JP4712287B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、部品供給部に収納された電子部品を吸着ノズルを備えた移載ヘッドによって取り出し、基板上へ移送して所定の実装点に搭載する。基板への搭載に際しては、電子部品の識別や位置ずれ検出の目的で電子部品を認識する部品認識が行われる。この部品認識は搭載動作に先立って移載ヘッドに保持された状態の電子部品の画像をカメラで取り込むことにより行われ、この部品認識手段として、多数のCCDを1次元配列したラインカメラを備えたものが広く用いられている。
【0003】
このような部品認識手段を備えた電子部品実装装置では、部品供給部から電子部品を取り出した移載ヘッドをラインカメラの上方で移動させることにより、移載ヘッドに保持された電子部品をラインカメラに対してスキャン動作を行わせて電子部品の画像データを得る(例えば特許文献1,2参照)。
【0004】
上述のようにラインカメラによる部品認識は、撮像対象の電子部品をスキャンすることにより画像を取り込むものであるため、良好な解像度の画像を得るためには、適切なスキャン速度で移載ヘッドを等速移動させる必要がある。このため、部品供給部から電子部品を取り出した移載ヘッドは、ラインカメラの上方で所定のスキャン速度でスキャン方向に移動する画像取り込み動作を行う。
【0005】
すなわち、移載ヘッドは部品供給部からラインカメラの手前側に設定された動作起点までできるだけ高速で移動する。この動作起点からラインカメラ上を移動して動作終点に至るまで移載ヘッドは所定のスキャン速度でスキャン方向に移動した後に、移載ヘッドは動作終点から基板上まで再び高速で移動する。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−153996号公報
【特許文献2】
特開2000−269694号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の電子部品実装装置では、このようなラインカメラによる画像取り込みに際して、タクトタイムを短縮する上で以下のような不都合が生じていた。同一の電子部品実装装置において、移載ヘッドによって実装される電子部品の種類は一定ではなく、異なるサイズの電子部品を対象とする場合が多い。ところが従来の電子部品実装装置では、前述の画像取り込み動作の動作起点・動作終点は電子部品の種類に関係なく同一位置、すなわち対象とする最大サイズの電子部品を基準にして設定されていた。
【0008】
このため、小さいサイズの電子部品を対象として画像取り込みを行う場合にも、移載ヘッドは最大サイズの電子部品を対象とする場合と同様の画像取り込み動作を行っていた。このため、移載ヘッドは当該部品に本来必要なスキャン範囲以上に低速のスキャン速度で移動を行う結果、無駄時間を発生させてタクトタイムを遅延させることとなっていた。
【0009】
そこで本発明は、ラインカメラによる画像取り込み動作時の無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品実装装置は、部品供給部から移載ヘッドによって複数種類の電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記移載ヘッドを前記部品供給部と基板位置決め部との間で移動させるヘッド移動機構と、このヘッド移動機構による移載ヘッドの移動経路に配設されたラインカメラによって移載ヘッドに保持された複数の電子部品の画像を前記移載ヘッドが移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって取り込んで認識する部品認識手段と、前記複数種類の電子部品のサイズデータを含む部品データを記憶する部品データ記憶手段と、前記ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて前記移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに前記部品データに基づいて演算する認識動作データ演算処理部と、前記認識動作データに基づいて前記ヘッド移動機構を制御するヘッド移動制御手段とを備え、前記ヘッド移動制御手段は、電子部品を搬送する第1の速度を減速し、減速途中に到達する電子部品の取り込みを実行する第2の速度で前記画像取り込み用移動動作の動作起点から動作終点まで移動した後に、前記第2の速度を加速し、加速途中に到達する前記第1の速度に復帰するように制御することにより、前記電子部品毎に前記第1の速度から前記第2の速度に変速する速度パターンを反復する。
【0011】
