JP2008227069A - 部品移載装置及び表面実装機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の表面実装機10によると、電子部品Pが吸着ノズル52によって吸着された状態において、部品認識カメラ12により撮像された電子部品Pの下面側の撮像画像に基づいて電子部品Pの中心点のXY平面における位置を基準点位置取得手段により算出し、サイドビューカメラ13により撮像された電子部品Pの側面側の撮像画像に基づいて搭載前後における電子部品Pの中心点の位置の搭載ずれΔX、ΔYを載置ずれ算出手段により算出し、この搭載ずれΔX、ΔY及び吸着ずれ量Xa、Yaに基づいて補正位置算出手段が基板Bに対する吸着ノズル52の載置位置を補正した補正位置を算出する。
【選択図】図3
Description
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電子部品を傾いた姿勢のまま基板上面に搭載しても、精度良く搭載することができるようにすることを目的とする。
傾き検知手段は、側方から電子部品を撮像する側方カメラを備え、側方カメラにより撮像された電子部品の側面側の撮像画像に基づいて傾きを検知してもよい。
本発明の実施形態1を図1ないし図7によって説明する。
本実施形態にかかる表面実装機10は、図1及び図2に示すように、基台11上に配置されてプリント基板(本発明の「基板」に相当し、以下、略して基板という。)Bを搬送する一対のコンベア(本発明の「基板搬送手段」に相当する。)20と、両コンベア20の両側に配置された部品供給部30と、基台11の上方に設けられた電子部品実装用のヘッドユニット40とを備えている。基板Bは、基板バックアップ機構(図示せず)で支持され、できるだけ水平となるように(水平面に対する角度が所定の許容角度以下となるように)クランプ機構で保持されている。尚、以下の説明において、XY平面とは水平面に対してほぼ平行となる面とし、Z軸方向とはXY平面に対して直交する方向とする。
まず、電子部品PのX軸方向の吸着ずれ量Xaの上限許容値XU、Y軸方向の吸着ずれ量Yaの上限許容値YU、R軸周りの吸着ずれ角度θaの上限許容角度θUを設定し、これらの上限許容値XU、YU、及び上限許容角度θUを入力装置(図示せず)によって入力し、実装プログラム記憶手段72あるいは搬送系データ記憶手段73に記憶させておく。
<式1> ΔX={Δ1+(X0)/2}−{(X1)/2}
Δ1は、式2に示すように、Z軸方向の傾きθ1とZ軸方向の寸法Z0とから算出される。
<式2> Δ1=Z0sinθ1
また、X1は、式3に示すように、X0とθ1とΔ1とから算出される。
<式3> X1=X0cosθ1+Δ1
よって、式2と式3を式1に代入すると、
ΔX={Z0sinθ1+(X0)/2}−{(X0cosθ1+Z0sinθ1)/2}
={Z0sinθ1−X0cosθ1+X0}/2
ここで、θ1が0に近ければ、cosθ1を1と近似することができるので、
ΔX≒{Z0sinθ1}/2=Δ1/2 となる。
すなわち、ΔXはΔ1の半分の数値として算出することができる。
ΔY={Z0sinθ2−X0cosθ2+X0}/2
となり、θ2が0に近ければ、cosθ1を1と近似することができるので、
ΔY≒{Z0sinθ2}/2=Δ2/2 となる。
すなわち、ΔYはΔ2の半分の数値として算出することができる。
1.吸着ずれ量Xa及びYaを考慮するのみならず電子部品Pの傾き姿勢に起因して生じる搭載ずれ量ΔX及びΔYをも考慮することにより、電子部品Pを傾いた姿勢のまま基板B上面に搭載しても電子部品Pを精度良く実装することができる。
2.サイドビューカメラ13による撮像画像を用いて電子部品PのZ方向の寸法Z0を算出しているから、寸法Z0をより高い精度で取得することができる。
4.X軸方向及びY軸方向のそれぞれについて補正することができるから、いずれか一方のみについて補正する場合よりも精度良く電子部品Pを実装することができる。
次に、本発明の実施形態2を図8ないし図15によって説明する。
実施形態2の表面実装機210は、実施形態1の表面実装機10におけるサイドビューカメラ13を3Dセンサ(本発明の「計測手段」に相当する。)220に変更したものであって、その他の共通する構成については同じ符号を用いると共に、重複する説明を省略する。なお、本実施形態では、電子部品Pとして複数のリード端子Tを有するパッケージ型の実装用部品Pを例として説明するものの、本実施形態に適用可能な電子部品はパッケージ型の実装用部品Pに限られず、両側に電極を有するチップ部品であってもよいし、あるいは下面に露出した電極を有するBGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)等であってもよい。
