| 【発明の名称】 |
移載装置、表面実装機、ICハンドラー及び部品厚さ測定方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 寛 【住所又は居所】静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】安定した部品の移載を行うことができる移載装置、表面実装機、ICハンドラー及び厚さ計測方法を提供することを目的とする。
【解決手段】画像処理部72は、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6により電子部品の下面の画像が取り込まれると、この画像に画像処理を行って電子部品の中心位置Cを各ラインセンサの認識画面の画面中心と共に検出する。検出した電子部品の中心位置Cと各ラインセンサの認識画面の画面中心との各ラインセンサの撮像方向(X軸方向)のずれ量に基づいて、主演算部76は電子部品の実際の厚さT2を算出する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 部品吸着用のノズルを有するヘッドと、 このヘッドを駆動させる駆動手段と、 前記ノズルの吸着面と対向配設され、前記部品の前記ノズルに吸着された面と対向する面を撮像する撮像手段と、 この撮像手段により取り込まれた前記部品の画像に基づいて前記ヘッドの駆動を制御する制御手段とを備え、 一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置において、 前記撮像手段は、光軸が互いに異なる第1及び第2の撮像素子とから構成され、 前記制御手段は、 前記第1及び第2の撮像素子により取り込まれた部品の画像から前記部品の厚さを算出する算出手段と、 この算出手段により算出された部品の厚さに基づいて前記部品の移載時の前記ヘッドの高さ方向の駆動を制御する駆動制御手段と有する ことを特徴とする移載装置。 【請求項2】 前記制御手段は、前記算出手段により算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合、前記部品の前記他の位置への移載を行わない ことを特徴とする請求項1記載の移載装置。 【請求項3】 前記算出手段は、前記第1及び第2の撮像素子の各画像における光軸位置と前記各画像に含まれる前記部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて前記部品の厚さを算出する ことを特徴とする請求項1又は2記載の移載装置。 【請求項4】 基板を保持する保持手段と、 一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置と を備えた表面実装機であって、 前記移載装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載された移載装置であり、 前記他の位置は、前記保持手段により保持された基板上である ことを特徴とする表面実装機。 【請求項5】 部品の検査を行う検査ソケットと、 一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置と を備えたICハンドラーであって、 前記移載装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載された移載装置であり、 前記他の位置は、前記検査ソケットである ことを特徴とするICハンドラー。 【請求項6】 部品吸着用のノズルを有するヘッドにより一の位置から他の位置に移載される部品の厚さを測定する部品厚さ測定方法であって、 光軸が鉛直方向に沿った第1の撮像素子と光軸が鉛直方向に対して所定の角度を有する第2の撮像素子により部品の画像が取り込まれると、前記第1及び第2の撮像素子の各画像における光軸位置と前記各画像に含まれる前記部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて前記部品の厚さを算出する ことを特徴とする部品厚さ測定方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】 【0001】 本発明は、部品吸着用のノズルを有するヘッドにより電子部品を所定の位置から他の所定の位置に移載する移載装置、この移載装置を有する表面実装機、ICハンドラー及びこれらの装置により移載される部品の厚さを計測する計測方法に関するものである。 【背景技術】 【0002】 従来より、部品吸着用のノズルを移動可能に支持するヘッドを有するヘッドユニットにより、IC等の電子部品を一の位置から吸着して、他の位置に移載する移載装置が知られている。また、このような移載装置により、部品をプリント基板の所定の位置に装着する表面実装機や、部品を検査エリア内の所定の経路を移載して部品の検査を行うICハンドラー等も知られている。 【0003】 これらの装置では、ノズルで部品を吸着したときの部品の吸着位置にある程度ばらつきがあるため、部品を移載する際には吸着位置のずれを補正する必要がある。このため、従来では、ラインセンサ等の撮像手段により部品の撮像を行って部品画像を取り込み、この取り込み画像に基づいて吸着位置のずれを補正している(例えば特許文献1参照。)。 加えて、例えば、QFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)のようなリードやボール等の本体から突出した部分を有する部品の場合には、不良品を判定するためにリードやボールの平坦度(コプラナリティ)を計測するのが一般的である。このため、従来では、上述したラインセンサに加えて、このラインセンサと光軸の角度が異なるラインセンサを設け、これらのラインセンサにより部品のリードやボールの撮像を行って画像を取り込み、これらの取り込み画像に基づいて不良品の判定を行っている(例えば、特許文献2,3参照。)。 なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。 