請求項2記載の電子部品実装装置は、部品供給部から複数種類の電子部品を取り出した移載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることによりこの電子部品を基板位置決め部に位置決めされた基板に実装する電子部品実装方法であって、前記ヘッド移動機構による移載ヘッドの移動経路に配設されたラインカメラによって移載ヘッドに保持された複数の電子部品の画像を前記移載ヘッドが移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって取り込んで認識する部品認識工程と、前記ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて前記移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに部品データ記憶手段から読み出された電子部品のサイズデータに基づいて演算する認識動作データ演算工程とを含み、前記部品認識工程に先立って認識動作データ演算工程を実行しこの認識動作データ演算工程によって演算された認識動作データに基づいて、電子部品を搬送する第1の速度を減速し、減速途中に到達する電子部品の取り込みを実行する第2の速度で前記画像取り込み用移動動作の動作起点から動作終点まで移動した後に、前記第2の速度を加速し、加速途中に到達する前記第1の速度に復帰するように前記ヘッド移動機構を制御することにより、前記電子部品毎に前記第1の速度から前記第2の速度に変速する速度パターンを反復して前記部品認識工程を実行する。
【0012】
本発明によれば、ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて、移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに電子部品のサイズデータに基づいて演算し、画像取り込みの際には認識動作データに基づいて移載ヘッド移動機構を制御することにより、ラインカメラによる画像取り込み動作時の無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図2、図3は本発明の一実施の形態における電子部品の画像取り込みの説明図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の速度パターンを示す図、図6は本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の移動経路を示す図、図7,図8は本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の速度パターンを示す図である。
【0014】
まず図1を参照して電子部品実装装置の構造について説明する。図1において、基台1の中央部には、X方向に搬送路2が配設されている。搬送路2は、基板3を搬送し位置決めする基板位置決め部となっている。搬送路2の両側には、複数種類の電子部品を供給する部品供給部4が配置されており、部品供給部4にはテーピングされた電子部品を供給するテープフィーダ5が複数個並列に配置されている。
【0015】
基台1の両側にはY軸テーブル6が配設されており、Y軸テーブル6に架設されたX軸テーブル7には電子部品の移載ヘッド8が装着されている。図2に示すように、移載ヘッド8の下端部には吸着ノズル8aが装着されており、吸着ノズル8aは電子部品Pを真空吸着により保持する。図3は、移載ヘッドとして複数の移載ヘッド8が装着された多連ヘッドの例を示している。
【0016】
X軸テーブル7およびY軸テーブル6を駆動することにより、移載ヘッド8は水平移動し、吸着ノズル8aによりテープフィーダ5から電子部品Pを真空吸着して取り出し、搬送路2上の基板3に移載する。X軸テーブル7およびY軸テーブル6は、移載ヘッド8を部品供給部4と基板位置決め部との間で移動させるヘッド移動機構16(図4参照)となっている。
【0017】
搬送路2と部品供給部4の間の移載ヘッド8の移動径路上には、ラインカメラ9が配設されている。電子部品を保持した移載ヘッド8を、後述する認識動作データに基づいて移動させて画像取り込み用移動動作を行わせることにより、図2に示すように、移載ヘッド8はラインカメラ9の上方を所定速度でスキャン方向(X方向)に水平移動する認識動作を行う(図6参照)。すなわち、図2に示すように、移載ヘッド8が移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって、電子部品の画像をラインカメラ9に取り込んで認識する。
【0018】
