JPH10190297A - 部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装スピードを高速化できるとともに、実装
精度を向上することができる、部品実装方法を提供す
る。 【解決手段】 １つのサーボモータ４によって複数本の
ノズル２が同時に回転位置決めされる多機能部品実装機
において、ノズル２を負の装着角度に回転位置決めさせ
た後に部品を取り出す動作をノズル２毎に複数回繰り返
した後に、ノズル２を原点（０°）に位置決めし、各部
品を部品認識し、その認識結果による補正量を各部品毎
に実装する直前に回転位置決め・実装を繰り返すことに
より、部品認識後の回転位置決めは非常に小さな補正量
のみの位置決めで済むため、複数本のノズル２であって
も実装スピードを落とすことなく実装し且つ高い精度が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多機能な部品実装
機の部品実装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、部品実装機は高精度・高生産性が
追求されている。部品の取り出しと基板への実装動作を
行う部品移載部としてのヘッド部がＸＹロボットによっ
て移動される構成の多機能の部品実装機がある。この種
の多機能の部品実装機の分野では、その部品供給形態の
自由度の高さと、実装可能部品レンジの広さと、単純な
構成がもたらす実装精度の高さとから必要とされる市場
が拡大され、現在ではその弱点である実装スピードの高
速化に向けた技術開発がなされてきている。

【０００３】多機能部品実装機における実装スピードの
高速化のための従来の部品実装方法としては、ヘッド部
に複数本のツールを設け、部品取り出し時に複数個の部
品を取り出し、各部品の取り出し姿勢を認識の後、部品
を実装することを繰り返すことで、ＸＹロボットの移動
時間を短縮させて高速化することが図られている。

【０００４】以下図面を参照しながら、上述した従来の
部品実装方法について説明する。図６は従来の部品実装
方法における角度補正の動作内容を模式的に示すもので
ある。図６において、回転位置決めのための駆動源が各
ツールに備わっている場合には、部品認識の前に装着角
度方向への回転位置決めを行わせ、複数のツールを１つ
の回転位置決め駆動源で位置決めする場合には、部品吸
着の状態のまま部品認識を行わせる。

【０００５】このような部品実装の角度補正を行う多機
能部品実装機の部品実装方法のうち、複数のツールを１
つの駆動源によって回転位置決めする場合についての詳
細動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明す
る。

【０００６】まず、ステップ♯４１において吸着ノズル
本数の規定とカウンタｎの初期化を行い、ステップ♯４
２で第１番ノズルの吸着点にＸＹロボットを位置決め
し、ステップ♯４３〜♯４５で部品吸着を行い、ステッ
プ♯４６の条件分岐とステップ♯４７のカウンタの増加
によって部品の吸着動作を全てのノズルに対して行い、
全ノズルの部品吸着が完了した後、ステップ♯４８で各
ツール毎の部品吸着姿勢を認識する。

【０００７】この後、制御装置内で各ツール毎の部品吸
着姿勢のずれ量を角度補正量Δθ１、Δθ２・・・Δθ
Ｎとして算出し、制御装置のメモリ内に格納する。次
に、吸着の動作と同様にステップ♯５０〜♯５６におい
て部品装着を行うが、この際ステップ♯５１に示すよう
に回転位置決め機構は装着動作の度にそれぞれの部品の
指定された装着角度に補正量を足した位置に位置決めを
行う。

【０００８】例を挙げると、４本のノズルで第１〜第４
の部品をそれぞれ９０°、１８０°、０°、９０°で装
着するものとし、第１番ノズル〜第４番ノズルで順に吸
着動作を行い、吸着時のずれが−５°、４°、２°、−
６°であった場合、それぞれ補正量は５°、−４°、−
２°、６°となり、ステップ♯１１での各ノズルの相対
的な動きは、 第１番ノズル：＋９５° 第２番ノズル：＋９５°→＋８１° 第３番ノズル：＋９５°→＋８１°→−１７４° 第４番ノズル：＋９５°→＋８１°→−１７４°→９４
° となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな方法では、部品認識後に（装着角度＋補正角度）を
回転させるので、高速で回転位置決めをすると部品の慣
性でずれてしまうという問題点を有している。上記の例
では最終装着する第４の部品は部品認識後、絶対量で４
４４°回転していることになる。また、ずれを防ぐため
に回転速度を落とすと、複数ノズルで吸着を行いＸＹロ
ボットの移動時間を削減してきた意味が無くなり、実装
スピードの低下につながるという問題点も有している。

