專利名稱：安裝機器及其零件安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝機器及其零件安裝方法，特別是涉及可以實現(xiàn)高速安裝的安裝機器。
另一方面，也提案有采用將真空吸附零件的多個吸附頭以規(guī)定間距設(shè)置為多頭形式，從供給位置吸附多個零件安裝到安裝位置的多頭型的安裝機器。


圖1中表示了具有4個吸附頭的多頭型的安裝機器的動作。
首先同時吸附布置在供給位置的4個零件(步驟S1)，使多頭保持吸附的狀態(tài)向攝像裝置方向移動(步驟S2)。在這里拍攝零件的圖象，進(jìn)行圖象識別(步驟S3)。通過圖象識別，計算各零件的X、Y、θ軸的位置修正量。然后，使多頭向安裝位置方向移動(步驟S4)，一邊修正第1個頭的X、Y、θ軸的位置一邊向安裝位置安裝零件(步驟S5)，然后，第2～第4個頭也一邊修正其X、Y、θ軸的位置一邊順序向安裝位置安裝零件(步驟S6～S8)。然后，再次使多頭向供給位置移動，反復(fù)進(jìn)行同樣的動作。
在上述的多頭型安裝機器的情況下，與逐一方式的安裝機器相比，能夠縮短移動時間，但是由于多頭中的每1個輸送頭都一邊進(jìn)行X、Y、θ軸的修正一邊進(jìn)行安裝，所以安裝時間大體上隨頭數(shù)成比例增加，安裝效率并未有大的改善。
可是，在印刷電路板等上安裝零件的情況下，如果安裝一側(cè)的安裝間距為頭間距的公約數(shù)，且能夠確保規(guī)定的精度，則有時可以容許少許位置偏移。但是，因為在以前的多頭型的安裝方式中，通常是1個1個修正零件的位置，所以不能縮短安裝時間。
本發(fā)明的目的在于提供一種縮短各輸送頭的安裝時間，可進(jìn)行整體高速安裝的安裝機器及其零件安裝方法。
本發(fā)明之1的安裝機器，其特征在于，配置有將輸送零件的多個輸送頭以規(guī)定的間距設(shè)置、具有使各個輸送頭分別上下升降的Z軸動作機構(gòu)的多頭，和使多頭至少在供給位置和安裝位置之間沿X、Y軸方向動作的動作機構(gòu)，和對利用多頭從供給位置輸送的多個零件進(jìn)行拍攝的裝置，和識別所述拍攝的各零件的圖象并檢測各零件的位置偏移的裝置，和將各零件的位置偏移與容許值比較、如果所有零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi)則將零件成批安裝到安裝位置、如果任意零件的位置偏移在容許值范圍之外則將容許值范圍內(nèi)的零件成批安裝到安裝位置、同時將容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正然后安裝到零件安裝位置的控制多頭的裝置。
本發(fā)明之5的安裝機器的零件安裝方法，在配置有將輸送零件的多個輸送頭以規(guī)定的間距設(shè)置的多頭、將多個零件從供給位置輸送安裝到安裝位置的安裝機器上，具有在供給位置利用多頭同時輸送多個零件的工序，和識別由多頭輸送的各零件的圖像、檢測各零件的位置偏移的工序，和將各零件的位置偏移與容許值比較的工序，和如果由多頭輸送的所有零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi)則將零件成批安裝到安裝位置的工序，和如果由多頭輸送的任意零件的位置偏移在容許值范圍之外則將容許值范圍內(nèi)的零件成批安裝到安裝位置、同時將容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正并安裝到安裝位置的工序。
基于本發(fā)明的安裝機器的零件安裝方法如下。
首先，使多頭向供給位置移動，將供給位置上的多個零件同時進(jìn)行輸送。輸送多個零件的多頭從攝影機等攝像裝置的前面通過，在這里識別各零件的圖象并計算各零件的位置偏移。作為位置偏移，例如可以從各零件的重心位置和各輸送頭的中心位置的差或各零件的重心位置和其平均值的差求得。
作為供給裝置，例如可以是如輸送托盤那樣的具有以規(guī)定的間距收容零件的收容部分的夾具，或者也可以是具有定位機構(gòu)的裝置?？傊?，使每個零件的間距與多頭的頭間距大致相同地排列即可。
