JP5087032B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給装置から装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが取出した電子部品の有無を部品有無検出装置が検出し、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像して認識処理装置が認識処理し、前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると共に認識処理装置による認識処理結果に基づいて部品認識異常が無ければ、前記吸着ノズルが取出した電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

このような電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。そして、部品有無検出装置が故障すると、電子部品が吸着ノズルに吸着保持されているにもかかわらず、部品無しと検出してしまうこととなる。

特開２００５−１０９１１９号公報

従って、部品無しと検出してしまうと、例えば真空源に連通する真空吸引バルブをオフして真空吸着を止めるため、プリント基板上に電子部品を落下させてしまって、不良基板を生産してしまう虞があるという問題が発生していた。

そこで本発明は、部品有無検出装置で部品無しと検出しても、部品認識カメラで部品の有無を確認して、部品有無検出装置の故障を判別可能とすることを目的とする。

このため第１の発明は、部品供給装置から装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが取出した電子部品の有無を部品有無検出装置が検出し、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像して認識処理装置が認識処理し、前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると共に認識処理装置による認識処理結果に基づいて部品認識異常が無ければ、前記吸着ノズルが取出した電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると共に前記認識処理装置による認識処理結果が部品有りの場合には、装置の運転を停止させるように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

また第２の発明は、部品供給装置から装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが取出した電子部品の有無を部品有無検出装置が検出し、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像して認識処理装置が認識処理し、前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると共に認識処理装置による認識処理結果に基づいて部品認識異常が無ければ、前記吸着ノズルが取出した電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに際して、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると前記部品認識カメラの上方に前記吸着ノズルを移動させて停止状態で撮像させるように制御すると共に前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると前記部品認識カメラの上方を前記吸着ノズルを移動させながら撮像させるように制御する第１の制御装置と、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると共に前記認識処理装置による認識処理結果が部品有りの場合には、装置の運転を停止させるように制御する第２の制御装置とを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記有無検出装置が電子部品の厚さも検出するラインセンサであることを特徴とする。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、装置の運転を停止する前に、電子部品の廃棄を行うことを特徴とする。

本発明は、部品有無検出装置で部品無しと検出しても、部品認識カメラで部品の有無を確認して、部品有無検出装置の故障を判別することができる。

電子部品装着装置の平面図を示す。 制御ブロック図である。 フローチャートを示す図である。 ラインセンサユニットの説明図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、電子部品装着装置１の装置本体２上の前部及び後部には部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが４つのブロックに分かれて複数並設されている。部品供給装置３Ａはレーン番号（部品供給ユニットの配置番号）が１００番台であり、部品供給装置３Ｂはレーン番号が２００番台であり、部品供給装置３Ｃはレーン番号が３００番台であり、部品供給装置３Ｄはレーン番号が４００番台である。

前記各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、取付台であるカート台のフィーダベース上に部品供給ユニット５を多数並設したものであり、部品供給側の先端部がプリント基板Ｐの搬送路に臨むように前記装置本体２に連結具を介して着脱可能に配設され、カート台が正規に装置本体２に取り付けられるとカート台に搭載された部品供給ユニット５に電源が供給され、また連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。カート台が正規に装置本体２に取り付けられたことをセンサが検出すると、フィーダベースが駆動源により昇降可能に設けられる。

そして、各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、部品供給側の先端部が装着ヘッド６のピックアップ領域に臨むように配設されており、各部品供給ユニット５は前記カート台に回転自在に載置した供給リールに巻回した状態で順次繰り出された収納テープに所定間隔で開設した送り孔にその歯が嵌合した送りスプロケットを所定角度回転させて収納テープを電子部品の部品吸着取出位置まで送りモータ１７により間欠送りするテープ送り機構と、剥離モータ１８の駆動により吸着取出位置の手前でキャリアテープからカバーテープを引き剥がすためのカバーテープ剥離機構とを備え、カバーテープ剥離機構によりカバーテープを剥離してキャリアテープの収納部に装填された電子部品を順次部品吸着取出位置へ供給して先端部から後述する吸着ノズルにより取出し可能である。

