JP2001320197A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の吸着ノズルに取り付け誤差があって
も、その影響を少なくして効率的に部品を実装すること
が可能な部品実装装置を提供する。 【解決手段】 各吸着ノズル１１ａ、１１ｂの中心ない
しノズルホルダの基準からのオフセットの平均値あるい
は最大最小の中央値を求め、その値をオフセットとする
仮想ノズル中心Ｃ１ないし仮想ノズルホルダ中心を算出
する。吸着ノズルに吸着された部品を吸着ノズルに対応
した認識装置で同時認識する場合には、各認識装置の基
準からのオフセットの平均値あるいは最大最小の中央値
を求め、この値をオフセットとする仮想認識装置中心Ｃ
２に、仮想ノズル中心を合わせて同時認識する。あるい
は、同時に吸着ノズルを交換するときないし同時に部品
吸着するときは、仮想ノズル中心をノズル交換ユニット
の中心位置ないしフィーダの部品吸着位置中心に一致さ
せて、同時交換ないし同時吸着を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品実装装置、更
に詳細には、複数の吸着ノズルにより同時吸着された部
品を認識装置を用いて認識し、部品位置を補正した後基
板の対応する位置に装着する部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子部品を回路基板に実装す
る部品実装装置において、搭載タクトを上げるために、
複数の吸着ノズルで部品を同時に吸着し、同時吸着され
た部品を認識装置を用いて同時に認識し、部品位置を補
正した後基板の対応する位置に搭載することが行なわれ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような複数の
吸着ノズルで同時吸着して同時搭載する部品実装装置に
おいては、吸着ノズルはそれぞれ対応するヘッドに搭載
されるか、あるいは一つのヘッドに複数の吸着ノズルが
取り付けられる。各吸着ノズルで吸着された部品を対応
した複数の認識装置（認識カメラ）で一度に認識させる
場合、ヘッドは認識装置の位置に移動されるが、１つの
ヘッドないし吸着ノズルの中心を、対応する認識装置の
中心位置に合わせて移動させると、それぞれのヘッドな
いし吸着ノズルに取り付け位置オフセットがあるため、
他のヘッドの中心位置と対応する認識装置の中心位置と
のズレが大きくなり、大きい部品を認識させる場合、部
品が視野から外れることがあり、認識に失敗することが
発生する。１つ１つ位置を合わせながら部品認識させる
と処理時間が増大し、生産性が悪くなる。

【０００４】また、複数のノズルを持つヘッドで、部品
を吸着するノズルを交換する場合、一度に同時交換する
とき、１つのノズルホルダの中心を、対応するノズル交
換ユニットの位置に合わせて交換動作をさせると、それ
ぞれのノズルホルダの取り付け位置オフセットがあるた
め、他のノズルホルダの位置と対応するノズル交換ユニ
ットの位置との、ズレが大きくなることがあり、ノズル
交換に失敗することが発生する。これを解決するため
に、１つ１つ位置を合わせながら交換するとノズル交換
時間が増大し、生産性が悪くなる、という問題がある。

【０００５】更に、複数のノズルを持つヘッドで、部品
を同時吸着するに当たり、１つのノズルの中心を、対応
するフィーダの部品吸着位置に合わせると、それぞれの
ノズルの取り付け位置オフセットがあるため、他のノズ
ルの中心位置と対応するフィーダの部品吸着位置との、
ズレが大きくなることがあり、同時部品吸着に失敗する
ことが発生する。同様に、１つ１つ位置を合わせながら
吸着すると部品吸着時間が増大し、生産性が悪くなる。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、複数の吸着ノズルに取り付け誤差
があっても、その影響を少なくした状態で高速にしかも
効率的に部品を実装することが可能な部品実装装置を提
供することをその課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、各吸着ノズル中心ないしノズルホルダの
基準からのオフセットの平均値あるいは最大最小の中央
値を求め、その値をオフセットとする仮想ノズル中心な
いし仮想ノズルホルダ中心を算出する手段を設けるよう
にしている。吸着ノズルに吸着された部品を同時認識す
る場合には、各認識装置の基準からのオフセットの平均
値あるいは最大最小の中央値を求め、この値をオフセッ
トとする仮想認識装置中心に、仮想ノズル中心を合わせ
て同時認識する。

【０００８】また、同時に吸着ノズルを交換するとき
は、仮想ノズルホルダ中心をノズル交換ユニットの中心
位置に一致させて、あるいは各ノズル交換ユニットの基
準からのオフセットの平均値あるいは最大最小の中央値
を求め、この値をオフセットとする仮想ノズル交換ユニ
ット中心に一致させて同時ノズル交換を行なう。

