出結果及びＲＡ
Ｍ２５に記憶された電子部品５のリード３０のあるべき
位置のデータに基づいて設定される。

【００２２】先ず、１番目のリード３０についてはエッ
ジＲ１の検出範囲（図７に示すように幅Ｗで示すもの）
はすべてノズル範囲ではないことが、図５のノズル情報
である各ノズル１４の位置及び外径のデータより判断さ
れる。次に、１番目のリード３０のエッジＱ１の検出範
囲もすべてノズル範囲でないことが判断される。

【００２３】次に、エッジＲ１の検出範囲内で明から暗
へのエッジの検出を行い検出ができるのでそのエッジの
位置がノズルかどうかをＲＡＭ２５内の図５のノズル情
報により判断し、この場合はノズルでないと判断する。
次に、検出エッジをＲ１と判断し、この位置を記憶す
る。次に、エッジＱ１の検出範囲内で同様にして暗から
明へのエッジの検出を行い検出ができるので、ノズルか
どうかの判断を行いノズルでないので、検出エッジをＱ
１として判断し、この位置を記憶する。

【００２４】次に、点Ｒ１、Ｑ１、すでに求めてある大
まかな部品角度、リード幅のデータ（部品の情報として
ＲＡＭ２５に記憶してある。）及びその許容値（同じく
ＲＡＭ２５に記憶されている。）よりリード幅のチェッ
クを大まかに行う。次に、リード幅のチェック結果が許
容範囲内である場合に、Ｒ１とＱ１の中点を１番目のリ
ード幅方向の中心を通る直線上の点として算出しリード
３０は良品と判断する。この時、リード幅のチェック結
果が許容範囲外である場合にはリード不良と判断し、認
識ＮＧとして認識を終了する。

【００２５】このようにして、図６のＬ番目のリード３
０については以下のように処理が行われる。即ち、図８
及び図９のフローチャートに従って、Ｌ番目のリード３
０についてエッジ検出範囲のノズル内かどうかの判断が
行われるが、図６に示すようにＲＬはノズルの最外径の
範囲に近いため検出範囲がノズルと重なる部分があると
すると、ＲＬについては問題無く検出でき、また、ＱＬ
については、明の部分から暗の部分のエッジが検出され
るためノズル像の部分から検出を始めても明から暗のエ
ッジＱＬを検出することができ前述と同様な処理が行わ
れる。

【００２６】次に、図６のＭ番目のリード３０について
のエッジ検出動作が行われるが、この場合にはエッジＱ
Ｍの検出範囲がすべて、Ｐ２を中心とした直径Ｌ２のノ
ズルの範囲に入るので、Ｍ番目のリード３０はノズルに
隠れていると判断して当該リード３０のエッジ検出は行
わないがリード３０は正常と判断し、このリード３０に
ついての中心のデータは算出しない。

【００２７】同様にＮ番目のリード３０についてはＲＮ
のエッジ検出範囲が全てノズルの範囲に入るので、この
リード３０もノズルに隠れていると判断し、当該リード
３０のエッジ検出は行わないでリードは正常と判断す
る。このようにして、１列の全てのリード３０の中心位
置の認識を行う。このとき、例えば、図１０に示すよう
にリード３０の両側のエッジについてのエッジ検出範囲
が全てノズルの範囲にはないが一部重複している場合に
は、明から暗、暗から明へのエッジ検出が行われるが、
検出されたエッジがノズル範囲内である場合にはリード
がノズルに隠れていると判断して、当該リードについて
はその後の処理をせず、正常と判断する。

【００２８】このようにして電子部品５の両側のリード
３０の夫々について中心位置の認識が行われる。これら
の各リード３０の中心位置に基づき部品５の中心Ｑの位
置が算出されるとともに、部品５のノズルに対するθ方
向の回転角度位置が算出されるが、この算出には、ノズ
ルに隠れていると判断されたリード３０についてのデー
タは無いのでその他のデータより算出される。

【００２９】このようにして認識処理が終了しロータリ
テーブル１３の回転により当該ヘッド１５は角度補正ス
テーションＩＩＩに達し、該認識結果に基づき、部品の
角度位置を図示しないデータで示される装着すべき角度
位置になるようにヘッド１５が補正回動させられる。次
に、ロータリテーブル１３の回転により当該ヘッド１５
は装着ステーションＩＶに達しＸＹテーブル３が認識結
果に基づき補正移動して図示しないデータに示される装
着すべき位置に位置決めされ、装着ヘッド１５の下降に
より当該位置に部品５が装着される。

【００３０】即ち、部品撮像カメラ１６に撮像された画
面にてＲＡＭ２５に格納されたノズル情報に基づきノズ
ル１４の像の範囲に入ると認識処理装置２８が判断する
と当該リードの認識処理を行わず、その他のリードの認
識処理を行うものである。この動作が次々に回転してく
るヘッド１５について行われる。尚、本実施例以外にも
図６に示すように最後の２本のリード３０については、
エッジＲＭ，ＱＭ，ＲＮ，ＱＮが当該ヘッド１５内での
ノズル番号２のノズル１４の透過像に隠れてしまう可能
性があることが、図５のノズルのデータであるＰ２の位
置のデータ（Ｘ１，Ｙ１）及び外径Ｌ１のデータと、同
じくＲＡＭ２５に記憶された電子部品５のリード３０の
あるべき位置のデータにより予測される場合には、最初
からそのリードについての検出をしないことを判断して
他のリードについてのみリードのエッジ検出を行うよう
にしてもよい。

