JP3784934B2 - 電子部品の装着方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品をプリント基板等に装着する際の電子部品装着方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に装着する電子部品の中で最も多いのが、いわゆるチップ部品である。このチップ部品をプリント基板に装着する態様として、当該部品を吸着ノズルにより真空吸着し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行うことにより当該部品を適正な配置状態でプリント基板上の所定の箇所に搬送し装着する装置が従来より公知となっている。
【０００３】
図６は、かかる部品装着装置の内部構造を示している。装置内には、プリント基板を搬送して位置決めする基板搬送部１が設けられており、搬送されたプリント基板（図示せず）に装着するチップ部品（以下、単に部品という）が収納された部品供給部２が供給部取付台３に固定されている。図では１個の部品供給部２が示されているが、実際には実装する部品の種類に対応する数の部品供給部が取り付けられる。部品は吸着ヘッド４の下部に設けられた吸着ノズル５によって真空吸着される。このため、吸着ヘッド４を水平方向に移動させるＸＹロボットが設けられており、図には示していないが吸着ヘッド４を垂直方向に移動させる垂直移動手段が設けられている。
【０００４】
図７は、図１に示した電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図である。制御部７は、吸着コントローラ８、Ｘ軸コントローラ９、Ｙ軸コントローラ１０、Ｚ軸コントローラ１１、θ軸コントローラ１２を制御して、吸着ヘッド駆動部１３を駆動して吸着ノズル５の位置及び回転制御を行う。そして、部品供給部２の部品１４を搬送してプリント基板搬送部１によって所定位置に搬送されたプリント基板１５に部品１４を装着する。制御部７はまた、ＲＳ４２２インタフェース１６により接続されたレーザーアラインセンサコントローラ１７を制御して、レーザユニット１８を駆動する。レーザユニット１８は、並行な帯状のレーザ光線を放射する発光部１８ａ及びこのレーザ光線を受光する受光部１８ｂで構成されている。したがって、吸着した部品１４がレーザ光線の通過位置にあるときは、受光部１８ｂにおいて部品１４の投影画像を得ることができる。
【０００５】
図８は、吸着ノズル５によって吸着した部品１４を、Ｚ軸コントローラによってレーザユニット１８のレーザ光線が通る箇所へ上昇させ、Ｚ軸の回りのθ軸に沿って回転する様子を示す図である。この回転によって、部品１４の投影画像の所定方向（水平方向）における長さの極小値を検出して、そのときの位置及び回転角を計測することにより、部品１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向のずれを検出する。
【０００６】
次に、制御部７の処理手順を図９及び図１０に示されるフローチャートを参照して説明する。なお、説明の簡略化のために部品１４の基板１５に対する装着角度は０°とする。
【０００７】
図９において、制御部７は、吸着ノズル５の部品吸着制御処理を行う（ステップＳ１）。詳述すると、先ずＺ軸コントローラ１１に対して吸着ヘッド４をホームポジションからＺ軸に沿って下降させる指示を行い、吸着ノズル５の先端が吸着位置に達するとＺ軸下降を停止させ、吸着コントローラ８に対して部品１４を吸着させる指示を行う。
【０００８】
部品吸着後は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を指示し（ステップＳ２）、次いで、吸着した部品１４のＺ軸方向の位置がレーザユニット１８のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する（ステップＳ３）。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド４の上昇を継続させ、検出エリアに達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を停止させる指示を行う（ステップＳ４）。
【０００９】
次に、制御部７は、吸着ノズル５の回転角の値を格納するレジスタ（θ）をリセットし（ステップＳ５）、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５がθ軸回りに回転するよう指示する（ステップＳ６）。かかるθの値は、吸着ノズル５の回転角に応じて変化するよう制御される。ステップＳ６における回転は、逆回転に相当する方向すなわちθの値が負になる方向になされ、θの値が−３０゜に達するまで継続される（ステップＳ７）。θ＝−３０゜となると、制御部７は、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５のθ軸回りの回転が停止するよう指示する（ステップＳ８）。
【００１０】
その後、制御部７は、レーザユニット１８による部品１４の幅ｗの検出を開始させ（ステップＳ９）、今度は、θ軸コントローラ１２に対して吸着ヘッド５がθ軸回りの正回転すなわちθの値が正になる方向の回転をなすよう指示する（ステップＳ１０）。そして図１０において、制御部７は、吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を行いつつ、当該検出幅ｗの第１極小値及び第２極小値を判別し（ステップＳ１１，Ｓ１２）、θの値が１２０゜となるまで吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を継続する（ステップＳ１３）。θの値が１２０゜となると、当該回転を停止させ（ステップＳ１４）、検出幅ｗの検出を終了し（ステップＳ１５）、基準方向に対する吸着されたときの部品１４の偏倚角度（角度ずれ）、すなわち補正すべき部品１４の角度（以下、補正量αとする）を最終的に求める（ステップＳ１６）。
【００１１】
ここで、かかる第１極小値及び第２極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図１１並びに図１２及び図１３を参照して詳しく説明する。
先ず、補正量αが０゜の場合、すなわち部品１４が吸着ノズル５によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図１１（Ａ）に部品１４が実線にて示されるように、レーザ光線ｂｍに対して平行な状態で部品１４が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図１１上時計回り方向を正回転、反時計回り方向を逆回転としている。この状態から部品１４は、上記ステップＳ６ないしＳ８によって矢印の如く−３０゜逆回転されて図１１（Ｂ）に実線で示されるようになる。
【００１２】
そして上記ステップＳ８による幅ｗの検出開始後は、上記ステップＳ９ないしＳ１３によって、図１１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が１２０゜に達して図１１（Ｆ）に示されるような状態となる。
【００１３】
これら図１１（Ａ）〜（Ｆ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図１２であり、補正量α＝０゜のこの場合は、先ず上記ステップＳ５においてθがリセットされる図１１（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第１の極小値ｗa となる。そして図１１（Ｂ）の状態（θ＝−３０゜）でｗは極小値ｗa より大きくなり、図１１（Ｃ）の状態になるとｗは再び第１の極小値ｗa となる。さらに図１１（Ｄ）の状態になるとｗは最大値近傍に達し、図１１（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb となる。そして図１１（Ｆ）の状態でｗは極小値ｗb より大きくなる。
