JP2746810B2 - Method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle - Google Patents
Method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzleInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、プリント基板上の決
められた位置に指定されたＩＣやチップ形抵抗あるいは
コンデンサ等の電子部品を自動的に搭載していく自動部
品搭載装置において、吸着ノズルに吸着された部品の傾
き及び位置を測定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suction nozzle for an automatic component mounting apparatus for automatically mounting electronic components such as specified ICs or chip-type resistors or capacitors at predetermined positions on a printed circuit board. The present invention relates to a method for measuring a tilt and a position of a component sucked to a device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】このような自動部品搭載装置には、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸に沿う三次元方向に移動可能な吸着ノズルを備
えており、供給された部品をその吸着ノズルによって負
圧力で吸着し、その部品を吸着ノズルの中心を基準にし
てプログラムされた搭載動作によって、基板上の指定さ
れた位置へ正確に搬送して搭載する。2. Description of the Related Art Such automatic component mounting apparatuses include X,
Equipped with a suction nozzle that can move in three-dimensional directions along the Y and Z axes, sucks the supplied component with a negative pressure by the suction nozzle, and mounts the component based on the center of the suction nozzle. By the operation, it is accurately conveyed to a specified position on the substrate and mounted.
【０００３】そのため、吸着ノズルによって吸着した部
品の基準軸線（Ｘ軸又はＹ軸）に対する傾き及び位置を
正確に測定して、規定の向きに対する傾き及び吸着ノズ
ルの中心と部品の中心との位置ずれを補正する必要があ
る。なお、このような自動部品搭載装置で使用するチッ
プ部品は、一般にその平面形状が正方形あるいは長方形
のＩＣ等の方形部品である。For this reason, the inclination and position of the component sucked by the suction nozzle with respect to the reference axis (X-axis or Y-axis) are accurately measured, and the inclination with respect to the specified direction and the displacement between the center of the suction nozzle and the center of the component are measured. Needs to be corrected. A chip component used in such an automatic component mounting apparatus is generally a square component such as an IC having a square or rectangular planar shape.
【０００４】そのために、吸着ノズルに吸着された部品
の傾き及び位置を測定する方法として、図７にその原理
図を示すように、レーザダイオード１によって発光させ
たレーザ光をコリメータレンズ２を通して平行光束６に
し、その平行光束６をコリメータレンズ２と間隔を置い
て対向配置したＣＣＤラインセンサアレイ３によって受
光させるようにし、吸着ノズル４に吸着された部品５を
その平行光束６内に位置させて、吸着ノズル４の回転に
よって矢示のように回転させ、その影の幅を測定する方
法がある。As a method of measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle, a laser beam emitted by a laser diode 1 is passed through a collimator lens 2 as shown in FIG. 6, the parallel light beam 6 is received by the CCD line sensor array 3 arranged opposite to the collimator lens 2 at an interval, and the component 5 sucked by the suction nozzle 4 is positioned in the parallel light beam 6. There is a method of measuring the width of the shadow by rotating the suction nozzle 4 as shown by the arrow by rotation.
【０００５】このレーザ光による平行光束６の幅及び及
びＣＣＤラインセンサアレイ３の有効検出長を、部品５
の対角線の長さより大きくしておけば、部品５の回転に
よってＣＣＤラインセンサアレイ３で検出される影の幅
Ｗが変化し、部品５の対向する二辺が平行光束の光軸Ｌ
ｃと平行になった時に、図８に示すように影の幅Ｗが極
小になる。この影の幅Ｗは、図７に示すようにＣＣＤラ
インセンサアレイ３を構成する多数の受光素子３ａのう
ち、受光出力がスレッショルドレベルＶｓ以下の素子
数、すなわち２値化した受光出力が“０”のビット数を
カウントすることによって得られる。The width of the parallel light beam 6 by the laser beam and the effective detection length of the CCD line sensor array 3 are determined by the components 5
Is larger than the length of the diagonal line, the width W of the shadow detected by the CCD line sensor array 3 changes due to the rotation of the component 5, and the two opposite sides of the component 5 have the optical axis L of the parallel light flux.
When it becomes parallel to c, the width W of the shadow becomes minimum as shown in FIG. The shadow width W is, as shown in FIG. 7, the number of light receiving elements 3a constituting the CCD line sensor array 3 whose light receiving output is equal to or lower than the threshold level Vs, that is, the binarized light receiving output is "0". "Is counted by counting the number of bits.