【特許文献1】特開平12−299600号公報 【特許文献2】特開平7−151522号公報 【特許文献3】特開2003−130619号公報 【特許文献4】特開2000−161916号公報 【特許文献5】特開2002−176300号公報 【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】 【0004】 しかしながら、上述した移載装置等により部品を移載する場合、予め設定されてた部品の厚さが間違っていたり、ノズルに部品が正常に吸着されていないなどの理由により部品の厚さが設定値と異なっていると、基板に部品を装着する際にきちんと部品が装着されなかったり、部品を基板に押しつけ過ぎて部品を破損してしまう恐れがある。したがって、安定した部品の移載を行うためには、上述した吸着位置のずれやコプラナリティの他に部品の厚さも測定することが望ましい。 そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、安定した部品の移載を行うことができる移載装置、表面実装機、ICハンドラー及び部品厚さ測定方法を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 【0005】 上述したような課題を解決するために、本発明にかかる移載装置は、部品吸着用のノズルを有するヘッドと、このヘッドを駆動させる駆動手段と、ノズルの吸着面と対向配設され、部品のノズルに吸着された面と対向する面を撮像する撮像手段と、この撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドの駆動を制御する制御手段とを備え、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置において、撮像手段は、光軸が互いに異なる第1及び第2の撮像素子とから構成され、制御手段は、第1及び第2の撮像素子により取り込まれた部品の画像から部品の厚さを算出する算出手段と、この算出手段により算出された部品の厚さに基づいて部品の移載時のヘッドの高さ方向の駆動を制御する駆動制御手段と有することを特徴とする。 【0006】 上記移載装置において、制御手段は、算出手段により算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合、部品の他の位置への移載を行わないようにしてもよい。 また、上記移載装置において、算出手段は、第1及び第2の撮像素子の各画像における光軸位置と各画像に含まれる部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて部品の厚さを算出するようにしてもよい。なお、任意の特徴点には、部品の中心など部品上の位置ならば適宜自由に設定することができる。 【0007】 本発明にかかる表面実装機は、基板を保持する保持手段と、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置とを備えた表面実装機であって、 移載装置は、上述した移載装置であり、他の位置は、保持手段により保持された基板上であることを特徴とする。 【0008】 本発明にかかるICハンドラーは、部品の検査を行う検査ソケットと、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置とを備えたICハンドラーであって、移載装置は、上述した移載装置であり、他の位置は、検査ソケットであることを特徴とする。 【0009】 本発明にかかる部品厚さ測定方法は、部品吸着用のノズルを有するヘッドにより一の位置から他の位置に移載される部品の厚さを測定する部品厚さ測定方法であって、光軸が鉛直方向に沿った第1の撮像素子と光軸が鉛直方向に対して所定の角度を有する第2の撮像素子により部品の画像が取り込まれると、第1及び第2の撮像素子の各画像における光軸位置と各画像に含まれる部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて部品の厚さを算出することを特徴とする。 【発明の効果】 【0010】 本発明によれば、部品の厚さを算出することにより、部品個々の厚さの違いを考慮したヘッドの駆動制御ができるので、安定した部品の移載が可能となる。 また、本発明によれば、算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合にその部品の移載を行わないので、部品の破壊を未然に防ぎ、コストダウンを実現することが可能となる。 【発明を実施するための最良の形態】 【0011】 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかる表面実装機の平面図、図2は、本実施の形態にかかる表面実装機の側面図、図3は、本実施の形態にかかる表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。 本実施の形態にかかる表面実装機は、平面視略矩形の基台1と、この基台1の長手方向(X軸方向)にそって基台1上に配設され、プリント基板Pを搬送するコンベア2と、このコンベア2の両側に設けられ、電子部品を供給する部品供給部3と、基台1の上方に設けられ、部品供給部3の電子部品をコンベア2上のプリント基板Pに移載するヘッド機構4と、基台1上に設けられ、ヘッド機構4が搬送する電子部品を撮像する0度ラインセンサ5と、ヘッド機構4が搬送する電子部品を撮像するθ度ラインセンサ6と、表面実装機の動作を制御する制御装置7とを有する。 【0012】 コンベア2は、プリント基板PをX軸方向に移動させる。これにより、コンベア2は、プリント基板Pを外部又は連続して設けられた印刷装置等から表面実装機内部に搬入する搬入動作、搬入されたプリント基板Pを所定の装着作業位置に保持する保持動作、電子部品が装着されたプリント基板Pを他の表面実装機若しくはリフロー炉又は表面実装機外部に搬出する搬出動作等を行う。 【0013】 部品供給部3は、コンベア2と平行に配設された取付座31と、各取付座31に並列かつ各々位置決めされた状態で固定された各種部品を供給するための複数のテープフィーダー32とを有する。このテープフィーダー32は、それぞれIC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が備えられ、後述するノズル46により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出される。 