JP4526666B2

JP4526666B2 - 部品実装装置

Info

Publication number: JP4526666B2
Application number: JP2000213612A
Authority: JP
Inventors: 博明師岡; 望岩嵜
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002033599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装装置、更に詳細には、吸着ノズルにより吸着された部品を認識カメラの所定位置に移動させて認識し、その認識結果に基づき部品を基板に搭載する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品を回路基板に実装する部品実装装置では、部品供給装置（フィーダー）から供給される電子部品が吸着ノズルで吸着され、基板の対応する位置に搭載される。この場合、吸着ノズルは必ずしも部品を正しい姿勢で吸着するわけではないので、吸着された部品を認識カメラを用いて同時に認識し、部品中心位置と吸着中心の位置ずれあるいは吸着角度のずれなどの部品位置を補正した後、基板に搭載することが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近は、種々のサイズ、形状の電子部品が搭載されるようになり、それに伴い、部品外形中心位置と部品吸着中心位置にオフセットがある部品の場合、見かけ上の外形寸法が大きくなるために、部品吸着中心位置を固定した認識カメラの画面中心に位置制御すると、画面よりはみ出してしまい認識できないことがある。
【０００４】
例えば、図１（Ａ）に示したようなパネル部品１の場合には、部品１に穴部１ａ、１ｂなどが設けられていることにより、部品中心位置１ｃが穴部１ｂにかかるので、吸着が不完全になる。そこで、吸着ノズルは部品中心位置からずれた位置１ｄを吸着中心位置としてその位置を吸着する。そして、図１（Ｂ）に示したように、吸着ノズルは、吸着中心位置１ｄが認識カメラの画面２の中心と一致する位置に移動する。しかし、部品中心位置と吸着中心位置間のオフセットを考慮していないので、部品によっては、画面２よりはみ出してしまい認識ができなくなってしまう、という問題がある。
【０００５】
また、このような部品に対しては、図１（Ｃ）に図示したように、部品中心位置と吸着中心位置のオフセットを含めた見かけ上の外形寸法ｘ、ｙを部品寸法として入力しなければならないので、実寸法と異なることによる部品の認識エラー(異部品エラー)が発生してしまう。
【０００６】
更に、一括視野で認識できる部品であっても、上述したように、見かけ上の外形寸法を部品寸法とするため、部品によっては、視野を分割して認識しなければならず、認識時間が増大していた。
【０００７】
更に、部品供給角度が異なると、同一供給装置の同一部品であっても吸着位置が変わってしまい、その都度吸着位置を教示してやらなければならない、という問題もある。
【０００８】
従って、本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、部品の認識率を向上させ、部品の搭載効率を高めることが可能な部品実装装置を提供することをその課題とする。
【０００９】
【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、吸着ノズルにより吸着された部品を認識カメラの所定位置に移動させて認識し、その認識結果に基づき部品を基板に搭載する部品実装装置において、部品認識角度及び／又は部品供給角度を０°、９０°、１８０°又は２７０°の所定角度に限定すると共に、搭載される部品のデータを記憶した記憶装置と、吸着ノズルによる部品の吸着、並びに吸着ノズルと認識カメラの相対的な移動を制御する制御手段とを備え、前記記憶装置に、部品中心位置からのずれ量であるオフセット値を記憶し、前記制御手段は、吸着ノズルが部品中心位置からオフセット値ずれた位置を吸着し、かつ部品中心位置が認識カメラの認識画面の中心位置に一致するように吸着ノズルと認識カメラの移動を制御すると共に、前記部品が認識カメラにおいて前記所定角度である０°、９０°、１８０°又は２７０°傾けて認識される際、あるいは吸着位置において前記所定角度である０°、９０°、１８０°又は２７０°傾けて供給される際に、前記オフセット値を該所定角度に応じて補正する構成を採用している。