然后，將如上述那樣求得的位置偏移與容許值進(jìn)行比較。該容許值根據(jù)使多頭向X、Y或者θ軸方向動作的動作機構(gòu)的機械誤差、處于安裝位置的印刷電路板等的安裝誤差等決定。如果位置偏移在容許值范圍內(nèi)，則將多頭輸送的多個零件成批安裝在安裝位置上。并且，本發(fā)明限于安裝一側(cè)的安裝間距為頭間距的公約數(shù)的情況。
另一方面，如果多頭輸送的任意零件的位置偏移在容許值范圍之外，則將在容許值范圍內(nèi)的零件成批安裝到安裝位置上，同時，將在容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正并安裝到安裝位置上。
為此，由于在本發(fā)明中，在多頭輸送的多個零件的位置偏移少的情況下進(jìn)行成批安裝，所以與以往的逐一安裝方式或者用多頭型且1個1個地修正安裝的方式相比較，能夠縮短安裝時間，并能夠顯著提高安裝效率。
另外，在供給位置處的零件的間距有偏移的情況下，或者用多頭輸送零件時產(chǎn)生偏移的情況下，雖然有時任意零件的位置偏移會超出容許值范圍，但是即使在這種情況下，由于能夠?qū)⑽恢闷圃谌菰S值范圍內(nèi)的零件成批安裝，所以與1個1個修正安裝的方式相比較，能夠縮短安裝時間。
如本發(fā)明之2所述的那樣，進(jìn)而配置有在供給位置使多個零件與所述頭間距大體上一致地排列的裝置為好。
也就是說，通過在利用多頭安裝之前，將多個零件與頭間距大體上一致地進(jìn)行排列，可減少每個零件之間的位置偏移，使成批安裝變得容易。
如本發(fā)明之3以及6所述的那樣，作為在供給位置將多個零件與頭間距大體上一致地排列的裝置，可采用具有垂直相交的2個面，使這些面和多個零件的2個側(cè)面接觸，將多個零件的位置矯正為與頭間距相同的間距的預(yù)定心裝置為好。
也就是說，雖然在供給位置，將每個零件的間距與多頭的間距大體上相同地預(yù)先排列，但是壓花輸送帶或壓花托盤等夾具，其位置精度不好，如果就這樣輸送，則有時位置偏移大，難于成批安裝。因而，在供給位置設(shè)置預(yù)定心裝置，利用預(yù)定心裝置把多個零件的位置矯正得與頭間距一致。該工序為矯正零件之間的間距的工序，而不是矯正每個零件的絕對位置。其理由是，在安裝位置修正多頭的位置即可消除零件整體的偏移。如上述的那樣利用預(yù)定心裝置預(yù)先矯正零件的間距間隔，則每個零件之間的位置偏移小，容易成批安裝。
如本發(fā)明之7所述的那樣，位置偏移由各零件的重心位置的平均值與各零件的重心位置的差求得為好。
位置偏移的檢測方法可以考慮各種各樣的方法，但是采用重心法，則可以利用眾所周知的軟件簡單地對偏移量進(jìn)行計算處理。而且，如果從各重心位置與其平均值的差求出偏移量，那么就能夠檢測各零件的相對偏移，如果相對偏移小，則平均值自身的偏移通過修正多頭即能夠簡單地進(jìn)行修正，使修正變得簡單。
如本發(fā)明之4以及8所述的那樣，在用多頭輸送的零件中，在多個零件的重心位置的平均值與這些零件的重心位置的差在容許值范圍內(nèi)的情況下，僅以容許值范圍內(nèi)的各零件的重心位置的平均值部分對多頭進(jìn)行修正并成批安裝到安裝位置上為好。
也就是說，在用多頭輸送的零件中，在多個零件的位置偏移(重心位置的平均值與各重心位置的差)在容許值范圍內(nèi)的情況下，雖然也可以將這些多個零件就這樣成批安裝，但是如果重心位置的平均值與作為目標(biāo)的安裝位置偏離，則一起安裝的所有的零件就都從目標(biāo)位置偏離這么多。因而，如果僅以成批安裝的零件的重心位置的平均值部分修正多頭的位置并安裝，則能夠用一次修正動作以較高的精度接近作為目標(biāo)的安裝位置。
本發(fā)明之6所述的方法，如本發(fā)明之4那樣，在供給位置預(yù)先矯正零件間的間距后再進(jìn)行為好。也就是說，如果在供給位置消除各零件間的間距偏差后，通過多頭的位置修正消除整體的位置偏移量，就能夠?qū)⑺械牧慵呔鹊匕惭b到目標(biāo)位置。
圖2為本發(fā)明安裝機器的一例的整體立體圖。
圖3為預(yù)定心裝置的動作說明圖。
圖4為本發(fā)明的零件安裝方法的一例的流程圖。
圖中W—零件，1—多頭，1a～1d—輸送頭，2—X—Y機械手，5—控制裝置，7—預(yù)定心臺，9—攝像裝置，10—安裝臺。
