作业机及运算方法与流程

本发明涉及具备具有多个元件保持件的保持头的作业机和在该作业机中对元件保持件所保持的元件的位置进行运算的运算方法。

背景技术：

在作业机中，存在有具备具有元件保持件的保持头的作业机。在这样的作业机中，如下述专利文献所记载的那样，通过拍摄装置来拍摄元件保持件所保持的元件，基于拍摄数据，对元件的位置进行运算。并且，利用运算出的元件的位置，执行该元件的装配作业等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-228583号公报

专利文献2：日本特开2011-253869号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在上述结构的作业机中，期望缩短元件保持件所保持的元件的拍摄所需的时间。本发明就是鉴于这样的实际情况而完成的，其课题在于缩短元件保持件所保持的元件的拍摄所需的时间。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本说明书公开了一种作业机，所述作业机具备：保持头，具有多个元件保持件；移动装置，使所述保持头沿水平方向及上下方向移动；拍摄装置，具有从侧方对所述元件保持件所保持的元件的引脚照射光的侧射照明；及控制装置，所述控制装置具备：第一下降指示部，使所述保持头下降，以使所述多个元件保持件中的两个以上的元件保持件所保持的两个以上的元件的引脚进入到所述侧射照明的照射范围；第一拍摄指示部，基于所述侧射照明的照射由所述元件的引脚反射的反射光，拍摄所述两个以上的元件的引脚；及第一运算部，基于由所述第一拍摄指示部拍摄到的拍摄数据，对所述两个以上的元件的引脚的位置进行运算。

发明效果

根据本公开，通过使具有多个元件保持件的保持头下降，能够集中拍摄所述多个元件保持件所保持的两个以上的元件的引脚。由此，能够缩短元件保持件所保持的元件的拍摄所需的时间。

附图说明

图1是表示元件安装机的立体图。

图2是表示元件安装机的元件装配装置的立体图。

图3是表示作业头的立体图。

图4是表示作业头的下表面侧的概略图。

图5是表示零件相机的剖视图。

图6是表示控制装置的框图。

图7是拍摄引脚元件时的作业头的工作图。

图8是拍摄以往的引脚元件时的作业头的工作图。

图9是拍摄本发明的引脚元件时的作业头的工作图。

图10是拍摄本发明的引脚元件时的作业头的工作图。

具体实施方式

以下，作为用于实施本发明的方式，参照附图详细地说明本发明的实施例。

(a)元件安装机的结构

在图1中示出元件安装机10。元件安装机10是用于执行元件相对于电路基材12的安装作业的装置。元件安装机10具备装置主体20、基材搬运保持装置22、元件装配装置24、标记相机26、零件相机28、元件供给装置30、散装元件供给装置32及控制装置(参照图6)36。此外，作为电路基材12，列举有电路基板、三维构造的基材等，作为电路基板，列举有印刷配线板、印刷电路板等。

装置主体20由框架部40和架设在该框架部40上的梁部42构成。基材搬运保持装置22配置在框架部40的前后方向的中央，具有搬运装置50和夹持装置52。搬运装置50是搬运电路基材12的装置，夹持装置52是保持电路基材12的装置。由此，基材搬运保持装置22搬运电路基材12，并且在预定的位置固定地保持电路基材12。此外，在以下的说明中，将电路基材12的搬运方向称为x方向，将与该方向成直角的水平的方向称为y方向，将铅垂方向称为z方向。即，元件安装机10的宽度方向是x方向，前后方向是y方向。

元件装配装置24配置于梁部42，具有两台作业头56、58和作业头移动装置62。作业头移动装置62由x方向移动装置63、y方向移动装置64及z方向移动装置65构成。x方向移动装置63及y方向移动装置64分别具有电磁马达(参照图6)66、68，通过各电磁马达66、68的工作而使两台作业头56、58一体地向框架部40上的任意的位置移动。另外，z方向移动装置65具有电磁马达(参照图6)70、72，通过各电磁马达70、72的工作而使滑动件74、76单独地沿上下方向移动。并且，在该滑动件74、76上可装卸地装配有作业头56、58。由此，作业头56、58通过z方向移动装置65单独地沿上下方向移动。

另外，各作业头56、58是向电路基材12装配元件的装置。如图3所示，作业头56、58具备8根棒状的装配单元80。并且，在上述八个装配单元80各自的前端部装配有吸嘴82。另外，在图3中，图示有拆除了罩的状态下的作业头56、58。

