JP3847070B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

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【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
13 A面
14 B面
15 透過用照明装置
16 反射用照明装置
20 CPU
21 RAM

Claims (2)

  1. 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。
  2. 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。
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