JP5227865B2 - 表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法 - Google Patents

表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数のフィーダが設置されたフィーダバンクを用いる表面実装部品装着機に係り、特に、各フィーダの吸着位置の補正に関する。
表面実装部品装着機による電子部品の供給においては、電子部品の種類に応じて複数の供給装置(以下、フィーダともいう)が用意され、これら複数のフィーダを設置するためにフィーダバンクが設けられている。この種のフィーダバンクは、複数のフィーダを一括して短時間に交換するために、表面実装部品装着機本体に対して着脱自在にしたものが多く用いられている。
図10は、この種のフィーダバンクを模式図として示したものである。
同図に示すように、フィーダバンク100上には複数のフィーダ130が並設されている。フィーダバンク100は、左右に位置決めピン11A,12Aを有し、一方、表面実装部品装着機190側には、フィーダバンク100を所定の設置位置に位置させるように、位置決め穴11B,12Bが、位置決めピン11A,12Aに対向する位置に形成されている。これにより、フィーダバンク100は、位置決めピン11A,12Aを介して、表面実装部品装着機190の位置決め穴11B,12Bに位置決めされるようになっている。通常、フィーダバンク100は複数用意され、それらが前述の所定の設置位置に排他的に固定されて、表面実装部品装着機190に電子部品を供給するようになっている。
ところで、近年の部品の小型化により、表面実装部品装着機は、電子部品を吸着するフィーダに対しても一層の高い吸着位置決め精度が求められている。このような要求に対し、フィーダバンク自体の所定の設置位置への位置決め精度を向上させるには、フィーダバンク自体の部品精度および組みつけ精度を向上させる必要がある。しかし、限りなく誤差を小さくすることは費用がかかり現実的ではない。
そこで、例えば特許文献1に記載の技術では、図10に例示するように、フィーダバンク100と各フィーダ130に複数の基準マーク122,124,132を設け、その複数の基準マーク122,124,132の座標を、XY平面を自在に移動できる搭載ヘッド50に設置したカメラ52で順次に認識させて、個々のフィーダ130の吸着位置を補正するようにしている。なお、同図の符号54は吸着ヘッドである。
特許第3273087号公報
しかしながら、特許文献1に示されるように、複数の基準マークを順次に認識することは、実際の生産動作としては無駄な時間である。また、フィーダバンクを着脱自在にしたときには、フィーダバンクを着脱する度に、複数の基準マークを順次に認識する必要があり、生産の効率を下げる原因になるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行い得る表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、フィーダバンクに、1個の基準マークと、その1個の基準マークを認識する視野範囲内に、当該フィーダバンクに設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を受け渡しできる認識マークとを設けた。そして、表面実装部品装着機は、これら基準マークおよび認識マークを一回の認識動作のみで認識し、複数のフィーダの吸着位置補正を可能としたものである。
すなわち、本発明のうち第一の発明は、表面実装部品装着機に用いられて、複数のフィーダが設置されるフィーダバンクであって、当該フィーダバンクは、自身の設置位置情報を伝える1個の基準マークと、当該フィーダバンクに設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を伝える認識マークとを有し、前記認識マークは、前記表面実装部品装着機側の1回の認識動作によって認識されるように、前記基準マークに対する認識視野内に設けられていることを特徴としている。
第一の発明に係る表面実装部品装着機用フィーダバンクによれば、認識マークが、表面実装部品装着機側の1回の認識動作によって認識されるように、1個の基準マークに対する認識視野内に設けられているので、表面実装部品装着機側の1回の認識動作によって1個の基準マークと認識マークとを同時に認識されることができる。そして、1個の基準マークは、フィーダバンク自身の設置位置情報を表面実装部品装着機側に伝え、さらに、認識マークは、当該フィーダバンクに設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を表面実装部品装着機側に伝えることができるので、このフィーダバンクを用いれば、複数の基準マークを順次に認識する場合に比べて、極めて短時間に認識を行うことができる。したがって、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