吸嘴82经由负压空气通路、正压空气通路而与正负压供给装置(参照图6)86相通。吸嘴82通过负压来吸附保持元件，并通过正压使所保持的元件脱离。另外，八个装配单元80以等角度间距被保持为轴向与单元保持体88的外周部垂直的状态，吸嘴82从单元保持体88的下表面朝向下方延伸。由此，如图4所示，吸嘴82配置在8等分的位置。

另外，如图3所示，单元保持体88通过保持体旋转装置90的电磁马达(参照图6)92，以装配单元80的配置角度为单位进行间歇旋转。由此，装配单元80依次在多个装配单元80的停止位置中的一个停止位置、即升降站(位于最前方的站)停止。并且，位于该升降站的装配单元80通过单元升降装置96的电磁马达(参照图6)98而升降。由此，被吸嘴82吸附保持的元件的上下方向上的位置被变更。另外，将与升降站不同的停止位置设为自转站，位于该站的装配单元80通过自转装置100的电磁马达(参照图6)102而自转。由此，被吸嘴82吸附保持的元件的保持姿势被变更。

另外，如图2所示，标记相机26以朝向下方的状态安装于滑动件74，与作业头56一起沿x方向、y方向及z方向移动。由此，标记相机26拍摄框架部40上的任意的位置。另外，如图1所示，零件相机28以朝向上方的状态配置在框架部40上的基材搬运保持装置22与元件供给装置30之间。由此，零件相机28拍摄作业头56、58的吸嘴82所保持的元件。此外，在零件相机28中，利用从侧射光和落射光中的任意一个光源照射的光来进行拍摄。

详细地说，如图5所示，零件相机28具备拍摄装置110、透镜112、落射照明114及侧射照明116。拍摄装置110具有拍摄元件(省略图示)，且将受光面朝向上方配置。透镜112固定于拍摄装置110的受光面侧、即上表面侧，在透镜112之上隔着箱型部件118配置有落射照明114。落射照明114具有大致圆环状的外壳部件120，外壳部件120形成为越朝向外缘而越向上方延伸的形状。即，外壳部件120形成为去除了碗的底部而成的形状，在内径较小的一侧的端部配置于箱型元件118的上端部。在该外壳部件120的内侧设有多个led灯122，所述多个led灯122朝向上方照射落射光。

另外，侧射照明116由四个激光灯(在图中仅记载了两个激光灯)124构成。四个激光灯124在落射照明114的外壳部件120的上缘的圆周上配置于四等分的位置。这四个激光灯124在大致水平方向上朝向外壳部件120的上缘的中央照射侧射光。并且，基于落射照明114的落射光、或者基于侧射照明116的侧射光被拍摄对象的元件反射而向透镜112入射。并且，入射到透镜112的光向拍摄装置110入射，通过拍摄装置110的拍摄元件来进行检测。由此，通过零件相机28来拍摄拍摄对象的元件。

另外，如图1所示，元件供给装置30配置于框架部40的前后方向上的一侧的端部。元件供给装置30具有托盘型元件供给装置130和供料器型元件供给装置(参照图6)132。托盘型元件供给装置130是供给载置于托盘上的状态下的元件的装置。供料器型元件供给装置132是通过带式供料器、杆式供料器(省略图示)来供给元件的装置。

散装元件供给装置32配置在框架部40的前后方向上的另一侧的端部。散装元件供给装置32是使零散地分散的状态下的多个元件排列并以排列的状态供给元件的装置。即，是使任意的姿势的多个元件排列为预定的姿势并供给预定的姿势的元件的装置。

此外，作为由元件供给装置30及散装元件供给装置32供给的元件，列举有电子电路元件、太阳能电池的构成元件、功率模块的构成元件等。另外，在电子电路元件中存在有具有引脚的元件和不具有引脚的元件等。

如图6所示，控制装置36具备控制器140、多个驱动电路142及图像处理装置146。多个驱动电路142与上述搬运装置50、夹持装置52、电磁马达66、68、70、72、92、98、102、正负压供给装置86、托盘型元件供给装置130、供料器型元件供给装置132、散装元件供给装置32连接。控制器140具备cpu、rom、ram等，以计算机为主体，与多个驱动电路142连接。由此，通过控制器140来控制基材搬运保持装置22、元件装配装置24等的工作。另外，控制器140还与图像处理装置146连接。图像处理装置146对通过标记相机26及零件相机28获得的图像数据进行处理，控制器140从图像数据取得各种信息。

(b)元件安装机的工作

在元件安装机10中，通过上述结构，对基材搬运保持装置22所保持的电路基材12进行元件的装配作业。在元件安装机10中，能够将各种元件向电路基材12装配，但是以下说明将具有引脚的引脚元件(参照图7)150向电路基材12装配的情况。

