部品実装装置及び部品実装方法
【課題】ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して実装基板の生産性を向上させることができるようにした部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】吸着ノズル７ａにより吸着した部品３を下方から撮像するとともに、基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像し、得られた部品３の画像に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する一方、得られた部品装着部位２ａの画像に基づいて、指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する。そして、挿入ピンＰ及びピン孔Ｈそれぞれの位置を算出し、指定した挿入ピンＰが対応するピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を求めて吸着ノズル７ａを移動させ、部品２と基板３の位置合わせを行う。
【解決手段】吸着ノズル７ａにより吸着した部品３を下方から撮像するとともに、基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像し、得られた部品３の画像に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する一方、得られた部品装着部位２ａの画像に基づいて、指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する。そして、挿入ピンＰ及びピン孔Ｈそれぞれの位置を算出し、指定した挿入ピンＰが対応するピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を求めて吸着ノズル７ａを移動させ、部品２と基板３の位置合わせを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ノズルによりピン挿入型の部品をピックアップして基板に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着ノズルにより吸着してピックアップした部品を基板に装着する部品実装装置の一種として、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品（以下、ピン挿入型の部品と称する）の各挿入ピンを基板上の部品装着部位内に設けられた複数のピン孔に挿入して部品の基板への装着を行うタイプのものが知られている（例えば、特許文献１）。このようなタイプの部品実装装置では、ピックアップした部品を下方から撮像して挿入ピンの配列等から部品の中心位置及び部品の向きを求めるとともに、基板上の部品装着部位を上方から撮像してピン孔の配列等から部品装着部位の中心位置（この中心位置は部品装着時における部品の中心位置と上下に合致する）及び部品装着部位の向きを求め、求めた部品の中心位置と部品装着部位の中心位置とが上下に合致し、かつ部品の向きと部品装着部位の向きが一致するように位置合わせをしたうえで部品を下降させることによって、部品が備える各挿入ピンが基板上の対応するピン孔に挿入されるようにしていた。これは、部品と部品装着部位との間で中心位置と向きとをそれぞれ合わせることによってピンとピン孔とをあわせるという、いわば間接的な位置合わせ方法であるが、このような間接的な位置合わせ方法であっても、従来はピン孔の内径が挿入ピンの外形よりもやや大きめに形成されているのが通常であったことから、挿入ピンをピン孔に容易に挿入することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１４５２００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、近年では電子機器が小型化する傾向にあり、これに伴って電子機器に内蔵される基板も小型化・狭ピッチ化している。このためピン挿入型の部品が取り付けられる基板では、ピン孔の内径はこれに挿入される挿入ピンの外形とほぼ同じか或いはわずかに小さく形成されるとともに、挿入ピンはピン孔に圧入して取り付けられるようになってきており、従来の間接的な位置合わせでは部品を基板に装着することが困難になってきている。このため部品実装装置のオペレータは、挿入ピンがピン孔に入らずに部品の基板への装着が失敗した場合には、これが成功するまで試行錯誤を繰り返す必要があり、ひとつの部品の基板への装着に要する時間が多大となって実装基板の生産性が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して実装基板の生産性を向上させることができるようにした部品実装装置及び部品実装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】
【０００６】
請求項１に記載の部品実装装置は、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装装置であって、吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する部品撮像手段と、部品撮像手段による部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する挿入ピン指定手段と、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する挿入ピン位置算出手段と、基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する部品装着部位撮像手段と、部品装着部位撮像手段による部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定するピン孔指定手段と、ピン孔指定手段によって指定された複数のピン孔それぞれの位置を算出するピン孔位置算出手段と、挿入ピン位置算出手段によって算出された各挿入ピンの位置及びピン孔位置算出手段によって算出された各ピン孔の位置に基づいて、指定された各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるのに必要な吸着ノズルの移動量を算出する移動量算出手段と、移動量算出手段により算出された移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる装着制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、挿入ピン指定手段は、部品実装装置のオペレータが複数の挿入ピンを任意に選択して指定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の部品実装方法は、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する工程と、部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する工程と、指定した複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する工程と、基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する工程と、部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、指定した複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定する工程と、指定した複数のピン孔それぞれの位置を算出する工程と、算出した各挿入ピンの位置及び算出した各ピン孔の位置に基づいて、指定した各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるに必要な吸着ノズルの移動量を算出する工程と、算出した移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、吸着ノズルにより吸着した部品の挿入ピンとこれに対応する基板のピン孔との組み合わせを複数指定して挿入ピン及びピン孔それぞれの位置を算出し、対応する挿入ピンとピン孔とを上下に合致させる、いわば直接的な方法によって部品と基板との位置合わせ行ってから部品の各挿入ピンを基板の各ピン孔に挿入するようになっているので、部品は基板に確実に装着される。このため、試行錯誤を繰り返すことなく容易に部品を基板に装着することができ、ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して、実装基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装装置が基板に装着する部品及び基板の一部の斜視図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える部品カメラにより部品を撮像して得られる部品画像の一例を示す図（ｂ）部品画像をタッチパネルに表示した表示画像の一例を示す図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える基板カメラにより部品装着部位を撮像して得られる部品装着部位画像の一例を示す図（ｂ）部品装着部位画像をタッチパネルに表示した表示画像の一例を示す図