【0014】 ヘッド機構4は、基台1上のX軸方向の両端部近傍において長手方向がY軸方向(コンベア2の移動方向と直交する方向)に沿って固定されたレール41と、長手方向がX軸方向に沿い、レール41に両端を支持されることによりY軸方向に移動可能に配設された支持部材42と、この支持部材42の長手方向に設けられたガイド43と、このガイドに沿って移動可能に支持されたヘッドユニット44とを少なくとも備える。このようなヘッド機構4は、部品供給部3から電子部品を取り上げ、この電子部品をプリント基板Pまで搬送し、搬送した電子部品をプリント基板Pに搭載するという一連の電子部品の移載動作を行う。 【0015】 ヘッドユニット44には、部品吸着用のヘッド45が搭載されており、本実施の形態では、8本のヘッド45がX軸方向に一列に並べて配設されている。また、ヘッド45は、図3に示すZ軸サーボモータ47及びR軸サーボモータ48により、それぞれヘッドユニット44に対してZ軸方向(X軸とY軸に対して垂直な方向)の移動及びノズル46の中心軸(R軸)回りの回転が可能とされる。Z軸サーボモータ47及びR軸サーボモータ48には、それぞれエンコーダ等からなる位置検出部47a、48aが設けられている。 また、各ヘッド45のZ軸方向の下端にはノズル46が設けられており、部品吸着時には図示しない負圧供給手段からノズル46に負圧が供給され、この負圧による吸引力で部品が吸着される。 なお、ヘッド45には、ノズル46が複数設けられるようにしてもよい。 【0016】 このようなヘッドユニット44は、レール41に沿って設けられたボールねじ41aと、このボールねじ41aの一端に取り付けられてボールねじ41aを回動させるY軸サーボモータ41bとにより、支持部材42がY軸方向に移動することで、Y軸方向の移動が可能とされる。また、ヘッドユニット44は、支持部材42に沿って設けられたボールねじ42aと、このボールねじ42aの一端に取り付けられてボールねじ42aを回動させるX軸サーボモータ42bとにより、X軸方向への移動が可能とされる。Y軸サーボモータ41b及びX軸サーボモータ42bには、それぞれエンコーダ等からなる位置検出部41c、42cが設けられている。 【0017】 図4は、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6の側面図である。 0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6は、それぞれCCDカメラやCCDラインセンサ等の公知の撮像素子からなり、ヘッドユニット44の移動範囲内であって基台1上の部品供給部3近傍に設けられ、上述したノズル46により吸着された部品のノズル46の吸着面に対向する面(下面)を撮像してその画像信号を制御装置7に出力する。 なお、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6は、図1に示されるようにそれぞれ2つずつ設けられているが、1つずつでもよい。 【0018】 0度ラインセンサ5は、図4(a)によく示されるように、光軸がZ軸方向に一致するように配設されている。 一方、θ度ラインセンサ6は、図4(b)によく示されるように、Z軸に対して軸線が所定の角度を有するように配設され、かつ光軸上に設けられたミラー6cにより光軸の角度が変えられることにより、光軸がZ軸に対して所定の角度θを有するように配設される。なお、θ度ラインセンサ6の光軸の角度θは、例えば40度など適宜自由に設定することができる。また、θ度ラインセンサ6は、図4(b)に示すようなミラー6cにより光軸の角度θを変えるものに限定されず、Z軸に対して所定の角度θを有するように配設されるのであれば、各種CCDラインセンサを適用することができる。 【0019】 制御装置7は、CPU等の演算装置と、メモリ、HDD(Hard Disc Drive)等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、外部との情報の送受を行うI/F装置と、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)又はFED(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータ又はコントローラーと、このコンピュータ又はコントローラーにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、図3に示す軸制御部(ドライバ)71、画像処理部72、記憶部73、表示部74、入力部75及び主演算部76が実現される。 【0020】 軸制御部71は、Y軸サーボモータ41b、X軸サーボモータ42b、各ヘッド45毎に設けられるR軸サーボモータ47及びZ軸サーボモータ48と、これらのサーボモータに設けられた位置検出部41c、42c、47a、48aとが接続されており、これらの位置検出部の検出値に基づいて、各サーボモータ41b、42b、47、48の駆動制御を行う。 【0021】 画像処理部72は、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6が接続されており、これらのラインセンサの取り込み画像に所定の画像処理を行い、部品中心位置Cと各ラインセンサの認識画面中心とを検出し、この検出した値を主演算部76に送出する。 ここで、認識画面とは各ラインセンサにより撮像される画像の撮像範囲のことを意味し、その撮像範囲の中心を認識画面中心という。 【0022】 記憶部73は、本実施の形態にかかる表面実装機の動作に関するプログラム、プリント基板Pの形状やプリント基板Pに搭載する電子部品に関するデータ、プリント基板Pに搭載する電子部品の厚さを含む各種形状等に関するデータ等を記憶している。これらの各種データは、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Video Disk)等の公知の記憶媒体に記憶することも可能である。これにより、他の装置で作成した各種データを記憶媒体を介して記憶部73に導入することもできる。 