JP2002118396A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小部品の狭ピッチ実装においても実装不具
合を生じない電子部品実装装置および電子部品実装方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 ロータリヘッドに備えられた複数の移載
ヘッドの吸着ノズル６によって電子部品Ｐをピックアッ
プし基板に実装する電子部品実装方法において、各吸着
ノズル６のノズル位置ずれΔｘ、Δｙを部品認識用のカ
メラで検出して記憶させておき、吸着ノズル６に保持さ
れた電子部品Ｐを認識する際には、光学座標系の原点Ｏ
を記憶されたノズル位置ずれΔｘ、Δｙに基づいて当該
吸着ノズル６のノズル位置に位置合わせする。これによ
り、吸着ノズル６に対する電子部品Ｐの位置ずれを的確
に検出し、電子部品ピックアップ時の吸着位置補正量の
学習値を正しく算出して電子部品Ｐの吸着時の吸着ノズ
ル６に対する位置ずれを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置の種類として、複数の
吸着ノズルが装着された多数の移載ヘッドをインデック
ス回転させて連続的に実装を行うロータリ式の実装装置
が知られている。このロータリ式では、多数の移載ヘッ
ドを備え、順次実装を行うため高速実装が行えるという
利点を有している。このロータリ式の実装装置では、ピ
ックアップ位置にて電子部品をピックアップした移載ヘ
ッドが実装位置まで回転して移動する途中に部品認識ス
テーションが設けられ、ここで電子部品を保持した状態
の吸着ノズルを認識して電子部品の位置ずれが検出され
る。そしてこの位置ずれ検出結果に基づいて実装時の位
置補正や、電子部品をピックアップする際の吸着位置補
正量を学習値として求める処理が行われる。この学習値
による吸着位置補正は、多数の電子部品について得られ
たピックアップ状態での位置ずれ検出結果から位置ずれ
傾向を判断し、適切な位置補正量を学習値として求めて
おくことにより、電子部品吸着時の位置ずれを極力少な
くするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品の
少サイズ化・実装高密度化に伴い、実装位置精度の高度
化とともに、搭載動作時における隣接部品との干渉を考
慮に入れた搭載動作制御が求められるようになってい
る。例えば、既にサイズが０．６ｍｍ程度のものが実用
化されており、このような微小部品を多数狭ピッチで実
装するような場合には、電子部品を実装位置に正しく位
置合わせするとともに、電位部品を保持している吸着ノ
ズルが電子部品からはみ出さないように、吸着ノズルに
よる電子部品の吸着位置を高精度で制御しなければなら
ない。

【０００４】ところが、ロータリ式の実装装置は多数の
移載ヘッドが順次移動して吸着動作や搭載動作を行う構
成であり、これらの移載ヘッドに備えられた吸着ノズル
の機械原点に対する相対位置はばらついている。このば
らつきに起因して、従来の電子部品実装装置では次のよ
うな不具合が生じている。以下図面を参照して説明す
る。図５は、従来の電子部品実装方法の説明図である。

【０００５】図５（ａ）は部品認識用のカメラによって
吸着ノズルを下方から撮像した画像図であり、十字線の
交点Ｏは光学座標系の原点を示している。画像図中のＮ
は、認識カメラによって認識された吸着ノズルを示して
おり、吸着ノズルＮの中心位置は原点Ｏから外れた位置
にある。前述のように各移載ヘッドの位置のばらつきの
ため、カメラの光学座標の原点Ｏに対する各吸着ノズル
の位置は移載ヘッドごとにばらついて必ずしも原点Ｏと
は一致しない。このため、従来は多数の移載ヘッドの吸
着ノズルを認識して平均的なノズル位置を求め、この平
均的なノズル位置に光学座標の原点を合わせるよう撮像
位置が設定されていた。

【０００６】そして、ピックアップされた電子部品を認
識する際には、吸着ノズルのノズル位置とは無関係に光
学座標の原点Ｏに対する電子部品の位置が検出される。
このとき、図５（ｂ）に示すように電子部品Ｐが吸着ノ
ズルＮの中心から位置ずれした状態で保持された場合に
あっても、電子部品が光学座標系の原点Ｏに対して位置
ずれしていない状態では、部品位置ずれ無しと判断され
る。そしてこの結果、前述の吸着位置補正のための学習
機能が働かないこととなっていた。