また、本発明のうち第二の発明は、複数のフィーダが設置されたフィーダバンクを用いる表面実装部品装着機であって、前記フィーダバンクとして第一の発明に係るフィーダバンクを用いて、当該フィーダバンクの設置位置情報および設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を獲得するフィーダバンク情報獲得手段を備え、前記フィーダバンク情報獲得手段は、設置されたフィーダバンクの設置位置情報を前記1個の基準マークから1回の認識動作によって獲得するとともに、各フィーダの吸着位置ズレ情報をも当該基準マークに対する認識視野内に設けられている前記認識マークから前記1回の認識動作によって同時に獲得するように構成されていることを特徴としている。
第二の発明に係る表面実装部品装着機によれば、フィーダバンクの設置位置情報、および設置された各フィーダの吸着位置ズレ情報を1回の認識動作によって同時に獲得するフィーダバンク情報獲得手段を備えているので、複数の基準マークを順次に認識する場合に比べて、極めて短時間に認識を行うことができる。したがって、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
また、本発明のうち第三の発明は、複数のフィーダが設置されたフィーダバンクを用いる表面実装部品装着機における、前記フィーダバンクの設置位置情報および設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を獲得するフィーダバンク情報獲得方法であって、前記フィーダバンクとして第一の発明に係るフィーダバンクを用い、設置されたフィーダバンクの設置位置情報を前記1個の基準マークから1回の認識動作によって獲得するとともに、各フィーダの吸着位置ズレ情報をも当該基準マークに対する認識視野内に設けられている前記認識マークから前記1回の認識動作によって同時に獲得することを特徴としている。
第三の発明に係る表面実装部品装着機のフィーダバンク情報獲得方法によれば、第一の発明に係るフィーダバンクを用い、1回の認識動作によって、フィーダバンクの設置位置情報、および各フィーダの吸着位置ズレ情報を同時に獲得することができるので、複数の基準マークを順次に認識する場合に比べて、極めて短時間に認識を行うことができる。したがって、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
上述のように、本発明に係る表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法によれば、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
本発明に係るフィーダバンクの一実施形態を示す模式図であり、同図(a)はその平面図、(b)はその正面図である。 図1の基準マークおよびその近傍に設けられた二次元バーコードを説明する拡大図である。 各フィーダの吸着位置ズレ情報を説明するためのフィーダバンクの平面図である。 二次元バーコードを印字するための構成を説明するブロック図である。 二次元バーコードを印字するための処理を説明するフローチャートである。 本発明に係る表面実装部品装着機の制御装置を示すブロック図である。 制御装置で実行されるフィーダバンク情報獲得処理のフローチャートである。 フィーダバンクが傾きθで設置されているイメージを示す図である。 各フィーダの吸着位置座標のイメージを示す図である。 従来のフィーダバンクを示す模式図であり、同図(a)はその平面図、(b)は正面図である。
以下、本発明に係る表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図1は、本発明に係るフィーダバンクの一実施形態を示す模式図であり、同図(a)はその平面図、(b)はその正面図である。
同図に示すように、このフィーダバンク10上には複数のフィーダ30が並設されている。このフィーダバンク10は、左右に位置決めピン41A,42Aを有している。一方、本発明に係る表面実装部品装着機90側には、フィーダバンク10を所定の設置位置に位置させるように、位置決め穴41B,42Bが、位置決めピン41A,42Aに対向する位置に形成されている。これにより、フィーダバンク10は、位置決めピン41A,42Aを介して、表面実装部品装着機90の位置決め穴41B,42Bに位置決めされるようになっている。
なお、このフィーダバンク10は、位置決めピンと穴との嵌合寸法が、同図右側の位置決めピン右42Aと位置決め穴右42Bは、表面実装部品装着機90に対して十分精度の高い嵌合で係合される。一方、同図左側の位置決めピン左41Aと位置決め穴左41Bの嵌合は、前述の位置決めピン右42Aと位置決め穴右42B間の嵌合よりも大きな隙間を有して係合される。
このフィーダバンク10には、同図左側の位置決めピン41A近傍に、認識用ポスト20が立設されており、この認識用ポスト20の上面に、1個の基準マーク22が付設されている。この基準マーク22は、図2に拡大図示するように、その中央に、フィーダバンク10自身の設置位置情報を伝えるための基準点CPを有し、この基準点CPが、上記左右の位置決めピン41A,42Aを結ぶ線CL上に位置するように、認識用ポスト20の上面に貼り付けられている(図1(a)参照)。
さらに、図2に示すように、この基準マーク22の近傍には、フィーダバンク10の固有情報を示す認識マークとして、二次元バーコード26が設けられている。基準マーク22と、基準マーク22近傍の二次元バーコード26とは、搭載ヘッド50に設けられた認識カメラ52(図1参照)によって、同時に認識できるように、基準マーク22に対する認識視野N内に配置されている。