【００１１】
このような構成では、部品中心位置からのずれ量であるオフセット値が部品データに予め記録されており、吸着ノズルは部品中心位置からオフセット値ずれた位置を吸着して、部品中心位置が認識画面の中心に一致するように制御されるので、部品外形寸法が視野内であれば認識画面から部品がはみ出すことがなく、部品の認識効率が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図２には、部品実装装置の概略構成が図示されており、同図で符号１０で示すものは、Ｙ軸方向に往復動可能なＸ軸ビームで、このＸ軸ビーム１０には吸着ノズル１１ａをその中心に備えたヘッド１１がＸ軸方向に沿って移動可能に取り付けられている。また、このＸ軸ビーム１０には、仮想線で示すように、ヘッド１１と同様なヘッドが取り付けられていて、同時吸着、同時搭載が可能になっている。また、実装装置本体に取り付けられた支持体１３には、認識カメラ（ＣＣＤカメラ）１４が取り付けられている。Ｘ軸ビーム１０に複数のヘッドが取り付けられる場合には、仮想線で示したように、ヘッドの数に対応する数の認識カメラが取り付けられる。
【００１４】
部品実装時には、Ｘ軸ビーム１０はフィーダー（不図示）の方向に移動し、ヘッド１１の吸着ノズル１１ａはフィーダーから供給される電子部品を吸着する。その後Ｘ軸ビームは認識カメラ１４の方向に移動して吸着ノズル１１ａで吸着された部品がそれぞれ認識カメラ１４で撮像され、その画像を認識することにより吸着ずれ（部品中心と吸着中心のずれ、吸着傾きなど）が求められる。その後、Ｘ軸ビーム１０が搬送されてくる基板上に位置決めされ、部品の位置が補正されて、基板１６の所定位置に実装される。
【００１５】
本発明では、搭載時に使用される部品データに、部品中心位置（部品の外形中心位置）から所定距離オフセットした値（以下、吸着オフセットという）を記録し、そのオフセットした値を部品吸着中心位置とする。そして、吸着ノズルは、吸着オフセット分オフセットした部品吸着位置のところで部品を吸着し、部品を認識カメラの中心位置から吸着オフセット分オフセットした位置に位置制御するようにする。
【００１６】
本発明では、部品２１のデータに、吸着オフセット（部品中心位置２１ｃ（黒丸）と吸着中心位置２１ｄ（十字印）間のＸ、Ｙ距離）が記録され（図２（Ｂ）、（Ｃ））、部品吸着時吸着ノズル１１ａは吸着オフセット分ずれた吸着中心位置２１ｄで部品２１を吸着する。そして、吸着ノズルは、図２（Ｂ）のように、部品の吸着中心位置２１ｄが認識カメラ１４の画面１４ａの中心にくるのではなく、図２（Ｃ）に示したように、画面１４ａの中心から吸着オフセット分オフセットした位置にくるように位置制御される。このような制御により、部品中心位置２１ｃを画面中心位置に位置制御することができ、図２（Ｂ）に示したように、部品２１が認識画面１４ａよりはみ出してしまうのを防止することができる。
【００１７】
また、部品を認識するとき吸着ノズルを軸（θ軸）を中心に所定角度回転させて認識するときは（認識姿勢という）、吸着オフセットをその認識姿勢の角度に回転することで制御すべきオフセット量を算出することができる。
【００１８】
例えば、図３（Ａ）に示したように、部品中心位置２１ｃから見た部品の吸着中心位置２１ｄの吸着オフセットのＸ、Ｙ方向の値をＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔとすると、図３（Ａ）のように部品２１の認識姿勢が０°場合、上述したように、認識カメラの画面１４ａの中心位置に対してＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔを加えた位置に吸着中心位置を移動することで部品中心位置２１ｃを認識カメラの画面１４ａの中心に位置制御することができる。一方、図３（Ｂ）に示したように、認識姿勢の角度がθの場合、
Ｘ方向はＸＯｆｆｓｅｔ＊ｃｏｓ（θ）−ＹＯｆｆｓｅｔ＊ｓｉｎ（θ）
Ｙ方向はＸＯｆｆｓｅｔ＊ｓｉｎ（θ）＋ＹＯｆｆｓｅｔ＊ｃｏｓ（θ）
のオフセット値分を認識カメラの画面の中心位置に加えてやればよい。
【００１９】
上述した例は、部品を認識するときの場合であったが、これと同様に、部品を吸着する時においても吸着オフセットを部品供給角度に回転させたオフセットを吸着目標座標にすることで供給角度の異なる同一部品の吸着位置を自動生成することができる。