具体地说，电路基材12被搬运至作业位置，在该位置被夹持装置52固定地保持。接着，标记相机26向电路基材12的上方移动，拍摄电路基材12。并且，控制器140基于该拍摄数据，对形成于电路基材12的插入孔(省略图示)的xy方向上的位置坐标等进行运算。

另外，元件供给装置30或者散装元件供给装置32在预定的供给位置供给引脚元件150。并且，作业头56、58中的任意一个向元件的供给位置的上方移动，位于该作业头56、58的升降站的装配单元80下降，从而通过该装配单元80的吸嘴82来吸附保持引脚元件150。此外，如图7所示，吸嘴82在引脚元件150的元件主体152的上表面吸附保持引脚元件150。

接着，作业头56、58移动至零件相机28之上，通过零件相机28来拍摄被吸嘴82保持的引脚元件150。并且，控制器140基于拍摄数据，对吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154的前端的xy方向上的位置坐标进行运算。

接着，在作业头56、58中，控制自转装置100的工作，以便能够将位于自转站的装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154插入到电路基材12的插入孔。由此，在作业头56、58的自转站中，装配单元80自转，以使引脚元件150的引脚154的排列方向与电路基材12的插入孔的排列方向一致。接着，控制作业头移动装置62的工作，以使位于升降站的装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154的前端的xy方向上的位置坐标与电路基材12的插入孔的xy方向上的位置坐标一致。由此，位于升降站的装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154的前端与电路基材12的插入孔在上下方向上一致。

并且，控制单元升降装置96的工作，以使升降台的装配单元80下降。由此，引脚元件150的引脚154被插入到电路基材12的插入孔中，引脚元件150被装配于电路基材12。

(c)零件相机对引脚元件的拍摄

如上所述，在元件安装机10中，由元件供给装置30等供给的引脚元件150被吸嘴82保持，且拍摄被保持的引脚元件150。并且，基于拍摄数据，对引脚154的前端的xy方向上的位置坐标进行运算，利用该运算出的引脚154的前端的位置坐标，将引脚154插入到电路基材12的插入孔中。另外，作业头56、58具有八个吸嘴82，通过上述八个吸嘴82而能够从元件供给装置30等保持八个引脚元件150。因此，在元件安装机10中，能够连续地进行八个引脚元件150的装配作业，能够实现周期时间的缩短。

但是，在以往的元件安装机中，由于独立地拍摄多个吸嘴82所保持的多个引脚元件150，因此无法充分地缩短周期时间。详细地说，如图7所示，在拍摄吸嘴82所保持的引脚元件150时，作业头56、58通过作业头移动装置62的x方向移动装置63及y方向移动装置64的工作而向零件相机28的上方移动。并且，如图8所示，位于升降站的装配单元80通过单元升降装置96的工作而下降。此时，控制单元升降装置96的工作，以使该装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154的前端进入到侧射照明116的照射范围(图中点线所示的范围)。此外，在零件相机28中，仅点亮侧射照明116，落射照明114熄灭。

这样，引脚元件150的引脚154的前端进入到侧射照明116的照射范围，从而侧射照明116的光即激光灯124的激光由引脚154的前端反射，该反射光向零件相机28的拍摄装置110入射。由此，通过拍摄装置110来拍摄引脚154的前端。并且，基于通过该拍摄而获得的拍摄数据，控制器140对引脚154的前端的xy方向上的位置坐标进行运算。

另外，当被位于升降站的装配单元80的吸嘴82保持的引脚元件150的拍摄完成时，该装配单元80通过单元升降装置96的工作而上升。并且，保持装配单元80的单元保持体88旋转装配单元80的配置角度的量。由此，保持拍摄完成后的引脚元件150的吸嘴82的装配单元80移动至升降台的相邻的站，保持未被拍摄的引脚元件150的吸嘴82的装配单元80移动至升降站。并且，移动至升降站的装配单元80通过单元升降装置96的工作而下降，依据上述步骤，拍摄该装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150。

这样，在以往的元件安装机中，通过位于升降站的装配单元80的下降、该装配单元80的吸嘴82所保持的引脚元件150的拍摄及该装配单元80的上升这一系列的作业而对一个引脚元件150的引脚154的前端位置进行运算。即，在通过八个吸嘴82保持八个引脚元件150的情况下，通过重复8次装配单元80的下降、引脚元件150的拍摄及装配单元80的上升这一系列的作业而对八个引脚元件150的引脚154的前端位置进行运算。这样，反复执行8次装配单元80的下降、引脚元件150的拍摄及装配单元80的上升这一系列的作业无法充分地缩短周期时间。