ここで、二次元バーコード26には、図3に示すように、フィーダバンク10の固有情報として、フィーダバンク10の左右の位置決めピン41A,42Aと、基準マーク22を基準としたXY座標系において、各フィーダ30の吸着位置における設計値に対する吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)が入っている。
詳しくは、この二次元バーコード26は、図4および図5に示すように、予め、必要十分な精度の測定が可能な治具81上にフィーダバンク10をセットし、この治具81上において、各フィーダ30の設計値に対する位置ズレの程度を吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)として測定している(図5のステップS10)。次いで、その測定された吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を、二次元バーコード変換装置82において二次元バーコード情報に変換し(図5のステップS11)、次いで、その変換された二次元バーコード情報を二次元バーコード印字装置83によって基準マーク22近傍に印字している(図5のステップS12)。
一方、表面実装部品装着機90は、図6にブロック図を示すように、制御装置40を備えている。この制御装置40は、表面実装部品装着機90各部を制御するとともに、上述のフィーダバンク10に設けられている基準マーク22および二次元バーコード26を認識するためのフィーダバンク情報獲得処理が実行される。
詳しくは、この制御装置40は、図6に示すように、所定の制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するCPU45と、所定領域にあらかじめCPU45の制御プログラム等を格納している記憶装置47およびROM48と、この記憶装置47およびROM48等から読み出したデータやCPU45の演算過程で必要な演算結果を格納するためのRAM49と、表面実装部品装着機90のXY移動装置51および認識カメラ52を含む外部装置に対してデータの入出力を媒介するインターフェース43とを備えて構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス39で相互にかつデータ授受可能に接続されている。そして、CPU45は、マイクロプロセッシングユニット(MPU)等からなり、上記記憶装置47やROM48の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従ってフィーダバンク情報獲得処理を実行するようになっている。
次に、このフィーダバンク情報獲得処理を、フローチャートを参照しつつ説明する。なお、図7は、そのフィーダバンク情報獲得処理を示すフローチャートである。
このフィーダバンク情報獲得処理は、基準マーク22および二次元バーコード26の情報を処理する一連の処理であって、CPU45において実行されると、図7に示すように、まず、ステップS1に移行するようになっている。
ステップS1では、上記XY移動装置51および認識カメラ52を制御して、認識カメラ52を、位置決め基準穴42Bの穴中心を通るY座標において、基準マーク22が存在すべき設計値座標に移動させる。そして、認識カメラ52を設計値座標に移動終了後、フィーダバンク10の基準マーク22、およびその認識範囲N内にある二次元バーコード26(図2参照)を同時に一回で認識し、その認識した情報を、上記記憶装置47およびROM48等の所定領域に記憶してステップS2に移行する。
ステップS2では、図8にイメージを示すように、認識されたフィーダバンク10の基準マーク22に基づいて、基準マーク22が存在すべき設計値に対するズレ情報(ΔX,ΔY)を計算してステップS3に移行する。ここで、上述したように、このフィーダバンク10は、位置決めピンと穴との嵌合寸法が、同図右側の位置決めピン右42Aと位置決め穴右42Bが、表面実装部品装着機90に対して十分精度の高い嵌合で係合され、同図左側の位置決めピン左41Aと位置決め穴左41Bの嵌合が、前述の位置決めピン右42Aと位置決め穴右42B間の嵌合よりも大きな隙間を有して係合されるので、フィーダバンク10が設置されたときに、その傾きθは、同図右側の位置決めピン右42Aと位置決め穴右42Bを中心として傾いているものとみなすことができる。なお、図8はフィーダバンク10が傾きθで設置されているイメージを示す図である。
ステップS3では、表面実装部品装着機90にセットされたフィーダバンク10が、表面実装部品装着機90の吸着搭載ヘッド50のX方向に対してどのような傾きθで設置されているかを、基準マーク22が存在すべき設計値に対するズレ情報(ΔX,ΔY)に基づいて、下記(式1)により求める。
θ=Tan-1(ΔY/(L−ΔX)) (式1)
また、ステップS4では、上記認識した二次元バーコード26から、各フィーダ30の吸着位置における、設計値(Xdpi,Ydpi)に対する吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を取得する。
そして、ステップS5では、ステップS3でのフィーダバンク10の傾きθの情報とステップS4での設計値に対する吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)とを組み合わせ、各フィーダ30の吸着位置の座標を計算によりそれぞれ求める。