【００１４】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品１４の正回転中において第１極小値ｗa が検出されたときにθは０゜を呈する筈である。従ってステップＳ１１において第１極小値を検出した時点のθの値が補正量α（すなわちこの場合０゜）として算出することができる。またこの場合、第２極小値に対応するθの値は９０゜である筈であり、ステップＳ１２において第２極小値を検出した時点のθの値が９０゜であることをもって補正量αが０゜に相当することを再確認することもできる。
【００１５】
これに対し、補正量αが０゜以外の値である場合、例えば部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図１１（Ａ）に部品１４が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品１４がレーザユニット１８の検出エリアに配される。この状態から部品１４は、上記ステップＳ６ないしＳ８によって矢印の如く−３０゜逆回転されて図１１（Ｂ）に一点鎖線で示されるようになる。そして同様に上記ステップＳ９ないしＳ１３によって、図１１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が１２０゜に達して図１１（Ｆ）に示されるような状態となる。
【００１６】
この場合の図１１（Ａ）〜（Ｆ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図１３であり、補正量α≠０゜（α＞０゜）のこの場合は、先ず上記ステップＳ５においてθがリセットされる図１１（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第１の極小値ｗa よりも部品１４の偏倚角度分だけ大なる値となる。そしてこの値から図１１（Ｂ）の状態（θ＝−３０゜）でｗはさらに大きな値になり、正回転によってｗが次第に減少し、図１１（Ｃ）の状態になるとｗは再び第１の極小値ｗa となる。さらに図１１（Ｄ）の状態になるとｗは最大値近傍に達し、図１１（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb となる。そして図１１（Ｆ）の状態でｗは極小値ｗb より大きな値になる。
【００１７】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、第１極小値ｗa が検出されたときにθは０゜を呈さず当該部品の傾斜角度に対応する値を呈する筈である。従ってステップＳ１１において第１極小値を検出した時点のθの値が補正量αとして算出することができる。またこの場合、第２極小値に対応するθの値はα＋９０゜である筈であり、ステップＳ１２において第２極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
この第１及び第２極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品１４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）を計測することができる。
【００１８】
α＜０゜の場合も、図１３に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【００１９】
なお、第１及び第２極小値は、受光部１８ｂの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。第１及び第２極小値の検出前後において、部品１４をθ＝−３０゜となるまで回転させたり、θ＝１２０゜となるまで回転させたりしているのは、部品１４の偏椅角度の範囲が±３０°未満であることが経験則により分かっているので、−３０°〜１２０°の角度範囲の回転により、第１及び第２極小値を確実に検出できるからである。
【００２０】
再び図５のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部７は、θ＝１２０゜の図１１（Ｆ）の状態から、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５をθ軸回りに逆回転するよう指示し（ステップＳ１７）、部品１４をステップＳ１６において求められた補正量αに応じて、装着角度（この場合は０°）にすべく、θ＝−１２０゜＋αとなるまで当該逆回転を継続し（ステップＳ１８）、θ＝−１２０゜＋αに達するとその回転を停止させる（ステップＳ１９）。
【００２１】
ステップＳ２１の後は、フローには示さないが、制御部７は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を指示し、部品１４が所定の装着位置に達すると当該Ｚ軸下降を停止させ部品の装着を完了させる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如き装着装置においては、予備回転動作としてステップＳ６及びＳ７により吸着ノズル５を−３０°逆回転させ（第１行程）、次に第１及び第２極小値の検出のためにステップＳ１０及びＳ１３により概ね＋１５０°に亘って吸着ノズル５を正回転させ（第２行程）、さらに装着角度に部品１４を戻すべくステップＳ１７及びＳ１８により吸着ノズル５を−１２０°＋α逆回転させる（第３行程）、という一連の回転制御が行われている。しかしながら、このような反転動作を行うと、吸着ノズル５のθ軸方向の駆動をなすモータの制御が複雑になり、部品１４を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間が多く掛かってしまうという問題がある。
【００２３】
より詳しくは、第１ないし第３行程のいずれにおいても、当該モータを先ず加速させ、この後若しくは定速領域を経た後に減速させる、という過程を経なければならず、原理的にモータの制御を終えるまでに長い時間を要するものである。例を挙げると、部品の基板に対する装着角度が０°で第３行程における補正量αについての回転制御を−１２０°の逆回転の制御とは別に行われた場合に、第１行程に８０ｍｓｅｃ、第２行程に１３０ｍｓｅｃ、第３行程における−１２０°の逆回転制御に−１１０ｍｓｅｃ、第３行程における補正量α（例えば＋５°）についての回転制御の時間が掛かっており、吸着ノズルの回転制御の開始から基板に対する部品の角度決定まで、全部で３６０ｍｓｅｃもの時間を使っている。
【００２４】
本発明の課題は、こうした部品装着に要する時間を削減することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、電子部品を吸着する吸着ノズルを用い、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着方法であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる過程の中で、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【００２６】
本発明による装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルを有し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着装置であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる回転制御手段と、回転制御手段によって回転されている電子部品の投影幅を検出する検出手段と、検出手段によって検出された電子部品の投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算する計算手段とを備え、回転制御手段は、計算手段によって計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる際に、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させながら、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、その補正量を回転に含める。したがって、長い時間を要する加速や減速を伴う吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くして、部品装着における時間を削減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の部品装着方法の手順を示しており、実際には制御部７がこのような手順のソフトウェア処理を実行する。なお、本実施形態におけるハードウェアの構成は、先の図１ないし図３と同等であり、以下では上述した制御部７とその関連する被制御対象との関係を前提にして説明する。