【００１０】また、各ツール毎に回転駆動源を持てばこ
の課題は解決できるが、この方法ではヘッド部の重量が
増大し、ＸＹロボットを高速で移動することが困難とな
るという問題点を有している。

【００１１】本発明は上記問題点を鑑み、実装スピード
を高速化できるとともに、実装精度を向上できる部品実
装方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、ＸＹロボットによりＸＹ方向に一体的に
移動されるとともに上下位置決め機構により上下動作さ
れかつ１つの駆動源を有する回転位置決め機構により同
時に回転方向に位置決めされる複数のツールにより複数
の部品を取り出し、取り出された部品の姿勢の認識結果
から位置補正量を算出し、位置補正および実装を部品数
に応じて複数回繰り返す部品実装方法であって、部品の
プリント基板に対する実装角度がθ°である場合に、取
り出し対象のツールを前記回転位置決め機構により負の
実装角度（−θ°）の位置に回転位置決めさせた後に前
記上下位置決め機構によりツールを下降させ、部品を取
り出しした後にツールを上昇させる取り出し動作を行
い、この取り出し動作をツール毎に複数回繰り返した後
に前記回転位置決め機構により前記ツールを原点（０
°）に位置決めし、各部品の姿勢を前記認識装置により
計測し、その計測値から各部品の補正量を前記演算装置
により求め、前記制御装置は実装する部品毎に前記回転
位置決め機構に対してその部品の補正量位置に位置決め
させた後に前記上下位置決め機構によりツールを下降さ
せ、部品を実装した後にツールを上昇させる実装動作
を、部品毎に複数回繰り返すものである。

【００１３】この発明によれば、実装スピードを高速化
できるとともに、実装精度を向上できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ＸＹロボットによりＸＹ方向に一体的に移動される
とともに上下位置決め機構により上下動作されかつ１つ
の駆動源を有する回転位置決め機構により同時に回転方
向に位置決めされる複数のツールにより複数の部品を取
り出し、取り出された部品の姿勢の認識結果から位置補
正量を算出し、位置補正および実装を部品数に応じて複
数回繰り返す部品実装方法であって、部品のプリント基
板に対する実装角度がθ°である場合に、取り出し対象
のツールを前記回転位置決め機構により負の実装角度
（−θ°）の位置に回転位置決めさせた後に前記上下位
置決め機構によりツールを下降させ、部品を取り出しし
た後にツールを上昇させる取り出し動作を行い、この取
り出し動作をツール毎に複数回繰り返した後に前記回転
位置決め機構により前記ツールを原点（０°）に位置決
めし、各部品の姿勢を前記認識装置により計測し、その
計測値から各部品の補正量を前記演算装置により求め、
前記制御装置は実装する部品毎に前記回転位置決め機構
に対してその部品の補正量位置に位置決めさせた後に前
記上下位置決め機構によりツールを下降させ、部品を実
装した後にツールを上昇させる実装動作を、部品毎に複
数回繰り返すものである。

【００１５】すなわち、１つの駆動源によって複数本の
ツールが同時に回転位置決めされる多機能部品実装機に
おいて、ツールを負の実装角度に回転位置決めさせた後
に部品を取り出しさせる取り出し動作をツール毎に複数
回繰り返した後にツールを原点（０°）に位置決めし、
各部品を部品認識し、その認識結果による補正量を各部
品毎に実装する直前に回転位置決め・実装を繰り返すも
のである。