【０００６】したがって、影の幅が極小になった時点ま
での部品５の回転角度すなわち吸着ノズル４の回転角度
θ1(図８）が、平行光束６の光軸Ｌｃあるはそれに直交
する方向に対する部品５の傾き角度に対応し、この時の
影の中心位置、すなわちＣＣＤラインセンサアレイ３の
受光出力がスレッショルドレベルＶｓ以下の受光素子３
ａのうちの中央の素子の位置（受光素子数が２５６とす
るとその何番目か）が、部品５の光軸に直交する方向の
中心位置に相当するので、それらを容易に且つ正確に測
定することができる。Accordingly, the rotation angle of the component 5 until the shadow width is minimized, that is, the rotation angle θ1 (FIG. 8) of the suction nozzle 4 is determined by the component with respect to the optical axis Lc of the parallel light flux 6 or a direction perpendicular thereto. 5, the center position of the shadow at this time, that is, the light receiving element 3 whose light receiving output of the CCD line sensor array 3 is equal to or lower than the threshold level Vs.
Since the position of the central element (the number of light receiving elements is 256 when the number of light receiving elements is 256) corresponds to the center position of the component 5 in the direction orthogonal to the optical axis, these elements can be easily and accurately measured. be able to.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、部品の
中心位置を知るには、吸着ノズルを二次元に移動させる
Ｘ軸とＹ軸に沿うそれぞれの一次元の中心位置が必要で
ある。そのため、従来は上述のように吸着ノズルに吸着
された部品を平行光束内で回転させながら、その影の幅
を測定し、それが極小になった時の影の幅の中心位置を
求めることを、Ｘ軸方向についてとＹ軸方向についての
２回行なっていた。そのため、吸着ノズルの回転速度と
時間の関係は図９に実線で示すようになり、測定に時間
がかかるという問題があった。However, in order to know the center position of the component, the one-dimensional center position along the X axis and the Y axis for moving the suction nozzle two-dimensionally is required. Therefore, conventionally, while rotating the component sucked by the suction nozzle in the parallel light beam as described above, the width of the shadow is measured, and the center position of the width of the shadow when it is minimized is determined. , Twice in the X-axis direction and in the Y-axis direction. Therefore, the relationship between the rotation speed of the suction nozzle and the time is shown by a solid line in FIG. 9, and there is a problem that the measurement takes time.
【０００８】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、上述のような平行光束を用いて吸着ノズルに吸
着された部品の傾き及び位置の測定を行なう際の測定時
間を短縮することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to reduce the measurement time when measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle using a parallel light beam as described above. With the goal.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明による吸着ノズ
ルに吸着された部品の傾き及び位置測定方法は、上記の
目的を達成するため、方形部品を基準軸線に対して一定
方向にオフセット傾斜させた状態で吸着ノズルに吸着さ
せ、該部品をその対角線の長さより広い幅の並行光束内
に位置させて、該並行光束が該部品によって遮られるこ
とによって生じる影の幅を測定しながら吸着ノズルを上
記一定方向と反対の方向へ連続的に回転させ、上記影の
幅が最初に極小値になった時の該吸着ノズルの回転角度
を該部品の上記基準軸線に対する傾き角度として計測
し、その時の上記影の幅の中心位置を該部品の上記基準
軸線方向の中心位置とし、上記影の幅が２回目に極小値
になった時の該幅の中心位置を該部品の上記基準軸線に
直交する方向の中心位置としてそれぞれ測定する。According to the method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle according to the present invention, in order to achieve the above object, a rectangular component is offset and tilted in a fixed direction with respect to a reference axis. In this state, the suction nozzle is sucked, the part is positioned in a parallel light beam having a width wider than the length of the diagonal line, and the suction nozzle is moved while measuring the width of a shadow caused by the parallel light beam being blocked by the part. Rotate continuously in the direction opposite to the fixed direction, measure the rotation angle of the suction nozzle when the width of the shadow first becomes a minimum value as the inclination angle of the part with respect to the reference axis, and The center position of the width of the shadow is the center position of the component in the reference axis direction, and the center position of the width when the width of the shadow becomes the minimum value for the second time is the direction orthogonal to the reference axis line of the component. Center of Each is measured as a location.
【００１０】あるいは、方形部品をその一辺が基準軸線
にほぼ平行する状態で吸着ノズルに吸着させ、該吸着ノ
ズルを推定される前記部品の吸着誤差角度より大きい所
定角度だけ一方向に回転させ、該部品をその対角線の長
さより広い幅の並行光束内に位置させて、該並行光束が
該部品によって遮られることによって生じる影の幅を測
定しながら前記吸着ノズルを前記一方向と逆の方向へ連
続的に回転させ、上述の方法と同様にして該部品の上記
基準軸線に対する傾き角度と、該基準軸線方向の中心位
置、及び上記基準軸線に直交する方向の中心位置をそれ
ぞれ測定するようにしてもよい。Alternatively, the rectangular part is sucked by the suction nozzle with one side thereof substantially parallel to the reference axis, and the suction nozzle is rotated in one direction by a predetermined angle larger than the estimated suction error angle of the part. The part is positioned within a parallel light beam having a width wider than the length of the diagonal line, and the suction nozzle is continuously moved in the direction opposite to the one direction while measuring the width of a shadow caused by the parallel light beam being blocked by the part. In the same manner as described above, the inclination angle of the component with respect to the reference axis, the center position in the direction of the reference axis, and the center position in the direction orthogonal to the reference axis may be measured. Good.