【００２９】
図１において、制御部７は、吸着ノズル５の部品吸着制御処理を行う（ステップＳ２１）。この処理は、先述したステップＳ１と同様である。
【００３０】
部品吸着後、制御部７は、吸着ノズル５の回転角の値を格納するレジスタ（θ）をリセットし（ステップＳ２２）、Ｚ軸コントローラ１１に対して吸着ノズル５のＺ軸上昇を指示する（ステップＳ２３）。θの値は、吸着ノズル５の回転角に応じて変化するよう制御される。制御部７は、吸着ノズル５のＺ軸上昇制御とともにθ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５がθ軸回りに回転するよう指示し（ステップＳ２４）、吸着した部品１４のＺ軸方向の位置がレーザユニット１８のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する（ステップＳ２５）。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド４の上昇及び回転を継続させ、検出エリアに達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を停止させる指示を行う（ステップＳ２６）。
【００３１】
ここで、ステップＳ２４における回転は、正回転に相当する方向すなわちθの値が正になる方向になされる。
【００３２】
ステップＳ２６の後、図２において制御部７は、レーザユニット１８による部品１４の投影幅ｗの検出を開始させ（ステップＳ２７）、吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を継続させつつ、投影幅ｗの第１極小値及び第２極小値を判別し（ステップＳ２８，Ｓ２９）、θの値が２１０゜となると（ステップＳ３０）、投影幅ｗの検出を終了し（ステップＳ３１）、基準方向に対する吸着されたときの部品１４の偏椅角度（角度ズレ）を検出し、この検出結果から補正すべき部品１４の角度（補正量α）を計算によって求める（ステップＳ３２）。
【００３３】
ここで、かかる第１極小値及び第２極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図３並びに図４及び図５を参照して詳しく説明する。
【００３４】
先ず、補正量αが０゜の場合、すなわち部品１４が吸着ノズル５によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図３（Ａ）に部品１４が実線にて示されるように、レーザ光線ｂｍに対して平行な状態で部品１４が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図３上時計回り方向を正回転としている。また、この基準角度が部品１４の基板に対する装着角度０゜に対応する。
【００３５】
この図３（Ａ）の状態でθ＝０゜とされ、この状態から部品１４は、上記ステップＳ２４によって矢印の如く回転され、上記ステップＳ２５において検出エリア内に部品１４が入ったことが判別されたときには、θ＝６０゜となって部品１４は図３（Ｂ）に実線で示されるようになる。
【００３６】
そして上記ステップＳ２７による投影幅ｗの検出開始後も、かかる正回転が継続され上記ステップＳ２８ないしＳ３０によって、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が２１０゜に達して図３（Ｅ）に示されるような状態となる。
【００３７】
これら図３（Ａ）〜（Ｅ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図４であり、補正量α＝０゜のこの場合は、先ず上記ステップＳ２２においてθがリセットされる図３（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第２の極小値ｗa となる。そして図３（Ｂ）の状態（θ＝６０゜）でｗは第１の極小値ｗa に近づき、図３（Ｃ）の状態になるとｗは第１の極小値ｗa となる。さらに図３（Ｄ）の状態になるとｗは第２の極小値ｗb となり、図３（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb より大きくなる。
【００３８】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品１４の正回転中においてｗの検出開始から最初に第１極小値ｗa が検出されたときにθは９０゜を呈する筈である。従ってステップＳ２８において第１極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて得られる値が補正量α（すなわちこの場合０゜）として算出することができる。またこの場合、ｗの検出開始から最初に第２極小値が検出されたときのθの値は１８０゜である筈であり、ステップＳ２９において第２極小値を検出した時点のθの値が１８０゜であることをもって補正量αが０゜に相当することを再確認することもできる。
【００３９】
これに対し、補正量αが０゜以外の値である場合、例えば部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図３（Ａ）に部品１４が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品１４がレーザユニット１８の検出エリアに配される。この状態から部品１４は、上記ステップＳ２４によって矢印の如く回転され同様に上記ステップＳ２７ないしＳ３０によって、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が２１０゜に達して図３（Ｅ）に示されるような状態となる。
【００４０】
この場合の図３（Ａ）〜（Ｅ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の投影幅ｗとθとの関係を示したのが図５であり、補正量α≠０゜（α＞０゜）のこの場合は、先ず上記ステップＳ２２においてθがリセットされる図３（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは部品１４の偏倚角度分だけ第２極小値ｗb から外れた値となる。そしてこの値から図３（Ｂ）の状態（θ＝６０゜）でｗは第１の極小値ｗa に近づき、図３（Ｃ）の状態になるとｗは第１の極小値ｗa となる。さらに図３（Ｄ）の状態になるとｗは第２の極小値ｗb となり、図３（Ｅ）の状態（θ＝２１０゜）でｗは第２の極小値ｗb を通過する。
【００４１】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、部品１４が第１極小値ｗa を呈するときにθは０゜とはならず当該部品の傾斜角度に対応する値を有する筈である。従ってステップＳ２８において第１極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて得られる値を補正量αとして算出することができる。またこの場合、ステップＳ２９において検出される第２極小値に対応するθの値はα＋１８０゜である筈であり、そのθの値から１８０゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
【００４２】
この第１及び第２極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品１４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）を計測することができる。
【００４３】
α＜０゜の場合も、図５に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【００４４】
なお、第１及び第２極小値は、受光部１８ｂの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。
【００４５】
また、θ＝６０゜となってから第１及び第２極小値の検出を開始し、θ＝２１０゜に達した後に当該検出を終了させるようにしているのは、部品１４の偏椅角度の範囲が±３０°未満であることが経験則により分かっているので、θ＝６０°〜２１０°の角度範囲の回転により、第１及び第２極小値を確実に検出できるからである。
