JP4933391B2 - 電子部品装着方法及び電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着方法及び電子部品装着装置に関する。

吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢検出において、吸着姿勢異常としていわゆる部品立ちであると検出されると、その異常とされた電子部品はプリント基板上に装着しないように制御している。
特開２００７−２３４７００号公報

しかし、電子部品の微小化に伴い、電子部品の横幅と厚さとの差も小さくなってきており、吸着姿勢異常としていわゆる部品立ちとしても、ラインセンサの精度や電子部品の厚さのバラツキがあって、実際には吸着姿勢異常でない場合もあった。

そこで本発明は、吸着姿勢異常と判定するための基準値を可変として、現実に極力即した吸着姿勢検出が行えるようにした電子部品装着方法及び電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
前記ラインセンサにより計測された所定電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を保存し、
この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出し、
この算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算してその差を算出して厚み教示結果とし、
前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する
ことを特徴とする。

第２の発明は、部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
前記部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品が所定のサイズより小さい場合において、前記ラインセンサにより計測されたこの電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を当該電子部品の種類毎に保存し、
この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出し、
この算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算してその差を算出して厚み教示結果とし、
前記吸着ノズルに吸着保持された当該電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する
ことを特徴とする。

第３の発明は、部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
前記ラインセンサにより計測された所定電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を保存する記憶手段と、
この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出する第１算出手段と、
厚み教示結果を求めるべく第１算出手段により算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算する第２算出手段と、
前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する判定手段と
を設けたことを特徴とする。

第４の発明は、部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
前記部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品が所定のサイズより小さい場合において前記ラインセンサにより計測されたこの電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を当該電子部品の種類毎に保存する記憶手段と、
この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出する第１算出手段と、
厚み教示結果を求めるべく第１算出手段により算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算する第２算出手段と、
前記吸着ノズルに吸着保持された当該電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する判定手段と
を設けたことを特徴とする。

本発明は、吸着姿勢異常と判定するための基準値を可変として、現実に極力即した吸着姿勢検出が行えるようにした電子部品装着方法及び電子部品装着装置を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装着装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出位置（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向する供給ユニット３群の間には供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。前記供給コンベア４は上流側装置より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、この位置決め部５で位置決め機構（図示せず）により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送され、下流側装置に搬送される。

前記部品供給ユニット３はテープ供給リール（図示せず）に巻回収納された収納テープを１ピッチずつ間欠送りすると共にカバーテープを剥離して、部品取出位置に電子部品Ｄを送り、吸着ノズル１３による取出しに供するものである。

８はＸ方向に長い一対のビームであり、Ｙ軸駆動モータ９の駆動によりネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出位置上方を個別にＹ方向に移動する。

各ビーム８にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータ１２によりガイドに沿って移動する装着ヘッド７が設けられ、この装着ヘッド７には複数本の吸着ノズル１３が設けられる、説明の便宜上１本のみ図示している。そして、前記装着ヘッド７には前記吸着ノズル１３を上下動させるための上下軸駆動モータ１４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１５が搭載されている。したが.って、装着ヘッド７の吸着ノズル１３はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、鉛直軸回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１８は部品認識カメラで、電子部品が吸着ノズル１３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、各電子部品が吸着ノズル１３に吸着保持された状態で部品認識カメラ１８により撮像されて認識処理装置１９により認識処理される。

次に、図２の電子部品装着装置に係る制御ブロック図に基づいて、以下説明する。２０は本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ２０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２３が接続されている。そして、ＣＰＵ２０は前記ＲＡＭ２２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ２３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ２０は、インターフェース２４及び駆動回路２１を介して装着ヘッド７をＸ方向に移動させるＸ軸駆動モータ１２、前記ビーム８をＹ方向に移動させるＹ軸駆動モータ９、吸着ノズル１３を昇降させる上下軸モータ１４、吸着ノズル１３を回転させるθ軸駆動モータ１５などの駆動を制御している。

