JP2003198194A - 表面実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の部品認識装置を備える表面実装装置に
おいて、吸着ノズルの各部品認識装置に対する位置ずれ
量を補正でき、正確な部品搭載が可能になる表面実装装
置を提供する。 【解決手段】 吸着された部品の種類に応じて部品認識
装置１０、１１が選択され、ヘッド部３の吸着ノズル３
ａで吸着された部品の姿勢が認識される。各部品認識装
置毎に、吸着ノズルの認識時の位置ずれ量がＲＯＭ１２
ｂに保持されており、選択された部品認識装置に対する
吸着ノズルの位置ずれ量がそれぞれ補正されて部品認識
が行われる。このような構成では、各部品認識装置ごと
に、各構成部品の取り付け誤差、製造許容誤差に基づく
吸着ノズルの位置ずれが補正され、適切な認識位置、認
識高さにおいて部品認識が行われるので、正確な部品認
識が可能となり高精度な部品搭載を実現することができ
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、表面実装装置、さ
らに詳細には、複数の部品認識装置を備え、ヘッド部の
吸着ノズルで吸着された電子部品などの部品を部品認識
装置で認識した後、吸着姿勢を補正して回路基板上の所
定位置に実装する表面実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装装置では、部品供給部から供給
される電子部品をヘッド部の吸着ノズルで吸着して、搬
送されてくる回路基板上に実装している。その場合、部
品は必ずしも正しい姿勢で吸着されるわけではないの
で、レーザ認識装置あるいは画像認識装置などの部品認
識装置で部品を認識し、吸着姿勢、すなわち、吸着中心
と部品中心のずれ、吸着角度のずれなどを算出し、吸着
姿勢を補正して回路基板上に正しい姿勢で実装してい
る。また、このような部品認識を行う場合、ヘッド部、
吸着ノズル、部品認識装置の製造時の許容誤差、並びに
これらの部材ないし装置の取り付け誤差により吸着ノズ
ルの部品認識装置に対する位置ずれが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸方向に発生するので、これらの位置ずれ量をパラメー
タとして持ち、部品認識装置に対して部品が適切な認識
位置、認識高さになるように各軸を制御し、位置ずれ量
を補正して部品認識を行い、正確な部品搭載を行ってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面実装装置では、上記位置ずれ量は、一つの部品認識
装置に対して保持されているだけなので、例えば、搭載
部品の種類に応じて異なる部品認識装置が用いられる場
合には、各部品認識装置ごとに位置ずれ量の補正が必要
になり、また、部品認識装置がヘッド部に搭載される
か、表面実装装置の筐体に取り付けられるかで、補正方
法も異なり、複数の部品認識装置が設置されている場合
には、全ての部品認識装置に対して適切な認識位置、認
識高さで部品認識を実施できず、その結果として部品認
識誤差が発生して搭載精度低下の原因となっていた。こ
れを防止するには部品認識装置間の取付誤差を無くすた
めに部品の製造許容誤差、組付け精度を向上する必要が
あり、部品コスト、組付け工数の増加を招いていた。

【０００４】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、複数の部品認識装置を備える表面
実装装置において、吸着ノズルの各部品認識装置に対す
る位置ずれ量を補正でき、正確な部品搭載が可能になる
表面実装装置を提供することをその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、複数の部品認識装置を備え、ヘッ
ド部の吸着ノズルで吸着された部品の姿勢を認識した
後、吸着姿勢を補正して基板上の所定位置に実装する表
面実装装置において、各部品認識装置毎に、吸着ノズル
の各部品認識装置に対する認識時の位置ずれ量を保持す
る手段と、吸着された部品の種類に応じて部品認識装置
を選択する選択手段とを有し、選択された部品認識装置
に対する前記位置ずれ量を補正して部品認識する構成を
採用している。