【図５】本発明の一実施の形態における部品実装装置により吸着ノズルを移動させるときの移動量を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における部品実装装置による部品実装作業の実行手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において部品実装装置１は、基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２上への部品（電子部品）３の装着及び部品３を装着した基板２の搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。
【００１２】
図１において、部品実装装置１は基板２の搬送及び位置決めを行う基板位置決め部としての搬送コンベア４、部品３が載置されたトレイ５ａを所定の位置に移動させて部品３の供給を行う部品供給部としてのトレイフィーダ５、直交座標型のヘッド移動ロボット６によって三次元的に移動自在に設けられ、昇降及び上下軸回りの回転が可能な複数の吸着ノズル７ａを備えた装着ヘッド７及び各部の作動制御を行う制御装置８を備えている。制御装置８は、搬送コンベア４による基板２の搬送及び位置決め動作、トレイフィーダ５によるトレイ５ａの供給動作、ヘッド移動ロボット６による装着ヘッド７の移動動作及び装着ヘッド７に対する吸着ノズル７ａの昇降、上下軸回りの回転動作及び吸着ノズル７ａによる部品３の吸着動作の各制御を行う。
【００１３】
図１において、部品３は下方に延びる複数の挿入ピンＰを有しており、基板２上に設定された複数の部品装着部位２ａのそれぞれには、部品３の各挿入ピンＰが上方から挿入される複数のピン孔Ｈが設けられている。
【００１４】
図２において、複数の挿入ピンＰは部品３の下面に２列（第１列及び第２列）に並んで設けられており、各列にはそれぞれ８本の挿入ピンＰが並んでいる。また、複数のピン孔Ｈは各部品装着部位２ａ内に２列（第１列及び第２列）に並んで設けられており、各列にはそれぞれ８個のピン孔Ｈが並んでいる。
【００１５】
本実施の形態では、部品３に設けられた計１６本の挿入ピンＰがそれぞれ基板２上の対応するピン孔Ｈの上方に位置するようにした状態で部品３を基板２に対して相対的に下降させれば、各挿入ピンＰが対応するピン孔Ｈ内に圧入されて、部品３が基板２上の部品装着部位２ａに装着されるようになっている。
【００１６】
図１において、搬送コンベア４とトレイフィーダ５との間には撮像視野を上方に向けた部品カメラ１１が設けられている。部品カメラ１１の撮像動作制御は制御装置８の作業実行部８ａによってなされ、トレイフィーダ５から供給される部品３をピックアップした装着ヘッド７が部品３を基板２に装着する前（部品３が部品カメラ１１の上方を通過する際）に、その部品３を下方から撮像する。このように本実施の形態において、部品カメラ１１は、吸着ノズル７ａにより真空吸着した部品３を下方から撮像する部品撮像手段として機能する。図３（ａ）に、部品カメラ１１によって撮像された部品３の画像（部品画像ＳＣ１）の一例を示す。
【００１７】
図１において、装着ヘッド７には撮像視野を下方に向けた基板カメラ１２が設けられている。基板カメラ１２の撮像動作制御は制御装置８の作業実行部８ａによってなされ、装着ヘッド７がピックアップした部品３を基板２上の部品装着部位２ａに装着する前、装着ヘッド７の移動によって移動して、その部品装着部位２ａを上方から撮像する。このように本実施の形態において、基板カメラ１２は、搬送コンベア４によって位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像する部品装着部位撮像手段として機能する。図４（ａ）に、基板カメラ１２によって撮像された部品装着部位２ａの画像（部品装着部位画像ＳＣ２）の一例を示す。
【００１８】
部品カメラ１１の撮像動作によって得られた部品画像ＳＣ１の画像データと基板カメラ１２の撮像動作によって得られた部品装着部位画像ＳＣ２の画像データはそれぞれ制御装置８に送られて画像認識部８ｂ（図１）で画像認識される。
【００１９】
画像認識部８ｂは、部品画像ＳＣ１の画像認識を行って部品３が備える各挿入ピンＰを抽出し、その抽出した各挿入ピンＰが視覚的に明確になるようにして（例えば挿入ピンＰに相当する領域のみを色づけするなどして）、その画像を制御装置８に繋がる入出力装置としてのタッチパネル１３に視覚表示する。図３（ｂ）に、部品画像ＳＣ１のタッチパネル１３での表示画像（部品表示画像ＤＰ１）を示す。
【００２０】
また、画像認識部８ｂは、部品装着部位画像ＳＣ２の画像認識を行って部品装着部位２ａ内の各ピン孔Ｈを抽出し、その抽出した各ピン孔Ｈが視覚的に明確になるようにして（例えばピン孔に相当する領域にのみ色づけするなどして）、その画像をタッチパネル１３に視覚表示する。 図４（ｂ）に、部品装着部位画像ＳＣ２のタッチパネル１３での表示画像（部品装着部位表示画像ＤＰ２）を示す。
【００２１】
ここで、部品画像ＳＣ１は部品３を下から見た画像であり、部品装着部位画像ＳＣ２は部品装着部位２ａを上から見た画像であって、タッチパネル１３に表示された両画像を見た部品実装装置１のオペレータ（図示せず）が挿入ピンＰとピン孔Ｈの対応を把握するときに不便である。このため制御装置８は、部品画像ＳＣ１のタッチパネル１３での表示画像を部品画像ＳＣ１の左右（状況によっては上下も）を反転させてタッチパネル１３に表示することにより（図３（ｂ））、オペレータが挿入ピンＰとピン孔Ｈとの対応が一見して分かるようにする。なお、タッチパネル１３では、部品表示画像ＤＰ１と部品装着部位表示画像ＤＰ２を同時に表示するようにしてもよいし、オペレータの表示切り替え操作に応じて切り替えて表示するようにしてもよい。
【００２２】
オペレータは、タッチパネル１３に表示された部品表示画像ＤＰ１を見ながら、部品表示画像ＤＰ１中に示される複数の挿入ピンＰの中から任意の２つの挿入ピンＰを選択して指定する。この挿入ピンＰの指定は、オペレータがタッチパネル１３に表示される部品表示画像ＤＰ１の中の挿入ピンＰを指でタッチすることによって行う。すなわち本実施の形態において、タッチパネル１３は、部品カメラ１１による部品３の撮像によって得られた画像（部品画像ＳＣ１）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する挿入ピン指定手段として機能する。
【００２３】
制御装置８の挿入ピン位置算出部８ｃ（挿入ピン位置算出手段。図１）は、オペレータによってタッチパネル１３から指定された複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を、部品実装装置１を基準とした座標軸（絶対座標軸）での座標として算出する。ここで、部品カメラ１１によって部品３を撮像するときの部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１（図３（ａ），（ｂ））の座標は常に一定であって既知であることから、指定した各挿入ピンＰの絶対座標軸での座標を、部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１からの相対変位量として把握するようにしてもよい。ここで、部品３の撮像時には通常、部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１に吸着ノズル７ａの中心位置、すなわち部品３の吸着点が位置する。
【００２４】
なお、挿入ピンＰの指定は、対角上に位置する２つの挿入ピンＰを含むように行うことが好ましい。後述するように、部品３と基板２との位置合わせは、オペレータが選択して指定した複数の挿入ピンＰと、これら複数の挿入ピンＰに対応する基板２上の複数のピン孔Ｈが上下に合致するように吸着ノズル７ａを移動（上下軸回りの回転を含む）させることによって行われるが、その位置合わせの精度は選択した２つの挿入ピンＰの距離が大きいほど高くなり、対角上に位置する２つの挿入ピンＰは最も距離が大きい位置にあって、高精度での位置合わせを望めるからである。
【００２５】
また、オペレータは、タッチパネル１３に表示された部品装着部位表示画像ＤＰ２を見ながら、部品装着部位表示画像ＤＰ２中に示される複数のピン孔Ｈの中から、指定した複数の挿入ピンＰに対応する複数のピン孔Ｈを指定する。このピン孔Ｈの指定は、オペレータがタッチパネル１３に表示される部品装着部位表示画像ＤＰ２の中のピン孔Ｈを指でタッチすることによって行う。すなわち本実施の形態において、タッチパネル１３は、基板カメラ１２による部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）に基づいて、挿入ピン指定手段としてのタッチパネル１３によって指定された複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定するピン孔指定手段として機能する。
