JP3957839B2 - チップ部品の非接触位置決め方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品の非接触位置決め方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、IC、抵抗器、コンデンサ等の対称な形状をしたチップ部品(及び対称な形状をした微少物体)を基板等の上に正確に実装するための実装方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術におけるチップ部品の位置決めは、検出エリア内の幅広のCCDセンサを利用して、ノズル及び部品が検出エリア内において投影された部品の両サイドの幅を検出して、この2つのデータを比較して位置ずれを求める方法が周知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明したCCDセンサを利用した位置決めは、幅が広く、且つ部品両サイドの光幅の検出が必要であり、高価格のセンサが必要であると云う問題点がある。
【0004】
又、このCCDセンサによる位置決めには、複雑な計算が必要であるという問題点もある。
【0005】
従って、安価のセンサを利用できることと、簡単で早い計算方法による信号処理を利用して実装効率を上げることに解決しなければならない課題を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係るチップ部品の非接触位置決め方法は、平行光線からなる検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着している吸着ノズルの中心線と一致する位置において、対称な形状をしたチップ部品を回転させ、該回転させたチップ部品の投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことである。
【0007】
又、前記チップ部品は、最初に置かれた位置の投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一方向と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線とが同一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことである。
【0008】
チップ部品の非接触位置決め装置は、対称な形状をしたチップ部品を回転自在に動かす吸着ノズルを備えたノズル部と、所定幅の平行光線を発生させる発光ユニットと、前記平行光線を受光する受光ユニットと、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間の平行光線の検出エリアで光線のエッジがチップ部品を吸着している前記吸着ノズルの中心線と一致する位置に前記チップ部品を置き、該チップ部品を回転させた投影幅で該チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、から構成されている。
【0009】
又、前記位置決め手段は、前記検出エリア内に最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になった位置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転させた投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うようにしたことである。そして、このチップ部品は、対称な四角形状の4面で形成されていることである。
【0012】
このような構成からなるチップ部品の非接触位置決め方法及びその装置は、平行光線による投影幅の解析を行うようにすればよいため、部品位置を解析する構造を簡素化することができると共に、その解析が極めて簡単に行うことが可能となるので処理時間を大幅に短縮できると共に、平行光線の照射及び受光するユニットを備えればよくコストを抑制することが可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施の形態のチップ部品の非接触位置決め方法を具現化する装置について図面を参照して説明する。
【0014】
チップ部品の非接触位置決め装置10は、図1及び図2に示すように、チップ部品11が回転自在に動くのに充分な間隔を持って対峙されている、所謂平行光リニアセンサユニットを構成する発光ユニット12及び受光ユニット13と、この発光ユニット12及び受光ユニット13を制御するセンサコントローラ14と、センサコントローラ14に種々の信号を送信及び受信する演算部15と、この演算部15を制御する本体制御部16とから構成されている。
【0015】
チップ部品11は、本実施の形態においては4面を持った対称な長方形状のチップであり、ノズル部20で上部を吸着して所定位置に回転自在に配置する。尚、実施の形態においては、長方形の四角形状に形成されたチップであるがこれに限定されない。
【0016】
発光ユニット12は、所定の平行光線17を照射するスリットからなる平行光線照射部18を備えている。
【0017】
受光ユニット13は、平行光線照射部18からの平行光線17を受光するスリット形状の平行光線受光部19を設けた構造となっている。
【0018】
このような構造からなるチップ位置決め装置10においては、先ず図3に示すように、発光ユニット12と受光ユニット13との間の平行光線17の検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着した吸着ノズルの中心線と一致する位置にチップ部品11を置く。この時の対称な長手方向の面S2、S4(X軸方向)と短手方向の面S1、S3(Y軸方向)とで形成され、面S1に投射されているとする。そうすると、平行光線17の照射される面S1による投影部分が発生する。
【0019】