【0023】 表示部74は、0度ラインセンサ5やθ度ラインセンサ6により取り込まれた画像、画像処理部72により画像処理が行われた画像データ、記憶部73に記憶に記憶されている各種データなど本実施の形態にかかる表面実装機の各種動作に関する各種データを表示する。 入力部75は、ユーザによる表面実装機の動作に関する各種操作入力を検出する。この検出した情報は、主演算部76に送出される。 【0024】 主演算部76は、軸制御部71を介して各サーボモータ41b、42b、47、48を制御することにより、部品供給部3からの部品の吸着(吸着動作)、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6上へのヘッドユニット44の移動(認識動作)、部品認識後のプリント基板P上へのヘッドユニット44の移動及び部品搭載(搭載動作)を順次行わせるとともに、認識動作時に画像処理部72による認識結果に基づいて部品吸着位置ずれ量を求め、装着動作時にそのずれ量を加味して搭載位置(X方向、Y方向及びR方向の各位置)を調整する。 また、主演算部76は、画像処理部72が検出した部品中心位置と各ラインセンサの画面中心とに基づいて電子部品の厚さを測定し、装着動作時にその厚さを加味して電子部品の搭載位置(Z方向)を調整する。画像処理部により測定された厚さが異常値の場合、主演算部76は、その厚さが異常値である電子部品の搭載を中止する。 【0025】 次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる表面実装機の動作について説明する。図5は、本実施の形態にかかる表面実装機の動作を示すフローチャートである。 まず、ユーザは、入力部75を介して、プリント基板Pに搭載する各電子部品の厚さT1と、これらの電子部品の厚さの許容値ΔTとを設定する(ステップS501)。設定された電子部品厚さT1及び許容値ΔTは、記憶部73に記憶される。 ここで、許容値ΔTとは、プリント基板Pに搭載する電子部品の厚さの許容値を示すものである。 【0026】 次に、ノズル46の吸引端の端面中心が0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6それぞれの認識画面の中心と一致するよう、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6の撮像区間を調整し、認識面高さZを設定する(ステップS502)。図6は、各ラインセンサと認識面高さZとの関係を説明する模式図、図7は、各ラインセンサの撮像区間を説明する模式図である。 まず、図6に示すように、ノズル46を水平に移動中、ノズル46の吸引端の端面を各ラインセンサではっきり認識可能なように、所定の高さに設定したノズル46の吸引端の端面のZ軸方向高さを、認識面高さZと設定する。 一方、それぞれのラインセンサのZ方向位置は、高さZの認識面上の物をはっきり認識可能なように設定されている。高さZの認識面上を水平に移動通過するノズル46の吸引端の端面が、0度ラインセンサ5で撮像されて取り込まれる画像の前記端面中心が0度ラインセンサ5の認識画面50の画面中心50aにできる限り一致するように、0度ラインセンサ5による撮像開始から撮像終了までにノズル46の吸引端の端面中心が移動する範囲、すなわち撮像区間を調整する。同様に、認識面高さZを水平に移動するノズル46の吸引端の端面の取り込み画像における中心とθ度ラインセンサ6の認識画面60の画面中心60aとができる限り一致するように、θ度ラインセンサ6の撮像区間を調整する。 【0027】 0度ラインセンサ5は、図7(a)に示すように、Z軸に沿うように調整された光軸5aと認識面高さZとの交点を撮像中間地点P0Xとし、この撮像中間地点P0X上をノズル46の吸引端の端面中心が通過するときに、端面中心が撮像中間地点P0Xの手前のP1Xの位置から撮像を開始し、撮像中間地点P0Xを通過後のP2Xの位置に到達時撮像を終了する。この間、0度ラインセンサ5は不図示のY軸方向のスリットにより、高さZの認識面の内光軸(正確にはスリット長だけ奥行きのある面)5aと交わる線状の画像を取り込み続ける。 認識画面上でのノズル46の吸引端の端面中心位置は、認識画面の一方の端部からの距離L1で認識することができる。この場合、認識画面上における距離L1は、認識画面上における両端間の長さ(L1+L2)が、ノズル46の移動速度に撮像開始から撮像終了までの時間を乗じた移動距離(L1’+L2’)に相当するので、認識画面上における両端間の距離(L1+L2)を、ノズル46の移動速度に撮像開始タイミングから端面中心が撮像中間地点P0Xを通過するまでの時間を乗じて得られる移動距離L1’に基づき、比例配分して得られる。ここで、認識画面50のX軸方向において、認識画面50の負の側の端部と画面中心50aと距離をL1、認識画面50の正の側の端部と画面中心50aとの距離をL2とし、距離L1,L2にそれぞれ0度ラインセンサ5の光学系の拡大率を乗じた距離をL1’,L2’とすると、撮像開始地点P1Xおよび撮像終了地点P2Xは、下式(1),(2)でそれぞれ表される。 P1X=P0X−L1’ …(1) P2X=P0X+L2’ …(2) 【0028】 したがって、0度ラインセンサ5の撮像開始地点P1Xは、撮像中間地点P0XからX軸方向の負の側に、すなわち撮像中間地点P0Xからノズル46の移動方向の負の側に、距離L1に0度ラインセンサ5の光学系の拡大率を乗じた距離L1’だけ離間した位置に設定される。同様に、0度ラインセンサ5の撮像終了地点P2Xは、撮像中間地点P0XからX軸方向の正の側に、すなわち撮像中間地点P0Xからノズル46の移動方向の正の側に、距離L2に0度ラインセンサ5の光学系の拡大率を乗じた距離L2’だけ離間した位置に設定される。 【0029】 θ度ラインセンサ6は、図7(b)に示すように、Z軸に対して角度θで交わるよう調整された光軸6aと認識面高さZとの交点を撮像中間地点P0Xとし、この撮像中間地点P0X上をノズル46の吸引端の端面中心が通過するときに、端面中心が撮像中間地点P0Xの手前のP3Xの位置から撮像を開始し、撮像中間地点P0Xを通過後のP4Xの位置に到達時撮像を終了する。認識画面上でのノズル46の吸引端の端面中心位置は、認識画面の一方の端部からの距離L1で認識することができる。