JP4176439B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装装置、さらに詳細には、部品供給部から供給される部品を基板に搭載する部品実装機で部品吸着位置を補正できる部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品実装装置において部品供給部から供給される部品を吸着し、その吸着姿勢を認識して吸着ずれを補正し、部品を基板の所定位置に搭載することが行われている。このような部品実装装置において、部品供給装置から供給される部品の吸着位置が部品中心からずれると、認識誤差が大きくなるので、部品供給装置の設置位置などのデータに基づき、ティーチング作業等により吸着位置が部品中心となるように設定し、部品吸着時、吸着ノズルをその指定された吸着位置の座標値に移動させて部品を吸着し吸着誤差が少なくなるようにしている。
【０００３】
このような吸着位置設定方法は、ティーチング時に設定した位置（座標値）を固定で使用しているので、製造ロットによる誤差や、ティーチング時にずれが含まれていた場合などはオフセットを含み、吸着位置が適切でない場合がありうるという問題がある。従って、従来では、特許文献１に記載されているように、部品認識結果により部品吸着位置補正量を求め、この補正量の平均値に基づいて部品吸着位置を変更している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１９３３９７号公報（［０００７］〜［０００９］段落、［００５６］段落）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法では、吸着位置の更新が少ないので、部品搭載数が多い場合には、最適に吸着位置を補正することができないという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の課題は、ティーチング時にオフセットが含まれていた場合でも、自動的に吸着ノズルが部品中心を吸着できるように吸着位置を補正して部品搭載タクトを向上させることが可能な部品実装装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
部品供給装置から供給される部品を基板に搭載する部品実装装置において、
部品供給装置から供給される部品を吸着する吸着ノズルと、
前記部品の画像処理により部品の中心位置を演算する手段と、
ｍを１以上の整数、Ｎを２以上の整数として、｛（ｍ−１）＊Ｎ＋１｝個からｍ＊Ｎ個までの各部品の中心位置の平均値を算出する手段とを有し、
（ｍ＊Ｎ＋１）個から（ｍ＋１）＊Ｎ個目までの部品吸着時には、吸着ノズルを前記平均値に対応する位置に移動させて部品を吸着する構成を採用している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係わる部品実装装置（部品実装機）の概要図であり、図２はその制御構成を示すブロック図である。部品実装装置は、フィーダあるいはトレイのような部品供給装置８より供給される電子部品（以下単に部品という）２０を吸着する吸着ノズル３ａを備えたヘッド部３を有しており、このヘッド部３はＣＰＵで構成されるコントローラ１０により駆動されるＸ軸モータ１１によってＸ軸１に沿って移動し、またＸ軸１は、Ｙ軸モータ１２によりＹ軸２、２’に沿って移動できるようになっており、それによりヘッド部３は、ＸＹ軸方向に移動可能に構成される。またヘッド部３は、Ｚ軸モータ１３によってＺ軸方向に駆動されて昇降し、また吸着ノズル３ａはθ軸モータ１４によってノズル軸を中心に回転できるように構成されている。吸着ノズルは、図１では、一個だけ図示されているが、ヘッド部３に複数個設けることができ、その場合には、部品を複数の吸着ノズルで同時吸着することができる。
【００１１】
また、部品実装装置には、部品２０を撮像するＣＣＤカメラのようなレンズ５ａを備えた撮像装置５が配置され、ヘッド部３は、部品吸着後撮像装置５に移動して、照明装置１５により照明された部品２０が撮像装置５により撮像され、その画像が取得される。取得された部品の画像は、ＣＰＵ７ａ、画像メモリ７ｂ、Ａ／Ｄ変換器７ｃを備えた画像認識装置７に入力される。画像認識装置７のＣＰＵ７ａは、設定された領域の画像を取り込んで公知のアルゴリズムにより部品の吸着姿勢を認識し、部品中心と吸着中心の位置ずれ、並びに吸着角度ずれを演算する。ＣＰＵからなるコントローラ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸モータ１１、１２、１４を駆動するときこの位置ずれを補正し、搬送されてくる基板６に部品２０を搭載する。
