(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装ヘッドの円周上に配設された８本以上のノズルで、部品供給部の複数の電子部品を順次保持する工程Ａと、
工程Ａで複数の電子部品を保持した実装ヘッドをＸＹ方向に基板上へ移動させる工程Ｂと、
工程Ｂで基板上へ移動した実装ヘッドで、複数の電子部品を順次基板に実装する工程Ｃと、
上記実装ヘッドに保持された複数の電子部品を、上記実装ヘッドに設けられた画像入力部にて各電子部品の保持状態の画像データを順次入力する工程Ｄと、
工程Ｄで入力した画像データから各電子部品の位置ずれ量を順次求める工程Ｅとを有し、
工程Ｄ及び工程Ｅが工程Ａ及び工程Ｂと並行して実行され、各電子部品の上記画像データを各ノズルで保持する毎に入力し、工程Ｄの終了後、工程Ｅで求められた各電子部品の位置ずれ量に応じて工程Ｃで各電子部品の実装位置を補正して実装することを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
上記工程Ｄは、画像入力部が移動しつつ上記画像データを順次入力することを特徴とする請求項１記載の部品実装方法。
【請求項３】
円周上に配設された８本以上のノズルを備え、部品供給位置で部品供給部の複数の電子部品を上記各ノズルで順次吸着し、基板位置で吸着した複数の電子部品を基板に順次実装する実装ヘッドと、
上記実装ヘッドを部品供給位置と基板位置の一方から他方へ移動させるようＸＹ方向に移動させる移動手段と、
上記実装ヘッドに設けられ、上記ノズルに吸着した各電子部品の吸着状態の画像データを入力する画像入力部と、
上記画像データからノズルで吸着した各電子部品の位置ずれ量を演算する画像処理部と、
上記各位置ずれ量に応じて各電子部品の実装位置の補正をおこなう位置補正手段とを備え、
上記画像入力部は、上記実装ヘッドが電子部品の実装を開始するまでに、上記実装ヘッドの各ノズルが電子部品を吸着する毎に、上記画像データを入力することを特徴とする部品実装装置。
【請求項４】
上記ノズルは、軸方向が鉛直方向に延びて配設されていることを特徴とする請求項３記載の部品実装装置。
【請求項５】
上記画像入力部は、移動しつつ上記各電子部品の画像データを入力することを特徴とする請求項３又は４記載の部品実装装置。
【請求項６】
上記画像入力部が１次元ラインセンサと、これに一体に形成された反射ミラーとを備え、画像入力部が回動することにより、この反射ミラーを介して上記画像データを入力することを特徴とする請求項５記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品を自動で実装する装置の部品実装方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、社会のエレクトロニクス化がすすみ、電子部品自動実装機にもより高稼働が求められている。以下に図面を参照しながら、従来の実装方法の１例について説明する。
【０００３】
図５に示す電子部品実装機は、部品供給部３の位置と部品が実装される基板６の位置と部品認識のための画像入力部４の位置に移動可能に構成されたＸＹロボット２で支持される実装ヘッド１０と、画像入力部４で入力された画像の認識処理を行う認識部８と、自動実装機の全体を制御する制御部７と、基板６の搬送部５とを備えている。また、実装ヘッド１０には部品を実装するノズル１が複数配されている。
【０００４】
以上のように構成された電子部品実装機は、図７に示すフローチャートに従って部品の実装がおこなわれる。
【０００５】
まず、実装ヘッド１０はＸＹロボット２により部品供給部３の位置へ移動する（ステップ１）。所定のノズル１が部品供給部３より部品を吸着する（ステップ２）。複数のノズル１のすべてが部品を吸着するまで部品の吸着作業を繰り返す（ステップ３）。
【０００６】
そこで、実装ヘッド部１０のすべてのノズル１に部品が吸着されると、実装ヘッド１０は、画像入力部４の位置へ移動する（ステップ４）。画像入力部４では、ノズル１に吸着された部品位置を検出するため、ラインセンサ上をＸＹロボット２で一定速度で部品を移動させて画像データを採取する（ステップ５）。画像処理装置の認識部８は入力された画像データから部品の吸着位置ずれ（ｘ，ｙ，θ）量を検出する（ステップ６）。ステップ４からステップ６で複数のノズル１に吸着するすべての部品について吸着位置ずれ（ｘ，ｙ，θ）量のデータが求められる（ステップ７）。
【０００７】
次いで、実装ヘッド１０が基板６の装着位置へ移動する（ステップ８）。ノズル１に吸着された部品は基板６の所定位置へ吸着位置ずれ（ｘ，ｙ，θ）量の補正が施こされて装着される（ステップ９）。複数のノズル１に吸着するすべての部品が装着されるまで各部品毎に吸着位置ずれ（ｘ，ｙ，θ）量の補正を施こして、装着作業が繰り返される（ステップ１０）。以上で１回の部品実装動作が完了する。