【０００６】このような構成では、各部品認識装置ごと
に、各構成部品の取り付け誤差、製造許容誤差に基づく
位置ずれが部品認識時に補正され、適切な認識位置、認
識高さにおいて部品認識が行われるので、正確な部品認
識が可能となり高精度な搭載を実現することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面に示す実施の形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【０００８】図１は、表面実装装置（マウンタ）の概要
図であり、図２はその制御構成を示すブロック図であ
る。表面実装装置は、フィーダ８より供給される部品
（電子部品）２０を吸着する吸着ノズル３ａを備えたヘ
ッド部３を有しており、このヘッド部３は、ＸＹ駆動部
１８を構成するＸ軸モータ４とＹ軸モータ５により制御
部１２により駆動され、Ｘ軸モータ４が駆動されると、
ヘッド部３は、Ｘ軸１に沿って移動し、またＹ軸モータ
５が駆動されると、Ｘ軸１がＹ軸２、２’に沿って移動
できるようになっており、それによりヘッド部３は、フ
ィーダ８あるいは基板６に向けてＸＹ平面内でＸ軸並び
にＹ軸方向に移動する。

【０００９】また、ヘッド部３には、制御部１２により
それぞれ駆動可能なＺ軸モータ１３、θ軸モータ１４、
真空発生装置１５が搭載されており、Ｚ軸モータ１３が
駆動されると、吸着ノズル３ａはＺ軸方向に駆動されて
昇降し、またθ軸モータ１４が駆動されると、吸着ノズ
ル３ａはノズル軸を中心に回転できるように構成されて
いる。また、真空発生装置１５が駆動されると、吸着ノ
ズル３ａに真空が発生し、フィーダから供給される部品
２０が吸着ノズル３ａにより吸着される。

【００１０】また、ヘッド部３には、部品認識装置１０
が搭載され、表面実装装置の筐体７には、部品認識装置
１１が固定される。部品認識装置１０は、図３（Ａ）に
示したように、レーザ発光部１０ａとレーザ受光部１０
ｂからなるレーザ認識装置として構成され、制御部１２
によりレーザ発光部１０ａが駆動されると、レーザ発光
部１０ａからのレーザ帯により部品２０が照射され、部
品２０の影がレーザ受光部１０ｂで受光される。吸着ノ
ズル３ａをθ軸を中心に回転させることにより得られる
部品の影の変化を制御部１２のＣＰＵ１２ａで解析する
ことにより部品２０の吸着姿勢が認識される。また、部
品認識装置１１は、１次元ないし２次元のＣＣＤカメラ
として構成され、制御部１２から指令を受けると、ＣＣ
Ｄカメラが部品を撮像して、その画像がＣＰＵ１２ａに
より解析され、部品の吸着姿勢が認識される。

【００１１】制御部１２は、部品実装の全過程を制御す
るＣＰＵ１２ａ、制御プログラム、各種データを格納し
たＲＯＭ１２ｂ、ワークエリアを提供するＲＡＭ１２ｃ
などから構成される。また、ヘッド部３、吸着ノズル３
ａ、部品認識装置１０、１１の製造時の許容誤差、並び
にこれらの部材ないし装置の取り付け誤差により、部品
認識時、吸着ノズルの各部品認識装置１０、１１に対す
る位置ずれがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に発生するので、こ
れらのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置ずれ量が、各部品認
識装置１０、１１ごとに表面実装装置の出荷時の実装パ
ラメータとして制御部１２のＲＯＭ１２ｂに格納され保
持される。この位置ずれ量は、部品認識装置のＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向の基準位置からのずれ、吸着ノズルのＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向の基準位置からのずれより算出することもでき
るので、これらの基準位置からのずれをＲＯＭ１２ｂに
格納して、吸着ノズルの部品認識装置に対する位置ずれ
量を保持することもできる。

【００１２】このような構成において、部品実装を行う
とき、ヘッド部３がＸＹ駆動部１８により駆動されて、
フィーダ８の位置に移動し、Ｚ軸モータ１３が駆動され
て吸着ノズル３ａがフィーダ８から供給される部品２０
上に移動する。このとき、真空発生装置１５が駆動さ
れ、それにより部品２０が吸着ノズル３ａにより吸着さ
れる。

