JP6199798B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は部品装着動作の生産性をなるべく落とすことなく電子部品の取出しを確実に行うことができるようにすることを目的とする。
前記装着ヘッドに設けられており、前記部品供給ユニットの供給する部品を取出す部品取出し位置に装着ヘッドの部品を取出す保持具が位置しているときに部品取出し位置を撮像する撮像カメラと、
前記撮像カメラの撮像した画像に基づき前記部品取出し位置と部品が収納された収納部または当該部品の位置との位置ずれを認識する認識手段と、
同一の部品供給ユニットの次の部品の取出し前の前記撮像カメラによる撮像のために前記認識手段に認識された位置ずれ分部品取出し位置を補正して前記装着ヘッドを移動するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
第4の発明は、第1乃至第3の発明において、前記認識手段に認識された補正移動量の補正を認識処理に係る部品の取出し時にしない場合には前記保持具が部品取出し位置で下降を開始している時に撮像カメラに部品取出し位置の撮像をさせることを特徴とする。
第5の発明は、第2乃至第4の発明において、所定の条件が成立した場合に前記認識手段の認識処理に係る部品の取出し時に認識処理された位置ずれ分補正するよう制御することを判断する判断手段を設けたことを特徴とする。
第6の発明は、第1乃至第5の発明において、前記保持具は電子部品を真空吸着する吸着ノズルであることを特徴とする。
第7の発明は、第1乃至第6の発明において、前記撮像カメラの撮像時には部品取出し位置を照明する照明ユニットが設けられていることを特徴とする。
搬送装置2はプリント基板Pをその略中央の位置決め部に図示しない位置決め装置により位置決め固定する。
撮像カメラ20はこの部品取出し位置を撮像可能に装着ヘッド6に取り付けられている。取出し回転位置の吸着ノズル5が部品供給ユニット8の電子部品Dの供給位置の真上に位置すると、撮像カメラ20はこの部品取出し位置に位置する電子部品Dを斜め上方から撮像可能となる。
部品取出し位置に載置されている電子部品Dの上面の高さは所定の高さを基準としており、部品の厚さ等により上面の高さが変わる場合には部品取出し位置の基準位置を変更する。電子部品Dをプリント基板Pに装着するときにカメラ20により装着位置を撮像して認識処理する場合にも、プリント基板Pの上面高さが上述の基準の電子部品Dの上面の高さと異なるならば同様に部品の装着位置の平面方向の基準位置を変えることとなる。尚、部品供給ユニット8にて、電子部品Dの表面の高さ位置とテープTの表面の高さ位置は撮像カメラ20で撮像する場合には略同じと考えられる。
撮像カメラ20には部品取出し位置に位置する電子部品D及びこの電子部品Dを収納する収納部50からの反射光がミラー51で反射されて前記テレセントリックレンズ21を介して導かれ照射されることにより露光する撮像素子22が設けられている。この露光により、電子部品D及びこの電子部品Dを収納する収納部50の画像が撮像素子22に形成される。撮像素子22にはCMOSまたはCCDが採用され得る。
撮像カメラ22の撮像する光を取り込む側面には照明用のLED30が取り付けられており、LED30の点灯により前記部品取出し位置を照明し、その電子部品Dによる反射光が撮像カメラ22に取り込まれる。LED30から部品取出し位置即ち部品供給ユニット8の部品供給位置にある部品までは10mmから20mm程度であれば十分に認識処理可能な画像を得るための明るさとすることができる。LED30はその正面(図2の撮像カメラ20の右側の画像取込面)を透明なカバーに覆われているが、この部分は部品認識カメラ10の照明光が当たると明るくなるため、あまり吸着ノズル5の側に突出させることができず、その突出頂点は部品認識カメラ10による電子部品Dの撮像時の背景となる回転体6Bより左側に位置するようにしている。
LED30は装着ヘッド6下面のいずれの位置に設けてもよいが、吸着ノズル5の背景を暗くするためには吸着ノズルの近傍には設けないほうがよい。
撮像カメラ20は撮像素子22の平面に垂直でテレセントリックレンズ21の中心軸を通る軸線が図3に示すように平面視前記取出し回転位置を通るようにし、さらにはそのとき部品供給ユニット8の収納テープTの送り方向に平行となる位置に設けるのが良い。この位置であれば取出し回転位置にない吸着ノズル5よりも取出し回転位置にある吸着ノズルに最も近い位置に位置させることができ(少なくとも離れていない位置に位置させることができ)、その軸線が鉛直軸となす角度をなるべく小さくできる。斜め上方から電子部品Dを撮像するのであるがもっとも真上に近い位置から撮像することができ、また画面の中心を部品取出し位置にすることができ、画像を正確に認識することができる。