鉴于这样的情况，在元件安装机10中，使保持八根装配单元80的作业头56、58、即保持八个引脚元件150的作业头56、58下降，集中拍摄上述八个引脚元件150。详细地说，作业头56、58通过作业头移动装置62的x方向移动装置63及y方向移动装置64的工作而移动至零件相机28的上方，之后，如图9所示，作业头56、58通过z方向移动装置65的工作而下降。此时，控制z方向移动装置65的工作，以使吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154的前端进入到侧射照明116的照射范围(图中虚线所示的范围)。

另外，在作业头56、58中，如图4所示，控制保持体旋转装置90的工作，以使作业头56、58的八个吸嘴82中的位于四等分处的四个吸嘴82与侧射照明116的四个激光灯124在xy方向上对置。由此，通过一个激光灯124而对与该激光灯124对置的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154和该吸嘴82的相邻两侧的吸嘴82所保持的引脚元件150的引脚154照射激光。因此，不使八个引脚元件150的引脚154产生影子地通过四个激光灯124照射激光。

并且，当作业头56、58的下降及作业头56、58的单元保持体88的旋转完成时，通过零件相机28的拍摄装置110来进行拍摄。即，向八个引脚元件150的引脚154照射激光，该激光被各引脚元件150的引脚154反射。并且，该反射光向零件相机28的拍摄装置110入射，从而通过拍摄装置110来拍摄各引脚元件150的引脚154的前端。即，作业头56、58的八个吸嘴82所保持的八个引脚元件150的引脚154被集中拍摄。并且，基于通过该拍摄获得的拍摄数据，控制器140对八个引脚元件150的引脚154各自的前端的xy方向上的位置坐标进行运算。此外，当引脚元件150的拍摄完成时，作业头56、58通过z方向移动装置65的工作而上升。

这样，在元件安装机10中，在拍摄吸嘴82所保持的引脚元件150时，作业头56、58下降，被该作业头56、58的多个吸嘴82保持的多个引脚元件150被集中拍摄。即，在元件安装机10中，仅通过执行一次作业头56、58的下降、被该作业头56、58的多个吸嘴82保持的多个引脚元件150的拍摄及该作业头56、58的上升这一系列的作业来运算最多八个引脚元件150的引脚154的前端位置。由此，能够缩短吸嘴82所保持的引脚元件150的拍摄所需的时间，能够缩短周期时间。

另外，使作业头56、58沿上下方向移动的z方向移动装置65使用电磁马达70、72来作为驱动源，该电磁马达70、72是伺服马达。因此，能够通过z方向移动装置65的工作使作业头56、58下降至任意的位置。由此，在拍摄吸嘴82所保持的引脚元件150时，能够使各种尺寸的引脚元件150的引脚154的前端恰当地进入到侧射照明116的照射范围，能够恰当地集中拍摄各种尺寸的引脚元件150。

另外，在之前说明的引脚元件150中，拍摄引脚154的前端，并对该引脚154的前端的位置坐标进行运算，但是在连接器、插座等的引脚较短的引脚元件(参照图10)160中，拍摄元件主体的下表面，并基于拍摄数据对引脚的前端的位置坐标进行运算。详细地说，如图10所示，连接器、插座等的引脚162较短的引脚元件160也在元件主体164处被吸嘴82吸附保持。

并且，通过多个吸嘴82保持有多个引脚元件160的状态下的作业头56、58通过x方向移动装置63及y方向移动装置64的工作而移动至零件相机28的上方，之后，通过z方向移动装置65的工作而下降。此时，控制z方向移动装置65的工作，以使吸嘴82所保持的引脚元件160的元件主体164的下表面进入到拍摄装置110的景深(图中虚线所示的范围)。

景深是指焦点一致的被摄体与照相机之间的距离的范围，也被称为拍摄深度。因此，拍摄装置110的景深包括之前说明的侧射照明116的照射范围，且比侧射照明116的照射范围广。另外，在拍摄引脚元件160时，在零件相机28中，侧射照明116熄灭，落射照明114朝向上方照射光。因此，通过落射照明114向在零件相机28的上方下降至拍摄装置110的景深的引脚元件160的元件主体164的下表面照射光。

