JPH1140991A

JPH1140991A - 部品装着方法及び装置

Info

Publication number: JPH1140991A
Application number: JP9208354A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takahashi; 勝高橋
Original assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Current assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】予備回転を行うことなく部品装着時間を短縮
して、電子部品装着装置の負荷を軽減するとともに、吸
着後の部品ずれが起こるのを回避する。【解決手段】 θ軸コントローラ１２及び図示しないθ
軸駆動モータは、吸着ノズル５を吸着された部品１４ａ
とともにθ軸にそって回転する。レーザユニット１８及
びレーザアラインセンサコントローラ１７は、Ｘ軸、Ｙ
軸、及びθ軸の座標で表される水平面において、吸着さ
れている部品１４ａの水平方向の画像を検出する。吸着
時の部品１４ａの水平方向のワンショット画像のデータ
及び回転中で検出されたＸ軸方向の極小値画像のデータ
は記憶される。制御部７は、この極小値画像のデータに
基づいてＸ軸方向の位置ずれ量及びずれ角を実測し、記
憶されたワンショット画像のデータ並びに実測された位
置ずれ量及びずれ角に基づいて、Ｙ軸方向の位置ずれ量
を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明が属する技術分野】この発明は、電子部品をプリ
ント基板に装着する際の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場合には、吸着ノズルにより真空吸
着して自動的に装着する。この場合、プリント基板の装
着面において予め設定されている位置に正確に装着する
ために、装着位置をＸＹ座標で指定し、装着角度をθで
指定する。ところが、吸着ノズルの中心と吸着した部品
の中心とは必ずしも一致するとは限らない。また、吸着
した部品の角度もずれている場合がある。このため、部
品をプリント基板に装着する前にＸ軸、Ｙ軸、及びθ軸
におけるずれを補正する。

【０００３】図７は、電子部品装着装置の一部を示す外
観図である。吸着ヘッド２１には吸着ノズル２２がθ軸
回りに回転自在に取付けられており、図示しないθ軸モ
ータによって回転駆動される。この吸着ノズル２２には
部品２３が吸着されており、吸着ノズル２２の回転に応
じて部品２３も一体に回転する。レーザユニット２４
は、帯状の並行なレーザ光線を発光する発光部２４ａと
このレーザ光線を受光する受光部２４ｂとを備えてい
る。したがって、このレーザユニット２４の中に入れた
場合には、受光部２４ｂを介して部品２３の投影画像を
得ることができる。

【０００４】図８は、レーザユニット２４内で部品２３
を回転する様子を表している。部品供給部に収納された
部品のθ方向のずれをαとすると、吸着ノズル２２に吸
着された部品２３は、図８（１）に示すように、レーザ
光線の方向からαだけずれた状態で吸着されている。い
ま、図８（１）のようにα＜０であるとすると、この部
品２３を図の矢印の方向に回転すると、回転角θ＝αの
とき、図８（２）に示すように、部品２３の軸（Ｘ軸と
する）とレーザ光線の方向とが一致する。さらに部品２
３を矢印の方向に回転すると、図８（３）の状態を経
て、図８（４）の状態になると部品２３のＹ軸とレーザ
光線の方向とが一致する。

【０００５】図９は、図８における部品２３の回転に応
じて、受光部２４ｂから得られる部品２３の投影画像を
示す図である。すなわち、部品２３をθ軸回りに回転す
ると、θ＝θａのとき第１の極小値であるｗａを検出す
る。この検出によってθ軸方向のずれ及びＸ軸方向のず
れを計測できる。また、θ＝θｂのとき第２の極小値で
あるｗｂを検出する。この検出によりＹ軸方向のずれを
計測できる。これらの検出データにより部品２３のずれ
を計測してそのずれを補正することができる。ところ
で、α＞０のとき例えばα＝１°の場合には、第１の極
小値ｗａを検出するのに８９°以上回転し、第２の極小
値ｗｂを検出するのに１７９°回転する必要がある。こ
のため、部品２３のずれを補正するのに時間がかかり過
ぎるという問題があった。