【００２６】
制御装置８のピン孔位置算出部８ｄ（ピン孔位置算出手段。図１）は、オペレータによって指定された複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を絶対座標軸での座標として算出する。ここで、基板カメラ１２によって部品装着部位２ａを撮像するときの基板カメラ１２の撮像視野の中心位置Ｑ２（図４（ａ），（ｂ））の座標は既知であることから、指定した各ピン孔Ｈの絶対座標軸での座標を基板カメラ１２の撮像視野の中心位置Ｑ２からの相対変位量として把握するようにしてもよい。
【００２７】
制御装置８の移動量算出部８ｅ（移動量算出手段。図１）は、挿入ピン位置算出部８ｃによって算出された各挿入ピンＰの位置と、ピン孔位置算出部８ｄによって算出された各ピン孔Ｈの位置とに基づいて、オペレータによって指定された挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する。
【００２８】
この吸着ノズル７ａの移動量の算出は、具体的には、オペレータによって指定された挿入ピンＰの位置と、その挿入ピンＰに対応するピン孔Ｈの位置との絶対座標軸での差分を、指定された複数の挿入ピンＰそれぞれについて求めることによって行う。
【００２９】
例えば、図５に示すように、オペレータが、部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から第１列の一端部の挿入ピンＰ（図５において符号をＰ１とする）と第２列の他端部の挿入ピンＰ（図５において符号をＰ２とする）との２つの挿入ピンＰを選択した場合であって、部品カメラ１１によって撮像された部品画像ＳＣ１に基づいて求められる２つの挿入ピンＰ１，Ｐ２の座標（ＸＹ座標とする）がそれぞれ（Ｘ１ｐ，Ｙ１ｐ），（Ｘ２ｐ，Ｙ２ｐ）であり、基板カメラ１２によって撮像された部品装着部位画像ＳＣ２に基づいて求められる挿入ピンＰ１に対応するピン孔Ｈ（図５において符号をＨ１とする）と挿入ピンＰ２に対応するピン孔Ｈ（図５において符号をＨ２とする）との２つのピン孔Ｈ１，Ｈ２のＸＹ座標がそれぞれ（Ｘ１ｈ，Ｙ１ｈ），（Ｘ２ｈ，Ｙ２ｈ）である場合には、挿入ピンＰ１の移動量（ΔＸ１，ΔＹ１）は（ΔＸ１，ΔＹ１）＝（Ｘ１ｈ−Ｘ１ｐ，Ｙ１ｈ−Ｙ１ｐ）として求められ、挿入ピンＰ２の移動量（ΔＸ２，ΔＹ２）は（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ２ｈ−Ｘ２ｐ，Ｙ２ｈ−Ｙ２ｐ）として求められる。
【００３０】
制御装置８の作業実行部８ａは、移動量算出部８ｅが上記移動量を算出したら、その移動量算出部８ｅが算出した移動量だけ、吸着ノズル７ａを移動させて、部品３と基板２との位置合わせを行う。上記の例では、制御装置８の作業実行部８ａは、部品３が部品カメラ１１によって撮像された位置から挿入ピンＰ１が移動量（ΔＸ１，ΔＹ１）＝（Ｘ１ｈ−Ｘ１ｐ，Ｙ１ｈ−Ｙ１ｐ）だけ移動し、かつ挿入ピンＰ２が移動量（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ２ｈ−Ｘ２ｐ，Ｙ２ｈ−Ｙ２ｐ）だけ移動するように吸着ノズル７ａを移動（上下軸回りの回転を含む）させる。
【００３１】
制御装置８の作業実行部８ａは、部品３と基板２との位置合わせが終了したら、吸着ノズル７ａを下降させて、部品３を基板２に装着する。このとき、部品３が備える複数の挿入ピンＰのぞれぞれは、基板２上の部品装着部位２ａ内の対応するピン孔Ｈに上方から挿入され、圧入される。
【００３２】
このように本実施の形態における制御装置８の作業実行部８ａは、挿入ピン位置算出部８ｃによって算出された各挿入ピンＰの位置及びピン孔位置算出部８ｄによって算出された各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定された各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置した後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを移動させる装着制御手段として機能する。
【００３３】
次に、部品実装装置１により基板２に部品３を装着する部品実装作業の実行手順を説明する。この部品実装作業では、先ず、制御装置８の作業実行部８ａが搬送コンベア４を作動させることにより、上流側の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置（図１に示す位置）に位置決めする。そして、ヘッド移動ロボット６の作動制御を行って、装着ヘッド７をトレイフィーダ５の上方に移動させ、吸着ノズル７ａにより部品３を真空吸着して部品３のピックアップを行う（図６に示すステップＳＴ１のピックアップ工程）。
【００３４】
制御装置８の作業実行部８ａは、吸着ノズル７ａによる部品３のピックアップを行ったら、ヘッド移動ロボット６を作動させ、ステップＳＴ１で吸着ノズル７ａにより吸着（ピックアップ）した部品３が部品カメラ１１の上方を通過するように装着ヘッド７を移動させつつ、その部品３を部品カメラ１１により部品３の下方から撮像する（図６に示すステップＳＴ２の部品撮像工程）。
【００３５】
制御装置８は、部品カメラ１１による部品３の撮像を行ったら、得られた画像（部品画像ＳＣ１）のデータを取り込んで、画像認識部８ｂにおいて画像認識を実行し、部品３の異常（変形や欠損など）の有無の検査を行う（図６に示すステップＳＴ３の部品検査工程）。
【００３６】
制御装置８の作業実行部８ａは、部品３の異常の有無の検査を行ったら、部品表示画像ＤＰ１をタッチパネル１３に表示させるとともに、オペレータに挿入ピンＰの指定を促すメッセージをタッチパネル１３に表示する（図６に示すステップＳＴ４の第１の画像表示工程）。
【００３７】
制御装置８により、タッチパネル１３に部品表示画像ＤＰ１及びオペレータに挿入ピンＰの指定を促すメッセージが表示されたら、オペレータは、部品表示画像ＤＰ１（すなわち部品３の撮像によって得られた画像）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンを指定する（図６に示すステップＳＴ５の挿入ピン指定工程）。
【００３８】
オペレータが複数の挿入ピンＰを指定したら、制御装置８の作業実行部８ａは、挿入ピン位置算出部８ｃにおいて、オペレータが指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出する（図６に示すステップＳＴ６の挿入ピン位置算出工程）。
【００３９】
制御装置８は、オペレータが指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出したら、搬送コンベア４により位置決めされた基板２の上方に装着ヘッド７を移動させて、基板カメラ１２により、基板２上のこれから部品３の装着を行おうとしている部品装着部位２ａを上方から撮像する（図６に示すステップＳＴ７の部品装着部位撮像工程）。
【００４０】
制御装置８は、部品装着部位２ａの撮像を行ったら、得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）のデータを取り込んで、画像認識部８ｂにおいて画像認識を実行し、部品装着部位表示画像ＤＰ２をタッチパネル１３に表示させるとともに、オペレータにピン孔Ｈの指定を促すメッセージをタッチパネル１３に表示する（図６に示すステップＳＴ８の第２の画像表示工程）。
【００４１】
制御装置８により、タッチパネル１３に部品装着部位表示画像ＤＰ２及びオペレータにピン孔Ｈの指定を促すメッセージが出力されたら、オペレータは部品装着部位表示画像ＤＰ２（すなわち部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像）に基づいて、部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈの中から、ステップＳＴ５でオペレータが指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する（図６に示すステップＳＴ９のピン孔指定工程）。
【００４２】
オペレータが複数のピン孔Ｈを指定したら、制御装置８の作業実行部８ａは、ピン孔位置算出部８ｄにおいて、オペレータが指定した複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を算出する（図６に示すステップＳＴ１０のピン孔位置算出工程）。
【００４３】
