(57)【要約】【課題】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。【解決手段】部品供給部４から電子部品を取り出した移載ヘッド８を移動させて基板３に実装する電子部品実装において、ラインカメラ９による電子部品の画像取り込みに際し、画像取り込み用移動動作の動作起点ＰＳ１，ＰＳ２および動作終点ＰＥ１，ＰＥ２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。これにより、スキャン距離Ｄ１，Ｄ２を極力短くして、ラインカメラ９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。【選択図】  図６
2004335940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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電子部品の画像を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たことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
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電子部品の画像を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前記ヘッド移動機構を制御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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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電子部品の画像を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た。
【００１１】
請求項２記載の電子部品実装方法は、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電子部品の画像を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前記ヘッド移動機構を制御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の移動経路上には、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）。
【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、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。
【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）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、通常の移動速度からスキャン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，小型部品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Ｖ１からスキャン速度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。
【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）。
【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
【図１】
2004335940.tif 000003
【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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【図８】
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