JP2000307298A

JP2000307298A - 部品装着方法

Info

Publication number: JP2000307298A
Application number: JP11114521A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Ono; 勝彦大野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】部品装着装置における前記のような吸着ノズ
ルによる部品吸着姿勢の正誤の判定を極めて高い精度で
行うことができ、誤判定を極力抑えることができる部品
装着方法を得ること。【解決手段】本発明の部品装着方法は、吸着ノズル３
０で電子部品５０を吸着し、その電子部品５０を撮像カ
メラ１１０で撮像して画像処理により前記電子部品５０
の位置を認識し、その認識した位置に基づいて、前記電
子部品５０の吸着ノズル３０に対する吸着姿勢が正常で
あるか否かを、以前に画像処理されて得られた電子部品
５０の外形寸法を基に判定し、正常範囲内の外形寸法の
電子部品５０は良と判断して、電子回路基板６０上の所
定の位置に装着し、前記正常範囲以外の外形寸法の電子
部品５０は不良と判断して、電子回路基板６０上に装着
することなく、特定の廃棄位置に廃棄する方法を採って
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品装着装置にお
いて、吸着ノズルに吸着された電子部品の吸着姿勢が正
常であるか否かを判断して、正常範囲にある吸着姿勢の
電子部品だけを電子回路基板の所定の位置に装着する部
品装着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、一般的な部品装着装置及びその部
品装着方法を図を参照しながら説明する。図２は一般的
な部品装着装置の要部の構成を概略的に示した斜視図、
図３は図２に示した部品装着部の移動ヘッドの構成を拡
大して示した斜視図、図４は図３に示した移動ヘッドに
組み込まれている吸着ノズルに吸着された電子部品の吸
着姿勢を示す斜視図、そして図５は部品供給カセットに
収納されている電子部品を吸着ノズルで吸着する時の部
品吸着状態を示す斜視図である。

【０００３】先ず、図２及び図３を参照しながら、部品
装着装置を説明する。図２において、符号１は部品装着
装置を示す。この部品装着装置１は、図示していない固
定ベース上に設置されたＸＹロボット１０と、このＸＹ
ロボット１０により移動させられる移動ヘッド２０と、
この移動ヘッド２０に搭載され、負圧乃至真空圧で電子
部品５０を吸着する吸着ノズル３０（図３）などから構
成されていて、この吸着ノズル３０によって電子部品５
０を吸着、保持し、不図示の搬送装置により所定の位置
に搬送されてきた電子回路基板６０上の所定の装着位置
の上方まで搬送して、吸着を解除することにより、その
電子部品５０を前記電子回路基板６０上に装着するもの
である。

【０００４】前記ＸＹロボット１０は、固定ベース上に
所定の間隔を開けて互いに平行に配設されたＹ軸方向の
一対の長手ガイド部材１２、１４と、それら長手ガイド
部材１２、１４に掛け渡された状態で配設された長手ガ
イド部材１６と、この長手ガイド部材１６上に移動自在
に配設された移動ヘッド２０とから構成されている。そ
して、図示していないが、送り機構により長手ガイド部
材１２、１４に沿って長手ガイド部材１６をＹ軸方向に
移送するとともに、長手ガイド部材１６に沿って移動ヘ
ッド２０をＸ軸方向に移送するように構成されている。

【０００５】前記移動ヘッド２０には、吸着ノズル３０
をＨ軸（高さ）方向に移動させるＨ軸移動機構８０が設
けられている。このＨ軸移動機構８０は、例えば、移動
ヘッド２０に配置したボールネジのナットを、吸着ノズ
ル３０の支持ブロック３２に固定したものであり、ボー
ルネジを制御モータによって駆動することにより、吸着
ノズル３０をＨ軸方向に移動制御するものである。ま
た、移動ヘッド２０には、Ｈ軸の周回り方向（Ｒ軸方
向）に回転させるＲ軸回転機構９０が配設されている。
更に、移動ヘッド２０には、吸着ノズル３０に保持され
た電子部品５０を照明する光源ユニット４０をＭ軸方向
に移動するＭ軸移動機構１００が配設されている。

