JPH07115296A - 部品実装機の制御装置 - Google Patents

部品実装機の制御装置

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JPH07115296A
JPH07115296A JP5258118A JP25811893A JPH07115296A JP H07115296 A JPH07115296 A JP H07115296A JP 5258118 A JP5258118 A JP 5258118A JP 25811893 A JP25811893 A JP 25811893A JP H07115296 A JPH07115296 A JP H07115296A
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Japan
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component
mounting position
suction nozzle
image
mounting
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JP5258118A
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Hitoo Togashi
仁夫 富樫
Masaki Harada
雅樹 原田
Akira Sakaguchi
明 阪口
Akihiro Hirao
昭博 平尾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53174—Means to fasten electrical component to wiring board, base, or substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53191—Means to apply vacuum directly to position or hold work part

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着した部品を移動させることなく、部品と
実装位置を同一画面内に撮影し、この画像に基づいて部
品の位置合わせを精度良く行なうことが出来る簡単な構
成の部品実装機を提供する。 【構成】 吸着ノズル１が実装位置13の上方に到着した
状態で、該吸着ノズル１に吸着された部品11と実装位置
13を斜め上方から撮影することが可能な撮像装置４と、
該撮像装置４からの画像信号に基づいて、実装位置13に
対する部品11の相対的な位置ずれを算出する画像処理回
路６と、算出された位置ずれに応じて吸着ノズル１を水
平面内で移動させて、部品11の位置を補正するための制
御回路７とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等の各種部品
を吸着ノズルにより吸着保持して所定位置に実装する部
品実装機において、吸着ノズルに吸着された部品とプリ
ント基板上の実装位置の間の相対的なずれに応じて、吸
着ノズルの部品実装時の位置及び回転角度を補正するた
めの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子部品を対象とした部品実装機は、図
６に示すようにプリント基板(12)の搬送レール(51)が敷
設された機台(50)上に、Ｘ軸テーブル(52)及びＹ軸テー
ブル(53)からなる駆動機構(3)を装備し、該駆動機構(3)
によって吸着ヘッド(54)をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動
させると共に、吸着ヘッド(54)に内蔵した回転機構によ
って、吸着ノズル(1)を回転させるものである。上記部
品実装機においては、駆動機構(3)によって吸着ヘッド
(54)を部品供給部(55)まで移動させて、吸着ノズル(1)
によって部品(11)を吸着した後、該部品(11)をプリント
基板(12)上の所定位置まで移動させ、更に前記回転機構
によって部品(11)の向きを変えた上で、該部品(11)をプ
リント基板(12)上に実装する。
【０００３】ところで、部品(11)をプリント基板(12)上
に実装する際の位置合わせには、従来より次のような方
法が採用されている。図７に示すように、カメラなどの
撮像装置(30)(31)を２台具えて、一方の撮像装置(30)に
よって、ヘッド本体(8)の吸着ノズル(1)に保持された部
品(11)を撮影し、他方の撮像装置(31)によって、基板(1
2)上の実装位置(13)を撮影する。そして、両撮像装置か
らの画像信号に基づいて、吸着ノズル(1)に保持された
