電子元器件的安裝方法
2023-09-21 20:09:30 3
專利名稱：電子元器件的安裝方法
技術領域：
本發明涉及將電子元器件自動安裝到電路板的電子元器件安裝機中的電子元器件安裝方法。
背景技術：
圖9示出已有技術電子元器件安裝機的一般結構，其簡略控制流程示於
圖10，下面參照該附圖對其加以說明。
電子元器件供給手段1由可動工作檯2、元器件供給手段3和驅動機構4構成。多個元器件供給手段3並排設置在可動工作檯2上，由電動機等構成的驅動機構4使可動工作檯2在X軸方向移動。裝填於各元器件供給手段3的卷盤5卷裝著將多個電子元器件安放成一列的條帶，收放的電子元器件依次引出到元器件供給位置6，並一個一個取出。
電子元器件安裝手段7由驅動機構8，減速器9，輸入軸10，指示定位裝置11，旋轉體12，和吸附電子元器件用的吸嘴13(13a～13d)構成。來自驅動機構8的動力經減速機9傳給指示定位裝置11，將輸入軸10的連續旋轉變換為旋轉體12的間歇轉動。等間隔配置在旋轉體12周圍的多個吸嘴13(13a～13d)以各自的軸為中心可旋轉及升降。
任一元器件供給手段3的元器件供給位置6一旦定位在吸嘴13的正下方時，下降的吸嘴13就吸附電子元器件14(步驟1)。其後，吸嘴13上升，通過旋轉體12的旋轉將吸附的電子元器件14輸送到圖中正前方。由設置在該輸送過程中的電子元器件吸附檢測機構(未圖示)判定是否吸附著電子元器件(步驟2)，接著，吸嘴13定位在攝像手段15的正上方，攝像手段15攝取吸嘴13吸附著的電子元器件14的圖像。識別控制手段16對所攝取的圖像分析電子元器件14的吸附狀態(步驟3)，按照該分析結果對電子元器件14的位置及角度進行修正(步驟4)。該修正用於調整電子元器件14相對於電路板17的安裝位置及角度。
接受電子元器件安裝的電路板17水平保持在保持臺18上，通過X軸驅動機構19及Y軸驅動機構20的結合可使電路板17在保持臺18上作水平面內任意的移動並加以定位。
要將電子元器件14安裝於電路板17時，則電路板17上的預定安裝位置定位在吸嘴13的正下方。然後，下降後的吸嘴13釋放電子元器件14，將其安裝在電路板17的預定安裝位置(步驟5)。其後，吸嘴13上升復位。
通過上述一連串的動作，完成一個電子元器件14的安裝，在安裝多個電子元器件14的情況下，將根據預先指定的電子元器件安裝位置信息的安裝順序，對各個電子元器件14重複上述安裝動作(步驟6)。
但是，若長時間向電路板17安裝電子元器件14，會使吸嘴13的前端面附著汙垢，產生吸嘴13周圍其它障礙(吸嘴堵塞，閥門失靈等)，從而不能對電子元器件14進行穩定的吸附動作。例如，即使假定已吸附電子元器件14，若吸嘴13前端面附著汙垢，也會使攝像手段15所攝取的圖像與正常時不同，通過識別控制手段16的分析會產生識別誤差而不能進行修正計算，從而不能安裝該電子元器件14。再有，若引起吸嘴13堵塞或閥門失靈等，就不能吸附電子元器件14。下面，將這類電子元器件14安裝上出現故障的吸附狀態統稱為「吸附故障」。
然而，為了維持穩定的電子元器件14的吸附動作，則在步驟2的判定中存在吸附故障的情況下，對各吸嘴13監視吸附信息，判定同一吸嘴13是否發生連續規定次數的吸附故障(步驟7)，在發生連續規定次數吸附故障情況下，判定為吸嘴失靈(步驟8)，則從下一循環起不再使用該吸嘴13。
下面，將上述功能稱為吸嘴失靈判定功能。與此同時，將設定吸嘴失靈通知操作者。
操作者獲知該通知時就停止生產，根據指明為失靈吸嘴的吸嘴13的狀態目視判斷汙染等情況，當汙染時實施清洗等處理，再重新開始生產。
