特許 5963500 電子部品装着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5963500

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】電子部品装着装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20160721BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 M

   H05K13/08 Q

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-78405(P2012-78405)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-207280(P2013-207280A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2015年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105980

【弁理士】

【氏名又は名称】梁瀬 右司

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(72)【発明者】

【氏名】駒池 国宗

(72)【発明者】

【氏名】吉井 貴志

(72)【発明者】

【氏名】小野 哲治

【審査官】 大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２８６１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１０７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７２３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７２４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５１７７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ３／３０，１３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品供給装置より供給された電子部品を複数の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルにより取り出し、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で撮像するようにした電子部品装着装置において、
２つの前記装着ヘッドの画像を重ね合わせるプリズムを設け、単一の前記部品認識カメラで一方の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルと、他方の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルとが同じ位置にならない状態で重ね合わせて撮像することを特徴とする電子部品装着装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電子部品装着装置であって、
各装着ヘッドには、前記複数の吸着ノズルが円周上に所定間隔を存して配設され、
前記一方の装着ヘッドを回転させることで、前記各吸着ノズルが同じ位置にならない状態とする電子部品装着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品供給装置より供給された電子部品を複数の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルにより取り出し、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で撮像するようにした電子部品装着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

前述した電子部品装着装置は、特許文献１等に開示されている。そして、それぞれ複数の吸着ノズルを備えた複数の装着ヘッドを備えた電子部品装着装置にあっては、装着ヘッド単位で複数の吸着ノズルに吸着保持された電子部品を一括して撮像し、この撮像された画像を認識処理して各吸着ノズルに対する電子部品の位置ズレを把握し、この位置ズレを補正するようにして、基板であるプリント基板上に装着している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−８７３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、装着ヘッド単位で複数の吸着ノズルに吸着保持された電子部品を一括して撮像しているものであるから、装着ヘッドが２つ有る場合には、撮像回数が２回となり、また認識処理も２回となるので、電子部品の撮像・認識処理が効率の良いものではなかった。

【0005】

そこで本発明は、複数の吸着ノズルを備えた装着ヘッドが２つでも、撮像回数を１回で行うことにより、電子部品の撮像及び認識処理を効率良く行なうことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このため第１の発明は、部品供給装置より供給された電子部品を複数の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルにより取り出し、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で撮像するようにした電子部品装着装置において、
２つの前記装着ヘッドの画像を重ね合わせるプリズムを設け、単一の前記部品認識カメラで一方の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルと、他方の装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルとが同じ位置にならない状態で重ね合わせて撮像することを特徴とする。

【0007】

第２の発明は、第１の発明において、各装着ヘッドには、前記複数の吸着ノズルが円周上に所定間隔を存して配設され、前記一方の装着ヘッドを回転させることで、前記各吸着ノズルが同じ位置にならない状態とすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、複数の吸着ノズルを備えた装着ヘッドが２つでも、撮像回数を１回で行うことにより、電子部品の撮像及び認識処理を効率良く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電子部品装着装置の平面図である。

【図2】装着ヘッドと撮像装置の関係を示す正面図である。

【図3】撮像装置の縦断面図である。

【図4】電子部品装着装置の制御ブロック図である。

【図5】両装着ヘッドの合成前の画像を示す図である。

【図6】合成された両装着ヘッドの画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下図１に基づき、基板としてのプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する電子部品装着装置１について、本発明の実施の形態を説明する。この電子部品装着装置１には、各プリント基板Ｐの搬送を行なう搬送装置２と、装置本体の手前側と奥側に配設され電子部品を供給する部品供給装置３Ａ、３Ｂと、駆動源により一方向に移動可能（Ｙ方向に往復移動可能）な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、６Ｂ１と６Ｂ２をそれぞれＸ方向に隣設して前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により移動可能なヘッド取付体１０Ａ、１０Ｂとが設けられている。そして、前記装着ヘッド６Ａ、６Ｂにはそれぞれ複数の吸着ノズル５が設けられている。