次に、図4に示すように、チップ部品11の面S1による投影部分X1が最小値になるように置かれた位置の中心位置Pを中心にして回転させる。今、その回転角度をθcとすると、チップの長手方向の中心位置からのチップ中心線θと回転角度θcでの軸線θ1は、平行光線17と同軸線方向になり、チップ部品11の面S1が平行光線17と同一方向になったものと認識する。
【0020】
この状態で、図5に示すように、中心位置Pを中心にして右方向に90度回転させるとチップ部品11の長手方向の中心線θ1と直交する方向θ2になる。この時の平行光線17で投射される面S4で得られた投影部分Y1を検出して、チップ部品の面S3と平行光線17とが同一方向になったものと認識する。
【0021】
次に、図6に示すように、更に中心位置Pを中心にして更に右方向に90度回転させると軸線θ1から180度回転した位置方向θ3になり、この時の平行光線17で投射される面S3で得られた投影部分X2を検出して、平行光線17とチップ部品11の面S2が同一方向になったことを認識する。
【0022】
次に、図7に示すように、更に中心位置Pを中心にして更に右方向に90度回転させると軸線θ1から270度回転した位置方向θ4になり、この時の平行光線17で投射される面S2で得られた投影部分Y2を検出して、チップ部品11の面S1と平行光線17とが平行になったことを認識する。
【0023】
さて、このようにして検出された投影部分X1、Y1、X2、Y2は、チップ部品11を回転させながら検出する。即ち、図2及び図8に示すように、本体制御部16からの復帰信号及びエンコーダ情報により、演算部15で算出される。具体的には、図示しないθ軸駆動モータのエンコーダ情報を利用して90度、180度、270度になった時だけセンサコントローラ14に同期信号を出し、その時の投影幅出力信号を検出するようにする。その時の投影幅をボトム値として利用する、所謂連続フォロー方式により、エンコーダからの同期信号を利用して検出することになる。以下、その手順を説明する。
【0024】
先ず、
▲1▼チップ部品11が平行光線17を遮蔽する位置に置かれた時(図3の状態)、復帰信号が発生する。
【0025】
▲2▼復帰信号によりセンサコントローラ14は投影部分X1が最小値になるように調整して1回目のボトム値(X1)を検出する(図4の状態)。この時のエンコーダ信号は0度である。又、この時の調整角度θcは、次に置かれるチップ部品11に利用される。
【0026】
▲3▼演算部15から90度回転した時の同期信号をセンサコントローラ14に送信する。
▲4▼センサコントローラ14は投影部分Y1、即ち、2回目のボトム値(Y1)を検出する(図5の状態)。
【0027】
▲5▼エンコーダからチップ部品11を更に90度回転させた時(合計180度)に同期信号をセンサコントローラ14に送る。
▲6▼センサコントローラ14は投影部分X2、即ち、3回目のボトム値(X2)を検出する(図6の状態)。
【0028】
▲7▼エンコーダからチップ部品11を更に90度回転させた時(合計270度)に同期信号をセンサコントローラ14に送る。
▲6▼センサコントローラ14は投影部分Y2、即ち、4回目のボトム値(Y2)を検出する(図7の状態)。
【0029】
このようにして得られた4つの面S1〜S4の投影部分X1、X2、Y1、Y2は、X1とX2及びY1とY2が対称面であるから、これらの対称面の差をとることで偏心量が出され、加算することで全長が出る。
【0030】
この計算式は、
θ軸の偏心 θc
X軸の偏心 Xc=1/2(X1ーX2)
Y軸の偏心 Yc=1/2(Y1ーY2)
X方向の全長 XL=X1+X2
Y方向の全長 YL=Y1+Y2
となる。
【0031】
尚、以上説明した検出方法は4つの面を全部検出するため、時間が若干かかる。大量生産の場合は、チップ部品11自体の尺度誤差が許されるから、1番目のチップ部品11のみ全行程(4つの面)検出し、2番目のチップ部品11からは、2つの面の検出結果及び1番目のチップ部品11の検出結果を併用して、同じ計算結果を出すこともできる。
【0032】
この計算式は、
θ軸の偏心 =θc
X軸の偏心 XC=1/2(XL−2X1)
Y軸の偏心 YC=1/2(YL−2Y1)
X方向の全長 XL 1番目の部品の検出結果
Y方向の全長 YL 1番目の部品の検出結果
である。
【0033】
次に、本願発明に係る第2の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置について図9〜図12を参照して説明する。
【0034】
チップ部品の非接触位置決め装置30は、図9に示すように、第1及び第2発光ユニット31、32と、第1及び第2受光ユニット33、34とから構成されており、配置すべきチップ部品11を中心にして第1発光ユニット31と第1受光ユニット33とを対峙させ、且つ第2発光ユニット32と第2受光ユニット34を対峙させる。
【0035】
ここで、チップ部品11は対称な4面からなる長方形状をしており、その長手方向の軸をX軸とし、短手方向の軸をY軸とする。そして、ノズル部20により吸引され左右上下方向及び回転自在に移動可能である。
尚、センサコントローラ、演算部、本体制御部は、図2に示す第1の実施の形態で説明したものと同様であるので省略してある。
【0036】
このような構成において、先ず、チップ部品11を中心位置におくと、図10に示すように、第1受光ユニット33から照射された平行光線17が遮られて第1受光ユニット33で投影部分を形成する。且つ、第2発光ユニット32から照射された平行光線17が遮られて第2受光ユニット34で投影部分を形成する。
【0037】
この状態で、図11に示すように、第1受光ユニット31での投影部分X1(チップ部品11のX軸方向の一方の面)を最小限になるように回転させ、その偏心角θcを求める。同時に第2受光ユニット34で投影部分Y1(チップ部品11でY軸方向の一方の面)を求める。即ち、初期の調整においてチップ部品11のX軸とY軸との2つの面の投影部分を求めることができる。