【０００７】すなわち、このように吸着ノズルＮと電子
部品Ｐが位置ずれした傾向のまま多数の電子部品のピッ
クアップが行われても吸着位置補正は行われず、位置ず
れ状態のまま電子部品の搭載動作が行われていた。そし
て、この位置ずれ状態で既実装部品の隣接位置に電子部
品を実装すると、図５（ｃ）に示すように電子部品Ｐ自
体は正しい実装位置に搭載されても電子部品Ｐからはみ
出した吸着ノズルＮの下端部が隣接部品Ｐ’と干渉し、
隣接部品Ｐ’の位置ずれなどの実装不具合を生じること
となっていた。

【０００８】そこで本発明は、微小部品の狭ピッチ実装
においても実装不具合を生じない電子部品実装装置およ
び電子部品実装方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装装置は、吸着ノズルによって電子部品の供給部から
電子部品をピックアップし、基板に実装する電子部品実
装装置であって、前記吸着ノズルの水平方向の位置を示
すノズル位置を検出するノズル位置検出手段と、前記検
出されたノズル位置を各吸着ノズルについて記憶するノ
ズル位置記憶手段と、前記吸着ノズルに保持された状態
の電子部品を認識する部品認識手段と、この部品認識手
段の光学座標系の原点を前記ノズル位置記憶手段に記憶
されたノズル位置に基づいて当該吸着ノズルのノズル位
置に合わせる原点位置合わせ手段とを備えた。

【００１０】請求項２記載の電子部品実装装置は、請求
項１記載の電子部品実装装置であって、前記部品認識手
段による部品認識結果から前記吸着ノズルによる電子部
品ピックアップ時の吸着ノズルに対する電子部品の位置
ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて前記吸着ノズ
ルによる電子部品ピックアップ時の吸着位置補正量の学
習値を算出する学習値計算部と、この学習値を記憶する
学習値記憶部とを備えた。

【００１１】請求項３記載の電子部品実装装置は、請求
項１記載の電子部品実装装置であって、前記部品認識手
段は、ノズル位置検出手段を兼ねる。

【００１２】請求項４記載の電子部品実装方法は、吸着
ノズルによって電子部品の供給部から電子部品をピック
アップし、基板に実装する電子部品実装方法であって、
前記吸着ノズルの水平方向の位置を示すノズル位置をノ
ズル位置検出手段によって検出する工程と、検出された
ノズル位置を各吸着ノズルについてノズル位置記憶手段
に記憶させる工程と、吸着ノズルに保持された状態の電
子部品を認識する部品認識手段の光学座標系の原点を、
前記記憶されたノズル位置に基づいて当該吸着ノズルの
ノズル位置に位置合わせする工程とを含む。

【００１３】請求項５記載の電子部品の実装方法は、請
求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記部品認
識手段による部品認識結果から前記吸着ノズルによる電
子部品ピックアップ時の吸着ノズルに対する電子部品の
位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて前記吸着
ノズルによる電子部品のピックアップ時の吸着位置補正
量の学習値を算出して記憶させておき、電子部品のピッ
クアップ時にはこの学習値に基づいて吸着ノズルによる
吸着位置補正を行う。

【００１４】請求項６記載の電子部品の実装方法は、請
求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記ノズル
位置検出を、前記部品認識手段によって行う。

【００１５】本発明によれば、吸着ノズルのノズル位置
を各吸着ノズルについて求めて記憶させておき、電子部
品を認識する部品認識手段の光学座標系の原点位置を当
該吸着ノズルのノズル位置に位置合わせすることによ
り、電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれ状態を的確
に検出することができ、さらにこの位置ずれ検出結果に
基づいて吸着位置補正量の学習値を求めることにより、
吸着ノズルに対する電子部品の位置ずれを防止すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の
電子部品実装装置のロータリヘッドの平面図、図３は本
発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成
を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子
部品実装方法の説明図である。

【００１７】まず図１を参照して電子部品実装装置の構
造を説明する。図１において、電子部品の供給部１には
電子部品を供給するパーツフィーダ２が多数個並設され
ている。パーツフィーダ２は図外のフィーダベースに装
着され、送りねじ３を回転駆動することにより横方向へ
移動する。