【００１６】これによれば、部品認識後の回転位置決め
は非常に小さな補正量のみの位置決めで済むため、複数
のツールであっても実装スピードを落とすことなく高精
度に実装することができる。加えて、複数個の部品を取
り出しした場合の最終実装部品も、部品認識後に回転す
る絶対量も補正量だけであるため非常に少ない。また、
取り出し時の負の実装角度への位置決めは部品認識前で
あることから、部品を破棄しない程度の高速で行えるた
め、このことからも実装スピードの高速化を実現するこ
とができる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、複数本のツールと１つの駆動源か
ら構成される回転位置決め機構が複数存在し、取り出し
動作および実装動作の際に異なる回転位置決め機構を交
互に使用するものである。

【００１８】これによれば、駆動源を交互に動作させる
ため取り出し時の負の実装角度への位置決めが一方の駆
動源につながったツールで取り出している間に次のツー
ルの回転位置決めを行うことができるため、無駄時間が
無くなり、実装時の補正量の位置決めも一方の駆動源の
ツールが実装している間に次の実装ツールを位置決めで
きるため、より緩やかな速度での位置決めができ、より
高速で実装精度を向上することができる。また、駆動源
の個数を無駄時間の無い最小限に抑えることができ、ツ
ール本数をどれだけ増加させても無駄時間が発生しない
ため、ツール数の多いヘッド部には特に効果的である。

【００１９】以下、本発明の実施の形態にかかる部品実
装方法について、図面を参照しながら説明する。図１の
（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における部
品実装方法を具現化するシステム構成を示すものであ
る。図１の（ａ），（ｂ）において、１はヘッド部を水
平方向に移動するＸＹロボット、２は部品を吸着するツ
ールとしての４本（第１番〜第４番）のノズル、３はノ
ズル２を回転方向に位置決めする駆動系、４は駆動系３
の駆動源であるサーボモータ、５はノズル２をそれぞれ
上下運動させる上下位置決め機構、６は部品の吸着姿勢
を認識するための認識装置としてのカメラ、７はカメラ
６からの画像情報を処理し位置補正量を算出する演算装
置、８は実装する部品を供給するトレイ供給部、９は部
品を実装するプリント基板、１０はノズル２の吸気・排
気およびＸＹロボット１とサーボモータ４と上下位置決
め機構５を制御する制御装置である。また、サーボモー
タ４と駆動系３により回転位置決め機構が構成されてい
る。

【００２０】以上のように構成されたシステムによる部
品実装方法について、以下、図１，図２および図３を用
いてその動作を説明する。図２は本実施の形態の動作フ
ローを示し、図３はノズルの動作と部品の方向の変化を
模式したものであって、図２の動作フローにしたがい、
図１、図３を参照しながら本実施の形態の動作を説明す
る。

【００２１】まず、ステップ♯１において吸着ノズル本
数の規定とカウンタｎの初期化を行い、ステップ♯２で
第１番ノズル２を負の装着角度（０−装着角度）すなわ
ち装着角度がθ１°であった場合−θ１°へ位置決め
し、同時に第１番ノズル２の吸着点すなわちトレイ供給
部８の位置にＸＹロボット１を位置決めする。このとき
のノズル２と吸着部品の位置関係は図３の「部品吸着」
段階のようになる。

【００２２】ステップ♯３〜♯５で上下位置決め機構５
とノズル２の空圧を制御装置１０によって制御し部品吸
着を行い、ステップ♯６の条件分岐とステップ♯７のカ
ウンタの増加によって部品の吸着動作を４本のノズル２
の全てに対して行い、全ノズル２の部品吸着が完了した
後、ステップ♯８でサーボモータ４は原点位置に位置決
めする。ステップ♯９で各ノズル２毎の部品吸着姿勢を
カメラ６で認識する。この後ステップ♯１０で演算装置
７において各ノズル２毎の部品吸着姿勢のずれ量を角度
補正量Δθ１、Δθ２、Δθ３、Δθ４として算出して
制御装置１０のメモリ内に格納する。