この場合、認識画面上における距離L1は、認識画面上における両端間の距離(L1+L2)が、ノズル46の移動速度に撮像開始から撮像終了までの時間を乗じた移動距離(L1”+L2”)に相当するので、認識画面上における両端間の長さ(L1+L2)を、ノズル46の移動速度に撮像開始タイミングから端面中心が撮像中間地点P0Xを通過するまでの時間を乗じて得られる移動距離L1”に基づき、比例配分して得られる。ここで、認識画面60のX軸方向において、認識画面60の負の側の端部と画面中心60aと距離をL1、認識画面60の正の側の端部と画面中心60aとの距離をL2とし、光軸6aと撮像中間地点P0Xで直交する補助線を6b、この補助線6b上において撮像中間地点P0Xからノズル46の移動方向の負および正の側それぞれに距離L1,L2にθ度ラインセンサ6の光学系の拡大率を乗じた距離をL1’,L2’をとると、撮像開始地点P1Xおよび撮像終了地点P2Xは、下式(3),(4)でそれぞれ表される。 P3X=P0X−L1’/cosθ …(3) P4X=P0X+L2’/cosθ …(4) 【0030】 したがって、θ度ラインセンサ6の撮像開始地点P3Xは、撮像中間地点P0XからX軸方向の負の側に、すなわち撮像中間地点P0Xからノズル46の移動方向の負の側に、距離L1にθ度ラインセンサ6の光学系の拡大率を乗じた距離L1’をcosθで除した商だけ離間した位置に設定される。同様に、θ度ラインセンサ6の撮像終了地点P4Xは、撮像中間地点P0XからX軸方向の正の側に、すなわち撮像中間地点P0Xからノズル46の移動方向の正の側に、距離L2に0度ラインセンサ6の光学系の拡大率を乗じた距離L2’をcosθで除した商だけ離間した位置に設定される。 【0031】 図6では、便宜上、0度ラインセンサ5およびθ度ラインセンサ6それぞれの撮像中間地点P0Xが同一として描かれているが、上述したように撮像中間地点P0X、撮像開始地点P1X,P3Xおよび撮像終了地点P2X,P4Xを設定するのであれば、0度ラインセンサ5およびθ度ラインセンサ6それぞれの撮像中間地点P0Xが同一でなくてもよい。 なお、図6に示すように0度ラインセンサ5およびθ度ラインセンサ6それぞれの撮像中間地点P0Xが同一の場合、0度ラインセンサ5の光軸5aとθ度ラインセンサ6の光軸6aとは、ノズル46の吸引端の端面中心で交わる。 なお、ノズル46がX軸方向正の方向に移動中撮像する場合を記載したが、移動方向はX軸方向負方向でも良い。これにより、左右の部品供給部3から両ラインセンサ5,6上方を経由してプリント基板Pに至るまでのヘッドユニット44の移動の自由度を増し、移動距離を短くして実装効率を上げることが可能となる。 また、θ度ラインセンサ6の不図示のスリットをY軸方向とすることで、吸着ノズル46をX軸方向に移動させて撮像するようにしているが、スリットの方向を平面上任意の方向に設定しても良い。撮像に当たっては、吸着ノズル46をスリットの方向と交差、できれば直交するように移動させる。 【0032】 また、0度ラインセンサ5およびθ度ラインセンサ6の替わりにCCDエリアカメラを適用する場合、上述したように設定した各撮像中間地点P0Xでノズル46を停止し、撮像を行うことにより、ラインセンサの場合と同等の画像を取り込むことが可能である。但し、θ度CCDエリアカメラは被写体深度が大きく、高さZの認識面の上下所定範囲をはっきり認識できるものにすると良い。 【0033】 上述した認識面高さZの登録動作および撮像区間の設定動作は、ユーザ又は主演算部76により行われる。これにより主演算部76は、登録手段として機能する。 【0034】 認識面高さZを設定すると、主演算部76は、軸制御部71を介して各サーボモータ41b、42b、47、48を制御して、部品供給部3からプリント基板Pに搭載する電子部品を吸着する(ステップS503)。 【0035】 電子部品を吸着すると、主演算部76は、軸制御部71を介してY軸サーボモータ41b及びX軸サーボモータ42bを制御して、ヘッドユニット44を例えば図1中に矢印で示す経路に沿って移動させて0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6上を通過させ、電子部品の下面の画像を0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6に取り込ませる(ステップS503,S504)。 この認識動作の際、主演算部76は、ノズル46により吸着した電子部品の下面が認識面高さZに合うように、軸制御部71を介してZ軸サーボモータ48を制御する。具体的には、電子部品の本体から0度ラインセンサ5側に突出するリード又はボールのZ軸方向の端部を含む平面のZ軸方向の高さと認識面高さZとが一致するように、予め記憶部73に記憶されているその電子部品の厚さに基づいて軸制御部71を介してZ軸サーボモータ48を制御する。 【0036】 画像処理部72により0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6により電子部品の下面の画像が取り込まれると、主演算部76は、ノズル46に吸着された電子部品の厚さを算出する(ステップS506)。この算出方法について、以下に説明する。 【0037】 まず、画像処理部72は、0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6により電子部品の下面の画像が取り込まれると、この画像に画像処理を行って電子部品の中心位置Cを各ラインセンサの認識画面の画面中心と共に検出する。電子部品の中心位置Cは、例えば取り込み画像から電子部品各辺の両端のリード又はボールを検出し、これらのリード又はボールから電子部品の輪郭を抽出して電子部品の中心位置を検出するなど、公知の方向で検出する。検出した電子部品の中心位置Cと各ラインセンサの認識画面の画面中心との各ラインセンサの撮像方向(X軸方向)のずれ量に基づいて、主演算部76は電子部品の実際の厚さT2を算出する。 【0038】 図8は、電子部品の実際の厚さが設定値が通りの場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。 