JP4840924B2 - 電子部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込んで部品実装状態を検査する機能を備えた電子部品実装機に関する発明である。

この種の電子部品実装機としては、特許文献１（特開平６−２６５３２４号公報）に示すように、部品を実装する装着ヘッドにアームを介して実装検査用カメラ（二次元イメージセンサ）を下向きに取り付け、この実装検査用カメラで回路基板表面の部品実装状態を撮像するようにしたものがある。
特開平６−２６５３２４号公報（第４頁、図２等）

ところで、特許文献１のように、装着ヘッドに実装検査用カメラを搭載する構成では、回路基板表面の部品実装状態を十分に広い視野で撮像するためには、大型のカメラを搭載する必要がある。しかし、装着ヘッドに大型のカメラを搭載すると、(1) 装着ヘッドが大型化して電子部品実装機内に収納するのが困難になったり、(2) 装着ヘッドのＸＹ方向のストロークが制限されて必要領域をカバーできなくなったり、(3) 装着ヘッドの重量が増大して装着ヘッドの駆動速度が遅くなり、サイクルタイムが長くなってしまったり、(4) 大幅なコストアップになるという問題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込む撮像装置を、電子部品実装機内の装着ヘッド以外の部分の空きスペースを有効に利用して搭載することができ、従来の装着ヘッドに撮像装置を搭載することによる諸問題を解決することができる電子部品実装機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ＸＹスライド機構に装着ヘッドを取り付け、この装着ヘッドに保持された吸着ノズルに吸着された部品を回路基板に実装する電子部品実装機において、前記ＸＹスライド機構のうちの前記回路基板の上方を該回路基板の搬送方向であるＸ方向にスライド動作するスライド部材に、前記回路基板表面を該スライド部材のスライド方向と直角方向に走査する一次元イメージセンサ（ラインセンサ）を取り付け、前記スライド部材のスライド動作によって副走査して前記一次元イメージセンサの出力信号を順次取り込むことで前記回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込む画像処理手段と、この画像処理手段から出力される画像に基づいて前記回路基板表面の部品実装状態を検査する検査手段とを備えた構成としたものである。

本発明は、カメラ（二次元イメージセンサ）に代えて、一次元イメージセンサを使用し、装着ヘッドをＸＹ方向に移動させるＸＹスライド機構のうちの回路基板の上方をＸ方向にスライド動作するスライド部材に一次元イメージセンサを取り付けるようにしたので、回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込む撮像装置を、電子部品実装機内の装着ヘッド以外の部分の空きスペースを有効に利用して搭載することができ、装着ヘッドに撮像装置を搭載せずに済む。これにより、装着ヘッドの大型化・重量増加の問題を解消でき、従来の装着ヘッドに撮像装置を搭載することによる諸問題を解決することができる。しかも、副走査の駆動系として、装着ヘッドのＸＹスライド機構を利用できるため、副走査の駆動系を新たに設ける必要がなく、一次元イメージセンサを用いた簡単な構成で回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込むことができ、低コスト化の要求を満たすことができる。

この場合、請求項２のように、一次元イメージセンサを取り付けるスライド部材に、一次元イメージセンサによる走査領域を照明する照明光源を取り付けるようにしても良い。このようにすれば、スライド部材のスライド移動によって一次元イメージセンサと照明光源とを一体的に副走査方向に移動させることができると共に、照明光源と撮像対象物である回路基板との間の距離を短くすることが可能となり、回路基板表面の走査領域を均一な光で照明することができる利点がある。

本発明は、回路基板表面全体を副走査して回路基板表面全体の画像を取り込むようにしても良いが、回路基板の副走査方向のサイズが大きくなると、回路基板表面全体の画像を取り込むのに時間がかかり、電子部品実装機の生産能率が低下してしまう。

この対策として、請求項３のように、副走査を行う領域を回路基板表面の部品実装領域に限定し、部品が実装されていない領域では、一次元イメージセンサが取り付けられたスライド部材を次の部品実装領域まで早送りするようにしても良い。このようにすれば、検査対象となる部分（部品実装領域）の画像のみを取り込んで、検査が不要な部分については早送りして一次元イメージセンサの副走査方向の移動時間を短縮することができるため、回路基板表面全体の画像を取り込む場合と比較して、画像取り込み時間を大幅に短縮することができ、電子部品実装機の生産能率の低下を最小限に抑えることができる。

