JPH06125198A

JPH06125198A - 表面実装機

Info

Publication number: JPH06125198A
Application number: JP4272879A
Authority: JP
Inventors: Machiko Konno; 真智子近野
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】回路部品の基板上への搭載に際し、精度の高
い搭載を可能にする表面実装機を提供する。【構成】表面実装機１の画像処理装置１４は、吸着さ
れた部品の重心の位置を搭載位置の上方で計測し、この
計測された重心の位置に基づき、コントローラ１５が、
吸着ヘッド４により吸着される部品の吸着位置を決定
し、その決定した吸着位置で部品を吸着するように吸着
ヘッド４を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板上に搭載すべ
き部品の位置を計測し、部品を所定の位置に実装する表
面実装機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器を構成する電子回路
に対して、小型の回路部品（チップ）をより高密度に実
装する要求が高まっている。この要求に伴ない、部品実
装技術は、図９に示すピン挿入方式から図１０に示す表
面実装方式が採用されるようになってきた。すなわち、
図９のピン挿入方式では、プリント基板に貫通孔を多数
穿設し、基板の表面側から各孔に抵抗１は容量素子、Ｉ
Ｃ等の回路部品のリードを挿入して各々の突出端をハン
ダ付けするのに対し、図１０の表面実装方式では、プリ
ント基板上の所定位置に抵抗その他の回路素子やＩＣを
設置してリードをハンダ付けする。従って、孔開けが不
要で、回路素子のリードも短縮され、小型化された部品
の高密度実装に適している。このような表面実装を行う
手段として、表面実装機（チップマウンタとも称する）
が用いられている。

【０００３】表面実装機では、必要な部品をバキューム
ノズルに吸着してその吸着状態を検出する。そして、位
置ずれ等があればそれを補正して、部品を回路基板上に
装着する。このため、表面実装機は、部品吸着装置とそ
の移動及び位置決め機構、部品の吸着状態を検出する検
出装置等を備えている。

【０００４】上記のような表面実装機における部品の位
置ずれの補正は、一般に次のように行われている。

【０００５】図１１（ａ）に示すように、部品供給装
置（テープフィーダ）１１１で所定の取り出し位置に供
給された部品１１２は、部品吸着装置１１３の吸着ノズ
ル１１４で吸着され、部品供給装置１１１から取り出さ
れる。

【０００６】上記の取り出し位置にある部品を含む
像を撮像し、図１１（ｂ）に示すように、計測領域１１
５の座標系において部品１１２の重心位置１１２’と吸
着ノズル１１４の重心位置１１４’とを求め、それらの
位置の差を算出する。

【０００７】過去の所定回数の算出値から、平均値あ
るいは最小２乗法により、取り出し位置の中心と推定さ
れる位置を求める。

【０００８】部品吸着装置１１３は、吸着した部品
を、取り出し位置の上方で、図１１（ｃ）に示すように
回転させて搭載姿勢とし、搭載位置の上方まで移動す
る。

【０００９】搭載位置の上方では、図１１（ｄ）に示
すように、で算出された差に基づいて上記搭載位置の
補正を行う。

【００１０】補正した搭載位置に従って、図１１
（ｅ）に示すように部品をプリント基板上に搭載する。

【００１１】次回の部品に対しては、の取り出し位
置をで求められた値（推定位置）に基づいて補正し、
その補正された取り出し位置で部品の取り出しを行う。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面実
装機では、部品吸着装置が部品を取り出し位置から搭載
位置まで移動する際に行われる図１１（ｃ）に示すよう
な吸着ノズルの回転動作の中心位置と、吸着ノズルの重
心位置とが一致するとは限らず、回転動作の前後におい
て、回転の中心位置に対するノズルの重心位置１１４’
が異なる可能性がある。この場合には、図１１（ｄ）に
示すように、部品の重心位置１１２’も回転の中心位置
に対して異なることになり、結果的に、部品の重心位置
のずれｇ”が生じることになる。このため、前記のよ
うに部品搭載位置の補正を行うと、図１１（ｅ）に示す
ように、目標の搭載位置に対して上記のずれｇ”に応じ
た誤差を生じるという問題点があった。