【０００６】光源ユニット４０は、図３に示したよう
に、中央に開口が開けられたホルダ基板４２上に、多数
の発光ダイオード（ＬＥＤ）４４を配設し、これらの発
光ダイオード４４の反対側にミラー４６を配設したもの
である。また、吸着ノズル３０の中途部には、背景板４
８が配設されている。各発光ダイオード４４からの光
は、吸着ノズル３０に保持された電子部品５０で反射
し、撮像光として前記ホルダ基板４２の開口を通って前
記ミラー４６に導かれる。また、このミラー４６で反射
した撮像光は、撮像カメラ１１０側のミラー１２０に導
かれ、このミラー１２０で反射されて、撮像カメラ１１
０に入射する。更にまた、撮像カメラ１１０及びミラー
１２０は、移動ヘッド２０の所定の位置に固定されてお
り、電子部品５０の位置を撮像して、所定の画像処理を
施すことにより、例えば、電子部品５０の外周部に形成
されている電極などの形状を認識することにより、電子
部品５０の吸着位置（姿勢）を判定するものである。

【０００７】吸着ノズル３０よる電子部品５０の吸着姿
勢は、図４Ａに示した吸着状態が常に望まれるのである
が、その吸着姿勢には、時に図４Ｂに示したように、電
子部品５０のエッジを吸着した状態や、図４Ｃ、図４Ｄ
に示したような電子部品５０の側面や端面を吸着した状
態の場合が生じる。このような異常な吸着姿勢は、吸着
ノズル３０が部品供給カセット５２に電子部品５０を吸
着しに行った時に、吸着ノズル３０と部品供給カセット
５２内の電子部品５０の位置関係によって生じ、図５Ａ
に示した場合には、吸着ノズル３０と電子部品５０との
位置関係が正常なために図４Ａのように正常な姿勢で吸
着されるが、例えば、図５Ｂまたは図５Ｃに示したよう
な場合には、図４Ｂ、図４Ｃ或いは図４Ｄに示したよう
に吸着されることがあり、このように吸着された電子部
品５０を電子回路基板６０に装着してしまうと、電子回
路基板６０上での電子部品５０の姿勢が不適切となるた
め、半田付けなどによる電気的な接続を良好に行うこと
ができず、不良基板となってしまう。

【０００８】また、近年では、電子部品５０の大きさが
１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．３ｍｍなどと非常に小さ
く、図５Ｂ或いは図５Ｃに示したような状態は、複数個
ある部品供給カセット５２の加工及び組立精度のばらつ
き、機械動作時の振動などによって発生してしまう。図
４Ｂ、図４Ｃ或いは図４Ｄに示したように吸着されてし
まった電子部品５０は、電子回路基板６０に装着される
ことなく廃棄され、新たに同じ電子部品５０が部品供給
カセット５２内からピックアップされることによりリカ
バリー動作が実行される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この電子部品５０の吸
着姿勢が正常であるか否かを判定するために、従来、吸
着ノズルに取り付けられた真空圧センサーの値で判断す
る方法や、画像処理によって得られた電子部品の外形寸
法を固定の基準値と比較することにより判定する方法が
採られている。前者の吸着ノズルに取り付けられた真空
圧センサーの値で判断する方法による判定では、図４Ｂ
に図示のような吸着異常は判定できるが、同図Ｃ、Ｄに
示したような吸着異常は検出することができない。ま
た、前記のような極小の電子部品を吸着する場合、使用
する吸着ノズルもその電子部品の大きさに合わせて小さ
な寸法のものを用いるが、電子部品の正常吸着時と異常
吸着によりエアーリークが生じた場合との真空度の差圧
が殆ど得られなくなっている。

【００１０】また、後者の画像処理によって得られた電
子部品の外形寸法を固定の基準値と比較することにより
判定する方法は、図３に示した撮像カメラ１１０で撮像
された電子部品５０の画像を画像処理して得られた電子
部品５０の外形寸法が使用される。電子部品５０の画像
認識で得られた外形寸法と正常吸着時の基準範囲を比較
し、その外形寸法が基準範囲を外れていたら吸着姿勢不
良と判定する。この時問題となるのは、前記基準範囲が
固定値であることである。同一規格の電子部品を多数の
部品メーカから購入して電子回路基板に装着する場合
に、部品メーカによる電子部品の形状の微妙な違いが正
常吸着判定時の誤判定を誘発する。