【００１１】その場合の計測時に、上記吸着ノズルを上
記一方向と反対方向へ回転させる角度は、上記一方向へ
の回転角度と９０°との和より若干大きい角度にするの
が望ましい。At the time of measurement in this case, it is desirable that the angle at which the suction nozzle is rotated in the direction opposite to the one direction is slightly larger than the sum of the rotation angle in one direction and 90 °.
【００１２】[0012]
【作用】この発明によれば、吸着ノズルに吸着された部
品を平行光束内で吸着ノズルによって１回だけ回転させ
ることによって、その部品の傾き及び二次元の位置を正
確に測定することができ、その際の回転速度と時間との
関係は図９に破線で示すようになり、所要時間が従来の
ｔ1 からｔ2 で示すように短縮される。また、部品を基
準軸線に対して一定方向にオフセット傾斜させた状態で
吸着ノズルに吸着させて測定を行なうようにすれば、測
定開始前に若干逆方向へ回転させる必要がなく、最少限
の回転で測定を行なうことができる。According to the present invention, by rotating the component sucked by the suction nozzle only once in the parallel light beam by the suction nozzle, the inclination and the two-dimensional position of the component can be measured accurately. The relationship between the rotation speed and time at this time is as shown by a broken line in FIG. 9, and the required time is shortened from t1 to t2 in the related art. In addition, if the part is tilted in a certain direction with respect to the reference axis, and it is sucked by the suction nozzle and the measurement is performed, it is not necessary to rotate the part slightly in the opposite direction before starting the measurement. The measurement can be carried out.
【００１３】しかし、部品を常に一定方向にオフセツト
傾斜させた状態で吸着させられなくても、部品の一辺が
基準軸線にほぼ平行する状態で吸着させれば、吸着ノズ
ルを推定される部品の吸着誤差角度より大きい所定角度
だけ一方向に回転させた後、逆方向に回転させて測定を
行なえばよい。その場合、予め一方向へ回転させるのは
僅かな角度（５°程度）であり、測定時にもその一方向
への回転角度＋９０°より若干大きい角度（１００°程
度）だけ回転させれば済むので、効率よく測定を行なう
ことができる。However, even if the component cannot be sucked in a state where the component is always inclined at an offset in a certain direction, if the component is sucked in a state where one side is substantially parallel to the reference axis, the suction nozzle of the estimated component is sucked. After rotating in one direction by a predetermined angle larger than the error angle, the measurement may be performed by rotating in the opposite direction. In this case, it is only necessary to rotate in one direction in advance by a small angle (about 5 °), and it is sufficient to rotate by a slightly larger angle (about 100 °) than the rotation angle in one direction + 90 ° during measurement. The measurement can be performed efficiently.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図２は、この発明による吸着ノズルに
吸着された部品の傾き及び位置測定方法を実施する装置
の一例を示す斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view showing an example of an apparatus for implementing the method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle according to the present invention.
【００１５】この装置は、所要の間隔をあけて平行に対
向配置したレーザ光源ユニット１０とセンサユニット１
１、これらを制御するセンサ制御モジュール１２、吸着
ノズル４を備えた吸着部１４とそれを回転させるθモー
タ１５及びその回転角度に応じたパルスを発生するエン
コーダ１６、そのθモータ１５を駆動するモータドライ
バ１７、この装置全体を統括制御するマイクロコンピュ
ータ１８と、これらを接続する各種ケーブル２０〜２４
及びそのコネクタ等によって構成されている。２５は電
源ケーブルである。This apparatus comprises a laser light source unit 10 and a sensor unit 1 which are arranged in parallel at a predetermined interval and face each other.
1, a sensor control module 12 for controlling them, a suction unit 14 having a suction nozzle 4, a θ motor 15 for rotating the suction unit 14, an encoder 16 for generating a pulse corresponding to the rotation angle, and a motor for driving the θ motor 15 A driver 17, a microcomputer 18 for controlling the whole of the apparatus, and various cables 20 to 24 for connecting them.
And its connector. 25 is a power cable.