【００１３】故に、本発明の目的は、回路部品の基板上
への搭載に際し、精度の高い搭載を可能にする表面実装
機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、回路基板上に
搭載される部品を所定の取り出し位置に送り込む部品供
給装置と、前記取り出し位置にある部品を吸着する部品
吸着装置と、該部品吸着装置に吸着された部品を前記回
路基板上の搭載位置の上方に移動させ、その搭載位置に
搭載する部品位置決め装置と、前記部品吸着装置に吸着
された部品の重心の位置を計測する計測装置とを備えた
表面実装機において、前記計測装置は、前記吸着された
部品の重心の位置を前記搭載位置の上方で計測し、この
計測された重心の位置に基づき、前記部品位置決め装置
が、前記部品吸着装置により吸着される部品の吸着位置
を決定し、その決定した吸着位置で部品を吸着するよう
に前記部品吸着装置を制御することを特徴とする。

【００１５】本発明の具体的態様では、部品位置決め装
置は、（ａ）計測装置により該計測装置の座標系で計測
された部品の重心位置と、部品吸着装置が部品取り出し
位置の上方で当該部品の搭載位置における搭載姿勢を確
保するために行う回転の中心位置とから、前記重心位置
を、前記計測装置の座標系から該中心位置を原点とする
座標系に変換して表わし、（ｂ）前記（ａ）で変換して
表わされた重心位置と前記回転の角度とにより、当該部
品が前記取り出し位置で部品吸着装置に吸着された時の
重心位置を、前記回転の中心位置を原点とする座標系で
求め、（ｃ）前記（ｂ）で求められた重心位置を前記回
転の中心位置を原点とする座標系から前記計測装置の座
標系に変換して表わし、（ｄ）前記（ｃ）で変換された
重心位置と前記回転の中心位置との差を算出し、（ｅ）
前記（ｄ）で算出された差に基づいて前記部品吸着位置
を補正することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明の表面実装機によれば、回路基板上に搭
載される部品は、部品供給装置により取り出し位置に供
給される。部品吸着装置は、この取り出し位置で部品を
吸着し、それを回路基板の搭載位置の上方へ移動する。
計測装置は、この搭載位置の上方で部品の重心位置を計
測することにより、前記移動に伴って生じ得る部品吸着
装置のずれに左右されない計測結果を得る。部品位置決
め装置は、この計測結果に基づき、部品吸着装置が部品
を吸着する位置を決定し、部品吸着装置を制御する。こ
れにより、部品吸着装置は、所定の取り出し位置からず
れのない部品の取り出しを達成する。

【００１７】より具体的には、部品位置決め装置は、計
測装置によりその座標系で計測された部品の重心位置
と、部品吸着装置が部品取り出し位置の上方で当該部品
の搭載位置での搭載姿勢を確保するために行う回転の中
心位置とから、前記重心位置を計測装置の座標系から前
記中心位置を原点とする座標系に変換して表現する。

【００１８】この変換されて表わされた重心位置と前記
回転の角度とにより、部品の取り出し位置における重心
位置を、前記回転の中心位置を原点とする座標系で求め
る。こうして求められた重心位置を、前記回転の中心位
置を原点とする座標系から前記計測装置の座標系に変換
して表わし、その重心位置と前記中心位置との差を算出
する。この差に基づき、部品位置決め装置が部品吸着位
置を補正することにより、部品吸着装置が部品を吸着す
る位置が適正に決定される。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明による表面実装機の実施例の
外観斜視図である。全体を１で示す表面実装機は、正面
側に両開き扉２ａ，２ｂを備えたキャビネット２の上に
載置された台板（テーブル）３上の構成要素と、キャビ
ネット２の内部に収納された構成要素とから成る。

【００２０】テーブル３の上面には、後で詳細に説明す
る部品吸着装置を構成する部品搭載ヘッド４を備えたロ
ボット５が設置されている。更に、回路基板となるプリ
ント基板６を移動させるベルトコンベヤ７、各基板上に
搭載すべき種々の部品（チップ）を同一種類毎にまとめ
てテーピングした多数のテープカートリッジ８と各カー
トリッジ８のテーピングされた部品をフィーダベース９
（図６）上の取出し位置へそれぞれ送り出すテープフィ
ーダ１０とで構成される部品供給装置、モニタ用ＣＲＴ
１１ａ、パソコン用ＣＲＴ１１ｂ、オペレータが操作す
るキーボード１２及びロボット操作パネル１３等が設置
される一方、キャビネット２内には、後述の画像処理装
置１４及びコントローラ１５が設置されている。