【０００８】
以後は、上記の動作が繰り返される。なお、画像入力部４は、１次元ＣＣＤラインセンサで画像データを入力している。ここで図６（ａ）の点線で示す部品領域１１はラインセンサ１３の図のＳで示す方向への相対的移動中に２次元の画像データとして採取される。この画像生成は画像処理装置の認識部８でおこなわれている。
【０００９】
これはラインセンサの視野が１次元的な広がり（直線）しかなく、このままでは２次元の画像を得ることはできない。そこで画像入力する部品をＸＹロボット２にて図６（ａ）のＳで示す方向に動かし、ＸＹロボット２の移動に同期して次々とラインの画像データを入力して、認識部８の画像メモリにライン画像データとして蓄積され記憶していくことで、図６（ｂ）の１１ａで示す２次元の画像を生成している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成においては、実装ヘッドを部品供給部から画像入力部へ移動させ、さらに画像入力部から実装基板上へ移動させるもので、移動距離が長く時間を要するという問題を有していた。
【００１１】
また、画像入力部においてはノズルに吸着する全ての部品の吸着位置ずれ（ｘ，ｙ，θ）量をＸＹロボットで部品毎に移動させながら検出するため、画像データの入力に多くの時間を費さねばならず、サイクルタイムを短縮して部品実装の生産効率を上げることが極めて困難であった。
【００１２】
本発明は、部品実装のためのサイクルタイムを大幅に短縮して、部品実装の生産効率を向上させる有効な部品実装方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品実装方法は、実装ヘッドの円周上に配設された８本以上のノズルで、部品供給部の複数の電子部品を順次保持する工程Ａと、工程Ａで複数の電子部品を保持した実装ヘッドをＸＹ方向に基板上へ移動させる工程Ｂと、工程Ｂで基板上へ移動した実装ヘッドで、複数の電子部品を順次基板に実装する工程Ｃと、上記実装ヘッドに保持された複数の電子部品を、上記実装ヘッドに設けられた画像入力部にて各電子部品の保持状態の画像データを順次入力する工程Ｄと、工程Ｄで入力した画像データから各電子部品の位置ずれ量を順次求める工程Ｅとを有し、工程Ｄ及び工程Ｅが工程Ａ及び工程Ｂと並行して実行され、各電子部品の上記画像データを各ノズルで保持する毎に入力し、工程Ｄの終了後、工程Ｅで求められた各電子部品の位置ずれ量に応じて工程Ｃで各電子部品の実装位置を補正して実装することを特徴とする。
【００１４】
本発明の部品実装装置は、円周上に配設された８本以上のノズルを備え、部品供給位置で部品供給部の複数の電子部品を上記各ノズルで順次吸着し、基板位置で吸着した複数の電子部品を基板に順次実装する実装ヘッドと、上記実装ヘッドを部品供給位置と基板位置の一方から他方へ移動させるようＸＹ方向に移動させる移動手段と、上記実装ヘッドに設けられ、上記ノズルに吸着した各電子部品の吸着状態の画像データを入力する画像入力部と、上記画像データからノズルで吸着した各電子部品の位置ずれ量を演算する画像処理部と、上記各位置ずれ量に応じて各電子部品の実装位置の補正をおこなう位置補正手段とを備え、上記画像入力部は、上記実装ヘッドが電子部品の実装を開始するまでに、上記実装ヘッドの各ノズルが電子部品を吸着する毎に、上記画像データを入力することを特徴とする。
【００１５】
また、画像入力部が１次元ラインセンサと、これに一体に形成された反射ミラーとを備え、画像入力部が回動することにより、この反射ミラーを介してノズル吸着状態の電子部品の画像データを得るように構成することが好適である。
【００１６】
【作用】
本発明は上記構成によって、次のような作用を営むことができる。実装ヘッドの円周上に配設された８本以上のノズルで、部品供給部の複数の電子部品を順次保持する工程Ａ及び複数の電子部品を保持した実装ヘッドをＸＹ方向に基板上へ移動させる工程Ｂと、上記実装ヘッドに保持された複数の電子部品を、上記実装ヘッドに設けられた画像入力部にて各電子部品の保持状態の画像データを順次入力する工程Ｄ及び前記画像データから各電子部品の位置ずれ量を順次求める工程Ｅとが、並行して実行され、各電子部品の上記画像データを各ノズルで保持する毎に入力することで、電子部品の保持動作中に、画像データ入力を終了し、かつ位置ずれ量演算動作の大部分を終了することができる。さらに電子部品の実装時までに、電子部品の移動時間を利用して位置ずれ量演算動作を完了してしまうことで、部品実装のサイクルタイムを従来例に比較し、大幅に短縮できる。