該實施例的安裝機器，為配置有將4個吸附頭1a～1d以固定間距Ph設(shè)置成一列的多頭1的裝置，為使各吸附頭1a～1d能夠用其前端1個1個吸附零件而與未圖示的真空吸引裝置連接。在多頭1中，內(nèi)裝有使4個吸附頭1a～1d分別在上下方向(Z軸方向)升降的Z軸動作機構(gòu)(未圖示)，和使4個吸附頭1a～1d分別在旋轉(zhuǎn)方向(θ軸方向)旋轉(zhuǎn)的θ軸動作機構(gòu)(未圖示)。
多頭1搭載在XY機械手2上。即XY機械手2配置著Y軸動作機構(gòu)3以及X軸動作機構(gòu)4，多頭1可在Y軸方向上移動地由Y軸動作機構(gòu)3支撐，Y軸動作機構(gòu)3可在X軸方向上移動地由X軸動作機構(gòu)4支撐。因此，多頭1可向X-Y方向的任意位置移動。上述Z軸動作機構(gòu)、θ軸動作機構(gòu)、Y軸動作機構(gòu)3以及X軸動作機構(gòu)4通過計算機等控制裝置5控制。
6為壓花輸送帶，可沿箭頭方向間歇輸送。在輸送帶6的壓花部分6a中1個1個地收容零件W。并且，作為供給零件的裝置，并不限于輸送帶6。
7為預(yù)定心臺，從輸送帶6的壓花部分6a吸取的4個零件W被搬運到該臺7上。在臺7上，如圖3所示，在水平方向上自由滑動地設(shè)置著由4個凹部8a以固定間距P1形成的定位用平板8。在凹部8a的內(nèi)表面，形成有與各零件W的2個側(cè)面接觸的垂直相交的2個面8a1、8a2。上述凹部8a的間距P1與吸附頭1a～1d的頭間距Ph相等。圖3(a)表示在臺7上、且在平板8的凹部8a內(nèi)放置了零件W的狀態(tài)，這時零件W之間的Y軸方向的間距P2不固定，在X軸方向上也產(chǎn)生偏移。這里，如果使平板8向箭頭K方向滑動，使4個零件W與平板8的凹部8a的呈直角的2個面8a1、8a2接觸，則如圖3(b)那樣4個零件W的Y軸方向的間距P1與頭間距Ph相等，并且也消除了X軸方向的偏移。而且也同時消除了θ軸方向的偏移。使平板8滑動的動作機構(gòu)由控制裝置5控制。
9為對吸附頭1a～1d吸附的零件W1個1個地進(jìn)行拍攝的CCD攝影機等攝像裝置。由攝像裝置9拍攝的數(shù)據(jù)被送至控制裝置5，使其運算各零件W的重心位置(X、Y坐標(biāo))。
10為安裝臺，印刷電路板11以固定位置被保持在該安裝臺10上。安裝在印刷電路板11上的零件W的安裝間距Pm，被設(shè)定為多頭1的頭間距Ph的公約數(shù)。
下面，就上述構(gòu)造的安裝機器的動作，即從輸送帶6取出零件W、在預(yù)定心臺7處對準(zhǔn)位置后攝像、安裝在印刷電路板11上的工序，參照圖4進(jìn)行說明。
首先，將多頭1移動至輸送帶6上方，從輸送帶6上吸附4個零件W(步驟S10)。吸附后，移動到預(yù)定心臺7上(步驟S11)。在預(yù)定心臺7上將4個零件W移動到平板8的凹部8a內(nèi)。這里，如圖3所示的那樣使平板8向斜方向滑動，進(jìn)行與4個零件W對位(步驟S12)。也就是說，使4個零件W相互的間距P1與頭間距Ph一致。并且，對位動作可以以停止吸附頭1a～1d的真空吸附、將零件W放置在預(yù)定心臺7上的狀態(tài)進(jìn)行，也可以保持著零件W的吸附狀態(tài)進(jìn)行。
在上述說明中，雖然用多頭1從輸送帶6吸取4個零件W并運至預(yù)定心臺7上，但是也可以采用與多頭1不同的搬運手段。
將相互間距與頭間距Ph相等的4個零件W用多頭1吸附并向攝像裝置9的方向移動(步驟S13)，在攝像裝置9上方1個1個地拍攝各零件W的圖象(步驟S14)。拍攝數(shù)據(jù)被送至控制裝置5，分別求得4個零件W的重心位置(X、Y坐標(biāo)位置)(步驟S15)。從這些重心位置求出其平均值(步驟S16)，求出平均值和4個零件的重心位置的差(偏移量)(步驟S17)。
例如，若4個零件W的重心位置分別為(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)、(X4、Y4)，則平均值(X0、Y0)由下式求出。(X0,Y0)=(X1+X2+X3+X44,Y1+Y2+Y3+Y44)]]>因此，各零件的偏移量如下式所示。
(X0-X1、Y0-Y1)(X0-X2、Y0-Y2)(X0-X3、Y0-Y3)(X0-X4、Y0-Y4)將如上述那樣求得的差(偏移量)和容許值進(jìn)行比較(步驟S18)。該容許值根據(jù)Y軸動作機構(gòu)3、X軸動作機構(gòu)4的動作誤差，頭間距Ph的尺寸誤差，安裝的印刷電路板11的容許誤差等決定。