【００２１】ロボット５は、搭載ヘッド４を支持してこ
れをテーブル３に対し垂直な上下方向（Ｚ軸方向）に移
動させるＺ軸スライドブロック１６（図２）と、このＺ
軸スライドブロック１６をベルトコンベヤ７と平行な方
向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸アーム１７と、このＸ
軸アーム１７全体をベルトコンベヤ７と直角の方向（Ｙ
軸方向）に移動させる平行な一対のＹ軸アーム１８ａ、
１８ｂとから成る。

【００２２】このロボット５とその動作を制御するコン
トローラ１５とで、本発明における部品位置決め装置を
構成している。

【００２３】次に、実施例の搭載ヘッド４について説明
する。

【００２４】図２に示すように、ヘッド部は、前記Ｚ軸
スライドブロック１６の下端部に固着したＬ形のヘッド
ベース３０と、その一方の側に設置されたノズルインデ
ックス機構３１と、その駆動源としてヘッドベース３０
の反対側に取り付けられたパルスモータ３２とで構成さ
れる。

【００２５】ノズルインデックス機構３１は、円筒状の
回転ハウジング３３を主体とし、その外周面に等角度
（この場合 120°）間隔で放射状に突出して配置された
３種の吸着ノズル３４、３５、３６を有する。これらの
ノズルはそれぞれ径の大きさが異なるもので、実施例で
はノズル３４の径が最も大きく、ノズル３５が中、ノズ
ル３６が最小である。

【００２６】光学系ブロック６５は、Ｌ字形の角筒状の
ハウジングから成り、その下部先端側と角部には、それ
ぞれ内側に反射面を向けた平面鏡６６及び６７が配置さ
れている。光学系ブロック６５の下部先端側の平面鏡６
６の上方に位置する部分は、円形の透明板６８が装着さ
れ、光透過窓を形成している。一方、光学系ブロック６
５の上方に延びた部分には、ＣＣＤカメラ７１が設置さ
れ、部品吸着状態を視覚的に検出する視覚装置を構成し
ている。

【００２７】ここで、照明装置の光源６４から出た光
は、ノズルの先端に吸着した部品５２を上方から均一に
照らす。これをＣＣＤカメラ７１から見ると、部品５２
は２枚の平面鏡６６及び６７を介して安定した像として
捕えることができる。

【００２８】図３は、上記ヘッド４の１サイクル動作を
示す。順に説明すると、次の通りである。

【００２９】搭載ヘッド４は、図１のロボット５のＸ
軸及びＹ軸方向の動作により、テープフィーダ１０上の
所定の部品取出し位置の上方まで移動し、Ｚ軸方向の動
作により、所定の高さまで下降する。そして、テープフ
ィーダ１０により当該取出し位置へ送られた部品５２に
対して選択したノズル（例えば、図２のノズル３４）
が、部品５２を吸着する。上記の部品取出し位置は、す
でに終了した１つ前のサイクル動作の実行中にコントロ
ーラ１５により決定された補正動作に基づく位置であ
る。

【００３０】搭載ヘッド４がＺ軸方向の動作により上
昇し、部品５２を吸着したノズル３４を回転させて部品
を基板６上での搭載角度に設定する。

【００３１】Ｘ軸及びＹ軸方向の動作により所定の部
品搭載位置すなわちベルトコンベヤ７で運ばれたプリン
ト基板６上の位置に向かって移動する。この移動が完了
した時、光学系ブロック６５を図において左に移動（前
進）させ、その先端部をノズルに吸着された部品５２の
真下に位置付けし、部品の重心の位置と傾きを計測す
る。

【００３２】この計測は、ＣＣＤカメラ７１で捕えた部
品の像を画像処理装置１４に送って処理し、その処理情
報に基づきコントローラ１５が所定の演算処理を行うこ
とで達成される。

【００３３】計測の結果、補正を要するならば、光学
系ブロック６５を右に移動（後退）させた後、搭載ヘッ
ド４それ自体をＸＹ平面上で移動させ又は部品を吸着し
たノズルを回転させることにより、部品の搭載位置又は
傾きを修正する。