これにより、ラインカメラ9によって取り込まれた電子部品の1次元画像をスキャン方向に並列させた2次元画像が取得される。図3に示す多連ヘッドの場合においても、図2の場合と同様に、複数の移載ヘッド8を順次ラインカメラ9の上方で移動させることにより、複数の電子部品Pの画像が順次取り込まれる。すなわち、移載ヘッド8が移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって、電子部品の画像をラインカメラ9に取り込んで認識する。
【0019】
次に図4を参照して制御系の構成について説明する。演算部10はCPUであり、プログラム記憶部11に記憶されたプログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御して電子部品の搭載動作や認識動作、その他各種処理を実行する。これらのプログラムには、実装動作プログラム11a、認識動作データ演算プログラム11b、が含まれ、これらのプログラムの実行に際しては、データ記憶部12に記憶されたデータが参照される。
【0020】
実装動作プログラム11aは、ヘッド移動機構によって移載ヘッド8を移動させて電子部品を基板3に搭載する部品搭載動作を行うための動作プログラムである。認識動作データ演算プログラム11bは、ラインカメラ9による電子部品の画像取り込みにおいて、移載ヘッド8が移動する際の画像取り込み用移動動作を行うための認識動作データを、個々の部品種類ごとに部品データに基づいて演算する処理を行うためのプログラムである。
【0021】
データ記憶部12は、実装データ12a、認識動作データ12bなどの各種データを記憶する。実装データ12aは、生産対象の基板にどのような種類の電子部品がどの位置に搭載されるかを示すデータであり、これらの電子部品の種類やサイズを示す部品データと、基板3における部品実装位置、実装順序を示す実装シーケンスデータなどよりなる。したがってデータ記憶部12は、複数種類の電子部品のサイズデータを含む部品データを記憶する部品データ記憶手段となっている。
【0022】
認識動作データ12bは、移載ヘッド8に認識動作を行わせるためのデータであり、以下に説明するスキャン速度や、認識動作の動作起点・動作終点の位置データより構成される。認識動作データ12bについて、図5,図6を参照して説明する。前述のように、ラインカメラ9による電子部品の画像取り込みに際しては、対象となる電子部品をラインカメラ9の焦点高さに保持した状態で、所定のスキャン速度でスキャン方向(X方向)に移動させる認識動作が実行される。
【0023】
このスキャン速度は移載ヘッド8が電子部品を搬送するための通常の移動速度(搬送速度、第1の速度)よりも低速である場合が多いため、部品供給部4から電子部品を取り出した移載ヘッドが基板3に移動する移動経路上でこの画像取り込みを実行する際には、通常の移動速度(第1の速度)からスキャン速度(第2の速度)に減速する必要があり、さらに画像取り込み後には速やかに通常の移動速度(第1の速度)に復帰させる必要がある。
【0024】
このように上述の認識動作においては、移載ヘッド8は部品供給部4から基板3へ至る移動方向(Y方向)と直交するスキャン方向へ低速で移動することから、認識動作に要する時間を短縮するためにはスキャン距離をできるだけ短く設定することが望ましい。このため本実施の形態においては、以下に説明するように、この認識動作データを各電子部品のサイズに応じて設定して認識動作に要する時間を不必要に長くしないようにしている。
【0025】
図5は、同一の電子部品実装装置によって実装されるサイズの異なる2種類の電子部品(大型部品P1,小形部品P2)のサイズと、移載ヘッド8の画像取り込み用移動動作における速度パターンを示している。大型部品P1,小型部品P2の画像を取り込むためには、それぞれ部品サイズに対応したスキャン距離D1,D2が必要とされる。そして速度パターンにおいては、まず搬送速度(第1の速度)V1からスキャン速度(第2の速度)V2に減速し、所定のスキャン速度V2でスキャン距離D1,D2だけ移動した後に、再び搬送速度(第1の速度)V1に復帰する。
【0026】
図6はこのようなスキャン距離D1,D2を確保するために、電子部品に応じて設定される画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置を示している。大型部品P1の場合には図6(a)に示すように、動作起点PS1,動作終点PE1が設定され、また小型部品P2の場合には、図6(b)に示すように動作起点PS2,動作終点PE2が設定される。移載ヘッド8は動作起点PS1,PS2までは第1の速度で移動するが、動作起点PS1から動作終点PE1,PE2までの間は第2の速度に減速して移動し、その後は第1の速度に復帰する。
【0027】