【００１１】また、電子部品５０を照らす光源ユニット
４０の輝度によっても、画像処理による電子部品５０の
外形寸法値は変化する。一般的には、光源が明るい場
合、電子部品５０の外形は大きく画像認識され、暗い場
合には小さく認識される。光源の明るさは、温度の影響
を受けるため、点灯直後と時間が経ってからでは変化
し、また、一日の内でも気温の影響で変化することにな
る。また、経時変化によっても変わり、ＬＥＤの場合に
は一定温度下で連続点灯させていても寿命に近づく連れ
て徐々に暗くなる。このような光源の輝度変化も正常吸
着判定時の誤判定を誘発する。

【００１２】本発明は、前記のような課題を解決しよう
とするものであって、部品装着装置における前記のよう
な吸着ノズルによる部品吸着姿勢の正誤の判定を極めて
高い精度で行うことができ、誤判定を極力抑えることが
できる部品装着方法を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従って、請求項１に記載
の本発明の部品装着方法では、吸着ノズルで電子部品を
吸着し、その電子部品をカメラで撮像して画像処理によ
り前記電子部品の位置を認識し、その認識した位置に基
づいて、前記電子部品の吸着ノズルに対する吸着姿勢が
正常であるか否かを、以前に画像処理されて得られた電
子部品の外形寸法を基に判定し、正常範囲内の外形寸法
の電子部品は良と判断して、電子回路基板上の所定の位
置に装着し、前記正常範囲以外の外形寸法の電子部品は
不良と判断して、電子回路基板上に装着することなく、
特定の廃棄位置に廃棄する方法を採って、前記課題を解
決している。また、請求項２に記載の本発明の部品装着
方法では、請求項１に記載の部品装着方法において、電
子部品の吸着ノズルに対する吸着姿勢が正常であるか否
かを判断するため、それ以前に画像処理された同一形状
の電子部品の外形寸法の内、正常判定の電子部品の外形
寸法から統計処理により平均寸法と標準偏差を求め、平
均寸法から標準偏差の定数倍以内を正常と判定する方法
を採って、前記課題を解決している。

【００１４】従って、請求項１に記載の部品装着方法に
よれば、正常吸着判定時の誤判定の頻度を減らすことが
できる。また、請求項２に記載の部品装着方法によれ
ば、正常吸着判定時の誤判定の頻度を減少させることが
でき、更に、光源の変化や部品メーカの変更による部品
寸法の微妙な変化に判定基準を追従させることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の部品装
着方法を図１を用いて説明する。図１は本発明の部品装
着装置における部品装着方法のフローチャートである。
先ず、電子回路基板６０に装着しようとする電子部品の
初期判定基準値Ｘ_min、Ｘ_maxは通常と同様に部品メー
カの電子部品の基準寸法を基に決め（ステップＳＴ
１）、部品装着装置１が具備しているコンピュータの記
憶装置に記録しておく。次に、電子回路基板６０に装着
しようとする電子部品５０が吸着ノズル３０に吸着され
て画像処理され、外形寸法Ｙ₁が得られると（ステップ
ＳＴ２）、そのＹ₁がＸ_min〜Ｘ_maxの範囲にあるか否
かのチェックが前記コンピュータ内で行われる（ステッ
プＳＴ３）。Ｙ₁が前記Ｘ_min〜Ｘ_maxの範囲内なら
ば、正常姿勢で吸着されていると判断し（ステップＳＴ
４）、前記の範囲から外れている場合には、異常姿勢で
吸着されていると判断する（ステップＳＴ５）。正常姿
勢で吸着されていると判断された場合には、前記Ｙ₁が
Ｚ₁として前記コンピュータの記憶装置に記録される。
もし前記Ｙ₁が前記Ｘ_min〜Ｘ_maxの範囲を外れてお
り、異常姿勢吸着と判断された場合には、前記Ｙ₁は記
録されず、初めて正常姿勢で吸着されていると判断され
たＹ_iがＺ₁として記録される（ステップＳＴ６）。