例えば、図8に示すように、電子部品81の厚さT2が予め記憶部73に記憶されている厚さ(設定値T1)と同じ場合、0度ラインセンサ5の認識画面51におけるノズル46の吸引端の端面中心51a(すなわち、ノズル46の吸引端の端面の中心が光軸5a上にある時の端面中心の画像上における位置)と電子部品81の中心位置CとのX軸方向のずれ量X1(すなわち、0度ラインセンサ5で認識する電子部品81の中心位置Cがノズル46の吸引端の端面中心からの吸着時のX軸方向のずれ量)と、θ度ラインセンサ6の認識画面61におけるノズル46の吸引端の端面中心に相当する端面中心相当点61a(すなわち、θ度ラインセンサ6の光軸6aが高さZの認識面と交差する点(撮像中間地点P0X)に鉛直線を立て、その鉛直線にノズル46の吸引端の端面の中心が一致した時の、認識画面61上の光軸6aの位置)と電子部品81の中心位置CとのX軸方向のずれ量X2(但し、θ度ラインセンサ6は鉛直面に対してθ度だけ傾いており、ここでの認識画像61は、光軸6aと直交する方向の撮像データを1/cosθ倍してX軸方向の画像データに変換したものを言う。また、X軸方向の画像データに変換した認識画像61における端面中心相当点61aは、撮像開始時から、撮像中間地点P0Xに鉛直線を立て、その鉛直線にノズル46の吸引端の端面の中心が一致するまでの時間と、ノズル46の移動速度と傾きθ度から求まり、この端面中心相当点61aは、光軸6a上にあるものの画像データ上の位置を示すものである。すなわち、ここで言うずれ量Xはθ度ラインセンサ6の光軸6aが高さZの認識面と交差する点(撮像中間地点P0X)に鉛直線を立て、その鉛直線にノズル46の吸引端の端面の中心が一致した瞬間における、電子部品81の下面における中心位置Cから水平に光軸6aまで取った距離となり、X軸方向の画像データに変換した認識画像61において、求められる端面中心相当点61aから電子部品81の下面における中心位置Cまでの距離となる。)とは、等しくなる。これは、電子部品81の厚さT2が設定値T1と同じなので、設定値T1に基づいてノズル46をZ軸方向に移動させると、電子部品81の下面と各ラインセンサのピントが合わされた認識面高さZとが一致するためである。したがって、ずれ量X1とX2とが等しい場合、電子部品81の厚さT2は、設定値T1となる。 【0039】 一方、電子部品の厚さが設定値と異なる場合、得られた2つの認識画面の端面中心或いは端面中心相当点と電子部品の中心位置Cとのずれ量は、それぞれ大きさが異なって検出される。図9は、部品の厚さが設定値より薄い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。 例えば、図9(a)に示すように、電子部品82の厚さT2が設定値T1よりも薄い場合、0度ラインセンサ5の認識画面52の端面中心52aと電子部品82の中心位置CとのX軸方向のずれ量X1と、θ度ラインセンサ6のX軸方向の画像データに換算した認識画面62の端面中心相当点62aと電子部品の中心位置CとのX軸方向のずれ量X2とは、その大きさが異なる。これは、電子部品82の厚さが設定値T1よりも薄いため、設定値に基づいてノズル46をZ軸方向に移動させると、電子部品82の下面Zrealが認識面高さZよりもZ軸方向に正の側にあるからである。したがって、認識画面における端面中心52aあるいは端面中心相当点62aに対する電子部品82の画像がθ度ラインセンサ6において0度ラインセンサ5よりも撮像方向の正の側に移動する。電子部品82の実際の厚さT2が設定値T1よりも薄い場合、認識画面62に表示される中心位置Cは、認識画面52に表示される中心位置CよりもX軸方向の正の側に移動する。 このような場合、電子部品82の厚さT2は、図9(a)において符号90で示す直角三角形に基づいて算出することができる。図9(b)は、その三角形の拡大図である。 【0040】 電子部品82の厚さT2は、図9(a)から分かるように、設定値T1と(Zreal−Z)との差、すなわち下式(5)で表すことができる。 T2=T1−(Zreal−Z) ・・・(5) ここで、(Zreal−Z)は、図9(b)に示す直角三角形に基づき下式(6)で表すことができる。ここで、角度θは、上述したようにθ度ラインセンサ6の光軸とZ軸により構成される鋭角の角度を意味する。 Zreal−Z=(X1−X2)/tanθ ・・・(6) したがって、電子部品82の実際の厚さT2は、下式(7)で算出することができる。 T2=T1−(X1−X2)/tanθ ・・・(7) 【0041】 図9の場合と同様、図10(a)に示すように電子部品83の実際の厚さT2が設定値T1よりも厚い場合も、上式(5)〜(7)により電子部品83の厚さを算出することができる。図10は、部品の厚さが設定値より厚い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。 図10(a)の場合も、0度ラインセンサ5の認識面画面53の端面中心53aと電子部品83の中心位置CとのX軸方向のずれ量X1と、θ度ラインセンサ6のX軸方向の画像データに変換した認識画面63の端面中心相当点63aと電子部品の中心位置CとのX軸方向のずれ量X2とは、その大きさが異なる。これは、電子部品83の厚さT2が設定値T1よりも厚いため、設定値T1に基づいてノズル46をZ軸方向に移動させると、電子部品83の下面Zrealが認識面高さZよりもZ軸方向に負の側にあるからである。したがって、認識画面における端面中心52aあるいは端面中心相当点62aに対する電子部品82の画像がθ度ラインセンサ6において0度ラインセンサ5よりも撮像方向の負の側に移動する。電子部品83の厚さT2が設定値T1よりも厚い場合、認識画面63に表示される中心位置Cは、認識画面53に表示される中心位置CよりもX軸方向の負の側に移動する。 このような場合も、電子部品83の実際の厚さT2は、図10(a)において符号91で示す直角三角形に基づき、上式(5)〜(7)で算出することができる。図10(b)は、その三角形の拡大図である。 【0042】 なお、式(6)、(7)において、ずれ量X1,X2の値は、中心位置Cを原点とするX軸方向の値が適用される。 例えば、図9の場合、X1,X2ともに負の値をとるが、X2の方が絶対値が大きいので、X1−X2の差は正の値となる。したがって、電子部品82の厚さT2は、式(7)により設定値T1よりも小さな値が算出される。