【００１６】この装置は実際には自動部品搭載装置に組
み込まれており、マイクロコンピュータ１８は、吸着部
１４のＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿う三次元移動機構（図示は省
略）の制御を含む他の制御をも司ることができる。This apparatus is actually incorporated in an automatic component mounting apparatus. The microcomputer 18 includes a control of a three-dimensional moving mechanism (not shown) of the suction section 14 along the X, Y, and Z axes. Can also control the
【００１７】レーザ光源ユニット１０内には、図７に示
したレーザダイオード１とコリメータレンズ２等が収納
されており、レーザ光により測定すべき部品の対角線の
長さよりも広い幅の平行光束を射出する。センサユニッ
ト１１内には、同じく図７に示したＣＣＤラインセンサ
アレイ３を備えており、レーザ光源ユニット１０から射
出される平行光束を全幅に亘って列設された小さな受光
素子ピツチで検知できる。The laser light source unit 10 accommodates the laser diode 1 and the collimator lens 2 shown in FIG. 7, and emits a parallel light beam having a width wider than the diagonal length of the component to be measured by the laser light. I do. The sensor unit 11 includes the CCD line sensor array 3 also shown in FIG. 7, and can detect parallel light beams emitted from the laser light source unit 10 with small light receiving element pitches arranged in rows over the entire width.
【００１８】センサ制御モジュール１２は、レーザ光源
ユニット１０内のレーザダイオードを一定の強度で発光
させるための回路及びセンサユニット１１内のＣＣＤラ
インセンサアレイをドライブして各受光素子の受光出力
を順次読み出し、それを所定のスレッショルドレベルと
比較して明暗を示す２値信号に変換する２値化回路、測
定中のエンコーダ１６からの角度パルスのカウントによ
る回転角度と影の幅の測定値とを関連させて記憶するメ
モリ等を備えている。The sensor control module 12 drives a circuit for causing the laser diode in the laser light source unit 10 to emit light at a constant intensity and drives a CCD line sensor array in the sensor unit 11 to sequentially read out the light receiving output of each light receiving element. A binarizing circuit which compares the measured value with a predetermined threshold level and converts the signal into a binary signal indicating light and dark, and associates the rotation angle and the measured value of the width of the shadow by counting the angle pulse from the encoder 16 being measured. And a memory for storing data.
【００１９】この装置による部品吸着から搭載までの動
作（マイクロコンピュータ１８によって制御される）
を、図１のフローチャート及び図３乃至図５も参照して
説明する。The operation from component suction to mounting by this device (controlled by microcomputer 18)
Will be described with reference to the flowchart of FIG. 1 and also FIGS.
【００２０】この処理を開始すると、先ずステツプ１で
供給された部品（例えばＩＣ）を吸着ノズル４で吸着し
て測定位置へ移動する。すなわち、図２の吸着部１４に
供給される負圧によって吸着ノズル４が方形部品５の中
心付近を吸着し、図３及び図４に示すように、レーザ光
源ユニット１０とセンサユニット１１の間の平行光束６
内となる所定の高さに位置させる。但し、このときは未
だレーザ光源ユニット１０から平行光束６を射出させる
必要はない。When this process is started, the component (for example, IC) supplied in step 1 is sucked by the suction nozzle 4 and moved to the measurement position. That is, the suction nozzle 4 sucks the vicinity of the center of the rectangular component 5 by the negative pressure supplied to the suction unit 14 in FIG. 2, and the space between the laser light source unit 10 and the sensor unit 11 as shown in FIGS. Parallel light flux 6
It is located at a predetermined height inside. However, at this time, it is not necessary to emit the parallel light flux 6 from the laser light source unit 10 yet.
【００２１】この間の吸着部１４の移動は、Ｘ，Ｙ，Ｚ
軸方向への図示しない移動機構による。また、この時部
品５は所定の一辺がレーザ光源ユニット１０及びセンサ
ユニット１１に平行な（平行光束６の光軸Ｌｃに直交す
る）Ｘ軸を基準軸線として、それにほぼ平行な状態で吸
着されるようにする。この時吸着ノズル４の中心は平行
光束６の光軸Ｌｃ上の所定位置にあり、光軸ＬｃはＹ軸
に平行で、図７に示したＣＣＤリニアセンサアレイ３の
中心位置Ｃを通るようになっている。The movement of the suction unit 14 during this time is performed in X, Y, Z
By a moving mechanism (not shown) in the axial direction. At this time, the component 5 is sucked in a state in which an X-axis whose predetermined side is parallel to the laser light source unit 10 and the sensor unit 11 (perpendicular to the optical axis Lc of the parallel light beam 6) is a reference axis and is substantially parallel to the X-axis. To do. At this time, the center of the suction nozzle 4 is at a predetermined position on the optical axis Lc of the parallel light flux 6, and the optical axis Lc is parallel to the Y axis and passes through the center position C of the CCD linear sensor array 3 shown in FIG. Has become.