まず、実装用部品PのX軸方向の吸着ずれ量Xaの上限許容値XU、Y軸方向の吸着ずれ量Yaの上限許容値YU、及びR軸周りの吸着ずれ傾きθaの上限許容値θUを設定し、これらの上限許容値XU、YU、及び上限許容角度θUを入力装置(図示せず)によって入力し、実装プログラム記憶手段72あるいは搬送系データ記憶手段73に記憶させておく。
<式4> ΔX={(X0)/2}−{(X1)/2}
=(X0−X1)/2
一方、X0はX1とθ3とから算出される。…式5
<式5> X0=(X1)/cosθ3
よって、ΔX=X1{(1/cosθ3)−1}/2 となる。
ΔY=Y1{(1/cosθ4)−1}/2 となる。
1.吸着ずれ量Xa及びYaを考慮するのみならず実装用部品Pの傾き姿勢に起因して生じる搭載ずれ量ΔX及びΔYをも考慮することにより、実装用部品Pを傾いた姿勢のまま基板B上面に搭載されても実装用部品Pを精度良く実装することができる。
2.リード端子群Tの平坦度測定の際に取得されたリード端子群Tの位置データを利用して装着面V2を算出し、この装着面V2の基板B上面に対する角度θ3及びθ4から搭載ずれ量Δ3及びΔ4を求めることができる。したがって、既存の計測手段(3Dセンサ220)を用いて搭載ずれ量Δ3、Δ4を算出することができるから、新たな計測手段を設ける必要がない。
4.X軸方向及びY軸方向のそれぞれについて補正することができるから、いずれか一方のみについて補正する場合よりも精度良く実装用部品Pを搭載することができる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)本実施形態では、電子部品Pの基準点のXY平面における座標として電子部品Pの中心点C1の座標を算出しているものの、本発明によると、電子部品Pの基準点のXY平面における座標は、他の場所であってもよく、例えば電子部品Pの傾いた姿勢における下端部P1をXY平面に投影させた点の座標としてもよい。
具体的には、レーザ高さ計測機は、投光部(図示せず)と受光部(図示せず)と光位置検出素子(図示せず)とを備え、図示はしないものの、部品認識カメラ12の近傍において基台11上に設置されている。投光部14から出射されたレーザ光は、投光部の真上に位置する電子部品Pの基板接触電極の先端で反射し、この反射光が受光部に進入して光位置検出素子によって投光部からのZ軸方向の距離が検出される。したがって、投光部の真上で電子部品PをX軸方向およびY軸方向に移動させると、X軸方向への移動量に対するZ軸方向の変位量及びY軸方向への移動量に対するZ軸方向の変位量を計測することができる。よって、X軸方向の移動量、Y軸方向の移動量、及びZ軸方向の変位量に基づいて角度θ1及びθ2を算出することができる。
11…基台
12…部品認識カメラ(下方カメラ)
13…サイドビューカメラ(側方カメラ)
20…コンベア(基板搬送手段)
52…吸着ノズル
70…コントローラ(吸着ずれ算出手段、載置ずれ算出手段、補正位置算出手段、制御装置、コプラナリティ算出手段、傾き算出手段)
100…画像処理部(基準点位置取得手段、Z方向寸法取得手段、XY寸法取得手段)
220…3Dセンサ(計測手段)
236…第1のカメラ(計測カメラ)
237…第2のカメラ(計測カメラ)
B…プリント基板
C1…搭載前の電子部品の中心点
C2…搭載後の電子部品の中心点
P…電子部品(実装用部品)
V1…仮想面
V2…装着面
X1…X軸方向の寸法(XY平面における所定の寸法)
Xa…X軸方向の吸着ずれ量
XU…Xaの上限許容値
Y1…Y軸方向の寸法(XY平面における所定の寸法)
Ya…Y軸方向の吸着ずれ量
YU…Yaの上限許容値
Z0…電子部品の高さ寸法(Z方向の寸法)
ΔX…X軸方向の搭載ずれ量
ΔY…Y軸方向の搭載ずれ量
θ1、θ2…仮想面(装着面)の基板上面に対する角度
θa…R軸周りの吸着ずれ角度
θU…θaの上限許容角度
Claims (11)
- 電子部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルによって吸着された前記電子部品を下方から撮像する下方カメラと、