部品(11)の位置と基板(12)上の実装位置(13)を検出し
て、両者の位置ずれを修正する。
【０００４】又図８に示すように、吸着ノズル(1)に吸
着された部品(11)がプリント基板(12)の上方位置に設置
された状態で、該部品(11)とプリント基板(12)の間にハ
ーフミラー(32)を回動可能に配置すると共に、その反射
方向に光学レンズ(33)を介して撮像装置(34)を配置す
る。光学レンズ(33)は鏡筒(35)内に収容されており、該
鏡筒(35)内には更に、シャッター機構や鏡筒駆動機構等
(図示省略)が設けられている。ハーフミラー(32)を回動
させることによって、撮像装置(34)は、吸着ノズル(1)
に吸着された部品(11)及びプリント基板(12)上の実装位
置を同時に撮影することが出来る。そして、撮像装置(3
4)から得られる画像信号に基づいて、部品(11)の位置と
実装位置の位置合せを行う(特開平３−２１７０９５)。
【０００５】更に図９に示すように、部品吸着ヘッド本
体(8)に２台の撮像装置(36)(37)を垂直に取り付けて、
吸着ノズル(1)に吸着された部品(11)がプリント基板(1
2)の上方位置に設定された状態で、両撮像装置(36)(37)
により、まず部品(11)の角部を撮影し、次に部品(11)を
回転させて実装位置(13)を撮影する。そして、各撮像装
置(36)(37)からの画像信号に基づいて、部品(11)の位置
と実装位置(13)を検出して、両者の位置合わせを行う
(特開平１−３２１７００)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術においては次の問題があった。即ち、図７の技術で
は、部品(11)を撮影してその位置を検出した後、更にプ
リント基板(12)に向かって部品(11)を移動して実装する
ため、移動過程で部品(11)に新たな位置ずれが生じ、高
い実装精度が得られない。
【０００７】又、図８の技術では、鏡筒(35)内にシャッ
タ機構や鏡筒駆動制御機構などが設けられているので、
構成が複雑である。更に、図９の技術では、部品(11)と
実装位置(13)を同一画面内に同時に撮影することが出来
ないため、実装位置(13)の撮影のために、前述の如く部
品(11)を回転させる等の煩雑な動作が必要となり、これ
によって画像信号の取込みに時間がかかる問題があっ
た。
【０００８】本発明の目的は、部品を移動させることな
く、部品と実装位置を同一画面内に同時に撮影すること
が出来る、簡単な構成の部品実装機を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る部品実装機
は、吸着ノズル(1)が実装位置(13)の上方に到着した状
態で、該吸着ノズル(1)に吸着された部品(11)と実装位
置(13)を斜め上方から撮影することが可能な撮像装置
(4)と、該撮像装置(4)からの画像信号に基づいて、実装
位置(13)に対する部品(11)の相対的な位置ずれを算出す
る演算手段と、算出された位置ずれに応じて吸着ノズル
(1)を水平面内で移動させて、部品(11)の位置を補正す
る制御手段とを具えている。
【００１０】具体的には、撮像装置(4)は、吸着ノズル
(1)に吸着された部品(11)の少なくとも２つの角部と、
これらの角部に対応する基板(12)上の実装位置を斜め上
方から撮影すべき１或いは複数台のカメラを具えてい
る。ここで、１台のカメラで撮像装置(4)を構成する場
合は、該カメラをヘッド本体(8)の垂直軸回りに回動可
能に支持し、回動によって２つの角部を撮影する。又、
２台のカメラで撮像装置(4)を構成する場合は、一方の
カメラによって第１の角部を、他方のカメラによって第
２の角部を撮影する。
【００１１】
【作用】本発明に係る部品実装機においては、吸着ノズ
ル(1)に吸着された部品(11)と実装位置(13)が撮像装置
(4)によって斜め上方から撮影されるから、部品(11)及
び実装位置(13)は同一画面内に同時に捕えることが出来
る。撮像装置(4)からの画像信号は演算手段に入力され
て、実装位置(13)に対する部品(11)の相対的な位置ずれ
が算出される。
【００１２】この際、１或いは複数台のカメラによっ
て、部品(11)の少なくとも２つの角部を撮影すれば、該
画像信号に基づいて、実装位置(13)に対する部品(11)の
相対的な位置ずれを算出することが出来る。このように
して算出された位置ずれデータは部品吸着ヘッド(2)の
駆動機構(3)へ供給されて、吸着ノズル(1)に吸着された
部品(11)の位置及び姿勢が補正される。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係る部品実装機の制御装置によ
れば、部品と実装位置を斜め上方から撮影するため、撮
影画面内で部品位置と実装位置の像が相互にずれて、両