【０００６】この問題を解決するために、部品を吸着し
た後、予め図の矢印とは逆の方向に予備回転する方法が
採られている。一般に、|α|＜３０°であることが知ら
れているので、３０°予備回転することにより、予備回
転した後６０°正方向に回転すれば第１の極小値ｗａを
検出することができる。さらに、「特開平６−１８２１
５」に記載されているように、第１の極小値ｗａを検出
してθ軸方向のずれ及びＸ軸方向のずれを計測し、第２
の極小値ｗｂは検出せずに、演算によってＹ軸方向のず
れを算出する提案がなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各部品
ごとに予備回転を行うと、例えば１つのプリント基板に
１００個の部品を真空吸着によって装着する場合、１つ
のプリント基板に対して１００回の予備回転をしなけれ
ばならない。一方、工場の生産ラインにおいて製造され
るプリント基板は相当な数になる。このため、膨大な回
数の予備回転による電子部品装着装置の負荷が大きくな
り、特に、吸着ノズルを駆動するθ軸モータの負荷がき
わめて大きくなってしまうという新たな問題が発生して
いる。さらに、この予備回転のために吸着した部品のず
れが大きくなるという問題が生じている。この発明の課
題は、予備回転を行うことなく部品装着時間を短縮し
て、電子部品装着装置の負荷を軽減するとともに、吸着
後の部品ずれが起こるのを回避することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】部品装着方法の発明は、
Ｘ軸、Ｙ軸、及びθ軸の座標で表される水平面におい
て、吸着時の電子部品の水平方向の第１画像データを記
憶し、電子部品をθ軸回りに回転させながら電子部品の
水平方向の画像データから電子部品のＸ（又はＹ）方向
の極小値を検出し、極小値の水平方向の第２画像データ
を記憶し、記憶した第２画像データに基づいて電子部品
のＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角を実測
し、第１画像データ並びに実測したＸ軸（又はＹ軸）方
向の位置ずれ量及びずれ角に基づいてＹ軸（又はＸ軸）
方向の位置ずれ量を算出することを特徴とする。

【０００９】部品装着装置の発明は、電子部品を吸着す
る部品吸着手段と、この部品吸着手段を吸着された電子
部品とともにθ軸にそって回転する部品回転手段と、Ｘ
軸、Ｙ軸、及びθ軸の座標で表される水平面において、
吸着されている電子部品の水平方向の画像を検出する画
像検出手段と、画像検出手段から得られる吸着時の電子
部品の水平方向の第１画像データ、及び、吸着した電子
部品がθ軸回りに回転している際に、画像検出手段から
得られる電子部品のＸ（又はＹ）方向の極小値の水平方
向の第２画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手
段に記憶された第２画像データに基づいて電子部品のＸ
軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角を実測する
データ実測手段と、記憶手段に記憶された第１画像デー
タ並びにデータ実測手段によって実測されたＸ軸（又は
Ｙ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角に基づいて、Ｙ軸
（又はＸ軸）方向の位置ずれ量を算出する演算手段と、
を備えた構成になっている。

【００１０】これらの発明によれば、吸着時の電子部品
の水平方向の第１画像データを記憶した後、その吸着さ
れた電子部品を回転させ、Ｘ方向又はＹ方向のいずれか
の極小値を検出したときは、その極小値の水平方向の第
２画像データを記憶し、この第２画像データによって電
子部品のＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角
を実測する。そして、記憶された第１画像データ並びに
実測されたＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ
角に基づいて、Ｙ軸（又はＸ軸）方向の位置ずれ量を演
算によって算出する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、このような電子部品の装
着装置の内部構造を示す図である。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
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６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。

【００１２】図２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を移動する。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１８
ａ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。受光部１８ｂは多数の受光素子で構成され、
吸着した部品１４がレーザユニット１８の位置にあると
きは、部品１４の投影画像を得ることができる。制御部
７は、この投影画像データをメモリ等（図示せず）に一
時的にストアする。