水平面に対してほぼ平行となる面をXY平面と定義し、そのXY平面に対して直交する方向をZ方向と定義したときに、前記XY平面内の所定の方向から見た前記電子部品の前記XY平面に対する傾きを検知する傾き検知手段と、
前記水平面に対してほぼ平行となるように保持された基板と前記吸着ノズルとのうち少なくとも一方を移動することで、前記基板に対して前記吸着ノズルを相対的に前記XY平面において移動可能とする駆動装置と、
前記下方カメラにより撮像された前記電子部品の下面側の撮像画像に基づいて前記電子部品の下面あるいは前記電子部品の基板接触電極の先端を通過する仮想面における基準点の前記XY平面における位置を取得する基準点位置取得手段と、
前記基準点の前記XY平面における位置の前記吸着ノズルに対する吸着ずれ量を算出する吸着ずれ算出手段と、
前記傾き検知手段により検知された前記傾きに基づいて傾き状態にある前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置と前記基板上面に載置されたとする前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置との載置ずれ量を算出する載置ずれ算出手段と、
前記吸着ずれ算出手段により算出された吸着ずれ量と前記載置ずれ算出手段により算出された載置ずれ量との両方のずれ量から、前記基板に対する前記吸着ノズルのXY方向載置位置を補正した補正位置を算出する補正位置算出手段と、
この補正位置算出手段により算出された補正位置に基づき前記駆動装置を駆動制御する制御装置とを備える部品移載装置。 - 前記傾き検知手段は、側方から前記電子部品を撮像する側方カメラを備え、前記側方カメラにより撮像された前記電子部品の側面側の撮像画像に基づいて前記傾きを検知する請求項1に記載の部品移載装置。
- 前記傾き検知手段は、下方から前記電子部品にレーザを照射すると共に反射光から距離を測定するレーザ高さ計測機を備え、前記レーザ高さ計測機により計測された前記距離に基づいて前記傾きを検知する請求項1に記載の部品移載装置。
- 前記傾き検知手段は、前記下方カメラと前記電子部品の下面を斜め下方から撮像する傾斜カメラの2つのカメラからなるカメラユニットを備え、前記カメラユニットにより撮像された前記電子部品の下面側の撮像画像に基づいて前記傾きを検知する請求項1に記載の部品移載装置。
- 前記傾き検知手段は、前記電子部品の下面の前記基板上面に対する角度あるいは前記仮想面の前記基板上面に対する角度として前記傾きを取得し、前記補正位置算出手段は、前記電子部品の前記基板上面に載置された状態でのZ方向の寸法を取得するZ方向寸法取得手段を備え、前記傾き検知手段により取得された前記角度及び前記Z方向の寸法に基づいて前記補正位置を算出する請求項1又は請求項2に記載の部品移載装置。
- 前記基準点位置取得手段は、前記下方カメラにより撮像された前記電子部品の撮像画像における中心点を前記基準点としてその位置を取得し、前記制御装置は、前記電子部品の撮像画像における中心点の位置と前記吸着ノズルの中心点の位置とのずれ量が所定のずれ基準値を越えている場合には、その電子部品を前記基板上面に移載しないようにする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の部品移載装置。
- 前記吸着ノズルはZ方向に延びるZ軸に対してほぼ平行となる回動軸を中心として軸回転可能に設けられ、前記傾き検知手段は前記吸着ノズルを回転させることにより前記電子部品の吸着姿勢をそれぞれ異なる方向から見た傾きを検知し、前記補正位置算出手段は、前記異なる方向から見た各傾きに基づいて前記基板に対する前記吸着ノズルのXY方向載置位置を前記異なる方向についてそれぞれ補正する請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の部品移載装置。
- 電子部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルによって吸着された前記電子部品を下方から撮像する下方カメラと、
水平面に対してほぼ平行となる面をXY平面と定義し、そのXY平面に対して直交する方向をZ方向と定義したときに、前記水平面に対してほぼ平行となるように保持された基板と前記吸着ノズルとのうち少なくとも一方を移動することで、前記基板に対して前記吸着ノズルを相対的に前記XY平面において移動可能とする駆動装置と、
前記電子部品が複数のリード端子を有する場合に、前記電子部品のリード端子群の位置を計測する計測手段と、