者を同時に捕えることが出来る。従って、部品を移動さ
せる等の煩雑な動作は不要であり、然も精度の高い位置
合わせが実現される。又、従来のシャッター機構や鏡筒
駆動機構等の複雑な機構は不要であるから、装置構成が
簡易である。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例につき、図面に沿って詳述
する。装置構成 図１は電子部品実装機の概略構成を示しており、従来と
同様にＸ軸テーブル及びＹ軸テーブルからなる駆動機構
(3)に部品吸着ヘッド(2)が取り付けられている。尚、部
品吸着ヘッド(2)には、部品(11)の吸着動作及び実装動
作に際して吸着ノズル(1)を上下動させる昇降機構が連
繋しているが、該昇降機構は従来と同一構成であるの
で、説明及び図示を省略する。
【００１５】部品吸着ヘッド(2)には、吸着ノズル(1)を
具えたヘッド本体(8)が昇降可能且つ回転可能に配備さ
れると共に、該ヘッド本体(8)に対して傾斜する姿勢
で、撮像装置(4)及び照明具(5)が、カメラ取り付けブロ
ック(10)を介してカメラ駆動機構(9)に取り付けられて
いる。カメラ駆動機構(9)は回転機構(14)とモータ(15)
から構成され、撮像装置(4)及び照明具(5)は、カメラ駆
動機構(9)によってカメラ取り付けブロック(10)を回転
させることにより、ヘッド本体(8)の回りを回動するこ
とが可能である。
【００１６】装置動作 以下、上記部品実装機の動作について説明する。ここ
で、カメラ駆動機構(9)による撮像装置(4)の回動制御
は、部品(11)及びそのリード間隔の大小に応じて、手動
或いは自動的に行なわれる。即ち、部品(11)が小さい場
合は、定位置の撮像装置(4)から部品(11)全体を撮影出
来るが、部品(11)が大きくなると、定位置では、部品(1
1)の一部が撮影出来るに過ぎない。又、部品(11)のリー
ド間隔が広い場合は、撮影時にズームは不要であるが、
リード間隔が狭い場合は、撮影時にズーム処理を行なっ
て、画像処理の精度を高める必要がある。この場合、部
品(11)の像が拡大されるから、定位置の撮像装置(4)で
は、部品(11)の全体を同一画面内に撮影出来ない。そこ
で、この様な場合は、撮像装置(4)を回動させて、少な
くとも２つの角部を撮影するのである。
【００１７】尚、カメラ駆動機構(9)によって撮像装置
(4)を回動させる構成によらず、２台のカメラを夫々ヘ
ッド本体(8)に固定して、これらのカメラによって２つ
の角部を撮影する構成も採用可能である。これによって
画像の取り込み時間が短縮される。但し、部品(11)が小
さい場合或いは部品(11)のリード列の間隔が広い場合
は、１台のカメラによって部品全体を撮影することが可
能である。
【００１８】部品実装工程では、部品吸着ヘッド(2)
は、駆動機構(3)によって実装位置(13)の上方まで移動
した後、前記昇降機構によって、撮像装置(4)が部品(1
1)及び実装位置(13)を撮影出来る位置まで下降する。
【００１９】Ａ．部品(11)が小さい場合或いはリード列
の間隔が広い場合 この場合、撮像装置(4)は、部品(11)と実装位置(13)の
全体を撮影する。撮影方向が斜めであるため、画面上で
は、部品(11)と実装位置(13)の像の間にずれが生じて、
両者を同一画面内に捕えることができる。
【００２０】撮像装置(4)からの画像信号は画像処理回
路(6)へ供給されて、後述の如く、実装位置(13)に対す
る部品(11)のＸ軸方向及びＹ軸方向の相対的なずれΔ
Ｘ、ΔＹと、回転角度のずれΔθが算出される。図２
は、撮像装置(4)によって撮影された画像中に所定大の
ウインドウを設定している様子を表しており、図３は、
画像を水平面上のＸ−Ｙ座標に変換した様子を表してい
る。先ず、図２の画像信号に基づいて、部品の２つの角
部(20)及び(24)の頂点をパターンマッチングによって探
索する。次に、該各頂点の位置に基づいて、部品(11)を
除いた画面領域の画像Ｗ、即ち基板上の実装位置の画像
を対象とし、基板上の各パッドの中間位置を求める。各
パッドの画像認識は、例えば画像を２値化する等の周知
の方法によって可能である。そして、これらの中間位置
を直線で結び、これら直線の交点(26)(28)を求める。更
に、これらの交点(26)(28)の位置と予め判明しているパ
ッドの長さ情報から、部品(11)の角部(20)(24)に対応す
る実装位置(21)(25)を求める。
【００２１】その後、部品(11)の角部(20)(24)と実装位
置(21)(25)の画面上の位置を図３に示す水平面上のＸ−
Ｙ座標に変換することにより、実装位置(21)(25)に対す
る部品(11)の角部(20)(24)の相対的な位置ずれΔＸ、Δ
Ｙ、Δθが算出される。
【００２２】Ｂ．部品(11)が大きい場合或いはリード列