【００２３】このときのノズル２と部品の位置関係と補
正量Δθの位置関係は図３の「部品認識」段階のように
なる。次に、吸着の動作と同様にステップ♯１１〜♯１
７において部品装着を行うが、この際ステップ♯１２に
示すように、駆動系３やサーボモータ４からなる回転位
置決め機構は装着動作の度に制御装置９に記憶したそれ
ぞれの部品の補正量の位置に位置決めを行う。この時点
でのノズル２と部品の位置関係は、図３の「ノズルΔθ
回転」のようになる。

【００２４】従来例と同様の例を挙げると、第１〜第４
の部品をそれぞれ９０°、１８０°、０°、９０°で装
着するものとし、第１番〜第４番のノズル２で順に吸着
動作を行い、吸着時のずれが−５°、４°、２°、−６
°であった場合、それぞれ補正量は５°、−４°、−２
°、６°となり、ステップ♯１２での各ノズル２の相対
的な動きは、 第１番ノズル：＋５° 第２番ノズル：＋５°→−９° 第３番ノズル：＋５°→−９°→＋２° 第４番ノズル：＋５°→−９°→＋２°→＋８° となる。すなわち、最終装着ノズル（第４番ノズル）で
も絶対量で２４°しか動くことがない。

【００２５】以上のように本実施の形態によれば、１つ
の駆動源（サーボモータ４）によって４本のノズル２が
同時に回転位置決めされる多機能部品実装機において、
ノズル２を負の装着角度に回転位置決めさせた後に部品
を吸着させる吸着動作をノズル２毎に４回繰り返した後
にノズル２を原点（０°）に位置決めし、各部品を部品
認識し、その認識結果による補正量を各部品毎に実装す
る直前に回転位置決め・実装を繰り返すことにより、部
品認識後のノズル２の回転量を最小限にすることができ
るため、部品認識後の部品の吸着姿勢に影響を与えるこ
となく高速・高精度での部品実装が可能になる。

【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実
施の形態における部品実装方法を具現化するヘッド部の
構成を示すもので、ヘッド部の他は図１の構成と同様な
ものである。

【００２７】図４において、１４は部品を吸着するツー
ルとしての４本のノズル、１３はノズル１４をそれぞれ
上下運動させる上下位置決め機構、１２はノズル１４を
偶数本目と奇数本目のグループ毎に回転方向の位置決め
をする駆動系、１１は駆動系１２の駆動源である２個の
サーボモータで、図１に示すシステム構成と異なるのは
駆動系１２を偶数本目と奇数本目のノズル１４をグルー
プに分けて、グループ個々に２個のサーボモータ１１に
よって独立して駆動するようにした点である。なお、各
サーボモータ１１と駆動系１２によりそれぞれ回転位置
決め機構が構成されている。

【００２８】以上のように構成されたシステムによる部
品実装方法について、以下図４および図５を用いてその
動作を説明する。図５は本実施の形態の動作フローを示
したものであり、この動作フローにしたがい、図４を参
照しながら本実施例の動作を説明する。なお、上記実施
の形態と同機能のものには同符号を付す。

【００２９】まず、ステップ♯２１において吸着ノズル
本数の規定とカウンタｎの初期化を行い、ステップ♯２
２で第１番ノズル１４を負の装着角度（０−装着角
度）、すなわち装着角度がθ１°であった場合、角度−
θ１°への位置決めを開始し、ステップ♯２３では第２
番ノズル１４を負の装着角度（例えば−θ２°）への位
置決めを開始すると同時に第１番ノズル１４の吸着点に
ＸＹロボット１を位置決めする。ステップ♯２４への移
行は、第１番ノズル１４の位置決めが完了したことを条
件とする。このときの第２番ノズル１４は位置決め中で
も構わない。ステップ♯２４で上下位置決め機構１３と
ノズル１４の空圧を制御装置によって制御し部品吸着を
行い、ステップ♯２５の条件分岐とステップ♯２６のカ
ウンタの増加によって部品の吸着動作を順番に行い、奇
数番ノズル１４全ての部品吸着が完了した後、ステップ
♯２７および♯２８で最終のノズル１４に対しての部品
吸着を完了する。