【0038】
次に、図12に示すように、チップ部品11を90度回転させた時のX軸方向の投影部分X2を第2受光ユニット34で求め、Y軸方向の投影部分を第1受光ユニット33で求める。即ち、90度の回転のみでチップ部品11のX軸及びY軸の他方の面の2つの面の投影部分を求めることができる。
【0039】
このようにして、2回の操作で四角な対称形状のチップ部品11の4面の全ての投影部分を検出することができ、その位置決めを非接触の状態で決定することができるのである。
【0040】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係るチップ部品の非接触位置決め方法及びその装置は、対称な形状のチップ部品の面に平行光線を投射させ、その投影部分でチップ部品の位置決めを行うようにしたことにより、複雑な解析や構造を必要としないで迅速且つ極めて正確な位置決めを行うことができると云う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置の略示的な斜視図である。
【図2】同装置の略示的な全体図である。
【図3】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状態(ノズルの原点)を示した説明図である。
【図4】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点から投影部分X1が最小になるように角度θcだけ回転させた説明図である。
【図5】同チップ部品を90度回転した時の投影部分Y1を検出する説明図である。
【図6】同チップ部品を更に90度回転した時(180度)の投影部分X2を検出する説明図である。
【図7】同チップ部品を更に90度回転した時(270度)の投影部分Y2を検出する説明図である。
【図8】同θ軸回転ロータの回転に同期させた同期信号と受光ユニットでの投影部分との関係を示したグラフである。
【図9】本発明に係る第2の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置を直交する方向に置いた略示的な斜視図である。
【図10】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状態(ノズルの原点)を示した説明図である。
【図11】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点から投影部分X1が最小になるように角度θcだけ回転させた時の投影部分Y1とを示した説明図である。
【図12】同チップ部品を90度回転した時の投影部分X2、Y2を検出する説明図である。
【符号の説明】
10;チップ部品の非接触位置決め装置、11;チップ部品、12;発光ユニット、13;受光ユニット、14;センサコントローラ、15;演算部、16;本体制御部、17;平行光線、18;平行光線照射部、19;平行光線受光部、20;ノズル部、30;チップ部品の非接触位置決め装置、31;第1発光ユニット、32;第2発光ユニット、33;第1受光ユニット、34;第2受光ユニット
Claims (5)
- 平行光線からなる検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着している吸着ノズルの中心線と一致する位置において、対称な形状をしたチップ部品を回転させ、該回転させたチップ部品の投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とするチップ部品の非接触位置決め方法。
- 前記チップ部品は、最初に置かれた位置の投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一方向と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線とが同一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載のチップ部品の非接触位置決め方法。
- 対称な形状をしたチップ部品を回転自在に動かす吸着ノズルを備えたノズル部と、
所定幅の平行光線を発生させる発光ユニットと、
前記平行光線を受光する受光ユニットと、
前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間の平行光線の検出エリアで光線のエッジがチップ部品を吸着している前記吸着ノズルの中心線と一致する位置に前記チップ部品を置き、該チップ部品を回転させた投影幅で該チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、
からなるチップ部品の非接触位置決め装置。 - 前記位置決め手段は、
前記検出エリア内に最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になった位置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転させた投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うようにしたこと
を特徴とする請求項3に記載のチップ部品の非接触位置決め装置。 - 前記チップ部品は、
対称な四角形状の4面で形成されていること
を特徴とする請求項4に記載のチップ部品の非接触位置決め装置。
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JP28951697A JP3957839B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | チップ部品の非接触位置決め方法及びその装置 |
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