【００１８】供給部１の手前側にはロータリヘッド４が
配設されている。ロータリヘッド４は主軸Ｓの廻りでイ
ンデックス回転し、その円周上には複数基の移載ヘッド
５が備えられている。移載ヘッド５は複数の吸着ノズル
６（図２参照）を備えており、電子部品のピックアップ
位置Ｔに位置している状態で移載ヘッド５が昇降動作を
行うことにより、パーツフィーダ２から吸着ノズル６に
より電子部品を吸着してピックアップする。

【００１９】この電子部品のピックアップ動作において
は、モータＭ３によって送りねじ３を回転駆動すること
により所望の電子部品を収納したパーツフィーダ２を横
移動させてピックアップ位置Ｔに移動させるようになっ
ている。そして、モータＭ３によってパーツフィーダ２
のピックアップ位置Ｔに対する相対位置を調整すること
により、後述するように移載ヘッド５によって電子部品
をピックアップする際の吸着位置を補正することができ
るようになっている。

【００２０】次に図２を参照してロータリヘッド４およ
び移載ヘッド５について説明する。図２に示すように、
移載ヘッド５はロータリヘッド４の主軸Ｓを中心とする
半径Ｒの円周上に配設されている。移載ヘッド５はモー
タ１１によってその軸心（ヘッド回転中心）を中心とし
て回転し、円周上に設けられた複数（本例では４本）の
吸着ノズル６の選択や、吸着ノズル６の下端部に真空吸
着された電子部品の水平回転方向の角度設定などを行
う。

【００２１】ピックアップ位置Ｔでピックアップされた
電子部品は、ロータリヘッド４のインデックス回転によ
り矢印ａ方向に移動し、認識ステーション７に到達す
る。図２（ｂ）に示すように認識ステーション７は、撮
像面を上方に向けて配設された部品認識用のカメラ７ａ
をカメラ移動テーブル８上に載置して構成されている。
カメラ移動テーブル８を駆動することによりカメラ７ａ
は水平移動し、これによりカメラ７ａの光学座標系の原
点を、任意位置に合わせることが可能となっている。

【００２２】認識ステーション７のカメラ７ａの上方に
吸着ノズル６を位置させてカメラ７ａによって撮像し、
得られた画像データを後述する画像認識部２５によって
認識することにより、吸着ノズル６の水平方向の位置
（ノズル位置）が検出される。また電子部品を吸着保持
した状態の吸着ノズル６をカメラ７ａの上方に位置さ
せ、電子部品を下方から撮像して得られた画像データを
画像認識部２５によって画像処理することにより、電子
部品が認識され位置ずれが検出される。したがってカメ
ラ７ａおよび画像認識部２５は、吸着ノズル６の位置を
検出するノズル位置検出手段となっているとともに、電
子部品の認識を行う部品認識手段となっている。

【００２３】ロータリヘッド４の手前側には基板９を位
置決めする可動テーブル１０が配設されており、認識ス
テーション７から移動した移載ヘッド５が基板９上の実
装位置Ｍに到達し、そこで昇降動作を行うことにより、
吸着ノズル６に保持された電子部品を基板９に実装す
る。

【００２４】次に図３を参照して制御系について説明す
る。図３において、ＣＰＵ２０は全体制御部であり、プ
ログラム記憶部２１に記憶された各種のプログラムに従
って以下に説明する各部の動作制御や演算を行う。プロ
グラム記憶部２１は各種動作や処理に必要なプログラム
を記憶する。実装データ記憶部２２は、実装対象の基板
９上に実装される電子部品の種類や実装座標データなど
の実装データを記憶する。学習値記憶部２３は、各パー
ツフィーダ２から電子部品をピックアップする際に発生
する位置ずれを補正する吸着位置補正量の学習値を各パ
ーツフィーダごとに記憶する。

【００２５】画像認識部２５はカメラ７ａによって撮像
された画像データを画像処理することにより、移載ヘッ
ド５の吸着ノズル６の位置を検出するとともに、吸着ノ
ズル６に保持された状態の電子部品の認識を行う。検出
された吸着ノズル６の位置は、ノズル位置記憶部２４
（ノズル位置記憶手段）に記憶される。学習値計算部２
６は、各パーツフィーダ２からピックアップした状態の
電子部品をカメラ７ａにより撮像して画像認識すること
により得られた位置ずれ量のデータに基づいて、ピック
アップ位置Ｔにおける各テープフィーダ固有の吸着位置
補正量の学習値を計算する。ここで求められた学習値は
各パーツフィーダ２ごとのデータとして学習値記憶部２
３に格納される。機構駆動部２７は、パーツフィーダ２
を横移動させるモータＭ３や基板９を保持する可動テー
ブル１０、カメラ７ａを移動させるカメラ移動テーブル
８を駆動する。