具体的には、請求項４のように、回路基板をＸ方向に搬送するコンベアの側縁部に、Ｘ方向に一定間隔で複数の基準マークを配列すると共に、一次元イメージセンサをＸ方向にスライド動作するスライド部材に取り付け、この一次元イメージセンサによって前記回路基板表面と前記基準マークを同時に撮像し、該基準マークのＸ方向の位置を認識することで、前記回路基板表面の走査位置を認識して、予め設定された部品実装領域であるか否かを判定し、該部品実装領域の画像のみを取り込むようにすると良い。このようにすれば、部品実装領域であるか否かの判定を精度良く行うことができる。

また、請求項５のように、前記画像処理手段により取り込んだ複数の部品実装領域の画像を連結して１つの部品実装状態の画像を作成し、この部品実装状態の画像を、予め設定された所定の判定基準画像と比較して部品実装状態の良否を検査するようにすると良い。このようにすれば、部品実装状態の良否の検査を能率良く行うことができる。
本発明は、Ｘ方向にスライド動作するスライド部材に一次元イメージセンサを取り付けた構成に限定されず、請求項６のように、Ｙ方向にスライド動作するスライド部材に、回路基板表面を該スライド部材のスライド方向と直角方向に走査する一次元イメージセンサを取り付け、該スライド部材のスライド動作によって副走査して該一次元イメージセンサの出力信号を順次取り込むことで回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込み、この画像に基づいて回路基板表面の部品実装状態を検査するようにしても良い。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。
ここで、図１は電子部品実装機の主要部分を側面から見た図であり、図２は電子部品実装機の主要部分を正面から見た図であり、図３はコンベアで搬送される回路基板を上方から見た図である。

図１及び図２に示すように、電子部品装着機の装着ヘッド１１は、ＸＹスライド機構１２のうちのＹ方向（図１の左右方向）に移動するＹスライド１３（スライド部材）に支持され、Ｙスライド１３は、Ｘ方向（図１の紙面垂直方向、図２の左右方向）に移動するＸスライド１４（図２参照）上に搭載されている。回路基板１５は、コンベア１６に載せられてＸ方向に実装ステージまで搬送され、実装ステージで停止して、装着ヘッド１１に下向きに保持された吸着ノズル１７に吸着された部品が回路基板１５に実装される。

そして、ＸＹスライド機構１２のうちの回路基板１５の上方をＸ方向にスライド動作するＹスライド１３の下面部に、回路基板１５の表面を該Ｙスライド１３のスライド方向と直角方向（Ｙ方向）に走査する一次元イメージセンサ１８が取り付けられている。更に、Ｙスライド１３の下面部には、一次元イメージセンサ１８による走査領域を照明する照明光源１９（図２参照）が取り付けられている。これにより、一次元イメージセンサ１８を撮像対象物である回路基板１５の上方に沿って副走査方向（Ｘ方向）に一定速度で移動させる駆動系として、装着ヘッド１１のＸＹスライド機構１２を利用するようになっている。この一次元イメージセンサ１８と照明光源１９の動作は、電子部品実装機の制御装置（図示せず）によって制御される。

電子部品装着機の制御装置は、特許請求の範囲でいう画像処理手段及び検査手段としても機能し、回路基板１５への部品の実装作業が終了する毎に、回路基板１５表面の部品実装状態の画像を取り込むために、照明光源１９を点灯して一次元イメージセンサ１８による走査領域を照明すると共に、一次元イメージセンサ１８が取り付けられたＹスライド１３を、回路基板１５の一端の真上から副走査方向（Ｘ方向）に一定速度で移動させ、それによって、一次元イメージセンサ１８が副走査方向（Ｘ方向）に一定ピッチ移動する毎に、その移動方向と直角方向（Ｙ方向）に主走査を行い、回路基板１５表面の画像を一次元イメージセンサ１８によってライン状に読み取るという処理を繰り返すことで、回路基板１５表面の部品実装状態の画像を取り込む。そして、この回路基板１５表面の部品実装状態の画像を、予め設定された所定の判定基準画像と比較して部品実装状態の良否を検査する。