【００３０】ステップ♯２９でサーボモータ１１は共に
ノズル１４を原点位置に位置決めする。ステップ♯３０
で各ノズル１４毎の部品吸着姿勢をカメラ６で認識す
る。この後、ステップ♯３１で各ノズル毎の部品吸着姿
勢のずれ量を角度補正量Δθ１、Δθ２、Δθ３、Δθ
４として算出し、制御装置１０のメモリ内に格納する。
次に、吸着の動作と同様にステップ♯３２〜♯３９にお
いて部品装着を行うが、この際ステップ♯３３および♯
３４に示すように回転位置決め機構１２は装着動作の度
に制御装置１０に記憶したそれぞれの部品の補正量の位
置に交互に位置決めを行う。

【００３１】従来例および上記第１の実施の形態と同様
の例を挙げると、第１〜第４の部品をそれぞれ９０°、
１８０°、０°、９０°で装着するものとし、第１番〜
第４番のノズル１４で順に吸着動作を行い、吸着時のず
れが−５°、４°、２°、−６°であった場合、それぞ
れ補正量は５°、−４°、−２°、６°となり、ステッ
プ♯３３および♯３４での各ノズルの相対的な動きは、 第１番ノズル：＋５° 第２番ノズル：−４° 第３番ノズル：＋５°→−７ 第４番ノズル：−４°→＋１０° となる。すなわち、最終装着ノズル（第３番ノズル、第
４番ノズル）１４は絶対量で最大１４°（第４ノズル）
しか動くことがない。

【００３２】以上のように、本実施の形態によれば、２
つのサーボモータ１１に対し４本のノズル１４が奇数番
目と偶数番目が同時に回転位置決めされる多機能部品実
装機において、２個の回転位置決め機構のサーボモータ
１１を交互に動作させるため吸着前の負の装着角度への
位置決めが、一方のサーボモータ１１につながったノズ
ル１４で吸着している間に他方のサーボモータ１１が次
に吸着するノズル１４の回転位置決めを行うため無駄時
間が無くなり、装着時の補正量の位置決めも一方のサー
ボモータにつながったノズルが実装している間に他方の
サーボモータが次に実装するノズルを位置決めできるた
め、より緩やかな速度での位置決めができ、より高速で
実装精度を向上することができる。

【００３３】なお、上記第１の実施の形態においてノズ
ル２は４本としたが２本以上の複数本であれば本数に制
限はない。加えて認識装置のカメラ６としては部品姿勢
を認識することができる測定機構であればよく、２次元
のラインセンサを用いて、ＸＹロボット１の移動によっ
て全体像を認識できるものでも良い。

【００３４】また、上記第２の実施の形態においてノズ
ル１４の本数を４本としたが駆動源１つに対して２本以
上の複数本であれば本数に制限はない。また駆動源のサ
ーボモータ１１を２個としたが、複数個であれば個数に
制限はない。

【００３５】また、両実施の形態において、部品取り出
しをノズル２，１４による吸着動作としたが、部品を把
持するメカチャッキングとしても良い。また、駆動源を
サーボモータ４，１１としたが各種モータ、エアーシリ
ンダなど位置決め制御ができる駆動源であればよい。く
わえて、部品供給部はトレイプレートによる供給とした
が、テーピング部品供給・スティック部品供給などとし
ても良く、部品形態には依存しない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の発明は、１
つの駆動源によって複数本のツールが同時に回転位置決
めされる多機能部品実装機で用いられる部品実装方法に
おいて、ツールを負の実装角度に回転位置決めさせた後
に部品を取り出す動作をツール毎に複数回繰り返した後
にツールを原点（０°）に位置決めし、各部品を部品認
識し、その認識結果による補正量を各部品毎に実装する
直前に回転位置決め・実装を繰り返すことにより、部品
認識後の回転位置決めは非常に小さな補正量のみの位置
決めで済むため、複数本のツールであっても実装スピー
ドを落とすことなく高精度に実装することができる。加
えて、複数個の部品を取り出しした場合の最終実装部品
に関しても、部品認識後に回転する絶対量が補正量だけ
であるため非常に少ない。また、取り出し時の負の実装
角度への位置決めは部品認識前であることから、部品を
破棄しない程度の高速で行えるため、このことからも実
装スピードの高速化を実現することができる。