【００２２】そして、ステップ２で吸着ノズル４を吸着
されている部品５と共にＣＣＷ方向（図３の矢示Ａ方
向）へ５°回転させる。これは吸着ノズル４による予想
される吸着誤差角度を ±２.５°としたときに、必ず平
行点（影の幅が極小になる点）がすぐに見つけられるよ
うにするのに必要な回転である。Then, in step 2, the suction nozzle 4 is rotated by 5 ° in the CCW direction (the direction indicated by the arrow A in FIG. 3) together with the sucked component 5. This is the rotation required to ensure that a parallel point (a point where the width of the shadow becomes minimum) can be found immediately when the suction error angle expected by the suction nozzle 4 is set to ± 2.5 °. is there.
【００２３】その後、ステップ３でセンサ制御モジュー
ル（以下「ＳＣＭ」と略称する）１２に測定スタートコ
マンドを送る。それによって、ＳＣＭ１２はレーザ光源
ユニット１０に平行光束６を射出させ、センサユニット
１１を測定可能状態にする。Thereafter, in step 3, a measurement start command is sent to a sensor control module (hereinafter abbreviated as "SCM") 12. As a result, the SCM 12 causes the laser light source unit 10 to emit the parallel light beam 6 and puts the sensor unit 11 into a measurable state.
【００２４】次いで、モータドライバ１７にθモータ１
５を駆動させ、θモータ１５によって吸着ノズル４を部
品５と共にＣＷ方向（図３の矢示Ｂ方向）へ１００°回
転させる。その間に、エンコーダ１６によって発生され
る角度パルスのカウントによる回転角度とセンサユニッ
ト１１からの各受光素子の受光出力に基づいて計測され
る部品５の影の幅との図５に示すような関係を、ＳＣＭ
１２に記憶させる。Next, the θ motor 1 is supplied to the motor driver 17.
The suction nozzle 4 is rotated by 100 degrees in the CW direction (the direction indicated by the arrow B in FIG. 3) together with the component 5 by the θ motor 15. In the meantime, the relationship as shown in FIG. 5 between the rotation angle based on the count of the angle pulse generated by the encoder 16 and the width of the shadow of the component 5 measured based on the light receiving output of each light receiving element from the sensor unit 11 is shown. , SCM
12 is stored.
【００２５】回転が終了すると、ステップ５でＳＣＭ１
２から図５に示す影の幅Ｗが最初に極小値Ｗｘになった
時の回転角度θx とその時の影の中心位置Ｘ0 、および
２度目の極小値Ｗｙになった時の回転角度θy とその時
の影の中心位置Ｙ0 を読み取る。このθx が部品5のＸ
軸方向に対する傾き、θy −９０°がＹ軸方向の傾きで
あり、本来は両者が等しいはずであるから、θx のみを
読み出すようにしてもよいが、測定精度を高めるために
両方を読み出して、次のステップ６で傾き角度Δθを、
Δθ＝(θx＋θy−９０°)／２ の演算によって算出す
るようにしている。When the rotation is completed, in step SCM1
2 to FIG. 5, the rotation angle θx when the shadow width W first reaches the minimum value Wx, the center position X0 of the shadow at that time, and the rotation angle θy when the shadow value Wy reaches the second minimum value Wy and the time The center position Y0 of the shadow is read. This θx is the X of part 5.
The inclination with respect to the axial direction, θy−90 ° is the inclination in the Y-axis direction. Since both should be originally equal, only θx may be read, but both may be read to improve measurement accuracy. In the next step 6, the inclination angle Δθ is
Δθ = (θx + θy−90 °) / 2.
【００２６】そして、ステップ７でモータドライバ１７
にθモータ１５を逆回転させて、吸着ノズル４を部品５
と共にＣＣＷ方向（図３の矢示Ａ方向）に（１００°−
Δθ）だけ回転させることによって、部品５の傾きを補
正してその各辺をＸ軸又はＹ軸に平行にする。Then, at step 7, the motor driver 17
Motor 15 is rotated in the reverse direction, and the suction nozzle 4 is
And in the CCW direction (the direction indicated by the arrow A in FIG. 3)
By rotating by Δθ), the inclination of the component 5 is corrected, and each side thereof is made parallel to the X axis or the Y axis.
【００２７】その後、吸着部１４を図示しない移動機構
によってＸ，Ｙ，Ｚ軸に関して三次元移動させて、部品
５を基板上の目標位置に搭載するが、その際の移動デー
タのＸ，Ｙ値に関しては、部品５のＸ軸方向の中心位置
Ｘ0 の吸着ノズル４の中心位置Ｃからのずれ Ｘ0−Ｃ
と、Ｙ軸方向の中心位置Ｙ0 の吸着ノズル４の中心位置
Ｃからのずれ Ｙ0−Ｃを補正値として使用する。Thereafter, the suction unit 14 is moved three-dimensionally with respect to the X, Y, and Z axes by a moving mechanism (not shown) to mount the component 5 at a target position on the board. , The deviation X0-C of the center position X0 of the component 5 in the X-axis direction from the center position C of the suction nozzle 4
And the deviation Y0-C of the center position Y0 in the Y-axis direction from the center position C of the suction nozzle 4 is used as a correction value.