【００１３】図３は、この実施形態の部品装着処理の動
作を示す制御部７のフローである。吸着ヘッド４をＸＹ
軸移動をして（ステップＳ１）、ＸＹ軸における部品位
置に達したか否かを判別する（ステップＳ２）。その位
置に達していない場合にはステップＳ１のＸＹ移動を続
行し、その位置に達したときは部品のＸＹ移動を停止す
る（ステップＳ３）。次に、部品のＺ軸降下を行い（ス
テップＳ４）、Ｚ軸における部品位置に達したか否かを
判別する（ステップＳ５）。その位置に達していない場
合にはステップＳ４のＺ軸下降を続行し、その位置に達
したときは部品のＺ軸降下を停止する（ステップＳ
６）。そして、部品を吸着して（ステップＳ７）、Ｚ軸
上昇を行い（ステップＳ８）、Ｚ軸上における部品位置
がレーザユニット１８に達したか否かを判別する（ステ
ップＳ９）。その位置に達していない場合にはステップ
Ｓ８のＺ軸上昇を続行し、その位置に達したときにはＺ
軸上昇を停止する（ステップＳ１０）。

【００１４】次に、部品の静止投影画像であるワンショ
ット画像のデータ（第１画像データ）を取り込み、メモ
リにストアする（ステップＳ１１）。次に、図４のフロ
ーにおいて、部品をθ軸回りに回転する（ステップＳ１
２）とともに、回転する部品の回転投影画像であるスイ
ープ画像のデータ（第２画像データ）を取り込む（ステ
ップＳ１３）。そして、ＸＹ軸移動を開始し（ステップ
Ｓ１４）、取り込んだスイープ画像により極小値を検出
したか否かを判別する（ステップＳ１５）。極小値を検
出したときは、その極小値の投影画像データをメモリに
ストアする（ステップＳ１６）。また、θ軸回転を停止
する（ステップＳ１７）。次に、ワンショット画像のデ
ータ及び極小値の投影画像データをメモリから読み出し
（ステップＳ１８）、演算処理（ステップＳ１９）、部
品座標の補正処理（ステップＳ２０）を行う。演算処理
及び補正処理については、さらに後述する。

【００１５】次に、極小値角度と現在角度との角度差す
なわち極小値を検出した後に回転した角度を算出する
（ステップＳ２１）。そして、図５のフローにおいて、
θ軸回転をして（ステップＳ２２）、部品が装着角度に
なったか否かを判別する（ステップＳ２３）。装着角度
になっていない場合にはステップＳ２２のθ軸回転を続
行し、装着角度になったときは、θ軸回転を停止する
（ステップＳ２４）。また、部品がＸＹ装着位置に達し
たか否かを判別し（ステップＳ２５）、達していない場
合には、図４のフローのステップＳ１４におけるＸＹ移
動を続行する。ステップＳ２５において、部品がＸＹ装
着位置に達したときは、ＸＹ移動を停止する（ステップ
Ｓ２６）。

【００１６】なお、ステップＳ２２におけるθ軸回転に
よって部品が装着角度に達する前に、ＸＹ装着位置に達
したときは、ステップＳ２４のθ軸回転停止の処理より
も、ステップＳ２６のＸＹ移動停止の処理の方が先にな
る。

【００１７】部品が装着位置に達した後は、Ｚ軸下降を
して（ステップＳ２７）、部品がプリント基板の装着面
に達したか否かを判別する（ステップＳ２８）。達して
いない場合には、ステップＳ２７のＺ軸下降を続行し、
部品が装着面に達したときは、Ｚ軸下降を停止する（ス
テップＳ２９）。そして、部品をプリント基板に装着す
る（ステップＳ３０）。この後は、図には示さないが、
次の部品の吸着のための処理、又は、すでに吸着してい
る他の部品がある場合にはその部品装着処理を行う。