【００４６】
再び図２のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部７は、部品１４をステップＳ３２において求められた補正量αに応じて、基板に対して装着角度θs にすべく、θ＝３６０゜＋θs ＋αとなるまで当該回転をさらに継続させ（ステップＳ３３）、θ＝３６０゜＋θs ＋αに達するとその回転を停止させる（ステップＳ３４）。
【００４７】
ステップＳ３４の後は、フローには示さないが、制御部７は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を指示し、部品１４が所定の装着位置に達すると当該Ｚ軸下降を停止させ部品１４の装着を完了させる。
【００４８】
図３（Ｆ）並びに図４及び図５には、θs が０゜の場合が示されている。補正量α＝０゜の図４においては、θ＝３６０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （０゜）を満たす。補正量α＞０゜の図５においては、θ＝α＋３６０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （０゜）を満たす。どちらも最終的に図３（Ｆ）に示される状態に導かれる。
【００４９】
ステップＳ３３においては、θs が０゜の場合の処理がなされているが、これとは異なり、θs が９０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜＋９０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （９０゜）を満たし、θs が２１０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜＋２１０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （２１０゜）を満たす。また、θs が−１５０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜−１５０゜すなわちθ＝α＋２１０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （１５０゜）を満たし、θs が−９０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜−９０゜すなわちθ＝α＋２７０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （−９０゜）を満たす。このように、θs に応じて吸着ノズルの回転を停止させる最終的な回転角度が定まりかつその値は無駄な回転を生じないような値に設定される。θs の値として上記以外の値の場合も同様である。
【００５０】
このように、制御部７は、吸着ノズル５を所定方向に回転させる回転制御手段、吸着された部品１４の所定方向における回転状態においてその部品１４の投影幅ｗを検出する検出手段、検出された投影幅に基づいて、部品１４をプリント基板１５の所定箇所に正確に装着させるための補正量を計算する計算手段を構成する。そして、部品１４を逆回転させることなく終始一貫して吸着ノズル５を正回転させ続けることによって、部品１４の投影幅ｗの検出と基板に対する装着方向に戻すことの制御を行っている。これにより、吸着ノズル５のθ軸方向の駆動をなすモータの反転動作を皆無としてその制御態様が簡単化される。よって本実施形態においては、部品１４を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間を少なくて済むこととなる。
【００５１】
先述した従来例と対比して詳しく説明すると、部品の吸着から吸着ノズルの回転停止までの期間において、吸着ノズルの回転駆動モータを加速させるのは、当該期間の最初の１回だけ行われ、また、その減速制御も当該期間の最後の１回だけ行われ、速度を低下させる機会が根本的に最少化され、当該モータ制御の終了を早めることができる。例えば、部品の基板に対する装着角度が０°でかつ補正量αが＋５゜である場合、本実施形態においては、当該モータの回転開始から停止までの全制御に要する時間が２２０ｍｓｅｃで足りる、という結果を得ている。従来例においては、先述したように３６０ｍｓｅｃもの時間を要している訳であるから、部品装着に要する時間の大幅な削減が達成できることになる。すなわち、１つの部品の装着につき１４０ｍｓｅｃの所要時間削減がなされるので、例えば、かかる装着が時系列上順次行われるのであれば、１枚の基板に装着すべき全部品の数が１０００個の場合１４０ｓｅｃもの時間が削減されることになり、さらにこの削減が各基板に対して有効である訳であるから、いわゆる製造コストの面からも極めて有益となる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、吸着ノズルを正回転させる態様について述べたが、逆回転させる態様についても本発明を適用できる。要は部品の投影幅を検出した後も同じ所定方向に継続して吸着ノズルを回転させ、更にその回転中に補正量を加えるところに本発明の特徴の１つがある。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くし部品装着に要する時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す前半フローチャート。
【図２】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す後半フローチャート。
【図３】本発明による一実施形態における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図４】本発明による一実施形態における、補正量α＝０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明による一実施形態における、補正量α≠０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図６】本発明による一実施形態及び従来例の部品装着装置の内部構造を示す斜視図。
【図７】図６に示した装着装置のシステム構成を示すブロック図。
【図８】部品を吸着した吸着ノズル及びレーザユニットの拡大斜視図。
【図９】従来例の電子部品装着処理の手順を示す前半フローチャート。
【図１０】従来例の電子部品装着処理の手順を示す後半フローチャート。
【図１１】従来例における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図１２】従来例における補正量α＝０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図１３】従来例における補正量α≠０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 基板搬送部
２ 部品供給部
３ 供給部取付台
４ 吸着ヘッド４
５ 吸着ノズル５
６ ＸＹロボット
７ 制御部
８ 吸着コントローラ
９ Ｘ軸コントローラ
１０ Ｙ軸コントローラ
１１ Ｚ軸コントローラ
１２ θ軸コントローラ
１３ 吸着ヘッド駆動部
１４ 部品
１５ プリント基板
１６ ＲＳ４２２インタフェース
１７ レーザーアラインセンサコントローラ
１８ レーザユニット
１８ａ 発光部
１８ｂ 受光部
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品をプリント基板等に装着する際の電子部品装着方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に装着する電子部品の中で最も多いのが、いわゆるチップ部品である。このチップ部品をプリント基板に装着する態様として、当該部品を吸着ノズルにより真空吸着し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行うことにより当該部品を適正な配置状態でプリント基板上の所定の箇所に搬送し装着する装置が従来より公知となっている。
【０００３】