【0011】

前記搬送装置２は電子部品装着装置１は供給コンベア２Ａと、プリント基板Ｐを位置決め固定する位置決め部２Ｂと、排出コンベア２Ｃとを備えている。そして、前記供給コンベア２Ａは上流より受けた各プリント基板Ｐを位置決め部２Ｂに搬送し、この各位置決め部２Ｂで位置決め装置により位置決めされた各基板上に電子部品が装着された後、排出コンベア２Ｃに搬送され、その後下流側装置に搬送される構成である。

【0012】

そして、前記部品供給装置３Ａ、３Ｂは前記搬送装置２の奥側位置と手前側位置に配設され、取付台であるカート台７Ａ、７Ｂのフィーダベース上に部品供給ユニット８を多数並設したものである。各カート台７Ａ、７Ｂは部品供給ユニット８の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に連結具を介して着脱可能に配設され、各カート台７Ａ、７Ｂが正規に装置本体に取り付けられるとカート台７Ａ、７Ｂに搭載された部品供給ユニット８に電源が供給され、また前記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。

【0013】

そして、Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、各リニアモータから構成されるＹ方向モータ９の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向モータ９は、左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ａとから構成される。

【0014】

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にリニアモータから構成されるＸ方向モータ１１によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、６Ｂ１と６Ｂ２が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向モータ１１は各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、６Ｂ１と６Ｂ２に設けられた可動子とから構成される。

【0015】

従って、各装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、６Ｂ１と６Ｂ２は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２は対応する奥側の部品供給装置３Ａの部品供給ユニット８から電子部品の取出し作業を行い、搬送装置２上のプリント基板Ｐに装着することができ、装着ヘッド６Ｂ１、６Ｂ２は対応する手前側の部品供給装置３Ｂから電子部品を取り出して前記プリント基板Ｐに装着することができる。

【0016】

そして、各装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２には各バネにより下方へ付勢されている吸着ノズル５が円周上に所定間隔を存して４５度毎に８本配設されており、この吸着ノズル５は上下軸モータ１２により昇降可能であり、またθ軸モータ１３により装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２の各吸着ノズル５はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。

【0017】

また、各撮像装置１４は、各装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、６Ｂ１と６Ｂ２に設けられた各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を一括して撮像する。各撮像装置１４について説明すると、下部に配設された部品認識カメラ１５と、この部品認識カメラ１５の上方位置に配設され２つの前記装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２又は６Ｂ１と６Ｂ２の画像を合成するプリズム１６、レンズ１７、絞り１８、レンズ１９を収納したレンズ収納装置２０と、このレンズ収納装置を挟んだ位置に配設される一対のハーフミラー２１Ａ、２１Ｂと、各ハーフミラー２１Ａ、２１Ｂの上方にリング状に複数個の反射用ＬＥＤ２２が配設されて構成された照明装置２３Ａ、２３Ｂとから構成される。この照明装置２３Ａ、２３Ｂは、前記吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに向けて照明光を照射する。

【0018】

そして、一対のハーフミラー２１Ａ、２１Ｂの上方に照明装置２３Ａ、２３Ｂが位置し、この照明装置２３Ａ、２３Ｂの上方に前記装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２又は６Ｂ１と６Ｂ２が位置するように、それぞれ配設される。

【0019】

前記プリズム１６は４つの三角柱であるハーフミラー１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを隙間無く組み合わせて結合させて構成したものである。４つの結合面がハーフミラー面となる。なお、前記装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２の下面６Ｃは黒く着色されており、各吸着ノズル５には拡散板２５が取り付けられている。

【0020】

図４は電子部品装着装置１の電子部品装着に係る制御のための制御ブロックであり、以下説明する。電子部品装着装置１の各要素は制御装置３０が統括制御しており、各種データを格納する記憶装置３１がバスライン３２を介して前記制御装置３０に接続されている。また、前記制御装置３０には操作画面等を表示する表示装置としてのモニタ３３及び該モニタ３３の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ３４がインターフェース３５を介して接続されている。また、前記Ｙ方向モータ９等が駆動回路３６、インターフェース３５を介して前記制御装置３０に接続されている。なお、前記制御装置３０は、制御装置、判断装置、比較装置、計算装置、更新装置などの機能を果たす。