【００１２】
また、部品実装機には、部品データを入力するためのキーボード２１、マウス２２などの入力装置が設けられ、生成された部品データが、ハードディスク、フラッシュメモリなどで構成される記憶装置２３に格納できるようになっている。部品データは、このように入力装置を介さず、部品実装装置に接続されたホストコンピュータ（不図示）から供給されるものを記憶装置２３に格納しておくようにしてもよい。また、モニタ（表示器）２４が設けられ、この画面には、部品データ、演算データや撮像装置５で撮像した部品画像などが表示できるようになっている。
【００１３】
このような構成において、部品搭載の流れをコントローラ１０の制御の元に行われる図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１４】
まず、変数ｎ、ｍをｎ＝１、ｍ＝１と初期化し（ステップＳ１）、ヘッド部３の吸着ノズル３ａを吸着位置に移動させて、部品供給装置７から供給される部品２０を吸着する（ステップＳ２）。この場合、ティーチング作業等により吸着位置の座標値は、吸着ノズル３ａが部品中心を吸着して吸着誤差が少なくなるように設定されているものとする。
【００１５】
続いて、ヘッド３を撮像装置５の位置に移動させ吸着部品を撮像し、その画像を画像認識装置７のメモリ７ｂに格納する。画像認識装置７のＣＰＵ７ａは、メモリ７ｂに格納された画像を、公知のアルゴリズムで処理し部品の吸着姿勢、すなわち部品中心と吸着中心のずれ量、並びに吸着傾きなどの吸着ずれ量を演算する（ステップＳ３）。
【００１６】
図４には、この認識結果が図示されている。吸着ノズル３ａは撮像装置５の視野５’の中心に移動するように設定されているので、ティーチングに誤差があると、吸着ノズル３ａは部品の中心を吸着できず、吸着中心（吸着ノズル軸中心）Ｐと部品中心Ｑには吸着誤差Δが発生する。そこで、ＣＰＵ７ａは、吸着中心の座標値（ティーチング作業等の吸着位置の座標値に対応）と誤差Δとから、部品中心の座標値を求め、これを実際の部品位置としてメモリ７ｂに格納する（ステップＳ４）。
【００１７】
一方、コントローラ１０は、ステップＳ３で演算したずれ量に基づきＸ軸モータ１１、Ｙ軸モータ１２、θ軸モータ１３の移動量を補正して部品２０を基板の所定位置に搭載する（ステップＳ５）。
【００１８】
ステップＳ６で全ての部品を搭載したことが判定された場合は搭載処理を終了し、そうでない場合は、ｎを＋１増分し（ステップＳ７）、部品搭載数（ｎに対応）が、Ｎ個まであるかどうかを判定する（ステップＳ８、Ｓ９）。Ｎは、２以上の整数であり、実効的には、３あるいは４以上であって、好ましくは２０を中心とする値であり、搭載する全部品の数に依存した整数である。
【００１９】
Ｎ個を超えていない場合は、ステップＳ１０の判断に移行する。このステップでは、吸着位置（吸着中心）Ｐと部品中心Ｑ間の距離（吸着誤差Δ）が、許容値を超えているかどうかが判断される。通常、ティーチングにより吸着誤差は少ないので、このステップＳ１０の判断はＮＯとなり、ステップＳ２に戻り上記の処理が繰り返され、吸着ノズルはティーチング時の吸着位置に移動して部品を吸着し、部品を搭載する。この過程で部品位置（部品中心の座標値）が求められ、それがメモリ７ｂに格納され、ＣＰＵ７ａはその平均値を演算する。
【００２０】
一方、吸着誤差が許容値を超えた場合には、その許容値を超えるまでの平均値をメモリに保存し、その平均値を吸着位置として（ステップＳ１１）、ステップＳ２に戻る。従って、許容値を超えた次の部品からは、吸着ノズルは該平均値に対応する位置に移動して部品を吸着することになる。これにより、誤ったティーチング時の設定値を早期に補正することが可能になる。また、Ｎ個までに、さらに許容値を超える場合があるが、この場合も該許容値を超えるまでの平均値を、吸着位置とすることができるので、吸着誤差をさらに少なくすることができる。
【００２１】
搭載個数がＮを超えると（ステップＳ９のＹＥＳ）、ｍが＋１され（ステップＳ１２）、ステップＳ２に戻る。今度は部品搭載後、ステップＳ１３、Ｓ１４の判断に移行する。今ｍ＝２であるので、ステップＳ１３で、ｎが２Ｎを超えないと判断された場合は、吸着位置を、１からＮ個までの部品の中心位置の平均値としてステップＳ２に戻る。但し、１からＮ個までに、許容値を超えた時には（ステップＳ１０のＹＥＳ）、超えるまでの平均値とする（ステップＳ１５）。