前記ＲＡＭ２２には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また、前記ＲＡＭ２２には、前記各部品供給ユニット３の配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データが記憶されている。更には、各電子部品（部品ＩＤ）毎に種別、Ｘ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズ及び厚さデータ（標準厚さデータ）や、吸着姿勢異常としての部品立ちに係る立ちレベルデータ等から構成される部品ライブラリデータも格納されている。

２５は厚さ検出センサとしてのラインセンサで、このラインセンサ２５は水平方向に直進する光ビームを発する投光器２６と該光ビームを受光可能であるようにＣＣＤ素子が垂直方向の直線上に多数個並設されてなる受光器２７とより構成され、前記基台２や装着ヘッド７に設けられる。前記投光器２６はＬＥＤの光をレンズで集光して平行に直進する光線を発光するようにしてもよいし、レーザーを用いてこのようにしてもよい。ＣＣＤ素子は１０ｍｍ程度の上下幅に１０００個程度が並設して受光器２７を実現できる。このＣＣＤ素子は１個１個が受光量を検出でき、受光量のシキイ値を決めてやることによりＯＮ／ＯＦＦセンサとして使用でき、そのＯＮ／ＯＦＦ出力により電子部品Ｄにより遮光されている部分が厚さとして検出できる。

そして、吸着ノズル１３が電子部品Ｄを吸着保持した状態で、ラインセンサ２５の投光器２６と受光器２７との間に位置せしめ、電子部品Ｄの厚さを検出し、ＣＰＵ２０はＲＡＭ２２に厚さ計測値として格納する。

尚、前記部品認識カメラ１８により撮像された画像は表示装置としてのモニタ２８に表示される。そして、前記モニタ２８には種々のタッチパネルスイッチ２９が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ２９を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。

以上の構成により、作業者がモニタ２８に表示されたタッチパネルスイッチ２９の始動スイッチ部を押圧すると、電子部品装着装置１の自動運転を行なうことができ、初めにプリント基板Ｐが上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬送され、図示しない位置決め機構により位置決め固定される。

次いで、ＲＡＭ２２に格納されたプリント基板Ｐ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に従い、次々に装着ヘッド７が移動して電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１３が装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。

詳述すると、装着ヘッド７の吸着ノズル１３はステップ番号０００１の装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸駆動モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータ１２が駆動して装着ヘッド７が移動し、既に所定の部品供給ユニット３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１４が駆動して吸着ノズル１３が下降して電子部品を吸着して取出す。

そして、この電子部品Ｄの取り出し後は、ラインセンサ２５により吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄの厚さが計測され、その計測値はＲＡＭ２２に格納される。そして、後述する部品立ちと判定されなければ、電子部品Ｄを吸着保持した吸着ノズル１３は位置決め部５にて位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に電子部品を装着するための装着ヘッド７の移動途中において、装着ヘッド７が移動しながら部品認識カメラ１８の上方位置を通過する際に吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品が部品認識カメラ１８により撮像される。そして、電子部品が当該吸着ノズル１３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装置にて認識処理される。そして、この電子部品の認識処理結果に基づいて補正され、Ｙ軸駆動モータ９、Ｘ軸駆動モータ１２及びθ軸駆動モータ１５が制御され、当該電子部品Ｄの厚さ計測値に従い、ＣＰＵ２０は上下軸駆動モータ１４を制御して吸着ノズル１３を下降させ電子部品Ｄをプリント基板Ｐの所定位置に装着することとなる。

次に、吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄの厚さがラインセンサ２５により計測されて、その計測値をＲＡＭ２２に格納して、この計測値に基いて、吸着姿勢異常としての部品立ち判定処理に係る図３のフローチャートに基いて、以下説明する。先ず、吸着ノズル１３により部品供給ユニット３から取り出して吸着保持されている電子部品Ｄが微小な電子部品か否かがＣＰＵ２０により判定される。
即ち、ＲＡＭ２２に格納された部品装着に係る装着データに従い、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｄを装着するが、この装着データには装着順序毎にプリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報の他に、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が格納されており、この部品供給ユニット３の配置番号に対応した電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データが格納されており、この電子部品の種類（部品ＩＤ）毎にＸ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズデータが格納されているので、Ｘ方向サイズが１ｍｍ以下で且つＹ方向サイズが０．５ｍｍ以下の微小な電子部品か否かがＣＰＵ２０により判定される。