【0021】

前記記憶装置３１には、プリント基板Ｐの種類毎に装着データが記憶されている。この装着データは、その装着順序（装着ステップ番号）毎に、プリント基板Ｐ内での各電子部品の装着座標のＸ方向の位置情報（装着座標Ｘ）、Ｙ方向の位置情報（装着座標Ｙ）、装着角度情報（装着角度θ）、各部品供給ユニット８の部品配置番号情報等から構成される。

【0022】

また、前記記憶装置３１には、カート台７Ａ、７Ｂ上に配設された前記各部品供給ユニット８の部品配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）の部品配置データが格納されている。

【0023】

更には、前記記憶装置３１には、電子部品の特徴を表す形状データ・認識データ・制御データ・部品供給データから成る電子部品毎の部品ライブラリデータ等が格納されている。

【0024】

３７はインターフェース３５を介して前記制御装置３０に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１５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３７にて行われ、制御装置３０に処理結果が送出される。即ち、制御装置３０は部品認識カメラ１５により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３７に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置３７から受取るものである。

【0025】

以上の構成により、電子部品のプリント基板Ｐへの装着動作について説明する。先ず、電子部品装着装置１の電子部品の装着運転が開始されると、プリント基板Ｐが前工程装置より受継がれて供給コンベア２Ａに有る場合には、位置決め部２Ｂに搬送され位置決め装置により位置決めされる。

【0026】

そして、このように位置決めされたプリント基板Ｐ上に電子部品を装着する動作が開始される。即ち、制御装置３０は装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、及び６Ｂ１と６Ｂ２が連鎖吸着のために、装着データから前記部品供給装置３Ａ、３Ｂとプリント基板Ｐとの１回の往復分で電子部品の取り出し及び装着のための装着ステップ番号の切出しをし、各装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２に備えられた吸着ノズル５の最大数「８」について電子部品の連鎖吸着が可能であり、例えば装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２の各８本全ての吸着ノズル５の吸着動作が行われることとなる。

【0027】

即ち、奥側の装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２が、Ｙ方向はＹ方向モータ９が駆動してビーム４Ａが移動し、Ｘ方向はＸ方向モータ１１が駆動してＸＹ方向に移動し、部品供給装置３Ａの各部品供給ユニット８の部品取出し位置へ移動する。そして、制御装置３０は上下軸駆動モータ１２を制御して、前記吸着ノズル５を下降させ、部品供給ユニット８の電子部品を吸着して取出す。同様に、装着ヘッド６Ｂ１、６Ｂ２の各８本の吸着ノズル５が電子部品を部品供給装置３Ｂから取出す。

【0028】

その後に、装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２の上下軸駆動モータ１２を制御して吸着ノズル５の上昇を開始させ、前記装着ヘッド６Ａの吸着ノズル５が位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に前記電子部品を装着するように移動するが、その途中において、装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、又は６Ｂ１と６Ｂ２の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品の認識処理動作が行われる。

【0029】

この場合、各部品認識カメラ１５は装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、又は６Ｂ１と６Ｂが移動しながら吸着ノズル５に吸着保持された電子部品が部品認識カメラ１５により撮像され（フライ認識）、各装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２、又は６Ｂ１と６Ｂ２に設けられた各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を一括して撮像する。

【0030】

即ち、図２及び図３に示すように、装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２を例にして説明すると、この装着ヘッド６Ａ１及び６Ａ２を部品認識カメラ１５の上方を通過させ、この移動中に装着ヘッド６Ａ１及び６Ａ２の複数の吸着ノズル１５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像する。