【００３４】搭載ヘッド４が下降し、プリント基板６
上に部品を位置付けてノズルの吸引を止め、大気圧に開
放することにより、部品を基板上に搭載する。

【００３５】搭載ヘッド４が上昇し、次の部品を搭載
する場合は、部品取出し位置まで移動する。

【００３６】上記の動作の特徴は、搭載ヘッド４が部品
取り出し位置で部品を取り出し、搭載位置の上方へ部品
を搬送してから、部品の画像計測及び補正動作（上記
及びの動作）を行うことにある。

【００３７】図４は、上述のサイクル動作を制御するた
めに表面実装機１に備えられたハードウエア構成を示
す。

【００３８】ここで、画像処理装置１４は、カメラコン
トローラ７２に接続されたＣＣＤカメラ７１と、部品５
２が搭載されるプリント基板６の位置姿勢を撮像するた
めのＣＣＤカメラ７５とが接続され、これら２つのカメ
ラの画像を適宜切り替えて取り込むカメラ切り替えボー
ド７４、取り込まれた画像を格納し、接続されたＣＲＴ
１１ａに出力するフレームメモリボード７６、取り込ま
れた画像に画像処理を施し、処理して得られた情報を後
述のパソコン８０に伝送する画像処理用高速プロセッサ
７３を備える。この画像処理装置１４とＣＣＤカメラ７
１とで、本発明における計測装置を構成している。

【００３９】コントローラ１５は、上記画像処理装置１
４に通信路を介して接続されたパソコン８０を主体と
し、これに付設したバス拡張ボックス８５及びインタフ
ェースボード９２ａ、９２ｂを備える。

【００４０】パソコン８０は、上記画像処理装置１４の
情報を上記通信路を介して取り込むリンクアダプタボー
ド８１、メモリボード８２、上記バス拡張ボックス８５
との通信を行うバス拡張ボード８３、及びフレキシブル
ディスク８４を装着するフレキシブルディスクドライブ
８４’を備え、キーボード１２及びＣＲＴ１１ｂが接続
されており、画像処理装置１４からの情報に基づく演算
処理、モータ制御、シーケンス制御、プログラム変更な
ど、表面実装機全体の制御を受け持つ。

【００４１】ＣＲＴ１１ｂは、上記パソコン８０が行う
各種演算処理情報の画面表示に用いられる。

【００４２】バス拡張ボックス８５は、入出力ボード８
６、Ｘ軸、Ｙ１軸、Ｙ２軸、Ｚ軸、Θ軸及びカッタ軸を
駆動する各モータの制御出力をパソコン８０の指令に基
づいて生成し、インタフェースボード９２ａに出力する
モータコントロールボード８７、８８、８９、エアシリ
ンダ３７等の駆動装置のソレノイドバルブを制御する出
力ボード９０、適宜備えられた各種センサ等の出力を取
り込む入力ボード９１を備える。ここで、Θ軸は、上記
動作もしくはでノズル３４が回転する時の中心軸で
ある。

【００４３】インタフェースボード９２ａには、Ｘ軸サ
ーボモータ２２、Ｙ１軸サーボモータ２５ａ、Ｙ２軸サ
ーボモータ２５ｂ、Ｚ軸サーボモータ２０をドライブす
るＸ軸サーボアンプＡ１、Ｙ１軸サーボアンプＡ２、Ｙ
２軸サーボアンプＡ３、Ｚ軸サーボアンプＡ４が接続さ
れ、上記モータコントロールボード８７、８８、８９の
制御出力を取り込み、上記アンプを制御するための信号
に変換して出力する。

【００４４】更にインタフェースボード９２ａには、上
記各モータの回転量に設定された制限値を検出するため
のリミットセンサ等の検出手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４
が接続されている。

【００４５】インタフェースボード９２ｂには、吸着ノ
ズルを回転させるΘ軸パルスモータ３２、カッタ軸パル
スモータ９３をドライブするためのΘ軸パルスモータド
ライバＤ１、カッタ軸パルスモータドライバＤ２が接続
され、前記モータコントロールボード８７、８８、８９
の制御出力をインタフェースボード９２ａを介して取り
込み、上記ドライバを制御するための信号に変換して出
力する。

【００４６】インタフェースボード９２ｂにも、モータ
３２、９３の回転量に設定された制限値を検出するため
のリミットセンサ等の検出手段Ｓ５、Ｓ６が接続されて
いる。

【００４７】次に、上記のように構成されたハードウエ
アにより、前述の部品搭載ヘッド４のサイクル動作時に
決定される部品５２の取り出し位置の補正動作について
説明する。