【０００９】また、フィーダから供給される部品を同時
に吸着ノズルで吸着するときは、仮想ノズル中心をフィ
ーダの部品吸着位置の中心に一致させて、あるいは各フ
ィーダの基準からのオフセットの平均値あるいは最大最
小の中央値を求め、この値をオフセットとする仮想フィ
ーダ中心に一致させて同時吸着を行なう。

【００１０】いずれの構成でも、複数の吸着ノズルに取
り付け誤差があっても、その影響を少なくして効率的に
部品を実装することが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づき本発明を詳細に説明する。

【００１２】図１には、部品実装装置の概略構成が図示
されており、同図で符号１０で示すものは、Ｙ軸方向に
往復動可能なＸ軸ビームで、このＸ軸ビーム１０にはそ
れぞれ吸着ノズル１１ａ、１２ａをその中心に備えた複
数の（図示の例では２個の）ヘッド１１、１２がＸ軸ビ
ームに沿って移動可能に取り付けられている。また、実
装装置本体に取り付けられた支持体１３には、それぞれ
撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）１４ａ、１５ａを備えた認
識装置１４、１５が取り付けられている。

【００１３】部品実装時には、Ｘ軸ビーム１０はフィー
ダ（不図示）の方向に移動し、各ヘッド１１、１２の吸
着ノズル１１ａ、１２ａはフィーダから供給される電子
部品を同時に吸着する。その後Ｘ軸ビームは認識装置１
４、１５の方向に移動して吸着ノズル１１ａ、１２ａで
吸着された部品がそれぞれ撮像カメラ１４ａ、１５ａで
同時に撮像され、その画像を認識することにより吸着ず
れ（部品中心と吸着中心のずれ、吸着傾きなど）が求め
られる。その後、Ｘ軸ビームが搬送されてくる基板上に
位置決めされ、各部品の位置が補正されて、各部品が基
板１６の所定位置に同時に実装される。

【００１４】上述したような部品実装装置で、２つのヘ
ッド１１、１２でそれぞれ部品を吸着し、２つの認識装
置１４、１５で一度に認識させる場合、例えば１つのヘ
ッド１１の中心を、対応する認識装置１４の中心位置
（撮像カメラの中心）に合わせて移動させると、それぞ
れのヘッドの取り付け位置オフセットがあるため、他の
ヘッド１２の中心位置と対応する認識装置１５の中心位
置とのズレが大きくなり、大きい部品を認識させる場
合、部品が視野から外れることがあり、認識に失敗する
ことが発生する。

【００１５】そこで、本発明では、仮想のヘッド中心
と、仮想の認識装置中心を求め、２部品同時認識時に、
ヘッドの仮想ヘッド中心を仮想認識装置中心に移動さ
せ、同時認識動作をさせる。この方法を図４のフローチ
ャートを参照して説明する。

【００１６】部品実装装置の製造時に、ヘッド１１、１
２のオフセットをそれぞれ測定する。すなわち、第１ヘ
ッド１１のカメラ基準オフセットを測定する（ステップ
Ｓ１）。このカメラ基準は任意の位置とすることができ
るが、第１ヘッドにおくと、第１ヘッド１１のカメラ基
準オフセットはゼロである。次に、第２ヘッド１２に関
して、そのカメラ基準オフセットを測定する（ステップ
Ｓ２）。カメラ基準が第１ヘッドにあるとすると、第２
のヘッドのカメラ基準オフセットは、吸着ノズルがヘッ
ドの中心に取り付けれられているとして、吸着ノズルの
中心位置１１ｂ、１２ｂ間の差（Ｘ、Ｙ）である。従っ
て、ヘッドのオフセットは吸着ノズル中心のオフセット
を測定することになる。図１には２つのヘッドしか設け
られていないが、更にヘッドが設けられている場合に
は、同様に第ｎヘッドに対して同様にオフセットを測定
する（ステップＳ３）。

【００１７】このように、各ヘッドのオフセットの測定
が終了したら、各ヘッドのオフセットの最大値幅を２等
分して（あるいは各ヘッドのオフセットの平均値を求め
て）オフセット中心をＸ、Ｙに対して求める（ステップ
Ｓ４）。なお、オフセットの最大値幅の２等分値は、オ
フセットの最大最小の中央値、すなわち、オフセットの
最大値と最小値の中央値となる。続いて、各ヘッドの各
設計中心位置の中心ＸＹ、すなわち設計ヘッド中心を計
算し（ステップＳ５）、設計ヘッド中心にオフセット中
心分を加算して仮想ヘッド中心とする（ステップＳ
６）。このようにした求めた仮想ヘッド中心、すなわち
仮想ノズル中心が図１でＣ１で図示されている。