但是，在上述電子元器件安裝機的控制方法中，即使在實際上不是吸嘴失靈而為其它吸附故障原因情況下(如，在電子元器件供給手段1中不能正常向電子元器件14的元器件供給位置6進行饋送等情況)，也會出現引起吸嘴失靈的設定的問題。若在這種情況下，如果不通過操作者停止生產後對可用的吸嘴改變設定，也不能恢復該吸嘴13，電子元器件安裝機不得不停止生產，故存在生產效率下降的問題。
如圖11所示，在生產中某個吸嘴變為失靈吸嘴時(附著汙物，吸嘴堵塞等)。經失靈吸嘴判定功能而設定為失靈吸嘴，從下一循環起該吸嘴(圖11中黑圓點吸嘴)不再用於生產。再有，即使不是吸嘴本身失靈而是因所述電子元器件供給手段的問題發生吸附故障情況下，也會經失靈吸嘴判定功能而設定為失靈吸嘴，從下一循環起該吸嘴(圖11中「X」標記的吸嘴)不再用於生產。在該失靈吸嘴不恢復使用而繼續生產時，每當這種狀態發生就會減少可用的吸嘴數，從而使生產率下降，最後，儘管有不是失靈的吸嘴(圖11中「X」標記的吸嘴)，但都成為生產中不可使用的吸嘴，從而使生產停止。
另外，即使在由於吸嘴汙染外向其它吸附故障原因(吸嘴堵塞，閥門失靈等)判定為吸嘴失靈情況下，為了找出原因，也要進行首先檢查吸嘴13的吸附面狀態、再檢查其它原因那樣的額外工序，為此，延長了停止生產的時間，招致生產率下降。
因此，在已有技術的電子元器件安裝機的控制方法中，存在的問題是本來為了提高生產率的吸嘴失靈判定功能反而引起生產率下降，或是在吸嘴失靈判定引起生產停頓後的作業恢復方面耗時長。
本發明鑑於上述已有技術存在的問題，其目的在於提供一種在判定為吸嘴失靈場合能自動判斷其狀態的電子元器件安裝方法，該方法在判定為狀態正常時能再次使用該吸嘴進行生產，判定為異常時向操作者通知詳細情況，因而能順利地進行有效的維修，從而提高了生產率。
本發明的揭示本發明的電子元器件安裝方法，是一種電子元器件安裝機的電子元器件安裝方法，所述電子元器件安裝機備有具有為安裝電子元器件而吸附安裝電子元器件的多個吸嘴的電子元器件安裝手段；攝取所述吸嘴吸附的電子元器件的圖像的攝像手段；分析所述攝像手段攝取的電子元器件圖像對電子元器件吸附狀態加以檢查的識別控制手段，其特徵在於，所述方法在將任意吸嘴的吸附故障達規定重複次數的吸嘴判定為失靈吸嘴時，用攝像手段攝取吸嘴前端面的圖像，用識別控制手段分析該圖像，對吸嘴前端面的狀態進行檢查。
檢測結果若吸嘴前端面的狀態為異常，則將該吸嘴自動設定為失靈吸嘴，若檢查結果吸嘴前端面的狀態為正常，則可自動解除該吸嘴的失靈吸嘴的設定。再有，可根據檢查結果向操作者通知該吸嘴前端面失靈狀態的詳細信息。
附圖概述圖1為本發明電子元器件安裝方法第一實施形態中檢測失靈吸嘴前端面狀態的控制流程圖；圖2為一輝度分布例的說明圖；圖3為本發明電子元器件安裝方法第二實施例中增加檢測空氣壓力處理的控制流程圖；圖4為第二實施例中將空氣壓力傳感器安裝於吸嘴的狀態圖；圖5為表示空氣發生和不發生洩漏時吸嘴空氣壓力的變化圖；圖6為本發明電子元器件安裝方法第三實施形態中增加檢測高度處理的控制流程圖；圖7為第三實施形態中裝有高度傳感器的狀態圖；圖8為第三實施例中根據從三維傳感器來的信息獲得的吸嘴前端面狀態檢測例的說明圖；圖9為表示已有技術例的電子元器件安裝機全體結構的立體圖；圖10為已有技術例中控制流程圖；圖11為已有技術例中可用吸嘴減少狀態的說明圖。
實施本發明的最佳形態(第一實施形態)下面，參照圖1、圖2說明本發明第一實施形態的電子元器件安裝方法。電子元器件安裝機的整體結構和整體控制流程與參照圖9、圖10已說明的已有技術例相同，故援引其說明，僅對不同點加以說明。