制御装置８は、オペレータが指定した各ピン孔Ｈの位置を算出したら、ステップＳＴ６で算出した各挿入ピンＰの位置及びステップＳＴ１０で算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように（挿入ピンＰとピン孔Ｈが上下に合致するように）吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する（図６に示すステップＳＴ１１の移動量算出工程）。
【００４４】
制御装置８は、吸着ノズル７ａの移動量を算出したら、その算出した移動量で吸着ノズル７ａを移動させる（図６に示すステップＳＴ１２の吸着ノズル移動工程）。これにより部品３の各挿入ピンＰは、基板２上の対応するピン孔Ｈの上方に位置する。
【００４５】
制御装置８の作業実行部８ａは、吸着ノズル７ａを移動量で移動させたら、吸着ノズル７ａを（すなわち部品３を）下降させ、部品３の各挿入ピンＰを部品装着部位２ａ内の対応するピン孔Ｈに上方から挿入（圧入）させて、部品３を基板２上の部品装着部位２ａに装着する。すなわち制御装置８の作業実行部８ａは、算出した各挿入ピンＰの位置及び算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置した後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを基板２に対して下降させる。これにより部品３が基板２上の部品装着部位２ａに装着される（図６に示すステップＳＴ１３の部品装着工程）。
【００４６】
制御装置８は、部品３を部品装着部位２ａに装着したら、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了したかどうかの判断を行う（図６に示すステップＳＴ１４の判断工程）。その結果、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していなかった場合には、ステップＳＴ１に戻って新たに部品３のピックアップを行い、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していた場合には、基板２への部品実装作業を終了する。
【００４７】
このように、本実施の形態における部品実装装置１による部品実装方法は、吸着ノズル７ａにより吸着した部品３を下方から撮像する工程（ステップＳＴ２の部品撮像工程）、部品３の撮像によって得られた画像（部品画像ＳＣ１）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する工程（ステップＳＴ５の挿入ピン指定工程）、指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出する工程（ステップＳＴ６の挿入ピン位置算出工程）基板位置決め部である搬送コンベア４により位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像する工程（ステップＳＴ７の部品装着部位撮像工程）、部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）に基づいて、部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈの中から、指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する工程（ステップＳＴ９のピン孔指定工程）、指定した複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を算出する工程（ステップＳＴ１０のピン孔位置算出工程）、算出した各挿入ピンＰの位置及び算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する工程（ステップＳＴ１１の移動量算出工程）及び算出した移動量で吸着ノズル７ａを移動させた後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを基板２に対して下降させる工程（ステップＳＴ１３の部品装着工程）を含むものとなっている。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１は、下方に延びる複数の挿入ピンＰを有する部品３を吸着ノズル７ａにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品３の複数の挿入ピンＰを基板位置決め部である搬送コンベア４により位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈに挿入して部品３の基板２への装着を行う部品実装装置１において、吸着ノズル７ａにより吸着した部品３の挿入ピンＰとこれに対応する基板２のピン孔Ｈとの組み合わせを複数指定して挿入ピンＰ及びピン孔Ｈそれぞれの位置を算出し、対応する挿入ピンＰとピン孔Ｈとを上下に合致させる、いわば直接的な方法によって部品３と基板２との位置合わせ行ってから部品３の各挿入ピンＰを基板２の各ピン孔Ｈに挿入するようになっているので、部品３は基板２に確実に装着される。このため、試行錯誤を繰り返すことなく容易に部品３を基板２に装着することができ、ピン挿入型の部品３の基板２への装着時間を短縮して、実装基板の生産性を向上させることができる。
【００４９】
ここで、本実施の形態において、挿入ピンＰの指定は、制御装置８の画像認識部８ｂによる部品３の画像（部品画像ＳＣ１）の画像認識の結果、予め設置した位置にある複数の挿入ピンＰが自動で選択される構成となっていてもよいが、本実施の形態では、挿入ピン指定手段としてのタッチパネル１３は、部品実装装置１のオペレータが複数の挿入ピンＰを任意に選択して指定することができるようになっているので、画像認識部８ｂにおける画像認識の結果、挿入ピンＰの位置を十分に把握できなかった場合や、部品３の形状等が変わったとき等であっても、適切な位置にある複数の挿入ピンＰの指定を確実に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して実装基板の生産性を向上させることができるようにした部品実装装置及び部品実装方法を提供する。
【符号の説明】
【００５１】
１ 部品実装装置
２ 基板
２ａ 部品装着部位
３ 部品
４ 搬送コンベア（基板位置決め部）
７ａ 吸着ノズル
８ａ 作業実行部（装着制御手段）
８ｃ 挿入ピン位置算出部（挿入ピン位置算出手段）
８ｄ ピン孔位置算出部（ピン孔位置算出手段）
８ｅ 移動量算出部（移動量算出手段）
１１ 部品カメラ（部品撮像手段）
１２ 基板カメラ（部品装着部位撮像手段）
１３ タッチパネル（挿入ピン指定手段、ピン孔指定手段）
Ｐ 挿入ピン
Ｈ ピン孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ノズルによりピン挿入型の部品をピックアップして基板に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着ノズルにより吸着してピックアップした部品を基板に装着する部品実装装置の一種として、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品（以下、ピン挿入型の部品と称する）の各挿入ピンを基板上の部品装着部位内に設けられた複数のピン孔に挿入して部品の基板への装着を行うタイプのものが知られている（例えば、特許文献１）。このようなタイプの部品実装装置では、ピックアップした部品を下方から撮像して挿入ピンの配列等から部品の中心位置及び部品の向きを求めるとともに、基板上の部品装着部位を上方から撮像してピン孔の配列等から部品装着部位の中心位置（この中心位置は部品装着時における部品の中心位置と上下に合致する）及び部品装着部位の向きを求め、求めた部品の中心位置と部品装着部位の中心位置とが上下に合致し、かつ部品の向きと部品装着部位の向きが一致するように位置合わせをしたうえで部品を下降させることによって、部品が備える各挿入ピンが基板上の対応するピン孔に挿入されるようにしていた。これは、部品と部品装着部位との間で中心位置と向きとをそれぞれ合わせることによってピンとピン孔とをあわせるという、いわば間接的な位置合わせ方法であるが、このような間接的な位置合わせ方法であっても、従来はピン孔の内径が挿入ピンの外形よりもやや大きめに形成されているのが通常であったことから、挿入ピンをピン孔に容易に挿入することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１４５２００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、近年では電子機器が小型化する傾向にあり、これに伴って電子機器に内蔵される基板も小型化・狭ピッチ化している。このためピン挿入型の部品が取り付けられる基板では、ピン孔の内径はこれに挿入される挿入ピンの外形とほぼ同じか或いはわずかに小さく形成されるとともに、挿入ピンはピン孔に圧入して取り付けられるようになってきており、従来の間接的な位置合わせでは部品を基板に装着することが困難になってきている。このため部品実装装置のオペレータは、挿入ピンがピン孔に入らずに部品の基板への装着が失敗した場合には、これが成功するまで試行錯誤を繰り返す必要があり、ひとつの部品の基板への装着に要する時間が多大となって実装基板の生産性が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して実装基板の生産性を向上させることができるようにした部品実装装置及び部品実装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】