【００２６】この電子部品の実装装置は上記の様に構成
されており、以下動作について図４を参照して説明す
る。まず、実装動作の開始に先立って、各移載ヘッド５
の吸着ノズル６のノズル位置の検出が行われる。すなわ
ちロータリヘッド４をインデックス回転させることによ
り、移載ヘッド５の吸着ノズル６を認識ステーション７
のカメラ７ａ上に位置させる。そして吸着ノズル６をカ
メラ７ａにより撮像して、図４（ａ）に示すように吸着
ノズル６の水平位置を検出し、位置ずれ量Δｘ、Δｙを
検出する。このノズル位置検出は各移載ヘッド５につい
て行われ、検出されたノズル位置はノズル位置記憶部２
４に記憶される。

【００２７】この後、電子部品実装動作が開始される。
まず供給部１のパーツフィーダ２から電子部品Ｐがピッ
クアップされる。次いでロータリヘッド４のインデック
ス回転により、移載ヘッド５の吸着ノズル６に保持され
た電子部品Ｐは認識ステーション７に移動し、ここでカ
メラ７ａにより下方から撮像される。この撮像動作にお
いては、ノズル位置記憶部２４から、当該吸着ノズル６
のノズル位置が読み出され、前述の位置ずれ量Δｘ、Δ
ｙに相当する移動量だけカメラ移動テーブル８を駆動し
て、吸着ノズル６の中心（ノズル位置）をカメラ７ａの
光学座標系の原点Ｏに一致させる。カメラ移動テーブル
８は、カメラ７ａの光学座標系の原点を、記憶されたノ
ズル位置に基づいて吸着ノズル６のノズル位置に合わせ
る原点位置合わせ手段となっている。

【００２８】なお、原点位置合わせ手段として上記例の
ようにカメラ７ａ自体を移動させる代わりに、画像認識
部２５における画像処理時に、前述の位置ずれ量Δｘ、
Δｙだけ光学座標系をオフセットさせる方法や、位置ず
れ量Δｘ、Δｙだけ数値データを変換する方法など、認
識処理上のデータ変換によって光学座標系の原点をノズ
ル位置に合わせるようにしてもよい。この場合には、画
像認識部２５が原点位置合わせ手段となる。

【００２９】これにより、カメラ７ａによって電子部品
Ｐを認識する際には、図４（ｂ）に示すように、ノズル
位置が常に光学座標系の原点Ｏに一致した状態の画像を
得ることができる。そしてこの画像から電子部品Ｐの吸
着ノズル６に対する相対的な位置ずれ量が求められる。
吸着ノズル６の位置ずれは前述のノズル位置検出によっ
て既に求められていることから、この認識ステーション
７における部品認識によって、電子部品Ｐの位置ずれ補
正に必要な位置ずれ情報がより完全な形で取得される。

【００３０】すなわち、ここで求められた位置ずれは、
実装位置Ｍにおいて基板９に電子部品を実装する際の位
置ずれ補正に用いられるとともに、ピックアップ位置Ｔ
における吸着ノズル６による吸着位置補正量の学習値算
出のためのデータとして用いられる。これにより、図４
（ｂ）に示す位置ずれ量は、複数回のピックアップ動作
における位置ずれ計測によって位置ずれ傾向が学習され
ることにより、次第に許容範囲内に収束する。そしてこ
れ以降吸着ノズル６によってピックアップされる電子部
品Ｐは、図４（ｃ）に示すように吸着ノズル６に対して
許容範囲外の位置ずれを生じることなく正しく吸着保持
される。

【００３１】そして、このように吸着ノズル６に対して
位置ずれなく保持された電子部品Ｐを基板９に搭載する
ことにより、図４（ｄ）に示すように既実装部品Ｐ’に
隣接する位置に狭ピッチで搭載する場合においても、既
実装部品Ｐ’と吸着ノズル６との干渉を生じることな
く、既実装部品Ｐ’の位置ずれなどの不具合がない良好
な実装を行うことができる。