【００２８】このようにすれば、吸着ノズル４をＣＷ方
向へ、予めＣＣＷ方向に回転させた角度＋９０°より若
干大きい角度（上述の例では１００°）連続して回転さ
せるだけで、必要な部品の傾き及びＸ軸方向とＹ軸方向
の各中心位置を測定することができる。In this way, the suction nozzle 4 is continuously rotated in the CW direction by an angle slightly larger than the angle previously rotated in the CCW direction + 90 ° (100 ° in the above example), and the necessary parts And the respective center positions in the X-axis direction and the Y-axis direction can be measured.
【００２９】また、予め測定時の回転方向と反対の方向
に推定される吸着誤差角度の２倍程度部品を回転させる
ことにより、吸着ノズルに吸着された部品が基準軸線に
対して上記誤差角度範囲でいずれの方向に傾いていて
も、測定開始後の部品の回転によつてすぐに平行点（影
の幅が極小になる点）が検出されるので、測定時の回転
角度を最小限にすることができる。Further, by rotating the component about twice the suction error angle estimated in advance in the direction opposite to the rotation direction at the time of measurement, the component sucked by the suction nozzle is moved in the error angle range with respect to the reference axis. Regardless of the direction, the rotation of the part after the start of measurement will immediately detect a parallel point (point where the width of the shadow is minimized), thus minimizing the rotation angle during measurement. be able to.
【００３０】しかし、部品を吸着ノズルに吸着させる際
に、常に基準軸線に対して一定方向にオフセット傾斜し
た状態になるようにセットできれば、図１のフローチャ
ートにおけるステップ２での測定開始前の回転を行なう
必要はなく、測定開始により、そのオフセット傾斜方向
と反対方向に、推定される最大オフセット傾斜角度＋９
０°より若干大きい角度だけ吸着ノズル４を回転させれ
ばよい。このようにすれば、一層測定効率を高めること
ができる。However, if the component can be set so as to be always offset and inclined in a fixed direction with respect to the reference axis when the component is sucked by the suction nozzle, the rotation before the start of the measurement in step 2 in the flowchart of FIG. It is not necessary to perform the measurement, and when the measurement is started, the estimated maximum offset tilt angle +9 is set in the direction opposite to the offset tilt direction.
What is necessary is just to rotate the suction nozzle 4 by an angle slightly larger than 0 °. By doing so, the measurement efficiency can be further increased.
【００３１】図６は吸着部の回転及び昇降機構の具体例
を示す斜視図である。なお、図２に示した部分と対応す
る部分には同一符号を付してある。図２では、説明を簡
単にするために吸着部１４とθモータ１５とエンコーダ
１６を同軸上に直結して配設したが、図６に示す機構で
は別軸に配置している。FIG. 6 is a perspective view showing a specific example of a rotating and lifting mechanism of the suction unit. Parts corresponding to the parts shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 2, the suction unit 14, the .theta. Motor 15, and the encoder 16 are coaxially and directly connected to each other for the sake of simplicity, but in the mechanism shown in FIG.
【００３２】図６において、３０は図示しないＸ−Ｙ移
動機構によって二次元移動されるアームであり、フレー
ム３１を固着している。このフレーム３１の水平部３１
ａを貫通してホース３２を嵌挿させたパイプ３３を設
け、そのバイプ３３の上端部をフレーム３１の垂直部３
１ｂに固設されたガイドレール３４に沿って昇降自在な
スライダに保持させ、下端部に吸着ノズル４を備えた吸
着部１４を設け、中間部にプーリ３６を固設している。
ホース３２は吸着ノズル４に通じており、部品５を吸着
するための負圧が外部から供給される。In FIG. 6, reference numeral 30 denotes an arm which is two-dimensionally moved by an XY moving mechanism (not shown), to which a frame 31 is fixed. Horizontal part 31 of this frame 31
a pipe 33 in which the hose 32 is inserted through the pipe 33, and the upper end of the pipe 33 is attached to the vertical portion 3 of the frame 31.
A suction unit 14 provided with a suction nozzle 4 is provided at a lower end portion thereof, and a pulley 36 is fixedly provided at an intermediate portion thereof.
The hose 32 communicates with the suction nozzle 4, and a negative pressure for sucking the component 5 is supplied from outside.