【０００６】
請求項１に記載の部品実装装置は、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装装置であって、吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する部品撮像手段と、部品撮像手段による部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する挿入ピン指定手段と、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する挿入ピン位置算出手段と、基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する部品装着部位撮像手段と、部品装着部位撮像手段による部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定するピン孔指定手段と、ピン孔指定手段によって指定された複数のピン孔それぞれの位置を算出するピン孔位置算出手段と、挿入ピン位置算出手段によって算出された各挿入ピンの位置及びピン孔位置算出手段によって算出された各ピン孔の位置に基づいて、指定された各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるのに必要な吸着ノズルの移動量を算出する移動量算出手段と、移動量算出手段により算出された移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる装着制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、挿入ピン指定手段は、部品実装装置のオペレータが複数の挿入ピンを任意に選択して指定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の部品実装方法は、下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する工程と、部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する工程と、指定した複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する工程と、基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する工程と、部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、指定した複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定する工程と、指定した複数のピン孔それぞれの位置を算出する工程と、算出した各挿入ピンの位置及び算出した各ピン孔の位置に基づいて、指定した各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるに必要な吸着ノズルの移動量を算出する工程と、算出した移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、吸着ノズルにより吸着した部品の挿入ピンとこれに対応する基板のピン孔との組み合わせを複数指定して挿入ピン及びピン孔それぞれの位置を算出し、対応する挿入ピンとピン孔とを上下に合致させる、いわば直接的な方法によって部品と基板との位置合わせ行ってから部品の各挿入ピンを基板の各ピン孔に挿入するようになっているので、部品は基板に確実に装着される。このため、試行錯誤を繰り返すことなく容易に部品を基板に装着することができ、ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して、実装基板の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装装置が基板に装着する部品及び基板の一部の斜視図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える部品カメラにより部品を撮像して得られる部品画像の一例を示す図（ｂ）部品画像をタッチパネルに表示した表示画像の一例を示す図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える基板カメラにより部品装着部位を撮像して得られる部品装着部位画像の一例を示す図（ｂ）部品装着部位画像をタッチパネルに表示した表示画像の一例を示す図
【図５】本発明の一実施の形態における部品実装装置により吸着ノズルを移動させるときの移動量を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における部品実装装置による部品実装作業の実行手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において部品実装装置１は、基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２上への部品（電子部品）３の装着及び部品３を装着した基板２の搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。
【００１２】
図１において、部品実装装置１は基板２の搬送及び位置決めを行う基板位置決め部としての搬送コンベア４、部品３が載置されたトレイ５ａを所定の位置に移動させて部品３の供給を行う部品供給部としてのトレイフィーダ５、直交座標型のヘッド移動ロボット６によって三次元的に移動自在に設けられ、昇降及び上下軸回りの回転が可能な複数の吸着ノズル７ａを備えた装着ヘッド７及び各部の作動制御を行う制御装置８を備えている。制御装置８は、搬送コンベア４による基板２の搬送及び位置決め動作、トレイフィーダ５によるトレイ５ａの供給動作、ヘッド移動ロボット６による装着ヘッド７の移動動作及び装着ヘッド７に対する吸着ノズル７ａの昇降、上下軸回りの回転動作及び吸着ノズル７ａによる部品３の吸着動作の各制御を行う。
【００１３】
図１において、部品３は下方に延びる複数の挿入ピンＰを有しており、基板２上に設定された複数の部品装着部位２ａのそれぞれには、部品３の各挿入ピンＰが上方から挿入される複数のピン孔Ｈが設けられている。
【００１４】
図２において、複数の挿入ピンＰは部品３の下面に２列（第１列及び第２列）に並んで設けられており、各列にはそれぞれ８本の挿入ピンＰが並んでいる。また、複数のピン孔Ｈは各部品装着部位２ａ内に２列（第１列及び第２列）に並んで設けられており、各列にはそれぞれ８個のピン孔Ｈが並んでいる。
【００１５】
本実施の形態では、部品３に設けられた計１６本の挿入ピンＰがそれぞれ基板２上の対応するピン孔Ｈの上方に位置するようにした状態で部品３を基板２に対して相対的に下降させれば、各挿入ピンＰが対応するピン孔Ｈ内に圧入されて、部品３が基板２上の部品装着部位２ａに装着されるようになっている。
【００１６】
図１において、搬送コンベア４とトレイフィーダ５との間には撮像視野を上方に向けた部品カメラ１１が設けられている。部品カメラ１１の撮像動作制御は制御装置８の作業実行部８ａによってなされ、トレイフィーダ５から供給される部品３をピックアップした装着ヘッド７が部品３を基板２に装着する前（部品３が部品カメラ１１の上方を通過する際）に、その部品３を下方から撮像する。このように本実施の形態において、部品カメラ１１は、吸着ノズル７ａにより真空吸着した部品３を下方から撮像する部品撮像手段として機能する。図３（ａ）に、部品カメラ１１によって撮像された部品３の画像（部品画像ＳＣ１）の一例を示す。
【００１７】
図１において、装着ヘッド７には撮像視野を下方に向けた基板カメラ１２が設けられている。基板カメラ１２の撮像動作制御は制御装置８の作業実行部８ａによってなされ、装着ヘッド７がピックアップした部品３を基板２上の部品装着部位２ａに装着する前、装着ヘッド７の移動によって移動して、その部品装着部位２ａを上方から撮像する。このように本実施の形態において、基板カメラ１２は、搬送コンベア４によって位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像する部品装着部位撮像手段として機能する。図４（ａ）に、基板カメラ１２によって撮像された部品装着部位２ａの画像（部品装着部位画像ＳＣ２）の一例を示す。
【００１８】
部品カメラ１１の撮像動作によって得られた部品画像ＳＣ１の画像データと基板カメラ１２の撮像動作によって得られた部品装着部位画像ＳＣ２の画像データはそれぞれ制御装置８に送られて画像認識部８ｂ（図１）で画像認識される。