この際、回路基板１５の表面全体を副走査して回路基板１５の表面全体の画像を取り込むようにしても良いが、回路基板１５の副走査方向（Ｘ方向：搬送方向）のサイズが大きくなると、回路基板１５の表面全体の画像を取り込むのに時間がかかり、電子部品実装機の生産能率が低下してしまう。

この対策として、本実施例では、図３に示すように、副走査を行う領域を回路基板１５表面の部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃに限定し、部品が実装されていない領域では、一次元イメージセンサ１８が取り付けられたＹスライド１３を次の部品実装領域まで早送り（高速移動）するようにしている。この際、部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃであるか否かを判定するために、コンベア１６の両側縁部（コンベアレール２０）にＸ方向（搬送方向）に一定間隔で複数の基準マーク２１を配列すると共に、基準マーク２１に対して回路基板１５を一定の位置関係となるように位置決めしてコンベア１６に載せる。そして、一次元イメージセンサ１８によって回路基板１５の表面と基準マーク２１を同時に撮像し、基準マーク２１のＸ方向の位置を認識することで、回路基板１５表面の走査位置（Ｘ座標）を認識して、予め設定された部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃであるか否かを判定し、部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃのみを走査して部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃの画像のみを取り込む。

図３の例では、部品実装領域Ａでは、基板位置認識マーク２２と角チップ２３の実装領域の画像を取り込み、その隣の部品実装領域Ｂでは、ＢＧＡ２４とＱＦＰ２５の実装領域の画像を取り込み、その隣の部品実装領域Ｃでは、基板位置認識マーク２６と角チップ２７の実装領域の画像を取り込む。最後に、仮想画像として制御装置内で全ての部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃを連結して１つの部品実装状態の画像を作成し、この部品実装状態の画像を、予め設定された所定の判定基準画像と比較して部品実装状態の良否を検査する。

以上説明した本実施例によれば、回路基板１５表面の部品実装状態を撮像する撮像装置として、カメラ（二次元イメージセンサ）に代えて、一次元イメージセンサ１８を使用し、装着ヘッド１１をＸＹ方向に移動させるＸＹスライド機構１２のうちの回路基板１５の上方をスライド動作するＹスライド１３に一次元イメージセンサ１８を取り付けるようにしたので、回路基板１５表面の部品実装状態の画像を取り込む撮像装置を、電子部品実装機内の装着ヘッド１１以外の部分の空きスペースを有効に利用して搭載することができ、装着ヘッド１１に撮像装置を搭載せずに済む。これにより、装着ヘッド１１の大型化・重量増加の問題を解消でき、装着ヘッド１１に撮像装置を搭載することによる従来の諸問題を解決することができる。しかも、副走査の駆動系として、装着ヘッド１１のＸＹスライド機構１２を利用できるため、副走査の駆動系を新たに設ける必要がなく、一次元イメージセンサ１８を用いた簡単な構成で回路基板１５表面の部品実装状態の画像を取り込むことができ、低コスト化の要求を満たすことができる。

更に、本実施例では、一次元イメージセンサ１８を取り付けるＹスライド１３に、一次元イメージセンサ１８による走査領域を照明する照明光源１９を取り付けるようにしたので、Ｙスライド１３のスライド移動によって一次元イメージセンサ１８と照明光源１９とを一体的に副走査方向に移動させることができると共に、照明光源１９と撮像対象物である回路基板１５との間の距離を短くすることが可能となり、回路基板１５表面の走査領域を均一な光で照明することができる利点がある。

しかも、本実施例では、副走査を行う領域を回路基板１５表面の部品実装領域Ａ，Ｂ，Ｃに限定し、部品が実装されていない領域では、一次元イメージセンサ１８が取り付けられたＹスライド１３を次の部品実装領域まで早送りするようにしたので、検査対象となる部分（部品実装領域）の画像のみを取り込んで、検査が不要な部分については早送りして一次元イメージセンサ１８の副走査方向の移動時間を短縮することができる。このため、回路基板１５表面全体の画像を取り込む場合と比較して、画像取り込み時間を大幅に短縮することができ、電子部品実装機の生産能率の低下を最小限に抑えることができる。