ここで、i番目のフィーダ30の吸着位置がどのような傾きで設置されているかは、フィーダバンク10の基準マーク22を基準に構成したXY座標系に対してなす角度をθiとすると以下の(式2)であらわされる。
θi=Tan-1((Ydpi+ΔYpi)/(Xdpi+ΔXpi)) (式2)
したがって、各フィーダ30の吸着位置座標(Xcpi,Ycpi)は、以下の(式3)であらわされる。なお、図9はXY座標系に対してなす角度θiに位置している各フィーダ30のイメージを示す図である。
Xcpi=(Xdpi+ΔXpi)×cos(θ−θi)
Ycpi=(Ydpi+ΔYpi)×sin(θ−θi) (式3)
そして、ステップS6では、ステップS5の各フィーダ30の吸着位置座標(Xcpi,Ycpi)に基づいて、必要な生産搭載動作(部品吸着動作)に移行するようになっている。
次に、この表面実装部品装着機90でのフィーダバンク情報獲得方法について説明する。
まず、フィーダバンク10を表面実装部品装着機90にセットする(図8参照)。
次いで、表面実装部品装着機90は、フィーダバンク10の情報を獲得するために、CPU45で上記フィーダバンク情報獲得処理を実行し、搭載ヘッド50に設けられた認識カメラ52を、位置決め基準穴42Bの穴中心を通るY座標において、基準マーク22の設計値座標に移動させる。
認識カメラ52の移動終了後、フィーダバンク10の基準マーク22、およびその認識範囲N内にある二次元バーコード26(図3参照)を、同時に一回で認識カメラ52によって認識する。
次いで、認識されたフィーダバンク10の基準マーク22の設計値に対するズレ情報(ΔX,ΔY)から、表面実装部品装着機90にセットされたフィーダバンク10が、表面実装部品装着機の吸着搭載ヘッド50のX方向に対してどのような傾きθで設置されているかを上記(式1)により求める。
次いで、上記認識した二次元バーコード26から、各フィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を取得し、前述のフィーダバンク10の傾きθの情報と組み合わせ、各フィーダ30の吸着位置の吸着位置座標(Xcpi,Ycpi)を上記(式2)、(式3)により求める(図9参照)。そして、この求めた各フィーダ30の吸着位置座標(Xcpi,Ycpi)に基づいて、必要な生産搭載動作(部品吸着動作)に入る。
次に、上述したフィーダバンク10、表面実装部品装着機90およびフィーダバンク情報獲得方法の作用・効果について説明する。
上述のように、このフィーダバンク10には、1個の基準マーク22と、その1個の基準マーク22を認識する視野範囲N内に、各フィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を受け渡しできる二次元バーコード26とを設けており、一方、表面実装部品装着機90は、CPU45でフィーダバンク情報獲得処理を実行して、基準マーク22および二次元バーコード26を一回の認識動作のみで認識可能になっているので、極めて短時間に認識を行うことができる。
すなわち、このフィーダバンク10によれば、各フィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を受け渡しできる二次元バーコード26が、搭載ヘッドユニット50に設けられた認識カメラ52による、1回の認識動作によって認識されるように、基準マーク22に対する認識視野N内に設けられているので、表面実装部品装着機90側の1回の認識動作によって1個の基準マーク22と二次元バーコード26とを同時に認識されることができる。また、フィーダバンク10に設ける基準マークを、複数ではなく一個の基準マーク22のみによって吸着位置補正を実現できるようにしたことで、フィーダバンク10を安価に作ることができる。
そして、1個の基準マーク22は、フィーダバンク10自身の設置位置情報としてズレ情報(ΔX,ΔY)を表面実装部品装着機90側に伝え、また、認識マークである二次元バーコード26は、当該フィーダバンク10の固有情報として、これに設置される複数のフィーダ30の各吸着位置の設計値に対する吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を伝えることができるので、上記特許文献1に例示したような、複数の基準マークを順次に認識する場合に比べて、極めて短時間に認識を行うことができる。そのため、フィーダバンク10に対して複数の基準マークを持つことなく、一回の認識動作で各フィーダ30の吸着位置の補正が実現でき、吸着位置補正に関連する時間を短縮できる。したがって、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
また、表面実装部品装着機90は、フィーダバンク10の設置位置情報およびこれに設置されている各フィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を獲得するフィーダバンク情報獲得手段として、フィーダバンク情報獲得処理が実行される制御装置40を備えているので、上記フィーダバンク10を用いて、表面実装部品装着機90に設置されたフィーダバンク10の設置位置情報を、1回の認識動作によって1個の基準マーク22から獲得するとともに、この基準マーク22に対する認識視野N内に設けられている二次元バーコード26から複数のフィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)をも1回の認識動作によって獲得することができる。これにより、複数の基準マークを順次に認識する場合に比べて、極めて短時間に認識を行うことができるため、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