吸着ノズル5で吸着する電子部品Dは有る程度の大きさがあるため、撮像カメラに部品取出し位置から取り込まれる光線の鉛直方向との角度は有る程度のものとなり、斜め上方から見た画像を撮像することになる。特に大きな部品Dを吸着したときに干渉しないように撮像カメラ20の下部の吸着ノズル5側には段差が設けられている。
25は本電子部品装着装置1の電子部品Dの装着に係る動作を統括制御する制御装置、種々の判定をする判定装置、種々の比較をする比較装置等としての制御装置で、電子部品Dの装着ステップ番号順(装着順序毎)にプリント基板P内でのX方向、Y方向及び角度位置(θ方向位置)から成る装着座標情報や各部品供給ユニット8の配置番号情報等から成る装着データ、部品供給ユニット8の配置番号毎の部品IDに係る部品配置位置データ、電子部品D毎の電子部品のサイズデータ、厚さデータ等から成る部品ライブラリデータ等を格納する記憶部(記憶装置)を備えている。
具体的には、この位置に移動して停止するようX方向移動駆動源16及びY方向移動駆動源15を駆動する駆動波形が制御装置25により先ず決定されその後各駆動源に指令されモータ等の駆動が制御される。
先ず、この部品取出し位置の上に吸着ノズル5が移動して停止する(S5)。
次に、1回目の部品取出し時は初期的に設定された位置であり実際にそこに電子部品Dが正確に位置決めされているとは限らないので、吸着ノズル5の下降はせずに図6に示すように部品供給位置の収納部50を撮像する(S6)。
尚、図5に示すのは矩形の電子部品Dが収納される例であるが、この場合は収納部50の穴形状も電子部品Dの外形に合わせた長方形である。
テレセントリックレンズ21を介しているので画像の横方向の寸法は補正されず、縦方向(収納テープTの送り方向)の寸法は斜め方向からの撮像であるため短く撮像されており認識処理で寸法の補正はされ得る。
継目部分の収納部50を認識処理する場合にはRT2フラグがONとされ、認識処理の結果を補正移動させて吸着ノズル5の下降により電子部品Dが吸着されることが実行できる。
上述するように電子部品Dの吸着回数のカウント(計数)によりRT2フラグがONとなる位置が選択されるが、少なくとも繋がれた新しい収納テープTの最初の収納部50から電子部品Dを取出す場合にはRTフラグ2がONとするようにカウント値の閾値(所定設定回数)を設定記憶することが好ましい。収納テープTを繋ぐ場合にずれて繋がれた場合には、この収納テープT同士の境界部分のずれ(収納テープTの長手方向またはこれに直行する方向)が大きいからである。またその前後の部分もその位置ずれの影響を受け位置ずれが生じており、この位置ずれの生じる虞がある部分を継目部分と考えることができる。これは例えば連結テープ108が貼り付けられた部分としてもよいし、それより広い範囲や狭い範囲でもよい。
また、撮像カメラ20が収納部50を撮像して認識処理した結果電子部品Dが収納部50に収納されていないと判断した場合には、この吸着ミスの部品取出し回数のカウントはしないことがよい。
また、本実施形態では所定の条件が成立した場合にONになり、認識手段である認識処理回路28の認識処理に係る電子部品Dの取出し時に認識処理された位置ずれ分補正するよう制御手段である制御装置25が制御することを判断するためのRTフラグとして4つの種類を場合に応じて記憶することを説明したが、収納部50の寸法が電子部品Dに対して大きく、収納部50内での電子部品Dの位置が安定しない場合で、部品認識カメラ10の撮像による電子部品Dの吸着ノズル5に対する位置ずれが大きいときにRT5フラグとしてON、OFFするようにしてもよい。
また、本実施形態では図9のフローチャートに示すように撮像した収納部50の位置と部品取出し位置の比較をしているが、収納部50を撮像している場合にはその中の電子部品Dも撮像しており、この部品画像の位置と部品取出し位置との位置ずれを算出して図9と同様な制御を行ってもよい。
認識カメラ10により装着ヘッド6の複数の吸着ノズル5に保持されているすべての電子部品Dが一括して撮像され装着ヘッド6に対する水平方向の位置認識がされ、その位置ずれを補正してプリント基板Pの装着すべき位置に吸着ノズル5に吸着された電子部品が順次装着される。
このとき、取出し回転位置にある吸着ノズル5に吸着された電子部品Dについては装着の時点で撮像カメラ20がLED30の点灯により撮像しプリント基板Pのパターン位置等との位置関係から正確な位置に装着されたかを制御装置25が確認することができる。または装着直前と直後の吸着ノズル5下方の部品取出し位置の撮像により電子部品Dが確実に装着され電子部品を装着せずに保持したまま上昇していることがないか等を制御装置25が判断することができる。