【００１８】続いて、第１認識装置（ＶＣＳ）１４のカ
メラ基準オフセットを測定し（ステップＳ７）、第２認
識装置１５のカメラ基準オフセットを測定する（ステッ
プＳ８）。カメラ基準を第１認識装置におくと、オフセ
ットは撮像カメラ１４ａと１５ａのそれぞれの中心１４
ｂ、１５ｂ間の差（Ｘ、Ｙ）となる。図４のステップで
は、第１と第２の認識装置のオフセットを測定するステ
ップだけしか図示されていないが、更にヘッドに対応し
て認識装置が設けられている場合には、この認識装置の
オフセットも測定して、各オフセットの最大値幅を２等
分し（あるいは各オフセットの平均値を求めて）オフセ
ット中心Ｘ、Ｙを求める（ステップＳ９）。そして、各
認識装置の各設計中心位置の中心Ｘ、Ｙ（認識装置の設
計中心）を計算し（ステップＳ１０）、認識装置の設計
中心に上記求めたオフセット中心分を加算して認識装置
の仮想中心を求める（ステップＳ１１）。このように求
められた仮想認識装置中心が図１でＣ２で図示されてい
る。

【００１９】このようにして、仮想のヘッド中心と仮想
の認識装置の中心が求められたら、ヘッド１１、１２の
吸着ノズル１１ａ、１２ａで部品をそれぞれ吸着し（ス
テップＳ１２）、仮想ヘッド中心Ｃ１が認識装置の仮想
中心Ｃ２に合うように、Ｘ軸ビームを移動させる（ステ
ップＳ１３）。そして、図１（Ｂ）に示したように、両
中心が合ったところで、同時に部品を撮像カメラ１４
ａ、１５ａで撮像し、部品中心、部品の傾き姿勢を認識
し（ステップＳ１４）、Ｘ軸ビーム１０を搭載基板１６
の方向に移動して、認識した位置ずれ、傾き分を補正し
て、各部品を基板の所定位置に搭載する（ステップＳ１
５）。

【００２０】このように、同時認識時それぞれのヘッド
と対応する認識装置の中心位置の差が最小となるので、
同時認識が可能な部品の大きさの制限を最小にできる。

【００２１】また、複数のノズルを持つヘッドで、部品
を吸着するノズルを交換する場合、一度に同時交換する
とき、１つのノズルホルダの中心を、対応するノズル交
換ユニットの位置に合わせて交換動作をさせると、それ
ぞれのノズルホルダの取り付け位置オフセットがあるた
め、他のノズルホルダの位置と対応するノズル交換ユニ
ットの位置との、ズレが大きくなることがあり、ノズル
交換に失敗することが発生する。

【００２２】これを解決する方法を、図２を参照して説
明する。図２において、Ｘ軸ビーム１０には、ヘッド２
１がＸ軸方向に移動可能に取り付けられており、このヘ
ッドには、吸着ノズルを保持する複数の（図示の例では
３個の）ノズルホルダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが取り付
けれられている。

【００２３】部品実装装置製造時に、複数のノズルホル
ダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃのオフセットをそれぞれ吸着
ノズル中心を用いて測定する。これは、図４のステップ
Ｓ１〜Ｓ３と同様にして、すなわち、ノズルホルダ２１
ａ、２１ｂ、２１ｃのカメラ基準オフセットを測定する
ことにより行なうことができる。各オフセットを測定し
たら、そのオフセットの最大値幅の２分の１あるいは平
均値をＸＹで計算し（ステップＳ４と同様）、各ノズル
ホルダの各設計中心位置の中心ＸＹ、すなわち設計ノズ
ルホルダ中心を計算し（ステップＳ５と同様）、設計ノ
ズルホルダ中心にオフセット中心分を加算して仮想ノズ
ルホルダ中心とする（ステップＳ６と同様）。このよう
にして求めた仮想ノズルホルダ中心が図１でＣ３で図示
されている。

【００２４】このようにして、仮想ノズルホルダ中心が
求められたら、同時ノズル交換時には、Ｘ軸ビーム１０
を移動させて、ヘッドの仮想ノズルホルダ中心Ｃ３を吸
着ノズル２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えたノズル交換ユ
ニット２２の中心位置２２ｄに移動させ、同時ノズル交
換動作をさせる。