尚、本実施例では、一次元イメージセンサ１８と照明光源１９をＹスライド１３に取り付けるようにしたが、回路基板の上方をＸスライドがスライド動作する構成の電子部品実装機においては、一次元イメージセンサと照明光源をＸスライドに取り付けるようにしても良い。

また、本実施例では、１つの一次元イメージセンサ１８で回路基板１５の幅方向全体の画像を取り込むようにしたが、複数の一次元イメージセンサを組み合わせて、複数の一次元イメージセンサで回路基板の幅方向全体の画像を取り込むようにしても良く、この場合、画像取り込み時間を短縮するために、各々の一次元イメージセンサは、部品が実装されていない領域の上方を移動する際に主走査（画像信号の読み取り）を行わないようにしても良い。

本発明の一実施例における電子部品実装機の主要部分を側面から見た図である。 電子部品実装機の主要部分を正面から見た図である。 コンベアで搬送される回路基板を上方から見た図である。

符号の説明

１１…装着ヘッド、１２…ＸＹスライド機構、１３…Ｙスライド（スライド部材）、１４…Ｘスライド、１５…回路基板、１６…コンベア、１７…吸着ノズル、１８…一次元イメージセンサ、１９…照明光源、２０…コンベアレール、２１…基準マーク、Ａ，Ｂ，Ｃ…部品実装領域

Claims (6)

1. ＸＹスライド機構に装着ヘッドを取り付け、この装着ヘッドに保持された吸着ノズルに吸着された部品を回路基板に実装する電子部品実装機において、
   前記ＸＹスライド機構のうちの前記回路基板の上方を該回路基板の搬送方向であるＸ方向にスライド動作するスライド部材に、前記回路基板表面を該スライド部材のスライド方向と直角方向に走査する一次元イメージセンサを取り付け、前記スライド部材のスライド動作によって副走査して前記一次元イメージセンサの出力信号を順次取り込むことで前記回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込む画像処理手段と、この画像処理手段から出力される画像に基づいて前記回路基板表面の部品実装状態を検査する検査手段とを備えていることを特徴とする電子部品実装機。
2. 前記スライド部材には、前記一次元イメージセンサによる走査領域を照明する照明光源が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装機。
3. 前記画像処理手段は、副走査を行う領域を前記回路基板表面の部品実装領域に限定し、部品が実装されていない領域では、前記一次元イメージセンサが取り付けられた前記スライド部材を次の部品実装領域まで早送りすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装機。
4. 前記回路基板をＸ方向に搬送するコンベアの側縁部に、Ｘ方向に一定間隔で複数の基準マークを配列すると共に、前記一次元イメージセンサをＸ方向にスライド動作する前記スライド部材に取り付け、
   前記画像処理手段は、前記一次元イメージセンサによって前記回路基板表面と前記基準マークを同時に撮像し、該基準マークのＸ方向の位置を認識することで、前記回路基板表面の走査位置を認識して、予め設定された部品実装領域であるか否かを判定し、該部品実装領域の画像のみを取り込むことを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装機。
5. 前記検査手段は、前記画像処理手段により取り込んだ複数の部品実装領域の画像を連結して１つの部品実装状態の画像を作成し、この部品実装状態の画像を、予め設定された所定の判定基準画像と比較して部品実装状態の良否を検査することを特徴とする請求項３又は４に記載の電子部品実装機。
6. ＸＹスライド機構に装着ヘッドを取り付け、この装着ヘッドに保持された吸着ノズルに吸着された部品を回路基板に実装する電子部品実装機において、
   前記ＸＹスライド機構のうちの前記回路基板の上方を該回路基板の搬送方向と直交するＹ方向にスライド動作するスライド部材に、前記回路基板表面を該スライド部材のスライド方向と直角方向に走査する一次元イメージセンサを取り付け、前記スライド部材のスライド動作によって副走査して前記一次元イメージセンサの出力信号を順次取り込むことで前記回路基板表面の部品実装状態の画像を取り込む画像処理手段と、この画像処理手段から出力される画像に基づいて前記回路基板表面の部品実装状態を検査する検査手段とを備えていることを特徴とする電子部品実装機。

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