【００３１】また、本実施例ではリードのエッジ検出を
明部から暗部もしくは、暗部から明部の変化を行う場合
についてノズルに隠れていると判断できる範囲のエッジ
検出という認識処理をしないかまたは認識して得た結果
のエッジがノズルに隠れていると判断できる場合にはそ
の認識結果を採用しないことを説明したが、所謂テンプ
レートマッチングと言われる認識処理についても、その
対象となる領域に図５のノズル情報からのノズルの範囲
が入る場合にはその領域のテンプレートマッチングの認
識処理を行わずに、他のノズルに入らない領域について
の認識処理のみを行ってその結果から部品の位置及びθ
方向の角度位置の認識をするようにすればよい。

【００３２】また、本実施例とは異なり、リードの無い
部品５についても部品５のエッジ検出（本実施例と同様
に明から暗への変化点を検出する。）及びテンプレート
マッチングによりノズルの影響の無い場所のみを検出す
ることにより位置及び角度の認識が行われる。さらに、
本実施例では、ノズル１４の像が部品の像に影響を及ぼ
す場合について説明したが、例えば、透過光を拡散して
部品に照射するための拡散板がヘッド１５の下面につい
ている場合に該拡散板をヘッド１５に止めるネジ等のあ
らかじめ分かっている障害物も暗い像として画面に映る
ので、この影響を受けないようにするためにノズル情報
と同様に情報としてＲＡＭ２５等にもって同様な処理動
作を行うようにしてもよい。

【００３３】さらにまた、図５に反射認識のデータも入
っており、ノズル１４の下方より部品５に対して光を照
射してリードよりの反射光を撮像してリードの位置の認
識を行う反射認識の場合でも、ノズル１４の先端部も光
るため（前述のネジも該当する。）紛らわしく、本実施
例と同様にノズル等の影響を無くした認識処理を行うこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、認識対象の電子
部品を撮像画面における部品を保持していない取出ノズ
ルの像に影響されずに認識することが可能なので、部品
を保持していない取出ノズルが撮像されても部品の認識
をすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品撮像カメラによる撮像画面を示す図であ
る。

【図２】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の平面
図である。

【図３】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の側面
図である。

【図４】本発明の制御ブロック図である。

【図５】ノズル情報を示す図である。

【図６】チップ状電子部品のリードが撮像された画面を
示す図である。

【図７】リードとノズルの像を示す図である。

【図８】リード検出のフローチャートを示す図である。

【図９】リード検出のフローチャートを示す図である。

【図１０】リードとノズルの像を示す図である。

【符号の説明】

（５） チップ状電子部品（電子部品） （６） プリント基板 （１４） 吸着ノズル（取出ノズル） （１５） 装着ヘッド （１６） 部品撮像カメラ（撮像装置） （２５） ＲＡＭ（記憶手段） （２８） 認識処理装置（認識処理手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着ヘッドに取り付けられた複数の取出
   ノズルのうち選択された取出ノズルで電子部品を前記ヘ
   ッドの移動により保持搬送して、搬送途中にて該部品の
   当該部品を保持する前記ノズルに対する位置ずれを撮像
   装置が撮像した画面に基づき認識して該認識結果に基づ
   き位置ずれの補正を行い装着すべきプリント基板の位置
   に該部品を装着する電子部品自動装着装置において、前
   記装着ヘッドにおける部品を保持していない取出ノズル
   の位置情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶さ
   れた位置情報に基づき撮像画面において部品を保持して
   いないノズルの像に部品の像が隠れているか否かを判断
   し、隠れていない場合には部品の位置認識の処理を行
   い、隠れている場合には、隠れている部分の部品の位置
   認識の処理を行わない認識処理手段とを設けたことを特
   徴とする電子部品自動装着装置。
2. 【請求項２】 装着ヘッドに取り付けられた複数の取出
   ノズルのうち選択された取出ノズルで電子部品を前記ヘ
   ッドの移動により保持搬送して、搬送途中にて該部品の
   当該部品を保持する前記ノズルに対する位置ずれを撮像
   し該撮像画面に基づき認識して該認識結果に基づき位置
   ずれの補正を行い装着すべきプリント基板の位置に該部
   品を装着する電子部品の装着方法において、前記装着ヘ
   ッドにおける部品を保持していない取出ノズルの位置情
   報を記憶する記憶工程と、該記憶工程にて記憶された位
   置情報に基づき撮像画面において部品を保持していない
   ノズルの像に部品の像が隠れているか否かを判断し、隠
   れていない場合には部品の位置認識の処理を行い、隠れ
   ている場合には、隠れている部分の部品の位置認識の処
   理を行わない認識処理工程とを設けたことを特徴とする
   電子部品の装着方法。