【００２５】図４のステップＳ２６からＳ３７には、ノ
ズル交換の具体的な動作が図示されている。図２には一
つのノズル交換ユニット（ＡＴＣ）しか図示されていな
いが、通常複数のＡＴＣが設けられ、これらのＡＴＣは
２つのブロックに分割され、一方のブロックで各ヘッド
のすべての吸着ノズルが外され、また他方のブロックで
ヘッドに新しい吸着ノズルが装着される。

【００２６】まず、第１ブロックのｎ個のＡＴＣのカメ
ラ基準オフセットを測定し（ステップＳ２６、Ｓ２
７）、そのオフセットの最大値幅の２分の１あるいは平
均値をＸＹで計算し（ステップＳ２８）、設計第１ブロ
ックＡＴＣ中心にこのオフセット中心分を加算して仮想
第１ブロックＡＴＣ中心とする（ステップＳ２９）。同
様な処理を第２ブロックに対して行い（ステップＳ３０
〜Ｓ３３）、仮想第２ブロックＡＴＣ中心を求める。

【００２７】このように、仮想のＡＴＣ中心が得られた
ら、まず仮想第１ブロックＡＴＣ中心に、図２で求めた
仮想ノズルホルダ中心が合うようにヘッドを移動させ
（ステップＳ３４）、そこでヘッドの全吸着ノズルをＡ
ＴＣに装着して全ヘッドから外し（ステップＳ３５）、
続いて、仮想第２ブロックＡＴＣ中心に、仮想ノズルホ
ルダ中心が合うようにヘッドを移動させ（ステップＳ３
６）、そこで同時に全ヘッドにＡＴＣから新しい吸着ノ
ズルを装着する（ステップＳ３７）。これにより、それ
ぞれのノズルホルダと対応するノズル交換ユニットの吸
着ノズル位置の差が最小となり、同時交換時の失敗を無
くすことができる。

【００２８】また、複数のノズルを持つヘッドで、部品
を同時吸着する場合、１つのノズルの中心を、対応する
フィーダの部品吸着位置に合わせると、それぞれのノズ
ルの取り付け位置オフセットがあるため、他のノズルの
中心位置と対応するフィーダの部品吸着位置との、ズレ
が大きくなることがあり、同時部品吸着に失敗すること
が発生する。

【００２９】これを解決する方法を、図３を参照して説
明する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同じであり、図２
の場合と同様に、仮想ノズルホルダ中心ないし仮想ノズ
ル中心Ｃ４を求める。部品同時吸着時には、図３（Ｂ）
に示したように、Ｘ軸ビームをフィーダ２５ａ、２５
ｂ、２５ｃを有するフィーダ位置に移動させ、仮想ノズ
ル中心Ｃ４をフィーダの部品吸着位置中心２５ｄに移動
させ、ノズルホルダ２１ａ〜２１ｃに保持されている吸
着ノズル２３ａ〜２３ｃによりフィーダ２５ａ〜２５ｃ
から供給されてくる部品２４ａ〜２４ｃをそれぞれ同時
に吸着させる。

【００３０】なお、フィーダにも取り付け誤差がある
と、良好な吸着ができないので、図４のステップＳ１６
からＳ２５の処理を用いて解決する。

【００３１】同時吸着しようとするフィーダの数だけ
（第１から第ｎのフィーダ）フィーダのカメラ基準オフ
セットを測定し（ステップＳ１６〜Ｓ１８）、そのオフ
セットの最大値幅の２分の１あるいは平均値をＸＹで計
算し（ステップＳ１９）、各フィーダの各設計の中心位
置の中心ＸＹをそれぞれ計算し（ステップＳ２０)、設
計フィーダ中心にオフセット中心分加算し仮想フィーダ
中心とする（ステップＳ２１）このように、仮想フィー
ダ中心が得られたら、仮想フィーダ中心に、図３で求め
た仮想ノズル中心が合うようにヘッドを移動させ（ステ
ップＳ２２）、そこで各ヘッドの吸着ノズルを同時に下
降させ全ノズルでフィーダから供給される部品を同時吸
着する。そして、部品の中心、姿勢をレーザあるいは認
識装置で認識し（ステップＳ２４）、それぞれ部品の搭
載位置にヘッドを移動させ、認識した位置ずれ、傾き分
を補正して部品を搭載する（ステップＳ２５）。これに
より、フィーダに取り付けオフセットがある場合でも、
失敗の少ない同時部品吸着が可能になる。