そして、手前側の部品供給装置３Ｂ、３Ｄと奥側の部品供給装置３Ａ、３Ｃとの間には、基板搬送機構を構成する２つの供給コンベア、位置決め部８、８（コンベアを有する）及び排出コンベアが設けられている。前記各供給コンベアは上流より受けた各プリント基板Ｐを前記各位置決め部８に搬送し、この各位置決め部８で図示しない位置決め機構により位置決めされた各基板Ｐ上に電子部品が装着された後、各排出コンベアに搬送され、その後下流側装置に搬送される。

Ｙ方向にＹ軸駆動モータ１１によりガイドレール９に沿って移動する各ビーム１０にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータ１３により移動する装着ヘッド６が設けられ、この装着ヘッド６には複数本の吸着ノズルが設けられる。そして、前記装着ヘッド６には前記吸着ノズル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６の吸着ノズルは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。

１２は部品認識カメラで、電子部品が吸着ノズル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。

次に、図２の制御ブロック図について説明すると、前記電子部品装着装置１には、本装着装置１を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）２０と、該ＣＰＵ２０にバスラインを介して接続されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２１及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２２が備えられている。そして、ＣＰＵ２０は前記ＲＡＭ２１に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２２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２７を介して前記Ｙ軸駆動モータ１１、Ｘ軸駆動モータ１３、上下軸駆動モータ１４及び前記θ軸駆動モータ１５等の駆動を制御すると共に各部品供給ユニット５の送りモータ１７及び剥離モータ１８を駆動回路１６を介して制御する。この図３では、説明の便宜上、複数あるものでも、例えば装着ヘッド６、部品供給ユニット５などは１つとして省略してある。

前記ＲＡＭ２１には、部品装着に係るプリント基板Ｐの種類毎に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Ｐ内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（Ｚで示す）情報や、各部品供給ユニット５の配置番号情報等が格納されている。

また前記ＲＡＭ２１には、各プリント基板Ｐの種類毎に前記各部品供給ユニット５の部品供給ユニット配置番号（レーン番号）に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）の情報、即ち部品配置情報が格納されており、この部品配置情報は前記カート台上のどの位置にどの部品供給ユニット５を搭載するかに係るデータである。更にはこの部品ＩＤ毎に電子部品の特徴等に関する部品ライブラリデータが格納されている。

２３はインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１２により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置２３にて行われ、ＣＰＵ２０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２０は、部品認識カメラ１２に撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置２３に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置２３から受取るものである。

２５は部品画像や各種データ設定のための画面などを表示するモニタで、このモニタ２５には入力手段としての種々のタッチパネルスイッチ２６が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ２６を操作することにより、種々の設定を行うことができる。

２８は部品有無検出を行う部品有無検出装置としてのラインセンサで、このラインセンサ２８は水平方向に直進する光ビームを発する投光器２８Ａ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２８Ｂとより構成され、前記装着ヘッド６に設けられるが装置本体２に設けてもよい。前記投光器２８Ａ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個程度が縦方向に並設して受光器２８Ｂ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、受光量の閾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吸着ノズル２９に保持されている電子部品の厚さとして検出でき、吸着ノズル２９に吸着された部品の有無の検出をすることができる。

なお、部品有無検出装置として、図４に示すようなラインセンサユニット２５でもよく、以下説明する。このラインセンサユニット２５は、装着ヘッド６の略中央部に設けられた円筒状の発光ユニット取付体３６内上部にＬＥＤ等の発光素子３７を配設すると共にその下方にレンズ３８及びそのレンズ３８の下方に円錐状の反射面３９を有する反射体４０を配設して構成された発光ユニット４１と、前記反射体４０を介する前記発光素子３７からの光を受光する複数の受光素子であるＣＣＤ素子を備えた受光ユニット４２とから構成される。

なお、真空源に真空通路を介して連通する真空吸引バルブ３０が吸着ノズル２９に対応して設けられると共に、エアー供給源に供給通路を介して連通する吹出しバルブ３１が前記吸着ノズル２９に対応して設けられる。