【００１９】
画像認識部８ｂは、部品画像ＳＣ１の画像認識を行って部品３が備える各挿入ピンＰを抽出し、その抽出した各挿入ピンＰが視覚的に明確になるようにして（例えば挿入ピンＰに相当する領域のみを色づけするなどして）、その画像を制御装置８に繋がる入出力装置としてのタッチパネル１３に視覚表示する。図３（ｂ）に、部品画像ＳＣ１のタッチパネル１３での表示画像（部品表示画像ＤＰ１）を示す。
【００２０】
また、画像認識部８ｂは、部品装着部位画像ＳＣ２の画像認識を行って部品装着部位２ａ内の各ピン孔Ｈを抽出し、その抽出した各ピン孔Ｈが視覚的に明確になるようにして（例えばピン孔に相当する領域にのみ色づけするなどして）、その画像をタッチパネル１３に視覚表示する。 図４（ｂ）に、部品装着部位画像ＳＣ２のタッチパネル１３での表示画像（部品装着部位表示画像ＤＰ２）を示す。
【００２１】
ここで、部品画像ＳＣ１は部品３を下から見た画像であり、部品装着部位画像ＳＣ２は部品装着部位２ａを上から見た画像であって、タッチパネル１３に表示された両画像を見た部品実装装置１のオペレータ（図示せず）が挿入ピンＰとピン孔Ｈの対応を把握するときに不便である。このため制御装置８は、部品画像ＳＣ１のタッチパネル１３での表示画像を部品画像ＳＣ１の左右（状況によっては上下も）を反転させてタッチパネル１３に表示することにより（図３（ｂ））、オペレータが挿入ピンＰとピン孔Ｈとの対応が一見して分かるようにする。なお、タッチパネル１３では、部品表示画像ＤＰ１と部品装着部位表示画像ＤＰ２を同時に表示するようにしてもよいし、オペレータの表示切り替え操作に応じて切り替えて表示するようにしてもよい。
【００２２】
オペレータは、タッチパネル１３に表示された部品表示画像ＤＰ１を見ながら、部品表示画像ＤＰ１中に示される複数の挿入ピンＰの中から任意の２つの挿入ピンＰを選択して指定する。この挿入ピンＰの指定は、オペレータがタッチパネル１３に表示される部品表示画像ＤＰ１の中の挿入ピンＰを指でタッチすることによって行う。すなわち本実施の形態において、タッチパネル１３は、部品カメラ１１による部品３の撮像によって得られた画像（部品画像ＳＣ１）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する挿入ピン指定手段として機能する。
【００２３】
制御装置８の挿入ピン位置算出部８ｃ（挿入ピン位置算出手段。図１）は、オペレータによってタッチパネル１３から指定された複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を、部品実装装置１を基準とした座標軸（絶対座標軸）での座標として算出する。ここで、部品カメラ１１によって部品３を撮像するときの部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１（図３（ａ），（ｂ））の座標は常に一定であって既知であることから、指定した各挿入ピンＰの絶対座標軸での座標を、部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１からの相対変位量として把握するようにしてもよい。ここで、部品３の撮像時には通常、部品カメラ１１の撮像視野の中心位置Ｑ１に吸着ノズル７ａの中心位置、すなわち部品３の吸着点が位置する。
【００２４】
なお、挿入ピンＰの指定は、対角上に位置する２つの挿入ピンＰを含むように行うことが好ましい。後述するように、部品３と基板２との位置合わせは、オペレータが選択して指定した複数の挿入ピンＰと、これら複数の挿入ピンＰに対応する基板２上の複数のピン孔Ｈが上下に合致するように吸着ノズル７ａを移動（上下軸回りの回転を含む）させることによって行われるが、その位置合わせの精度は選択した２つの挿入ピンＰの距離が大きいほど高くなり、対角上に位置する２つの挿入ピンＰは最も距離が大きい位置にあって、高精度での位置合わせを望めるからである。
【００２５】
また、オペレータは、タッチパネル１３に表示された部品装着部位表示画像ＤＰ２を見ながら、部品装着部位表示画像ＤＰ２中に示される複数のピン孔Ｈの中から、指定した複数の挿入ピンＰに対応する複数のピン孔Ｈを指定する。このピン孔Ｈの指定は、オペレータがタッチパネル１３に表示される部品装着部位表示画像ＤＰ２の中のピン孔Ｈを指でタッチすることによって行う。すなわち本実施の形態において、タッチパネル１３は、基板カメラ１２による部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）に基づいて、挿入ピン指定手段としてのタッチパネル１３によって指定された複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定するピン孔指定手段として機能する。
【００２６】
制御装置８のピン孔位置算出部８ｄ（ピン孔位置算出手段。図１）は、オペレータによって指定された複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を絶対座標軸での座標として算出する。ここで、基板カメラ１２によって部品装着部位２ａを撮像するときの基板カメラ１２の撮像視野の中心位置Ｑ２（図４（ａ），（ｂ））の座標は既知であることから、指定した各ピン孔Ｈの絶対座標軸での座標を基板カメラ１２の撮像視野の中心位置Ｑ２からの相対変位量として把握するようにしてもよい。
【００２７】
制御装置８の移動量算出部８ｅ（移動量算出手段。図１）は、挿入ピン位置算出部８ｃによって算出された各挿入ピンＰの位置と、ピン孔位置算出部８ｄによって算出された各ピン孔Ｈの位置とに基づいて、オペレータによって指定された挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する。
【００２８】
この吸着ノズル７ａの移動量の算出は、具体的には、オペレータによって指定された挿入ピンＰの位置と、その挿入ピンＰに対応するピン孔Ｈの位置との絶対座標軸での差分を、指定された複数の挿入ピンＰそれぞれについて求めることによって行う。
【００２９】
例えば、図５に示すように、オペレータが、部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から第１列の一端部の挿入ピンＰ（図５において符号をＰ１とする）と第２列の他端部の挿入ピンＰ（図５において符号をＰ２とする）との２つの挿入ピンＰを選択した場合であって、部品カメラ１１によって撮像された部品画像ＳＣ１に基づいて求められる２つの挿入ピンＰ１，Ｐ２の座標（ＸＹ座標とする）がそれぞれ（Ｘ１ｐ，Ｙ１ｐ），（Ｘ２ｐ，Ｙ２ｐ）であり、基板カメラ１２によって撮像された部品装着部位画像ＳＣ２に基づいて求められる挿入ピンＰ１に対応するピン孔Ｈ（図５において符号をＨ１とする）と挿入ピンＰ２に対応するピン孔Ｈ（図５において符号をＨ２とする）との２つのピン孔Ｈ１，Ｈ２のＸＹ座標がそれぞれ（Ｘ１ｈ，Ｙ１ｈ），（Ｘ２ｈ，Ｙ２ｈ）である場合には、挿入ピンＰ１の移動量（ΔＸ１，ΔＹ１）は（ΔＸ１，ΔＹ１）＝（Ｘ１ｈ−Ｘ１ｐ，Ｙ１ｈ−Ｙ１ｐ）として求められ、挿入ピンＰ２の移動量（ΔＸ２，ΔＹ２）は（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ２ｈ−Ｘ２ｐ，Ｙ２ｈ−Ｙ２ｐ）として求められる。
【００３０】
制御装置８の作業実行部８ａは、移動量算出部８ｅが上記移動量を算出したら、その移動量算出部８ｅが算出した移動量だけ、吸着ノズル７ａを移動させて、部品３と基板２との位置合わせを行う。上記の例では、制御装置８の作業実行部８ａは、部品３が部品カメラ１１によって撮像された位置から挿入ピンＰ１が移動量（ΔＸ１，ΔＹ１）＝（Ｘ１ｈ−Ｘ１ｐ，Ｙ１ｈ−Ｙ１ｐ）だけ移動し、かつ挿入ピンＰ２が移動量（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ２ｈ−Ｘ２ｐ，Ｙ２ｈ−Ｙ２ｐ）だけ移動するように吸着ノズル７ａを移動（上下軸回りの回転を含む）させる。
【００３１】
制御装置８の作業実行部８ａは、部品３と基板２との位置合わせが終了したら、吸着ノズル７ａを下降させて、部品３を基板２に装着する。このとき、部品３が備える複数の挿入ピンＰのぞれぞれは、基板２上の部品装着部位２ａ内の対応するピン孔Ｈに上方から挿入され、圧入される。
【００３２】
このように本実施の形態における制御装置８の作業実行部８ａは、挿入ピン位置算出部８ｃによって算出された各挿入ピンＰの位置及びピン孔位置算出部８ｄによって算出された各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定された各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置した後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを移動させる装着制御手段として機能する。
【００３３】