その計測手段により計測された前記リード端子群の位置データに基づいて前記リード端子群の平坦度を算出するコプラナリティ算出手段とを備えた部品移載装置において、
前記計測手段により計測された前記リード端子群の位置データを利用して前記電子部品のうち前記リード端子の先端が前記基板上面に接する装着面を算出すると共にこの装着面の前記基板に対する傾きを算出する傾き算出手段と、
前記装着面の前記XY平面における所定の寸法を取得するXY寸法取得手段と、
前記電子部品の下面あるいは前記装着面における基準点の前記XY平面における位置を取得する基準点位置取得手段と、
前記基準点の前記XY平面における位置の前記吸着ノズルに対する吸着ずれ量を算出する吸着ずれ算出手段と、
前記装着面の前記基板に対する傾き及び前記装着面の前記XY平面における所定の寸法に基づいて傾き状態にある前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置と前記基板上面に載置されたとする前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置とのずれ量を載置ずれ量として算出する載置ずれ算出手段と、
前記吸着ずれ算出手段により算出された吸着ずれ量と前記載置ずれ算出手段により算出された載置ずれ量との両方のずれ量から、前記基板に対する前記吸着ノズルのXY方向載置位置を補正した補正位置を算出する補正位置算出手段と、
この補正位置算出手段により算出された補正位置に基づき前記駆動装置を駆動制御する制御装置とを備える部品移載装置。 - 電子部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルによって吸着された前記電子部品を下方から撮像する下方カメラと、
水平面に対してほぼ平行となる面をXY平面と定義し、そのXY平面に対して直交する方向をZ方向と定義したときに、前記水平面に対してほぼ平行となるように保持された基板と前記吸着ノズルとのうち少なくとも一方を移動することで、前記基板に対して前記吸着ノズルを相対的に前記XY平面において移動可能とする駆動装置と、
前記電子部品がその下面に露出する複数の基板接触電極を有する場合に、前記電子部品の前記基板接触電極群の位置を計測する計測手段と、
その計測手段により計測された前記基板接触電極群の位置データに基づいて前記基板接触電極群の平坦度を算出するコプラナリティ算出手段とを備えた部品移載装置において、
前記計測手段により計測された前記基板接触電極群の位置データを利用して前記電子部品のうち前記基板接触電極の先端が前記基板上面に接する装着面を算出すると共にこの装着面の前記基板に対する傾きを算出する傾き算出手段と、
前記装着面の前記XY平面における所定の寸法を取得するXY寸法取得手段と、
前記電子部品の下面あるいは前記装着面における基準点の前記XY平面における位置を取得する基準点位置取得手段と、
前記基準点の前記XY平面における位置の前記吸着ノズルに対する吸着ずれ量を算出する吸着ずれ算出手段と、
前記装着面の前記基板に対する傾き及び前記装着面の前記XY平面における所定の寸法に基づいて傾き状態にある前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置と前記基板上面に載置されたとする前記電子部品の前記基準点の前記XY平面における位置とのずれ量を載置ずれ量として算出する載置ずれ算出手段と、
前記吸着ずれ算出手段により算出された吸着ずれ量と前記載置ずれ算出手段により算出された載置ずれ量との両方のずれ量から、前記基板に対する前記吸着ノズルのXY方向載置位置を補正した補正位置を算出する補正位置算出手段と、
この補正位置算出手段により算出された補正位置に基づき前記駆動装置を駆動制御する制御装置とを備える部品移載装置。 - 前記計測手段は複数の計測カメラを備え、前記各計測カメラがそれぞれ異なる方向から前記電子部品を撮像し、この電子部品の撮像画像に基づいて前記リード端子群もしくは前記基板接触電極群の位置データを取得する請求項8又は請求項9に記載の部品移載装置。
- 基台上に基板搬送手段を備え、請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載した部品移載装置により前記基板搬送手段により搬送された基板に前記電子部品を実装する表面実装機。
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