如果所有4個零件的偏移量均在容許值范圍內(nèi)，則僅以平均值(X0、Y0)和目標(biāo)值(Xr、Yr)的差的部分修正多頭1的位置，并將4個零件W成批安裝到印刷電路板11的目標(biāo)位置上(步驟S19)。由于在步驟S12中一定程度地確保了4個零件W相對位置的水平精度，所以僅修正多頭1的位置即可保障4個零件W的位置精度，并成批進(jìn)行安裝。
如果任意零件W的偏移量在容許值范圍之外，則將最偏離平均值(X0、Y0)的零件W除外(步驟S20)，求出剩下的3個零件W的重心位置的平均值(步驟S21)。然后，求出平均值和3個零件的重心位置的差(偏移量)(步驟S22)。然后，將求出的偏移量和容許值進(jìn)行比較(步驟S23)，如果3個零件W的偏移量在容許值范圍內(nèi)，則僅以其平均值和目標(biāo)值(Xr、Yr)的差的部分修正多頭1的位置，并將3個零件W成批安裝到印刷電路板11的目標(biāo)位置上(步驟S24)。然后，對于被除外的零件W，使多頭1的各個頭沿X、Y方向移動，單獨修正位置并安裝(步驟S25)。
如果在步驟S23的判定中，3個零件的任意零件的偏移量在容許值范圍之外，則進(jìn)行與步驟S20～步驟S25同樣的處理即可。
只要在預(yù)定心臺7處的對位(步驟S12)具有所規(guī)定的精度，就幾乎沒有在步驟S18的判定中任意零件W的偏移量在容許值范圍之外的情況，一般能夠?qū)⑺?個零件進(jìn)行成批安裝。換言之，在進(jìn)行步驟S20以后的處理，是在預(yù)定心臺7處的對位不充分的情況，或者由于某種原因?qū)е略诙囝^1移動過程中產(chǎn)生位置偏移的情況。
因此，和以前的逐一安裝方式或多頭型且1個1個進(jìn)行修正安裝的方式相比較，能夠顯著提高操作效率。
雖然上述實施例中，在吸附多個零件的工序前，利用預(yù)定心裝置將零件間距矯正為與頭間距相同的間距，但是如果使用具有預(yù)先規(guī)定的間距精度的夾具(例如輸送托盤)作為供給零件的手段，那么也可以省略利用預(yù)定心裝置進(jìn)行的零件間距的矯正(對位)操作。而且，也可以使輸送托盤以傳送帶狀流動，并在輸送托盤上排列零件的同時，利用多頭將排列的多個零件向安裝臺的方向輸送。
上述實施例中，對于各零件W的旋轉(zhuǎn)方向(θ軸)的位置修正，省略了其說明。這是因為由于旋轉(zhuǎn)方向的位置能夠在預(yù)定心臺7上以一定程度確保其精度，即使不進(jìn)行θ軸的修正也可以。
但是，在由于多頭1在移動過程中的振動等而產(chǎn)生零件W在θ軸的偏移的情況下，也可以利用圖象識別檢測出來，通過使各個頭1a～1d旋轉(zhuǎn)來修正θ軸的偏移。
雖然上述實施例中，使用吸附頭作為輸送零件的輸送頭，但是也可以是抓住零件進(jìn)行輸送的手抓頭。
由上述的說明可明確地看到，根據(jù)本發(fā)明之1、5所述的安裝機器，由于在多頭輸送的多個零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi)的情況下進(jìn)行成批安裝，所以與以往的逐一安裝方式、或者多頭型且1個1個進(jìn)行修正安裝的方式相比較，能夠縮短安裝時間，并能夠顯著提高安裝效率。
而且，即使在由多頭輸送的任意零件的位置偏移在容許值范圍之外的情況下，由于能夠?qū)⑽恢闷圃谌菰S值范圍內(nèi)的零件進(jìn)行成批安裝，與1個1個地修正安裝的方式相比較也能夠縮短安裝時間。
權(quán)利要求