この場合、微小な電子部品でないと判定されると、従来の一般的な部品立ち判定処理をする。即ち、従来の一般的な部品立ち判定処理を示す図４のフローチャートについて説明すると、初めに前記計測値が吸着姿勢異常としての部品立ちに係る立ちレベルデータ（図４では、「立ちレベル」と略す。）より大きいか否かがＣＰＵ２０により判定する。
この場合、ある電子部品の部品ライブラリデータでは厚さが０．２３ｍｍであり、立ちレベルデータが０．２８ｍｍであるとして、前記計測値が０．２７ｍｍであれば、計測値（０．２７ｍｍ）が立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）より小さいので吸着姿勢は正常であり、前述したように、その計測値に応じた吸着ノズル１３の下降量となるように、ＣＰＵ２０は上下軸駆動モータ１４を制御してプリント基板Ｐ上に当該電子部品を装着する。仮に、計測値が立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）より大きければ、部品立ち（異常）を検出したものとして、プリント基板Ｐ上に装着することなく、回収箱（図示せず）に廃棄回収され、同じ電子部品を部品供給ユニット３より再度取り出して、装着処理することとなる。

一方、図３に戻って、ＣＰＵ２０が微小な電子部品であると判定すると、計測値が立ちレベルデータ＋厚み教示結果（この場合、初めての処理であり厚み教示結果は「０」）より大きいか否かを判定する。この場合、計測値が立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）＋厚み教示結果（「０」）より大きいと判定すると、部品立ち（異常）を検出したものとして、プリント基板Ｐ上に装着することなく、回収箱に廃棄回収され、同じ電子部品を部品供給ユニット３より再度取り出して、以後の処理をすることとなる。逆に、計測値が立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）＋厚み教示結果（「０」）より大きくないと判定すると、吸着姿勢は正常であって、前述したように、その計測値に応じた吸着ノズル１３の下降量となるように、ＣＰＵ２０は上下軸駆動モータ１４を制御してプリント基板Ｐ上に装着すると共に、計測値が立ちレベルデータより大きいか否かをＣＰＵ２０が判定する。

そして、ＣＰＵ２０が前記計測値が立ちレベルデータより大きいと判定すると、厚み教示をしない。一方、ＣＰＵ２０が前記計測値が立ちレベルデータより大きくないと判定すると、この計測値を前回の計測値に上書きしてＲＡＭ２２に保存するように制御する。

次に、カウンタ３０により計数された保存数が、サンプル数（変更可能であるが、ここでは例えば１０個）以上になったか否かをＣＰＵ２０が判定する。今回は、１個目であり、処理は完了するが、仮に１０個目であれば、この保存された１０個の計測値をＣＰＵ２０が平均するように演算する。即ち、厚み教示は、このように、例えば最新の１０個の計測値の平均を求めることを意味し、またこの厚み教示は電子部品の種類毎に行われることを意味する。

そして、この平均算出値に基いて、電子部品の厚み教示をする。即ち、平均値が０．２７ｍｍであれば、ＣＰＵ２０はこの平均値（０．２７ｍｍ）から部品ライブラリデータの厚さ０．２３を差し引き、差０．０４ｍｍを厚み教示結果としてＲＡＭ２２に保存させるように制御する。

従って、次の部品立ち判定の際に、前述したように、ＣＰＵ２０が微小な電子部品であると判定すると、次に計測値が立ちレベルデータ＋厚み教示結果（この場合、厚み教示結果は「０．０４ｍｍ」）より大きいか否かを判定する。この場合、計測値が立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）＋厚み教示結果（０．０４ｍｍ）、即ち０．３２ｍｍより大きいか否かが判定される。