本實施形態實施這樣的功能，即對吸嘴失靈判定功能已設定為失靈吸嘴的吸嘴前端面進行輝度分析，再用由此獲得的分析結果檢查吸嘴前端面的狀態。圖1所示控制流程是通過對圖10已說明已有技術例的控制流程增加起始的步驟10同時增加步驟11-16的處理代替原步驟8來實現上述功能的。
這裡所謂輝度分析就是通過用相當於攝像手段15的CCD攝像機將對象的濃淡圖像攝入存儲器，再根據分布在該濃淡圖像中各象素的明亮度(輝度例如在可用256灰度等級的解析度表現明亮度的硬體場合，若取最暗狀態為0，最亮狀態為255，則隨著明亮度的增加，數值也增大)，來識別對象的狀態。
首先，生產開始前利用攝像手段及識別控制手段攝取所有吸嘴的前端面的圖像進行輝度分析，獲取正常狀態下的輝度信息(步驟10)。該輝度信息如對吸嘴前端面的濃淡圖像而言就是圖2所示分布在每個象素的輝度的輝度分布(格子上一個方塊表示象素，象素內的數值表示輝度)，但也可以是從輝度分布獲得的平均輝度，最大、最小輝度，面積(具有任意輝度範圍輝度的象素數)等。在下面的說明中，將生產開始前的正常狀態下的吸嘴N的輝度分布記為BODIS(N)，平均輝度為BOAVE(N)，最大、最小輝度為BOPEAK(N)，面積為BOAREA(N)。
生產中，若經失靈吸嘴判定功能(步驟7)將任意吸嘴i設定為失靈吸嘴時，攝像手段攝取該吸嘴的前端面圖像，利用識別控制手段分析輝度，獲取輝度信息(步驟11)。
此時的輝度分布記為BDIS(i)，平均輝度為BAVE(i)，最大、最小輝度為BPEAK(i)，面積為BAREA(i)。
下面，比較對象吸嘴在生產開始前的輝度信息與本次輝度信息(步驟12)。所存儲的輝度信息為輝度分布時用式(1)比較，為平均輝度時用式(2)比較，為最大、最小輝度時用式(3)比較，為面積時用式(4)比較，它們之間變化超過規定範圍Δ(Δ由如正常時與附著汙垢時對吸嘴前端面進行輝度分析經實驗獲得)時，判斷為汙染引起的吸嘴失靈(步驟13)，對操作者通知吸嘴前端面的異常，同時將對象吸嘴設定為失靈吸嘴(步驟16)，從下一循環起停止使用。
|BODIS(i)-BDIS(i)|＞Δ ……(1)|BOAVE(i)-BAVE(i)|＞Δ ……(2)|BOPEAK(i)-BPEAK(i)|＞Δ……(3)|BOAREA(i)-BAREA(i)|＞Δ……(4)當進一步判定結果為不是吸嘴失靈時，則由失靈吸嘴判定功能檢查對象吸嘴是否為規定次數以上的失靈吸嘴(步驟14)，當條件滿足時則認為存在對象吸嘴周圍的其它故障(吸嘴堵塞，閥門失靈等)，故將該情況通知操作者，同時將對象吸嘴設定為失靈吸嘴(步驟16)，從下一循環起不再使用。
比較對象吸嘴在生產開始前與本次的輝度信息，當變化未超過規定範圍Δ且失靈吸嘴判定功能判定吸嘴失靈次數未滿足規定次數時，則解除失靈吸嘴的設定(步驟15)，從下一次循環起重新使用該吸嘴。
(第二實施形態)在第一實施形態中，對於由失靈吸嘴判定功能設定為失靈吸嘴的吸嘴進行輝度分析，並用該分析結果檢查吸嘴前端面狀態的方法進行了說明，但汙染外其它的缺口等也會引起吸嘴前端面的異常。
據此，本實施例中說明對於用第一實施形態中輝度分析判定為失靈吸嘴的吸嘴檢測汙染、缺口等吸嘴前端面狀態的更詳細信息的方法。
在吸嘴前端面有嚴重缺口時，如圖5所示，由於吸嘴與要吸附的電子元器件間發生空氣洩漏而得不到吸附電子元器件所要的空氣(真空)壓力，從而構成吸附故障的原因。如圖4所示，利用該特性將空氣壓力傳感器21安裝於吸嘴13，通過檢測對象吸嘴13的空氣壓力，再加上第一實施形態的輝度分析處理，從而可檢測吸嘴13前端嚴重缺口。