これにより電子部品82の厚さT2は、設定値T1よりも薄い値が算出される。 一方、図10の場合、X1は負の値、X2は正の値をとる。したがって、X1−X2の差は負の値となるため、電子部品83の厚さT2は、式(7)により設定値T1よりも大きな値が算出される。これにより、電子部品83の厚さT2は、設定値T1よりも厚い値が算出される。 上述したように主演算部76は、電子部品83の厚さT2の算出することにより算出手段として機能する。 【0043】 電子部品の厚さが算出されると、主演算部76は、算出した電子部品の厚さT2が許容範囲内にあるか否かを判定する(ステップS507)。 算出した電子部品の厚さT2が(T1+ΔT)よりも大きい場合、又は、(T1−ΔT)よりも小さい場合(ステップS507:YES)、主演算部76は、その電子部品が不良品であると判定し、プリント基板Pへの搭載を中止する(ステップS510)。 不良品と判定された電子部品は、主演算部76が軸制御部71を介して各サーボモータを制御することにより、図示しない不良品回収箱等に投入されるようにしてもよい。これにより、部品の破壊等を未然に防ぐことができるため、コストダウンを実現することが可能となる。 また、不良品を判定すると、主演算部76は、その旨を表示部74に表示する等により、不良品が存在することをユーザに知らせるようにしてもよい。この場合、表面実装機の動作を停止するようにしてもよい。これにより、プリント基板Pに高価な電子部品を搭載する場合に、その電子部品を無駄にすることを防ぐことができる。 【0044】 算出した電子部品の厚さT2が許容範囲内にある場合(ステップS507:NO)、主演算部76は、軸制御部71を介して各サーボモータの駆動を制御し、吸着位置のずれを補正するとともに、その電子部品のプリント基板Pへの装着を設定値T1ではなく算出した厚さT2に基づいて行う(ステップS508)。これにより、電子部品個々の厚みの違いを考慮した安定した電子部品のプリント基板Pへの搭載が可能となる。 このように算出した電子部品の厚さT2に基づいて電子部品の搭載を行うことにより、主演算部76は駆動制御手段として機能する。 【0045】 プリント基板Pに搭載する電子部品がまだある場合(ステップS509:NO)、ステップS503に戻り、電子部品の搭載を繰り返す。 プリント基板Pに全ての電子部品が搭載されると(ステップS509:YES)、主演算部76は、電子部品の搭載を終了する。 なお、認識画像データ上において、端面中心51a,52a,53a及び端面中心相当点61a,62a,63aを、画像中心とするよう、認識画像を平行移動させるには、撮像開始タイミングや撮像終了タイミングを調整することで可能であり、さらには、ハード的ではなくソフト上に容易に実施可能である。認識画像を平行移動させ、端面中心51a,52a,53a及び端面中心相当点61a,62a,63aが、画像中心となるようにする場合には、ディスプレイに表示する時、X軸方向の吸着ずれX1や厚みについて、作業者に視覚的に把握させ易くすることができる。 【0046】 上述した本実施の形態にかかる表面実装機のヘッド機構4及び制御装置7等により実現される移載装置は、図11に示すようなICハンドラーに適用することもできる。図11は、ICハンドラーの構成を示す平面図である。 ICハンドラー100は、平面視略矩形の基台101と、この基台101のX軸方向に平行な一方の側面の所定の位置に設けられたカセット設置機構110と、基台101上にY軸方向に延在するレール121によりY軸方向に移動可能に配設されたヘッド122を有する搬送機構120と、X軸方向に延在する一対のレール131,132によりX軸方向に移動可能に配設されたヘッドユニット133,134を有するヘッド機構130と、電子部品を回収する回収部140と、ヘッド機構が移載する電子部品を撮像する撮像ユニット151,152と、ICハンドラー全体の動作を制御する図示しない制御装置とを少なくとも備えている。 【0047】 カセット設置機構110は、電子部品がダイシングされたウェハWaを上下段に収納したカセット111と、基台101のX軸方向に平行な一方の側面の所定の位置に設けられ、カセット111を装着するカセット設置部112とを有する。カセット111は、図示しない搬送機構により基台101のレール121近傍に形成された開口部102の下方位置に搬送される。 【0048】 搬送機構120は、基台101上においてY軸方向に沿い、かつ、一端が開口部102近傍に配設されたレール121と、このレール121に沿ってY軸方向に駆動するとともに電子部品を吸着するヘッド122と、レール121の他端近傍でレール131,132の間に配設され電子部品を収納する部品待機部123とを少なくとも有する。 ヘッド122は、開口部102の下方位置に搬送されたカセット111から電子部品を取り上げ、部品待機部123に載置する。 【0049】 ヘッド機構130は、上述した表面実装機におけるヘッド機構4に相当し、基台101上に所定距離離間してY軸方向に延在する一対のレール131,132と、レール131,132それぞれに沿って駆動する一対のヘッドユニット133,134とを少なくとも有する。レール131,132の間でかつレール131,132の一端近傍の基台101上には、検査ソケット103が配設されている。 ヘッドユニット133,134には、電子部品を吸着するノズルをそれぞれ備えた検査用ヘッド133a,134aがX軸方向に一列に並べて設けられている。各ヘッド133a,134aは、Z軸サーボモータ及びR軸サーボモータにより、それぞれヘッドユニット133,134に対してZ軸方向(X軸とY軸に対して垂直な方向)の移動及びノズルの中心軸(R軸)回りの回転が可能とされる。 【0050】 このようなヘッド機構130は、部品待機部123に収容された電子部品を取り上げ、基台101上の検査ソケット103まで搬送し、検査ソケット103上に載置する。また、ヘッド機構130は、検査ソケット103で良品と判断された電子部品を取り上げ、回収部140まで搬送し、回収部140に載置する。さらに、ヘッド機構130は、検査ソケット103で不良品と判定された電子部品を検査ソケット103から取り上げ、レール131,132の間で部品待機部123と検査ソケット103との間に設けられた不良品用トレイ104に搬送し、この不良品用トレイ104に載置する。