【００４８】まず、４つの座標系を次のように定義す
る。

【００４９】１．視覚座標系ＣＣＤカメラ７１により撮像されて得られる画像領域内
の所定の一点を原点とし、ロボット５のＸ軸方向及びＹ
軸方向にそれぞれ平行に座標軸ｘおよびｙをとる計測装
置の座標系である。以下、この座標系を視覚座標系と称
し、上記原点を視覚原点と称する。

【００５０】２．仮想座標系前記図３のサイクル動作で行われるノズルの回転動作
の中心（以下、仮想中心という）を原点とし、上記視覚
座標系のｘ軸、ｙ軸に平行に座標軸をとる。以下、この
座標系を仮想座標系と称する。

【００５１】ここで、仮想中心の位置は予め計測され、
視覚座標系で表わされているものとする。

【００５２】３．搭載位置座標系搭載位置の上方に位置した部品の視覚座標系で表わされ
た重心の位置を原点とし、ｘ軸、ｙ軸に平行に座標軸を
とる。以下、この座標系を搭載位置座標系と称する。

【００５３】４．取り出し位置座標系取り出し位置の上方に位置した部品の重心の位置座標を
視覚座標平面上に仮定し、その位置を原点とする座標系
であり、ｘ軸、ｙ軸に平行に座標軸をとる。以下、この
座標系を取り出し位置座標系と称する。

【００５４】図５は、前記のサイクル動作で計測され
た部品５２の重心Ｍと仮想中心Ｇの位置関係を視覚座標
平面上に表わすと共に、部品５２が取り出し位置で吸着
された時の重心Ｏの位置を仮定して示したものである。
図中の重心Ｍの位置は（ｘ_m，ｙ_m ）、重心Ｏの位置は
（ｘ₀ ，ｙ₀ ）、仮想中心Ｇの位置は（ｘ_G ，ｙ_G ）の
座標で示される。

【００５５】ここで、上記４つの座標系は高さの情報を
含まないので、同一平面上にあると考えることができ、
かつ、それぞれの座標軸は互いに平行に定められている
ので、視覚座標系から仮想座標系への同次変換行列Ｔ_VG
は、

【００５６】

【数１】

【００５７】と表現される。

【００５８】同様に、視覚座標系から搭載位置座標系へ
の同次変換行列Ｔ_Vmは、

【００５９】

【数２】

【００６０】と表現される。

【００６１】上記Ｔ_VG及びＴ_Vmと、仮想座標系から搭載
位置座標系への同次変換行列Ｔ_Gmとの間には、Ｔ_Vm＝Ｔ_VGＴ_Gm …(3) の関係が成り立つので、Ｔ_Gm＝（Ｔ_VG）^-1Ｔ_Vm …(4) が得られる。これは、上式(1) 及び(2) を用いると、

【００６２】

【数３】

【００６３】と表わすことができる。

【００６４】一方、視覚座標系から取り出し位置座標系
への同次変換行列Ｔ_VOは、

【００６５】

【数４】

【００６６】と表わすことができる。これと上記Ｔ_VG及
び仮想座標系から取り出し位置座標系への同次変換行列
Ｔ_GOとの間には、Ｔ_VO＝Ｔ_VGＴ_GO …(7) の関係が成り立つので、Ｔ_GO＝（Ｔ_VG）^-1Ｔ_VO …(8) が得られ、上式(5) 及び(6) を用いると、

【００６７】

【数５】

【００６８】と表わすことができる。

【００６９】ここで、上記Ｔ_GOで座標変換を行い、その
結果にさらに仮想中心Ｇを中心として視覚座標平面に垂
直な軸のまわりにθ°回転させたときの変換は、回転変
換Ｒ（θ）を用いて、Ｒ（θ）Ｔ_GO と表現することができる。これは、図５に示すようにＴ
_Gmと一致し、Ｒ（θ）Ｔ_GO＝Ｔ_Gm …(10) が成立する。上記回転変換Ｒ（θ）は、同次変換行列に
より、