【００２２】
搭載が進んで、ステップＳ１３とＳ１６で、ｎがｍ＊Ｎを超え、（ｍ＋１）＊Ｎまでであると判断されると、｛（ｍ−１）＊Ｎ＋１｝個からｍ＊Ｎ個の部品に対して求めた部品位置の平均値を、新しい吸着位置、すなわち吸着中心の座標値としてステップＳ２に戻る（ステップＳ１７）。今ｍ＝２なので、ｎが２Ｎを超え３Ｎまでは、（Ｎ＋１）から２Ｎまでの平均値が吸着位置となる。
【００２３】
以降、部品搭載が進んで、ステップＳ１６が肯定されると、ｍが＋１され（ステップＳ１８）、ステップＳ２に戻り、以上の処理を繰り返す。
【００２４】
以上の処理により１個からＮ個までの部品搭載時には（ｍ＝１）、吸着位置はティーチング時に設定された位置となる。但し、Ｎ個までに吸着誤差が許容値を超えた場合は、超えるまでの平均値が超えた次の部品からの吸着位置となる（ステップＳ１０、Ｓ１１）。また、（Ｎ＋１）個から２Ｎ個までは（ｍ＝２）、１からＮ個の部品搭載時に求めた部品中心位置の平均値が、吸着位置となる。但し、Ｎ個までに吸着誤差が許容値を超えた場合は、超えるまでの平均値が吸着位置となる（ステップＳ１５）。また、（２Ｎ＋１）個から３Ｎ個（ｍ＝３）までは、（Ｎ＋１）から２Ｎ個の部品搭載時に求めた部品中心位置の平均値が吸着位置となる。また、（３Ｎ＋１）個から４Ｎ個（ｍ＝４）までは、（２Ｎ＋１）から３Ｎ個の部品搭載時に求めた部品中心位置の平均値が吸着位置となる。以下ｍが増分されるごとに、吸着位置が補正される。ｍ＝４までの状態が、簡略化して図５に図示されている。
【００２５】
このように、連続する所定個数（Ｎ個）の部品搭載ごとに、部品中心位置の平均値を更新しているので、ティーチング時にオフセットが含まれていた場合でも、吸着ノズルが自動的に部品の中心を吸着できるように吸着位置をきめ細かく補正することができる。
【００２６】
なお、ステップＳ１０の許容値を大中小に分け、許容値大が複数回続いた場合に、ステップＳ１０の判断をＹＥＳとすることができる。
【００２７】
また、（Ｎ＋１）個からの平均値を形成する場合、許容値を超える部品の中心位置は、平均値演算から除外するようにしてもよい。これが、図５で「不良値は除外」で表現されている。
【００２８】
また、部品供給装置を再設置した場合、生産を停止又は一時停止した場合は、図３を最初からスタートするようにする。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連続する所定個数（Ｎ個）の部品搭載ごとに、部品中心位置の平均値が更新され、その更新された平均値の位置に吸着ノズルが移動して部品を吸着するので、きめ細かく吸着位置を補正することができ、ティーチング時にオフセットが含まれていた場合でも、部品搭載が進むにつれて吸着ノズルが自動的に部品中心を吸着できるように吸着位置を補正することができる。
【００３０】
また、最初の所定個数（Ｎ個）までで、吸着誤差が許容値を超える場合は、超えるまでの平均値を、超えてからの部品の吸着位置としているので、ティーチング時の設定値に誤差があっても、より早期の時点に、吸着位置を補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用される部品実装機の概略構成を示した上面図である。
【図２】部品実装機のシステム構成を概略示したブロック図である。
【図３】部品搭載の流れを示すフローチャートである。
【図４】部品中心と吸着中心のずれを説明した説明図である。
【図５】吸着位置の補正の流れを示した説明図である。
【符号の説明】
３ ヘッド部
３ａ 吸着ノズル
５ 撮像装置
７ 画像認識装置
７ｂ 画像メモリ
１０ コントローラ
２０ 電子部品

Claims (1)

1. 部品供給装置から供給される部品を基板に搭載する部品実装装置において、
   部品供給装置から供給される部品を吸着する吸着ノズルと、
   前記部品の画像処理により部品の中心位置を演算する手段と、
   ｍを１以上の整数、Ｎを２以上の整数として、｛（ｍ−１）＊Ｎ＋１｝個からｍ＊Ｎ個までの各部品の中心位置の平均値を算出する手段とを有し、
   （ｍ＊Ｎ＋１）個から（ｍ＋１）＊Ｎ個目までの部品吸着時には、吸着ノズルを前記平均値に対応する位置に移動させて部品を吸着することを特徴とする部品実装装置。

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