這可以通過對圖1包括輝度分析處理的控制流程追加圖3所示步驟17來實現本功能。
(第三實施形態)在第二實施形態中，敘述了檢測嚴重缺口時的有效方法，而在本實施例中將說明即使輕度缺口不發生空氣洩漏也能更嚴格檢測吸嘴前端面狀態的有效方法。
注意到在失靈吸嘴前端面發生缺口時，前端面將呈凹凸狀態，則如圖7所示，安裝3維傳感器22，通過利用3維傳感器22檢測對象吸嘴的前端面的高度信息，再加上第一實施形態的輝度分析處理，就能檢測吸嘴前端面的缺口。這樣，如圖8(b)所示，當檢測結果與生產開始前正常狀態下檢測到的圖8(a)所示的正常形狀不同時，就判斷為吸嘴前端面有缺口。
這可通過對圖1包括輝度分析處理的控制流程追加圖6所示步驟18來實現本功能。
工業上的可應用性本發明的電子元器件安裝方法，在將任意吸嘴中吸附故障達規定重複次數的吸嘴判定為失靈吸嘴時，由於利用攝像手段及識別控制手段檢查吸附電子元器件的吸嘴的前端面狀態，故能防止因錯誤的失靈吸嘴判定而停止生產引起生產率下降，並在生產停止後恢復時不浪費時間，適用於將電子元器件自動安裝於電路板的電子元器件安裝機。
權利要求
1.一種電子元器件安裝機的電子元器件安裝方法，所述電子元器件安裝機備有具有為安裝電子元器件(14)而吸附安裝電子元器件(14)的多個吸嘴(13)的電子元器件安裝手段(7)；攝取所述吸嘴(13)吸附的電子元器件(14)的圖像的攝像手段(15)；分析所述攝像手段(15)攝取的電子元器件(14)圖像對電子元器件(14)吸附狀態加以檢查的識別控制手段(16)，其特徵在於，所述電子元器件安裝方法在將任意吸嘴(13)的吸附故障達規定重複次數的吸嘴(13)判定為失靈吸嘴時，用攝像手段(15)攝取吸嘴(13)前端面的圖像，用識別控制手段(16)分析該圖像，對吸嘴(13)前端面的狀態進行檢查。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，檢查結果若吸嘴(13)前端的狀態為異常，則將該吸嘴(13)自動設定為失靈吸嘴。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，若檢查結果吸嘴(13)前端面的狀態為正常，則可自動解除該吸嘴(13)的失靈吸嘴的設定。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據檢查結果向操作者通知該吸嘴前端面失靈狀態的詳細信息。
全文摘要
自動判斷失靈吸嘴,順利地進行有效的吸嘴維修,提高生產率。在電子元器件安裝機的電子元器件安裝方法中,該安裝機備有:具有為安裝電子元器件(14)而吸附安裝電子元器件(14)的多個吸嘴(13)的電子元器件安裝手段(7);攝取所述吸嘴(13)吸附的電子元器件(14)的圖像的攝像手段(15);分析所述攝像手段(15)攝取的電子元器件(14)圖像對電子元器件(14)吸附狀態加以檢查的識別控制手段(16),所述方法在將任意吸嘴(13)中吸附故障達規定重複次數的吸嘴(13)判定為失靈吸嘴,用攝像手段(15)攝取吸嘴(13)前端面的圖像,用識別控制手段(16)分析圖像,對吸嘴(13)前端面的狀態進行檢查。
文檔編號H05K13/08GK1196874SQ97190757
公開日1998年10月21日 申請日期1997年6月26日 優先權日1996年6月27日
發明者味村好裕, 吉田典晃, 秦純一 申請人:松下電器產業株式會社