次に、部品実装装置１により基板２に部品３を装着する部品実装作業の実行手順を説明する。この部品実装作業では、先ず、制御装置８の作業実行部８ａが搬送コンベア４を作動させることにより、上流側の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置（図１に示す位置）に位置決めする。そして、ヘッド移動ロボット６の作動制御を行って、装着ヘッド７をトレイフィーダ５の上方に移動させ、吸着ノズル７ａにより部品３を真空吸着して部品３のピックアップを行う（図６に示すステップＳＴ１のピックアップ工程）。
【００３４】
制御装置８の作業実行部８ａは、吸着ノズル７ａによる部品３のピックアップを行ったら、ヘッド移動ロボット６を作動させ、ステップＳＴ１で吸着ノズル７ａにより吸着（ピックアップ）した部品３が部品カメラ１１の上方を通過するように装着ヘッド７を移動させつつ、その部品３を部品カメラ１１により部品３の下方から撮像する（図６に示すステップＳＴ２の部品撮像工程）。
【００３５】
制御装置８は、部品カメラ１１による部品３の撮像を行ったら、得られた画像（部品画像ＳＣ１）のデータを取り込んで、画像認識部８ｂにおいて画像認識を実行し、部品３の異常（変形や欠損など）の有無の検査を行う（図６に示すステップＳＴ３の部品検査工程）。
【００３６】
制御装置８の作業実行部８ａは、部品３の異常の有無の検査を行ったら、部品表示画像ＤＰ１をタッチパネル１３に表示させるとともに、オペレータに挿入ピンＰの指定を促すメッセージをタッチパネル１３に表示する（図６に示すステップＳＴ４の第１の画像表示工程）。
【００３７】
制御装置８により、タッチパネル１３に部品表示画像ＤＰ１及びオペレータに挿入ピンＰの指定を促すメッセージが表示されたら、オペレータは、部品表示画像ＤＰ１（すなわち部品３の撮像によって得られた画像）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンを指定する（図６に示すステップＳＴ５の挿入ピン指定工程）。
【００３８】
オペレータが複数の挿入ピンＰを指定したら、制御装置８の作業実行部８ａは、挿入ピン位置算出部８ｃにおいて、オペレータが指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出する（図６に示すステップＳＴ６の挿入ピン位置算出工程）。
【００３９】
制御装置８は、オペレータが指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出したら、搬送コンベア４により位置決めされた基板２の上方に装着ヘッド７を移動させて、基板カメラ１２により、基板２上のこれから部品３の装着を行おうとしている部品装着部位２ａを上方から撮像する（図６に示すステップＳＴ７の部品装着部位撮像工程）。
【００４０】
制御装置８は、部品装着部位２ａの撮像を行ったら、得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）のデータを取り込んで、画像認識部８ｂにおいて画像認識を実行し、部品装着部位表示画像ＤＰ２をタッチパネル１３に表示させるとともに、オペレータにピン孔Ｈの指定を促すメッセージをタッチパネル１３に表示する（図６に示すステップＳＴ８の第２の画像表示工程）。
【００４１】
制御装置８により、タッチパネル１３に部品装着部位表示画像ＤＰ２及びオペレータにピン孔Ｈの指定を促すメッセージが出力されたら、オペレータは部品装着部位表示画像ＤＰ２（すなわち部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像）に基づいて、部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈの中から、ステップＳＴ５でオペレータが指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する（図６に示すステップＳＴ９のピン孔指定工程）。
【００４２】
オペレータが複数のピン孔Ｈを指定したら、制御装置８の作業実行部８ａは、ピン孔位置算出部８ｄにおいて、オペレータが指定した複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を算出する（図６に示すステップＳＴ１０のピン孔位置算出工程）。
【００４３】
制御装置８は、オペレータが指定した各ピン孔Ｈの位置を算出したら、ステップＳＴ６で算出した各挿入ピンＰの位置及びステップＳＴ１０で算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように（挿入ピンＰとピン孔Ｈが上下に合致するように）吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する（図６に示すステップＳＴ１１の移動量算出工程）。
【００４４】
制御装置８は、吸着ノズル７ａの移動量を算出したら、その算出した移動量で吸着ノズル７ａを移動させる（図６に示すステップＳＴ１２の吸着ノズル移動工程）。これにより部品３の各挿入ピンＰは、基板２上の対応するピン孔Ｈの上方に位置する。
【００４５】
制御装置８の作業実行部８ａは、吸着ノズル７ａを移動量で移動させたら、吸着ノズル７ａを（すなわち部品３を）下降させ、部品３の各挿入ピンＰを部品装着部位２ａ内の対応するピン孔Ｈに上方から挿入（圧入）させて、部品３を基板２上の部品装着部位２ａに装着する。すなわち制御装置８の作業実行部８ａは、算出した各挿入ピンＰの位置及び算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置した後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを基板２に対して下降させる。これにより部品３が基板２上の部品装着部位２ａに装着される（図６に示すステップＳＴ１３の部品装着工程）。
【００４６】
制御装置８は、部品３を部品装着部位２ａに装着したら、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了したかどうかの判断を行う（図６に示すステップＳＴ１４の判断工程）。その結果、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していなかった場合には、ステップＳＴ１に戻って新たに部品３のピックアップを行い、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していた場合には、基板２への部品実装作業を終了する。
【００４７】
このように、本実施の形態における部品実装装置１による部品実装方法は、吸着ノズル７ａにより吸着した部品３を下方から撮像する工程（ステップＳＴ２の部品撮像工程）、部品３の撮像によって得られた画像（部品画像ＳＣ１）に基づいて、その部品３が備える複数の挿入ピンＰの中から複数の挿入ピンＰを指定する工程（ステップＳＴ５の挿入ピン指定工程）、指定した複数の挿入ピンＰそれぞれの位置を算出する工程（ステップＳＴ６の挿入ピン位置算出工程）基板位置決め部である搬送コンベア４により位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像する工程（ステップＳＴ７の部品装着部位撮像工程）、部品装着部位２ａの撮像によって得られた画像（部品装着部位画像ＳＣ２）に基づいて、部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈの中から、指定した複数の挿入ピンＰのそれぞれに対応する複数のピン孔Ｈを指定する工程（ステップＳＴ９のピン孔指定工程）、指定した複数のピン孔Ｈそれぞれの位置を算出する工程（ステップＳＴ１０のピン孔位置算出工程）、算出した各挿入ピンＰの位置及び算出した各ピン孔Ｈの位置に基づいて、指定した各挿入ピンＰがそれぞれ対応する各ピン孔Ｈの直上に位置するように吸着ノズル７ａを移動させるのに必要な吸着ノズル７ａの移動量を算出する工程（ステップＳＴ１１の移動量算出工程）及び算出した移動量で吸着ノズル７ａを移動させた後、部品３の各挿入ピンＰが部品装着部位２ａ内の対応する各ピン孔Ｈ内に挿入されるように吸着ノズル７ａを基板２に対して下降させる工程（ステップＳＴ１３の部品装着工程）を含むものとなっている。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１は、下方に延びる複数の挿入ピンＰを有する部品３を吸着ノズル７ａにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品３の複数の挿入ピンＰを基板位置決め部である搬送コンベア４により位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａ内の複数のピン孔Ｈに挿入して部品３の基板２への装着を行う部品実装装置１において、吸着ノズル７ａにより吸着した部品３の挿入ピンＰとこれに対応する基板２のピン孔Ｈとの組み合わせを複数指定して挿入ピンＰ及びピン孔Ｈそれぞれの位置を算出し、対応する挿入ピンＰとピン孔Ｈとを上下に合致させる、いわば直接的な方法によって部品３と基板２との位置合わせ行ってから部品３の各挿入ピンＰを基板２の各ピン孔Ｈに挿入するようになっているので、部品３は基板２に確実に装着される。このため、試行錯誤を繰り返すことなく容易に部品３を基板２に装着することができ、ピン挿入型の部品３の基板２への装着時間を短縮して、実装基板の生産性を向上させることができる。