【００１８】
また、画像入力部が１次元ラインセンサと、これに一体に形成された反射ミラーとを備え、画像入力部が回動することにより、反射ミラーを介してノズル吸着状態の電子部品の画像データを得るものとすれば、画像入力部は反射ミラー面でとらえた画像を１次元ラインセンサに導くだけの比較的簡単な構造となり、ノズルと干渉しない関係位置に配置しやすく、電子部品を下方から撮像することが容易となる。
【００１９】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図４は本発明の実施例を示すものである。図１、図２に示す部品実装装置は、部品が吸着されて取り出される部品の供給部３の位置と部品が実装される基板６の位置とに移動可能に構成されたＸＹロボット（移動手段）２で支持され、電子部品の吸着と実装をおこなう実装ヘッド１０を備えている。また実装ヘッド１０は、駆動部１４でスキャンするミラー部１２を有して画像データを取り込む画像入力部４を備えている。図１において、８は画像入力部４で入力された画像データの演算処理をおこない電子部品の位置ずれ量（ｘ，ｙ，θ）を求める画像処理部である。これら実装ヘッド１０の吸着及び実装動作と、画像入力部４の位置ずれ量の検出動作と、基板６を搬送する搬送部５とは制御部７でコントロールされている。
【００２０】
実装ヘッド１０は電子部品９を吸着保持する８本のノズル１を有している。これらノズル１は円周上に配設されていて、上下動可能に構成されている。図２（ａ）は実装ヘッド１０が部品供給位置にある状態を示し、１ａ〜１ｈで示す８本のノズルは実装ヘッド１０に円周上に固定されていて、図のＸＹ方向に実装ヘッド全体が順次移動して、ノズル１ａから順次図のＰで示す位置で供給部３の電子部品９を吸着する。
【００２１】
前記画像入力部４のミラー部１２は、図２（ｂ）に示す１２ａ、１２ｂが反射ミラーとなっていて、電子部品９の画像を下方から画像入力部４のラインセンサ１３へ導く役割を果たしている。この１対の反射ミラー１２ａ、１２ｂでとらえた画像は画像入力部４の１次元ラインセンサ１３でライン状の画像データとして入力される。また、駆動部１４はミラー部１２と画像入力部４とを一体的に図２（ａ）のＲで示すように回動してスキャンすることで、上記１次元ラインセンサ１３はノズル１に吸着された電子部品９の画像データを２次元化して入力している。
【００２２】
以上のように構成された電子部品９の自動実装機の部品実装方法について、図２及び図４を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、工程Ａのフローと工程Ｄのフローに起動がかけられ、工程Ａと工程Ｄの実行が並行してマルチタスク的におこなわれる。
【００２４】
そこで工程Ａでは実装ヘッド１０が部品供給部３において部品吸着を行なう。すなわち、先ず第１のノズル１ａが供給部に移動する（ステップ１）。そして図２（ａ）に示すようにこのノズル１ａが部品９を吸着する（ステップ２）。次いで実装ヘッド１０全体が移動して第２のノズル１ｂが部品吸着を行ない、以後第８のノズル１ｈが部品吸着を行なうまで、上記移動、吸着動作をくり返す（ステップ３）。
【００２５】
一方工程Ｄでは、上記ステップ２で各ノズル１ａ、……、１ｈの部品吸着動作が終る毎にこれを検知し、部品スキャン動作を行なう（ステップ１１、ステップ１２）。ミラー部１２は図２（ａ）のＲで示すように回動して部品９をスキャンする（ステップ１２）。このスキャンによって２次元画像データが画像入力部４に入力される（ステップ１３）。ステップ１４では画像入力の作業が全て完了したか否かが判定され、完了していない場合はステップ１１へ戻る。
【００２６】
上記工程Ａにおいて、ノズル吸着作業を全て完了すると工程Ａを終了して工程Ｂに起動をかける。
【００２７】
一方、工程Ｄでは上記工程Ａと同期して画像入力の動作がおこなわれる。そして、ノズル１の電子部品９の全ての画像入力を終えるまで上記動作を繰り返す。ステップ１４では画像データ入力作業を全て完了すると工程Ｄを終了する。
【００２８】
なお、上記フローにおいて、ステップ１１（工程Ｄ）の部品吸着済みかの確認は、ステップ２（工程Ａ）の完了フラグを読み出して動作の確認をおこなって同期をとっている。またステップ１３（工程Ｄ）では画像データを入力すると、下記に示す画像処理の工程Ｅに起動をかけて、プライオリティーの低いスリータスク処理で、空き時間を利用しながら位置ずれ量（ｘ，ｙ，θ）を並行して求めている。
【００２９】