すなわち認識動作データ12bは、上述の動作起点、動作終点の位置を示す位置データやスキャン速度を示す数値データを、個々の電子部品毎に示すものである。そしてこの認識動作データは、演算部10が認識動作データ演算プログラム11bを実行することにより、データ記憶部12に記憶された部品データに基づいて求められる。ここでは、対象とする電子部品のスキャン方向寸法に所定の余裕寸法を加味した数値がスキャン距離として設定され、このスキャン距離に応じて上述の動作起点、動作終点の位置が特定される。これにより、スキャン距離を対象とする電子部品のサイズに応じて極力短く設定することができ、認識動作に要する時間の無駄を排除することが可能となっている。
【0028】
図7,図8は多連型の移載ヘッドを用いる場合の認識動作データの例を示している。図7は、複数の電子部品の画像を1回の画像取り込み動作によって取り込む例を示しており、図7(a)、(b)はそれぞれ大型部品P1,小型部品P2を対象とする場合を示している。このように複数部品を対象とする場合においても、それぞれの場合のスキャン距離D3,D4は、対象とする電子部品のサイズに基づいて設定される。
【0029】
さらに、小型部品P2を対象とする場合には、図8に示すように、各部品を対象としてスキャン距離を設定するようにしてもよい。すなわち、1つの小型部品P2毎にスキャン距離D5を求め、各部品毎に、搬送速度V1からスキャン速度V2に変速する速度パターンを反復する。認識動作データをこのような設定とすることにより、同様に認識動作に要する時間の無駄を排除することができる。
【0030】
画像認識部13は、ラインカメラ9の撮像結果を認識処理することにより、移載ヘッド8の吸着ノズル8aに保持された状態の電子部品の形状・位置の認識を行う。ラインカメラ9および認識部13は、ヘッド移動機構16による移載ヘッド8の移動経路に配設されたラインカメラ9によって、移載ヘッド8に保持された電子部品の画像を取り込んで認識する部品認識手段となっている。
【0031】
機構駆動部14は、搬送路2にて基板3を搬送する基板搬送機構15や、前述のヘッド移動機構16を駆動する。演算部10が認識動作データ12bに基づいて実装動作プログラム11aを実行することにより実現される機能は、機構駆動部14を介してヘッド移動機構16を制御するヘッド移動制御手段となっている。操作・入力部17はキーボードやタッチパネルなどの入力手段であり、操作コマンドや各種データの入力を行う。表示部18は表示パネルであり、操作時の案内画面などの表示を行う。
【0032】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に電子部品実装方法について説明する。この電子部品実装方法は、部品供給部4から複数種類の電子部品を取り出した移載ヘッド8を、ヘッド移動機構16によって移動させることにより、この電子部品を基板位置決め部に位置決めされた基板3に実装するものである。
【0033】
まず、実装作業の開始に際しては、移載ヘッド8による実装動作の途中で行われる認識動作のためのデータ、すなわちラインカメラ9による電子部品の画像取り込みにおいて、移載ヘッド8が移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを、個々の部品種類ごとにデータ記憶部12から読み出された電子部品のサイズデータに基づいて演算する(認識動作データ演算工程)。
【0034】
次いで、実装動作が開始される。まず移載ヘッド8は部品供給部4に移動し、実装データにより指定される電子部品をテープフィーダ5から取り出す。そして移載ヘッド8は基板3への移動を開始するが、この移動途中で移載ヘッド8の移動経路に配設されたラインカメラ9によって、移載ヘッド8に保持された電子部品の画像を取り込んで認識する(部品認識工程)。なお、図5、図6、図7、図8の場合も、図2、図3の場合と同様に、移載ヘッド8が移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって、電子部品の画像をラインカメラ9に取り込んで認識する。
【0035】
この後、移載ヘッド8は基板3上へ移動し、部品認識工程によって検出された電子部品の位置ずれを補正しながら保持した電子部品を基板3の実装点に搭載する。なお、認識動作データを予めまとめて作成せず、実装動作中に次回実装の電子部品を対象として動作起点・動作終点の位置をリアルタイムで演算するようにしてもよい。
【0036】