【００４９】
ここで、本実施の形態において、挿入ピンＰの指定は、制御装置８の画像認識部８ｂによる部品３の画像（部品画像ＳＣ１）の画像認識の結果、予め設置した位置にある複数の挿入ピンＰが自動で選択される構成となっていてもよいが、本実施の形態では、挿入ピン指定手段としてのタッチパネル１３は、部品実装装置１のオペレータが複数の挿入ピンＰを任意に選択して指定することができるようになっているので、画像認識部８ｂにおける画像認識の結果、挿入ピンＰの位置を十分に把握できなかった場合や、部品３の形状等が変わったとき等であっても、適切な位置にある複数の挿入ピンＰの指定を確実に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
ピン挿入型の部品の基板への装着時間を短縮して実装基板の生産性を向上させることができるようにした部品実装装置及び部品実装方法を提供する。
【符号の説明】
【００５１】
１ 部品実装装置
２ 基板
２ａ 部品装着部位
３ 部品
４ 搬送コンベア（基板位置決め部）
７ａ 吸着ノズル
８ａ 作業実行部（装着制御手段）
８ｃ 挿入ピン位置算出部（挿入ピン位置算出手段）
８ｄ ピン孔位置算出部（ピン孔位置算出手段）
８ｅ 移動量算出部（移動量算出手段）
１１ 部品カメラ（部品撮像手段）
１２ 基板カメラ（部品装着部位撮像手段）
１３ タッチパネル（挿入ピン指定手段、ピン孔指定手段）
Ｐ 挿入ピン
Ｈ ピン孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装装置であって、
吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する部品撮像手段と、
部品撮像手段による部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する挿入ピン指定手段と、
挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する挿入ピン位置算出手段と、
基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する部品装着部位撮像手段と、
部品装着部位撮像手段による部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定するピン孔指定手段と、
ピン孔指定手段によって指定された複数のピン孔それぞれの位置を算出するピン孔位置算出手段と、
挿入ピン位置算出手段によって算出された各挿入ピンの位置及びピン孔位置算出手段によって算出された各ピン孔の位置に基づいて、指定された各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるのに必要な吸着ノズルの移動量を算出する移動量算出手段と、
移動量算出手段により算出された移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる装着制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
挿入ピン指定手段は、部品実装装置のオペレータが複数の挿入ピンを任意に選択して指定することができることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、
吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する工程と、
部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する工程と、
指定した複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する工程と、
基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する工程と、
部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、指定した複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定する工程と、
指定した複数のピン孔それぞれの位置を算出する工程と、
算出した各挿入ピンの位置及び算出した各ピン孔の位置に基づいて、指定した各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるに必要な吸着ノズルの移動量を算出する工程と、
算出した移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
【請求項１】
下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装装置であって、
吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する部品撮像手段と、
部品撮像手段による部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する挿入ピン指定手段と、
挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する挿入ピン位置算出手段と、
基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する部品装着部位撮像手段と、
部品装着部位撮像手段による部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、挿入ピン指定手段によって指定された複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定するピン孔指定手段と、
ピン孔指定手段によって指定された複数のピン孔それぞれの位置を算出するピン孔位置算出手段と、
挿入ピン位置算出手段によって算出された各挿入ピンの位置及びピン孔位置算出手段によって算出された各ピン孔の位置に基づいて、指定された各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるのに必要な吸着ノズルの移動量を算出する移動量算出手段と、
移動量算出手段により算出された移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる装着制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
挿入ピン指定手段は、部品実装装置のオペレータが複数の挿入ピンを任意に選択して指定することができることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
下方に延びる複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルにより吸着してピックアップし、そのピックアップした部品の複数の挿入ピンが基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位内の複数のピン孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、
吸着ノズルにより吸着した部品を下方から撮像する工程と、
部品の撮像によって得られた画像に基づいて、その部品が備える複数の挿入ピンの中から複数の挿入ピンを指定する工程と、
指定した複数の挿入ピンそれぞれの位置を算出する工程と、
基板位置決め部により位置決めされた基板上の部品装着部位を上方から撮像する工程と、
部品装着部位の撮像によって得られた画像に基づいて、部品装着部位内の複数のピン孔の中から、指定した複数の挿入ピンのそれぞれに対応する複数のピン孔を指定する工程と、
指定した複数のピン孔それぞれの位置を算出する工程と、
算出した各挿入ピンの位置及び算出した各ピン孔の位置に基づいて、指定した各挿入ピンがそれぞれ対応する各ピン孔の直上に位置するように吸着ノズルを移動させるに必要な吸着ノズルの移動量を算出する工程と、
算出した移動量で吸着ノズルを移動させた後、部品の各挿入ピンが部品装着部位内の対応する各ピン孔内に挿入されるように吸着ノズルを基板に対して下降させる工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３４３４１（Ｐ２０１２−１３４３４１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５６００（Ｐ２０１０−２８５６００）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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