【００３３】さらに、フレーム３１に固設したブラケッ
ト３７にθモータ１５とエンコーダ１６を一体に取り付
け、その回転軸とプーリ３６との間にベルト３８を張設
している。そして、このθモータ１５によって、ベルト
３６及びプーリ３６を介してパイプ３３を回転させ、そ
れによって吸着部１４の吸着ノズル４をそれに吸着され
た部品５と共に矢示Ｄで示すように回転させることがで
きる。Further, the θ motor 15 and the encoder 16 are integrally mounted on a bracket 37 fixed to the frame 31, and a belt 38 is stretched between the rotation shaft and the pulley 36. Then, the pipe 33 is rotated by the θ motor 15 via the belt 36 and the pulley 36, whereby the suction nozzle 4 of the suction unit 14 is rotated together with the component 5 sucked thereby as shown by the arrow D. it can.
【００３４】また、スライダ３５の側面にはラック３９
が固設されており、そのラック３９と噛みあうピニオン
４０が、フレーム３１に垂直に固設されたブラケット４
０に取り付けられたＺ軸モータ４１とエンコーダ４２の
共通軸４３に固着されている。そして、Ｚ軸モータ４１
によってピニオンが回転されるとラック３９及びそれと
一体のスライダ３５が上昇又は下降し、それによってパ
イプ３３と共に吸着部１４がＺ軸方向に昇降する。さら
に、この機構全体が、アーム３０を介して図示しないＸ
−Ｙ移動機構によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動さ
れる。A rack 39 is provided on the side surface of the slider 35.
The pinion 40 meshing with the rack 39 is fixed to the bracket 4 vertically fixed to the frame 31.
0 is fixed to a common shaft 43 of the Z-axis motor 41 and the encoder 42. Then, the Z-axis motor 41
When the pinion is rotated, the rack 39 and the slider 35 integrated therewith move up or down, whereby the suction portion 14 moves up and down together with the pipe 33 in the Z-axis direction. Further, the entire mechanism is connected to an X (not shown) through an arm 30.
-It is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the -Y moving mechanism.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、吸着ノズルに吸着された方形部品を平行光束内で
吸着ノズルによって１回だけ回転させることによって、
その部品の傾き及び二次元の位置を正確に測定すること
ができ、測定に要する時間を短縮することができる。し
たがって、これを自動部品搭載装置に適用すれば、部品
搭載効率を大幅に向上させることができる。As described above, according to the present invention, the rectangular part sucked by the suction nozzle is rotated only once by the suction nozzle within the parallel light beam,
The inclination and the two-dimensional position of the part can be accurately measured, and the time required for the measurement can be reduced. Therefore, if this is applied to an automatic component mounting apparatus, component mounting efficiency can be greatly improved.
【図１】図２に示す装置による部品吸着から搭載までの
動作（マイクロコンピュータ１８によって制御される）
のフローチャートである。FIG. 1 shows an operation from component suction to mounting by the apparatus shown in FIG. 2 (controlled by a microcomputer 18)
It is a flowchart of FIG.
【図２】この発明による吸着ノズルに吸着された部品の
傾き及び位置測定方法を実施する装置の一例を示す斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of an apparatus for implementing a method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle according to the present invention.
【図３】同じくその要部の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a main part of the same.
【図４】同じくその要部の正面図である。FIG. 4 is a front view of a main part of the same.
【図５】図１のステップ４でＳＣＭ１２に記憶される回
転角度と影の幅関係の一例を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a relationship between a rotation angle and a shadow width stored in the SCM 12 in Step 4 of FIG. 1;
【図６】図２における吸着部１４の回転及び昇降機構の
具体例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a specific example of a rotation and lifting mechanism of the suction unit 14 in FIG. 2;
【図７】この発明の対象とする吸着ノズルに吸着された
部品の傾き及び位置を測定する方法の原理図である。FIG. 7 is a principle diagram of a method for measuring a tilt and a position of a component sucked by a suction nozzle according to the present invention;
【図８】同じくその測定時における部品の回転角度と影
の幅との関係を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the component and the width of the shadow during the measurement.
【図９】同じくその測定時における部品の回転速度の変
化と時間との関係を従来の方法とこの発明による方法と
を比較して示す線図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the change in the rotational speed of the component and the time during the measurement, comparing the conventional method and the method according to the present invention.