従って、部品ライブラリデータに格納された立ちレベルデータ（０．２８ｍｍ）に厚み教示結果（０．０４ｍｍ）を加えた値（０．３２ｍｍ）を用いて、部品立ちか否かの判定を行うことなり、現実の電子部品の厚さの計測値に即した判定を行うことができる。

そして、計測値が立ちレベルデータ＋厚み教示結果より大きいか否かが判定され、大きいと判定すると、部品立ち（異常）を検出したものとして、前述したように、廃棄回収処理及び再度取り出して装着処理し、逆に大きくないと判定すると、吸着姿勢は正常であって、プリント基板Ｐ上へ装着処理をし、以後前述したように処理する。

以上のように、部品立ちを判定するための基準レベル（立ちレベルデータ＋厚み教示結果）を可変（変動する）とするから、現実の電子部品の厚さの計測値に即した判定を行うことができる。しかも、この基準レベルを変更するためのサンプルは部品ライブラリデータに格納された固定（変動しない）の立ちレベルデータより大きくない信頼できる計測値のみとして、この信頼できる計測値の平均値に基いて厚み教示するため、より現実の信頼できる部品立ち判定処理を実行することができる。

なお、以上のような部品立ち判定処理は、プリント基板の種類が変更されるまで、また電子部品切れに伴って当該電子部品を収納する収納テープが巻回されたテープ供給リールに代えて新しいテープ供給リールに取り替えるまで継続される。このため、プリント基板の機種切替や電子部品のロット替えの際に、前述の厚み教示結果をキャンセルして、「０」として、図３に示すような新たに部品立ち判定処理が行われる。

以上の実施形態は、ＲＡＭ２２に電子部品（部品ＩＤ）毎に厚さデータ（標準厚さデータ）や、吸着姿勢異常としての部品立ちに係る立ちレベルデータ等から構成される部品ライブラリデータを予め格納するものの、吸着姿勢異常と判定するための基準値を可変としていた。

即ち、ラインセンサにより計測された所定電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を保存し、この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出し、この算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算してその差を算出して厚み教示結果とし、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和（吸着姿勢異常と判定するための基準値であって、可変である。）を超えたか否かで判定するようにしたものである。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。 制御ブロック図である。 フローチャートを示す図である。 一般的な部品立ち判定処理を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
１３ 吸着ノズル
２０ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２５ ラインセンサ

Claims (4)

1. 部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
   前記ラインセンサにより計測された所定電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を保存し、
   この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出し、
   この算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算してその差を算出して厚み教示結果とし、
   前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する
   ことを特徴とする電子部品装着方法。
2. 部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
   前記部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品が所定のサイズより小さい場合において、前記ラインセンサにより計測されたこの電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を当該電子部品の種類毎に保存し、
   この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出し、
   この算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算してその差を算出して厚み教示結果とし、
   前記吸着ノズルに吸着保持された当該電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する
   ことを特徴とする電子部品装着方法。
3. 部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
   前記ラインセンサにより計測された所定電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を保存する記憶手段と、
   この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出する第１算出手段と、
   厚み教示結果を求めるべく第１算出手段により算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算する第２算出手段と、
   前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する判定手段と
   を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
4. 部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品の厚さをラインセンサにより計測して、吸着姿勢が正常であればプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、
   前記部品供給装置から吸着ノズルにより吸着して取り出された電子部品が所定のサイズより小さい場合において前記ラインセンサにより計測されたこの電子部品に対する計測値が姿勢異常レベルを超えない場合にはその計測値を当該電子部品の種類毎に保存する記憶手段と、
   この保存された計測値が所定数になったときにこれらの計測値の平均を算出する第１算出手段と、
   厚み教示結果を求めるべく第１算出手段により算出された平均値から当該電子部品の標準厚さを引き算する第２算出手段と、
   前記吸着ノズルに吸着保持された当該電子部品の吸着姿勢が正常か否かの判定に際して前記ラインセンサによる計測値が前記姿勢異常レベルと前記厚み教示結果との和を超えたか否かで判定する判定手段と
   を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。