【００１６】そして、このシステムには、予め、何回分
の統計データを使用して判定基準を更新するかの定数ｍ
が設定されており、ｍ個目の記録データＺ_mが得られて
以降、過去ｍ個分の記録データＺ_j-m+1、Ｚ_j-m+2、Ｚ
_j-m+3・・・Ｚ_jの平均値Ｘ_ave、標準偏差Ｘ_stnを計
算し、それを基に次回の判定基準Ｘ_min、Ｘ_maxを次式
で再定義する（ステップＳＴ７）。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】なお、〔数１〕及び〔数２〕において、ｋ
は平均値から標準偏差の何倍まで離れた電子部品までを
正常と見做すかの定数である。通常、ｍは２０から３
０、ｋは３から６程度の値が使用される。また、過去ｍ
個分より以前の記録データは不要のため廃棄される。

【００２０】前記の説明では、測定データＹは１個のデ
ータのように扱い、説明を行ってきたが、実際は部品の
縦の長さ、横の長さ、或いは形状の複雑な部品の場合に
は、その他の特徴的な部分の寸法が吸着姿勢の判定に使
用され、複数箇所の同時判定でも本発明の手法は同様に
使用することができる。

【００２１】以上のように、本発明の部品装着方法は、
過去直近ｍ回分、正常判定された同一種類の電子部品の
画像処理時の外形寸法データを保持し、その平均値と標
準偏差を求め、平均に対して標準偏差のｋ倍までの範囲
を正常範囲とすることによって、光源の変化や、部品メ
ーカの変更による部品寸法の微妙な変化に判定基準を追
従させることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の部品装着方法によれば、次のような効果が得られる。
即ち、１．電子部品の吸着姿勢を過去の測定値を用いて
動的に学習させることにより、同一規格の電子部品であ
っても、部品メーカの違いによる寸法の変化、製造ロッ
トの違いによる寸法の変化、画像処理での測定時の照明
輝度の変化による測定データの変動などの影響を減らす
ことができる。２．前項の結果、異常姿勢で吸着された
電子部品を電子回路基板の上に装着して電子回路基板の
製造歩留りを落としてしまうことを回避でき、また逆
に、吸着姿勢で吸着された電子部品を、誤判定によって
廃棄してしまうことによる製造コストの増加を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品装着装置における部品装着方法
のフローチャートである。

【図２】一般的な部品装着装置の要部の構成を概略的
に示した斜視図である。

【図３】図２に示した部品装着部の移動ヘッドの構成
を拡大して示した斜視図である。

【図４】図３に示した移動ヘッドに組み込まれている
吸着ノズルに吸着された電子部品の吸着姿勢を示す斜視
図である。

【図５】部品供給カセットに収納されている電子部品
を吸着ノズルで吸着する時の部品吸着状態を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１…部品装着装置、１０…ＸＹロボット、２０…移動ヘ
ッド、３０…吸着ノズル、４０…光源ユニット、５０…
電子部品、５２…部品供給カセット、６０…電子回路基
板、１１０…撮像ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着ノズルで電子部品を吸着し、その電
子部品をカメラで撮像して画像処理により前記電子部品
の位置を認識し、その認識した位置に基づいて、前記電
子部品の吸着ノズルに対する吸着姿勢が正常であるか否
かを、以前に画像処理されて得られた電子部品の外形寸
法を基に判定し、正常範囲内の外形寸法の電子部品は良
と判断して、電子回路基板上の所定の位置に装着し、前
記正常範囲以外の外形寸法の電子部品は不良と判断し
て、電子回路基板上に装着することなく、特定の廃棄位
置に廃棄することを特徴とする部品装着装置における部
品装着方法。
【請求項２】前記部品装着方法において、電子部品の
吸着ノズルに対する吸着姿勢が正常であるか否かを判断
するため、それ以前に画像処理された同一形状の電子部
品の外形寸法の内、正常判定の電子部品の外形寸法から
統計処理により平均寸法と標準偏差を求め、平均寸法か
ら標準偏差の定数倍以内を正常と判定することを特徴と
する請求項１に記載の部品装着方法。