并且，落射照明114的光由引脚元件160的元件主体164的下表面反射，该反射光向拍摄装置110入射。此时，多个吸嘴82所保持的多个引脚元件160的元件主体164的下表面处的反射光向拍摄装置110入射。由此，通过拍摄装置110集中拍摄多个吸嘴82所保持的多个引脚元件160的元件主体164。并且，控制器140基于通过该拍摄获得的拍摄数据，对多个吸嘴82所保持的多个引脚元件160的元件主体164的xy方向上的位置坐标进行运算。

另外，在控制器140中存储有与引脚元件160的引脚162和元件主体164的相对位置相关的信息。因此，控制器140基于元件主体164的xy方向上的位置坐标，对多个吸嘴82所保持的多个引脚元件160的引脚162的前端的xy方向上的位置坐标进行运算。这样，在元件安装机10中，不仅在基于侧射照明116的反射光进行拍摄时，而且在基于落射照明114的反射光进行拍摄时也能够集中拍摄多个引脚元件160，从而实现了生产节拍时间的缩短。

顺便说一下，如图6所示，控制器140具有第一下降指示部170、第一拍摄指示部172、第一运算部174、第二下降指示部176、第二拍摄指示部178及第二运算部180。第一下降指示部170是用于在基于侧射照明116的反射光进行拍摄时使作业头56、58下降的功能部。第一拍摄指示部172是用于通过侧射照明116的反射光来进行拍摄的功能部。第一运算部174是用于在基于侧射照明116的反射光进行拍摄时对引脚元件150的引脚154的前端位置进行运算的功能部。第二下降指示部176是用于在基于落射照明114的反射光进行拍摄时使作业头56、58下降的功能部。第二拍摄指示部178是用于利用落射照明114的反射光来进行拍摄的功能部。第二运算部180是用于在基于落射照明114的反射光进行拍摄时对引脚元件160的元件主体164的位置进行运算的功能部。

此外，元件安装机10是作业机的一例。零件相机28是拍摄装置的一例。控制装置36是控制装置的一例。作业头56、58是保持头的一例。作业头移动装置62是移动装置的一例。吸嘴82是元件保持件的一例。单元升降装置96是保持件移动机构的一例。落射照明114是落射照明的一例。侧射照明116是侧射照明的一例。激光灯124是光源的一例。引脚元件150是元件的一例。引脚154是引脚的一例。引脚元件160是元件的一例。元件主体164的下表面是被拍摄面的一例。第一下降指示部170是第一下降指示部的一例。第一拍摄指示部172是第一拍摄指示部的一例。第一运算部174是第一运算部的一例。第二下降指示部176是第二下降指示部的一例。第二拍摄指示部178是第二拍摄指示部的一例。第二运算部180是第二运算部的一例。由第一下降指示部170执行的工序是下降工序的一例。由第一拍摄指示部172执行的工序是拍摄工序的一例。由第一运算部174执行的工序是运算工序的一例。

另外，本发明并不局限于上述实施例，能够以基于本领域技术人员的知识而实施了各种变更、改良的各种方式来实施。具体地说，例如，在上述实施例中，说明了八个吸嘴82保持八个引脚元件150、160的情况，但是在八个吸嘴82中的两个以上的吸嘴82保持有两个以上的引脚元件150、160的情况下，也能够应用本发明。

另外，在上述实施例中，说明了多个吸嘴82保持有同一种类的引脚元件的情况，但是在多个吸嘴82保持有多种引脚元件的情况下，也能够应用本发明。详细地说，例如，在多个吸嘴82保持有a种类引脚元件和b种类引脚元件的情况下，作业头56、58下降，以使a种类引脚元件的引脚的前端进入到侧射照明116的照射范围，从而拍摄a种类引脚元件的引脚的前端。并且，当a种类的引脚元件的拍摄完成时，作业头56、58下降，以使b种类引脚元件的引脚的前端进入到侧射照明116的照射范围，从而拍摄b种类引脚元件的引脚的前端。通过像这样地进行引脚元件的拍摄，即使在多个吸嘴82保持有多种引脚元件的情况下，也能够分别集中拍摄上述多种引脚元件。

附图标记说明

10：元件安装机(作业机)28：零件相机(拍摄装置)36：控制装置56：作业头(保持头)58：作业头(保持头)62：作业头移动装置(移动装置)82：吸嘴(元件保持件)96：单元升降装置(保持件移动机构)114：落射照明116：侧射照明124：激光灯(光源)150：引脚元件(元件)154：引脚(引脚)160：引脚元件(元件)164：元件主体(被拍摄面)170：第一下降指示部(下降工序)172：第一拍摄指示部(拍摄工序)174：第一运算部(运算工序)176：第二下降指示部178：第二拍摄指示部180：第二运算部。