【００２０】
すなわち、図４（Ａ）に示したように、フィーダー（部品供給装置）からの部品供給角度が０°である場合は、部品中心位置２１ｃからオフセットした吸着中心位置２１ｄにおいて吸着を行なうが、図４（Ｂ）に示したように、部品供給角度が１８０°反転した場合は、上記式に従って補正したオフセット値分ずれた位置が吸着中心位置となる。
【００２１】
図５には、部品実装装置の全体のブロック構成が図示されている。符号３０で示す制御装置（ＣＰＵ）は、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２から必要なプログラム、データを読み出して全体の部品搭載の制御を行う。制御装置３０に接続されたＸ、Ｙ駆動機構３３によりＸビーム１０がＹ軸方向に移動し、またＸ軸ビームに搭載されたヘッド１１がＸ軸方向に移動する。Ｚ軸駆動機構３４、θ軸駆動機構３５によりヘッド１１に取り付けられた吸着ノズル１１ａが上下（Ｚ軸）に移動し、またノズル軸（θ）を中心に回転する。
【００２２】
制御装置３０は、ＸＹ駆動機構３３を介して吸着ノズル１１ａをフィーダー３９の位置に移動させ、Ｚ軸駆動機構３４を介してフィーダー３９から供給される部品を吸着し、認識カメラ１４の位置に移動する。そこで撮像された部品の画像は画像処理装置３８で解析され、部品の吸着姿勢が認識される。制御装置３０はこの認識結果に基づいて部品の位置補正を行い、部品を基板の所定位置に搭載する。
【００２３】
制御装置３０は、記憶装置３６に記憶されている生産用の部品データ３６ａの各データに基づいて部品の搭載を行なう。部品データ３８ａには、搭載される各部品について、そのサイズ、搭載位置、並びに上述した吸着オフセット値ＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔ、認識角度、部品供給角度など搭載に必要な各種データが格納されている。また、記憶装置３６には、認識カメラの画面中心位置など、位置制御に必要なデータが記憶されている。
【００２４】
図６には、部品認識時、上述した吸着オフセット値を用いて部品の位置制御を行なう流れが図示されている。吸着ノズル１１ａは、フィーダー３９から供給される部品２１の部品中心位置２１ｃから吸着オフセット値分ずれた吸着中心位置２１ｄにおいて部品を吸着する。
【００２５】
このときブロックＢ１〜Ｂ３で示したように、認識カメラの画面中心位置（座標）ＣＸ、ＣＹ、吸着オフセット値ＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔ、認識角度θを入力パラメータとして、吸着ノズル１１ａの吸着中心（ノズル中心）の認識カメラでの目標位置座標ＣＲＸ、ＣＲＹを算出し（ステップＳ１）、これを出力パラメータとして出力する（ブロックＢ４）。制御装置３０は、この算出された位置ＣＲＸ、ＣＲＹに吸着ノズル１１ａ（ノズル中心）を移動させる。吸着ノズル１１ａは、通常認識画面の中心位置ＣＸ、ＣＹにくるように移動されるが、吸着オフセット値分ずれた位置ＣＲＸ、ＣＲＹに移動制御される（ステップＳ２）。吸着ノズルはもともと部品中心位置からオフセット値ずれた位置を吸着しているので、図２（Ｃ）に図示したように、部品中心位置２１ｃが画面中心位置に一致するように位置制御されることになり、この状態で部品認識される（ステップＳ３）。
【００２６】
なお、吸着オフセットＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔがない部品でもＸＯｆｆｓｅｔ＝０、ＹＯｆｆｓｅｔ＝０として演算処理を行なえば、特に部品毎の判断は必要としない。また三角関数により演算時間が増大する場合、部品認識角度θを０°、９０°、１８０°、２７０°に限定出来るのであれば、ｓｉｎ（θ）は０，１，０，−１、ｃｏｓ（θ）は１，０，−１，０になるので整数の四則演算のみでＣＲＸ、ＣＲＹを算出することができる。
【００２７】
図７は、部品吸着時の流れを示すもので、部品の吸着前に吸着ノズル１１ａのノズル中心を部品吸着中心位置に位置制御して、部品吸着することを示している。フィーダー上での部品中心位置（座標）ＰＸ、ＰＹ、吸着オフセットＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔ、部品供給角度θ’を入力にして（ブロックＢ１１〜Ｂ１３）、ノズル中心の移動目標位置座標ＰＲＸ、ＰＲＹを算出し（ステップＳ１１）、これを出力パラメータとして出力する（ブロックＢ１４）。制御装置３０は、この算出された位置ＰＲＸ、ＰＲＹに吸着ノズル１１ａ（ノズル中心）を移動し、部品を吸着する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。