【００３２】なお、上述したヘッドのオフセット、ノズ
ルホルダのオフセットは吸着ノズル中心のオフセットを
測定することにより求めているが、ヘッドあるいはノズ
ルホルダそれ自身の中心を測定してオフセットを求める
ようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、各吸
着ノズルの中心ないしノズルホルダの基準からのオフセ
ットの平均値あるいは最大最小の中央値を求め、その値
をオフセットとする仮想ノズル中心ないし仮想ノズルホ
ルダ中心を算出し、この仮想中心を認識装置の仮想中
心、ノズル交換ユニットの中心位置ないしその仮想中心
あるいはフィーダの部品吸着位置中心ないしその仮想中
心に合わせて同時処理を行なっているので、複数の吸着
ノズルに取り付け誤差があっても、その影響を少なくす
ることができ、高速でしかも効率的に部品を実装するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の吸着ノズルで吸着された部品を同時認識
する状態を示した説明図である。

【図２】複数の吸着ノズルをノズル交換ユニットで同時
交換する状態を示した説明図である。

【図３】フィーダから供給される部品を複数の吸着ノズ
ルで同時吸着する状態を示した説明図である。

【図４】複数の吸着ノズルを用いて搭載処理を行なう流
れを示したフローチャート図である。

【符号の説明】

１０ Ｘ軸ビーム １１、１２ ヘッド １１ａ、１２ａ 吸着ノズル １４、１５ 認識装置 ２２ ノズル交換ユニット ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ フィーダ Ｃ１ 仮想ノズル中心 Ｃ２ 仮想認識装置中心 Ｃ３ 仮想ノズルホルダ中心 Ｃ４ 仮想ノズル中心

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E313 AA03 AA11 CC03 CC04 DD02 DD03 DD13 EE02 EE03 EE13 EE16 EE24 EE25 EE34 EE35 EE37 FF24 FF33

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の吸着ノズルにより同時吸着された
   部品を各吸着ノズルに対応した認識装置を用いて認識
   し、部品位置を補正した後基板の対応する位置に装着す
   る部品実装装置において、 各吸着ノズル中心の基準からのオフセットの平均値ある
   いは最大最小の中央値を求め、その値をオフセットとす
   る仮想ノズル中心を算出する手段と、 各認識装置の基準からのオフセットの平均値あるいは最
   大最小の中央値を求め、この値をオフセットとする仮想
   認識装置中心を算出する手段とを備え、 各吸着ノズルに吸着された部品を対応する認識装置で同
   時に認識するとき、前記算出した仮想ノズル中心と仮想
   認識装置中心を一致させて同時認識することを特徴とす
   る部品実装装置。
2. 【請求項２】 複数の吸着ノズルにより同時吸着された
   部品を認識装置を用いて認識し、部品位置を補正した後
   基板の対応する位置に装着する部品実装装置において、 吸着ノズルを交換するためのノズル交換ユニットと、 吸着ノズルを保持する各ノズルホルダの基準からのオフ
   セットの平均値あるいは最大最小の中央値を求め、その
   値をオフセットとする仮想ノズルホルダ中心を算出する
   手段とを備え、 同時に吸着ノズルを交換するとき、前記算出した仮想ノ
   ズルホルダ中心をノズル交換ユニットの中心位置に一致
   させて同時ノズル交換を行なうことを特徴とする部品実
   装装置。
3. 【請求項３】 各ノズル交換ユニットの基準からのオフ
   セットの平均値あるいは最大最小の中央値を求め、この
   値をオフセットとする仮想ノズル交換ユニット中心を算
   出する手段を設け、同時に吸着ノズルを交換するとき、
   前記算出した仮想ノズルホルダ中心を仮想ノズル交換ユ
   ニット中心に一致させて同時ノズル交換を行なうことを
   特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
4. 【請求項４】 複数の吸着ノズルにより同時吸着された
   部品を認識装置を用いて認識し、部品位置を補正した後
   基板の対応する位置に装着する部品実装装置において、 前記吸着ノズルに部品を供給する複数のフィーダと、 各吸着ノズル中心の基準からのオフセットの平均値ある
   いは最大最小の中央値を求め、その値をオフセットとす
   る仮想ノズル中心を算出する手段とを備え、 フィーダから供給される部品を同時に吸着ノズルで吸着
   するとき、前記算出した仮想ノズル中心をフィーダの部
   品吸着位置の中心に一致させて同時吸着を行なうことを
   特徴とする部品実装装置。
5. 【請求項５】 同時吸着を行なう各フィーダの基準から
   のオフセットの平均値あるいは最大最小の中央値を求
   め、この値をオフセットとする仮想フィーダ中心を算出
   する手段を設け、フィーダから供給される部品を同時に
   吸着ノズルで吸着するとき、前記算出した仮想ノズル中
   心を仮想フィーダ中心に一致させて同時吸着を行なうこ
   とを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。