1.一種安裝機器，其特征在于，配置有將輸送零件的多個輸送頭以規(guī)定的間距設(shè)置、具有使各個輸送頭分別沿上下升降的Z軸動作機構(gòu)的多頭，和使多頭至少在供給位置和安裝位置之間沿X、Y軸方向動作的動作機構(gòu)，和對利用多頭從供給位置輸送的多個零件進(jìn)行拍攝的裝置，和識別所述拍攝的各零件的圖像并檢測各零件的位置偏移的裝置，和將各零件的位置偏移與容許值比較，如果所有零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi)，則將零件向安裝位置進(jìn)行成批安裝；如果任意零件的位置偏移在容許值范圍之外，則將在容許值范圍內(nèi)的零件向安裝位置進(jìn)行成批安裝，同時對在容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正，然后向安裝位置進(jìn)行安裝的控制多頭的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝機器，其特征在于，還具有在供給位置把多個零件與頭間距大體一致地進(jìn)行排列的排列裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝機器，其特征在于，所述排列裝置為具有互相垂直的2個面，使這些面與多個零件的2個側(cè)面接觸，將多個零件的位置矯正為具有與頭間距相同的間距的預(yù)定心裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的安裝機器，其特征在于，還具有當(dāng)多個零件的重心位置的平均值與這些零件的重心位置之差在容許值范圍內(nèi)時，僅以容許值范圍內(nèi)的各零件的重心位置的平均值部分對多頭進(jìn)行修正的修正單元。
5.一種零件安裝方法，其特征在于，在配置有將輸送零件的多個輸送頭以規(guī)定間距設(shè)置的多頭、將多個零件從供給位置進(jìn)行輸送并向安裝位置進(jìn)行安裝的安裝機器中，具有在供給位置利用多頭同時輸送多個零件的工序，和識別由多頭輸送的各零件的圖像，檢測各零件的位置偏移的工序，和將各零件的位置偏移與容許值比較的工序，和如果用多頭輸送的所有零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi)，則向安裝位置成批安裝零件的工序；如果用多頭輸送的任意零件的位置偏移在容許值范圍之外，則向安裝位置成批安裝容許值范圍內(nèi)的零件，同時對在容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正，然后向安裝位置進(jìn)行安裝的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安裝機器的零件安裝方法，其特征在于，在利用所述多頭同時輸送多個零件的工序前，設(shè)置有在供給位置使預(yù)定心裝置的互相垂直的2個面與多個零件的2個側(cè)面接觸、將多個零件的位置矯正為具有與頭間距相同的間距的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的安裝機器的零件安裝方法，其特征在于，所述位置偏移，從各零件的重心位置的平均值與各零件的重心位置之差求得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安裝機器的零件安裝方法，其特征在于，在由所述多頭輸送的零件中，在多個零件的重心位置的平均值與這些零件的重心位置之差為容許值范圍內(nèi)的情況下，僅以容許值范圍內(nèi)的各零件的重心位置的平均值部分對多頭進(jìn)行修正并向安裝位置進(jìn)行成批安裝。
全文摘要
一種安裝機器及其零件安裝方法,在配置有輸送零件的多個輸送頭以規(guī)定間距設(shè)置的多頭、將多個零件從供給位置進(jìn)行輸送并向安裝位置進(jìn)行安裝的安裝機器中,通過在供給位置上的預(yù)定心裝置將多個零件與頭間距大體一致地排列,利用多頭同時輸送多個零件,對所輸送的各零件的圖像進(jìn)行識別并檢測各零件的位置偏移。將各零件的位置偏移與容許值進(jìn)行比較,如果多頭輸送的所有零件的位置偏移在容許值范圍內(nèi),則向安裝位置成批安裝零件。如果由多頭輸送的任意零件的位置偏移在容許值范圍之外,則向安裝位置成批安裝容許值范圍內(nèi)的零件,同時對在容許值范圍之外的零件的位置進(jìn)行個別修正并向安裝位置進(jìn)行安裝。這樣,可縮短各頭安裝時間并可進(jìn)行整體高速安裝。
文檔編號B25J15/00GK1376026SQ0210753
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者寶田益義, 久鄉(xiāng)大作 申請人:株式會社村田制作所