以上の構成により、電子部品装着装置１の自動運転が行なわれると、プリント基板Ｐが上流装置より供給コンベアを介して位置決め部８に搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。

次いで、ＲＡＭ２１に格納された装着データに従い、装着ヘッド６が移動して、電子部品の部品種に対応した吸着ノズルが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット５から吸着して取出す。詳述すると、装着ヘッド６の吸着ノズルは装着順序に従って装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット５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１１が駆動してビーム１０が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータ１３が駆動して装着ヘッド６が移動し、既に所定の部品供給ユニット５は送りモータ１７及び剥離モータ１８が駆動されて部品吸着取出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が前記吸着ノズルを下降させて電子部品を吸着して取出し、次に装着ヘッド６は上昇する。

そして、図３に示すフローチャートに示すように、吸着ノズル２９は部品の吸着動作をして、位置決め部８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ように移動し、この装着ヘッド６の移動途中において、ラインセンサ２８により吸着ノズル２９に吸着保持された電子部品Ｄの有無が検出される。

この場合、ラインセンサ２８による電子部品の有無検出情報に基づいて、部品無しか否かがＣＰＵ２０により判定され、「部品有り」と判定されると、装着ヘッド６が移動しながら部品認識カメラ１２の上方位置を通過する際に吸着ノズル２９に吸着保持された電子部品が部品認識カメラ１２により撮像される（フライ認識）。

そして、この部品認識カメラ１２の撮像結果に基づいて、電子部品が当該吸着ノズル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２３により認識処理する。この場合、認識処理装置２３による認識処理結果に基づいて、ＣＰＵ２０が認識異常が有るか否かも判定される。

この場合、吸着ノズル２９に電子部品が吸着されていないとか、吸着すべきでない面が吸着されて正常に吸着されずに所謂立ち状態や斜め吸着状態であるとかの認識異常が無いと判定されると、装着データの装着座標に電子部品の位置認識処理結果を加味して、ＣＰＵ２０によりＹ軸駆動モータ１１、Ｘ軸駆動モータ１３及びθ軸駆動モータ１５が補正制御され、各装着ヘッド６の吸着ノズルが位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品がプリント基板Ｐ上の所定位置に装着される。

また、この場合、ＣＰＵ２０により認識異常が有ると判定されると、真空源に真空通路を介して連通する前記吸着ノズル２９に対応する真空吸引バルブ３０をオフして真空吸引動作を停止すると共に、同じく対応する吹出しバルブ３１をオンしてエアー供給源からの空気を吸着ノズル２９下端から吹出して落下させて廃棄箱（図示せず）などで回収し、終了する。

また、吸着ノズル２９が部品の吸着動作をして、プリント基板Ｐ上の所定位置に電子部品を装着するように移動するが、この装着ヘッド６の移動途中において、ラインセンサ２８により吸着ノズル２９に吸着保持された電子部品Ｄの有無が検出された際に、ラインセンサ２８による電子部品の有無検出情報に基づいて、部品無しか否かがＣＰＵ２０により判定されて、「部品無し」と判定されると、装着ヘッド６は部品認識カメラ１２の上方位置で停止し、停止した状態で吸着ノズル２９に吸着保持された電子部品が部品認識カメラ１２により撮像される（停止認識）。

即ち、このように停止認識するのは、ラインセンサ２８が部品無しを検出したとき、ラインセンサ２８を備えた装着ヘッド６が部品認識カメラ１２の上方位置を移動しながら部品認識カメラ１２により撮像するフライ認識を行うと、この部品無しが検出された吸着ノズル２９が外気を吸い込んでいると考えられ、部品を吸着保持している他の吸着ノズル２９の吸引力が弱くなるので、他の吸着ノズル２９に吸着されている電子部品が移動により電子部品に加わる遠心力によって、プリント基板Ｐ上に落下することがあるからである。