さらに、上述したフィーダバンク情報獲得方法によれば、フィーダバンク10を用い、フィーダバンク10のズレ情報(ΔX,ΔY)および設置された複数のフィーダ30の吸着位置ズレ情報(ΔXpi,ΔYpi)を獲得することができるので、極めて短時間に認識を行うことができるため、生産効率を下げることなく、高い吸着位置決めを行うことができる。
以上説明したように、このフィーダバンク10、表面実装部品装着機90、およびフィーダバンク情報獲得方法によれば、生産効率を下げることなく、高い精度で電子部品の吸着位置決めを行うことができる。
なお、本発明に係る表面実装部品装着機用フィーダバンク、表面実装部品装着機およびフィーダバンク情報獲得方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、認識マークが二次元バーコードである例で説明したが、これに限らず、基準マークに対する認識視野内に設けることが可能であり、且つ、フィーダバンクに設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を伝えることが可能な印であれば、種々の印を認識マークとして用いることができる。しかし、搭載ヘッドのカメラによる認識視野は、比較的に狭い領域(例えば2mm×2mm)なので、このような領域内に複数の情報を効率良く表示する上では、二次元バーコードを用いることは好ましい。
10 フィーダバンク
20 認識用ポスト
22 基準マーク
26 認識マーク
30 フィーダ
40 制御装置
41A 位置決めピン左
41B 位置決め穴左
42A 位置決めピン右
42B 位置決め穴右
50 搭載ヘッド
52 認識カメラ
54 吸着ヘッド
81 治具ユニット
82 二次元バーコード変換ユニット
83 二次元バーコード印字装置
90 表面実装部品装着機
N 基準マークに対する認識視野

Claims (5)

  1. 表面実装部品装着機に用いられて、複数のフィーダが設置されるフィーダバンクであって、
    当該フィーダバンクは、自身の設置位置情報を伝える1個の基準マークと、当該フィーダバンクに設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を伝える認識マークとを有し、
    前記認識マークは、前記表面実装部品装着機側の1回の認識動作によって認識されるように、前記基準マークに対する認識視野内に設けられていることを特徴とする表面実装部品装着機用フィーダバンク。
  2. 前記認識マークは、二次元バーコードであることを特徴とする請求項1に記載の表面実装部品装着機用フィーダバンク。
  3. 前記二次元バーコードは、予め、必要十分な精度の測定が可能な治具上において各フィーダの設計値に対する位置ズレの程度を測定して、その測定した各フィーダの位置ズレの程度を吸着位置ズレ情報としてこれを二次元バーコード変換装置で二次元バーコード情報に変換し、その変換された二次元バーコード情報を二次元バーコード印字装置によって前記基準マーク近傍に印字したものであることを特徴とする請求項2に記載の表面実装部品装着機用フィーダバンク。
  4. 複数のフィーダが設置されたフィーダバンクを用いる表面実装部品装着機であって、
    前記フィーダバンクとして請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィーダバンクを用いて、当該フィーダバンクの設置位置情報および設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を獲得するフィーダバンク情報獲得手段を備え、
    前記フィーダバンク情報獲得手段は、設置されたフィーダバンクの設置位置情報を前記1個の基準マークから1回の認識動作によって獲得するとともに、各フィーダの吸着位置ズレ情報をも当該基準マークに対する認識視野内に設けられている前記認識マークから前記1回の認識動作によって同時に獲得するように構成されていることを特徴とする表面実装部品装着機。
  5. 複数のフィーダが設置されたフィーダバンクを用いる表面実装部品装着機における、前記フィーダバンクの設置位置情報および設置されている各フィーダの吸着位置ズレ情報を獲得するフィーダバンク情報獲得方法であって、
    前記フィーダバンクとして請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィーダバンクを用い、設置されたフィーダバンクの設置位置情報を前記1個の基準マークから1回の認識動作によって獲得するとともに、各フィーダの吸着位置ズレ情報をも当該基準マークに対する認識視野内に設けられている前記認識マークから前記1回の認識動作によって同時に獲得することを特徴とする表面実装部品装着機のフィーダバンク情報獲得方法。
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