【００３２】なお上記実施の形態では、電子部品実装装
置として複数の吸着ノズルが装着された移載ヘッドをロ
ータリヘッドによって移動させるロータリ式の電子部品
実装装置の例を示しているが、本発明はこれに限定され
ず、複数の吸着ノズルに保持された状態の電子部品を共
通の部品認識手段で認識する方式の実装装置、例えば直
動テーブルによって移載ヘッドを駆動する方式の実装装
置に対しても本発明を適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、吸着ノズルのノズル位
置を各吸着ノズルについて求めて記憶させておき、電子
部品を認識する部品認識手段の光学座標系の原点位置を
当該吸着ノズルのノズル位置に位置合わせするようにし
たので、電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれ状態を
的確に検出することができ、さらにこの位置ずれ検出結
果に基づいて吸着位置補正量の学習値を求めることによ
り、吸着ノズルに対する電子部品の位置ずれを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のロ
ータリヘッドの平面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制
御系の構成を示すブロック図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の説
明図

【図５】従来の電子部品実装方法の説明図

【符号の説明】

１ 供給部 ２ パーツフィーダ ４ ロータリヘッド ５ 移載ヘッド ６ 吸着ノズル ７ａ カメラ ７ 認識ステーション ９ 基板 ２３ 学習値記憶部 ２４ ノズル位置記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼崎 光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梁井 陽一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 盛満 康弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA11 AA12 AA15 CC03 CC04 CD06 DD03 DD13 EE02 EE03 EE24 EE25 EE37 FF24 FF28 FF29 FF33 FF40

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸着ノズルによって電子部品の供給部から
   電子部品をピックアップし、基板に実装する電子部品実
   装装置であって、前記吸着ノズルの水平方向の位置を示
   すノズル位置を検出するノズル位置検出手段と、前記検
   出されたノズル位置を各吸着ノズルについて記憶するノ
   ズル位置記憶手段と、前記吸着ノズルに保持された状態
   の電子部品を認識する部品認識手段と、この部品認識手
   段の光学座標系の原点を前記ノズル位置記憶手段に記憶
   されたノズル位置に基づいて当該吸着ノズルのノズル位
   置に合わせる原点位置合わせ手段とを備えたことを特徴
   とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】前記部品認識手段による部品認識結果から
   前記吸着ノズルによる電子部品ピックアップ時の吸着ノ
   ズルに対する電子部品の位置ずれ量を求め、この位置ず
   れ量に基づいて前記吸着ノズルによる電子部品ピックア
   ップ時の吸着位置補正量の学習値を算出する学習値計算
   部と、この学習値を記憶する学習値記憶部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 【請求項３】前記部品認識手段は、ノズル位置検出手段
   を兼ねることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装
   装置。
4. 【請求項４】吸着ノズルによって電子部品の供給部から
   電子部品をピックアップし、基板に実装する電子部品実
   装方法であって、前記吸着ノズルの水平方向の位置を示
   すノズル位置をノズル位置検出手段によって検出する工
   程と、検出されたノズル位置を各吸着ノズルについてノ
   ズル位置記憶手段に記憶させる工程と、吸着ノズルに保
   持された状態の電子部品を認識する部品認識手段の光学
   座標系の原点を、前記記憶されたノズル位置に基づいて
   当該吸着ノズルのノズル位置に位置合わせする工程とを
   含むことを特徴とする電子部品実装方法。
5. 【請求項５】前記部品認識手段による部品認識結果から
   前記吸着ノズルによる電子部品ピックアップ時の吸着ノ
   ズルに対する電子部品の位置ずれ量を求め、この位置ず
   れ量に基づいて前記吸着ノズルによる電子部品のピック
   アップ時の吸着位置補正量の学習値を算出して記憶させ
   ておき、電子部品のピックアップ時にはこの学習値に基
   づいて吸着ノズルによる吸着位置補正を行うことを特徴
   とする請求項４記載の電子部品実装方法。
6. 【請求項６】前記ノズル位置検出を、前記部品認識手段
   によって行うことを特徴とする請求項４記載の電子部品
   実装方法。