図６は、かかる部品装着装置の内部構造を示している。装置内には、プリント基板を搬送して位置決めする基板搬送部１が設けられており、搬送されたプリント基板（図示せず）に装着するチップ部品（以下、単に部品という）が収納された部品供給部２が供給部取付台３に固定されている。図では１個の部品供給部２が示されているが、実際には実装する部品の種類に対応する数の部品供給部が取り付けられる。部品は吸着ヘッド４の下部に設けられた吸着ノズル５によって真空吸着される。このため、吸着ヘッド４を水平方向に移動させるＸＹロボットが設けられており、図には示していないが吸着ヘッド４を垂直方向に移動させる垂直移動手段が設けられている。
【０００４】
図７は、図１に示した電子部品の装着装置のシステム構成を示すブロック図である。制御部７は、吸着コントローラ８、Ｘ軸コントローラ９、Ｙ軸コントローラ１０、Ｚ軸コントローラ１１、θ軸コントローラ１２を制御して、吸着ヘッド駆動部１３を駆動して吸着ノズル５の位置及び回転制御を行う。そして、部品供給部２の部品１４を搬送してプリント基板搬送部１によって所定位置に搬送されたプリント基板１５に部品１４を装着する。制御部７はまた、ＲＳ４２２インタフェース１６により接続されたレーザーアラインセンサコントローラ１７を制御して、レーザユニット１８を駆動する。レーザユニット１８は、並行な帯状のレーザ光線を放射する発光部１８ａ及びこのレーザ光線を受光する受光部１８ｂで構成されている。したがって、吸着した部品１４がレーザ光線の通過位置にあるときは、受光部１８ｂにおいて部品１４の投影画像を得ることができる。
【０００５】
図８は、吸着ノズル５によって吸着した部品１４を、Ｚ軸コントローラによってレーザユニット１８のレーザ光線が通る箇所へ上昇させ、Ｚ軸の回りのθ軸に沿って回転する様子を示す図である。この回転によって、部品１４の投影画像の所定方向（水平方向）における長さの極小値を検出して、そのときの位置及び回転角を計測することにより、部品１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向のずれを検出する。
【０００６】
次に、制御部７の処理手順を図９及び図１０に示されるフローチャートを参照して説明する。なお、説明の簡略化のために部品１４の基板１５に対する装着角度は０°とする。
【０００７】
図９において、制御部７は、吸着ノズル５の部品吸着制御処理を行う（ステップＳ１）。詳述すると、先ずＺ軸コントローラ１１に対して吸着ヘッド４をホームポジションからＺ軸に沿って下降させる指示を行い、吸着ノズル５の先端が吸着位置に達するとＺ軸下降を停止させ、吸着コントローラ８に対して部品１４を吸着させる指示を行う。
【０００８】
部品吸着後は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を指示し（ステップＳ２）、次いで、吸着した部品１４のＺ軸方向の位置がレーザユニット１８のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する（ステップＳ３）。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド４の上昇を継続させ、検出エリアに達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を停止させる指示を行う（ステップＳ４）。
【０００９】
次に、制御部７は、吸着ノズル５の回転角の値を格納するレジスタ（θ）をリセットし（ステップＳ５）、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５がθ軸回りに回転するよう指示する（ステップＳ６）。かかるθの値は、吸着ノズル５の回転角に応じて変化するよう制御される。ステップＳ６における回転は、逆回転に相当する方向すなわちθの値が負になる方向になされ、θの値が−３０゜に達するまで継続される（ステップＳ７）。θ＝−３０゜となると、制御部７は、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５のθ軸回りの回転が停止するよう指示する（ステップＳ８）。
【００１０】
その後、制御部７は、レーザユニット１８による部品１４の幅ｗの検出を開始させ（ステップＳ９）、今度は、θ軸コントローラ１２に対して吸着ヘッド５がθ軸回りの正回転すなわちθの値が正になる方向の回転をなすよう指示する（ステップＳ１０）。そして図１０において、制御部７は、吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を行いつつ、当該検出幅ｗの第１極小値及び第２極小値を判別し（ステップＳ１１，Ｓ１２）、θの値が１２０゜となるまで吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を継続する（ステップＳ１３）。θの値が１２０゜となると、当該回転を停止させ（ステップＳ１４）、検出幅ｗの検出を終了し（ステップＳ１５）、基準方向に対する吸着されたときの部品１４の偏倚角度（角度ずれ）、すなわち補正すべき部品１４の角度（以下、補正量αとする）を最終的に求める（ステップＳ１６）。
【００１１】
ここで、かかる第１極小値及び第２極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図１１並びに図１２及び図１３を参照して詳しく説明する。
先ず、補正量αが０゜の場合、すなわち部品１４が吸着ノズル５によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図１１（Ａ）に部品１４が実線にて示されるように、レーザ光線ｂｍに対して平行な状態で部品１４が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図１１上時計回り方向を正回転、反時計回り方向を逆回転としている。この状態から部品１４は、上記ステップＳ６ないしＳ８によって矢印の如く−３０゜逆回転されて図１１（Ｂ）に実線で示されるようになる。
【００１２】
そして上記ステップＳ８による幅ｗの検出開始後は、上記ステップＳ９ないしＳ１３によって、図１１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が１２０゜に達して図１１（Ｆ）に示されるような状態となる。
【００１３】
これら図１１（Ａ）〜（Ｆ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図１２であり、補正量α＝０゜のこの場合は、先ず上記ステップＳ５においてθがリセットされる図１１（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第１の極小値ｗa となる。そして図１１（Ｂ）の状態（θ＝−３０゜）でｗは極小値ｗa より大きくなり、図１１（Ｃ）の状態になるとｗは再び第１の極小値ｗa となる。さらに図１１（Ｄ）の状態になるとｗは最大値近傍に達し、図１１（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb となる。そして図１１（Ｆ）の状態でｗは極小値ｗb より大きくなる。
【００１４】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品１４の正回転中において第１極小値ｗa が検出されたときにθは０゜を呈する筈である。従ってステップＳ１１において第１極小値を検出した時点のθの値が補正量α（すなわちこの場合０゜）として算出することができる。またこの場合、第２極小値に対応するθの値は９０゜である筈であり、ステップＳ１２において第２極小値を検出した時点のθの値が９０゜であることをもって補正量αが０゜に相当することを再確認することもできる。
【００１５】
これに対し、補正量αが０゜以外の値である場合、例えば部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図１１（Ａ）に部品１４が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品１４がレーザユニット１８の検出エリアに配される。この状態から部品１４は、上記ステップＳ６ないしＳ８によって矢印の如く−３０゜逆回転されて図１１（Ｂ）に一点鎖線で示されるようになる。そして同様に上記ステップＳ９ないしＳ１３によって、図１１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が１２０゜に達して図１１（Ｆ）に示されるような状態となる。