これらの動作を行うことにより、ヘッド機構130は、移載装置としての機能を実現する。 【0051】 回収部140は、レール131,132の他端近傍に設けられた収容部141と、Y軸方向に延在し一部が収容部141上に配設されたテープフィーダー用のベーステープ142とを有する。ヘッドユニット133,134により搬送された電子部品は、ベーステープ142内に収容され、このベーステープ142に図示しないカバーテープが張り付けられる。 【0052】 撮像ユニット151,152は、上述した表面実装機における0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6と同等の構成を有し、上記基台101上の部品待機部123と検査ソケット103との間に設けられ、撮像ユニット151,152上をヘッドユニット133,134が移動することによりそのヘッドユニット133,134に吸着された電子部品を撮像する。 【0053】 制御装置は、上述した表面実装機における制御装置7と同等の構成を有し、撮像ユニット151,152により取り込まれた画像に画像処理を行い、上述した表面実装機の場合と同様の方法によりヘッドユニット133,134に吸着された電子部品の厚さを算出し、この算出した厚さに基づいてヘッドユニット133,134による電子部品の各搬送動作、特にZ軸方向の駆動を制御する。 【0054】 このようなICハンドラー100においても、撮像ユニット151,152により取り込まれた画像から電子部品の厚さを測定し、この厚さに基づいてヘッドユニット133,134の駆動、特にZ軸方向の駆動を制御することにより、電子部品個々の厚みの違いを考慮した安定した電子部品の検査ソケット103、回収部140及び不良品用トレイ104への移載が可能となる。 また、上述したICハンドラー100においても、測定された電子部品の厚さが所定の範囲内にない場合、その部品の検査ソケット103への移載を中止し、代わりに不良品用トレイ104に移載するようにしてもよい。これにより、厚さが異常な部品を検査せずに済むので、電子部品の検査の効率が向上する。 【図面の簡単な説明】 【0055】 【図1】本実施の形態にかかる表面実装機の平面図である。 【図2】本実施の形態にかかる表面実装機の側面図である 【図3】本実施の形態にかかる表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。 【図4】0度ラインセンサ5及びθ度ラインセンサ6の側面図である。 【図5】本実施の形態にかかる表面実装機の動作を示すフローチャートである。 【図6】各ラインセンサと認識面高さZとの関係を説明する模式図である。 【図7】各ラインセンサの撮像区間を説明する模式図である。 【図8】部品の厚さが設定値が通りの場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。 【図9】(a)部品の厚さが設定値より薄い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図、(b)符号90で示す三角形の拡大図である。 【図10】(a)部品の厚さが設定値より厚い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図、(b)符号91で示す三角形の拡大図である。 【図11】ICハンドラーの構成を示す平面図である。 【符号の説明】 【0056】 1…基台、2…コンベア、3…部品供給部、4…ヘッド機構、5…0度ラインセンサ、5a…光軸、6…θ度ラインセンサ、6a…光軸、6b…補助線、6c…ミラー、7…制御装置、41…レール、41a,42a…ボールねじ、41b…Y軸サーボモータ、41c,42c,47a,48a…位置検出部、42…支持部材、42b…X軸サーボモータ、43…ガイド、44…ヘッドユニット、45…ヘッド、46…ノズル、47…Z軸サーボモータ、48…R軸サーボモータ、7…制御装置、50,51,52,53,60,61,62,63…認識画面、50a…認識画面50の画面中心,60a…認識画面60の画面中心、51a…ノズル46の吸引端の端面中心,52a…認識画面52の端面中心,53a…認識面画面53の端面中心,、61a…認識画面61の端面中心相当点,62a…認識画面62の端面中心相当点、63a…認識画面63の端面中心相当点、71…軸制御部、72…画像処理部、73…記憶部、74…表示部、75…入力部、76…主演算部、81,82,83…電子部品、100…ICハンドラー、101…基台、102…開口部、103…検査ソケット、104…不良品用トレイ、110…カセット設置機構、111…カセット、112…カセット設置部、120…搬送機構、121…レール、122…ヘッド、123…部品待機部、130…ヘッド機構、131,132…レール、133,134…ヘッドユニット、133a,134a…検査用ヘッド、140…回収部、151,152…撮像ユニット、C…部品中心、P…基板、T1…部品厚さ設定値、X1,X2…ずれ量、Z…認識面高さ。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000010076 【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社 【住所又は居所】静岡県磐田市新貝2500番地
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| 【出願日】 |
平成16年2月27日(2004.2.27) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100064621 【弁理士】 【氏名又は名称】山川 政樹
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| 【公開番号】 |
特開2005−244122(P2005−244122A) |
| 【公開日】 |
平成17年9月8日(2005.9.8) |
| 【出願番号】 |
特願2004−55300(P2004−55300) |
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