【００７０】

【数６】

【００７１】と表されるから、(5) 、(9) 、(11)式を(1
0)式に代入して

【００７２】

【数７】

【００７３】を得る。この(12)式から、（ｘ_O −ｘ_G ）cos θ−（ｙ_O −ｙ_G ）sin θ＝ｘ_m −ｘ_G …(13) （ｘ_O −ｘ_G ）sin θ＋（ｙ_O −ｙ_G ）cos θ＝ｙ_m −ｙ_G …(14) が算出されるので、これからｘ_O 及びｙ_O が、ｘ_O ＝（ｙ_m −ｙ_G ）sin θ＋（ｘ_m −ｘ_G ）cos θ＋ｘ_G …(15) ｙ_O ＝（ｙ_m −ｙ_G ）cos θ−（ｘ_m −ｘ_G ）sin θ＋ｙ_G …(16) と得られる。

【００７４】従って、前記の吸着ヘッドのサイクル動作
において、動作のノズル３４のΘ軸まわりの回転角度
がθ°である場合には、図５の重心Ｏから重心Ｍへの回
転と一致するので、上式(15)及び(16)で得られる座標
（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を、視覚座標系における重心Ｏの位置座
標とすることができる。

【００７５】図６は、取り出し位置に供給される部品を
テープに装着した複数のテープカートリッジ８（図１）
を備えた部品供給装置を示す。ここでは、ｎ列に配列さ
れたテープカートリッジに保持された各部品は、各テー
プカートリッジが対応するｎ列のテープフィーダＦ₁ ，
…，Ｆ_n により駆動されることにより、各取り出し位置
Ｐ₁ ，…，Ｐ_n に供給され、そこで吸着ノズルに吸着さ
れて取り出される。

【００７６】この取り出し位置Ｐ₁ ，…，Ｐ_n での部品
の取り出し姿勢の補正は、例えば取り出し位置Ｐ_i にお
いては、次のように行われる。

【００７７】取り出し位置Ｐ_i で前回取り出された部品
の重心Ｏの位置座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）が上式(15)及び(16)
のように決定された時に、これと、吸着ノズルに生じる
仮想中心Ｇからのずれ（オフセット）によるノズルの重
心位置（ｘ_no，ｙ_no）との差（ｘ_fi、ｙ_fi）、すなわちｘ_fi＝ｘ_o −ｘ_no …（17）ｙ_fi＝ｙ_o −ｙ_no …（18）を求め、パソコン８０のデータ格納用記憶手段として用
いられるフレキシブルディスク８４に、フィーダＦ_i に
対応して設けられた記憶領域Ｍ_i に格納する。ここで吸
着ノズルのオフセットは、予め計測された値である。

【００７８】次回の部品の取り出しに際しては、予め決
められた取り出し位置Ｐ_i （ｘ_pi，ｙ_pi）から、上記
（ｘ_fi、ｙ_fi）及び（ｘ_no，ｙ_no）を引いた座標値（ｘ
_pi−ｘ _no−ｘ_fi，ｙ_pi−ｙ_no−ｙ_fi）が視覚原点となる
ようにＸ軸及びＹ軸を移動させる。これにより、ノズル
の重心と部品の重心を、テープカートリッジ上の部品の
遊びによる誤差の範囲内で一致させることができる。

【００７９】以上のようにして、部品の取り出し位置Ｐ
_i の補正が達成される。

【００８０】さらに、テープフィーダ１０をベース９ご
と交換するような場合にも、ベースの個体差により取り
出し位置Ｐ_i に生ずる誤差が、部品を取り出せる範囲内
の誤差であれば、ベース交換後に部品の取り出しを行う
ことにより、上述の取り出し位置の補正が適用される。
こうして新たに（ｘ_o ，ｙ_o ）が計算されて（ｘ_fi、ｙ
_fi）が更新されるので、それに応じて取り出し位置の補
正も達成される。従ってベース９の交換に伴って、新た
に（ｘ_pi，ｙ_pi）を設定し直す必要はない。

【００８１】図７及び図８は、上述の部品取り出し位置
の補正の手順を示すフローチャートである。

【００８２】初めに、ステップＳＴ１でＸ軸及びＹ軸方
向の動作により部品取出し位置Ｐ_iの補正された位置
（ｘ_pi−ｘ_no−ｘ_fi，ｙ_pi−ｙ_no−ｙ_fi）に視覚原点が
一致するように搭載ヘッド４を移動させる。この補正位
置は、前回の部品搭載動作中に、その部品を搭載位置の
上方で計測することにより得られたデータに基づき部品
位置決め装置が決定した位置である。

