JP3847070B2

JP3847070B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法

Info

Publication number: JP3847070B2
Application number: JP2000290793A
Authority: JP
Inventors: 善紀池田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002100897A

Description

【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該長径部から下方へ延び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の本発明は、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該長径部から下方へ延び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１０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ＳＥＴ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３６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ＲＡＭ２１に記憶する。即ち、θｘ＝ＡＴＡＮ（（Ｘ２−Ｘ１）／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２３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＋Ｔ１×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、透過用照明装置からの光により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長径部から下方へ延び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た治具ノズルを使用してオフセットデータとして教示された光軸の傾きを考慮し、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
１３Ａ面
１４Ｂ面
１５透過用照明装置
１６反射用照明装置
２０ＣＰＵ
２１ＲＡＭ

Claims

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該長径部から下方へ延び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。
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該長径部から下方へ延び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。