【００１８】次に、図４のフローのステップＳ１９及び
２０における演算処理及び補正処理について説明する。
図６（１）は、吸着ノズル５が吸着した部品１４ａの状
態を示す平面図である。この図で、点Ｏはレーザユニッ
ト１８の中心点であり、点Ｐは吸着ノズル５のθ軸の中
心点である。この図に示すように、吸着された部品１４
ａはθ１だけ角度がずれている。この状態で図３のフロ
ーのステップＳ１１におけるワンショット画像Ｙ１をメ
モリにストアする。すると、Ｙ方向のセンターずれＣＹ
１が検出されることになる。

【００１９】次に、図４のフローのステップＳ１２にお
けるθ軸回転を開始し、部品１４ａのスイープ画像を取
り込むと、図６（２）の状態、すなわちθ＝９０°−θ
１の時に、図４のフローのステップＳ１５において極小
値画像Ｘ１が検出される。この極小値画像Ｘ１は、図４
のフローのステップＳ１６においてメモリにストアされ
る。極小値画像Ｘ１は、部品１４ａのＸ方向の幅であ
る。したがって、このＸ１の画像の位置によってＸ方向
の位置ずれ量ＣＸ１が実測される。また、θ１＝９０°
−θであるから、回転角度θによってずれ角θ１が実測
される。

【００２０】次に、Ｙ方向の位置ずれ量ＣＹ１を図４の
フローのステップＳ１９で演算によって算出する。図６
（３）は、メモリにストアしたワンショット画像Ｙ１か
ら図６（１）の状態を再現した図である。この図におい
て、Ｙ１＝ｓ₁＋ｓ₂ ｓ₁＝Ｙ_minｃｏｓθ１ｓ₂＝Ｘ_minｓｉｎθ１となる。したがって、

【数１】となる。この数１において、Ｙ１、Ｘ_min（＝Ｘ１）、
及びθ１は、実測されている数値データである。また、
図６（３）から明らかなように、Ｙ１：Ｙ_min＝ＣＹ１：ＣＹ_min である。ここで、ＣＹ_minはＹ方向の位置ずれ量であ
る。したがって、

【数２】が得られ、Ｙ方向の位置ずれ量ＣＹ_minが算出される。

【００２１】上記実測されたＸ方向の位置ずれ量ＣＸ
１、ずれ角θ１、及び、上記演算によって算出されたＹ
方向の位置ずれ量ＣＹ_minに基づいて、予め設定されて
いる部品１４ａのＸＹ装着位置及び装着角度のデータを
図４のフローのステップＳ２０で補正する。

【００２２】このように、上記実施形態によれば、吸着
ノズル５は、部品１４ａを吸着する部品吸着手段を構成
する。θ軸コントローラ１２及び図示しないθ軸駆動モ
ータは、吸着ノズル５を吸着された部品１４ａとともに
θ軸にそって回転する部品回転手段を構成する。レーザ
ユニット１８及びレーザアラインセンサコントローラ１
７は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθ軸の座標で表される水平面に
おいて、吸着されている部品１４ａの水平方向の画像を
検出する画像検出手段を構成する。図示せぬメモリは、
吸着時の部品１４ａの水平方向のワンショット画像のデ
ータ、及び、吸着した部品１４ａがθ軸回りに回転して
いる際に、部品１４ａのＸ（又はＹ）方向の極小値の水
平方向の極小値画像のデータを記憶する記憶手段を構成
する。制御部７は、このメモリに記憶された極小値画像
のデータに基づいて部品１４ａのＸ軸（又はＹ軸）方向
の位置ずれ量及びずれ角を実測するデータ実測手段と、
メモリに記憶されたワンショット画像のデータ並びに実
測されたＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角
に基づいて、Ｙ軸（又はＸ軸）方向の位置ずれ量を算出
する演算手段を構成する。