【００８３】ステップＳＴ２で、上記Ｘ軸及びＹ軸方向
の動作が完了したかどうかの判定を行い、完了した場合
には、ステップＳＴ３でＺ軸方向の動作により、ヘッド
４を部品取り出し位置まで下降させる。完了していない
場合には完了を待つ。

【００８４】ステップＳＴ４で、Ｚ軸方向の動作が完了
したかどうかを判定し、完了した場合には、ステップＳ
Ｔ５で吸着装置に部品を吸着させる。完了していない場
合には完了を待つ。

【００８５】ステップＳＴ６で、Ｚ軸方向の動作により
ヘッド４を上昇させ、ステップＳＴ７で部品が搭載姿勢
となるまでΘ軸まわりにθ°回転させ、部品を搭載姿勢
とする。

【００８６】ステップＳＴ８で、Ｘ軸及びＹ軸方向の動
作により部品を搭載位置上方まで移動させる。

【００８７】ステップＳＴ９で、ステップＳＴ６のＺ軸
方向の動作、および上記Θ軸まわりの動作が完了したか
どうかの判定を行い、完了していればステップＳＴ１０
で部品の重心位置（ｘ_m ，ｙ_m ）及びθ_m の計測を行
い、完了していなければ、その完了を待つ。

【００８８】ここで、部品は等価慣性楕円体とみなすこ
とができるので、部品の重心を通る長軸が視覚座標系の
座標軸の１つ（たとえばｘ軸）となす角度θ_m を部品の
姿勢の傾きとして計測する。

【００８９】ステップＳＴ１１では、式(15)及び(16)に
より部品の重心Ｏの位置座標（ｘ_O，ｙ_O ）を算出す
る。

【００９０】ステップＳＴ１２では、式(17)及び(18)の
計算を行い、結果をメモリの記憶領域Ｍ_i に格納し、次
回のフィーダＦ_i からの部品取り出し位置の補正データ
とする。

【００９１】ステップＳＴ１３では、ステップＳＴ８の
Ｘ軸及びＹ軸方向の動作が完了したかどうかの判定を行
い、完了していればステップＳＴ１４へ進み、していな
ければ完了を待つ。

【００９２】ステップＳＴ１４では、ステップＳＴ１０
の計測結果と、予め視覚座標系で定められた目標の部品
搭載位置との間に、誤差が生じた場合には、Ｘ軸、Ｙ軸
方向の動作及びΘ軸まわりの回転により、その誤差に応
じた補正を行う。

【００９３】ステップＳＴ１５では、上記補正が完了し
たかどうかの判定を行い、完了していれば、ステップＳ
Ｔ１６へ進み、していなければ、完了を待つ。

【００９４】ステップＳＴ１６では、Ｚ軸方向の動作に
より吸着部品を搭載位置まで下降させる。

【００９５】ステップＳＴ１７で下降が完了したかどう
かの判定を行い、完了していれば、ステップＳＴ１８へ
進んで吸着ノズルの吸引動作を停止し、部品を搭載位置
に搭載する。

【００９６】最後に、ステップＳＴ１９で、Ｚ軸方向の
動作によりヘッド４を上昇させて部品位置補正手順を完
了する。

【００９７】以上の補正手順においては、ステップＳＴ
８〜ＳＴ１３で、次回の部品取り出し位置の補正値が決
定される。この補正値の決定手順は、ステップＳＴ８で
開始され、ステップＳＴ１３で完了するＸ軸及びＹ軸方
向の動作の待ち時間の間に、並列に実行されるので、ス
テップＳＴ１４及びＳＴ１５で行われる補正動作と並列
に処理する場合に比べて全体の処理効率が向上する。

【００９８】

【発明の効果】以上のように、本発明の表面実装機は、
プリント基板への部品の搭載に際して、搭載位置の上方
で部品の搭載姿勢の計測を行うので、取り出し姿勢から
搭載姿勢に部品を回転させる時に生じがちな吸着ノズル
の偏心による搭載位置のずれに影響されず、実際の搭載
姿勢での計測が行える。その結果、取り出し位置の補正
精度が向上するので、部品の搭載位置への搭載誤差も縮
小される。

【００９９】更に、搭載位置の上方で部品の搭載姿勢の
計測を行うことで、上記補正のための補正データ算出手
順を部品搭載動作と並列して実行できるので、処理手順
に要する時間全体を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の表面実装機を示す斜視図。