の間隔が狭い場合 撮像装置(4)は図４(ａ)に示す如く、部品(11)の第１の
角部(20)と、該角部に対応する実装位置(21)を同時に撮
影する。その後、カメラ駆動機構(9)によって撮像装置
(4)及び照明具(5)は部品吸着ヘッド本体(8)の回りを１
８０度回動して、図４(ｂ)に示す如く、部品(11)の第２
の角部(22)と、該角部に対応する実装位置(23)を同時に
撮影する。
【００２３】撮像装置(4)からの各画像信号は前記同様
に画像処理回路(6)へ供給されて、実装位置(13)に対す
る部品(11)のＸ方向及びＹ方向の相対的なずれΔＸ、Δ
Ｙと、回転角度のずれΔθが算出される。図４(ａ)(ｂ)
は夫々、撮像装置(4)によって撮影された画像中に所定
大のウインドウを設定している様子を表しており、図５
は、２つの画像(ａ)(ｂ)を水平面上のＸ−Ｙ座標に変換
した様子を表している。図４(ａ)(ｂ)の画像信号に対し
て同様に前述の処理を施すことによって、部品(11)の角
部(20)(22)及びこれらに対応する実装位置(21)(23)の位
置が得られる。更に、これらの位置を図５の如く水平面
上に座標変換して、実装位置(21)(23)に対する部品(11)
の角部(20)(22)の相対的な位置ずれΔＸ、ΔＹ、Δθが
算出される。
【００２４】位置ずれの算出結果は、図１に示す制御回
路(7)へ送られ、該制御回路(7)によって駆動機構(3)及
び部品吸着ヘッド(2)に対する位置ずれ補正信号が作成
される。該補正信号によって、部品吸着ヘッド(2)のＸ
方向及びＹ方向の位置が補正されると共に、吸着ノズル
(1)の回転角度が補正されることになる。
【００２５】上述の如く本発明に係る部品実装機によれ
ば、部品と実装位置を斜め上方から撮影するため、両者
を同一画面内に同時に捕えることが出来る。従って、部
品を移動させる等の煩雑な動作は不要である。又、両者
を撮影した後は、吸着ヘッドは垂直移動のみを行なって
部品を実装するから、精度の高い位置合わせが実現され
る。更に又、従来のシャッター機構や鏡筒駆動機構等の
複雑な機構は不要であるから、装置構成が簡易となる。
【００２６】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば上記実施例では、部品(11)と実装位
置(13)を同時に撮影しているが、先ず部品(11)に焦点を
合わせてこれを撮影し、次に実装位置(13)に焦点を合わ
せてこれを撮影する方法も採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品実装機の概略構成を示す図で
ある。
【図２】比較的小さい部品の全体及び実装位置の画像を
示す図である。
【図３】上記画像を水平面上のＸ−Ｙ座標に変換した図
である。
【図４】比較的大きい部品の２つの角部及びこれらに対
応する実装位置の画像を示す図である。
【図５】上記画像を水平面上のＸ−Ｙ座標に変換した図
である。
【図６】部品実装機の外観を示す斜視図である。
【図７】従来の部品実装機の構成を示す図である。
【図８】他の従来例を示す図である。
【図９】更に他の従来例を示す図である。
【符号の説明】
(１) 吸着ノズル (11) 部品 (12) 基板 (13) 実装位置 (２) 部品吸着ヘッド (４) 撮像装置 (８) ヘッド本体
フロントページの続き (72)発明者 平尾 昭博 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 部品(11)を吸着した吸着ノズル(1)を移
    動させて該部品(11)を基板(12)上の所定の実装位置(13)
    に実装する部品実装機において、吸着ノズル(1)が実装
    位置(13)の上方に到着した状態で、該吸着ノズル(1)に
    吸着された部品(11)と実装位置(13)を斜め上方から撮影
    することが可能な撮像装置(4)と、該撮像装置(4)からの
    画像信号に基づいて、実装位置(13)に対する部品(11)の
    相対的な位置ずれを算出する演算手段と、算出された位
    置ずれに応じて吸着ノズル(1)を水平面内で移動させ
    て、部品(11)の位置を補正する制御手段とを具えたこと
    を特徴とする部品実装機の制御装置。
  2. 【請求項２】 撮像装置(4)は、吸着ノズル(1)に吸着さ
    れた部品(11)の少なくとも２つの角部と、これらの角部
    に対応する基板(12)上の実装位置を斜め上方から撮影す
    べき１或いは複数台のカメラを具えている請求項１に記
    載の制御装置。
JP5258118A 1993-10-15 1993-10-15 部品実装機の制御装置 Pending JPH07115296A (ja)

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