そして、この停止認識による部品認識カメラ１２の撮像結果に基づいて、認識処理装置２３が認識処理する。認識処理装置２３が認識処理して、部品無しか否かを判定する前に、ラインセンサ２８による検出結果に基づいて、ＣＰＵ２０が「部品無し」と判定した吸着ノズル２９であり、真空源に真空通路を介して連通する前記吸着ノズル２９に対応する真空吸引バルブ３０をオフして真空吸引動作を停止すると共に、同じく対応する吹出しバルブ３１をオンしてエアー供給源からの空気を吸着ノズル２９下端から吹出して落下させて個別廃棄して廃棄箱（図示せず）などで回収する。

この個別廃棄動作の後、ＣＰＵ２０により認識処理装置２３が認識処理した結果に基づいて、部品無しか否かを判定し、部品無しであれば終了するが、部品有りであれば、ＣＰＵ２０は電子部品装着装置１のプリント基板の生産運転を停止すると共にモニタ２５による表示や音声による報知手段などで「ラインセンサに問題があります。」旨を報知するように制御する。なお、部品認識（停止認識）して、個別廃棄せずに、電子部品装着装置１の生産運転を停止する前に、全部品を廃棄してもよい。また、認識処理結果に基づいて、部品無しか否かを判定した後に、個別廃棄してもよい。

このように、ラインセンサ２８が部品無しを検出したにもかかわらず、撮像された画像に基づく認識処理装置２３による認識処理結果で部品有りと判定することは、実際には吸着ノズル２９に電子部品が吸着保持されているにもかかわらず、ラインセンサ２８が故障により部品無しを検出したものと考えられ、ＣＰＵ２０は電子部品装着装置１のプリント基板の生産運転を停止するように制御するものである。

なお、このような判定は、以上の実施形態によれば、プリント基板への部品装着運転において、全ての電子部品の吸着動作毎に行ったが、プリント基板Ｐの機種切り替えの際に、例えばその切り替え後の最初の１枚目のプリント基板への電子部品の装着に際しての吸着動作に伴って行ってもよく、また電子部品装着装置１の立上げの際に、例えばその立上げ後の最初の１枚目のプリント基板への電子部品の装着に際しての吸着動作に伴って行ってもよく、判定を行うタイミングはいろいろ考えられる。この場合、例えばモニタ２５画面上で、判定を行うタイミングを選択したり、設定してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、部品有無検出装置としてのラインセンサ２８で部品無しと検出しても、部品認識カメラ１２で部品の有無を確認して、ラインセンサ２８の故障を判別することができる。

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。

１ 電子部品装着装置
５ 部品供給ユニット
１２ 部品認識カメラ
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２３ 認識処理装置
２８ ラインセンサ（部品有無検出装置）
２９ 吸着ノズル

Claims (4)

1. 部品供給装置から装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが取出した電子部品の有無を部品有無検出装置が検出し、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像して認識処理装置が認識処理し、前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると共に認識処理装置による認識処理結果に基づいて部品認識異常が無ければ、前記吸着ノズルが取出した電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると共に前記認識処理装置による認識処理結果が部品有りの場合には、装置の運転を停止させるように制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 部品供給装置から装着ヘッドに設けられた吸着ノズルが取出した電子部品の有無を部品有無検出装置が検出し、前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラが撮像して認識処理装置が認識処理し、前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると共に認識処理装置による認識処理結果に基づいて部品認識異常が無ければ、前記吸着ノズルが取出した電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記吸着ノズルによる電子部品の取出しに際して、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると前記部品認識カメラの上方に前記吸着ノズルを移動させて停止状態で撮像させるように制御すると共に前記部品有無検出装置が部品有りを検出すると前記部品認識カメラの上方を前記吸着ノズルを移動させながら撮像させるように制御する第１の制御装置と、前記部品有無検出装置が部品無しを検出すると共に前記認識処理装置による認識処理結果が部品有りの場合には、装置の運転を停止させるように制御する第２の制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
3. 前記有無検出装置が電子部品の厚さも検出するラインセンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置。
4. 装置の運転を停止する前に、電子部品の廃棄を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置。

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