【００１６】
この場合の図１１（Ａ）〜（Ｆ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図１３であり、補正量α≠０゜（α＞０゜）のこの場合は、先ず上記ステップＳ５においてθがリセットされる図１１（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第１の極小値ｗa よりも部品１４の偏倚角度分だけ大なる値となる。そしてこの値から図１１（Ｂ）の状態（θ＝−３０゜）でｗはさらに大きな値になり、正回転によってｗが次第に減少し、図１１（Ｃ）の状態になるとｗは再び第１の極小値ｗa となる。さらに図１１（Ｄ）の状態になるとｗは最大値近傍に達し、図１１（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb となる。そして図１１（Ｆ）の状態でｗは極小値ｗb より大きな値になる。
【００１７】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、第１極小値ｗa が検出されたときにθは０゜を呈さず当該部品の傾斜角度に対応する値を呈する筈である。従ってステップＳ１１において第１極小値を検出した時点のθの値が補正量αとして算出することができる。またこの場合、第２極小値に対応するθの値はα＋９０゜である筈であり、ステップＳ１２において第２極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
この第１及び第２極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品１４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）を計測することができる。
【００１８】
α＜０゜の場合も、図１３に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【００１９】
なお、第１及び第２極小値は、受光部１８ｂの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。第１及び第２極小値の検出前後において、部品１４をθ＝−３０゜となるまで回転させたり、θ＝１２０゜となるまで回転させたりしているのは、部品１４の偏椅角度の範囲が±３０°未満であることが経験則により分かっているので、−３０°〜１２０°の角度範囲の回転により、第１及び第２極小値を確実に検出できるからである。
【００２０】
再び図５のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部７は、θ＝１２０゜の図１１（Ｆ）の状態から、θ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５をθ軸回りに逆回転するよう指示し（ステップＳ１７）、部品１４をステップＳ１６において求められた補正量αに応じて、装着角度（この場合は０°）にすべく、θ＝−１２０゜＋αとなるまで当該逆回転を継続し（ステップＳ１８）、θ＝−１２０゜＋αに達するとその回転を停止させる（ステップＳ１９）。
【００２１】
ステップＳ２１の後は、フローには示さないが、制御部７は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を指示し、部品１４が所定の装着位置に達すると当該Ｚ軸下降を停止させ部品の装着を完了させる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如き装着装置においては、予備回転動作としてステップＳ６及びＳ７により吸着ノズル５を−３０°逆回転させ（第１行程）、次に第１及び第２極小値の検出のためにステップＳ１０及びＳ１３により概ね＋１５０°に亘って吸着ノズル５を正回転させ（第２行程）、さらに装着角度に部品１４を戻すべくステップＳ１７及びＳ１８により吸着ノズル５を−１２０°＋α逆回転させる（第３行程）、という一連の回転制御が行われている。しかしながら、このような反転動作を行うと、吸着ノズル５のθ軸方向の駆動をなすモータの制御が複雑になり、部品１４を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間が多く掛かってしまうという問題がある。
【００２３】
より詳しくは、第１ないし第３行程のいずれにおいても、当該モータを先ず加速させ、この後若しくは定速領域を経た後に減速させる、という過程を経なければならず、原理的にモータの制御を終えるまでに長い時間を要するものである。例を挙げると、部品の基板に対する装着角度が０°で第３行程における補正量αについての回転制御を−１２０°の逆回転の制御とは別に行われた場合に、第１行程に８０ｍｓｅｃ、第２行程に１３０ｍｓｅｃ、第３行程における−１２０°の逆回転制御に−１１０ｍｓｅｃ、第３行程における補正量α（例えば＋５°）についての回転制御の時間が掛かっており、吸着ノズルの回転制御の開始から基板に対する部品の角度決定まで、全部で３６０ｍｓｅｃもの時間を使っている。
【００２４】
本発明の課題は、こうした部品装着に要する時間を削減することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、電子部品を吸着する吸着ノズルを用い、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着方法であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる過程の中で、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【００２６】
本発明による装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルを有し、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着装置であって、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させる回転制御手段と、回転制御手段によって回転されている電子部品の投影幅を検出する検出手段と、検出手段によって検出された電子部品の投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算する計算手段とを備え、回転制御手段は、計算手段によって計算された補正量を回転に含めることを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、吸着ノズルの位置及び回転制御を行って電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる際に、吸着ノズルに吸着させた電子部品を同一方向に回転させながら、電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて基準角度と吸着させた電子部品の装着角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、その補正量を回転に含める。したがって、長い時間を要する加速や減速を伴う吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くして、部品装着における時間を削減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の部品装着方法の手順を示しており、実際には制御部７がこのような手順のソフトウェア処理を実行する。なお、本実施形態におけるハードウェアの構成は、先の図１ないし図３と同等であり、以下では上述した制御部７とその関連する被制御対象との関係を前提にして説明する。
【００２９】
図１において、制御部７は、吸着ノズル５の部品吸着制御処理を行う（ステップＳ２１）。この処理は、先述したステップＳ１と同様である。
【００３０】