また、装着ヘッド6の取出し回転位置にある吸着ノズル5に吸着された電子部品Dをプリント基板Pに装着するときには、前記装着データに示された装着すべきXY方向位置に吸着ノズル5を位置させるよう装着ヘッド6が移動して停止し、その位置に印刷されたクリーム半田を撮像カメラ20が撮像し認識処理回路28で位置の認識をするようにしてもよい。図12に示されるような撮像画面の認識結果、クリーム半田の印刷パターン60の位置(重心位置等)が装着データの装着位置と異なっている場合には、その分装着ヘッド6をXY方向に補正移動させて吸着ノズル5を下降させてクリーム半田の位置に電子部品Dを装着するようにできる。このとき、XY方向への装着ヘッド6の補正移動と吸着ノズル5の下降は並行して行えばよい。または、装着ヘッド6の補正移動をしてから吸着ノズル5の下降をしてもよい。また、次の電子部品Dの装着位置への移動時に補正移動させるようにしてもよい。さらには、撮像した装着位置での補正移動はせずに次の装着位置への移動時に認識した位置ずれ分補正移動させることもできる。
また、装着ヘッド6の各吸着ノズル5の部品装着は必ず取出し回転位置に回転して位置決めされたから上記のように撮像カメラ20で撮像して印刷位置への補正をして部品装着がされるようにするのがよい。このとき、装着ヘッド6の各吸着ノズル5の装着する順番は回転体6Bを順次同一方向に吸着ノズル5の取付間隔分回転させ、隣り合う吸着ノズル5が順番に取出し回転位置に位置決めされ部品装着をするようにすれば効率的である。
このようにして、部品装着の生産性を維持して装着時の装着精度を上げることができる。
また、装着時にクリーム半田の印刷位置を認識するのみでなく、図12に示されるプリント基板Pに形成されている電子部品Dの電極が接続されるべき配線パターン62自体の位置を認識処理して同様に位置ずれがあった場合には補正して装着されるようにしてもよい。図12の印刷パターン60と配線パターン62は同じ装着位置に装着される矩形の抵抗やコンデンサ等の2つの電極がある電子部品Dの電極に合わせた位置に一対に形成されているものである。クリーム半田の位置ずれによるか配線パターンの位置ずれによるかは設定で変えられるようにするか、部品の種類毎に設定できるようにしてもよい。クリーム半田上に電子部品Dを載せて所謂セルフアライメントの効果で電子部品Dの電極を配線パターンに接続する場合とセルフアライメント効果が少なく配線パターンに位置合わせしたほうが確実に配線パターンと接続できる場合があるからである。
6 装着ヘッド
20 撮像カメラ
25 制御装置
28 認識制御回路
Claims (7)
- 水平方向に移動する装着ヘッドに設けられた保持具により部品供給ユニットが供給する電子部品を取出して基板に装着する電子部品装着装置であって、
前記装着ヘッドに設けられており、前記部品供給ユニットの供給する部品を取出す部品取出し位置に装着ヘッドの部品を取出す保持具が位置しているときに部品取出し位置を撮像する撮像カメラと、
前記撮像カメラの撮像した画像に基づき前記部品取出し位置と部品が収納された収納部または当該部品の位置との位置ずれを認識する認識手段と、
同一の部品供給ユニットの次の部品の取出し前の前記撮像カメラによる撮像のために前記認識手段に認識された位置ずれ分部品取出し位置を補正して前記装着ヘッドを移動するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。 - 前記制御手段は前記認識手段が認識処理に係る部品の取出し時に認識された位置ずれ分補正した位置に装着ヘッドを移動するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の電子部品装着装置。
- 前記制御手段は前記保持具が部品取出しのために前記装着ヘッドに対して下降する前に前記撮像カメラに部品取出し位置の撮像をさせ、前記認識手段が補正移動量を認識処理した後に保持具が下降するよう制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品装着装置。
- 前記認識手段に認識された補正移動量の補正を認識処理に係る部品の取出し時にしない場合には前記保持具が部品取出し位置で下降を開始している時に撮像カメラに部品取出し位置の撮像をさせることを特徴とする請求項1乃至3に記載の電子部品装着装置。
- 所定の条件が成立した場合に前記認識手段の認識処理に係る部品の取出し時に認識処理された位置ずれ分補正するよう制御することを判断する判断手段を設けたことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の電子部品装着装置。
- 前記保持具は電子部品を真空吸着する吸着ノズルであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子部品装着装置。
- 前記撮像カメラの撮像時には部品取出し位置を照明する照明ユニットが設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子部品装着装置。
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