１：レーザダイオード ２：コリメータレンズ
３：ＣＣＤラインセンサアレイ ３ａ：受光素子
４：吸着ノズル ５：方形部品（ＩＣ） ６：平行光束 １０：レーザ光源ユニット １１：
センサユニット １２：センサ制御モジュール １４：吸着部 １
５：θモータ１５ １６：エンコーダ １７：モータドライバ １８：
マイクロコンピュータ1: Laser diode 2: Collimator lens
3: CCD line sensor array 3a: Light receiving element
4: Suction nozzle 5: Rectangular component (IC) 6: Parallel light flux 10: Laser light source unit 11:
Sensor unit 12: Sensor control module 14: Suction unit 1
5: θ motor 15 16: Encoder 17: Motor driver 18:
Microcomputer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−61693（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−21697（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−162699（ＪＰ，Ａ) 特表 昭63−500341（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-61693 (JP, A) JP-A-6-21697 (JP, A) JP-A-4-162699 (JP, A) 500341 (JP, A)
Claims (3)
オフセット傾斜させた状態で吸着ノズルに吸着させ、該
部品をその対角線の長さより広い幅の並行光束内に位置
させて、該並行光束が該部品によって遮られることによ
って生じる影の幅を測定しながら前記吸着ノズルを前記
一定方向と反対の方向へ連続的に回転させ、前記影の幅
が最初に極小値になった時の該吸着ノズルの回転角度を
該部品の前記基準軸線に対する傾き角度として計測し、
その時の前記影の幅の中心位置を該部品の前記基準軸線
方向の中心位置とし、前記影の幅が２回目に極小値にな
った時の該幅の中心位置を該部品の前記基準軸線に直交
する方向の中心位置としてそれぞれ測定することを特徴
とする吸着ノズルに吸着された部品の傾き及び位置測定
方法。1. A rectangular component, which is sucked by a suction nozzle in a state where it is tilted in a fixed direction with respect to a reference axis, is positioned in a parallel light beam having a width wider than the length of its diagonal line, and The suction nozzle is continuously rotated in a direction opposite to the fixed direction while measuring the width of a shadow caused by being interrupted by the component, and the suction is performed when the width of the shadow first becomes a minimum value. Measure the rotation angle of the nozzle as an inclination angle of the part with respect to the reference axis,
The center position of the width of the shadow at that time is defined as the center position of the component in the reference axis direction, and the center position of the width when the width of the shadow becomes the minimum value for the second time is defined as the reference axis of the component. A method for measuring a tilt and a position of a component sucked by a suction nozzle, wherein the tilt and the position are measured as center positions in orthogonal directions.
行する状態で吸着ノズルに吸着させ、該吸着ノズルを推
定される前記部品の吸着誤差角度より大きい所定角度だ
け一方向に回転させ、該部品をその対角線の長さより広
い幅の並行光束内に位置させて、該並行光束が該部品に
よって遮られることによって生じる影の幅を測定しなが
ら前記吸着ノズルを前記一方向と逆の方向へ連続的に回
転させ、前記影の幅が最初に極小値になった時の該吸着
ノズルの該方向への回転角度を該部品の前記基準軸線に
対する傾き角度として計測し、その時の前記影の幅の中
心位置を該部品の前記基準軸線方向の中心位置とし、前
記影の幅が２回目に極小値になった時の該幅の中心位置
を該部品の前記基準軸線に直交する方向の中心位置とし
てそれぞれ測定することを特徴とする吸着ノズルに吸着
された部品の傾き及び位置測定方法。2. A rectangular component is sucked by a suction nozzle with one side thereof substantially parallel to a reference axis, and the suction nozzle is rotated in one direction by a predetermined angle larger than an estimated suction error angle of the component. The part is positioned within a parallel light beam having a width wider than the length of the diagonal line, and the suction nozzle is continuously moved in the direction opposite to the one direction while measuring the width of a shadow caused by the parallel light beam being blocked by the part. Rotation, the rotation angle of the suction nozzle in the direction when the width of the shadow first becomes a minimum value is measured as the inclination angle of the component with respect to the reference axis, and the width of the shadow width at that time is measured. The center position of the part is defined as the center position in the reference axis direction, and the center position of the width when the width of the shadow becomes the minimum value for the second time is defined as the center position of the part in the direction orthogonal to the reference axis line. Measure each A method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle.
反対方向へ回転させる角度を、前記一方向への回転角度
と９０°との和より若干大きい角度とすることを特徴と
する請求項２記載の吸着ノズルに吸着された部品の傾き
及び位置測定方法。3. An angle for rotating the suction nozzle in a direction opposite to the one direction at the time of measurement is set to an angle slightly larger than a sum of a rotation angle in the one direction and 90 °. The method for measuring the inclination and position of a component sucked by the suction nozzle described in the above.
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|---|---|---|---|
| JP5036785A JP2746810B2 (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Method for measuring the inclination and position of a component sucked by a suction nozzle |
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| JPH06252598A JPH06252598A (en) | 1994-09-09 |
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|---|---|---|---|---|
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1993
- 1993-02-25 JP JP5036785A patent/JP2746810B2/en not_active Expired - Fee Related
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