【0031】

即ち、この装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２がそれぞれ照明装置２３Ａ、２３Ｂの上方に位置したときには、右の装着ヘッド６Ａ２をθ軸モータ１３により４５度時計方向に回転させており、装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２の各吸着ノズル５の位置は同じとはならない状態となっており、この状態で照明装置２３Ａ、２３Ｂは各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに向けて光を照射する。そして、この各電子部品Ｄにより反射された光がハーフミラー２１Ａ、２１Ｂにより半分の量が透過して半分の量が反射して前記プリズム１６に横方向から入射する。すると、ハーフミラー２１Ａからの図３の左方からの反射光がハーフミラー１６Ｄ、１６Ｃによりその半分の量が透過してその半分の量が下方へ反射すると共に、ハーフミラー２１Ｂからの図３の右方からの反射光がハーフミラー１６Ｂ、１６Ｃによりその半分の量が透過してその半分の量が下方へ反射して、図５の左に示すような装着ヘッド６Ａ１の画像と右に示すような装着ヘッド６Ａ２の画像は、図６に示すような１つの画像として合成されることとなる。そして、この場合、合成された反射像がレンズ１７、絞り１８及びレンズ１９を介して部品認識カメラ１５により撮像される構成である。

【0032】

この場合、装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２がそれぞれ照明装置２３Ａ、２３Ｂの上方に位置したときには、右の装着ヘッド６Ａ２は４５度時計方向に回転した位置にあるので、合成された１枚の画像において、装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２の各吸着ノズル５は重ならない状態となる。

【0033】

そして、装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２の移動中に複数の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品Ｄを一括して撮像して、この撮像された１枚の画像を認識処理装置３７が認識処理して１６本の各吸着ノズル５に対する位置ズレを把握する。この場合、装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２に対する画像は１枚であるから、認識処理も迅速に行なわれることとなるから生産効率が向上する。また、装着ヘッド６Ｂ１、６Ｂ２の吸着ノズル５に吸着保持された各電子部品についても、各吸着ノズル５に対する位置ズレを把握する。

【0034】

そして、装着データの装着座標に各部品認識処理結果を加味して、吸着ノズル５に対する電子部品の位置ずれをＸＹ方向及び回転方向の補正をしつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。このようにして、プリント基板Ｐ上に装着すべき全ての電子部品の装着をしたら、この基板Ｐを基板位置決め部２Ｂから基板排出部２Ｃを介して後工程装置に受け渡して、このプリント基板Ｐ上への電子部品の装着動作は終了する。

【0035】

なお、図示しない透過用照明装置からの光が図２に示す矢印Ｘ方向から拡散板２５に照射されると、この導入された光を拡散板２５が拡散して、透過させて底面から下方へ放射させ、透過光がハーフミラー２１Ａ、２１Ｂにより半分の量が透過して半分の量が反射して前記プリズム１６に横方向から入射し、ハーフミラー２１Ａからの図３の左方からの反射光がハーフミラー１６Ｄ、１６Ｃによりその半分の量が透過してその半分の量が下方へ反射すると共に、ハーフミラー２１Ｂからの図３の右方からの反射光がハーフミラー１６Ｂ、１６Ｃによりその半分の量が透過してその半分の量が下方へ反射して、装着ヘッド６Ａ１及び装着ヘッド６Ａ２の画像は、１つの画像として合成されることとなる。そして、この場合、合成されたシルエット像がレンズ１７、絞り１８及びレンズ１９を介して部品認識カメラ１５により撮像されることとなる。

【0036】

なお、以上の実施形態にあっては、前記装着ヘッド６Ａ１と６Ａ２を一方のヘッド取付体１０Ａを介して一方のビーム４Ａに取付け、前記装着ヘッド６Ｂ１と６Ｂ２を他方のヘッド取付体１０Ｂを介して他方のビーム４Ｂに取付ける構成であったが、前記装着ヘッド６Ａ１、６Ａ２を別個のヘッド取付体を介して一方のビーム４Ａに取付け、前記装着ヘッド６Ｂ１、６Ｂ２を別個のヘッド取付体を介して他方のビーム４Ｂに取付ける構成にしてもよい。

【0037】

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。

【符号の説明】

【0038】

１ 電子部品装着装置
３Ａ、３Ｂ 部品供給装置
４Ａ、４Ｂ ビーム
５ 吸着ノズル
６Ａ１、６Ａ２、６Ｂ１、６Ｂ２ 装着ヘッド
１５ 部品認識カメラ
１６ プリズム
８ 部品供給ユニット
Ｐ プリント基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】