部品吸着後、制御部７は、吸着ノズル５の回転角の値を格納するレジスタ（θ）をリセットし（ステップＳ２２）、Ｚ軸コントローラ１１に対して吸着ノズル５のＺ軸上昇を指示する（ステップＳ２３）。θの値は、吸着ノズル５の回転角に応じて変化するよう制御される。制御部７は、吸着ノズル５のＺ軸上昇制御とともにθ軸コントローラ１２に対して吸着ノズル５がθ軸回りに回転するよう指示し（ステップＳ２４）、吸着した部品１４のＺ軸方向の位置がレーザユニット１８のレーザ光線による検出エリアに達したか否かを判別する（ステップＳ２５）。検出エリアに達していないときは吸着ヘッド４の上昇及び回転を継続させ、検出エリアに達したときはＺ軸コントローラ１１に対してＺ軸上昇を停止させる指示を行う（ステップＳ２６）。
【００３１】
ここで、ステップＳ２４における回転は、正回転に相当する方向すなわちθの値が正になる方向になされる。
【００３２】
ステップＳ２６の後、図２において制御部７は、レーザユニット１８による部品１４の投影幅ｗの検出を開始させ（ステップＳ２７）、吸着ノズル５のθ軸回りの正回転を継続させつつ、投影幅ｗの第１極小値及び第２極小値を判別し（ステップＳ２８，Ｓ２９）、θの値が２１０゜となると（ステップＳ３０）、投影幅ｗの検出を終了し（ステップＳ３１）、基準方向に対する吸着されたときの部品１４の偏椅角度（角度ズレ）を検出し、この検出結果から補正すべき部品１４の角度（補正量α）を計算によって求める（ステップＳ３２）。
【００３３】
ここで、かかる第１極小値及び第２極小値の判別態様並びに補正量αの算出態様を図３並びに図４及び図５を参照して詳しく説明する。
【００３４】
先ず、補正量αが０゜の場合、すなわち部品１４が吸着ノズル５によって基準角度に合致した状態で吸着された場合は、図３（Ａ）に部品１４が実線にて示されるように、レーザ光線ｂｍに対して平行な状態で部品１４が検出エリアに配される。なお、本例においてはレーザ光線の通過方向を基準角度方向とし、図３上時計回り方向を正回転としている。また、この基準角度が部品１４の基板に対する装着角度０゜に対応する。
【００３５】
この図３（Ａ）の状態でθ＝０゜とされ、この状態から部品１４は、上記ステップＳ２４によって矢印の如く回転され、上記ステップＳ２５において検出エリア内に部品１４が入ったことが判別されたときには、θ＝６０゜となって部品１４は図３（Ｂ）に実線で示されるようになる。
【００３６】
そして上記ステップＳ２７による投影幅ｗの検出開始後も、かかる正回転が継続され上記ステップＳ２８ないしＳ３０によって、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が２１０゜に達して図３（Ｅ）に示されるような状態となる。
【００３７】
これら図３（Ａ）〜（Ｅ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の幅ｗとθとの関係を示したのが図４であり、補正量α＝０゜のこの場合は、先ず上記ステップＳ２２においてθがリセットされる図３（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは第２の極小値ｗa となる。そして図３（Ｂ）の状態（θ＝６０゜）でｗは第１の極小値ｗa に近づき、図３（Ｃ）の状態になるとｗは第１の極小値ｗa となる。さらに図３（Ｄ）の状態になるとｗは第２の極小値ｗb となり、図３（Ｅ）の状態でｗは第２の極小値ｗb より大きくなる。
【００３８】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向に合致した状態で吸着された場合は、部品１４の正回転中においてｗの検出開始から最初に第１極小値ｗa が検出されたときにθは９０゜を呈する筈である。従ってステップＳ２８において第１極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて得られる値が補正量α（すなわちこの場合０゜）として算出することができる。またこの場合、ｗの検出開始から最初に第２極小値が検出されたときのθの値は１８０゜である筈であり、ステップＳ２９において第２極小値を検出した時点のθの値が１８０゜であることをもって補正量αが０゜に相当することを再確認することもできる。
【００３９】
これに対し、補正量αが０゜以外の値である場合、例えば部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から反時計回りの方向に所定角度だけ偏倚した状態で吸着された場合は、図３（Ａ）に部品１４が一点鎖線にて示されるように、レーザ光線に対して傾いた状態で部品１４がレーザユニット１８の検出エリアに配される。この状態から部品１４は、上記ステップＳ２４によって矢印の如く回転され同様に上記ステップＳ２７ないしＳ３０によって、図３（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の矢印の如く部品１４が正回転していき、θの値が２１０゜に達して図３（Ｅ）に示されるような状態となる。
【００４０】
この場合の図３（Ａ）〜（Ｅ）の部品１４の各状態に対応づけて受光部１８ｂにおいて得られる部品１４の投影幅ｗとθとの関係を示したのが図５であり、補正量α≠０゜（α＞０゜）のこの場合は、先ず上記ステップＳ２２においてθがリセットされる図３（Ａ）の状態（θ＝０゜）でｗは部品１４の偏倚角度分だけ第２極小値ｗb から外れた値となる。そしてこの値から図３（Ｂ）の状態（θ＝６０゜）でｗは第１の極小値ｗa に近づき、図３（Ｃ）の状態になるとｗは第１の極小値ｗa となる。さらに図３（Ｄ）の状態になるとｗは第２の極小値ｗb となり、図３（Ｅ）の状態（θ＝２１０゜）でｗは第２の極小値ｗb を通過する。
【００４１】
以上のことから分かるように、部品１４が吸着ノズル５によって基準方向から傾いた状態で吸着された場合は、部品１４が第１極小値ｗa を呈するときにθは０゜とはならず当該部品の傾斜角度に対応する値を有する筈である。従ってステップＳ２８において第１極小値を検出した時点のθの値から９０゜を差し引いて得られる値を補正量αとして算出することができる。またこの場合、ステップＳ２９において検出される第２極小値に対応するθの値はα＋１８０゜である筈であり、そのθの値から１８０゜を差し引いて補正量αを再確認することもできる。
【００４２】
この第１及び第２極小値を検出した時点のθを基準角度とすると、この基準角度を検出することにより、吸着した時の部品１４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のズレ量（Ｘ，Ｙ，θ）を計測することができる。
【００４３】
α＜０゜の場合も、図５に基づいて説明した原理と同様にαの値を求めることができる。
【００４４】
なお、第１及び第２極小値は、受光部１８ｂの受光出力のサンプル値の変化を見ることによって判別できる。
【００４５】
また、θ＝６０゜となってから第１及び第２極小値の検出を開始し、θ＝２１０゜に達した後に当該検出を終了させるようにしているのは、部品１４の偏椅角度の範囲が±３０°未満であることが経験則により分かっているので、θ＝６０°〜２１０°の角度範囲の回転により、第１及び第２極小値を確実に検出できるからである。
【００４６】
再び図２のフローチャートに戻り、上述の如く補正量αが求まると、制御部７は、部品１４をステップＳ３２において求められた補正量αに応じて、基板に対して装着角度θs にすべく、θ＝３６０゜＋θs ＋αとなるまで当該回転をさらに継続させ（ステップＳ３３）、θ＝３６０゜＋θs ＋αに達するとその回転を停止させる（ステップＳ３４）。
【００４７】
ステップＳ３４の後は、フローには示さないが、制御部７は、Ｚ軸コントローラ１１に対してＺ軸下降を指示し、部品１４が所定の装着位置に達すると当該Ｚ軸下降を停止させ部品１４の装着を完了させる。
【００４８】
図３（Ｆ）並びに図４及び図５には、θs が０゜の場合が示されている。補正量α＝０゜の図４においては、θ＝３６０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （０゜）を満たす。補正量α＞０゜の図５においては、θ＝α＋３６０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （０゜）を満たす。どちらも最終的に図３（Ｆ）に示される状態に導かれる。
【００４９】