【００２３】そして、吸着時の電子部品の水平方向のワ
ンショット画像のデータを記憶した後、その吸着された
電子部品を回転させ、Ｘ方向又はＹ方向のいずれかの極
小値を検出したときは、その極小値の水平方向の極小値
画像のデータを記憶し、この極小値画像のデータによっ
て電子部品のＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びず
れ角を実測する。そして、記憶されたワンショット画像
のデータ並びに実測されたＸ軸（又はＹ軸）方向の位置
ずれ量及びずれ角に基づいて、Ｙ軸（又はＸ軸）方向の
位置ずれ量を演算によって算出する。したがって、予備
回転を行うことなく部品装着時間を短縮して、電子部品
装着装置の負荷を軽減するとともに、吸着後の部品ずれ
が起こるのを回避することができる。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、吸着時の電子部品の
水平方向の第１画像データを記憶した後、その吸着され
た電子部品を回転させ、Ｘ方向又はＹ方向のいずれかの
極小値を検出したときは、その極小値の水平方向の第２
画像データを記憶し、この第２画像データによって電子
部品のＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角を
実測する。そして、記憶された第１画像データ並びに実
測されたＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角
に基づいて、Ｙ軸（又はＸ軸）方向の位置ずれ量を演算
によって算出する。したがって、予備回転を行うことな
く部品装着時間を短縮して、電子部品装着装置の負荷を
軽減するとともに、吸着後の部品ずれが起こるのを回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態における電子部品の装着装置の内部構
造を示す斜視図。

【図２】図１における電子部品の装着装置のシステム構
成を示すブロック図。

【図３】制御部における部品装着の動作を示すフローチ
ャート。

【図４】図３に続く部品装着の動作を示すフローチャー
ト。

【図５】図４に続く部品装着の動作を示すフローチャー
ト。

【図６】吸着ノズルが吸着した部品の状態を示す平面
図。

【図７】従来技術における部品を吸着した吸着ノズル及
びレーザユニットの斜視図。

【図８】従来技術における吸着ノズルが吸着した部品を
回転する様子を示す平面図。

【図９】図８における部品の回転に応じて、受光部から
得られる部品の投影画像を示す図。

【符号の説明】

４吸着ヘッド５吸着ノズル７制御部８吸着コントローラ９Ｘ軸コントローラ１０Ｙ軸コントローラ１１Ｚ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１４ａ部品１８レーザユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ軸、Ｙ軸、及びθ軸の座標で表される
水平面において、吸着時の電子部品の水平方向の第１画
像データを記憶し、前記電子部品をθ軸回りに回転させ
ながら前記電子部品の前記水平方向の画像データから前
記電子部品のＸ（又はＹ）方向の極小値を検出し、当該
極小値の水平方向の第２画像データを記憶し、当該記憶
した第２画像データに基づいて前記電子部品のＸ軸（又
はＹ軸）方向の位置ずれ量及びずれ角を実測し、前記第
１画像データ並びに前記実測したＸ軸（又はＹ軸）方向
の位置ずれ量及びずれ角に基づいてＹ軸（又はＸ軸）方
向の位置ずれ量を算出することを特徴とする部品装着方
法。
【請求項２】電子部品を吸着する部品吸着手段と、この部品吸着手段を当該吸着された電子部品とともにθ
軸にそって回転する部品回転手段と、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθ軸の座標で表される水平面におい
て、吸着されている電子部品の水平方向の画像を検出す
る画像検出手段と、前記画像検出手段から得られる吸着時の電子部品の水平
方向の第１画像データ、及び、当該吸着した電子部品が
θ軸回りに回転している際に、前記画像検出手段から得
られる前記電子部品のＸ（又はＹ）方向の極小値の水平
方向の第２画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された前記第１画像データに基づい
て前記電子部品のＸ軸（又はＹ軸）方向の位置ずれ量及
びずれ角を実測するデータ実測手段と、前記記憶手段に記憶された前記第２画像データ並びに前
記データ実測手段によって実測されたＸ軸（又はＹ軸）
方向の位置ずれ量及びずれ角に基づいて、Ｙ軸（又はＸ
軸）方向の位置ずれ量を算出する演算手段と、を備えたことを特徴とする部品装着装置。