【００１３】部品吸着後、吸着ノズル３ａは上昇し、ヘ
ッド部３は、ＸＹ駆動部１８により駆動されて基板６に
向けて移動する。制御部１２は、吸着された部品の種別
に応じて部品認識装置を選択する。部品２０が高い搭載
精度の必要でない部品の場合には、レーザ認識装置とし
て構成された部品認識装置１０が選択され、ヘッド部３
が基板６に向けて移動中に、部品認識が行われる。この
とき、ＲＯＭ１２ｂから吸着ノズルの部品認識装置１０
に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置ずれ量が読み出さ
れ、あるいは算出されて、Ｘ、Ｙ軸方向の位置ずれは、
ヘッド部内でレーザ認識装置をＸＹ平面内でその位置ず
れ量だけ移動させることにより、またＺ軸方向の位置ず
れは、Ｚ軸モータ１３を介して吸着ノズル３ａをＺ軸方
向にその位置ずれ量移動させることによりそれぞれ補正
される。このように、各位置ずれを補正した後、θ軸モ
ータ１４を駆動することにより、吸着ノズル３ａに吸着
された部品をθ軸を中心に回転させ、レーザ帯で照明さ
れた部品の影の変化を制御部１２のＣＰＵ１２ａで解析
処理することにより部品２０の吸着姿勢が認識される。
なお、Ｘ、Ｙ軸方向の位置ずれは、レーザ認識装置をＸ
Ｙ平面内で移動させるのではなく、解析処理するときに
補正するようにしてもよい。

【００１４】一方、ＱＦＰなどの高精度の搭載が必要な
部品の場合には、制御部１２によりＣＣＤカメラとして
構成された部品認識装置１１が選択され、ヘッド部３
が、部品認識装置１１の位置に移動して、そこで部品認
識が行われる。同様に、ＲＯＭ１２ｂから吸着ノズルの
部品認識装置１１に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置
ずれ量が読み出され、あるいは算出される。Ｘ、Ｙ軸方
向の位置ずれは、ヘッド部３をＸ軸モータ４、Ｙ軸モー
タ５を駆動することにより、各位置ずれ量だけＸ、Ｙ移
動させることにより補正され、Ｚ軸方向の位置ずれは、
Ｚ軸モータ１３を駆動することによりＺ軸方向位置ずれ
量だけ移動させることにより補正される。この位置ずれ
が補正された後、ＣＣＤカメラで部品が撮像され、その
画像をＣＰＵ１２ａで画像処理することにより吸着姿勢
が認識される。なお、Ｘ、Ｙ軸方向の位置ずれは、ヘッ
ド部をＸ、Ｙ軸方向に移動させるのではなく、画像処理
するときに補正するようにしてもよい。

【００１５】このようにして、部品の種類に応じて部品
認識装置１０あるいは１１を介して部品の吸着姿勢が認
識された後、部品中心と吸着中心のずれ、吸着角度ずれ
などの吸着姿勢がＸ軸モータ４、Ｙ軸モータ５、θ軸モ
ータ１４を制御することにより補正され、部品が基板６
の所定位置に正しい姿勢で実装される。

【００１６】図４には、ヘッド部３に、部品認識装置１
０のほかに、走査モータ２１により駆動される部品認識
装置２２が搭載される実施形態が図示されている。この
部品認識装置２２は、図３（Ｂ）に示したように、１次
元のＣＣＤからなるラインセンサとして構成され、制御
部１２により走査モータ２１を駆動して、部品認識装置
２２をＸ軸方向に部品２０の下方をヘッド部３内で移動
させ、部品の画像を取り込む。

【００１７】吸着部品２０が搭載精度を必要としない部
品の場合には、図２と同様に、レーザ認識装置として構
成された部品認識装置１０が選択され、吸着ノズルの部
品認識装置１０に対する位置ずれが補正され、部品認識
が行われる。一方、高い搭載精度が必要となる部品の場
合には、部品認識装置２２が選択され、この部品認識装
置２２に対して実装パラメータとしてＲＯＭ１２ｂに保
持されている吸着ノズルの位置ずれ量が求められ、ない
し演算され、位置ずれが補正される。Ｚ軸方向の位置ず
れは、Ｚ軸モータ１３を駆動して吸着ノズル３ａをＺ軸
方向に位置ずれ量だけ移動させることにより補正するこ
とができる。また、Ｘ軸方向の位置ずれは、走査モータ
２１により部品認識装置２２を該位置ずれ量だけ移動さ
せることにより補正される。このように、位置ずれを補
正した後、走査モータ２１により部品認識装置２２をＸ
軸方向に移動させ、部品２０の底部を走査してその画像
を読み取る。読み取られた画像は、制御部１２のＣＰＵ
１２ａにより画像処理されて吸着姿勢が認識され、その
吸着姿勢がＸ軸モータ４、Ｙ軸モータ５、θ軸モータ１
４を制御することにより補正される。なお、Ｘ軸、Ｙ軸
方向の位置ずれは、ＣＰＵ１２ａにより画像処理する段
階で補正することもできる。