ステップＳ３３においては、θs が０゜の場合の処理がなされているが、これとは異なり、θs が９０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜＋９０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （９０゜）を満たし、θs が２１０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜＋２１０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （２１０゜）を満たす。また、θs が−１５０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜−１５０゜すなわちθ＝α＋２１０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （１５０゜）を満たし、θs が−９０゜の場合は、θ＝α＋３６０゜−９０゜すなわちθ＝α＋２７０゜に達した時点で部品１４が装着角度θs （−９０゜）を満たす。このように、θs に応じて吸着ノズルの回転を停止させる最終的な回転角度が定まりかつその値は無駄な回転を生じないような値に設定される。θs の値として上記以外の値の場合も同様である。
【００５０】
このように、制御部７は、吸着ノズル５を所定方向に回転させる回転制御手段、吸着された部品１４の所定方向における回転状態においてその部品１４の投影幅ｗを検出する検出手段、検出された投影幅に基づいて、部品１４をプリント基板１５の所定箇所に正確に装着させるための補正量を計算する計算手段を構成する。そして、部品１４を逆回転させることなく終始一貫して吸着ノズル５を正回転させ続けることによって、部品１４の投影幅ｗの検出と基板に対する装着方向に戻すことの制御を行っている。これにより、吸着ノズル５のθ軸方向の駆動をなすモータの反転動作を皆無としてその制御態様が簡単化される。よって本実施形態においては、部品１４を最終的に所望の角度に到達させるまでの全体的な所要時間を少なくて済むこととなる。
【００５１】
先述した従来例と対比して詳しく説明すると、部品の吸着から吸着ノズルの回転停止までの期間において、吸着ノズルの回転駆動モータを加速させるのは、当該期間の最初の１回だけ行われ、また、その減速制御も当該期間の最後の１回だけ行われ、速度を低下させる機会が根本的に最少化され、当該モータ制御の終了を早めることができる。例えば、部品の基板に対する装着角度が０°でかつ補正量αが＋５゜である場合、本実施形態においては、当該モータの回転開始から停止までの全制御に要する時間が２２０ｍｓｅｃで足りる、という結果を得ている。従来例においては、先述したように３６０ｍｓｅｃもの時間を要している訳であるから、部品装着に要する時間の大幅な削減が達成できることになる。すなわち、１つの部品の装着につき１４０ｍｓｅｃの所要時間削減がなされるので、例えば、かかる装着が時系列上順次行われるのであれば、１枚の基板に装着すべき全部品の数が１０００個の場合１４０ｓｅｃもの時間が削減されることになり、さらにこの削減が各基板に対して有効である訳であるから、いわゆる製造コストの面からも極めて有益となる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、吸着ノズルを正回転させる態様について述べたが、逆回転させる態様についても本発明を適用できる。要は部品の投影幅を検出した後も同じ所定方向に継続して吸着ノズルを回転させ、更にその回転中に補正量を加えるところに本発明の特徴の１つがある。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吸着ノズルの回転方向の切り換えを無くし部品装着に要する時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す前半フローチャート。
【図２】本発明による一実施形態の部品装着装置における制御部が実行する吸着ノズル回転制御の処理手順を示す後半フローチャート。
【図３】本発明による一実施形態における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図４】本発明による一実施形態における、補正量α＝０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明による一実施形態における、補正量α≠０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図６】本発明による一実施形態及び従来例の部品装着装置の内部構造を示す斜視図。
【図７】図６に示した装着装置のシステム構成を示すブロック図。
【図８】部品を吸着した吸着ノズル及びレーザユニットの拡大斜視図。
【図９】従来例の電子部品装着処理の手順を示す前半フローチャート。
【図１０】従来例の電子部品装着処理の手順を示す後半フローチャート。
【図１１】従来例における被装着部品の検出エリア内における回転態様を示す平面図。
【図１２】従来例における補正量α＝０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【図１３】従来例における補正量α≠０゜の場合に受光部において得られる被装着部品の幅ｗと回転角θとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 基板搬送部
２ 部品供給部
３ 供給部取付台
４ 吸着ヘッド４
５ 吸着ノズル５
６ ＸＹロボット
７ 制御部
８ 吸着コントローラ
９ Ｘ軸コントローラ
１０ Ｙ軸コントローラ
１１ Ｚ軸コントローラ
１２ θ軸コントローラ
１３ 吸着ヘッド駆動部
１４ 部品
１５ プリント基板
１６ ＲＳ４２２インタフェース
１７ レーザーアラインセンサコントローラ
１８ レーザユニット
１８ａ 発光部
１８ｂ 受光部
Claims (3)
- 電子部品を吸着する吸着ノズルを用い、前記吸着ノズルの位置及び回転制御を行って前記電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着方法であって、
前記吸着ノズルに吸着させた前記電子部品を同一方向に回転させる過程の中で、当該電子部品の投影幅を検出し、検出された投影幅に基づいて前記基準角度と吸着された前記電子部品の角度との偏倚角度を補正する補正量を計算し、当該計算された補正量を回転に含めることを特徴とする電子部品の装着方法。 - 電子部品を吸着する吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルの位置及び回転制御を行って前記電子部品を基板の所定箇所に基準角度で装着させる電子部品の装着装置であって、
前記吸着ノズルに吸着させた前記電子部品を同一方向に回転させる回転制御手段と、
前記回転制御手段によって回転されている前記電子部品の投影幅を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記電子部品の投影幅に基づいて前記基準角度と吸着された前記電子部品の角度との偏倚角度を補正する補正量を計算する計算手段とを備え、
前記回転制御手段は、前記計算手段によって計算された補正量を回転に含めることを特徴とする電子部品の装着装置。 - 前記回転制御手段は、前記吸着ノズルによる前記電子部品の吸着直後において前記吸着ノズルの回転を開始することを特徴とする請求項２記載の電子部品の装着装置。
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|---|---|---|---|
| JP22893997A JP3784934B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 電子部品の装着方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP22893997A JP3784934B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 電子部品の装着方法及び装置 |
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-
1997
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