このように、上述の電子部品実装方法は、部品認識工程に先立って認識動作データ演算工程を実行し、この認識動作データ演算工程によって演算された認識動作データに基づいて、ヘッド移動機構16を制御して部品認識工程を実行する形態となっている。このとき、前述のようにスキャン距離は対象とする電子部品のサイズに応じて極力短く設定されていることから、認識動作に要する時間の無駄が排除され、効率の良い認識動作が実現される。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて、移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに電子部品のサイズデータに基づいて演算し、画像取り込みの際には認識動作データに基づいて移載ヘッド移動機構を制御するようにしたので、ラインカメラによる画像取り込み動作時の無駄時間を排除して、タクトタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図2】本発明の一実施の形態における電子部品の画像取り込みの説明図
【図3】本発明の一実施の形態における電子部品の画像取り込みの説明図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図5】本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の速度パターンを示す図
【図6】本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の移動経路を示す図
【図7】本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の速度パターンを示す図
【図8】本発明の一実施の形態における画像取り込み用移動動作の速度パターンを示す図
【符号の説明】
2 搬送路
3 基板
4 部品供給部
8 移載ヘッド
8a 吸着ノズル
9 ラインカメラ
10 演算部
11b 認識動作データ演算プログラム
12b 認識動作データ
13 画像認識部
16 ヘッド移動機構
Claims (2)
- 部品供給部から移載ヘッドによって複数種類の電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記移載ヘッドを前記部品供給部と基板位置決め部との間で移動させるヘッド移動機構と、このヘッド移動機構による移載ヘッドの移動経路に配設されたラインカメラによって移載ヘッドに保持された複数の電子部品の画像を前記移載ヘッドが移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって取り込んで認識する部品認識手段と、前記複数種類の電子部品のサイズデータを含む部品データを記憶する部品データ記憶手段と、前記ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて前記移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに前記部品データに基づいて演算する認識動作データ演算処理部と、前記認識動作データに基づいて前記ヘッド移動機構を制御するヘッド移動制御手段とを備え、
前記ヘッド移動制御手段は、電子部品を搬送する第1の速度を減速し、減速途中に到達する電子部品の取り込みを実行する第2の速度で前記画像取り込み用移動動作の動作起点から動作終点まで移動した後に、前記第2の速度を加速し、加速途中に到達する前記第1の速度に復帰するように制御することにより、前記電子部品毎に前記第1の速度から前記第2の速度に変速する速度パターンを反復することを特徴とする電子部品実装装置。 - 部品供給部から複数種類の電子部品を取り出した移載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることによりこの電子部品を基板位置決め部に位置決めされた基板に実装する電子部品実装方法であって、前記ヘッド移動機構による移載ヘッドの移動経路に配設されたラインカメラによって移載ヘッドに保持された複数の電子部品の画像を前記移載ヘッドが移動する際の1回の画像取り込み用移動動作によって取り込んで認識する部品認識工程と、前記ラインカメラによる電子部品の画像取り込みにおいて前記移載ヘッドが移動する際の画像取り込み用移動動作の動作起点および動作終点の位置データを含む認識動作データを個々の部品種類ごとに部品データ記憶手段から読み出された電子部品のサイズデータに基づいて演算する認識動作データ演算工程とを含み、前記部品認識工程に先立って認識動作データ演算工程を実行しこの認識動作データ演算工程によって演算された認識動作データに基づいて、電子部品を搬送する第1の速度を減速し、減速途中に到達する電子部品の取り込みを実行する第2の速度で前記画像取り込み用移動動作の動作起点から動作終点まで移動した後に、前記第2の速度を加速し、加速途中に到達する前記第1の速度に復帰するように前記ヘッド移動機構を制御することにより、前記電子部品毎に前記第1の速度から前記第2の速度に変速する速度パターンを反復して前記部品認識工程を実行することを特徴とする電子部品実装方法。
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