上記工程Ｅは、画像入力部４で得られた２次元の画像データを演算処理して、電子部品９の吸着位置ずれ量（ｘ，ｙ，θ）を求める（ステップ３１）。そして画像処理の全てが完了するまで、以上の画像データの演算処理が繰り返される（ステップ３２）。なお工程Ｅは工程Ｄの終了と共にそのプライオリティーが戻されて高速演算処理を実行している。
【００３０】
また、工程Ｂにおいては、工程Ｄの終了を受けて実装ヘッド１０が部品の実装位置（基板６上）へ移動する（ステップ２１）。
【００３１】
次の工程Ｃにおけるステップ２２では、ステップ３１（工程Ｅ）で予め演算済みの電子部品９の位置ずれ量（ｘ，ｙ，θ）を読みだして、位置ずれ分ｘ，ｙ方向へＸＹロボット２が移動する。続いて実装ヘッド１０の図には示さぬノズルθ回転駆動部がθ分位置の補正をおこなう。そしてノズル１が部品９を基板６上に実装する（ステップ２３）。ステップ２４では部品実装の作業が全て完了したか否かが判断されて、完了していない場合はステップ２２へ戻る。このように、ノズル１が電子部品９の全ての実装を終えるまで上記動作を繰り返す。ステップ２４では部品の実装作業を全て完了すると工程Ｃが完了して、上記フローは終了する。
【００３２】
なお、上記工程Ｅ及び工程Ｃのフローにおいて、ステップ２２（工程Ｃ）の位置補正は、ステップ３１（工程Ｅ）の各ノズル毎の演算フラグを読みだして補正データの演算完了の確認をおこなってから位置補正がおこなわれている。
【００３３】
また上記工程Ａ〜Ｅを繰り返し、基板６に全ての部品が実装されると搬送部５で搬出されて、次の新たな基板６が基板実装位置にセットされる。また、部品供給部３には次々と電子部品９が供給されている。
【００３４】
ここで、画像入力部４の働きについて図３（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。ミラー１２ａ、１２ｂを介してラインセンサ１３に画像が検出される原理は、図３（ａ）のＲ方向に、１次元ラインセンサ１３と一体化したミラー部１２がノズル１ａに吸着された電子部品９の下方を低速で移動（スキャン）する。そして、１対のミラー１２ａ、１２ｂで導かれた画像が、画像入力部４に備えられた１次元ラインセンサ１３に撮像されることで、移動（スキャン）と共に２次元の画像データとして入力している。
【００３５】
図３（ａ）の点線で示す部品領域１１の画像は、１次元ラインセンサ１３がとらえたライン状の画像データを図のＲで示す回転に同期してサンプリングがおこなわれることで、１次元ラインセンサ１３によって、１ライン画像の単位毎に画像入力部４に入力される。
【００３６】
本実施例では、ミラー部１２と画像入力部４が一体で回動するためラインセンサ１３で得られる画像データは、図３（ｂ）の点線で示すような扇形状に歪んだ画像データ１１ａが得られる。この電子部品９の歪んだ画像データは、画像処理部８において、サンプリングされた入力画像データの画素座標に対し座標変換方程式を用いて座標変換したり、座標変換テーブルを用いて座標変換して歪みのない画像に変換してメモリへ格納される。
【００３７】
上記ミラー部１２は、反射ミラー面でとらえた画像を１次元ラインセンサ１３に導くだけの比較的簡単な構成で安価に製作することができる。
【００３８】
本発明は上記実施例に示すものに限定されず、例えばミラー１２ａ、１２ｂを使わずに図２（ｂ）のミラー１２ａの位置に１次元ラインセンサ１３を直接設ける構成であってもかまわない。さらに、ノズル１は８本に限定するものではない。すなわち本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、部品実装のサイクルタイムを大幅に短縮して、生産効率を向上させることができる部品実装方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】その部品供給位置における状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。
【図３】その画像データ入力状態を示し、（ａ）は入力概念図、（ｂ）はデータ概念図を示す。
【図４】実施例の動作を示すフローチャート。
【図５】従来例を示す構成図。
【図６】その画像データ入力状態を示し、（ａ）は入力概念図、（ｂ）はデータ概念図を示す。
【図７】従来例の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  ノズル
２  ＸＹロボット（移動部）
３  供給部
４  画像入力部
６  基板
７  制御部
８  画像処理部
９  電子部品
１０  実装ヘッド
１２  ミラー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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