【００３７】本発明の第２の発明は、複数本のツールと
１つの駆動源から構成される回転位置決め機構が複数存
在し、取り出し動作及び実装動作の際に異なる回転位置
決め機構を交互に使用し、第１の発明の部品実装動作を
行うことにより、駆動源を交互に動作させるため取り出
し時の負の実装角度への位置決めが一方の駆動源につな
がったツールで取り出ししている間に次のツールの回転
位置決めを行うため、無駄時間が無くなり、実装時の補
正量の位置決めも一方の駆動源のツールが実装している
間に次の実装ツールを位置決めできるため、より緩やか
な速度での位置決めができ、より高速で実装精度を向上
することができる。また、ツール本数をどれだけ増加さ
せても無駄時間が発生しないため、ツール本数の多いヘ
ッド部には特に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における部品実装方
法を具現化するシステム構成を示すもので、（ａ）はシ
ステム構成全体を概略的に示す斜視図、（ｂ）はシステ
ム構成のヘッド部を示す斜視図。

【図２】同第１の実施の形態における実装動作のフロー
チャート。

【図３】同第１の実施の形態におけるノズルと部品の角
度位置関係を模式的に示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるヘッド部の
構成を概略的に示す斜視図。

【図５】同第２の実施の形態における実装動作のフロー
チャート。

【図６】従来の部品実装方法のノズル回転動作と部品の
位置関係を模式的に示す図。

【図７】従来の部品実装方法の実装動作の一例を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】 １ ＸＹロボット ２、１４ ノズル ３，１２ 駆動系 ４、１１ サーボモータ ５、１３ 上下位置決め機構 ６ カメラ（認識手段） ７ 演算装置 ８ トレイ供給部 ９ プリント基板 １０ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 壁下 朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＸＹロボットによりＸＹ方向に一体的に
   移動されるとともに上下位置決め機構により上下動作さ
   れかつ１つの駆動源を有する回転位置決め機構により同
   時に回転方向に位置決めされる複数のツールにより複数
   の部品を取り出し、取り出された部品の姿勢の認識結果
   から位置補正量を算出し、位置補正および実装を部品数
   に応じて複数回繰り返す部品実装方法であって、部品の
   プリント基板に対する実装角度がθ°である場合に、取
   り出し対象のツールを前記回転位置決め機構により負の
   実装角度（−θ°）の位置に回転位置決めさせた後に前
   記上下位置決め機構によりツールを下降させ、部品を取
   り出しした後にツールを上昇させる取り出し動作を行
   い、この取り出し動作をツール毎に複数回繰り返した後
   に前記回転位置決め機構により前記ツールを原点（０
   °）に位置決めし、各部品の姿勢を前記認識装置により
   計測し、その計測値から各部品の補正量を前記演算装置
   により求め、前記制御装置は実装する部品毎に前記回転
   位置決め機構に対してその部品の補正量位置に位置決め
   させた後に前記上下位置決め機構によりツールを下降さ
   せ、部品を実装した後にツールを上昇させる実装動作
   を、部品毎に複数回繰り返す部品実装方法。
2. 【請求項２】 複数本のツールと１つの駆動源から構成
   される回転位置決め機構が複数存在し、取り出し動作お
   よび実装動作の際に異なる回転位置決め機構を交互に使
   用する請求項１記載の部品実装方法。