【００１８】この実施形態の場合も、選択された部品認
識装置ごとに、吸着ノズルの部品認識装置に対する位置
ずれが補正されて部品認識が行われるので、部品を基板
の所定位置に正しい姿勢で実装することができる。

【００１９】図５には、部品認識装置２３、２４が筐体
７に固定して取り付けられる実施形態が図示されてい
る。この部品認識装置２３、２４は、例えば、図３
（Ａ）に示されたような２次元のＣＣＤカメラ１１とし
て構成され、部品認識装置２３、２４とで、その視野角
が異なるようになっている。小さい部品が吸着されてい
る場合には、小さい視野角の部品認識装置２３が、また
大きい部品の場合には、視野角の大きい部品認識装置２
４が選択される。それぞれ選択された部品認識装置に対
して保持されている位置ずれが補正される。Ｘ、Ｙ軸方
向の位置ずれは、Ｘ軸モータ４、Ｙ軸モータ５を駆動す
ることにより、ヘッド部３をＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ
位置ずれ量だけ移動することにより補正することがで
き、Ｚ軸方向の位置ずれは、Ｚ軸モータ１３を駆動する
ことにより、吸着ノズル３ａをＺ軸方向に位置ずれ量だ
け移動することにより補正することができる。なお、こ
の実施形態の場合も、Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置ずれは、画
像処理の段階で補正することもできる。

【００２０】この実施形態の場合も、選択された部品認
識装置ごとに、吸着ノズルの格部品認識装置に対する位
置ずれが補正されて部品認識が行われるので、部品を基
板の所定位置に正しい姿勢で実装することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、複数
の部品認識装置を用いて部品認識が行われる場合、各部
品認識装置ごとに、吸着ノズルの各部品認識装置に対す
る位置ずれ量が保持されており、部品の種類に応じて選
択された部品認識装置に対する吸着ノズルの位置ずれが
適正に補正されて、部品認識が行われるので、構成部品
の製造時の許容誤差、取り付け誤差に対する要件を緩和
させることができ、表面実装装置の製造コストを減少さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面実装装置の概略構成を示す上面図である。

【図２】表面実装装置の制御系の構成を示すブロック図
である。

【図３】複数の部品認識装置の外観を示す斜視図であ
る。

【図４】表面実装装置の他の実施形態の制御系の構成を
示すブロック図である。

【図５】表面実装装置のさらに他の実施形態の制御系の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

３ ヘッド部 ３ａ 吸着ノズル ４ Ｘ軸モータ ５ Ｙ軸モータ １０、１１、２２、２３、２４ 部品認識装置 １２ 制御部 １３ Ｚ軸モータ １４ θ軸モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の部品認識装置を備え、ヘッド部の
   吸着ノズルで吸着された部品の姿勢を認識した後、吸着
   姿勢を補正して基板上の所定位置に実装する表面実装装
   置において、 各部品認識装置毎に、吸着ノズルの各部品認識装置に対
   する認識時の位置ずれ量を保持する手段と、 吸着された部品の種類に応じて部品認識装置を選択する
   選択手段とを有し、 選択された部品認識装置に対する前記位置ずれ量を補正
   して部品認識することを特徴とする表面実装装置。
2. 【請求項２】 ＸＹ平面での位置ずれ量は、選択された
   部品認識装置がヘッド部に搭載されているときは、部品
   認識装置をＸ、Ｙ平面内で移動させることにより、また
   選択された部品認識装置が表面実装装置の筐体に取り付
   けられているときは、ヘッド部をＸ、Ｙ軸方向に移動さ
   せることにより補正されることを特徴とする請求項１に
   記載の表面実装装置。