【図２】部品搭載ヘッド部とその周辺部の構成を示す
図。

【図３】部品搭載ヘッド部の動作説明図。

【図４】図３の部品搭載ヘッド部の動作を実行させるハ
ードウエア構成図。

【図５】視覚座標系での仮想中心と部品の位置関係を示
す図。

【図６】部品取り出し位置を示したテープフィーダーを
示す図。

【図７】部品取り出し位置の補正の手順を示すフローチ
ャート。

【図８】図７のフローチャートの続きを示す。

【図９】プリント基板に対する部品実装方式のうちのピ
ン挿入方式を示す図。

【図１０】プリント基板に対する部品実装方式のうちの
表面実装方式を示す図。

【図１１】従来技術による部品搭載位置の補正手順を示
す図。

【符号の説明】

１…表面実装機、２…キャビネット、３…台板、４…搭
載ヘッド、５…ロボット、６…プリント基板、７…ベル
トコンベヤ、８…テープカートリッジ、９…フィーダベ
ース、１０…テープフィーダ、１１ａ，１１ｂ…ＣＲ
Ｔ、１２…キーボード、１３…操作パネル、１４…画像
処理装置、１５…コントローラ、１６…Ｚ軸スライドブ
ロック、１７…Ｘ軸アーム、１８ａ…Ｙ１軸アーム、１
８ｂ…Ｙ２軸アーム、９…Ｚ軸ベース、２０…Ｚ軸モー
タ、２２…Ｘ軸モータ、２５ａ…Ｙ１軸モータ、２５ｂ
…Ｙ２軸モータ、３０…ヘッドベース、３１…ノズルイ
ンデックス機構、３２，９３…パルスモータ、３３…ハ
ウジング、３４，３５，３６…吸着ノズル、３７…位置
決め用シリンダ、３８…カメラ用エアシリンダ、４１…
回転板、５２，１１２…部品、６４…光源、６５…光学
系ブロック、６６，６７…平面鏡、６８…窓、７１，７
５…ＣＣＤカメラ、７２…カメラコントローラ、７３…
画像処理用高速プロセッサ、７４…カメラ切り替えボー
ド、７６…フレームメモリボード、８０…パソコン、８
３…バス拡張ボード、８４…フレキシブルディスク、８
５…バス拡張ボックス、８６…入出力ボード、８７，８
８，８９…モータコントロールボード、９０…出力ボー
ド、９１…入力ボード、９２ａ，９２ｂ…インタフェー
スボード、９６，９７…位置センサ、１１３…部品吸着
装置、１１４…吸着ノズル、１１５…計測領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板上に搭載される部品を所定の取り
出し位置に送り込む部品供給装置と、前記取り出し位置
にある部品を吸着する部品吸着装置と、該部品吸着装置
に吸着された部品を前記回路基板上の搭載位置の上方に
移動させ、該搭載位置に搭載する部品位置決め装置と、
前記吸着された部品の重心の位置を計測する計測装置と
を備えた表面実装機において、前記計測装置は、前記吸着された部品の重心の位置を前
記搭載位置の上方で計測し、この計測された重心の位置
に基づき、前記部品位置決め装置が、前記部品吸着装置
により吸着される部品の吸着位置を決定し、その決定し
た吸着位置で部品を吸着するように前記部品吸着装置を
制御することを特徴とする表面実装機。
【請求項２】前記部品位置決め装置は、（ａ）前記計測装置により該計測装置の座標系で計測さ
れた部品の重心位置と、前記部品吸着装置が前記取り出
し位置の上方で当該部品の搭載位置における搭載姿勢を
確保するために行う回転の中心位置とから、前記重心位
置を、前記計測装置の座標系から前記中心位置を原点と
する座標系に変換して表わし、（ｂ）前記（ａ）で変換して表わされた重心位置と前記
回転の角度とにより、当該部品が前記取り出し位置で前
記部品吸着装置に吸着された時の重心位置を、前記回転
の中心位置を原点とする座標系で求め、（ｃ）前記（ｂ）で求められた重心位置を、前記回転の
中心位置を原点とする座標系から前記計測装置の座標系
に変換して表わし、（ｄ）前記（ｃ）で変換された重心位置と前記回転の中
心位置との差を算出し、（ｅ）前記（ｄ）で算出された差に基づいて前記部品吸
着位置を補正することを特徴とする請求項１記載の表面
実装機。