【００２８】
部品認識と同様に、吸着オフセットＸＯｆｆｓｅｔ、ＹＯｆｆｓｅｔがない部品でもＸＯｆｆｓｅｔ＝０、ＹＯｆｆｓｅｔ＝０として演算処理を行えば、特に部品毎の判断は必要としない。また、三角関数により演算時間が増大する場合、部品供給角度θを０°、９０°、１８０°、２７０°に限定出来るのであれば、ｓｉｎ（θ）は０，１，０，−１、ｃｏｓ（θ）は１，０，−１，０になるので整数の四則演算のみでＰＲＸ、ＰＲＹを算出することができるのも認識時と同様である。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、吸着ノズルの位置を制御したが、認識カメラを移動できるように構成し、認識カメラを吸着オフセット分移動したり、あるいは認識カメラと吸着ノズルを相対的に移動させて双方が吸着オフセット分の移動を分け合うようにしてもよい。
【００３０】
さらに、フィーダーを移動可能に構成し、フィーダーを吸着オフセット分予め移動させたり、あるいはフィーダーと吸着ノズルを相対的に移動させて双方が吸着オフセット分の移動を分け合うようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部品中心位置と吸着中心位置間にオフセットを持たせるようにしているので、以下の効果が得られる。
【００３２】
（１）部品吸着中心位置を認識カメラの画面中心に位置制御できるので、部品外形寸法が視野内であれば認識画面から部品がはみ出さない。
【００３３】
（２）画面中心に位置制御出来ない部品の判断がいらないため、見かけ上の外形寸法と部品実寸法を分ける必要がなく部品認識エラー（異部品エラー）が発生しない。
【００３４】
（３）認識画面に入る寸法の部品であれば一括視野で認識出来るため、分割視野による認識時間の増大がない。
【００３５】
（４）部品外形中心を部品吸着位置と教示していれば、部品供給角度が異なっても、同一部品の同一供給装置であれば吸着位置を自動生成できるため、その都度吸着位置を教示する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の部品認識時における問題点を説明した説明図である。
【図２】本発明の部品吸着及び認識の動作を示した説明図である。
【図３】部品の認識姿勢が異なる場合の認識動作を示した説明図である。
【図４】部品供給角度が異なる場合の吸着動作を示した説明図である。
【図５】本発明の部品実装装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】部品認識時の吸着ノズルの位置を制御する流れを示したフローチャート図である。
【図７】部品吸着時の吸着ノズルの位置を制御する流れを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１０Ｘ軸ビーム
１１ヘッド
１１ａ吸着ノズル
１４認識カメラ
２１部品
２１ｃ部品中心位置
２１ｄ部品吸着位置

Claims

吸着ノズルにより吸着された部品を認識カメラの所定位置に移動させて認識し、その認識結果に基づき部品を基板に搭載する部品実装装置において、
部品認識角度及び／又は部品供給角度を０°、９０°、１８０°又は２７０°の所定角度に限定すると共に、
搭載される部品のデータを記憶した記憶装置と、
吸着ノズルによる部品の吸着、並びに吸着ノズルと認識カメラの相対的な移動を制御する制御手段とを備え、
前記記憶装置に、部品中心位置からのずれ量であるオフセット値を記憶し、
前記制御手段は、吸着ノズルが部品中心位置からオフセット値ずれた位置を吸着し、かつ部品中心位置が認識カメラの認識画面の中心位置に一致するように吸着ノズルと認識カメラの移動を制御すると共に、前記部品が認識カメラにおいて前記所定角度である０°、９０°、１８０°又は２７０°傾けて認識される際、あるいは吸着位置において前記所定角度である０°、９０°、１８０°又は２７０°傾けて供給される際に、前記オフセット値を該所定角度に応じて補正することを特徴とする部品実装装置。